Основы эксплуатации горных машин и оборудования. Система планово-предупредительного ремонта оборудования

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное  учреждение

высшего профессионального образования

«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОТКРЫТЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

им. В.С. Черномырдина

Губкинский институт (филиал)

Кафедра техники и технологии горного производства

Курсовой проект

по дисциплине «Основы эксплуатации машин и оборудования»

тема проекта : «Основы эксплуатации горных машин и оборудования. Система планово-предупредительного ремонта оборудования»

Выполнил:

                                                                    Проверил:

ст. преподаватель Климов В.Н.

г. Губкин 2013

СОДЕРЖАНИЕ

1. Виды машин и назначение

Горнодобывающая промышленность Росси на современном этапе характеризуется дальнейшим развитием открытого способа разработки полезных ископаемых. Преобладающее значение открытые горные разработки уже приобрели при добыче руд черных и цветных металлов, горно-химического сырья и строительных материалов.

Парк горных и транспортных машин, занятых в сфере горного производства открытым способом, требует качественных изменений за счет увеличения единичной мощности машин и грузоподъемности работающих с ними в технологической цепочке средств транспорта, создания безопасного, надежного в эксплуатации и ремонтопригодного оборудования, обладающего комфортностью для экипажа и удобством в управлении, превосходящего по своим технико-экономическим показателям лучшие отечественные и зарубежные образцы техники.

Машины и оборудование, используемые на открытых горных работах, принято подразделять по роду выполняемой работы, т.е. по технологическому признаку на семь классов:

- машины для подготовки горных  пород к выемке;

- выемочно-погрузочные машины;

- выемочно-транспортирующие машины;

- транспортные машины;

- отвалообразующие машины;

- сортировочно-обогатительное оборудование;

- машины для вспомогательных  работ.

Машины каждого класса дополнительно можно подразделить на группы. В каждую группу включаются типы машин, отличающиеся друг от друга уже не характером выполняемой работы, а только конструкцией отдельных узлов или всей машины в целом.

Каждый тип машины имеет несколько типоразмеров (моделей), совпадающих в основном по конструкции, но различающихся между собой производительностью, параметрами рабочего оборудования, массой и т.д.

Горные машины для открытых горных работ могут быть также классифицированы по видам используемой энергии, ходовому оборудованию, способу экскавации, массе и конструктивным признакам.

Каждая машина состоит из рабочего, исполнительного и силового оборудования, непосредственно выполняющего технологические операции; передаточных механизмов, связывающих рабочее и исполнительное оборудование и силовым; ходового оборудования, обеспечивающего транспортные и технологические перемещения машины; несущих металлоконструкций, систем управления и автоматизации.

Рабочее оборудование состоит из рабочего органа и исполнительных механизмов. Рабочий (исполнительный) орган (ковши экскаватора, нож бульдозера, буровая коронка и др.) предназначен для непосредственного воздействия на рабочую среду (забой). Необходимые движения и усилия сообщаются рабочему органу исполнительными механизмами (например, подъемным и напорным механизмами у одноковшового экскаватора типа прямая лопата и др.).

Передаточный механизм служит для передачи движения от двигателя к исполнительным механизмам с трансформацией вида движения, скоростей и сил (моментов).

Таким образом, рабочее оборудование и передаточные механизмы для машин каждого класса и каждой группы различны и определяются их функциональным назначением (бурение, выемка породы, погрузка, транспортирование и т.д.).

1. 2. Виды машин, входящих в класс выемочно-транспортирующих. Общие сведения о данном классе машин

Выемочно-транспортирующими машинами (ВТМ) называются такие, которые одновременно с отделением (или после отделения) горной породы от массива перемещают (транспортируют) ее, причем движение рабочего органа в этот период осуществляется перемещением всей машины, как правило, за счет развиваемого ею тягового усилия или реже – с помощью тягачей и толкателей.

Разработка пород выемочно-транспортирующими машинами осуществляется слоями толщиной от нескольких сантиметров (бульдозеры, скреперы, грейдеры, фронтальные погрузчики и т.д.) до 2 м (рыхлители), что наилучшим образом отвечает условиям применения этих машин на карьерах со сложноструктурными и многокомпонентными полезными ископаемыми.

ВТМ можно разделить на два основных типа: ножевые (бульдозеры, рыхлители, струги, грейдеры) и ковшовые (скреперы, погрузочные машины).

Бульдозерные отвалы, погрузочное оборудование и оборудование рыхлителей выполняются либо в виде навесного, либо полуприцепного оборудования к базовым гусеничным и колесным тягачам (тракторам), а также специальным шасси.

Бульдозеры, скреперы и грейдеры-элеваторы относятся к группе ВТМ, предназначенных для выполнения различных видов земляных работ с преобладанием выполнения транспортирующих функций. Им присваивается буквенный индекс ДЗ. Рыхлителям, относящимся к машинам для подготовительных работ, присваивается буквенный индекс ДП, погрузчикам как технологическому виду оборудования – индекс ТО. Далее у ВТМ через дефис указывается номер модели оборудования, а буквенные индексы после номера характеризуют: А, Б, В – модернизации или измененные конструктивные размеры; С и ХЛ – климатическое исполнение (северное).

Бульдозеры предназначены для послойной разработки пород категории I-IV без предварительного рыхления и перемещения на расстояние до 50-150 м. Скальные породы могут ими послойно разрабатываться после предварительного рыхления.

Бульдозеры-толкачи применяют для совместной работы со скреперами и другими землеройными машинами.

Рыхлители предназначены для послойного рыхления мерзлых и скальных пород категории IV-VIII с прочностью до 90 МПа. Рыхлительное оборудование навешивается на тракторы тяговых классов от 100 кН и выше.

Бульдозерно-рыхлительные агрегаты (БРА) предназначены для комплексной механизации землеройных работ на мерзлых и скальных породах без проведения БВР. Они имеют агрегатные индексы при комплектной поставке тракторов с навесным оборудованием бульдозеров и рыхлителей.

Скреперы предназначены для послойной разработки пород категории I-IV, транспортировки их на отвалы или другие объекты и для укладки породы. На плотных породах скреперы используются совместно с бульдозерами-толкачами и рыхлителями. В ряде случаев скреперы работают по схеме скреперных поездов с использованием автосцепки. Расстояние перевозки породы самоходными однодвигательными скреперами обычно не превышает 2-4 км, двухдвигательными – 6 км.

Погрузчики одноковшовые фронтально предназначены для выполнения погрузочных работ в авто- или реже железнодорожный  транспорт предварительно разрыхленных горных пород и угля, или собственного транспортирования на расстояние до0,5 км. Погрузочное оборудование навешивается на гусеничные или колесные тракторы, а также самоходные шасси. Колесная формула 4х4.

Автогрейдеры предназначены для послойной разработки пород категории I-IV при выполнении земляных работ для строительства автомобильных дорог и иных сооружений, а также используются для эксплуатационного содержания автодорог, очистки снега и просыпей породы.

По сравнению с экскаваторами, используемыми в сочетании с соответствующим транспортным средством, ВТМ отличаются существенно меньшими металлоемкостью и энергоемкостью процесса. Так, на 1 т массы скрепера производительностью в среднем составляет 2-5 м³/ч (включая транспортирование и укладку породы); у бульдозеров этот показатель равен 4-6 м³/ч, у грейдеров и стругов – 10-12 м³/ч. Расход энергии на разработку 1м³ породы у скреперов составляет 2-2,5 кВт-ч при плече перевозки до 400 м. Удельная производительность на одного рабочего у мощных скреперов достигает 700 м³/ч. Себестоимость работ невысокая, иногда в 3-4 раза меньше стоимости работ, выполняемых экскаваторами в совокупности с автотранспортом.

Одноковшовые фронтальные погрузчики обеспечивают практически равную с экскаваторами производительность, приходящуюся на 1 м³ вместимости ковша, при общей массе машины в 8-10 раз и стоимости в 3-4 раза меньших, чем у экскаваторов с такой же вместимостью ковша.

3. Базовые тракторы, тягачи и специальные самоходные шасси

Трактор – самоходная машина на гусеничном или пневмоколесном ходу, предназначенная для длительных работ в тяговом (силовом) режиме, составляющем до 70-80% от общего времени его эксплуатации.

Тягач – самоходная (преимущественно на пневмоколесном ходу) машина, предназначенная для длительной работы в транспортном режиме (до 70-90% общего времени эксплуатации).

Специальное шасси – самоходная машина (главным образом, на пневмоколесном ходу). Компонуется из серийно выпускаемых агрегатов автомобилей, тракторов и тягачей (двигатели, мосты, системы управления и т.д.), но имеет раму специальной конструкции, обеспечивающую установку специализированного оборудования (например, погрузчика, реже бульдозера), и в зависимости от назначения может иметь режимы трактора и тягача.

Тракторы по назначению делятся на сельскохозяйственные (только для сельскохозяйственных работ), общего назначения (для сельскохозяйственных, строительных и промышленных работ), промышленные (для горных и строительных работ с большими объемами).

Гусеничные и колесные тракторы характеризуются тяговым классом, т.е. максимальной свободной силой тяги (в килоньютонах), обеспечиваемой на крюке базового трактора (без установленного на нем навесного оборудования) при нормативной скорости движения.

В зависимости от принятой скорости один и тот же трактор может иметь разные тяговые классы. Отечественная промышленность выпускает гусеничные тракторы широкого диапазона тяговых классов (таблица 1).

Таблица 1

Технические характеристики промышленных гусеничных тракторов

Колесные тракторы выпускаются тяговых классов 9, 14, 30 и 50 (100) кН, из которых промышленным является только последний (см. таблица 2).

Таблица 2

Технические характеристики промышленных пневмоколесных тракторов

В отличие от тракторов тягачи и самоходные шасси классифицируются по мощности силовой установки: малой – до 11 кВт, средней – до 120-220 кВт и большой – свыше 220 кВт (см. таблица 3).

Таблица 3

Технические характеристики колесных тягачей и самоходных шасси с гидромеханической трансмиссией

Наиболее мощным отечественным серийным гусеничным трактором в настоящее время является Т-50.01 производства ОАО «Промтрактор» г. Чебексары.

За рубежом наиболее мощным гусеничным трактором является D575А-2 фирмы «Комацу» (Япония) с двигателем  784 кВт и рабочей массой 132 т.

Для увеличения тяговой способности гусеничных тракторов применяют последовательное или параллельное соединение тяговых агрегатов (тандем), управляемых одним оператором через сблокированную систему управления. При этом реализуемые тяговая мощность и сцепной вес соответственно увеличиваются.

Гусеничные тракторы с дизельным приводом обычно имеют переднее расположение двигателя. У тягачей с дизель-электрическим приводом силовая установка состоит из дизеля, расположенного впереди машины, и генераторной установки, установленной сзади. Дизель-электрический привод такого трактора, например ДЭТ-250М, может использоваться в качестве передвижной или стационарной электростанции переменного тока.

В последние годы преимущественное распространение на открытых горных работах получили универсальные самоходные пневмоколесные машины, агрегатируемые из узлов (выпускаемых автотракторной промышленностью), обладающие высокой маневренностью, мобильностью и производительностью и позволяющие применять широкий набор различных видов сменного полуприцепного и навесного оборудования.

Следует упомянуть, например, что типоразмерные ряды ВТМ многих зарубежных фирм («Катерпиллер», «Комацу» и др.) компонуются методом агрегирования на базе серийных двигателей мощностью от нескольких десятков до тысячи и более кВт и включают в себя развернутые ряды (по 10 и более типоразмеров) соответственно гусеничных, колесных тракторов и тягачей,  а также производных машин: ковшовых погрузчиков, скреперов (самоходных, саморазгружающихся и прицепных), бульдозеров, автогрейдеров, автосамосвалов, трубоукладчиков и др. Такие типоразмерные ряды представляют широкую возможность выбора различных моделей двигателя и массы базовых машин, что позволяет в разумных пределах унифицировать конструктивные формы ВТМ при сохранении достаточной гибкости типоразмерного ряда машин.

На базе отечественных гусеничных тракторов создается семейство унифицированных гусеничных машин, в их числе бульдозеры, рыхлители, скреперы; семейство колесных одноосных, двухосных и четырехосных тягачей; самоходных и полуприцепных колесных скреперов; ковшовых погрузчиков на их базе, а также специализированный землевозный транспорт.

Колесные тягачи и тракторы компонуются из стандартных унифицированных элементов, узлов и агрегатов (рис. 1).

Рисунок 1

Навесное и прицепное оборудование, агрегатируемое на базе гусеничного трактора

а- скрепер; б – бульдозер-рыхлитель; в – ковшовый погрузчик; г – трелевщик; д – углевоз; е, з – роторный и цепной траншеекопатели; ж – плуг; и – кран; к – плужный канавокопатель; л – лопата; м - турнодозер

Блочный метод конструирования машин позволяет упрощать ремонт, а также осуществлять агрегатирование тягачей, создавая необходимые мощностные и массные характеристики тягача для работы в различных условиях.

Основные узлы тягачей: силовая установка, трансмиссия, ходовое оборудование, платформа или рама и система управления.

Область применения колесных тягачей определяется тем навесным, полуприцепным оборудованием, с которым они эксплуатируются.

Базовые колесные машины классифицируются по числу ходовых осей (мостов); тягачи подразделяются на одно- и двухосные, а шасси – на двух- и трехосные.

Тягачи классифицируются по следующим признакам:

- рулевому управлению – с  задними управляемыми (поворотными) колесами; с передними управляемыми  колесами; с передними и задними  управляемыми колесами; с шарнирно-сочлененными (поворотными) рамами;

- способу привода ходовых осей (колес) – с задними ведущими колесами; с передними ведущими колесами; со всеми ведущими колесами. Принято условное обозначение ходовых частей тягачей в виде произведения трех чисел a х b х c, где a – число осей (мостов) с поворотными колесами, b – число осей (мостов) с ведущими колесами, поворотными или неповоротными, c – общее число осей (мостов) машин;

- по размещению двигателя базовой  машины – с задним и передним  расположением двигателя (к последним  относятся самоходные машины  с одноосными тягачами).

Одноосные тягачи в отличие от других типов тягачей самостоятельно не применяются, а агрегатируются с полуприцепами – скреперами, угле- и землевозами и другими машинами, с которыми они составляют неразъемный агрегат, называемый самоходным.

Агрегатирование осуществляется: присоединением хобота полуприцепной машины к седельно-сцепному устройству (ССУ) одноосного тягача; монтажом масло- и электроприводов, соединяющих гидросистему тягача с исполнительными механизмами полуприцепной машины.

Агрегатируемые с одноосными тягачами машины, как правило, имеют две оси, причем для груженой машины нагрузка собственно на тягач составляет 48-52% веса машины. В этом случае поворот машины осуществляется поворотом тягача относительно полуприцепа гидроцилиндрами разворота под углом до 90°. Это устройство представляет собой кронштейн с вертикальным шарниром 6 (рис. 2 а) для крепления хобота полуприцепа. Сам кронштейн горизонтальным шарниром крепится к раме, что позволяет обеспечивать взаимное перемещение тягача и хобота полуприцепа вокруг горизонтальной продольной оси на ± 20 при поперечных неровностях дороги.

Рисунок 2

Схемы компоновки колесных тягачей

а – одноосного; б – двухосного короткобазового; в – двухосного длиннобазового; г – двухосного с шарнирно-ломающейся рамой; д – на базе одноосных тягачей с шарнирной рамой; е – двухосного с шарнирно-ломабщейся рамой и двумя двигателями;

1 – двигатель; 2 – гидротрансформатор; 3 – карданный вал; 4 – коробка передач; 5 – ведущая ось; 6 – корпус вертикального шарнира крепления хобота полуприцепа

Одноосный тягач оборудован двигателем, трансмиссией, ведущим мостом, колесами с пневматическими шинами, сцепным устройством, приводом для управления полуприцепом, механизмами управления тягачом и полуприцепом.

На рис. 2 а показан общий вид одноосного тягача с механической трансмиссией, имеющей планетарную передачу (в колесе), гидротрансформатор и автоматическую коробку передач с тремя переключаемыми вручную диапазонами переднего хода и одним диапазоном заднего хода. Верхний карданный вал приводит в действие насос и компрессор. Характерная особенность кинематической схемы этого варианта тягача – разветвление мощности, отдаваемой двигателем: одна часть мощности через гидротрансформатор и коробку передач идет к ведущему мосту, а другая – через коробку отбора мощности используется электрогенератором, насосами гидросистемы или лебедкой канатного управления. Коробка передач располагается сзади ведущего моста. Пульт управления размещается либо в кабине, либо открыто сбоку. Обычно пульт (или кабина) находится с левой стороны тягача.

Одноосные тягачи придают скреперам высокие маневровые качества, однако получить скорость свыше 60 км/ч из-за колебаний тягача не удается. Поэтому при перевозке на большие расстояния используются скреперы с двухосными седельными тягачами позволяющими развивать скорость свыше 70 км/ч.

Двухосные тягачи агрегатируют с разнообразным навесным оборудованием: скрепером, толкачом для загрузки скреперов, бульдозером с поворотным отвалом, одноковшовым фронтальным погрузчиком.

Схемы компоновки двухосных тягачей показаны на рис. 2 б - е. Для машин с высокими скоростями движения, например, для быстроходных скреперов, применяются тягачи автомобильного типа с управляемыми передними колесами одинакового или меньшего размера (рис. 2 в), чем у обычных тягачей. Для короткобазовых тихоходных тягачей, в основном работающих с навесным оборудованием бульдозера или толкача, используется схема с неповоротными колесами (рис. 2 б). В этом случае управление поворотом производится благодаря разности частот вращения колес с помощью бортовых передач (при приводе колес от одного двигателя) или независимым приводом колес от гидро- или электродвигателей.