Создание технологических машин с ударно-скалывающим органом
..pdfИз графиков видно, что увеличение зазоров в шарнирах шатуна не оказы вает существенного влияния на потерю максимальной скорости ползун. Та ким образом, полученные результаты позволяют сделать вывод о целесооб разности выбора коэффициента шатуна Лш для ударного механизма на основе двухкривошипно-ползунного МПС в диапазоне 1,2...2 при допусках, соот ветствующих 7...9 квалитетам.
СОЗДАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН С УДАРНО-СКАЛЫВАЮЩИМ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ ОРГАНОМ
Кравченко В.А, Ушаков Л.С, Юрьев Д.А.
Орловский государственный технический университет
В результате исследований, проведенных в представительных горногеологических условиях [I, 2, 3] установлено, что механический удар являет ся перспективным способом для разрушения пород повышенной крепости (Oci S 60 МПа), так как по энергоемкости разрушения (17 - 25 Дж/см3) усту пает только взрыву (б Дж/см'), обеспечивает высокую концентрацию нагруз ки на локальном участке забоя и экономически целесообразную производи тельность. Активное развитие гидропривода обеспечивает создание мощного и компактного ударного устройства, поэтому представляется возможным соз дать высоко эффективные ударно-скалывающие исполнительные органы технологических машин, в частности горнопроходческих и строительнодорожных.
Анализ результатов промышленного применения технологических машин с ударно-скалывающим исполнительным органом показал, что они обеспечи вают разрушение горных пород, скальных и мерзлых фунтов, металлургиче ского шлака и строительных материалов различной прочности. Имеются дан ные о разрушении пород с сопротивлением на сжатие (ссж) до 10 МПа в мас сиве и до 18 МПа при вторичном дроблении. Эффективность разрушения по род и материалов зависит от структуры, условий залегания и энергии еди ничного удара.
При эксплуатации горных машин с ударно-скалывающим исполнитель ным органом отмечены сопоставимые с буровзрывным способом проходки технические показатели, а также улучшение состояния боковых пород, хоро шее окон гуривание выработки, уменьшение влияния проходческих работ на темпы подвигания очистного забоя, повышение уровня безопасности обслу живающего персонала [4].
Установленные выше преимущества ударного способа разрушения пород и комбайнового способа проведения горных выработок реализованы в конструк ции экспериментального образца горнопроходческой машины МГГ-1 (рис. 1)
24
предназначенной для ремонта выработок сечением до 18 м, разработанной в Проблемной лаборатории «Импульс» (КарПТИ) и изготовленной на заводе РГШО ПО «Карагандауголь» на базе легкого проходческого комбайна ПК-ЗР.
б) в)
Рис. 1. Экспериментальный образец горнопроходческой машины МГТ-1:
а- общий вид; о - в период шахтных испытаний;
н- в период заводских испытаний
Проведенные стендовые (рис. I, в) и шахтные испытания ударноскалывающего исполнительного органа (манипулятора большой несущей способности с 5 степенями подвижности звеньев, оснащенного мощным гид роударником ГУ-400/600 [5]) по подрывке почвы горной выработки на шахте им Костенко (рис. 1, б) позволили проверить рациональность принятых кон структивных решений и параметров, заложенных в машину. Максимальная производительность машины при рыхлении почвы ударным исполнительным органом (без погрузки) составила от 0,8 до 1.2 м/ мин. а с погрузкой породы
25
в транспортное средство - 0.25 MJ/MHH. Комиссией ПО «Карагандауголь» бы ли отмечены работоспособность конструкции, обеспечившей восьмикратное повышение производительности труда при подрывке почвы выработки в сравнении с технологией, использующей средства малой механизации, а так же актуальность и перспективность данной работы.
Совместно с Копейским машиностроительным заводом на базе погрузоч ной машины МПК-3 (ЦНИИПодземмаш) разработана поддирочная машина МГП-1 (рис. 2) [б] предназначенная для разрушения горных пород при про ведении горизонтальных и наклонных до 10° выработок сечением в свету от 10 до 20 м2 вслед за лавой, Машина состоит из гидропневмоударника / (мо дель УПГ-250 ), установленного на манипуляторе 2, который монтируется на базовую машину 3 вместо штатного исполнительного органа (рукояти с по грузочным ковшом), что расширяет область применения машины МПК-3. За водские испытания (рис. 2, б) исполнительного органа подтвердили его рабо тоспособность.
а) |
б) |
Рис. 2. Машина МГП-1:
а - компоновка; о-в период заводских испытаний; 1 - гидропневмоударник; 2 ~ манипулятор; 3 - базовая машина МПК-3
Творческим коллективом ПНИЛ «Импульс» разработан усиленный вари ант ударно-скалывающего исполнительного органа «Кварц» [7] с семью сте пенями подвижности функциональных звеньев с привязкой к базовой машине - проходческому комбайну ГПК (рис. 3).
Исполнительный орган комбайна состоит из гидроударника / (рис. 3, б) и ковша 2 (показан в нерабочем состоянии), установленных на каретке 3, со единенной посредством шарнира с манипулятором 7, смонтированной на хо довой части комбайна 8, имеющей питатель б с нагребающими лапами и кон вейер 9. Гидрокинематическая система манипулятора 7 обеспечивает пере мещение каретки с гидроударником и ковшом (вверх-вниз, влево вправо, вперед-назад) и их вращение вокруг оси, что позволяет обрабатывать всю по верхность забоя, кровлю, стенки и почву выработки сечением до 35 м2.
26
Ковш переводиться в рабочее положение гидроцилиндрами 4, каретка по ворачивается относительно стрелы влево и вправо гидроцилиндрами .5, а также переметается вверх-вниз.
Разрушение горной породы осуществляется гидроударником 1, который включается в работу автоматически при подаче его на забой гидроцилин дром. Погрузка отбитой горной массы осуществляется нагребающими лапа ми при внедрении питателя в разрушенную породу. Для улучшения подачи отбитой горной породы из кутков выработки на питатель используется актив ный ковш 2, переведенный в рабочее положение. Ковш 2 манипулятором 7 внедряется в штабель разрушенной породы и перемещается по направлению к питателю 6. При необходимости для более эффективного внедрения ковша включается гидроударник 1, инструмент которого воздействует на активную стенку 5 ковша, которой передается энергия гидроударника.
Рис. 3. Горнопроходческий комбайн «Кварц» (МГТ-2): а — общий вид; б - компоновка; в - в период испытаний на
Скуратовском экспериментальном заводе (ЦНИИПодземмаш);
/- гидроударник; 2 - ковш; 3 каретка; 4, 5 - гидроцилиндры;
б- питатель; 7 — манипулятор; 8 - ходовая часть комбайна; 9 - конвейер
Активный ковш может быть использован и для разрушения слабых гор ных порол непосредственно в забое. При наличии в стреле вращателя, ковш можно разворачивать на полный оборот и осуществлять экскавацию породы. С помощью ударно-скалывающего исполнительного органа представляется возможным выполнять ряд вспомогательных операций по проведению водо отливных канавок, установке анкерной крепи и др.
77
Экспериментальный образец горнопроходческого комбайна «Кварц» изго товлен на заводе РГШО комбината «Карагандауголь». Заводские и стендовые испытания комбайна проводились как на заводе-изготовителе, так и на испы тательном комплексе (рис. 3, в) Скуратовского экспериментального завода (ЦНИИподземмаш). После чего планировалось проведение испытаний на шахте им. XXV съезда КПСС ПО «Макеевуголь».
Всвязи с развалом СССР, прекращением финансирования работ и потерей связей между исполнителями трех государств (Россией, Украиной и Казах станом) дальнейшие работы но машине были прекращены, а оборудование использовано шахтой по своему усмотрению. Вместе с тем, полученный опыт по разработке и проведению исследований импульсной горной техники, а также техдокументация в значительной части сохранены и перенесены в про блемную научно-исследовательскую лабораторию «Силовые импульсные системы» (ПНИЛ «СИС») Орловского государственного технического уни верситета. в которой продолжены работы по созданию гидроударников и ударно-скалывающих исполнительных органов.
ВПНИЛ «СИС» разработаны навесные ударно-скалывающие исполни тельные органы (рис. 4) для погрузчика ПК-27013 (изготовитель АО "По грузчик", г. Орел) с гидроударником 2944 [8] или ГМ-2,5/16 и для фронталь ного погрузчика ПГД-360-02 на базе трактора ЛТЗ-60АБ (ОАО «Липецкий тракторостроительный завод») с гидроударником ГМо-1, которые могут при меняться для разрушения смерзшихся сыпучих материалов, грунтов, асфальто бетонных покрытий, кирпичной кладки, наледей на дорогах и др,
а) б)
Рис. 4. Навесные ударно-скалывающие исполнительные органы: а-погрузчик ПК-27013; б- погрузчик ПГД-360-02 на базе трактора ЛТЗ-60АБ
В настоящее время в ПНИЛ «СИС» проводятся работы по созданию погру зочного исполнительного органа с активным ковшом оснащенным пятью гид роударниками ГМо-0,15 с энергией удара 150 Дж, который с ударноскалывающим исполнительным органом (см. рис. 2) может составить комплект быстросменного оборудования для машины МПК-3.
28
Таким образом научные основы и принцип проектирования ударноскалывающих исполнительных органов получили пракпгческую реализацию. Опыт расчета и проектирования накопленный в ИНИЛ «Силовые импульсные системы» ОрелГТУ может быть востребован для создания современных машин ударного действия для разрушения пород выше средней крепости.
Литература
I.Ушаков Л.С, Котылев Ю.Е., Кравченко В.А. Гидравлические машины ударного действия. - М.: Машиностроение. 2000. - 416 с.
2.Гидрописвмоударные системы исполнительных органов горных и строительнодорожных машин / А.С.Сагинов, А.Ф.Кичигин, А. I "Лазуткин. И.А, Ян цен - М.: Ма шиностроение, 1980. -220 с.
3.Машины ударного действия для разрушения горных пород / Д.П. Лобанов, В.Б. Горооин. В.Г Фонберштейн и др. - М.: Недра, 1983. ~ 152 с
4.Хаарман К. Проходческие машины с ударным рабочим органом It Глюкауф,- 1974. -As 15.-C. 1 3 - 18.
5.Гидравлическое устройство ударного действия: а.с. № 699167 / А.Г. Лазуткин, Л.С. Ушаков, В.А- Кравченко и др. // БИ № 43, 1979.
6.Горнопроходческая машина: а.с. № 968381 / В.В. Горшков, В.А. Кравченко, Л.С. Ушаков и др. // Б И Ns 39, 1982.
7.Исполнительный орган горной машины: а.с. № 1244326/ В.А. Кравченко, Д.Ф. Ревский, В.А, Смагин, JI.C. Ушаков, и др. // БИ Да 26, 1986.
X. Устройство ударною действия: а.с. № 1829510 / В.А. Кравченко, Л.С. Ушаков, Л.Ф. Ьсндерсшй и др. •
29