книги / Транспортные машины и комплексы

фасонный вырез (профиль кулачка). На ось барабана надет рычаг 16, шарнирно соединенный с рычагом 17, который закреплен на рукояти ковша. Когда ковш опущен, кулачковый барабан занимает положение, при котором ролик 14 располагается в широкой части выреза и не мешает повороту ковша в обе стороны на угол 36°. При подъеме ковша рычаги 16 и 17 поворачивают барабан 13, который нажимает на ролик 14 и устанавливает платформу в цен­ тральное положение.

Ходовая часть машины представляет собой трехступенчатый двусторонний редуктор и предназначена для создания напорного усилия при внедрении ковша в штабель горной массы и для осу­ ществления маневров у места погрузки. Вращение от пневмо­ двигателя передается на оба полуската машины при помощи прямозубых цилиндрических колес. Для перемещения машины от одного забоя к другому в редукторе предусмотрено рычажное устройство для отключения его от пневмодвигателя. В задней части корпуса редуктора имеется буфер электровозного типа.

Разворот машины осуществляется двумя цилиндрами, распо­ ложенными между неподвижной платформой 15 и корпусом ходо­ вого редуктора. Поршни поворачивают рычаг 8, закрепленный с помощью двух шпонок на центральном пальце 12.

Управление пневмодвигателями и цилиндрами поворота ма­ шины осуществляется рукоятками распределительных коробок 6 (см. рис. 143), размещенных на боковой стенке машины. Важным элементом пневмокоммуникаций является автомасленка 8, пред­ назначенная для подачи смазки к трущимся поверхностям элементов пусковых коробок, пневмодвигателей и цилиндров разворота.

Машина оборудована двумя пневмодвигателями П2, 5Ф-2 мощ­ ностью по 18 л. с. Промышленные испытания прошли машины ППН-2 с электроприводом. Однако серийное производство этой модификации машины сдерживается отсутствием надежной электропусковой аппаратуры.

Принципиально одинаковую конструкцию с машиной ППН-2 имеют машины ППН-1С и ППН-3 и отличаются только размерами. Применение гусеничного хода у машины ППН-2Г позволило отказаться от поворотной платформы и механизма ее возврата и устранить существенный недостаток колесно-рельсовых машин — ограниченный фронт погрузки.

Рассмотренные конструкции машин применяются при по­ грузке пород с максимальным размером куска от 300 до 600 мм. Для погрузки особо тяжелых абразивных пород и руд любой крепости с размером куска до 800 мм применяются машины ППН-4. Рабочий орган этой машины аналогичен рассмотренному выше, перемещение машины осуществляется гусеничной ходовой частью, привод электрический (установлено три электродвигателя: два мощностью по 22 кВт — на ходовую часть и один мощностью 40 кВт — для подъема ковша).

Из зарубежных конструкций ковшовых погрузочных машин прямой погрузки известны: HL-20 и «Эймко-21» (фирмы «Джой» и «Эймко», США), JSL-7Н («Хеглунд», Швеция), HL-220 и #£-221 («Зальцгиттер», ФРГ) [29].

Машины рассмотренного класса могут быть переоборудованы для проведения уклонных выработок с углом наклона до 25°. В уклонах труднее осуществлять перемещение машины, и осо­

бенно с колесно-рельсовым движителем.	Изучение возможных
а	6

Рис. 145. Схемы приспособлений для перемещения машины в наклонной выработке:

а — самоподъемное устройство, 1 — барабан; 2 — колесо машины; 3 — канат; 4 — уравнитель; б — реечное устройство, 1 — зубчатое колесо; 2 — рейка; 3 — муфта; в — цепное приспособление, 1 — колесо машины, 2 — звездочка; 3 — цепь; 4 — при­ цепное устройство; г — клиновое колесо

способов перемещения машины в наклонной выработке [66] показало, что они могут быть осуществлены двумя различными путями — с помощью механических устройств, не использующих сил сцепления (рис. 145, а, б, в) и использующие их (рис. 145, г). Исследованиями установлено, что наиболее простым и надежным является использование клинового колеса, которое позволяет в зависимости от угла клина увеличить тяговое усилие на ободе колеса в 3—4 раза по сравнению с цилиндрическим (расчет и кон­ струкцию клинового колеса см. в учебнике «Расчет и конструиро­ вание горных транспортных машин и комплексов»).

Преимуществами погрузочных машин с ковшом на перекаты­ вающейся рукояти прямой погрузки ' являются: компактность

конструкции и, как следствие, небольшой вес и низкая по срав­ нению с другими классами погрузочных машин стоимость; манев­ ренность и возможность работы в выработках с радиусом кривизны до 10 м и погрузки породы и руд практически любой крепости.

К недостаткам следует отнести: большую высоту подъема ковша для загрузки большегрузных вагонеток; ограниченный фронт погрузки колесно-рельсовых машин; низкие показатели долговечности машин из-за динамического характера выполняе­ мых машиной функций (межремонтная наработка — 5000 — 10 000 м3).

Рис. 146. Схема сил, действующих на ковш: а — в расчетном положении; б — план сил

Вследствие неравномерного движения ковша с рукоятью, обу­ словленного профилем кулака, а также переменным радиусом на­ вивки цепи и изменением приведенной массы по времени (цепь наматывается по спирали), в зачерпывающем механизме возни­ кают динамические нагрузки, которые должны учитываться при расчете.

Для определения сил, действующих в элементах рабочего органа, пользуются методом кинетостатики. В различных поло­ жениях рукояти к действующим статическим силам прибавляют, согласно принципу Даламбера, силу инерции и рассматривают систему в равновесии:

(255)

где Jt — динамический момент инерции, Н -м -с2;

- ■— — угловое ускорение, с 2;

Ri — мгновенный радиус вращения для данного положения рукояти м.

В общем случае на ковш с рукоятью (рис. 146, а) действуют следующие силы:

Рц — сила натяжения тяговой цепи; ТА — сила натяжения канатов стабилизации;

N A —^нормальная реакция опоры;

G — вес груженого ковша с рукоятью;

Ра — сила инерции перекатывающегося ковша.

Пренебрегая силами трения в кинематических парах, получим векторное уравнение равновесия сил, действующих на систему,

NA ~\~ G + ^ = 0.

Известными по величине и направлению являются силы G и Ри. Только по направлению известны силы Рц, ТА и NA.

Рис. 147. Схема погрузочной машины с боковой разгрузкой ковш*

Для графического определения указанных сил нужно предва­ рительно определить одну из трех неизвестных сил. Для этого составим уравнение моментов относительно мгновенного центра вращения рукояти точки а, считая, что через эту точку проходят векторы сил Na . и ТА:

2 м*= Gx— РиУ+ри?= о,

откуда

Ра = Р”у~- ~ , Н.

(256)

Из многоугольника сил (рис. 146, б) для каждого положения ковша определяют силы Т и NA.

Определение усилий в тяговой цепи при ударной разгрузке ковша подробно изложено в учебнике «Расчет и конструирование горных транспортных машин и комплексов».

Машины прямой погрузки с боковой разгрузкой ковша (рис. 147) имеют небольшие размеры и особенно эффективны при проведении конвейерных штреков. Разгрузка горной массы осу­ ществляется на конвейер, в вагонетки или на другие транспорт­ ные устройства. Погрузочный орган состоит из ковша 1 без боко­ вых стенок, шарнирно закрепленного на рычаге 2. Зачерпываниеосуществляется с помощью гидроили пневмоцилиндров 5, а подъем рычага с ковшом — цилиндром 4. Для поворота ковша предусмотрен цилиндр 5, установленный в узле соединения ковша

с рычагом 2. Электроили пневмопривод смонтирован на раме гусеничного механизма передвижения 6. Для безопасности и удобства управлением машины рабочее место машиниста распо­ лагают в центре машины.

Например, машина 625 фирмы «Эймко» (США) имеет ковш емкостью 0,5—0,7 м3 и может разгружать породу на высоте 2,2 м с углом поворота 45—60°. В машине имеется индивидуальный привод для каждой гусеницы, что обеспечивает хорошую манев­ ренность. Известны конструкции машин с боковой разгрузкой ковша чехословацкого производства NL-3 и ФРГ серии HL.

Ковшовые погрузочные машины ступенчатой погрузки. Погру­ зочные машины рассматриваемого класса имеют рабочий орган в виде ковша, закрепленного на стреле (ППМ-4М, ППМ-4Э, ППМ-4У, ППН-7) или ковша на катящейся рукояти (2ППН-5П). Передача груза от ковша в транспортные средства осуществляется, как правило, с помощью ленточного конвейера, смонтированного на колесно-рельсовой ходовой части машины.

Ковшово-конвейерные машины с рабочим органом в виде ковша, шарнирно закрепленного на стреле (см. рис. 139, я, г), получили широкое применение в горной промышленности, и особенно в угольной. Типичным для этих машин является шарнирное за­ крепление ковша на стреле, а последней — на раме машины. Шарнир на раме двойной, с двумя осями, поэтому рукоять может поворачиваться в горизонтальной и вертикальной плоско­ стях, что увеличивает фронт погрузки. Разгрузка ковша может осуществляться двумя способами: непосредственно на конвейер или вначале на перегрузочный лоток, а затем с последнего на конвейер. В первом случае ковш, черпая горную массу, вначале поворачивается на шарнире рукояти, а затем при дальнейшем движении цепей поднимается вместе с рукоятью (см. рис. 139, г). При подъеме рукояти в положение, близкое к вертикальному, она упирается в пружинный буфер и горная масса из ковша высыпается в приемный лоток конвейера. Во втором случае (см. рис. 139, в) горная масса при подъеме ковша сначала высыпается па рукоять и, скатываясь по ней при подъеме, попадает в прием­ ный лоток конвейера.

Ковш поднимается двумя цепями двухбарабанной фрикцион­ ной лебедки. При одновременном включении двух барабанов ковш поднимается в вертикальной плоскости, при поочередном включе­ нии каждого из барабанов ковш с рукоятью поворачивается вправо или влево.

Типичным представителем машин этой группы является ма­ шина ППМ-4Э (1ППН-5), общий вид и кинетическая схема которой приведены на рис. 148. Машина состоит из рамы 7, ковша со стре­ лой 2 и перегрузочного ленточного конвейера 3. Последний при­ водится в движение отдельным двигателем; Механизм передвиже­ ния машины и лебедка подъема ковша приводятся в действие от одного двигателя. Лебедка подъема ковша двухбарабанная,

планетарно-фрикционного ти­ па. Барабаны лебедки наса­ жены на валу свободно, приводятся в движение пла­ нетарными редукторами и имеют независимое управле­ ние с помощью ручных рыча­ гов и ленточных фрикцио­ нов. Солнечные шестерни редукторов барабанов лебе­ док насажены на валу, ко­ торый получает вращение от главного редуктора через цепную передачу. При вы­ ключенном фрикционе сател­ литы и водило свободно об­ катываются по солнечному колесу и зубчатому венцу внутреннего зацепления, за­ крепленному на барабане лебедки. При включении фрикциона водило застопо­ ривается и приводится во вращение зубчатый венец, в результате - планетарный редуктор превращается в про­ стую зубчатую передачу с паразитной шестерней.

Для ходового механизма использованы аналогичные планетарно-фрикционные ре­ дукторы, в которых вал солнечных колес приводится во вращение от тихоходного вала редуктора. Для ревер­ сирования ходового механиз­ ма при затягивании ленты одного из фрикционов затор­ маживается водило, а в дру­ гом — зубчатый венец. При заторможенном водиле веду­ щим является зубчатый ве­ нец, т. е. получается прос­ тая зубчатая передача с вну­ тренним зацеплением, переда­

точное число которой

;

7 4 3 5

z=2Z

t '5 0 ,8

Рис. 148. Погрузочная машина ППМ-4Э: а — общий вид; б — кинематическая схема

при заторможенном зубчатом венце зубчатая передача становится

планетарной передачей с передаточным числом i2 = 1 +	где
— число зубьев солнечного колеса; z2 — число зубьев	зубча­

того венца. Поэтому при одинаковом числе зубьев шестерен ско­ рости хода машины при движении вперед и при движении назад различны.

Свойство таких редукторов используют для получения повы­ шенной скорости при внедрении ковша в горную массу. Управ­ ление ленточными фрикционами производят качающейся педалью- и системой рычагов. Для уменьшения усилия на рычагах и педали управления лента фрикциона выполнена двухобхватной.

Движение ходовым колесам от планетарных редукторов пере­ дается через цепные передачи и блок звездочек, благодаря чему при включении одного из фрикционов движение передается обеим ведущим осям ходовых колес, и сцепной вес равен общему весу машины.

Для равномерного заполнения вагонетки в машине ППМ-4Э предусмотрен выдвижной буфер с фиксатором. Освобождая фикса­ тор и сообщая поступательное движение машине, можно устано­ вить буфер в определенном положении.

Модель ППМ-4П аналогична по конструкции рассмотренной и приспособлена для работы в выработках, где по условиям безо­ пасности необходимо применение пневмоэнергии.

Другой модификацией машины ППМ-4Э является машина ППМ-4У, предназначенная для погрузки породы при проходке уклонов с углом р ^ 18°. В отличие от машины ППМ-4Э, для перемещения вверх по уклону она имеет лебедку с двумя плане­ тарными редукторами. Для удержания машины от скатывания имеется грузовой фрикционный тормоз (при выполнении рабочих перемещений) и храповое устройство (затормаживание машины при длительной остановке). Движение машины вперед осущест­ вляется обычным способом с помощью одного планетарного меха­ низма, чем обеспечивается сохранение постоянной скорости ма­ шины при внедрении в горную массу независимо от угла наклона выработки и удаления машины от забоя.

По сравнению с машинами с ковшом на перекатывающейся рукояти ковшово-конвейерные машины имеют больший вес, боль­ ший фронт погрузки (4,5 м) и лучше приспособлены для погрузки тяжелых и крупнокусковых материалов. Машины удобны в управ­ лении, неприхотливы в эксплуатации и имеют высокие показатели надежности и долговечности. Например, исследованиями эксплуа­ тационной надежности машин ППМ-4М в условиях комбината Ростовуголь установлено, что коэффициент готовности состав­ ляет 0,71, средняя наработка на отказ—10,7 ч машинного вре­ мени [40].

Погрузочная машина ППН-7 имеет принципиально отличаю-

2SJ8

где M t — момент, воспринимаемый двигателем в отдельные пе­ риоды, Н-м;

tt — продолжительность соответствующих периодов, с- Для приближенного определения эквивалентного момента мож­

но выделить следующие периоды (рис. 150):

разбег машины tp; движение машины с постоянной ско­ ростью tуст; внедрение ковша вначале с постоянной скоростью, а затем с замедлением до прекращения поступательного движе­ ния машины, tbil; зачерпывание материала t3a4; отход машины от штабеля с ускорением tQ; отход машины от штабеля с постоян­ ной скоростью с одновременным переносом материала t'ycT; тор­ можение машины tm; разгрузка материала из ковша tp.

Определение моментов сил сопротивлений внедрению М иН и зачерпыванию М зач осуществляется с использованием формул (251) и (252).

Нагрузки при разгоне М р, торможении М ти установившемся движении М усг определяются аналогично методам, изложенным при расчете локомотивной откатки.

§ 3. ПОГРУЗОЧНЫЕ МАШИНЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Конструктивные разновидности. Область применения. В соот­ ветствии с классификацией погрузочных машин (см. рис. 138) непрерывная погрузка горной массы обеспечивается рабочими органами нижнего, бокового и верхнего захватов. Погрузочные машины непрерывного действия с ковшовыми и качающимися рабочими органами нижнего захвата и гребковыми органами верх­ него захвата не получили распространения в подземных условиях из-за малой надежности, низкой производительности и конструк­ тивной сложности. Широкое применение в мировой практике нашли машины с нагребающими лапами; в последние годы в СССР

разработаны машины с барабанно-лопастным рабочим органом.

Зпп