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

машин верхнего захвата является шириной гребка (или ряда греб­ ков), а для машин бокового захвата — высотой лапы или скребка.

Насыпной груз в штабеле представлен кусками различной круп­ ности, произвольно расположенными по всему объему штабеля. Поэтому, если условия внедрения рабочего канта, движущегося по контакту между почвой и штабелем, можно считать практически равноценными для всех типов машин, то условия внедрения актив­ ного канта машин нижнего, верхнего или бокового захвата яв­ ляются различными.

Величина усилий внедрения рабочего канта при прочих равных условиях определяется в основном необходимой глубиной его внедрения, а также размером /р и углом наклона внедряемой пло­

Как показывают специальные исследования, впереди твердого

шение связей и отделение некоторых объемов. Это явление яв­ ляется общим для процессов механического разрушения горных пород и погрузки горной массы из штабеля. Уплотненные ядра возникают перед любым внедряемым в штабель кантом — рабочим или активным, но эффективность захвата в каждом случае будет различной.

Главным техническим параметром машин, предназначенных для погрузки и перемещения взорванной горной массы (насыпного груза), является их техническая производительность, т. е. макси­ мальное объемное (м3) или весовое (т) количество груза, факти­ чески пропускаемого машиной в единицу чистого времени при рабо­ те в реальных производственных условиях. Применительно к шахтным погрузочным машинам величина технической производи­ тельности QT зависит не только от конструктивных и технических параметров машин, но и от горнотехнических условий гг свойств горной массы. Учитывая изменчивость этих условий и свойств, наиболее правильно будет определение значений технической про­ изводительности погрузочных машин за сравнительно короткий промежуток времени, в течение которого машина может работать без технических или организационных задержек и перестановок. Техническую производительность шахтных погрузочных машин принято измерять в м3/мин. Она представляет собой фактическую номинальную производительность, которая кратковременно может быть обеспечена шахтной машиной данного типа при непрерывной работе (по чистому машинному времени).

Величина технической производительности погрузочной маши­ ны зависит от теоретической (расчетной) производительности Q ее рабочего (погрузочного) органа, представляющей собой геометри­ ческий объем некоторого идеального сыпучего материала, который

247

может быть погружен в единицу времени рабочим органом погру­ зочной машины того или иного типа. Теоретическая производи­ тельность зависит от размеров, конструкции и кинематики рабоче­ го органа и выражается в м3/мин.

Эксплуатационной производительностью Q3 называют действи­ тельную производительность машины в конкретных горнотехниче­ ских условиях с учетом размеров выработки, способа доставки горной массы, организации погрузки и доставки, а также опреде­ ляемых ею перестановок, задержек и перерывов в работе. Экс­ плуатационная производительность, таким образом, является комплексным фактическим показателем, который может быть обеспечен в течение достаточно длительного времени (например, 1 ч) при данных параметрах погрузочной и доставочной машины, горнотехнических условиях, степени использования, организации работ, способе и схеме транспортирования горной массы. В общем случае

Оценивая значение каждого из трех этих показателей произво­ дительности, заметим, что они тесно связаны между собой и поз­ воляют обоснованно выбрать основные параметры шахтных само­ ходных погрузочных и доставочных машин.

Так, по величине теоретической производительности Q следует выбирать размеры, кинематику и выполнять прочностной расчет рабочего органа. Значение Q непосредственно определяет и тех­ ническую производительность машин QT, которая, в свою очередь, влияет на выбор системы передачи груза и является исходной для расчета действующих усилий, необходимого веса и мощности дви­ гателей погрузочной или транспортной машины. Кроме того, QT необходима для установления их эксплуатационной производи­ тельности Q3, являющейся основной величиной при проектирова­ нии организации и графика работы в конкретном забое (выра­ ботке) и при разработке прогрессивных технических нормативов эксплуатации машин.

В общем виде теоретическая производительность рабочего ор­ гана может быть представлена раздельно для двух основных ви­

новном от свойств штабеля (крепость, масса, кусковатость горной

2 4 8

массы) и параметров машины (напорное усилие, масса, мощность двигателей).

Для рабочих органов периодического действия

где <7з — теоретический объем насыпного груза (например, емкость

гружаемой горной массы, заполнение рабочего органа и продол­ жительность цикла в реальных условиях. В свою очередь, ф зави­ сит от напорного усилия и массы машины, геометрии рабочих ор­ ганов, типа привода и хода, а также от способа управления и квалификации машиниста.

Теоретический учет столь многообразных факторов не представ­ ляется возможным, поэтому истинные значения ф устанавливают

Значение технической производительности соответствует погруз­ ке реальной горной массы из ленты (заходки) без перестановок и маневровых передвижек машины. Кратковременно техническая производительность может быть развита любой погрузочной ма­ шиной, но длительное время она может иметь место только в том случае, если машина обеспечена постоянно пополняемым штабе­ лем и непрерывно действующей транспортной установкой, беспре­ рывно удаляющей всю погружаемую горную массу. Такие схемы возможны на практике, например, при погрузке руды, выпускае­ мой на откаточный горизонт, и непрерывной вывозке руды кон­ вейером.

Большое влияние на величину действительной технической производительности погрузки оказывают внешние условия:

1) степень дробления горной массы, находящейся в штабеле, т. е. параметры и эффективность буровзрывной отбойки; распре­ деление материала по крупности. Для учета этого показателя мо­ жет быть принята величина среднего размера куска горной массы, подлежащей погрузке, а, измеряемая в метрах. Принятие среднего показателя схематизирует явление, но вместе с тем позволяет по­ лучить достаточно точные для практических целей данные при су­ щественном упрощении расчета, особенно при взрывной отбойке

2 4 9

руд и пород, где преобладают определенные гранулометрические группы горной массы;

2) физико-механические свойства породы (руды), которые мо­ гут быть учтены коэффициентом крепости f горной породы по шка­ ле проф. М. М. Протодьяконова и насыпным весом у горной мас­

сы (т/м3).

Другие факторы (абразивность, обводненность и т. д.) не имеют особого значения, так как влияют главным образом на из­ нос и долговечность узлов, а не на производительность. Слеживаемость также можно не учитывать, так как при правильной орга­ низации работ погрузка должна осуществляться сразу же после отбойки или выпуска горной породы;

породы. Эти условия в известной мере являются регулируемыми, так как определяющие их высота и угол наклона выработок мо­ гутбыть выбраны при проектировании систем разработки и их элементов. Влияние высоты и ориентировки штабеля также может быть учтено с помощью приведенного угла откоса штабеля <р и высоты штабеля Н (м).

Высота штабеля иногда может быть постоянной (например, при погрузке руды, выпускаемой на штрек из вышележащих мага­ зинов), но, как правило, изменяется в ходе погрузки от максиму­ ма до нуля. При таком изменении следует учитывать при расчетах среднюю высоту штабеля, которую можно условно принимать рав­ ной 0,5 высоты выработки.

Знак плюс принимается в случае погрузки при, движении маши­ ны сверху вниз, знак минус — снизу вверх. В частном случае гори­ зонтальной выработки ß= 0 и ф= ф0.

Таким образом, основное влияние на техническую производи­ тельность оказывают пять величин: а, /, у, Н и ф. Характер соот­ ветствующих зависимостей был выявлен экспериментальными ра­ ботами, проведенными в институте Гипроникель.

Основные опыты были проведены на стендах с последователь­ ным изменением объемного веса груза, крепости материала, раз­ мера кусков, высоты штабеля и приведенного угла откоса. Диапа­ зон изменения этих параметров подбирался таким образом, чтобы

250

2 5 1

Расчетное время машинной погрузки складывается из следую­ щих трех составляющих:

где Тп—-чистое время погрузки, мин; Тм — время рабочего ма­ неврирования машин в забое, мин; Г„ — время вспомогательных операций и организационных задержек, или общая продолжитель­ ность простоев погрузочной машины, связанных с обменом ваго­ нов или автосамосвалов под погрузкой, маневровыми перестанов­ ками транспортных машин, переходами погрузочной машины, ис­ пользованием ее на других работах и т. д.

Ч и с т о е в р е м я п о г р у з к и Т„. Р е ж и м п о г р у з к и

Очевидно, при теоретической Q и технической QT производи­ тельности погрузочной машины чистое время погрузки в данных горнотехнических условиях

Процесс погрузки в общем случае состоит из ряда последова­ тельно выполняемых операций выгрузки горной массы из отдель­ ных полос (заходок). Объем материала в каждой заходке зависит от ширины захвата, определяемой конструкцией рабочего органа машины. Поскольку объем материала, выгружаемого из начальной,, промежуточных и конечных заходок, неодинаков, оказывается раз­ личным и чистое время работы погрузочной машины, поэтому ско­ рость подачи погрузочной машины должна регулироваться в ши­ роких пределах. Для каждой модели машины эта скорость опреде­ ляется не только конструктивными параметрами машины, но и особенностями забоя, в котором работает машина,— Я, cp, k.

В р е м я м а н е в р и р о в а н и я Тм

Маневры погрузочной машины в забое связаны с ограниченно­ стью фронта захвата, обусловленной, прежде всего, габаритными ограничениями. После выгрузки материала в заходке необходимо переставить машину в новое положение, что может осуществ­ ляться поворотом приемной плиты или захватывающего механиз­ ма на некоторый угол и перемещением всей машины в новое по­ ложение.

Общее число рабочих перестановок

где /3 — ширина заходки.

Продолжительность каждой перестановки складывается из сле­ дующих составляющих (рис. 100):

253

1) отход машины от забоя на длину В (перевод рабочего ор­ гана из положения 1 в положение 2), который необходим, чтобы

на расстояние, необходимое для беспрепятственного и безопасно­

Обозначая скорость маневрового передвижения машины через ѵм (м/мин), можно вычислить продолжительность одной пере­ становки (полагая, что перестановка и поворот производятся при движении машины с уменьшенной вдвое скоростью)

°М Общая продолжительность маневрирования

\h J

Продолжительность маневрирования связана с радиусом дей­ ствия погрузочной машины и с предельной шириной забоя, в ко­ тором машина обеспечивает полную механизацию погрузки. .Мак­

254

симальную длину забоя (от оси транспортной установки до наи­ более удаленного пункта), с которой возможна погрузка машиной данного типа, можно называть радиусом действия R погрузочной машины, или радиусом. погрузки. Определять R необходимо для машин прямой и ступенчатой погрузки раздельно.

Радиус действия машин прямой погрузки, как видно из. рис. 101, равен

R' = r' + ä .

Шахтные наблюдения показывают, что погрузочные машины могут достаточно эффективно работать при углах поворота не бо­ лее 50—60°, так как при больших значениях резко (до 50%)

255

уменьшается величина напорного усилия, развиваемого на рабочем канте, а также устойчивость машины. При максимальном угле поворота 60° получим по формуле (14)

R m a x = 0,866/р + 0,25/3, M.

Радиус действия машин ступенчатой погрузки определяется главным образом длиной хвостового конвейера /к и углом поворо­ та его сск. По рис. 102

2

Так как r" = LKsin ак, выражение для радиуса действия машин ступенчатой погрузки принимает вид

Угол поворота передаточного конвейера на практике не превы­ шает 45°, следовательно,

Отсюда следует, что максимальная ширина забоя (фронт по­ грузки) составляет в выработках с одной транспортной магист­ ралью (рельсовый путь или конвейер) 7-max=2/?max, м; в выработ­ ках с двумя транспортными магистралями (двухпутные выработ­ ки) 7<max= 2i?max+£, м (Е — расстояние между осями путей, ве­ личина которого не может быть больше /?т ах)-

В р е м я в с п о м о г а т е л ь н ы х о п е р а ц и й Тu

При определении времени Тв подготовительные операции це­ ликом должны быть отнесены к междусменным промежуткам или к ремонтно-подготовительной смене. Часть таких работ можно производить одновременно с бурением шпуров, а временное креп-

.ление (если оно требуется) — с работой погрузочной машины. Затраты времени на повороты самой погрузочной машины, как

технологически неизбежные, были учтены при определении Тм, а затраты времени на повороты конвейера можно не учитывать, так как они должны совершаться одновременно с перестановкой ма­ шины в новое положение. Поэтому продолжительность вспомога­ тельных операций следует определять как сумму следующих со­ ставляющих:

1.Время задержек машины на периоды обмена транспортных сосудов под погрузкой — t[.

2.Время подхода машины к забою и отхода ее для производ­ ства буровзрывных работ — t2.

3.Время работы самой погрузочной машины на вспомогатель­ ных операциях (например, по креплению) — /3.

Вобщем виде

256