Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский федеральный университет»

Горные машины и оборудование подземных разработок методические указания к практическим занятиям для студентов специальностей 130404, 150402 всех форм обучения

Красноярск – 2009 г.

УДК 622.271.4

Горные машины и оборудование подземных разработок: Методические указания к практическим занятиям для студентов специальностей 130404, 150404 всех форм обучения/ В.Т. Чесноков; СФУ. – Красноярск, 2009. – 97 с.

В методических указаниях приводятся методики расчёта режимных параметров, производительности горных машин и оборудования. Освещены вопросы по конструкции и правилам технической эксплуатации. Для студентов, изучающих курс «Горные машины и оборудование подземных разработок».

Печатается по решению

редакционно-издательского совета университета

СФУ, 2009

Введение

Практические занятия по курсу «Горные машины и оборудование подземных разработок» занимает значительный, объем аудиторных часов, в общем, времени, отводимом на изучение дисциплины.

Цель методических указаний к практическим занятиям - способствовать более глубокому изучению материала курса и решению практических задач, связанных с расчетом эксплуатационных и конструктивных параметров горных машин для заданных условий расчета, их производительности.

Поскольку курс "Горные машины является эмпирическим, то ряд задач и вопросов, которые выносятся на занятия, в результате решения могут иметь отклонения от практических данных, полученных экспериментальным путем. Это положение заставляет задуматься о возможных изменениях в расчетах и конструкциях машин, т.е. вносит элемент исследования.

Методические указания написаны с исследованием научно-технической литературы последних лет. Результаты практических занятий используется студентами при подготовке к экзамену и при выполнении курсового и дипломного проектирования.

Практическое занятие № 1 Перфораторы. Конструкция, эксплуатация, расчет

1. Назначение, технические характеристики и конструкция перфораторов

Перфоратор представляет собой пневматическую ударную машину, автоматически наносящую удары по торцу буровой штанги при одновременном ее повороте. Пневматические перфораторы используются для бурения шурпов и скважин при производстве буровзрывных работ.

В зависимости от условий применения и конструкции перфораторы бывают трех типов: переносные, телескопные, колонковые. ГОСТ 10750-80, ГОСТ 18093-79, ГОСТ 18092-79 предусматривают выпуск перфораторов с техническими характеристиками, приведенными в табл. 1, 2, 3, 4

Таблица 1

Технические характеристики перфораторов

Наименование	Тип перфоратора
	ПП50В1	ПП36В	ПП54В1	ПП54ВБ1	ПП63В
Завод-изготовитель	Коммунист		Пневматика
Масса, кг	29,5	24	31,5	31,5	63
Длина, мм	717	705	820	895	880
Диаметр поршня, мм	80	72	85	85	75
Ход поршня, мм	45	46	45	45	71
Расход воздуха м3/мин	3,1	2,8	4,1	4,1	3,85
Частота ударов, с-1	37	38,33	39,16	39,16	30
Энергия ударов, Дж	54	36	55,5	55,5	63,74
Мощность, кВт	22	1,6	2,36	2,36	2,2
Крутящий момент, Н×м	20	20	29,43	29,43	26,93
Диаметр коронки, мм	36-40	32-40	40-16	40-16	40-16
Максимальная глубина бурения, м	3	2	4	4	5
Диаметр воздушного шланга, мм	25	25	25	25	25
Диаметр водяного шланга, мм	12	12	12	12	12
Осевое усилие подачи, Н	800	830	1190	1190	910
Ход телескопа, мм	-	-	-	-	-

Таблица 2

Технические характеристики перфораторов

Наименование	Тип перфоратора
	ПП50В1	ПП36В	ПП54В1	ПП54ВБ1	ПП63В
Завод-изготовитель	Пневматика		Кыштымский
Масса, кг	33	33	33	33	36
Длина, мм	920	750	880	880	850
Диаметр поршня, мм	75	75	75	75	76
Ход поршня, мм	71	71	71	71	70
Расход воздуха м3/мин	3,8	3,85	3,85	3,85	4
Частота ударов, с-1	30	30	30	30	37
Энергия ударов, Дж	63,74	63,74	63,74	63,745	60
Мощность, кВт	2,2	2,2	2,2	2,2	3,2
Крутящий момент, Н×м	26,9	26,93	26,93	26,93	18
Диаметр коронки, мм	40-16	40-16	40-16	40-16	40-16
Максимальная глубина бурения, м	5	5	5	5	4
Диаметр воздушного шланга, мм	25	25	25	25	25
Диаметр водяного шланга, мм	12	-	-	-	12
Осевое усилие подачи, Н	910	910	910	910	800
Ход телескопа, мм	-	-	-	-	-

Таблица 3

Техническая характеристика телескопных перфораторов

Наименование	Тип перфоратора
	ПТ-38	ПТ-48
Масса, кг	38	48
Энергия ударов, Дж	46	80,4
Частота ударов, с-1	40	38,4
Крутящий момент при частоте вращения не менее 1 с-1, Н×м	19,6	29,4
Номинальное давление воздуха, Мпа	0,5	0,5
Удельная масса, кг /кВт	19,4	14,7
Ход телескопического податчика, мм	650±10

В перфораторах с автоматическим поворотом бура ударно-поворотный механизм конструктивно выполняется в виде поршневою двигатели, преобразующею анергию подводимого к перфоратору сжатого воздуха в энергию механического возвратно-поступательного движения поршня-ударника. В конце хода поршень-ударник передает энергию непосредственно буровой штанге путем нанесение удара по торцу ее хвостовика, а на обратном ходу он работает как привод механизма поворота буровой штанги.

Таблица 4

Техническая характеристика колонковых перфораторов

Наименование	Тип перфоратора
	ПК-50	ПК-60	ПК-75	ПК-120	ПК-150	ПК-175
Масса, кг не более	50	60	75	120	150	175
Энергия удара ударника, Дж не менее	88,26	90	157	82,26	196,15	245,17
Частота ударов, с-1 не менее	33,4	41,7	33,4	41,7	33,3	33,3
Крутящий момент, Н×м не менее	49	157	245	343	343	343
Удельный расход воздуха (м3× с-1)×кВт -1, не менее	0,029	0,029	0,026	0,026	0,029	0,029
Номинальное давление воздуха, Мпа	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Удельная масса, кг /кВт, не более	15,3	12,7	11,1	20,3	17,3	18,4

Кроме того, поршень-ударник перфоратора одновременно является основной частью системы воздухораспределения. Так, он непосредственно управляет выхлопом отработанного сжатого воздуха, открытием каналов, по которым движется сжатый воздух и перекидывает клапаны (в системах с золотниковым воздухораспределением), определяет объемы рабочих камер; в некоторых конструкциях перфораторов поршень-ударник осуществляет полностью все функции воздухораспределения.

У современных перфораторов (рис.3) [4] ударно-поворотный механизм состоит из цилиндра 6 с направляющей буксой 9. В цилиндре 6 размещаются поршень-ударник 8 и воздухораспределительное устройство, состоящее из корпуса 3 и седла 5, между которыми заключен клапан 4. Перфоратор имеет корпус крана 1 с краном управления 15 .

Рис. 1. Схема действия ударного механизма

Между корпусом крана 1 и корпусом 3 воздухораспределительного устройства размещается храповая букса 14. В отверстии корпуса 3 воздухораспределительного устройства устанавливает геликоидальный стержень 7, спиральные шлицы которого находятся в зацеплении с соответствующими шлицами геликоидальной гайки, ввинченной в поршень-ударник. В головке геликоидального стержня размещены подпружиненные собачки 2, контактирующие с зубцами храповой буксы I 4.

Направляющая букса 9 сопрягается со стволом 10, в ко-тором размещены шлицевая 11 и поворотная 12 буксы. Шлицы буксы 11 находятся в зацеплении с соответствующими шлицами поршня-ударника 8. Букса 12 имеет шестигранное гнездо, в которое вставляется хвостовик буровой штанги 13.

Корпусные детали перфораторов соединяются стяжными болтами. Сквозь корпус крана, геликоидальный стержень и поршень-ударник проходит трубка промывочного устройства, удерживаемая пробкой. Уплотнение предохраняет ударно-поворотный механизм от проникновения промывочной воды. Система воздухораспределительных каналов включает в себя полость Е крана управления, откуда сжатый воздух поступает в камеру Г распределительного устройства и далее по системе отверстий - в предклапаянуто камеру В. Из нее воздух поступает либо через зазор Δр в камеру рабочего хода А, либо через зазор Δ_об и каналы К в камеру Б обратного хода. Из камер цилиндра отработанный воздух выпускается в атмосферу через выхлопное окно М.