Горные машины

                                                           Содержание 

  1. Проходческие комбайны непрерывного действия

  2. Гидромониторы

  3.Стреловидные исполнительные органы проходческих комбайнов 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1. Проходческие  комбайны непрерывного действия

Проходческие  комбайны непрерывного действия давно  стараются оправдать свое название и обеспечивать действительно непрерывную  выемку угля. Хотя применяемые в 19-м  веке буровые туннелепроходческие комбайны и напоминали ранние проходческие комбайны непрерывного действия, работавшие в угольных шахтах,  коммерчески рентабельные машины стали применяться только в 1940-х годах. Сегодняшние комбайны работают  в основном по тому же принципу, что и их предшественники, используя вращающийся шнек, оснащенный твердосплавными резцами для врезания в угольный пласт. Мощные проходческие комбайны  непрерывного действия последнего поколения обеспечивают высокую производительность и могут автоматически управляться с целью приспособления к различным пластам и горно-геологическим условиям, что обуславливает выигрышное сочетание высоких темпов добычи и стандартов безопасности.

Несмотря на успехи очистных комплексов, в настоящее  время добыча проходческими комбайнами непрерывного действия ежегодно составляет около 45% от общей добычи угля подземным  способом. Эти комбайны работают при  применении камерно-столбовой системы  отработки и используются для проходки штреков и извлечения целиков. При всем разнообразии конструкций большинство проходческих комбайнов непрерывного действия состоит из пяти основных компонентов:

1. Центральная часть, на которой установлены все остальные компоненты, монтируемые на приводном механизме с целью обеспечения подвижности
2. Исполнительный орган. Обычно вращающийся(еся) шнек(и) и (или) цели с резцами
3. Погрузочное устройство для подборки отбитой  горной массы и доставки ее на центральную часть комбайна
4. Конвейерная система. Обычно скребковый конвейер в металлическом желобе от передней к хвостовой части комбайна
5. Хвостовая часть, способная поворачиваться вертикально или горизонтально с целью погрузки угля в шахтное транспортное средство или разгрузки в нужной точке.

Проходческие  комбайны непрерывного действия с установками  для анкерной крепи, позволяющие  выполнять поддержание породных слоев в процессе выемки, действительно  заслуживают названия «непрерывных».

Проходческо-очистной комбайн "Урал-61" 
 

Проходческо-очистной комбайн "Урал-61" предназначен для проходки подготовительных выработок арочной формы и очистной выемки при камерной системе разработки калийных месторождений на пластах с углом наклона до + 12, а также разделки камер разворота и расширения проводимых выработок. Комбайн предназначен для эксплуатации в макроклиматических районах с умеренным климатом и выпускается в соответствии с ГОСТ 15150-69 в исполнении У категории 5 для диапазонов температур окружающей среды от + 5 до + 35 С.  
 
 

Технические характеристики  
 

                     Проходческо-очистной комбайн "Урал-20Р" 
 

Проходческо-очистной комбайн "Урал-20Р", предназначен для применения на очистных работах в камерах и проходки выработок овально-арочной формы по пластам калийных руд мощностью 3,0-3,7 м при углах падения до ± 12° с сопротивляемостью пород резанию до Ар=450 Н/мм.Комбайн предназначен для эксплуатации в макроклиматических районах с умерен-ным климатом и выпускается в категории 5.   
 

Технические характеристики  
 

Комбайн непрерывного действия  12CM27  

Повышенная  мощность и повышенная масса

Компания Joy предлагает испытанное и апробированное решение для высокопроизводительных подземных разработок мощныхпластов. JOY 12CM27 представляет собой комбайн, работающий на высоковольтном напряжении питания, который хорошозарекомендовал себя при работе в разнообразных условиях эксплуатации.

12CM27 имеет те же габаритные размеры, что и его предшественник 12CM12. Эти две машины имеют одинаковые размеры; приэтом главным отличием является повышенная мощность и масса комбайна 12CM27. Дополнительная масса и мощностьобеспечивают более высокое ходовое усилие и сообщают машине улучшенные рабочие характеристики, способствующие более плавной и гладкой выемке.

Более мощные двигатели рабочего органа комбайна 12CM27 обеспечивают ему мощность, необходимую для более быстрой,более плавной и более гладкой выемки самых твердых пород. 
 
 

2. Гидромониторы

ГИДРОМОНИТОР (от греч. hydor — вода и английский monitor — водомёт * а. hydromonitor, hydrojet; н. Wasserstrahlapparat; Wasserwerfer, Spulstrahlrohr; ф. monitor hydraulique, lance a eau; и. monitor hidrauliсо, lanza de agua) — устройство для создания водяных струй и управления их полётом; используется при гидроотбойке и размыве горных пород. Впервые гидромониторы применены в России в 1830 при разработке золотоносных россыпей на Урале. Гидромониторы широко используются для разработки россыпей, месторождений угля, песчаногравийных строительных материалов, на гидровскрышных работах, при скважинной гидродобыче, в гидротехническом строительстве, для пескоструйной обработки призабойных зон при скважинной добыче полезных ископаемых.  
Вода к гидромонитору подается по трубопроводу центробежными насосами.

В современной  практике различают стандартного типа гидромониторы, которые предназначаются  для размыва средних по трудности  грунтов, главным образом песчаных, и гидромониторы специального назначения.

К последним относятся:  
а) высоконапорные гидромониторы, предназначенные для разрушения плотных (связных) грунтов;  
б) гидромониторы, разрушающие грунт с близких расстояний,— так называемые гидромониторы ближнего боя;  
в) гидромониторы для кессонных работ.

Гидромонитор  стандартного типа (рис. 1, а) состоит  из нижнего неподвижного колена, верхнего подвижного колена, ствола и насадки. К нижнему фланцу неподвижного колена присоединяется трубопровод, подводящий напорную воду от насосов. Верхний фланец неподвижного колена имеет шарикоподшипник, который позволяет вращать верхнее  колено относительно нижнего.

Рис. 1. Гидромонитор: а — общий вид; б — дефлектор

Для направления  струи воды в нужное место у  гидромонитора имеется два шарнирных  соединения — плоское фланцевое 6 и шарообразное. Шарнир позволяет  вращать ствол гидромонитора  в горизонтальной плоскости на 360°, а шарнир — в вертикальной плоскости на 50—70°. С помощью этих шарниров струя воды из гидромонитора может быть направлена рабочим-гидромониторщиком в любую точку забоя с помощью специального рычага, называемого водилом. Ствол гидромонитора имеет коническую форму с углом конуса около 4° и заканчивается специальной насадкой, которая навинчивается на конец ствола и является сменной частью гидромонитора. Назначение насадки — формирование и сжатие струи воды перед ее вылетом. Гидромониторы снабжаются комплектом сменных насадок различного диаметра для регулирования скорости вылета воды в соответствии с группами размываемых грунтов.

Для управления струей воды большой мощности применяют  дефлекторы (рис. 1, б), в которых используются силы реакции вытекающей струи. Сила реакции раскладывается на силу Р, которая гасится фундаментом монитора, и силу Р, направленную перпендикулярно оси ствола и вызывающую вращение монитора. Поворот дефлектора рукояткой требует незначительных усилий.

Применяемые в  строительстве гидромониторы могут  быть с ручным (механическим), гидравлическим и электрическим управлением. Главным  параметром гидромонитора является диаметр входного отверстия нижнего  колена, который в зависимости  от мощности модели колеблется в пределах 100—500 мм. Длина ствола соответственно достигает 1250—2600 мм. В зависимости  от назначения гидромониторы могут  быть полустационарного типа и самоходными.

Необходимый расчетный  напор воды в гидромониторах обеспечивается центробежными высоконапорными  насосами насосной станции, располагаемой  у источника водоснабжения.

Для каждой разновидности  грунта требуется оптимальный напор, при котором расход энергии на размыв единицы объема грунта будет  минимальным. Эти данные приводятся в справочной литературе.

При гидравлическом расчете гидромонитора определяют:  
а) скорость вылета струи из насадки;  
б) расход воды через насадку;  
в) диаметр насадки;  
г) потери напора в гидромониторе.

Существует большое  количество различных типов гидромониторов.

По способу  управления различают гидромониторы  с ручным и дистанционным управлением. Они бывают низконапорные, т. е. рассчитанные на работу при давлении до 1,0—1,2 Мн/м2, и высоконапорные, рассчитанные на давления свыше 1,2 Мн/м2.

По способу  передвижки гидромониторы делят  на несамоходные и самоходные. Несамоходные передвигают в забое при помощи лебедок, тракторами или вручную. Самоходные имеют собственный ходовой механизм, обычно гусеничный. Нов строительстве чаще всего применяют несамоходные гидромониторы с ручным управлением.

Гидромонитор  хорошей конструкции должен отвечать следующим требованиям: 
1) струя гидромонитора должна быть плотной и не разбрызгиваться до встречи с забоем; 
2) управление гидромонитором не должно требовать больших физических усилий; 
3) потери напора в гидромониторе должны быть небольшими; 
4) все шарнирные соединения гидромонитора должны быть герметичны и износоустойчивы. Конструкция гидромонитора должна предусматривать быструю замену изношенных уплотняющих манжет; 
5) гидромонитор должен иметь по возможности небольшую массу; 
6) гидромонитор должен отвечать всем требованиям техники безопасности.

Гидромонитор  с центральным болтом (рис. 13.1) выпускают  с диаметром входного отверстия 225 и 300 мм. Верхнее колено гидромонитора  может вращаться относительно нижнего  вокруг вертикальной оси на 360°.

Уплотнение шарнирного соединения верхнего и нижнего колена осуществляют плоской кожаной прокладкой.

Значительные  усилия, стремящиеся во время работы оторвать верхнее колено от нижнего, воспринимает специальный центральный болт 3. Для облегчения вращения верхнего колена служит шариковый подшипник, который находится под колпачковой гайкой.

Рис. 13.1. Гидромонитор с центральным болтом

Ствол гидромонитора  имеет коническую форму. Он соединен с верхним коленом шаровым  шарниром, допускающим поворот ствола в вертикальной плоскости на угол около 65° (на 20° ниже горизонтального  положения и на 45° выше). Внутри ствола есть направляющие ребра, их назначение препятствовать вращению струи. На конец  ствола навинчивают сменные насадки 5. Управление гидромонитором осуществляют за водило 6, на конце которого закрепляют груз, уравновешивающий ствол. Мониторы описанного типа в настоящее время изготовляют редко, т. к. их вытеснили более совершенные конструкции.

Гидромонитор  ГМ-2 (рис. 13.2) выпускают трех типов  с диаметром входного отверстия 150, 200 и 250 мм, соответственно максимальный диаметр насадок этих гидромониторов — 75, 100 и 106 мм. Гидромониторы изготовляют  из ковкого чугуна или из стальных штампованных узлов. Масса гидромонитора  с 0250 мм — 346 кг.

Нижнее колено этого гидромонитора имеет резьбу, на которую навинчивается опорный  фланец. Такая конструкция позволяет  иметь неразрезными кольца шарикоподшипника в отличие от старых конструкций. Такое усовершенствование существенно увеличило герметичность и срок службы этого шарнира. Обойма разрезана по диаметру на две половины, которые стянуты между собой болтами. Между обоймой и верхним коленом болтами зажата прокладка. Эта прокладка перекрывает зазор между опорным фланцем и обоймой. Отверстия служат для отвода воды, просочившейся под прокладку. Эти отверстия защищают подшипник от воды. Шаровой шарнир имеет сальниковое уплотнение.

Рис. 13.2. Схематический  разрез гидромонитора ГМ-2: 
I — нижнее колено; 2 — верхнее колено; 3 — шар; 4 — направляющие ребра; 5 — ствол; 6 — оголовок ствола; 7 — кожаная манжета; 8 и 10 — болты; 9 — обойма; 11 — опорный фланец; 12 — металлические салазки; 13 — шарики; 14 — канавка для стока воды; 15 — уплотняющая кожаная прокладка; 16— отверстие для стока воды; 17— кронштейны; 18— консольные оси; 19 — шарикоподшипники

Для уменьшения гидравлических потерь в гидромониторе  в его шар вставлена труба  верхнего колена. Для удобства передвижения гидромонитор монтируют на металлических  салазках.

Рис. 13.3. Схема  гидромонитора ГМН-250: 
а — общий вид; б — верхнее и нижнее колена в разрезе; 1 — нижнее колено; 2 — верхнее колено; 3 — разъемное соединение; 4 — шаровой шарнир; 5 — ствол; 6 — насадка; 7 — горизонтальный шарнир

Перечисленные особенности позволили по сравнению  с гидромонитором ГМ-2 существенно  улучшить качество струи, в 2 раза снизить  потери напора, в 1,5—2,5 раза уменьшить массу, значительно облегчить управление гидромонитором.

Техническая характеристика гидромониторов типа ГМН приведена  в табл. 13.1

Гидромонитор  ГМН-250С является усовершенствованием  гидромонитора ГМН-250. Новый гидромонитор отличается конструкцией шарнира между  нижним и верхним коленом. Кроме  того, в этой модели в целях упрощения  устранено быстроразъемное соединение верхнего колена с шаровым шарниром.

Конструкция шарнира  и общий вид гидромонитора  ГМН-250С показаны на рис. 13.4. На кольцо, приваренное к нижнему колену, навинчено кольцо, застопоренное специальными винтами, предупреждающими его отвинчивание во время работы гидромонитора. К фланцу верхнего колена на болтах крепится обойма, разрезанная по диаметру на две половины, соединяемые между собой болтами. Точность сборки обоймы обеспечивается цилиндрическими штиф центрального болта.

Таблица 13.1 
Технические характеристики гидромониторов

Для него характерно значительное увеличение радиусов закруглений  верхнего и нижнего колен, уменьшение массы гидромонитора (170—180 кг), а  также разборность конструкции, позволяющая разъединить гидромонитор на две части без нарушения уплотнений в шарнирах.

Усилия, отрывающие верхнее колено от нижнего, воспринимает шарикоподшипник 3. Эти гидромониторы отлично зарекомендовали себя на производстве и быстро вытесняют все другие модели. К гидромонитору выпускают насадки диаметром 52; 65; 75; 90 и 105 мм. Угол подъема и опускания ствола составляет 27°. Допускаемое давление 1,5 Мн/м2. Масса гидромонитора с одной насадкой 187 кг.

Рис. 13.4. Гидромонитор ГМН-250С: 
а— общий вид гидромонитора; 6— горизонтальный шарнир гидромонитора; 1 — нижнее колено; 2 — обойма; 3 — шарикоподшипники; 4 — кольцо; 5 — нажимная крышка сальника; 6 — болт стяжной; 7 — фланец верхнего колена; 8 — верхнее колено; 9 — болты

Дефлекторы. Управление гидромонитором заключается в поворачивании  его ствола относительно вертикальной или горизонтальной оси для направления  струи в нужную точку забоя. В  небольших гидромониторах и при  незначительных давлениях эти повороты может легко осуществлять один рабочий  при помощи рычага-противовеса (водила). Однако современными гидромониторами, диаметр насадки которых достигает 225 мм, входного отверстия — 500 мм, общая  длина доходит до 7—8 м, а масса  гидромонитора без воды до 4 т, управлять  вручную невозможно. Чтобы облегчить  управление гидромонитором, применяют  особое приспособление — дефлектор.

Принцип действия дефлектора заключается в том, что  ось струи, совпадающая нормально  с осью ствола гидромонитора, при  помощи специального наконечника отклоняется  в ту или иную сторону на незначительный угол; при этом возникает сила реакции Y, которая и поворачивает ствол  гидромонитора в нужном направлении. Схема действия сил показана на рис. 13.5, а.

Рис. 13.5. Схемы  управления гидромонитором при помощи дефлектора: а — схема действия сил; 6, в — управление гидромонитором сидя на стволе и стоя рядом

Дефлектор поворачивается при помощи рукоятки. Благодаря выгодному  соотношению плеч сила, потребная  для поворота дефлектора, очень незначительна. На рис. 13.5 показано управление гидромонитором при помощи дефлекторов. В крупных моделях гидромониторщик сидит непосредственно на стволе гидромонитора, в средних — стоит рядом (рис. 13.5, б, в).

Устройство первого  дефлектора в основном такое же, как и шарового шарнира гидромонитора. Такой дефлектор рекомендуется  применять при давлениях до 1 Мн/м2.

На более высоких  давлениях применяют другой дефлектор, отличающийся от предыдущего тем, что  дефлектор помещается не между стволом  и насадкой, а закрепляется на конце  насадки. Диаметр муфты дефлектора несколько больше диаметра струи, так  что обычно струя не касается муфты. Дефлектор соединен с насадком шарниром с двумя взаимно перпендикулярными осями вращения так, что рабочий рычаг может повернуть дефлектор в нужном направлении.

Преимущество  этого дефлектора заключается в  том, что в нем не возникает  дополнительных гидравлических потерь. Однако дефлекторы большого распространения  не получили, и в настоящее время  управление гидромонитором облегчают  путем применения систем дистанционного управления.

Гидромонитор  ГМН-250С с гидравлическим управлением. Управление гидромонитором осуществляется с пульта, который может быть удален на расстояние до 50 м (рис. 13.6).

Вращение относительно вертикальной оси осуществляется цилиндром  в шарнире. Повороты ствола в вертикальной плоскости производятся цилиндром  в шарнире. Ствол гидромонитора 6 соединен с шарниром соединительным коленом. Уплотнение обоих шарниров обеспечивается сальниковыми устройствами или резиновыми самоуплотняющимися манжетами. Новый гидромонитор благодаря неизменяемым сечениям его колен отличается малыми гидравлическими потерями.

На базе гидромониторов ГМЦ-200 была смонтирована гидромониторная  установка с управлением на расстоянии до 35 м.

Сейчас система  гидравлического управления заменена более надежной электрогидравлической.

Новая установка  типа ГУЦ-6 отличается тем, что все  гидравлические устройства смонтированы в непосредственной близости от гидромонитора (рис. 13.8). Пульт управления связан с  гидромонитором электрическим кабелем.

В состав установки  ГУЦ-6 входит усовершенствованный гидромонитор типа ГМЦ-250м (рис. 13.9).

В новом гидромониторе  усовершенствован узел поворота относительно вертикальной оси. Благодаря применению гидравлического зажима

На нем установлены  масляный насос с электромотором и краны управления.

Гидроцилиндры с насосом связаны резиновыми шлангами. Гидроцилиндр служит для  поворотов гидромонитора вокруг вертикальной оси, а гидроцилиндр может  поднимать и опускать ствол гидромонитора.

Гидромонитор  ГМЦ-200 специально приспособлен для  гидравлического управления. На рис. 13.7 особой конструкции гидромонитор стал полноповоротным. Последовательными  операциями при помощи цилиндра гидромонитор может быть повернут на любой угол. Каждому рабочему ходу штока цилиндра соответствует поворот гидромонитора на угол 20°.

Управление гидравлическими  цилиндрами гидромонитора производят при помощи реверсивных золотников с электрическим управлением.

Рис. 13.7. Схема  гидромонитора ГМЦ-200 с гидравлическим дистанционным управлением: а —  вид сбоку; б — план; 1 — цилиндр  горизонтального поворота; 2 — шарнир вертикальный; 3 — цилиндр поворота ствола в вертикальной плоскости; 4 — горизонтальный шарнир; 5 — соединительное колено; 6 — ствол гидромонитора; 7 — насадка

Рабочее давление масла в гидросистеме 2,5 Мн/м2 и создастся оно шестеренчатым маслонасосом. Переносный пульт дистанционного управления гидромонитором (рис. 13.8, б) имеет массу всего 7 кг. С гидромонитором пульт связан силовым кабелем КРПТ 3×2,5 и гибким многожильным контрольным кабелем, которые имеют штепсельные разъемы.

Гидромонитор  ГМЦ-250м оборудован приспособлением  для автоматического реверсивного поворота в горизонтальной плоскости  в пределах до 115°. Включив соответствующий  переключатель, можно заставить  гидромонитор автоматически поворачиваться вправо и влево на заданный угол. Внедрение установок ГУЦ-6 является существенным вкладом в дело совершенствования  гидромеханизации. По имеющимся данным производительность по грунту возрастает на 25—30% и на 10—15% улучшаются экономические  показатели работ.

Гидромонитор  ГМДУЭГ-250 (рис. 13.10) состоит из двух колен, нижнего неподвижного и верхнего вращающегося. Колена соединены между  собой цилиндрическим шарниром с  уплотнением. Ствол соединен с верхним  коленом шаровым шарниром. Ствол  диаметром 200 мм соединен с шаровым  шарниром быстроразъемным соединением. Конец ствола на длине 480 мм имеет  коническую форму и имеет нарезку  для навинчивания насадок. В комплект сменных насадок входят насадки  диаметрами: 75, 90, 100, 110 и 125 мм. Они имеют  удлиненную коническую часть, длина  которой равна 2,5 диаметрам насадки.

Управление гидромонитором осуществляется дистанционно, с пульта, связанного с гидромонитором электрическим  кабелем. Пульт монтируют в специальной  передвижной кабине.

Привод всех механизмов управления осуществляют от гидравлического масляного насоса типа Г12-12А, имеющего производительность 12 л/мин при напоре Н = 65 кгс/см2 (Н = 6,5 Мн/м2). Включение того или иного гидравлического цилиндра осуществляется дистанционно при помощи электромагнитных золотников.

Для удобства передвижения гидромонитор смонтирован на металлических  санях. Гидромонитор подключают к водоводу с помощью быст-роразъемного соединения.

Весь механизм управления гидромонитором защищен  достаточно прочным водонепроницаемым  корпусом.

Рис. 13.8. Схема  гидромониторной установки ГУЦ-6 с электрогидравлической системой управления (а) и панель переносного  пульта управления (б): 1 — гидромонитор; 2 — гидравлическая система; 3 — пульт  управления; 4 — электрический кабель; 5 — кабина гидромониторщика

Самоходные гидромониторы  созданы для того, чтобы снизить  простои, связанные с передвижением  обычных гидромониторов. Кроме того, механизация передвижения приведет к существенному росту производительности размыва за счет приближения гидромонитора  к забою, так как несамоходные гидромониторы нередко работают, находясь на ненормально большом  расстоянии от размываемого грунта.