Основные параметры и узлы проходческих комбайнов

Исполнительные органы

Исполнительными называются органы проходческих комбайнов, предназначенные для разрушения горного массива. По своим кон­структивным особенностям их подразделяют на дне основные группы: избирательные — с перемещением в одной или двух плоскостях и буровые - роторные или планетарные. Классификация исполнительных органов по их принципиальным конструктивным признакам показана на рис.3. Отличительным признаком этих двух групп в основном является различный способ разрушения забоя. Избирательные органы одновременно обрабатывают только часть забоя, в то время как буровые — сразу весь забой.

Траекторией движения инструмента в машинах с избирательным исполнительным органом является результирующая его движения относительно оси режущей головки и перемещения самой головки в плоскости забоя. При рассмотрении движения инструмента как избирательных, так и буровых исполнительных органов следует иметь в виду, что его траектория может несколько видоизменяться вследствие подачи комбайна на забой.

Рис.3. Классификация исполнительных органов проходческих комбайнов

Исполнительныеные органы разделяют на избирательные и буровые по наиболее характерным признакам без учета вспомогательных конструктивных элементов.

Некоторые буровые комбайны для придания выработке необходимой формы оснащены дополнительными органами, разрушающими уступы в кровле и почве и выравнивающими боковые стен­ки выработки. В комбайнах с избирательными исполнительными органами иногда применяют дополнительные разрушающие механизмы.

Избирательные исполнительные органы подразделяют на органы, перемещающиеся при обработке забоя в одной плоскости, и на органы, перемещающиеся в двух плоскостях. Первые, с перемещением в одной плоскости, при работе перемещаются либо в горизонтальной, либо в вертикальной плоскости.

Сечение проводимой вы работки определяется амплитудой качания или размерами исполнительного органа, а иногда и тол, и другим.

Исполнительные органы, перемещающиеся иодной плоскости, бывают баровыми, корончатыми, комбинированными и шнековыми (рис.4).

Баровые исполнительные органы применяют для проведения подготовительных выработок по углю и весьма слабым породам. Основным элементом в них являются режущие цепи, заимствованные у баров врубовых машин и добычных комбайнов. Несмотря на относительно высокую

Рис.4 Схемы избирательных исполнительных органов, перемещающихся в одной плоскости.

энергоемкость процесса разрушения, баровые исполнительные органы могут конкурировать с исполнительными органами других типов в соответственных горногеологических условиях.

Баровый исполнительный орган (рис.4,а) состоит из двух или более вертикальных баров с режущими цепями, расположенными параллельно друг другу. Верхние концы баров имеют наклон в сторону от забоя, что позволяет получать трапециевидную форму вы работки при поворотах исполнительного органа в горизонтально!! плоскости.

Баровый исполнительный орган (рис.4, б) состоит из контурного пара с режущей цепью и вертикальной штанги с резцами служащими для разрушения оставшегося целика.

Баровый исполнительный орган (рис.4 в) в виде двух расположенных один над другим баров с режущими цепями, нижний из которых неподвижен, а верхний перемещается в вертикальном направлении, разрушает забой при периодической подаче комбайна на забой и вертикальных качаниях верхнего бара.

Корончатые исполнительные органы, перемещающиеся в одной плоскости. Они применяются для проведения подготовительных и нарезных выработок по углю и руде, а также для очистных работ в камерах.

Корончатый исполнительный орган (рис.4 г) имеет три коронки, расположенные по вертикали, на каждой из которой закреплено по три резца. Оси вращения коронок перпендикулярны забою. Для получения необходимого размера проводимой выработки применяют сменные коронки различных диаметров. При этом ширина выработки изменяется в зависимости от амплитуды качания исполнительного органа. Для получения трапециевидной формы выработки коронки поворачивают для образования угла наклона, соответствующего углу наклона стенок выработки.

Корончатый исполнительный орган (рис.4 д) сострят из четырех дисков с резцами, попарно расположенных на двух подвижных рукоятях, совершающих колебательные движения в горизонтальной плоскости. Обе рукояти совместно перемещаются в вертикальной плоскости. Забой выработки обрабатывается при колебаниях исполнительного органа сверху вниз.

Комбинированные исполнительные органы, перемещающиеся в одной плоскости, сочетают в себе элементы баровых и корончатых органов.

Комбинированный исполнительный орган (рис.4 е) состоит из двух горизонтально перемещающихся в противоположных направлениях барок с отбойными коронками, осп вращения которых распо­ложены горизонтально. Разрушение массива начинается с подачи всего комбайна на забой при разведенных на ширину выработки барах, которые при сведении к центру выработки вынимают полосу угля шириной, равной величине развода баров, и высотой, равной диаметру коронки.

Комбинированный исполнительный орган (рис.4 ж) состоит из двух боковых и двух нижних баров с режущими цепями, которыми вырезаются блоки. Средняя часть блоков разрушается двумя отбойными молотками, установленными па каретке.

Комбинированный исполнительный орган (рис 4 и) состоит из двух баров, горизонтально перемещающихся во встречных направлениях. Каждый бар имеет по две режущие коронки, расположенные одна под другой в головной части баров, осп вращения которых лежат в горизонтальных плоскостях. Разрушение горного массива производится коронками и оконтуривающими бар режущими цепями при подаче комбайна на забой с разведенными барами.

Кроме рассмотренных типов избирательных исполнительных органов, перемещающихся в одной плоскости, известны шнековые исполнительные органы. исполнительные органы. Комбайны с такими исполнительными ор­ганами предназначены для работы в камерах, но частично могут быть использованы и при проходческих работах.

Рис.5 Схемы избирательных исполнительных органов, перемещающихся в двух плоскостях.

Шнековые исполнительные органы (рис.4,з) состоят из двух встречно вращающихся и рядом расположенных продольных шнеков, на торцовых поверхностях и вдоль винтовых линий которых установлены резцы. При работе кроме вращательного шнеки совершают возвратно-поступательное движение. Зарубание шнеков производится при подаче комбайна вперед, а выемка — при боковой подаче.

Исполнительные органы, перемещающиеся в двух плоскостях, по конструктивному признаку подразделяются па однобарабанные, двухбарабанные. лучевые, кольцевые, дисковые и комбинированные (рис.5).

Однобарабанные исполнительные органы (рис.5,а) получили наибольшее распространение. Они состоят из отбойной коронки на подвижной рукояти. Отбойная коронка, имеющая вид усеченного конуса, консольно закреплена на рукояти которая может перемещаться в горизонтальном и вертикальном направлениях. Угол конуса на коронке выбирается таким, чтобы при обработке почвы выработки получать ровную плоскость.

Некоторые исполнительные органы однобарабанного типа снабжены телескопическим выдвижным устройством, повышающим маневренность исполнительного органа. Телескопическое устройство позволяет делать приямки под крепь, производить нарезку дренажной канавки и внедряться в массив без подачи всего комбайна на забой, что особенно важно при слабых почвах и при проведении восстающих выработок. Обработка забоя обычно начинается с врезания коронки в леном нижнем углу выработки, затем последовательными перемещениями производится разрушение забоя по всей площади на глубину захвата коронки. Направление перемещения коронки выбирают в зависимости от направления кликало забоя.

Двухбарабанные исполнительные органы в отличие от однобарабанных имеют на рукояти две коронки с вертикальными осями вра­щения (рис.5,б) или одну коронку, состоящую из двух полусфер, с горизонтальными осями вращения (рис.5, в). Исполнительный орган может иметь две рукояти, которые синхронно качаются и противоположных направлениях в горизонтальной плоскости. Для про ведения дренажных канавок предусмотрена возможность раздельного перемещения рукоятей в вертикальной плоскости.

Лучевые исполнительные органы (рис.5. г), перемещающиеся в двух плоскостях, состоят из двух-четырех пятилучевых коронок, имеющих общую горизонтальную ось вращения и расположенных но обеим сторонам подвижной рукояти.

Кольцевые исполнительные органы (рис.5,д) состоят из конической пустотелой трубы со шнеком внутри. Широкий конец трубы, на торцовой поверхности которого расположены резцы, создающие кольцевую щель, является рабочим.

Дисковые исполнительные органы (рис.5,е) предназначены для подрезания горного массива и образования уступов, которые разрушаются отрывом от забоя, применяются при проведении выработок по углю и породам средней крепости. Первоначально в забои внедряется диск на сложенной рукояти. По мере образования вруба на рукояти гидродомкратом выдвигается диск, скалывающий образовавшийся уступ.

Комбинированные исполнительные органы (рис.5, ж) состоят из консольной рукояти, на конце которой располагается кольцевая коронка с трехлучевой турелью внутри. Коронка и турель вращаются в противоположных направлениях с различной скоростью. Рукоять при обработке забоя перемещается в горизонтальном и вертикальном: направлениях.

Комбинированный исполнительный орган (рис.5, з) состоит из нескольких цепных баров, расположенных на двух' осях и качающихся вокруг одной из них.

Погрузочные устройства

Для уборки из забоя горной массы, разрушенной исполнительным органом, в проходческих комбайнах применяют погрузочные устройства. Конструкция погрузочных устройств зависит в основном от типа примененного исполнительного органа.

Погрузочное устройство может быть либо специальным механиз­мом, либо приспособлением, встроенным в исполнительный орган или конвейер комбайна.В зависимости от конструктивных особенностей и характера работы погрузочные устройства подразделены на следующие: нагребающие лапы, скребково-кольцевые, баровые, ковшовые и шнековые.

Погрузочные устройства в виде нагребающих лап, ковшовые и шнековые служат для уборки разрушенной горной массы из забоя и перегрузки ее на встроенный в комбайн конвейер. Скребковые и баровые погрузочные устройства предназначены для погрузки горной массы на конвейер комбайна или одновременной перегрузки ее на транспортные средства, расположенные вслед за комбайном.

Погрузочные устройства должны эффективно грузить горную массу с различными физико-механическими свойствами в выработках различных сечений. Производительность погрузочных устройств должна превышать производительность исполнительного органа по разрушению забоя.

Нагребающими лапами (рис.6) оснащены многие проходческие комбайны, в основном предназначенные для проведения выработок по углю.

Погрузочные устройства типа нагребающих лап состоят из четырех (рис.6 а) или двух (рис.6, б) лап, наклонного стола, редуктора, приводящего а движение лапы, и гидродомкратов подъема и опускания всего устройства. Форму лап и их размеры выбирают в зависимости от размеров стола и необходимой траектории, обеспечивающей погрузку всего материала на конвейер. Для увеличения фронта погрузки служат подлапнйки, предназначенные для подгребания материала к основным лапам.

Привод нагребающих лап осуществляется через кривошипный диск. Чтобы облегчить поступление материала на стол погрузочного устройства, кромка (носок) стола выполнена со скосом, а к боковым краям стол имеет развал в вертикальной плоскости.

При наличии подлапников для увеличения фронта погрузки применяют

Рис. 6 Схемы погрузочных устройств в виде нагребающих лап:

а -с четырьмя лапами; б - с двумя лапами; в - с двумя лапами-скребками

уширители, которые крепятся к столу питателя. При транспортировании комбайна уширителеи можно снимать, чтобы уменьшить ширину стола.

Погрузочное устройство устанавливается по горизонтальной оси корпуса комбайна и при помощи гидродомкратов может поворачиваться в вертнкальной плоскости. При этом носок грузчика опускается или поднимается относительно уровня гусениц, что необходимо при проведении выработок с изменяющимся профилем почвы.

Для погрузки породы по всей ширине забоя в выработках больших сечений применяют погрузочные устройства, которые могут поворачиваться в горизонтальной плоскости, а в некоторых случаях устанавливают дополнительные приводные диски с лапками и подлапниками. Чтобы облегчить внедрение питателя в штабель материала, носку стола придают зубчатую форму.

Нагребающие лапы благодаря хорошей работоспособности и надежности нашли широкое применение как в отечественных, так и в зарубежных проходческих комбайнах.

Траектории движения лап, необходимые для зачерпывания материала, создают при помощи кривошипно-кулисных и кривошипно-рычажных механизмов. Крнвошипно-кулисные механизмы конструктивно проще и менее подвержен износу.

Так как отечественные проходческие комбайны предназначены для работы не только по углю, но и в смешанных забоях, нагребающие лапы их погрузочных устройств приводятся в действие при помощи кривошипно-кулисных механизмов, как более износостойких. В то же время в некоторых зарубежных углепроходческих комбайнах привод лап осуществляют при помощи кривошипно-рычажных механизмов.

Производительность погрузочных органов с нагребающими лапами зависит в основном от числа качаний лап в минуту. Обычно число качаний выбирают в пределах от 30 до 40, поскольку при числе качаний в минуту более 40 условия погрузки ухудшаются из-за увеличении динамических усилий.

Погрузочными органами другого типа являются нагребающие лапы-скребки (рис.6, в), правая и левая лапы которых свободно насажены на горизонтальную ось поворотной части стрелы рабочего органа. При помощи гидродомкратов лапы-скребки автоматически поднимаются или опускаются в момент реверса стрелы. При движении стрелы справа палено правая лапа опущена и подгребает отбитую горную массу на центральный скребковый конвейер, а левая лапа в это время поднята. При движении стрелы слева направо погрузку производит левая лапа.

Достоинствами нагребающих лап являются: хорошая работо­способность по погрузке угля И пород различной крепости и надежность и работе, возможность изменять фронт погрузки в зависимости от размеров проводимой выработки. Недостатки погрузочных органов этого типа следующие: частичный возврат материала при обратном ходе лап и возможность заклинивания лап при работе по крепким материалам.

Скребково-кольцевые погрузочные устройства имеют следующие основные параметры:

Типоразмер............ Ι ΙΙ

Производительность, т/мин .... 1,5 1,6

Тип привода............ Электрический

Мощность привода, кВт...... 15

Фронт погрузки, м…………. 2,43 и 2,83

Угол циклона приемного лотка,

град............... 30 25

Скорость движения скребковой

цепи, м/сек........... 0,5 0,95

Шаг установки скребкой, мм 414

Высота скребков, мм ....... 130

Вылет скребнет, мм........ 250

Ширина желоба, мм........ 337

Тип комбайна, на котором применено устройство..ГТК-3 ПК-Зм

Скребково-кольцевое погрузочное устройство с конвейером (рис.7) состоит из приемной части 1. правого 2 и левого 3 желобов, дели 4 с консольными литыми скребками, привода 5 цепи, разгрузочной части 6, цилиндра подъема 7 носка, течки 8, нижнего 9 и верхнего 10 ограждений. Горная .масса, отбитая исполнительным органом комбайна, зачерпывается

Рис.7 Скребково-кольцевое погрузочное устройство

из забоя движущимися консольными скребками, укрепленными на кулаках двухшарнирной цепи, и по желобам транспортируется до разгрузочной точки, откуда подается на перегружатель.

Приемная часть кренится к желобам при помощи шарниров, что позволяет перемещать лоток вверх и вниз относительно уровня ночвы. В вертикальной плоскости лоток перемещают при помощи гидродомкратов. Правый и левый лотки предназначены для изменения фронта погрузки: при замене малых лотков на большие фронт погрузки увеличивается.

Желоба предназначены для направления пеан со скребками, а левый, кроме того, служит для транспортирования по нему горной массы. Оба желоба конструктивно одинаковы.

Отличительная особенность скребково-кольцевых погрузочных органон заключается в сочетании погрузочных и транспортирующих функций, поскольку зачерпывание и транспортирование горной массы производит цепь с консольным скребками.

Достоинство скребково-кольцевых погрузочных органов — простота конструкций, достигаемая благодаря совмещению функций погрузочного органа и транспортирующего конвейера. Однако их применение существенно сужает область использования комбайнов с такого типа погрузочными органами, так как кольцевые погрузчики при хорошей работоспособности но погрузке угля не приспособлены для работы в смешанных забоях из-за значительного износа деталей транспортирующих устройств и запггыбопки направляющих желобов, по которым движется цепь. Кроме того, конструкция кольцевых грузчиков ограничивает изменение фронта погрузки.

Баровые погрузочные устройства (рис.8) разделяют на две группы: погрузочные органы, осуществляющие погрузку режущими цепями исполнительного органа, и погрузочные органы, выполненные в виде специальных скребковых баров.

Погрузочным устройством (рис.8, а) является нижний бар двухборового исполнительного органа, постоянно находящегося у почвы пласта. Режущая двухшарнирная цепь, проходя в ручье Нижнего бара, производит навалку угля, разрушенного качающимся верхним и неподвижным нижним барами, мороз наклонный лоток на скребковый конвейер, расположенный сбоку, со стороны стенки выработки.

Погрузку угля можно производить режущими цепями исполнительного органа (рис.8,б). Два вертикальных поворотных бара отбивают уголь. Нижние ветви режущих цепей этих баров, двигаясь от забоя к комбайну, транспортируют уголь сначала своей горизонтальной частью по почве выработки, а затем наклонной частью — по наклонному лотку. С последнего лотка уголь поступает на центральный скребковый конвейер.

Погрузочным устройством (рис.8, в) являются дна цепных бара исполнительного органа и скребковый конвейер с нижней несущей ветвью. Ценные бары совершают карательные движения вокруг вертикальной оси, производя отбойку угля. Нижней частью баров уголь подгребается к конвейеру, который расположен на наклонном столе, совершающем качательные движения вместе с барами. Скребковый конвейер своей нижней ветвью транспортирует уголь по закрытому желобу, из которого тот перегружается на ленточный конвейер.

Рис. 8 Схемы баровых погрузочных устройств: а, б, в - погрузка режущими цепями исполнительного органа; г, д - погрузка скребковыми барами.

Погрузочным устройством (рис.8, г) является плоский скребковый бар, подвешенный на шарнирных цапфах к поворотной раме и совершающий движение вдоль наклонного лотка вокруг вертикальной оси одновременно с движением рабочего органа. Носок может подниматься и опускаться относительно почвы.

Погрузочным устройством (рис.8,д) служат два поворотных скребковых бара.

Бары изогнуты в вертикальной плоскости: передняя, приемная их часть — горизонтальная, транспортирует уголь но почве выработки, а задняя .- наклонная, наваливает уголь по наклонному лотку на скребковый конвейер, расположенный вдоль оси комбайна. Привод баров осуществляется через два редуктора от передней звездочки скребкового конвейера.

Придание исполнительному органу погрузочных функций существенно упрощает конструкцию комбайна в целом. Но наличие специальных погрузочных барон исключает применение погрузочных органов этого типа в смешанных забоях. Кроме того, привод барон сложен по конструкции и подвержен заштыбовке.

Средства пылеподавления

Дальнейшее распространение комбайнового способа проведения подготовительных выработок во многом зависит от эффективности борьбы с пылью. Запыленность воздуха в проходческом забое ври отсутствии специальных средств пылеподавления достигает 2000-3000 мГ/м³ и более, что недопустимо для нормальных условии работы обслуживающего персонала и оборудования. Кроме того,., интенсивное пылеобразование при работе по углю значительно повышает опасность ведения работ в условиях шахт, опасных по пыли.

Предъявляемые к горнопроходческой технике требования повышения производительности и темпов проведения выработок приводит при существующем способе механического разрушения забоя исполнительным органом к повышению пылеобразованию. Интенсивность пылеобразования и запыленность воздуха зависят от физико-механических свойств угля и пород, способа разрушения забоя скорости проведения выработки, способа погрузки и средств доставки разрушенной горной массы, эффективности применяемой системы проветривания забоя и средств пылеподавления.

Одним из основных средств борьбы с пылью является проветривание Правильно организованное проветривание забоя значительно снижает запыленность воздуха на рабочих местах. Для повышения эффективности этого способа борьбы с пылью необходимо дальнейшее совершенствование схем проветривания забоев подготовительных выработок.

За последние годы разработаны и внедрены эффективные средства пылеподавления, применяемые при работе проходческих комбайнов.

Так, используют орошение очагов пылеобразования в сочетании с пылеотсосом запыленного воздуха из зоны рабочего места машиниста.

Применяют орошение водой мест разрушения горной массы, что вызы­вает осаждение крупнодисперсной пыли размером 6—10 мк, образующейся от разрушения забоя исполнительным органом. Мелкодисперсная пыль размером до 5 мк выносится из забоя струей воздуха нагнетательной вен­тиляции, а пылеулавливающая установка, засасывая запыленный воздух, улавливает взвешенную в воздушном потоке пыль и выделяет ее в виде шлама. При этом необходимо производить подбор систем орошения и пылеотсоса соответственно производительности комбайна и специфике работы его исполнительного органа.

Рис. 9 Пылеподавляющая система комбайна избирательного действия

Пылеподавляющая система (рис.9) состоит из трех основных частей: оросительного устройства 1, пылеотсасывающей 2 и насосной 3 установок. При работе комбайна все они должны действовать одновременно, что необходимо для обеспечения надлежащего пылеподавления и снижения запыленности до санитарных норм. Каждая из частей системы пылеподавления представляет самостоя­тельную единицу, состоящую из отдельных узлов. В оросительное устройство 7 входят следующие узлы: форсунки 4, система 5 разводки воды, средства блокировки и автоматизации орошения, фильтр для очистки воды, манометр. Пылеотсасывающая установка 2 состоит из вентилятора 6 с приводом, диффузора 7 с трубой для всасывания запыленного воздуха, нагнетательной трубы для выпуска очищенного воздуха, пылеуловителя (шламоотделителя) 8. В насосную установку 3 входят: насос, взрывобезопасный электродвигатель и рама.

Для орошения мест отбойки и перегрузки угля или породы применяют конусные или зонтичные форсунки, а для создания навесы в призабойном пространстве — плоскоструйные. Конусные форсуний служат для подавления пыли в зоне ее образования. Их активный жесткий факел воды из мелкодисперсных капель, который образуется за счет винтовых пазов, препятствует взвешиванию и распространению образующейся ныли. Форсунки располагают вблизи коронки исполнительного органа стрелового тина так. чтобы своими факелами они охватывали нею зону работы породоразрушающего инструмента.

Плоскоструйные форсунки, с плоским факелом раскрытия жидкости, образованным взаимно перпендикулярными пазами, создают водяную нанесу.

Назначение плоскоструйных форсунок — препятствовать рас­пространению неосажденной конусными форсунками пыли. Форсунки такого типа имеют пониженный коэффициент расхода и значительный угол, раскрытия — до 125°. Поэтому в системах орошения их по количеству значительно меньше. Эти форсунки располагают в зависимости от конструктивных особенностей комбайна.

Для стреловых исполнительных органов комбайна чипа ПК расположение плоскоструйных форсунок обусловлено спецификой работы и движения рукояти исполнительного органа.

Схемы расположения форсунок различны. В комбайнах 4ПУ и ПК-9р их размещают на коллекторе, который выполнен и корпусе стрелы рабочего органа. Пять конусных форсунок занимают положения вокруг стрелы в специальных гнездах, а их факелы направлены па резцовую головку. На комбайне 4ПУ размещены еще две плоскоструйные форсунки, расположенные диаметрально противоположно в горизонтальной плоскости. Таким образом, пять конусных форсунок орошают зону работы коронки, а две плоскоструйные, создавая завесы справа и слева от стрелы, препятствуют распространению пыли па рабочие места и по выработке.

4. Оборудование и инструмент

1. Действующая модель проходческого комбайна избирательного действия;

2. Измерительные инструменты;

3. Инструкции по эксплуатации;

5. Порядок выполнения работы

1. Изучить конструкции комбайнов по методической разработке;

2. Ознакомиться с конструкцией комбайна по модели;

3. Изучить порядок включения комбайнов в работу;

4. Включить модель комбайна;

5. Осуществлять движение стрелы комбайна, погрузочного устройства;

6. Снять геометрические размеры модели комбайна, погружного органа, ходовой тележки.

6 Отчет по работе

1. Тема и цель работы;

2. Схемы исполнительных органов(рис.4,г,д,з.рис.5,а,г,д);

3. Кинематическая схема привода исполнительного органа;

4. Эскизы погружных органов (рис.6,а,б.рис7,виды в плане.рис.8,а,а);

5. Таблица с замерами;

6. Порядок включения механизмов комбайна в работу и выключения после окончания ;

7. Выводы и заключения.