Рабочие органы угольных комбайнов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Рабочие органы угольных комбайнов

 

Горный  комбайн - комбинированная машина для  одновременного выполнения операций по отделению от массива полезного  ископаемого или породы и погрузки их на транспортные средства. Г. к., предназначенный  для добывания полезного ископаемого, называется очистным, а применяемый  для проведения горных выработок, —  проходческим; Г. к. для проведения нарезных выработок по углю в целях подготовки очистного забоя называется нарезным. Наибольшее распространение Г. к. получили в угольной промышленности; всё шире Г. к. применяются и при добыче других полезных ископаемых — калийной и каменной соли, марганца, руд редкоземельных металлов и др.

  Г.  к. состоит из исполнительного  органа (для отбойки, т. е. разрушения  массива горных пород), погрузочного  органа, роль которого в ряде  случаев выполняет тот же исполнительный  орган (для погрузки отбитой  горной массы на транспорт), механизма  передвижения, приводных двигателей, передаточных механизмов, органов  управления и устройств для  пылеподавления (оросительные системы)  и пылеулавливания.

  По  конструкции и способу отделения  горной массы различают несколько  типов исполнительных органов  Г. к.: баровые, состоящие из  одного или нескольких баров  с режущими цепями, разрушающих  массив системой зарубных щелей  с последующим разрушением межщелевых  целиков либо резанием с поверхности  забоя; барабанные (с вертикальной  или горизонтальной осью вращения  барабанов), разрушающие массив резанием  с поверхности забоя; шнековые (с горизонтальной осью вращения), разрушающие массив резанием  с поверхности забоя и перемещающие  вдоль оси шнека отдельные  куски горной массы на конвейер; короночные, разрушающие массив  резанием с поверхности забоя  вращающейся коронкой с резцами;  буровые, разрушающие массив вырезанием  концентрических тонких кольцевых  щелей с последующим разрушением  и погрузкой на конвейер межщелевых  целиков; планетарные, разрушающие  массив резанием с поверхности  забоя резцами, совершающими планетарное  движение в пространстве; шарошечные, разрушающие массив системой  шарошек (в т. ч. и дисковых). Исполни тельный орган Г. к.  в ряде случаев может быть  комбинированным (например, буровой  и барабанный, планетарный и шнековый).

Конструкция исполнительного органа современного комбайна избирательного действия включает взаимосвязанные составные части (агрегаты, узлы, системы), выполняющие  его основное функциональное назначение — разрушение забоя и оформление контура проводимой выработки в  определенном диапазоне типоразмеров сечений с режимными параметрами, обеспечивающими техническую характеристику комбайна и безопасность проведения работ в заданных горно-геологических  условиях. Основными составными частями  исполнительного органа являются: режущая  часть (коронки), приводная часть (двигатель, редукторы), несущая корпусная часть (стрела), система подвески с механизмом вертикального и горизонтального поворота стрелы, система орошения и взрывозащиты.

Режущие части исполнительных органов разделяют  по конструкции на продольно- и поперечно-осевые коронки, что определяет их разное взаимодействие с разрушаемым массивом. Некоторые  зарубежные фирмы—изготовители проходческих комбайнов по заявкам заказчика  оснащают их любой режущей частью. Продольными коронками оснащены все отечественные комбайны избирательного действия, и они имеют конусную, сферическую или шнекообразную  форму. Продольная коронка вращается  вокруг продольной оси стрелы. При  этом главное направление поворота стрелы перпендикулярно к оси  вращения режущей коронки. Поперечно-осевая коронка, которая имеет форму  барабана, сферы или нескольких дисков, вращается вокруг оси, перпендикулярной к стреле. Главное направление  стрелы совпадает с направлением оси вращения режущей коронки.

Режущие коронки современных отечественных  комбайнов оснащаются поворотными  резцами с передним упором типа РГ-401-12; Pr-401-12S; РГ-501-16; Pr-501-i6S; Pr-501-18S и другими, имеющими твердосплавные вставки цилиндрической формы диаметром 12; 15,5; 16; 19,5 мм и грибовидной  формы диаметром 12; 16; 18 мм.

Разрушение  забоя горной выработки режущей  коронкой исполнительного органа комбайна производят заходками. Наиболее сложный  момент разрушения — это первоначальное внедрение рабочей коронки в  массив, которое в зависимости  от крепости горных пород происходит на различную глубину.

 

 

1.1Шнековый исполнительный орган

 

Суть  изобретения: Изобретение относится к шнековым исполнительным органам выемочных машин. Изобретение направлено на повышение производительности самозарубки, снижение нагрузок на исполнительный орган и подающую часть машины. Шнековый исполнительный орган включает цилиндрический корпус, погрузочную лопасть с винтовой поверхностью, расположенную со стороны забоя кольцевую лобовину, резцы с резцедержателями, установленные на винтовой поверхности погрузочной лопасти и кольцевой лобовине. Исполнительный орган снабжен торцевыми резцами, установленными с забойной стороны вдоль образующей винтовой поверхности погрузочной лопасти под острым углом между продольной осью торцевого резца и плоскостью, касательной к торообразной поверхности забоя. Торцевые резцы расположены с зазором между режущей кромкой и плоской поверхностью забоя. Угол α между продольной осью торцевого резца и плоской поверхностью забоя может составлять αi= arctgH/2πRi± (18 ±2°), где Н - шаг винтовой поверхности погрузочной лопасти; Ri - расстояние от оси шнека до режущей кромки торцового резца; а угол между продольной осью торцевого резца и линией резания составляет ± (10±2°). Расстояние между режущей кромкой торцового резца и плоской поверхностью забоя может составлять от 10 до 15 мм. 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Механизированная крепь

 

Механизированная  крепь, горная крепь длинной очистной выработки (лавы), установка, разгрузка  и перемещение которой вслед  за подвигающимся забоем осуществляются механизированным способом, без разборки её на составляющие элементы. М. к. применяется  главным образом на угольных шахтах (в СССР в работе около 800 комплектов, 1973); вместе с горным комбайном, забойным конвейером и крепями сопряжения лавы со штреками М. к. образуют выемочные  комплексы или агрегаты, обеспечивающие механизацию всех основных рабочих  процессов в очистном забое. Создание конструкций М. к. современного вида относится к середине 50-х гг.

 

М. к. делят: по функциям взаимодействия с боковыми породами — на поддерживающие, оградительные, оградительно-поддерживающие и поддерживающе-оградительные; по конструктивной схеме взаимодействия секций — на секционные, комплектные  и агрегатированные. Крепи поддерживающего  типа (рис. а) предназначены для предотвращения обрушения кровли в пределах рабочего пространства очистной выработки. Секции их состоят из перекрытия, от двух до шести опорных гидравлических стоек, основания и одного или двух гидродомкратов передвижения. Призабойная зона лавы поддерживается перекрытиями секции консольно. По длине перекрытие сплошное или  состоит из двух и более звеньев, соединённых шарнирами, чем обеспечивается лучший контакт его с неровной поверхностью кровли. М. к. поддерживающего  типа применяют в основном на пластах  мощностью до 2 м, реже — до 3,5 м. Крепи  оградительного типа испытывают только нагрузку, передаваемую обрушенными  породами, защищая рабочее пространство ограждающими перекрытиями (рис. 1). Эти  крепи не нашли широкого распространения. Крепи оградительно-поддерживающего  и поддерживающе-оградительного типов  имеют элементы, выполняющие функции  поддержания кровли и защиты рабочего пространства от обрушающихся пород. Крепи  поддерживающе-оградительного типа (рис. в) поддерживают кровлю на большей ширине рабочего пространства, чем крепи  оградительно-поддерживающего типа (рис. г); секция имеет 2—3 гидростойки, что обусловливает возможность  применения её в лавах с труднообрушающейся основной кровлей при слабой непосредственной кровле. Оградительная часть выполняется  в виде прочного наклонного перекрытия. Эти крепи применяют в большинстве  случаев на пластах мощностью  от 1,6 до 2,5 м; разрабатываются (1974) конструкции  для пластов до 3,5 м. Секции крепи  оградительно-поддерживающего типа имеют прочное наклонное ограждающее  перекрытие и относительно короткий козырёк, поддерживающий кровлю на небольшой  ширине у забоя с помощью одной  стойки. Крепи применяют при легко  обрушаемых основных и слабых породах  непосредственной кровли на пластах  мощностью 2—3,5 м.

Рис.1 Схемы  механизированной крепи: а — поддерживающего  типа; б — оградительного типа; в  — поддерживающе-оградительного типа; г — оградительно-поддерживающего  типа; 1 — опорные элементы — стойки; 2 — перекрытие; 3 — основание; 4 —  защитное ограждение; 5 — ограждающее  перекрытие; 6 — поддерживающий козырёк.

 

М. к., секции которых не имеют постоянных кинематических связей между собой и с др. оборудованием  лавы, называются секционными. Вследствие большой трудоёмкости передвижки и  установки секционные крепи не нашли  широкого применения. Комплектные крепи  состоят из комплектов, включающих две и более кинематически  связанных между собой секций. Комплекты крепи не имеют связей между собой. Секции агрегатированной крепи имеют постоянную кинематическую связь с базовым элементом  очистного комплекса — ставом конвейера, направляющей рамой выемочной  машины или специальным базовым  элементом. Гидродомкратами передвижения снабжаются все или часть секций агрегатированной крепи. Наличие постоянной связи с базой и, как правило, направленное движение являются благоприятными предпосылками для дистанционного и автоматизированного управления всем комплексом оборудования очистного  забоя. Агрегатированные крепи считаются  наиболее перспективными. Управление гидроприводом и гидросистемой  М. к. производится с кнопочных постов, устанавливаемых в лаве через 5—8 м или центрального пульта, расположенного в штреке. В СССР на пластах пологого падения нашли применение М. к.: поддерживающие М-87 и М-97; поддерживающе-оградительные МК и М-81; оградительно-поддерживающие ОМКТ-М и ОКП и оградительные КТУ. Внедряются М. к. для пластов наклонного (М-87ДН, КМ-127 и др.), а также крутого (АЩ, КГД-2, АНЩ, АКД и др.) падения. Наиболее разнообразны М. к. поддерживающего типа.

Совершенствование М. к. осуществляется по пути снижения их металлоёмкости и стоимости, повышения  надёжности всех узлов, оптимизации  параметров, создания конструкций, обеспечивающих в комплексе с выемочными и  транспортными средствами полную автоматизацию  процессов выемки, транспортирования  угля, крепления и управления горным давлением в очистном забое и  на сопряжении его с подготовительными  выработками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Отсадочные машины ОМ

 

3.1. Общие сведения об отсадочных машинах

 

Отсадочные машины применяются  на обогатительных фабриках в качестве основного технологического аппарата для гравитационного обогащения угля и антрацита крупностью более 0,5 мм. В отсадочных машинах может  обогащаться уголь разных марок  и сортов, различной категории  обогатимости и различной влажности: от практически сухого до угля, добытого гидроспособом. Однако область применения отсадки ограничивается содержанием  тяжёлых продуктов в исходном продукте.

На фабриках с современными схемами  обогащения  отсадкой обогащаются  в основном мелкие классы, обычно 0,5-13 мм, хотя  применяется отсадка  и при обогащения крупных классов (13-125 мм) и  
широко классифицированного материала (0,5-125 мм). На антрацитных фабриках в отсадочных машинах обогащаются как мелкие (0,5-13 мм), так и крупные (6-100 или 6-250 мм) классы.

В отсадочных машинах, как правило, выделяются три продукта: концентрат, отходы и промпродукт. В некоторых  случаях выделяется только два продукта, а третий – промпродукт, который  замыкается в отсадочной машине в  виде циркуляционной нагрузки.

 

3.2. Беспоршневые отсадочные машины

с боковым расположением  воздушных камер

 

Отсадочные машины типа БОМ

Беспоршневые отсадочные машины типа БОМ с возбуждением колебаний  сжатым воздухом имеют три типоразмера  с площадью отсадки 6,8 и 10 м²: для  крупного угля – БОМ-К6 и БОМ-8К, для  мелкого угля – БОМ-М10. Машины БОМ  были модернизированы, и начался  выпуск отсадочных машин для крупного и широко классифицированного угля  – МБОМ-К6, МБОМ-К8, БОМ-К10 и для  мелкого – МБОМ-М10, БОМ-М16А.

Беспоршневая отсадочная машина состоит  из следующих основных узлов: корпуса, водяного коллектора, роторных пульсаторов  с электроприводом и автоматических устройств для разгрузки тяжёлых  продуктов.

Корпус представляет собой металлоконструкцию U-образной формы,  состоящую из трёх разборных частей: верхней, нижней и приёмных воронок для тяжёлых продуктов. Корпус разделён продольными перегородками на две части – воздушное и рабочее отделение. В верхней части отсадочного отделения установлены щелевые решёта, на которых происходит разделение исходного материала по плотности.

На рис. 1.1 показана отсадочная машина для крупного угля МБОМ-К6 как пример машин типа БОМ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.1. Отсадочная машина для обогащения крупного угля

МБОМ-К6:

1 – привод пульсатора; 2 – пульсатор; 3 – загрузочный лоток;  
4 – решето; 5 – поплавок; 6 – промежуточный порог;  
7 – разгрузочный порог; 8 – корпус

Корпуса указанных машин выполнены в  виде сварных конструкций. В отсадочных машинах БОМ-К10 и БОМ-М16 корпуса выполнены из отдельных секций, что упрощает их изготовление и монтаж на обогатительных фабриках. Эти машины оборудованы роторными пульсаторами ПВ-4, электрогидравлической системой автоматической разгрузки, централизованной системой автоматической разгрузки и централизованной системой смазки. Машины состоят из шести секций – по три на каждую ступень.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.1

Техническая характеристика отсадочных машин типа БОМ

 

Параметры	Тип машины
	МБОМ-К6	МБОМ-К8	БОМ-К10	БОМ-М16
Производительность, т/ч	80	110	175	300
Крупность обогащаемого угля, мм	13-125	13-125	0,5-125	0,5-13
Давление воздуха, кПа	14-16	14-16	18-19	18-19
Расход воздуха, м³/мин	36	30	30	60
Число пульсаций, 1/мин	61	61	36; 43; 51; 57; 67	36; 43; 51; 57; 67
Отсадочное отделение:	6	8	10	16
площадь, м²
ширина, м	1,5/1,7	1,5	2,14	2,7
Электродвигатель:	КОМ	КОМ	КОМ	СБ
тип	31-6	31-6	31-6	-11
мощность, кВт	2,8	2,8	2,8; 1,2	2,8; 1,2
частота вращения, 1/мин	970	970	970; 2600	970; 2600
Габариты, мм:
длина	5530	5980	6400	7422
ширина	3800	3800	4510	4510
высота	5790	5790	6335	6335
Масса (без двигателя), т	18,9	20,7	33,8	39,8

 

 

 

Число пульсаций в машинах МБОМ-К6, МБОМ-К8, МБОМ-М10 – постоянное, а в отсадочных машинах БОМ-К10 и БОМ-М16 – ступенчатое (в приводе пульсаторов для этого предусмотрена коробка  
скоростей).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.2. Отсадочная машина типа ОМШ для обогащения  крупного и  широко классифицированного угля:

1 – воздухосборник; 2 –  пульсатор; 3 – загрузочная течка; 4 – разгру-зочная воронка; 5 –  корпус; 6 – решето; 7 – разгрузочное устройство; 8 – поплавок; 9 – привод пульсатора; 10 – шиберное устройство

Для увеличения полезной площади отсадочной машины без увеличения ее общих габаритов в последних образцах машин типа БОМ значительно уменьшено отношение ширины воздушного отделения к ширине отсадочного отделения. Например, в отсадочной машине  
БОМ-М16 оно составляет 1:2,2. Для повышения разности поля скоростей при пульсациях воды на конце вертикальной перегородки между отсадочным и воздушным отделениями установлены каплеобразные перегородки.

Отсадочные машины типов  ОМШ (рис. 1.2) для обогащения широко классифицированного и крупного угля и ОМК с комбинированной системой разгрузки для обогащения мелкого угля (рис. 1.3) были разработаны на базе машины типа БОМ в виде типоразмерных рядов: для обогащения крупного и широко классифицированного угля – ОМ8Ш, ОМ12Ш и ОМ18Ш и для обогащения мелкого угля – ОМ12К и ОМ18К.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Рис.1.3. Отсадочная машина ОМК для обогащения мелкого угля:

1 – воздухосборник; 2 – пульсатор; 3 – загрузочная течка; 4 –поплавок;

5 – разгрузочная   воронка; 6 –  корпус; 7 – разгрузочное   устройство;

8 – решето  для искусственной постели; 9 –  привод пульсаторов;

10 – шиберное  устройство

 

Это наиболее современные  отечественные машины с боковым расположением воздушных камер. Они изготовляются по индивидуальным заказам для фабрик, где размещение серийно выпускаемых отсадочных машин с подрешетным расположением воздушных камер связано с существенной переделкой строительных конструкций.

Конструктивно машины типов  ОМШ (рис. 1.2) и ОМК (рис. 1.3) выполнены из отдельных унифицированных секций, каждая из которых состоит из отсадочного и воздушного отделений. Машина ОМ8Ш набирается из четырех секций, а остальные – из шести.

 

Таблица 1.2

Техническая характеристика отсадочных машин типов ОМШ и ОМК

 

Параметры	Тип машины
	ОМ 12К	ОМ 18К	ОМ 8Ш	ОМ 12Ш	ОМ 18Ш
Производительность, т/ч:
по исходному углю	120-200	180-300	160	240	240-300
по отходам	40	60	44	50	70
Крупность обогащаемого угля, мм	0,5-13		до 125
Отсадочное отделение:
ширина, м	2	3	2	2	3
площадь, м2	12	18	8	12	18
Давление воздуха, кПа	15-16		16-18
Объём воздухосборника,м3	7,8	7,8	5,2	7,8	7,8
Расход воздуха, м3/ч	2000	3000	2300	3800	5000
Частота пульсаций, 1/мин	36; 47; 57 (регулируется)

 

Перегородка корпуса ванны машин ОМ8Ш, ОМ12Ш и ОМ18Ш между воздушным и отсадочным отделениями внизу заканчивается каплевидным обтекателем, благодаря которому распределение скорости восходящего потока по ширине отсадочного отделения более равномерно.

Отсадочное отделение  каждого блока снабжено решетом, изготовленным из листовой стали, с продолговатыми отверстиями различных размеров в зависимости от крупности обогащаемого угля. Под отсадочными решетами помещены направляющие решетки из наклонно установленных металлических полос для придания направления восходящему потоку.

На воздушных отделениях блоков в сборе расположены пульсаторы роторного типа (по одному на каждый блок) и привод, состоящий из коробки скоростей и электродвигателя. Над пульсатором расположен воздушный ресивер, а сбоку – водяной коллектор для подрешетной воды. Количество воздуха, поступающего в машину от каждого пульсатора, регулируется дроссельной заслонкой, а количество подрешетной воды – водяной задвижкой. Машины ОМК и ОМШ различаются способом разгрузки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.4. Автоматический регулятор выпуска  тяжёлых продуктов  
отсадочной машины ОМК:

1 – золотниковое устройство; 2 – контргруз; 3 – пневматический

цилиндр; 4 – заслонка; 5 – разгрузочное устройство; 6 – тяга;

7 – поплавок; 8 – вал с рычагами; 9 – муфта регулирования;

10 – тяга обратной связи; 11 –  канал подачи сжатого воздуха

В машине типа ОМШ для разгрузки  тяжелых продуктов используется непрерывно действующее автоматическое шиберное разгрузочное устройство с заглубленным карманом для накопления тяжелого продукта.

Регулируется разгрузка регулятором уровня постели с поплавковым датчиком, воздействующим через золотниковое устройство с обратной связью на исполнительный механизм, состоящий из пневмоцилиндра, системы рычагов и секторного затвора.

Секции с механическим разгрузчиком и искусственной постелью чередуются так, чтобы более крупные частицы тяжелых продуктов и случайных металлических предметов удалялись в первых и средних секциях машины, а мелких классов – в последних секциях.

 

 

3.3. Отсадочные машины с подрешетным расположением  
воздушных камер

Отсадочные машины типа ОМ

 

Отсадочные машины с  подрешетным расположением воздушных  камер имеют следующие преимущества перед отсадочными машинами с боковым расположением воздушных отделений:

– большую  равномерность поля скоростей по ширине машины, что повышает эффективность обогащения;

– большую производительность при  одних и тех же габаритах;

– меньшую массу и меньший  объем воды, совершающей колебания;

– более  низкие динамические нагрузки на перекрытия фабрики.

Первые промышленные образцы  отсадочных машин с подрешетным расположением воздушных камер изготовлены под шифром ОМП18а. На базе этой машины тем же институтом был разработан параметрический ряд отсадочных машин типа ОМ взамен отсадочных машин типа БОМ.

В параметрический ряд  отсадочных машин типа ОМ входят отсадочные машины с площадью отсадки 8; 12 и 18 м². Машины предназначены для обогащения коксующихся и энергетических углей различной крупности: мелких классов 0,5-13 мм, крупных классов 13-125 мм и широко классифицированных 0,5-125 мм. Эти машины могут использоваться как контрольные для переобогащения промпродукта.

У машин ОМ8 и ОМ12 (рис. 1.5) ширина отсадочного отделения  
2 м, а число унифицированных ступеней соответственно две и три.

 

Рис. 1.5. Отсадочная машина ОМ12:

1 – привод пульсатора; 2 –пульсатор; 3 – поплавок;

4 – искусственная  постель; 5 –  решето; 6 – воздушная камера;

7 – редуктор разгрузчика; 8 – роторный разгрузчик;

9 – разгрузочная воронка

 

В машине ОМ18 каждая ступень  имеет ширину 3 м и состоит из двух секций длиной 1 м с воздушными камерами дуговой формы, расположенными в поперечном направлении по отношению к движению отсадочной постели. К нижней части корпуса каждой ступени присоединена разгрузочная воронка, к боковым сторонам которой приварены опорные башмаки, служащие для установки машины на несущие балки строительных конструкций. Над воздушными камерами расположены щелевидные решётки с полиэтиленовыми колосниками трапецеидального профиля. Верхняя часть корпуса, ограниченная снизу решетами, образует рабочее (отсадочное) отделение, в котором формируется отсадочная постель и исходный уголь разделяется на продукты обогащения.

Каждая ступень отсадочной машины заканчивается разгрузочной камерой  с разгрузочным устройством  в нижней части. В конце рабочего отделения имеются два регулировочных шибера – один для изменения высоты сливного порога, другой для изменения  ширины разгрузочной щели, через которую  удаляют тяжёлые продукты с помощью  роторных разгрузчиков. Ротор разгрузчиков приводится во вращение электроприводом  с магнитным усилителем, частота  вращения которого регулируется автоматическим регулятором уровня постели.

Отсадочные машины ОМ1

Конструкция отсадочных машин  типа ОМ1 была значительно модернизирована с сохранением прежнего типоразмера ряда ОМ8-1, ОМ12-1 и ОМ18-1 (рис 1.6). Кроме того, была разработана новая отсадочная машина ОМ24, продолжающая параметрический ряд отсадочных машин типа ОМ1 (рис. 1.7).

На отсадочных машинах  ОМ12-1, ОМ18-1 и ОМ24-1 с правой или левой боковых сторон корпуса (в зависимости от исполнения) установлено по три съемных воздушных коллектора, каждый из которых представляет собой стальную овальную конструкцию, состоящую из ресивера цилиндрической формы,  двух коробок с фланцами для установки пульсатора. На машине ОМ8-1 установлено два воздушных коллектора.