Погрузочные машины и их классификация
Погрузка горной массы погрузочными машинами получила наибольшее распространение при проходке выработок. Существует несколько типов погрузочных машин. В качестве основных признаков для их классификации принимают способ захвата горной массы, тип рабочего органа и принцип его действия, характер рабочего процесса. В соответствии с этими признаками погрузочные машины разделяются на несколько типов, каждый из которых имеет соответствующее условное обозначение (рис. 87):
В зависимости от потребляемой энергии погрузочные машины бывают пневматические и электрические и обозначаются ЭПМ или ППН-Э (погрузочная машина периодического действия с электрическим приводом).
Машина может грузить породу с крупностью кусков до 350 мм в сухом и влажном состоянии.
На базе машины ППН-1 С создана погрузочная машина ППН-1 Э с электроприводом мощностью 18,5 кВт с дистанционным управлением. Эта машина создана специально для работы в электрифицированном комплексе, ее применяют с буровой кареткой УБШ-211Г, с гидроперфораторами и проходческим вагоном с донным конвейером ВПКНЭ-7.
Рис. 87. Классификация погрузочных машин
Электрифицированный комплекс ВНИПИрудмаша изготовлен специально для проведения горно-разведочных выработок.
Погрузочная машина ППН-5 относится к конвейерно-ковшовым машинам. Она больше по длине, сложнее конструктивно и несколько дороже, чем машины прямой погрузки, но у нее отсутствуют многие недостатки, характерные для машин прямой погрузки.
Ковшовые погрузочные машины ступенчатой погрузки имеют следующие основные узлы: ковш с рукоятью, передаточный конвейер, ходовую тележку, привод. Наличие перегрузочного конвейера позволяет создать аккумулирующий бункер, вследствие чего повышается эксплуатационная производительность машин. Высота траектории движения ковша меньше, гак как отсутствует необходимость разгрузки его непосредственно в вагонетку.
Загрузка вагонеток происходит равномерно, так как имеется возможность перемещать вагонетку под консольной частью конвейера машины. Все это обусловливает большую перспективность машин ступенчатой погрузки по сравнению с машинами прямой погрузки.
Машина погрузочная шахтная непрерывного действия
Обширную группу шахтных погрузочных машин составляют одноковшовые машины с управляемым циклом черпания, предназначенные в основном для погрузки в транспорт разрыхленных горных пород при разработке месторождений полезных ископаемых подземным и открытым способом. Перечень машин в таблице составлен по возрастающей емкости ковша.
Машина забирает насыпной груз по фронту шириной до 2,4 м и грузит куски крупностью до 350 мм. Передача насыпного груза осуществляется чаще всего в вагонетку, находящуюся в сцепе с машиной.
Рекламные предложения на основе ваших интересов:
Машина состоит из ковша, рукояти в виде перекатывающихся кулис, механизма подъема, поворотной платформы с механизмом поворота, чугунной рамы с механизмом передвижения, ходовой части и механизма управления.
Ковш закреплен в нижней части кулис. Он выполнен в виде сварной коробчатой конструкции из листовой стали с расширением в передней нижней части. Армированное зубьями днище ковша выгнуто в передней части вниз по радиусу. По бокам ковша в нижней передней части имеются горизонтальные участки, которыми он в опущенном положении может ложиться на рельсы.
Кулисы вверху соединены между собой траверсой. К траверсе присоединена тяговая цепь, которая проходит над поддерживающим роликом, огибает отклоняющий ролик, установленный в задней части поворотной платформы, и крепится на барабане подъемного механизма.
В редукторе подъемного механизма имеются две пары цилиндрических зубчатых колес. Передаточное число редуктора 5,15. На корпусе редуктора при помощи фланца укреплен пневматический поршневой пятицилиндровый двигатель. Поворотная платформа установлена в верхней части рамы на кольцевой опоре и состоит из стальной литой плиты и двух боковых стенок, соединенных между собой брусом.
Подъем ковша осуществляется за счет перекатывания двух стальных кулис при наматывании цепи на барабан. Кулисы перекатываются по специальным направляющим и во избежание проскальзывания крепятся на платформе канатами стабилизации. В крайнем верхнем положении для смягчения удара ковша о брус на последнем установлены две буферные пружины. Опускание ковша происходит под действием собственного веса при выключенном пневмодвигателе.
Для черпания насыпного груза по бокам выработки платформа вместе с рабочим органом и приводом может поворачиваться вручную на угол до 30° в обе стороны от продольной оси машины. При подъеме ковша вверх платформа автоматически устанавливается в центральное положение с помощью механизма поворота.
Механизм поворота платформы представляет собой систему рычагов, соединенных с кулисой и профилированным барабаном, закрепленном на поворотной платформе. Подъем ковша вверх сопровождается поворотом барабана в такое положение, в котором самая узкая часть профильного паза подходит к ролику, закрепленному на оси в корпусе ходовой части. Одновременно с вращением барабана в центральное положение возвращается поворотная платформа.
Механизм передвижения состоит из пневмодвигателя и редуктора, расположенных внутри корпуса. Тележка, состоящая из корпуса и ходовой части, может перемещаться по рельсовому пути вперед и назад. Скорость движения машины 1 м/сек. Вращение от двигателя передается через шлицевый вал шестерней зубчатому колесу, которое свободно насажено на валу. На ступице колеса имеются кулачки. На шлицевой части вала посажена кулачковая муфта, служащая для включения и выключения колеса. Путем вывода кулачков муфты из зацепления с колесом производится отсоединение редуктора от двигателя при перевозке машины в другой забой. При включении кулачковой муфты вращение от вала шестерней передается на два одинаковых колеса. Колеса посажены на двух вала, имеющих шестерни, от которых через паразитные шестерни, посаженные на оси, приводятся во вращение два колеса, укрепленные шпонками на двух скатах ходовой части.
Механизм управления состоит из распределительной коробки, смонтированной на стенке платформы, системы труб и резиновых шлангов, соединяющих коробку с пневмодвигателями.
За рубежом из числа машин с прямым способом передачи в последнее время широкое распространение получили погрузчики американской фирмы Эймко, которые в сочетании с самоходными вагонетками и автосамосвалами небольшой грузоподъемности (2—3 т) работают в очистных забоях и используются на погрузке при проходке горизонтальных и наклонных выработок.
Одна из машин этой фирмы модели 630 на гусеничном ходу выпускается как с пневматическим, так и с электрическим приводом. Машина имеет сменное оборудование и может быть использована для выполнения различных операций: погрузки насыпного груза в вагонетки, доставки его к рудоспускам, бурения шпуров, производства закладочных работ, установки крепи, опускания крепи при углубке стволов, разработки ниш и пр. Наиболее ответственные узлы машины изготовлены из высококачественных сталей и поэтому она отличается прочностью и долговечностью. Независимое управление гусеницами обеспечивает высокую манев-’ ренность погрузчика. Машина оборудуется рабочими органами различных размеров, обеспечивающими высоту разгрузки ковша от 1,12 до 1,9 м при максимальной высоте траектории соответственно от 2 до 2,9 м.
Модель HL-200 изготовляется как с электрическим, так и с пневматическим двигателем и используется для работы в штреках сечением 8—14 м2. Малогабаритная модель HL-100 предназначается для выработок сечением от 4 до 8 м2, снабжена двумя пневматическими двигателями и пневматическим сцепным устройством для вагонеток. Машины модели HL-280R на гусеничном ходу выпускаются в трех модификациях, которые различаются размерами рабочих органов, высотой траектории и положением ковша при разгрузке.
Из зарубежных фирм следует также отметить шведскую фирму Атлас-Копко, выпускающую ряд типоразмеров колесных погрузчиков для погрузки насыпного груза при проходке штреков сечением от 4 до 12 м2.
Преимуществами ковшовых погрузочных машин с прямой погрузкой являются:
1) простота конструкции, эксплуатационная надежность и длительный срок службы;
2) возможность погрузки крупнокускового насыпного груза;
3) сравнительно небольшие габаритные размеры;
4) высокая мобильность;
5) невысокая стоимость.
Недостатками машин является трудность загрузки вагонеток большой емкости, необходимость установки временной секции рельсового пути при уборке породы, ограниченный фронт погрузки.
Рис. 4. Погрузочная машина Эймко-630.
Другую группу шахтных погрузочных машин составляют ковшово-конвейерные машины со ступенчатым способом погрузки. Перечень машин в таблице составлен по возрастающей емкости ковша.
Рабочий орган предназначается для зачерпывания породы и передачи ее на конвейер и состоит из, ковша, стрелы, упора ковша, поддерживающей цепи и двух ковшовых цепей. Ковш емкостью 0,25 м3 жесткой конструкции, сварен из листовой стали толщиной 10 и 20 мм. Передняя кромка днища имеет закругленную в плане форму и армирована пятью зубьями. Стрела сварной конструкции из профилированной стали. Внутри стрелы смонтированы два пружинных буферных устройства: одно — для амортизации удара ковша о стрелу при повороте и второе — для предохранения рабочей цепи от разрыва при опускании стрелы с ковшом,.
Ковш соединен со стрелой двумя пальцами 23. Стрела крепится к раме машины двойным шарниром, который позволяет стреле поворачиваться в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Максимальное перемещение рабочей кромки зуба ковша вверх от головки рельса составляет 2150 мм. На передней стенке рамы машины имеются два пружинных буфера, предназначенные для смягчения ударов стрелы о раму при подъеме ковша.
Ковш цепями соединен с двумя барабанами планетарных редукторов механизма подъема, расположенными на валу. При подъеме рабочего органа одновременно включаются оба барабана. Поворот рабочего органа вправо или влево осуществляется наматыванием соответственно правой или левой цепи на барабан. Рабочий орган может поворачиваться вправо и влево на угол 50° от продольной оси машины и подниматься вверх до положения, обеспечивающего разгрузку груза с лотка на конвейер. Для направления цепей на раме машины установлены специальные ролики.
Кинематическая схема всей машины представлена на той же рис. 6. От вала электродвигателя вращение передается валу через двухступенчатый редуктор с несколькими зубчатыми колесами. Через муфту вращение передается двум планетарным редукторам В и В1 механизма передвижения. При движении машины вперед вращение передается на оба полуската машины через правый планетарный редуктор и две пары звездочек. Обратное движение машины происходит при передаче вращения через левый планетарный редуктор В1 и те же пары звездочек.
От вала цепной передачей через пару звездочек 7—8 вращение передается на вал, приводящий в движение два планетарных редуктора А и А1 подъемного механизма. Каждый планетарный редуктор состоит из центральной шестерни, закрепленной на валу, двух планетарных шестерен, свободно сидящих на осях водила и колеса внутреннего зацепления. Наружная поверхность колеса является одновременно тормозным шкивом и охватывается тормозной лентой. Водило жестко соединено с барабаном, на котором закреплена ковшовая цепь. Шестерня, планетарные шестерни и колесо находятся в постоянном зацеплении. При расторможенной ленте вращение от центральной шестерни через планетарные передается колесу, и оно вращается вместе с тормозным шкивом, а барабан, жестко соединенный с водилом, стоит на месте или вращается в сторону разматывания цепи под действием веса ковша и частичного веса стрелы. При затяжке тормозной ленты планетарные шестерни, окатываясь по зубьям колеса с внутренним зацеплением, начинают вращать водило и барабан, цепь наматывается на барабан и ковш поднимается.
Левый планетарный редуктор механизма передвижения (шестерни 12—14) устроен подобно планетарному редуктору подъемного механизма. Правый планетарный редуктор В отличается от левого тем, что оси планетарных колес закреплены на водиле, соединенном с тормозным шкивом. Водило левого планетарного редуктора и шестерня с внутренним зацеплением правого планетарного редуктора механизма передвижения соединены общей ступицей, на которой закреплены звездочки. От звездочек через цепные передачи вращение передается на две оси ходовой части.
Работа левого планетарного редуктора протекает следующим образом: во время совместного торможения лентой шкива и колеса планетарные шестерни, окатываясь по нему, начинают вращать водило и барабан, обеспечивая движение машины назад. Лента правого редуктора при этом расторможена.
Движение машины вперед осуществляется за счет торможения шкива, соединенного с водилом правого редуктора В. Вращение от центральной шестерни через планетарные шестерни и шестерню передается на барабан, обеспечивая тем самым движение машины вперед. Тормозная лента левого редуктора в это время должна быть расторможена.
Ленточный конвейер служит для разгрузки ковша и передачи груза на транспортные средства. Для облегчения транспортирования, монтажа и демонтажа машины рама конвейера выполнена из двух половин. Привод конвейера осуществляется от отдельного электродвигателя через трехступенчатый редуктор Б с цилиндрическими и коническими шестернями. С помощью специальной опоры разгрузочный конец конвейера может поворачиваться вручную в горизонтальной плоскости в ту и другую сторону на угол 12,5°. Расстояние от разгрузочного конца конвейера до головки рельса может с помощью этой же опоры изменяться от 950 до 1445 мм.
Достоинством погрузочных машин этого типа является их простота и прочность, возможность легкой разборки при транспортировке. К недостаткам относится быстрый износ ленты конвейера, что характерно вообще для погрузочных машин с ленточным конвейером.
Для работы в выработках небольшого сечения и в выемочных штреках за рубежом используются погрузочные машины германской фирмы Вестфалия-Люнен на рельсовом ходу. Их отличительными особенностями являются незначительные габариты и небольшая высота подъема ковша, установленного на шарнирно-рычажном механизме, позволяющем ковшу перемещаться медленно в начальном отрезке пути и с повышенной скоростью на верхнем участке. Подъемный механизм с рабочим органом расположен на поворотной платформе. Привод подъемного механизма осуществляется гидро- или пневмоцилиндром, который одновременно служит для торможения подъемного механизма в конце подъема. Насыпной груз может выгружаться в бункер из любого бокового положения ковша.
Машины со ступенчатым способом погрузки имеют более высокую производительность по сравнению с машинами прямой погрузки, обеспечивают погрузку в большегрузные вагонетки без дополнительной разгребки за счет применения выдвижных сцепок. Большинство машин имеют значительные размеры и могут погружать скальные породы большой крупности. Применение этих машин целесообразно в больших выработках в комплексе с перегружателями и вагонетками большой емкости.
Рис. 8. Погрузочная машина Дистингтон 50-В.
Недостатками машин являются сравнительная сложность конструкции и управления, быстрый износ лент разгрузочного конвейера и тормозных лент фрикционов и высокая стоимость.
Шахтные погрузочные машины непрерывного действия с нижним захватом подразделяются по типу рабочего органа на машины барабанно-лопастные и лопатные.
Малогабаритная погрузочная машина МПБ с барабанно-лопастным рабочим органом, спроектированная институтом Гилтрорудмаш, относится к шахтным машинам нижнего захвата с непрерывным действием. Машина предназначена для отбойки и погрузки вязких насыпных грузов типа марганцевой или слабой железной руды с кусками до 350 мм.
Машина состоит из рабочего органа с приводом и погрузочным конвейером, расположенными на стреле, поворотной платформы, механизма передвижения, рамы на гусеничном ходу, разгрузочного конвейера и магнитных станций механизма управления.
Рис. 1. Способы наполнения ковша погрузчика Т-157:
а — при высоте штабеля 0,5—1,5 м; б — при высоте штабеля свыше 2 м.
Погрузочный орган машины состоит из барабана с эксцентрично расположенным внутри его валом с шестью ведомыми лопастями. При вращении барабана лопасти используются в качестве захватывающих лопаток, выступая из барабана и подхватывая насыпной груз снизу. По мере поворота барабана вверх лопасти утапливаются внутрь, а насыпной груз остается на барабане и затем скребком снимается на погрузочный конвейер. Скребок установлен в том месте, где лопасти заглубляются полностью внутрь барабана. Лопасти расположены в два ряда по ширине барабана по три в каждом ряду. В целях уменьшения износа лопасти армируются пластинами из твердого сплава. С погрузочного конвейера груз попадает на разгрузочный конвейер и далее в транспортные средства. Стрела смонтирована на поворотной платформе, которая с двумя гидроцилиндрами поворотного механизма может поворачиваться в горизонтальной плоскости на угол 30° в ту и другую сторону от продольной оси погрузчика. С помощью двух гидроцилиндров подъемного механизма стрела имеет возможность подниматься и опускаться в пределах 230 мм.
Поворот разгрузочного конвейера в горизонтальной плоскости на угол 90° в ту и другую сторону осуществляется гидравлическими цилиндрами.
Поворотная платформа с механиамом подъема стрелы, поворотные механизмы платформы и разгрузочного конвейера, механизм передвижения и разгрузочный конвейер смонтированы на раме погрузчика.
Механизм передвижения имеет отдельный привод на каждую гусеницу.
Опытный образец машины прошел успешные испытания.
Погрузочные машины с лопатным рабочим органом получили распространение преимущественно за рубежом для погрузки угля и по своему назначению разделяются на две большие группы.
К первой группе относятся более ранние и простые конструкции углепогрузчиков, известные под названием «утиный нос». Рабочий орган таких погрузчиков выполнен в виде лопаты, телескопически соединенной с качающимся конвейером. Лопата соединяется с рештаком кон-вейера тремя способами.
При первом жестком способе крепления лопата совершает возвратно-поступательное движение вместе с качающимся конвейером. Второй способ крепления обеспечивает движение лопаты на внедрение в штабель. При этом кулачки, соединяющие рештак с лопатой, прижимают лопату к рештаку лишь при движении последнего вперед. Третий способ соединения обеспечивает отвод лопаты назад. В этом случае кулачки прижимают лопату к рештаку при его обратном движении. Насыпной груз с лопаты передается непосредственно на качающийся конвейер.
Недостатками этих машин являются ненадежность работы, большой износ привода, сравнительно небольшая производительность и недостаточная величина напорных усилий.
Ко второй группе относятся погрузчики с лопатным рабочим органом, предназначенные для погрузки породы каменноугольной формации. В отличие от погрузчиков типа «утиный нос» лопат-ный орган внедряется в насыпной груз суммарным действием качающегося рештака и тягового каната, а для разгрузки в транспортное устройство имеется ленточный конвейер. К этой группе относятся машины фирмы Бергтехник: крупногабаритная модель
SDK и малогабаритные модели KSL и SZR с принципиально одинаковой конструктивно-технологической схемой.
Погрузочная машина модели SDK на рельсовом ходу состоит из тележки, на которой смонтированы лопата, рештак, ленточный хвостовой конвейер, двухбарабанная лебедка, зажимное устройство и приводные пневматические двигатели.
Лопата и подающий рештак работают от двух трехцилиндровых пневматических двигателей двойного действия через траверсу с приводными рычагами. За счет толчкообразного движения лопаты и рештака насыпной груз перемещается к разгрузочному конвейеру, с которого поступает в вагонетку. Лопата передним концом опирается на «подушки» с опорным роликом.
Перемещение машины на забой осуществляется с помощью каната, закрепленного одним концом к рельсу у груди забоя, а другим — к двухбарабанной лебедке. Движение машины в обратную сторону обеспечивается при помощи другого каната, закрепленного одним концом к рельсам позади машины и другим — к лебедке.
Машина применяется для работы на проходке основных штреков с радиусом кривизны до 60 м. Для повышения износоустойчивости лопаты зубья и нижняя пластина изготовлены из твердой марганцовистой стали. Достоинством машины является высокая производительность, а недостатками — высокая энергоемкость и сложность эксплуатации.
Малогабаритные машины фирмы Бергтехник моделей KSL и SZR используются при проходке угольных и породных выработок с радиусом закругления до 10 м. Отличительной особенностью в конструкции разгрузочного конвейера является возможность регулирования его по высоте и поворота в горизонтальной плоскости на угол 90° в ту и другую стороны.
Переходной конструкцией между погрузчиком типа «утиный нос» и машинами с лопатами, работающими толчкообразными движениями, является погрузочная машина немецкой фирмы Марк модели LU-350. Машина состоит из рабочего органа, тележки на колесно-рельсовом ходу, механизмов напора, передвижения и управления.
Рабочий орган представлйет собой лопату, рештачный став с массивными роликами и раму с криволинейными направляющими. При движении по криволинейным направляющим с помощью напорного механизма став и лопата одновременно с подъемом совершают бросковые движения с ускорением к концу движения. Благодаря такому режиму лопата с большой эффективностью внедряется в насыпной груз.
Механизм напора и механизм передвижения приводятся в действие от одного пневматического двигателя двойного действия. Регулировка перемещения машины осуществляется при помощи пневматического механизма с двумя парами зажимных колодок, установленных на тележке. Колодки в такт с движениями рештаков вперед соединяются с рельсами, предотвращая отход машины назад.
Машины фирмы Марк просты по конструкции, имеют малую энергоемкость, удобны в эксплуатации и сравнительно недороги. К недостаткам машины относятся невозможность использования для погрузки вязких грунтов, малый фронт погрузки и ограниченная проходимость на закруглениях.
Оборудовании для погрузки горной породы в шахте
Горизонтальные выработки. Наиболее эффективным средством механизированной погрузки породы при проведении таких разведочных выработок, как штольни, штреки, квершлаги, реже рассечки, являются погрузочные машины. По характеру работы погрузочного органа они подразделяются на машины периодического и непрерывного действия. Отечественные погрузочные машины периодического действия имеют погрузочный орган в виде ковша, а непрерывного действия — в виде двух парных нагребающих лап (рис. 15.1).
Рис. 15.1. Породопогрузочные машины: а — периодического действия (типа ППН с колесно-рельсовой ходовой частью); б — непрерывного действия (типа ПНБ)
На каких породах применяют ППН
Ковшовые погрузочные машины успешнее, чем машины непрерывного действия, работают при погрузке крепких, крупнокусковых, неравномерно раздробленных и тяжелых горных пород. Машины непрерывного действия являются более производительными, чем машины периодического действия, но их целесообразнее применять при погрузке пород некрепких, средней крепости и хорошо раздробленных.
Способ питания погрузочной машины
По виду потребляемой энергии погрузочные машины бывают электрическими или пневматическими. Первые получают питание от силовой электрической сети по кабелю, а вторые — от магистрали со сжатым воздухом по гибкому резиновому шлангу.
Пневмоподача
Погрузочные машины приводятся в действие двумя пневмодвигателями, один из которых приводит в движение погрузочный ковш, другой — передвигает машину по рельсовому пути.
Ходовая часть погрузочных машин
Погрузочные машины имеют колесно-рельсовую или гусеничную ходовую часть. Колесно-рельсовое исполнение ходовой части машины ограничивает ширину фронта погрузки, а гусеничное, наоборот, обеспечивает возможность погрузки породы в выработке любой ширины.
Машины с ковшовыми погрузочными органами являются более простыми по конструкции и надежными в работе, более дешевыми, они эффективно работают на погрузке пород любой крепости.
Способы погрузки горной породы
По способу передачи груза на транспортное средство различаются машины прямой и ступенчатой погрузки. У машин первого типа погрузочный орган (ковш) разгружается непосредственно в вагонетку или бункер забойного перегружателя, у машин ступенчатой погрузки горная масса поступает на перегрузочный конвейер, установленный на машине, а с него — в вагонетку или другие средства.
Машина ППН-1c
В условиях специфики подземных горноразведочных работ наиболее широкое распространение получили ковшовые машины на колесно-рельсовом ходу (табл. 15.1) и особенно машина ППН-1c (рис. 15.2).
Рис. 15.2. Породопогрузочная машина ППН-1с: 1 — ковш, 2 — кулиса; 3 — траверса, 4 — цепь; 5 — органы управления, 6 — платформа;. 7 — подножка, 8 — пневматический двигатель ходовой части; 9 — ходовая тележка
