книги из ГПНТБ / Кальницкий Я.Б. Самоходное погрузочное и доставочное оборудование на подземных рудниках

§ 2. Результаты промышленного применения

Как показали специальные наблюдения, проведенные институ­ том «Гипроникель», производительность труда проходчика при прочих равных условиях зависит от типа погрузочных машин сле­ дующим образом (в %):

прямой погрузки) — на 15—20%; для машин непрерывного действия с боковым захватом горной

массы (по сравнению с машинами периодического действия с ниж­ ним захватом и ступенчатой погрузкой) — на 50%.

Влияние организационных факторов на производительность погрузочных машин особенно заметно для машин нижнего захва­ та и прямой погрузки на рельсовом ходу. Производительность, этих машин зависит от условий и изменяется в широких преде­ лах (8—10 раз). Менее значительны колебания производительно­ сти для ковшовых машин ступенчатой погрузки (2,5—2,7 раза) и еще менее — для машин непрерывного действия с боковым захва­ том и безрельсовым (пневмоколесным и гусеничным) перемеще­ нием (1,6—2,5 раза).

Следовательно наиболее прогрессивные схемы шахтных по­ грузочных машин необходимо основывать на использовании: ра­ бочих органов непрерывного действия, электрического или дизель­ ного привода, ступенчатой погрузки, безрельсового передвижения погрузочных машин.

Как будет показано ниже, опыт эксплуатации серийных погру­ зочных и транспортных машин на рудниках черной и цветной ме­ таллургии свидетельствует об их серьезных недостатках, являю­ щихся в ряде случаев результатом конструктивных недоработок

ималой долговечности основных узлов. Средний износ погрузоч­ ных машин и самоходных вагонов к моменту выхода в капиталь­ ный ремонт составляет около 45%. Учитывая малый межремонт­ ный срок, на ремонт каждой самоходной погрузочной и доставочной машины ежегодно затрачивают значительную сумму. Однако

ипри таких недопустимо высоких затратах общий срок службы отечественных машин (до полного износа) еще крайне мал. Так, например, срок полной амортизации ковшовых машин прямой no­

il

грузки нс:» превышает при пневмоприводе 3,8 и при электроприводе 4,3 года. Очевидно, что долговечность серийных погрузочных и транспортных машин должна быть резко повышена и в соответст­ вии с передовым зарубежным опытом срок службы погрузочных машин должен составлять не менее 7—8 лет.

§ 3. Опыт создания погрузочной и доставочной техники

Многообразные требования практики побудили конструкторов и машиностроителей в последние годы деятельно экспериментиро­ вать в поисках новых схем, и компоновки погрузочных н тран­ спортных машин, отвечающих условиям подземной погрузки в ха­ рактерных горнотехнических условиях. Необходимо было обеспе­ чить минимальные размеры машин, высокую прочность и надеж­ ность машин в работе, простоту управления, хорошую увязку с тех­ никой буровзрывных работ и последующего транспортирования и т. п. Основное внимание было направлено на совершенствова­ ние конструктивно самых простых шахтных погрузочных машин с нижним захватом и неполноповоротным рабочим органом — ков­ шом, движущимся по строго заданной траектории. На рис. 1 по­ казан подземный погрузчик ISL-7 фирмы «Джой Хегглунд» с ем­ костью ковша 0,33 м3, силой тяги 5480 кгс, скоростью движения 0—3 км/ч и тремя двигателями по 19 л. с. Развитие конструкции этих машин происходило в направлениях отбора наиболее рацио­ нальных траекторий движения ковша, совмещения подачи (напо­ ра) и черпания (захвата), повышения емкости ковша и улучшения его геометрической формы и, наконец, сокращения общей продол­ жительности цикла черпания и повышения мощности машин. Но­ вейшие модификации этих машин монтируют на гусеничном и пневмоколесном ходу, а в случае необходимости могут быть снаб­ жены рельсовой ходовой тележкой.

В современных машинах нижнего захвата (с непосредственной передачей груза в вагонетку и с рабочим органом типа ковша на перекатывающейся рукояти) существенно улучшены форма ковша и кулис, крепление ковша, система стабилизации, конструкция автомата поворота, ходовой тележки, двигателей, редукторов и других узлов и деталей. В Советском Союзе к этой группе отно­

завода «Коммунист» и Дарасунского завода; в зарубежной прак­ тике— большое число серийных моделей фирм «Эймко», «ГарднерДенвер», «Джой-Сулливаи» (США), «Атлас Копко» (Швеция), «Зальцгиттер», «Демаг», «Байен» (ФРГ). Машины аналогичной компоновки выпускают и широко используют также в Польше, Венгрии, Чехословакии, ГДР, Франции, Италии, ЮАС, Японии и других странах. К этой же группе относится и особая разновид­ ность подземных экскаваторов, предназначенных для работы в

1 2

камерах при разработке мощных пологопадающих рудных за­ лежей.

Особой технической задачей явилось создание малогабаритных погрузочных машин для работы по породам любой крепости при проведении разведочных, нарезных и откаточных выработок мало­ го сечения. Применительно к этим условиям внимание конструкто­

ров было направлено прежде всего на скреперные грузчики и ков­ шовые машины прямой погрузки (без хвостового конвейера) как имеющие минимальную длину. В последние годы как в СССР, так и за границей появился ряд типов таких машин.

Одноковшовые погрузочные машины нижнего захвата, допол­ ненные передаточным конвейером, выпускаются в Советском Сою­ зе (Александровским и Пермским заводами) и во многих зару­ бежных странах (машины «Эймко» и «Гудмен» в США, «Дистингтон» в Англии, «Вестфалия-Люнен» в Западной Германии и др.). Эти значительно более тяжелые машины с большими основными размерами используют в основном при проходке капитальных вы­ работок и тоннелей. Оборудование машин передаточным конвейе­

13

ром существенно изменяет характер работы ковша, который обыч­ но устанавливают на прямой шарнирной и (значительно реже) перекатывающейся рукояти.

Основной недостаток всех ковшовых погрузочных машин — пе­ риодический (цикличный) характер работы. Такая машина рабо­ тает по захвату горной массы из штабеля не более 10—-15% ма­ шинного времени; остальное время расходуется на передачу груза, разгрузку и обратное (холостое) движение ковша. При использо­ вании несовершенной транспортной техники этот недостаток не имел особого значения, но с созданием средств самоходного и не­ прерывного транспорта, обеспечивающих безобменную погрузку, он становится решающим. В связи с этим ведутся работы в направ­ лениях программирования и автоматизации работы ковшовых ма­ шин, а также создания принципиальн# новых рабочих органов нижнего захвата непрерывного действия — например, многоковшо­ вого или многолопастного.

На принципе верхнего захвата работают скреперные грузчики и гребковые погрузочные машины. Воздействуя на открытый от­ кос штабеля, они снимают слой насыпного груза по линии движе­ ния гребка. Применение машин гребкового типа в настоящее вре­ мя крайне ограничено, хотя имеются некоторые перспективы рас­ ширения их использования в будущем.

Очень широко используют в мировой практике погрузочные машины бокового захвата, осуществляющие своеобразный процесс нагребания насыпных грузов из штабеля на плоскость наклонной приемной плиты. Передаточный конвейер располагают ниже этой плоскости, угол наклона которой обычно выбирается из условий обеспечения: надежного внедрения передней кромки плиты; беспе­ ребойного транспортирования насыпного груза вверх; возможно­ сти конструктивной компоновки под приемной плитой ведущих звездочек передаточного конвейера, а также редукторов рабочего органа.

В качестве рабочего органа машин бокового захвата исполь­ зуют парные нагребающие рычаги-лапы, реже — бесконечные цепи с консольными скребками и рифленые диски. Отечественный и за­ рубежный опыт показывает, что основной и наиболее удачной разновидностью погрузочных машин бокового захвата являются машины с нагребающими лапами (рис. 2). За рубежом они прак­ тически вытеснили другие машины непрерывного действия, имев­ шие ранее довольно широкое применение (например, с консольны­ ми скребками).

Надежность действия и производительность последних моделей машин с нагребающими лапами очень высоки. В них широко ис­ пользуют электрогидравлический привод, а все основные узлы из­ готовляют из особокачественных материалов. В новейших моделях применяют пневмоколесный ход и навесное буровое оборудование, позволяющее значительно расширить область рационального ис­ пользования машин.

14

строительства в Советском Союзе, США, Англин, Франции и ФРГ, за последние 25 лет (с 1947 по 1972 г.) увеличилось в 5,8 раза; в том числе в четырех вместе взятых капиталистических странах —

Рис. 2. Мощная погрузочная машина бокового захвата с ра­ бочим органом типа парных нагребающих лап — модель «Сам­ сон MC» (Англия)

Основным видом погрузочной техники (более 80%) в горноруд­ ном деле продолжают оставаться машины нижнего захвата. Чис­ ло погрузочных машин бокового захвата достигает 18,45% общего парка, а в США — более 35%. Количество машин верхнего захва­ та очень невелико и исчисляется (во всем мире) несколькими десятками.

Широкое развитие самоходных вариантов шахтных погрузоч­ ных машин значительно расширило область их эффективного при­ менения и обусловило появление новых видов подземного само­ ходного транспорта. Вместе с гусеничными, и особенно с пневмо­ колесными, машинами появилась возможность использовать боль­ шегрузные самоходные вагоны челночного типа (передвигающиеся по выработкам без разворота), а затем и подземные автосамо­ свалы.

Загрузка и разгрузка самоходных шахтных вагонов (рис. 3) осуществляется обычно скребковым двухцепным конвейером, ра­ бочая ветвь которого расположена поверх неподвижного днища, а холостая ветвь — под этим днищем; поступающий с торца насып­

15

ной груз распределяется по длине вагона при движении конвейера с очень малой скоростью и разгружается при повышенной скоро­ сти конвейера. В настоящее время самоходные вагоны применяют в угольной и соляной промышленности. При доставке крепких и абразивных руд они оказались малоэффективными из-за быстрого износа, частых обрывов цепей и поломок скребков.

На горнорудных предприятиях в последние годы в комплексе с самоходными погрузочными машинами исключительно успешно

и широко стали использовать шахтные автосамосвалы, выпускае­ мые во многих странах и оснащенные дизельным приводом и сред­ ствами газоочистки. Такие самосвалы позволили создать особенно производительные логрузочно-доставочные комплексы (рис. 4), которые обладают высокой грузоподъемностью, большой ско­ ростью движения и разгрузки, маневренностью и мобильностью. Благодаря таким комплексам подземный транспорт получил прин­ ципиально новое техническое решение, в связи с которым потре­ бовалось значительное увеличение размеров поперечного сечения горных выработок, капитальное оформление узлов разгрузки, изме­ нение систем проветривания. В ряде случаев возникла необходи­ мость создания специальных выработок только для транспорта, по которым запрещается передвижение людей и перевозка каких-либо грузов. Наиболее предпочтительной схемой транспорта является кольцевая, без участков встречного движения.

Дальнейшим развитием погрузочно-доставочной техники яви­ лось сочетание (комбинирование) в одной машине функций по­ грузки, доставки и разгрузки (так называемые установки ПДР). Такая идея была реализована уже в 60-х годах в так называемых

16

самоходных погрузочно-доставочных машинах (рис. 5), либо имею­ щих саморазгружающийся кузов, дополненный погрузочным ков­ шом, либо транспортирующих горную массу непосредственно в ковше. Погрузочно-доставочные машины работают обычно на ко-

Рис. 4. Схема работы мощной погрузочной машины и шахтного автосамо­ свала:

а — загрузка; 6 — движение; в — разгрузка

ротких расстояниях (до 200—300 м) и передают руду в рудоспу­ ски или на установки магистрального транспорта. В сочетании с участковыми и магистральными конвейерами они являются прооб­ разом циклично-поточной технологии подземной добычи руды.

Широкое создание и внедрение самоходных погрузочных, транспортных и погрузочно-доставочных машин определило новые

КаучНО-ТвД.НИЧ«*М„;і і

библиотек«. OCCP' Г*

требования к ряду других видов горной техники. Оказалось необ­ ходимым создание и внедрение самоходных буровых установок (кареток), самоходных полков для осмотра и оборки кровли, буль­ дозеров, грейдеров и катков для планировки и строительства под-

f.

Рис. 5. Комбинированная погрузочно-разгрузочная машина ДК-2.8Д (СССР)

земных дорог под большегрузные самосвалы и самоходные ваго­ ны, самоходных кранов для механизации монтажных и ремонтных работ, самоходных тележек для перевозки горюче-смазочных ма-

Рис. 6. Самоходная тележка для перевозки технических грузов и лю­ дей ТРМ-2 фирмы «Джоіі Скаут» (Франция)

териалов, технических грузов и людей по подземным выработкам (рис. 6). В настоящее время, таким образом, идет широкое внед­ рение полных комплексов самоходного оборудования, в высокой степени механизирующего трудоемкие процессы и обеспечивающе­

18

го повышение производительности труда на подземной добыче ру­ ды в 3—4 раза и более по сравнению с применением переносных машин.

Для самоходных машин возник ряд новых и достаточно слож­ ных технических проблем, так как возникающие при движении по шахтным дорогам динамические нагрузки обусловливают повы­ шенный износ колес, деталей и узлов ходовой части, затрудняют управление машинами, снижают их эффективность. Поэтому в Со­ ветском Союзе и за рубежом применяют для этих машин новые конструкционные материалы и типы привода, работают над соз­ данием эффективных систем подрессоривания таких машин, си­ стем управления ими, разработкой оптимальной кинематики само­ ходных горных машин.

§ 4. Современные принципы конструирования самоходных машин

На основании опыта конструирования шахтных погрузочных и доставочных машин можно сформулировать некоторые основные положения. Эффективность работы погрузочных и погрузочнодоставочных машин в значительной мере определяется величиной усилий, развиваемых при напорном внедрении рабочего органа в штабель. Поэтому в новых моделях предусматривают увеличение сцепного веса погрузочных машин и использование мощных гид­ равлических систем, обеспечивающих внедрение.

Увеличение напорных усилий в случае недостаточной мощности двигателя рабочего органа может привести к отрицательным ре­ зультатам, так как при значительной глубине внедрения рабочего органа двигатель не сможет преодолеть усилия сопротивления в момент отрыва (захвата) горной массы из штабеля. Поэтому сле­ дует считать прогрессивной практику шведской фирмы «Атлас Копко», на погрузочных машинах которой мощность верхнего дви­ гателя (подъем ковша) намного больше мощности нижнего (хо­ дового) двигателя.

Большое внимание зарубежные фирмы уделяют качеству изго­ товления и габаритам машин. Учитывая высокий износ и значи­ тельные деформации в процессе работы, увеличивают толщину сте­ нок лап и ковшей, которые изготовляют из качественных марган­ цовистых сталей. Заслуживает внимания опыт американских фирм «Гарднер-Денвер» и «Джой» по изготовлению съемных наконечни­ ков и сборных ковшей со сменным, наиболее изнашиваемым ко­ зырьком.

В зарубежной практике не считают нужным армировать ковши зубьями, так как опыт показал, что заклинивающиеся между зубьями куски породы затрудняют внедрение. Кроме того, при бо­ ковом черпании зубья направлены под углом 30—40° (угол пово­ рота платформы) в сторону от направления внедрения, что также вызывает дополнительное сопротивление внедрению ковша.

19