Расчет и выбор буровых кареток типа БК–5ДВ и погрузочно-доставочных машин типа ПД-12

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Расчет планового задания

2. Обоснование способа отделения горной массы от массива

3. Выбор оборудования

3.1 Выбор бурового оборудования

3.2 Выбор погрузочного оборудования

4. Режимные параметры бурового оборудования

4.1 Расчет режимных параметров погрузочного доставочного оборудования

5. Манипуляторы

6. Правила технической эксплуатации

Заключение

Литература

Введение

Добыча руды увеличится в результате освоения новых месторождений и расширения производственной мощности действующих рудников.

Разработка крепких руд связана с большими затратами труда, времени и средств на бурение скважин и шпуров, так как взрывной метод отбойки крепких руд остается пока единственным и от его эффективности зависят технико-экономические показатели и темпы ведения горных работ.

Развитие разработки месторождений крепких руд подземным способом сопровождаются внедрением методов отбойки с помощью глубоких взрывных скважин. Это позволило значительно увеличить производительность труда при добыче, уменьшить объем подготовительных и нарезных работ и создать постоянные запасы отбитой руды в блоках, что обеспечило более равномерную работу погрузочных, транспортных и подземных машин.

К основным требованиям, предъявляемым к горным машинам можно отнести: машины должны быть небольшие по габаритам, с целью увеличения маневренности и улучшения транспортабельности, обладать хорошей стойкостью к коррозии, запасом прочности, должны быть стойки к износу и защищены от попадания пыли и грязи.

Целью данного курсового проекта является закрепление и углубление знаний, полученных во время изучения теоретического курса, обучение применению полученных знаний при решении инженерных задач, привитие навыков самостоятельного творческого решения вопросов по выбору и расчетам очистных и проходческих машин для конкретных условий.

Основной задачей курсового проектирования является выбор и расчет средств механизации производственных процессов при ведении очистных, проходческих работ, позволяющих обеспечить заданную производительность с более высокими технико-экономическими показателями.

1. Расчет планового задания

Принимаем следующую организацию работы предприятия:

- количество рабочих дней в году-305

- количество смен в сутки-3

- продолжительность смены-6 часов

Рассчитываем сменную производительность рудника:

(1)

месторождение горный механизация проходческий

где Qгод=3500000-годовая производительность рудника;

Nр=305-количество рабочих дней в году;

nсм=3-количество смен в сутки, шт.;

=3,7-плотность горной массы, т/м³;

Учитывая, что выход рудной массы на один шпурометр при коэффициенте крепости f=14 равен 0,17 м³/м [2], определяем сменный расход бурения:

(2)

где - выход рудной массы на один шпурометр, м³/м

2. Обоснование способа отделения горной массы от массива

Отделение горной массы от массива может осуществляться следующими способами:

1. Буровой

2. Гидродобыча

3. Взрывной

При механическом способе рабочие органы непосредственно отделяют породу от массива.

Энергоёмкость этого способа, т.е. расход энергии на единицу объема разрушаемой породы составляет 0,2 - 1,7 кВтч/м³.

При гидравлическом способе порода отделяется от массива напорной струёй воды, подаваемой из монитора или когда порода со дна водоёма вместе с водой всасывается специальным оборудованием.

Энергоёмкость в первом случае равна 0,4-4 кВтч/м³, во втором случае в два раза меньше.

При взрывном способе порода разрушается под давлением газов выделяемых при воспламенении взрывчатого вещества.

Буровзрывные работы являются основным видом отделения горной массы от массива. Применяется для разрушения пород любой крепости; как на открытых, так и на подземных горных работах. Основными операциями проходческого цикла являются: бурение шпуров, заряжание и взрывание, проветривание, уборка горной массы и возведение постоянной крепи.

Так как на данном руднике для отделения горной массы от массива мы собираемся применять взрывной способ, то для наилучшего использования энергии взрыва взрывчатого вещества необходимо закладывать в шпуры или скважины, для чего их необходимо предварительно пробурить.

При выборе наиболее приемлемого для заданных горно-геологических условий способа отделения горной массы от массива решающую роль играет, прежде всего, коэффициент крепости. Наиболее пригодным будет буровзрывной способ отделения горной массы от массива.

3. Выбор оборудования

Разнообразные и сложные горнотехнические условия разработки руд цветных металлов предопределяют применение различных по конструктивному выполнению и технологии систем разработки, а они, в свою очередь, определяют широту диапазона необходимых конструкций и типоразмеров машин.

К факторам, влияющим на конструктивное выполнение и рабочие параметры машин, относятся:

- высокая крепость и абразивность руд;

- разнообразие площадей поперечных сечений очистных забоев;

- жесткие требования по ограничению загрязнения воздушной среды (пыль, газ, масляный туман);

- крутые повороты, ограниченные площади поперечного сечения выработок, плохая видимость, неровная и обводненная почва, наличие подъёмов и спусков, затрудняющих мобильность при перемещении и работе оборудования.

В этих условиях конструкция машин должна обеспечить:

- широкий диапазон рабочих параметров при относительно небольших размерах и массе, что желательно с точки зрения сокращения типоразмеров и унификации узлов;

- надежность в работе и удобство в обслуживании;

- автономность привода, что позволяет устранить сложные коммуникации и работы по их систематическому наращиванию;

- достаточно высокую мощность и производительность;

- безопасность эксплуатации;

- экономичность.

3.1 Выбор бурового оборудования

Выбор бурового оборудования осуществляется с учётом его целесообразного применения, оценки достоинств и недостатков, его стоимости, а также стоимости запасных частей.

Принятое оборудование должно отвечать следующим основным требованиям:

1. Обеспечивать заданную производительность;

2. Обеспечивать высокую надёжность;

3. Обеспечивать минимальную трудоёмкость и стоимость;

4. Обеспечивать экологичность окружающей среды.

Учитывая крепость буримых пород, а также производительность рудника принимается самоходное оборудование. Самоходные бурильные установки позволяют наиболее полно решать вопросы комплексной механизации бурения шпуров, исключая ручной труд и, улучшая санитарно-гигиенические условия работы, и, кроме того, они частично механизируют или облегчают выполнение таких операций, как осмотр и крепление забоя, заряжание шпуров, оборка кровли и др.

Обычно выбор бурильных машин и установочных приспособлений для бурения шпуров следует производить согласно СНиП 3.02.03-87.

В конкретных условиях была принята бурильная установка БК- 5ДВ на пневмоколесном ходу.

В табл. 5.1. даны параметры буровой машины для бурения шпуров в горизонтальных выработках, которые рекомендуется применять в зависимости от коэффициента крепости пород в рудных шахтах 3 .

Таблица 3.1

Параметры	Буровая установка БК- 5ДВ
Типоразмер:
Размеры бурения, м: Высота Ширина	7,1 11
Тип бурильной машины	ПК-75
Число бурильных машин	3
Ходовая часть Тип Ход	Самоходная пневмоколесная
Скорость передвижения, км/ч	10
Размеры машины, м: Длина Ширина Высота	11 2,4 2,4
Масса, т.	18

3.2 Выбор погрузочного оборудования

Опыт отечественных рудников по полезным ископаемым показывает, что для системы разработки со сплошной слоевой выемкой руды механизированный способ доставки руды, с использованием современного мощного самоходного оборудования, является самым прогрессивным [4].

Выбор самоходного оборудования осуществляется с учётом его целесообразного применения, оценки достоинств и недостатков, его стоимости, а также стоимости запасных частей.

Принятое транспортное оборудование должно отвечать следующим основным требованиям:

1. Обеспечивать заданную производительность;

2. Обеспечивать высокую надёжность;

3. Обеспечивать минимальную трудоёмкость и стоимость;

4. Обеспечивать экологичность окружающей среды.

Основные преимущества доставки руды самоходным оборудованием: высокая производительность; мобильность; исключаются вспомогательные работы по переносу, монтажу и демонтажу даже при непостоянстве рабочих мест; универсальность (одни и те же машины используются на очистных и подготовительных работах).

Основные недостатки: высокая стоимость оборудования и запасных частей; сравнительно малый срок службы дизельных машин (3-6 лет); длительные ремонты, в связи, с чем обычно лишь около 1/3 - 1/2 машин готовы к эксплуатации; расход воздуха на проветривание при дизельном оборудовании может возрастать до 1,5-2 раза, что не только увеличивает расход энергии, но и требует строительства дополнительных вентиляционных стволов на крупных шахтах; увеличенное (12 м² и более) сечение выработок для движения и работы мощных машин; сложность обслуживания и ремонта машин, особенно дизельных, требует высокой квалификации рабочих.

Тем не менее, отечественной и зарубежной практикой установлено, что при взрывной отбойке достоинства самоходного оборудования настолько существенны, что на сегодня его можно считать лучшим из имеющихся средств механизации доставки руды в подходящих для его использования горнотехнических условиях.

Для условий проектируемого рудника принимаются погрузочно-доставочные машины. Данные машины предназначены для погрузки и транспортирования отбитой горной массы, погрузки её в рудоспуски (транспортные средства), а также выполнения работ по зачистке и устройству дорог, доставке оборудования и материалов.

Особенностями современных мощных машин данного типа являются универсальность (возможность выполнения нескольких основных и вспомогательных функций), пневмошинный ход и дизельный привод.

Широкое применение в погрузочно-транспортных машинах получил дизельный привод. Машины с ДВС обладают большой мощностью, экономичностью, просты по конструкции, обеспечивают легкость управления и плавность регулировки скоростей в широком диапазоне. Дизельный привод хорошо приспособлен для работы в условиях изменяющихся нагрузок. Основное преимущество данного привода перед электрическим - независимость от источника электроэнергии. Большими недостатками транспортировки полезного ископаемого машинами с ДВС являются, во-первых, образование токсичных газов при сгорании топлива, требующее специальных мер по нейтрализации и обезвреживанию, и, во-вторых, необходимость организации подземных заправочных пунктов, а в отдельных случаях устройства подземных складов горюче-смазочных материалов и ремонтных мастерских.

На выбор погрузочной машины влияет крепость и крупность погружаемой породы, а также размеров выработки. В конкретных условиях была принята погрузочная машина ПД-12 на пневмоколесном ходу (в выработке прокладывается рельсовый путь). Характеристика погрузочной машины представлена в таблице 4.2. 4

Машина ПД-12 предназначена для погрузки и транспортировки отбитой взрывом горной массы в подземных условиях, не опасных по газу и пыли, и представляет собой ковшовый фронтальный погрузчик, зачерпывающий ковшом горную массу из штабеля для погрузки ее в кузов транспортного средства, либо транспортировки в ковше к рудоспуску

Таблица 3.2.

Параметры	ПД-12
Грузоподъемность	12000 кг
Вместимость ковша:	4,5-6 м3
Масса	28000 кг
Габаритные размеры
Длина	9600 мм
Ширина	2500 мм
Высота по крыше кабины	2500 мм
Скорость движения км/ч	18
ДВИГАТЕЛЬ
Мощность	185 кВт
Привод	дизельный

4. Режимные параметры бурового оборудования

При вращательно-ударном бурении к основным параметрам относятся: число ударов на один оборот бура, а также частота вращения бура, осевое усилие, энергия удара, интенсивность очистки шпура.

Угол поворота (градус) между ударами по О.Д. Алимову и Л.Т. Дворникову [2] рассчитывают по формуле:

(3)

где Ау - энергия удара поршня ударника, Дж;

f - Коэффициент крепости горных пород.

Число ударов за один оборот бура

(4)

Рациональная частота ударов бурильной машины:

Гц (5)

Частота вращения бура:

N = 60 •nу /m= 60 •36,53 /5,2=421,5с -1 (6)

Крутящий момент на буре:

M = 500-25f= 500-25•14=150 Н•м (7)

Механическая скорость бурения вращательно-ударной установкой:

мм/мин (8)

При вращательно- ударном бурении перфораторами с независимым вращением бура оптимальная частота вращения, с -1 бурового инструмента

n=145/d=145/75=1,93 с -1 (9)

где d - диаметр шпура, мм.

Начальная механическая скорость бурения (мм/с) - скорость бурения первого метра шпура или скважины ударно-вращательными установками определяют по формуле

мм/с (10)

где А - энергия удара перфоратора, Дж;

n - частота ударов, Гц;

d - диаметр шпура, мм; f - коэффициент крепости пород.

Результаты расчетов сравниваются с паспортными данными станков, что позволяет делать выводы о возможности применения станка.

Определение парка бурильных машин:

(11)

где Т-продолжительность 6 часовой смены .

tпз - 2.5 % от продолжительности смены

tпз - 9.5 % от продолжительности смены

О-время отдыха проходчиков принимаем равным 10 % от продолжительности

Tвзр - время на технологический перерыв на взрывные работы принимаем равным 12% от продолжительности смены .

Определяем число буровых кареток

(12)

Окончательно принимаем 7 буровых кареток БК-5ДВ

4.2 Расчет режимных параметров погрузочного доставочного оборудования

Основными параметрами ковшовых погрузочных машин является емкость и размеры ковша, сцепной вес машины, мощность приводов механизмов передвижения и подъема ковша [2].

Предварительный выбор параметров погрузочно-транспортных машин производят, ориентируясь на технические характеристики серийных и перспективных моделей. В качестве основного параметра принимают грузоподъемность машины Q (т) - максимальную массу перевозимого груза. Вместимость грузонесущего ковша Vk (м'), учитывая максимальную плотность гмах (т/м3) горной массы в разрыхленном состоянии:

(13)

Конструктивная ориентировочная масса машины mм (т) связана с грузоподъемностью соотношениями, для машин с грузонесущим ковшом

mM = 4 Q0,77= 4* 120,77=27,10 т (14)

Необходимую мощность двигателя приближенно рассчитывают по удельной энерговооруженности QN (кВт/т), для машин с грузонесущим ковшом удельную энерговооруженность определяют на основе данных статистического анализа технических характеристик машин по формуле:

Qн=27,2/Q0,18=27,2/120,18=17,39 кВт/т (15)

Усилие внедрения находят по выражению

(16)

Где К - коэффициент, учитывающий крупность горной массы и степень разрыхления;

Lвн - глубина внедрения ковша в штабель, см;

Кв - коэффициент, учитывающий вид насыпного груза;

Вк - ширина ковша, см;

Кн - коэффициент, учитывающий влияние высоты штабеля;

Кф - коэффициент формы ковша.

Fc = Gcш=35520,768.0,8=28416,6144, Кн (17)

где GC- сцепной вес машины



где n=коэффициент запаса, равный 1.1-1.15.

ц - коэффициент сцепления рельс с колесами

Значения коэффициента сцепления для некоторых дорог, близких к условиям эксплуатации погрузочно-транспортных машин, приведены в табл. 4.1 [2].

Таблица 4.1 Характеристика дорожного покрытия

Характеристика дороги или почвы	Коэффициент сцепления ш
	сухая поверхность	мокрая поверхность
Щебень	0,6-0,7	0,3-0.5
Булыжник	0.7	0.4
Песок влажный	...	0.4
Грук укатанный	0,6	0,4
Рудная залежь	0,6-0,7	0,4-0,5
Бокситовая руда	0,6-0,8	0,5-0.6
Бетонированное покрытие	т 0.7	0.45

Расчет необходимого количества погрузочных, погрузочно-транспортных машин производят по заданному объему работ и рассчитанным в проекте эксплуатационным производительностям машин. [5]

(18)

Где - время черпания породы с учетом повторных циклов, (с);

=1,1- коэффициент, учитывающий время, затрачиваемое на ремонт и ТО во время смены;

,- скорость движения машины по выработкам соответственно с груженым и порожним кузовом,(м/с);

= 1,2-1,3 - коэффициент, учитывающий дополнительное время при движении на поворотах и остановках машин;

=20-30 с - время разгрузки ковша;

- коэффициент, наполнения ковша породой;

- грузоподъемность кузова;

Кн=Кт Км =0,7.0,75=0,5 (19)

Где Кт=0,7- коэффициент, учитывающий наполнение ковша в зависимости от крупности кусков и плотности горной массы;

Км =0,75- коэффициент, учитывающий наполнение ковша в зависимости от сцепного веса машины и крупности кусков.

Определяем парк погрузочных машин:

(20)

Окончательно принимаем 6 машин типа ПД-12

5. Манипуляторы

Основной механизм буровой каретки, предназначенный для перемещения в призабойном пространстве автоподатчика с перфоратором (бурильной машиной). М. иногда используются для навешивания на них различного вида приспособлений, позволяющих производить подъём элементов крепи, заряжание шпуров, осмотр кровли и т.п. По конструкции М. делятся на 4 основных типа: радиальные (вращательные), линейные, колонкообразные, стреловидные. Привод М. бывает пневматическим, гидравлическим и комбинированным (иногда на отдельных вспомогательных операциях применяется ручной привод). Наибольшее распространение имеют колонкообразные и стреловидные М. Для стреловидных М. ширина и высота обуриваемого забоя может меняться в широких пределах; при использовании колонкообразных М. эти параметры ограничены. Стреловидные М. применяются также в качестве навесного оборудования, устанавливаемого на погрузочных машинах.

При бурении тяжелыми бурильными машинами возникла не вполне осознанная проблема снижения затрат времени на перестановку машины с одной точки забоя в другую для бурения очередного шпура.

Сначала, как уже было описано выше, пользовались распорными или консольными колонками на тележках. На них устанавливались, навешивались перфораторы, перемещаемые по колонке в горизонтальной или вертикальной плоскости. Естественно, что с течением времени такие колонки не могли в полной мере удовлетворить технолога. При использовании колонок много времени тратилось на их установку, на вспомогательные операции, ручного передвижения бурильной машины по колонке, и исключалась возможность автоматизации процесса бурения.

Стреловидные рукояти стали применять в практике бурения в тридцатых годах ХХ века. Они постоянно совершенствовались, обрастая различными механизмами. Первые механические стрелы имели описанные выше каретки типа Джумбо, а в СССР - БК-2, БК-4, ТБ-2. Кроме больших потерь времени на подготовительно-заключительные и вспомогательные операции при бурении с таких кареток, поворот не телескопической стрелы каретки к стенке выработки от центра забоя сопровождался отходом машины от груди забоя. Компенсация отхода машины от забоя часто осуществлялась передвижением всей каретки.

Стрела каретки постепенно трансформировалась в манипулятор, достаточно жесткую конструкцию с системой гидравлического управления. Эта трансформация происходила с 30-х до 50-х годов, манипулятор конструктивно существенно изменялся.

Конструкторы и фирмы предлагали различные по конструкции и условиям применения манипуляторы. Примечательно, что манипулятор приобрел самостоятельное существование, фирмы стали выпускать манипуляторы многих марок для различных условий применения. Он стал съемным, его можно было выбрать из многих его типов и ставить на каретку, удовлетворяя различные требования по условиям применения агрегата.

Возникло новое направление конструирования кареток, в конструкции которых решающее значение приобрел манипулятор.

Примером этого могут служить манипуляторы типа АLF и на базе их каретки "Медон", упоминавшейся выше как экспонате выставки.

Рис. 1

Манипуляторы были сконструированы Вилан-сьенской инженерной группы шахт бассейна Нор-Па-де Кале для проведения квершлагов малого сечения звеном проходчиков из двух человек. Манипулятор имел несущую стойку 3, которая могла крепиться на различных несущих устройствах, стрелу 2 с гидродомкратами и легкий податчик 1.

Два таких манипулятора были установлены на небольшой рельсо-вой тележке, имеющей ширину всего 0,85 м и массу, включая манипулятор, 2,6 т. На манипулятор ставился перфоратор массой 30 кг типа "Медон" РRI c диаметром рабочего цилиндра 82 мм, ходом поршня - 63 мм и частотой ударов - 2200 в минуту. Величина хода податчика 3 м, подача осуществлялась небольшим гидродвигателем, а поворот податчика - гидродомкратами, управляемыми дистанционно. На тележке устанавливали вспомогательный компрессор 4 для подачи жидкости в домкраты манипулятора, с давлением её до 60 кг/см2. При бурении тележка распиралась домкратами между кровлей и почвой выработки, имела опорную плиту 6, транспортировалась по выработке с помощью каната лебедки, а в забое с помощью домкрата 5.

Рис. 2

Манипуляторы этого типа были приспособлены также для проведения наклонных выработок с установкой их на небольшой тележке, перемещаемой по монорельсу, проложенному по кровле выработки.

После проведения в 1960 г. опытных работ бурения с монорельсовой тележки с установленными на ней тремя манипуляторами тележки внедрены в серийное производство под маркой АLF-2-2.

При небольшой цене (659 тыс. бельгийских франков) каретка обеспечивала производительность бурильщика в 20 - 27 м/ч.

Другим примером массового производства различного типа манипуляторов с высокой степенью унификации узлов могут являться агрегаты фирмы Тампелла-Тамрок (Финляндия) марок RP625, CS3, "Mинирондо" МR500.

На базе этих манипуляторов, компонуя стандартные узлы установочных устройств, можно собирать в забое каретки для различных сечений выработок.

Рис. 3

Несущим основанием съемного манипулятора этого типа служит стойка с плитой крепления. К стойке закреплены опора стрелы манипулятора с механизмом крепления и размещены гидронасос с пневмодвигателем, маслобак и элементы гидросистемы. Стрела манипулятора в своем основании с помощью шарнира и гидроцилиндра соединена с вращающейся опорой. На другом конце стрелы шарнирно закреплена плита податчика с бурильной машиной на нём.

Все гидроцилиндры подъема стрелы, наклона плиты податчика и надвиг податчика имеют гидравлические замки. Управление гидроцилиндрами происходит с пульта, расположенного на задней стенке опорной плиты крепления. При подъеме и опускании стрелы манипулятора бурильная машина автоматически перемещается параллельно самой себе, что корректируется специальным гидроцилиндром, составляющим с цилиндром наклона плиты податчика параллелограмм за счет их гидросвязи.

Рис. 4

Стрела манипулятора выполнена из двух балок, между которыми располагается перфоратор. За счет такого расположения машины "мертвая" зона уменьшена до 17 см.

На Лондонской выставке горного оборудования в 1972 г. фирма Секома представила съемные манипуляторы, имевшими до восьми степеней свободы. Конструкция манипулятора 1ТНS 1500А предусматривала 4 движения стрелы: подъем А, поворот Ж с помощью гидродомкратов двойного действия, удлинение стрелы Е на 1 м и её вращение Б на 3600. Гидродвигатель стрелы мощностью 3 л.с. с коробкой передач.

У податчика этого манипулятора предусмотрено три степени свободы: ориентация в пространстве по двум осям Г, Д и подача В - цепная на 3,2 м от домкрата двойного действия.

Примечательно, что манипуляторы для вращательного бурения выпускались с электрогидравлическими узлами, а манипуляторы для ударного бурения снабжались пневмогидравлическими узлами.

К семидесятым годам были разработаны десятки конструкций манипуляторов, удовлетворяющих различным условиям эксплуатации кареток. Появилась потребность в классификации конструкций и применения манипуляторов /214, 215/.

При конструировании манипуляторов решалась основная задача подачи перфоратора в любую точку забоя с минимальной затратой времени.

Для подачи бурильной машины в любую точку забоя и забуривания конструкция стрелового манипулятора должна обеспечивать несколько степеней свободы перемещения стрелы и бурильной машины.

Если в конструкции стрелового манипулятора предусмотрены только наклон и поворот рукояти стрелы в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а податчик с бурильной машиной закреплены неподвижно на конце стрелы, то нерешенным оказывается целый ряд задач целенаправленного бурения:

1. При повороте и наклоне стрелы изменяется угол расположения бура к плоскости забоя. Очевидно, для сохранения принятого угла бурения шпура крепление податчика с машиной на стреле должно быть шарнирным.

2. При повороте стрелы от центрального положения к стенке, к кровле или к почве выработки бурильная машина с податчиком будет отходить (по окружности) от плоскости забоя. Поэтому в конструкции манипулятора должна предусматриваться компенсация отхода, т.е. подача машины с податчиком на забой.

3. У стенок и почвы выработки корпус машины и податчика будут препятствовать бурению шпура с минимально-необходимым расстоянием от проектного контура выработки. Для бурения шпуров у контура выработки с минимальными углами к плоскости забоя конструкция манипуляторов должна обеспечивать поворот бурильной машины с податчиком вокруг своей продольной оси. Машина в этом случае поворачивается к стенке выработки плоскостью, расстояние которой от центра бура минимальное.

Кроме этих задач конструкторам приходилось решать другие задачи, такие как параллельность шпуров при бурении, бурение их с заданным углом к плоскости забоя, исключение или уменьшение "мертвых" зон при бурении, когда конструкция манипулятора не позволяет бурить близко расположенные шпуры, бурение специальных врубовых шпуров и другие задачи.

В конструкциях манипуляторов выполнение всех технологических функций осуществлялось разными путями.

Компенсация отхода машины решалась: перемещением всей стрелы вдоль оси бурильной машины; перемещением части рукояти с бурильной машиной в направлении оси рукояти; перемещением бурильной машины вдоль оси бурения; одновременным перемещением части рукояти с бурильной машиной в направлении оси рукояти и бурильной машины в направлении оси бурения.

Изменение угла бурения в вертикальной плоскости осуществлялось или наклоном рукояти или бурильной машины, а в горизонтальной плоскости совместным или раздельным перемещением рукояти и бурильной машины в этой плоскости или наклоном одной бурильной машины.

В конструкциях манипуляторов, в которых перемещение бурильной машины по забою осуществляется за счет вращения стрелы и её наклона в вертикальной плоскости, вращение осуществляется или вращением всей стрелы относительно оси, параллельной продольной оси машины, или вращением части рукояти с бурильной машиной относительно оси рукояти, или вращением бурильной машины относительно оси, параллельной оси бурения.

Вращение стрелы вокруг продольной оси на 3600 позволяет при различных углах наклона её к горизонту подать машину в любую точку забоя, при этом перфоратор не отходит от забоя и в манипуляторе не требуется специальных механических устройств компенсации отхода.

Естественно, что в манипуляторах все перечисленные приемы часто совмещались.

В конструкции манипулятора могут быть реализованы все возможные движения стрелы и бурильной машины. Примером такого универсального манипулятора может служить манипулятор фирмы "Секома" . Однако универсальный манипулятор имеет сложную конструкцию, а при большом числе различных рычагов значительно осложняется управление всеми видами движений, увеличивается время на перестановку машины от шпура к бурению следующего шпура.

С целью сокращения затрат времени на вспомогательные операции в конструкции манипуляторов предусматривается совмещение управлением движением стрелы и машины. Одновременно решается задача параллельности бурения шпуров. Наиболее совершенны манипуляторы, у которых при любом движении рукояти не только сохраняется параллельность бурильной машины исходному положению, но и автоматически компенсируется её отход.

Перед бурением манипулятор распирается в забой, обеспечивая необходимую жесткость системы каретка-манипулятор-податчик. Если механизм распора независим от механизма компенсации, то окончание бурения всех шпуров обеспечивается в одной плоскости независимо от неровности груди забоя.

Конструкторы учитывали также, что совмещение управления различными движениями стрелы и машины наиболее перспективно с позиций автоматизации процесса бурения. Управление такими манипуляторами производится только по двум параметрам: наклон и поворот или наклон и вращение стрелы.

Фирмой "Холмен" выпускались четыре типа манипуляторов: цельный, с телескопической стрелой, цельный вращающийся, телескопно-вращающийся. Предусматривалось различное соединение стрелы с фундаментальной плитой: жесткое или шарнирное. В гидроцилиндрах были предусмотрены клапаны, обеспечивающие работу манипулятора только по команде оператора. Типовой манипулятор этой фирмы имел три гидродомкрата: подъема, поворота стрелы и податчика. В комплект манипуляторов входил гидронасос, работающий или от дизельного двигателя во время передвижения каретки от забоя к забою, или от пневмодвигателя - в период бурения шпуров. Шведская фирма "Атлас-Копко" выпускала три типа манипуляторов: ВИТ-5, ВИТ-10, ВИТ-14 различных модификаций для применения в выработках различного сечения, от 2 до 100 м2. Так, при использовании манипулятора ВИТ-10G можно было бурить шпуры, как наклонные, так и вертикальные, под анкерную крепь; манипулятор ВИТ-10С был приспособлен для бурения врубовых шпуров большого диаметра и серии параллельных шпуров прямого вруба. Манипуляторы обеспечивали бурение параллельных шпуров по всему сечению забоя. Манипулятор ВТМ-3,5 этой же фирмы относится к универсально-вращающимся телескопическим типам. Он состоит из вращателя 1, опорного кронштейна 2, раздвижной телескопической рукояти 3, головки манипулятора 5 и направляющей 6.

Рис. 5

Манипулятор может вращаться вокруг своей продольной оси на 3600. Опорный кронштейн имеет два шарнира с взаимно перпендикулярными осями, относительно которых с помощью соответствующих цилиндров осуществляется наклон и поворот рукояти. Встроенный в рукоять гидроцилиндр обеспечивает её раздвигание до 1,25 м. Следящее устройство 4 синхронизирует подъем, и раздвигание рукояти и изменение угла наклона головки манипулятора, обеспечивая, таким образом, параллельность перемещения податчика, которая не нарушается и при вращении манипулятора. При этом перестановка машины в любую точку забоя производится за счет вращения и наклона рукояти. Наклон и угол поворота бурильной машины относительно рукояти могут изменяться с помощью специальных цилиндров. В практике применялись также более простые по конструкции манипуляторы с ограниченным перемещением машины по забою. В этом случае на каретку ставятся два-три манипулятора. При бурении каждый из них рассчитан на ограниченную зону бурения. Например, манипулятор ВИТ-14Е не имеет вращателя стрелы и применяется в каретке в паре, в правом и левом исполнении.

Рис. 6 - опора стрелы; 6 - рукоять; цилиндры: 5 - телескопа, 8 - подъема рукояти, 9 - поворота рукояти, 7 - поворота, 4 - наклона и 3 - надвига бурильной машины; 2 - пилот-цилиндр.

К недостаткам манипулятора ВИТ-14Е относили наличие "мертвой" зоны у стенок выработки.

Некоторые фирмы выпускали манипуляторы только для бурения центральной скважины и шпуров в центре забоя выработки. Примером этому служили манипуляторы ВИТ-10С и ВИТ-5С этой же фирмы.

Манипуляторы фирмы Ингерсоль-Рэнд (IR) выпускались восмью-десятью типоразмерами: с вращающейся (SHBR. LNBR), c телескопической (LHBE), комбинированной стрелой (LHBER) и в расчете на применение в выработках малого сечения (SH8).

Фирма IR, рекламируя свои манипуляторы, отмечала, что конструкция манипуляторов являлась результатом двадцатилетнего совершенствования их в конструкторских бюро фирмы.

Рекламируемый манипулятор мог устанавливаться как на левую, так и на правую сторону каретки, имел дистанционное управление, защищен от опасных вибраций, гидроцилиндры подъема выполнены с большим запасом прочности. Верхняя поворотная часть стрелы обеспечивала круговое бурение без дополнительного ручного настраивания манипулятора, поворотный гидравлический цилиндр снабжен аварийными предохранителями и специальными тормозными устройствами и надежно функционирует с установленными на манипуляторе тяжелыми бурильными машинами. На всех цилиндрах манипулятора имелись запорные клапаны, предотвращающие поломку агрегата и обеспечивающие безопасность работы оператора на нем.

Кроме того, отмечалась полная взаимозаменяемость деталей манипуляторов при работе на правую и левую стороны каретки, а более 90% деталей в агрегате делали возможным получить его восемнадцать модулей. Регулирующие устройства манипулятора взаимосвязавны и могут, при необходимости, устанавливаться в четырех позициях: вверх, вниз, вправо и влево.

Стандартность деталей позволяла получить 72 различных модуля манипулятора для различных условий бурения. Отделение "Тамрок" финской фирмы "Тампелла" выпускала в восьмидесятых годах манипуляторы марок ZR600Н, ZR650Н, ZR900Н с вращающимися стрелами, привод вращения которых расположен между основанием манипулятора и стрелой. Манипуляторы ZB901АН, ZB901ASH, ZB901AH не имели механизма вращения, а последний манипулятор сохранял параллельность буримых шпуров только в вертикальной плоскости, а манипулятор ZB901H - не оборудован системой параллельности бурения шпуров. Компенсация отхода машины обеспечивается телескопическим раздвижением стрелы.

Шведская фирма "Линден Алимак" выпускала три модели манипуляторов ВRН30, ВRН28, ВRН32 с вращающимися стрелами и податчиками с подачей до 4,8 м.

Фирма "Гарднер-Денвер" производила манипуляторы марок 1ТВ и 1ТТ, в которых отход манипулятора компенсировался с помощью гидроцилиндра в головке стрелы, а выпускавшийся фирмой манипулятор 1Т1 для выработок больших сечений имел также компенсацию отхода за счет телескопического раздвижения стрелы, в которую монтировался привод её вращения. Во всех манипуляторах поворот стрелы производился отдельными гидроцилиндрами, расположенными у основания стрелы, а поворот податчика - цилиндрами в головке стрелы.

Рис. 7: 1 - Плита крепления; 2 - устройство перевода стрелы в правое или левое положение её использования; 3 - стрела; 4 - механизм вращения верхней части стрелы; 5 - механизм управления наклоном и надвигом податчика; 6 - цилиндр подъема стрелы.

В каталоге фирмы "Джой" имелось пять типов манипуляторов МRВ, МЕВ, МFВ, МРЕR и МРRВ. Первый и последний типы снабжены вращающейся стрелой, а МRВ и МРЕВ - телескопической стрелой.

В начале восьмидесятых годов многообразие конструкций маанипуляторов позволяло выбирать наиболее оптимальные по условиям бурения агрегаты (табл. 5.1).

Отмечалось /317/, что за прошедшие 5 лет, с выставки Бергбау-76 фирмы обратили особое внимание на совершенствование манипуляторов, предлагая их для бурения шпуров под анкеры, в качестве навесного оборудования и других целей, используя комбинации различных конструктивных элементов. Фирма Атлас Копко демонстрировала манипулятор ВИТ-30, "Белер бор унд дрюклюфтехник" - НВ600, фирма SIG - манипулятор ВТ, "Белер" рекламировала 5 типов манипуляторов и 4 типа автоподатчиков с электро- и пневмоприводами. В восьмидесятых годах фирма Атлас Копко предлагала каретку Boltec H327 c магазином на 10 анкерных болтов / 320 /.

В целом конструкции манипуляторов конца семидесятых начала восьмидесятых годов удовлетворяли многим технологическим требованиям, обеспечивая подачу машины в любую точку забоя, параллельность и изменение угла наклона бурения шпуров. Однако стреловой манипулятор ограничивает число бурильных машин на каретке и, тем самым, рост производительности бурения.

Таблица 5.1. Техническая характеристика гидравлических стрел

М	Gс	Lс	hт	Sб
Фирма "Атлас Копко"
BUT20	1125	6440	М	18
BUT30	1800	7100(2950)	То же	33
BUT25	1325	6080	1250	26
BUT35	3000	4012(3000)	1600	85
Фирма "Тамрок"
МР600(МР600Г) УМР600	1800	(3080)	М	28
(УМР600Г)	1440	(3080)	То же	28
ZR650H	2030	(2860)	2650	-
ZR700	2020	(3090)	1200	33
Фирма "Фурукава"
IE75TR	-	(4200)	1400	41
IR160TR	-	(5600)	1600	100
Фирма SIG
ВА 220	-	(3860)	М	-
ВА 300	-	(4660)	То же	-
ВА 380	-	(5460)	То же	-
Фирма "Ингерсолл Рэнд"
SHB183	1178	(3010)	То же	-
LHB183	1305	(4229)	То же	-
LHBE100	1260	(4629)	1524	-
LHBEP203	1649	(4724)	1524	-

В таблице: М-марка стрелы, Gс - масса стрелы, кг, Lс - общая длина мм, hт - ход телескопа, мм, Sб - площадь бурения, м². Стрелы полноповоротные на 3600 за исключением марок BUT20 и BUT25. В скобках указана длина без податчика. М-моноблок.

6. Правила технической эксплуатации

Специальные требования техники безопасности

В соответствии со специальными требованиями техники безопасности в угольной промышленности на бурильных установках должны предусматриваться приспособления, обеспечивающие безопасность работ при замене или наращивании бурового инструмента.

На бурильных установках, предназначенных для бурения по углю в шахтах, опасных по газу, должна предусматриваться возможность установки и включения специальных метан-реле (типа комбайновых), предназначенных для автоматического снятия напряжения при появлении недопустимых концентраций метана в месте расположения электрооборудования машины.

Специфика условий эксплуатации горных машин.

Выбор конкретной технологической схемы проведения горных выработок и соответствующих горнопроходческих машин определяется горно-геологическими условиями и рядом других факторов: объемами и темпами горнопроходческих работ, производительностью труда, себестоимостью и др.

Основными горно-геологическими факторами являются прочность и устойчивость горной породы (полезного ископаемого, вмещающих пород); размеры месторождений по простиранию, падению и мощности; морфология месторождения; гидрогеологические условия (загазованность, взрывоопасность, самовозгорание, радиоактивность и т.д.).

Эксплуатация горных машин в подземных условиях характеризуется особенностями, определяющими конструкцию машин и отдельных их узлов. Это стесненность рабочего места, обусловленная небольшими размерами поперечных сечений выработок, что особенно важно при проходке разведочных выработок. Отсюда возникает необходимость в строгом ограничении габаритов машин, придании им удобной формы для повышения маневренности и улучшения транспортабельности их узлов. Уменьшение размеров основных узлов горных машин с сохранением высокой работоспособности достигают применением современных технических решений в области машиностроения.

В большинстве случаев это значительная влажность воздуха горных выработок и высокая агрессивность шахтных вод. Вследствие этого ускоряется коррозия, уменьшающая срок службы машин. Поэтому детали горных машин необходимо изготовлять из антикоррозионных материалов или подвергать антикоррозионной обработке -- горячему цинкованию, покрытию полимерными материалами и др.

Работа горных машин сопровождается повышенной запыленностью атмосферы горных выработок. Пыль проникает внутрь машин, резко снижая долговечность трущихся деталей. Это обусловливает необходимость не только борьбы с пылеобразованием, но и надежной защиты элементов горной машины от попадания в них пыли и грязи.

Высокая абразивность и твердость горной породы ускоряют износ деталей и узлов горных машин. Следовательно, их необходимо изготовлять из особо прочных и износостойких материалов, изыскивать наиболее рациональные схемы работы элементов исполнительных органов и предусматривать возможность быстрой замены узлов и деталей, подверженных интенсивному износу.

Вследствие попадания крупных кусков, обрушения породы и т.д. возможны внезапные перегрузки, иногда заклинивание рабочего органа. Это предопределяет необходимость проектировать детали горных машин с достаточными запасами прочности, а в трансмиссиях и приводах предусматривать специальные предохранительные муфты. Рабочее место многих горнопроходческих машин непрерывно меняется, поэтому такие машины должны обладать особо хорошей маневренностью и быть оборудованы устройствами, облегчающими их перемещение в процессе работы с одного рабочего места на другое. Непосредственно влияющие на конструкцию машины требования высокой безопасности при работе на горных машинах и их обслуживании, исключительное значение приобретающие в связи со стесненностью рабочего места, трудностью использования защитной спецодежды, необходимостью изменения положения обслуживающего персонала в процессе работы на машине.

Под землей в условиях недостаточной освещенности, запыленности и стесненности рабочего места горные машины трудно ремонтировать. Доставка машины без разборки на поверхность затруднена или просто невозможна, поэтому необходимо, чтобы горная машина состояла из легкосъемных и быстрозаменяемых узлов и деталей.

Типажи и параметрические ряды горного оборудования. В нашей стране действуют единые общегосударственные и отраслевые стандарты на горное оборудование, создаваемое на базе типажей и параметрических рядов. Типаж -- совокупность машин, представляющая экономически целесообразную и минимально необходимую номенклатуру, полностью обеспечивающую нужды данной отрасли промышленности. При разработке типажей предусматривают максимальную унификацию узлов и деталей. Типоразмер -- машина, отличающаяся от аналогичных по конструкции числовым значением главного параметра. Главный параметр машины определяет ее возможности в конкретных технологических условиях. Он наиболее стабилен при усовершенствовании машины и оказывает определяющее влияние на основные и вспомогательные параметры машины или отдельного узла.

Параметрический ряд представляет собой совокупность разных типоразмеров машин по рационально построенному ряду значений главного параметра.

Погрузочно-транспортные машины эксплуатируют согласно планово-предупредительной системе, включающей техническое обслуживание и ремонт машин. Техническое обслуживание состоит из ежемесячных осмотров, проводимых водителем погрузочно-транспортной машины и предусматривающих осмотр крепления узлов основных механизмов, опробование тормозов и рулевого управления, проверку давления воздуха в пневмошинах, контроль за уровнем масла в двигателе, гидросистеме и редукторах, очистку воздушного фильтра. На ежемесячный осмотр машины отводят 30 мин.

Периодический осмотр водитель машины выполняет совместно со слесарем по ремонту. Они проводят ревизию основных узлов, устраняют неисправности, заменяют масло в редукторах, реагенты для очистки выхлопных газов дизельных двигателей и т. д. Длительность периодического осмотра машины около 2 ч. Возникающие в процессе работы неисправности машины, их устранение и перечень выполненных работ заносят в специальный журнал, который должен находиться на каждой машине. Для погрузочно-транспортных машин предусмотрено два вида-ремонта: текущий и капитальный. Текущий ремонт, выполняемый бригадой слесарей, включает в себя частичную разборку машины с заменой изношенных деталей, а также работы, входящие 'В периодические осмотры. Текущий ремонт выполняют в подземных мастерских, расположенных в околоствольном дворе. Периодичность текущих ремонтов-- 1 мес., длительность текущего ремонта машины с пневмоприводом -- 42 ч, с дизельным приводом -- 48--70 ч. Капитальный ремонт проводят через 1200--2500 ч работы машины в центральных мастерских или на рудоремонтных заводах. При этом машину полностью разбирают, проверяют все узлы и заменяют отдельные из них и детали. Широко применяют узловой и агрегатный методы капитального ремонта, <при которых на ремонтируемую машину устанавливают новые или заранее восстановленные узлы и агрегаты.

Заключение

В данном курсовом проекте мы сделали расчет и выбор буровых кареток типа БК-5ДВ в количестве 7 штук, и погрузочно-доставочных машин типа ПД-12 в количестве 6 штук.

Литература

1. Скорняков Ю.Г. Подземная добыча руд комплексами самоходных машин. - М.: Недра, 1986. - 204 с.

2. Горные машины и оборудование подземных разработок: Метод. указания к курсовому проектированию и практическим занятиям для студентов специальностей 170100, 090200 всех форм обучения /Сост. В.Т. Чесноков, КГАЦМиЗ. - Красноярск, 1999. - 28 с.

3. Михайлов Ю.И., Кантович Л.И. Горные машины и комплексы.- М.: 'Недра', 1975. - 425 с.

4. Кальницкий Я.Б., Филимонов А.Т. Самоходное погрузочное и доставочное оборудование на подземных рудниках. - М.: Изд-во “Недра”, 1974. - 304 с.

5. Горнопроходческие машины и комплексы: Учеб. для вузов/ Л.Г. Грабчак, В.И. Несмотряев, В.И. Шендеров, Б.Н. Ковалев. - М.: Недра, 1990. - 336 с.

6. Крапивин М.Г. Горный инструмент. - Недра, 1990. - 267с.

Размещено на Allbest.ru