Кузьменко В.И. Горные транспортные машины (теория и расчеты)

Подождите немного. Документ загружается.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ДОНБАССКИЙ ГОРНО-МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

В.И. Кузьменко

ГОРНЫЕ ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ

(теория и расчеты)

Учебное пособие

Рекомендовано Министерством образования и науки Украины

Алчевск 2001

УДК 622.6

ББК 33.16

К 89

Кузьменко В.И. Горные транспортные машины (теория и рас-

четы): Учеб. пособие. – Алчевск: ДГМИ, 2001.– 232 с.

ISBN 966-7560-41-4

В книге изложены основы теории и расчеты горных транспортных машин:

общие вопросы теории и расчеты стационарных и самоходных горных транспор-

тных машин; машины непрерывного транспорта – скребковые, ленточные и плас-

тинчатые конвейеры; транспорт периодического действия – локомотивный, авто-

мобильный, канатная откатка, а также кратко рассмотрены гравитационный и

инерционный транспорт, другие виды транспорта.

Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по направле-

нию подготовки «Инженерная механика».

Ил. 53 Табл. 28 Библиогр. назв. 34

Рецензенты: В.А. Будишевский –

канд. техн. наук, доцент, заведующий кафед-

рой горно-заводского транспорта и логисти-

ки Донецкого государственного техническо-

го университета (ДПИ);

А.М. Редько –

канд. техн. наук, доцент кафедры подъемно-

транспортной техники Восточноукраинского

национального университета.

Рекомендовано

Ученым советом ДГМИ

Протокол № 9 от 22.12.2000 г.

К 89

УДК 622.6

ББК 33.16

ISBN 966-7560-41-4

ВВЕДЕНИЕ

Надежность и долговечность горных транспортных машин, эффектив-

ность их эксплуатации во многом обеспечиваются на этапе проектирова-

ния, конструирования, изготовления. А это в свою очередь повышает тре-

бования к качеству подготовки специалистов, которые занимаются разра-

боткой новой и усовершенствованием действующей горной техники.

В настоящее время при изучении теоретических основ и выполнении

расчетов горных транспортных машин у студентов возникают трудности,

поскольку необходимый материал изложен в разнообразных источниках,

которые есть в ограниченном количестве или же совсем отсутствуют.

Курс “Горные транспортные машины” – один из профилирующих кур-

сов в подготовке горных инженеров – механиков. Для него базовыми

являются общетеоретические (физика, высшая математика и прочие) и

общеинженерные (теоретическая механика, сопротивление материалов,

теория машин и механизмов и прочие) дисциплины. Углубленное изуче-

ние теоретической части в курсе “Горные транспортные машины” будет

способствовать заинтересованности студентов к творческой научной ра-

боте в этой области, повышению качества подготовки специалистов.

В учебном пособии рассмотрены общие вопросы теории и расчеты ста-

ционарных и самоходных горных транспортных машин; машины непре-

рывного действия: скребковые, ленточные, пластинчатые конвейеры; транс-

порт периодического действия: локомотивный, автомобильный, канатная

откатка, а также сжато рассмотрены гравитационный и инерционный транс-

порт, другие виды транспорта. При этом большая часть разделов, которые

касаются основных видов транспорта, построена таким образом, что сна-

чала излагаются общие сведения по данному виду транспорта, потом ос-

новные теоретические вопросы, и заканчивается методикой расчета рас-

сматриваемой транспортной установки. Такая последовательность изложе-

ния позволит распространить теоретическую базу по горным транспорт-

ным машинам и показать студентам связь теоретических знаний с практи-

кой в виде расчетов, так как многие зависимости, которые получены при

теоретическом рассмотрении, являются основой методик расчетов.

Автор признателен всем, кто помогал в подготовке учебного пособия

ценными замечаниями, предоставлением соответствующей информации,

помогал в оформлении рукописи.

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РУДНИЧНОМ ТРАНСПОРТЕ

1.1 Назначение и классификация транспорта

Основной задачей транспорта является перемещение полезных ископа-

емых от забоя к погрузочному пункту на поверхности шахты.

Кроме того, транспортные машины служат для перемещения породы в

отвал, доставки закладочного материала в отработанное пространство,

машин и оборудования к забоям, запасных частей, крепежных и других ма-

териалов, а также для перевозки людей к месту работы и назад. К руднич-

ному транспорту относятся также процессы загрузки, разгрузки, склади-

рования и другие, сопутствующие перевозке грузов.

Транспорт в границах горного предприятия называют внутренним, а

вывоз полезного ископаемого из шахты – внешним ( а также доставка обо-

рудования и разных материалов на шахту).

Внутренний транспорт в зависимости от места работы разделяют на под-

земный (забойный, участковый, магистральный, в околоствольном дворе,

наклонных стволах) и транспорт поверхности (от ствола к пунктам погруз-

ки в средства внешнего транспорта, составов, отвалов и прочее).

Перемещение горной массы любым способом вдоль забоев и от забоев

конвейерами называют доставкой, в вагонетках по рельсовой колее с уг-

лом наклона от 0

до 30

– откаткой, в вагонетках и скипах по рельсовой

колее с углом наклона более 30

, конвейерами по наклонным стволам шахт

(в зависимости от угла наклона) – подъемом.

В зависимости от вида груза, который перевозят, различают основной

(перевозка полезных ископаемых) и

вспомогательный

(перевозка оборудо-

вания, вспомогательных материалов и людей) транспорт.

В зависимости от средств механизации и способа транспортирования раз-

личают такие виды транспорта: локомотивный, конвейерный, самоходный,

канатный, скреперный, гидравлический, пневматический, монорельсовый, гра-

витационный (под действием веса) и прочие.

На угольных шахтах основными видами подземного траспорта являются

локомотивный и конвейерный, редко – гидравлический и гравитационный.

На шахтах черной и цветной металлургии, горно-химического сырья и

строительных материалов – локомотивный, самоходный, скреперный, гра-

витационный, конвейерный транспорт.

На поверхности шахт применяют все виды транспорта, но чаще других –

конвейерный и гравитационный.

1.2 Классификация средств транспорта

Разнообразие специфических условий эксплуатации и требований, кото-

рые выдвигают в связи с этим к транспортным машинам и оборудованию,

определили необходимость применения на шахтах большого количества раз-

личных средств транспорта, которые отличаются один от другого принци-

пом действия, способом транспортирования, типом тяговых и грузонесущих

элементов, видом потребляемой энергии, конструкцией и другими признаками.

По принципу действия – средства транспорта разделяют на установки

непрерывного и циклического (периодического) действия. Установки непре-

рывного действия перемещают груз непрерывным потоком вдоль одной и

той же трассы с загрузкой и разгрузкой на ходу (конвейеры, гидро- и пнев-

мотранспортные установки и прочие).

Установки циклического действия, которые перемещают груз отдельны-

ми партиями или порциями с определенными интервалами с остановками

или с замедлением хода при загрузке и разгрузке (локомотивы, скреперы,

самоходные вагоны, погрузочно-транспортные машины и прочие).

По способу транспортирования – различают установки, которые переме-

нием (гравитационные), микробросками (вибрационные), на грузонесущих

элементах (ленточные конвейеры, вагонетки и прочие), в воздушной (пнев-

мотранспорт) и в водной (гидротранспорт) среде.

По типу тяговых элементов – средства транспорта разделяют на уста-

новки с тяговыми цепями (скребковый конвейер, пластинчатый конвейер,

элеватор, толкатели и прочее), лентами (ленточный конвейер и прочие), ка-

натами (канатные концевые и бесконечные откатки, монорельсовые дороги

с канатной тягой, канатно-подвесные дороги и прочие), колесами (локомо-

тивы, самоходные вагоны, погрузочные и погрузочно-транспортные маши-

ны), гусеничными тяговыми элементами (тракторы, бульдозеры, погрузоч-

ные машины и прочие), а также без тяговых элементов (качающиеся и виб-

рационные конвейеры и питатели и прочие).

По типу грузонесущих элементов различают установки с подвижными

элементами (вагонетки, ленточные и пластинчатые конвейеры, ковшовые

элеваторы и прочие), колеблющиеся (качающиеся и вибрационные конвейе-

ры и прочие) и неподвижными в виде желобов, труб, настилов (скребковые

и винтовые конвейеры, установки гравитационного транспорта и прочие).

По роду потребляемой энергии и типу привода – электрические, пневмати-

ческие,гидравлические, дизельные и гравитационные транспортные установки.

По продолжительности работ без перемещения на новое место средства

транспорта разделяют на стационарные – более 1,5 лет (ленточные конвейе-

ры, гидротранспорт и канатные установки, оборудование погрузочных пунк-

тов и прочие), полустационарные – до 1,5 лет (телескопические и прочие кон-

вейеры, которые работают в призабойных выработках и периодически со-

кращаются или удлиняются в зависимости от продвижения забоев, монорель-

совые дороги и прочие), передвижные – до 15 суток (перегружатели, забойные

конвейеры и другие), самоходные – которые передвигаются вместе с грузом

(локомотивы, самоходные вагоны, грузо-доставочные машины и прочие).

К вспомогательному транспортному оборудованию относят питатели,

затворы, перегружатели, толкатели, разгрузочное оборудование, путевые

грузочные и погрузочно-транспортные машины.

1.3 Комплексы и схемы транспорта

Под комплексом шахтного транспорта понимают управляемую систему,

которая объединяет транспортные машины, установки и вспомогательное

оборудование и предназначенную для перемещения полезных ископаемых,

породы, закладочного материала и вспомогательных грузов по определен-

ным транспортным коммуникациям в заданном направлении.

В зависимости от месторасположения транспортных средств и их назна-

чения различают:

а) участковые – транспортные комплексы, которые размещают в гори-

зонтальных, наклонных и вертикальных выработках, расположенных в гра-

ницах выемочной панели или выемочного участка, этажа и предназначен-

ных для транспортирования полезных ископаемых от очистного забоя к ос-

новному горизонту шахты, полезных ископаемых и породы, или только по-

роды от подготовительных забоев к основному горизонту, оборудования и

вспомогательных грузов к очистным и подготовительным забоям и для пе-

ревозки людей;

б) магистральные – расположенные в главных горизонтальных и капи-

тальных наклонных выработках, предназначенных для транспортирования

полезных ископаемых и породы от участковых транспортных комплексов к

околоствольному двору, вспомогательных грузов и перевозки людей от око-

лоствольного двора к участковым выработкам;

в) транспортные комплексы околоствольного двора – для приема полез-

ных ископаемых и породы и перегрузки их в средства подъема, а также для

приема вспомогательных грузов с поверхности и направления их к забоям;

г) транспортные комплексы поверхности шахт – для транспортирования

полезных ископаемых и породы от ствола шахты к средству внешнего транс-

порта и к месту их складирования.

Схема подземного транспорта – совокупность схем транспортных выра-

значениями показывают виды и наименование типов транспортного обо-

рудования и устройств, направление основного и вспомогательного грузо-

потоков.

1.4 Условия эксплуатации горных транспортных машин

Особенность условий эксплуатации транспортного оборудования в пер-

вую очередь определяют горно-геологические и горно-технические факто-

ры, которые можно объединить в такие основные группы: среда, рабочее про-

странство, нагрузка.

Среда отличается взрывоопасностью, влажностью и агрессивностью, аб-

разивностью, запыленностью и другими свойствами, которые усложняют

эксплуатацию.

Рабочее пространство характеризуется ограничением и непостоянством

рабочего места, наклонным расположением и непостоянством угла накло-

на, искривлением и большой длиной.

Наиболее ограниченное рабочее пространство в забоях, в особенности

тонких (m=0,9 м) и очень тонких (до 0,7 м) пластов. В этих условиях транс-

портное оборудование (скребковые конвейеры) должно иметь наименьшую

высоту и ширину, или отдельные части, которые выступают, должны разме-

щаться между стойками крепи. Поэтому приводные станции забойных скреб-

ковых конвейеров имеют специальную компоновку с расположением двига-

теля параллельно оси рештачного става или перпендикулярно к ней.

Непостоянство рабочего места передвижных и полустационарных транс-

портных установок требует от конструктора принятия решений, обеспечи-

вающих удобство и скорость передвижения (забойные конвейеры), измене-

ния длины (штрековые конвейеры), става, закрепление концевых станций.

Нагрузка, которая действует на транспортные машины, специфическая.

Значительная неравномерность грузопотоков требует проведения расчетов

по пиковым нагрузкам, которые приводят к недогруженности машины при

средних грузопотоках и, как следствие, к ухудшению использования проч-

Машины подвержены значительным динамическим нагрузкам, которые

могут быть сопоставимы со статическими, при пуске и остановке транспор-

тных машин.

На целый ряд машин динамические нагрузки действуют и при устано-

вившемся движении и носят циклический характер. Это относится ко всем

цепным конвейерам, учитывая неравномерность движения тягового органа.

1.5 Грузооборот и грузопоток

Грузооборотом называют количество груза в тоннах или м

, перемещае-

мого за сутки или год в границах горного предприятия. Обычно большую

часть грузооборота на шахтах составляет перемещение полезных ископаемых,

меньшую – пустой породы, закладочных материалов и других грузов.

Грузооборот определяется проектной мощностью шахты и периодичес-

ки изменяется по мере развития горных работ.

Нормами технологического проектирования установлен такой ряд мощ-

ностей угольных шахт: 6000, 8000, 10000,12000,15000, 20000 и 24000 т/сут.

Мощность рудников черной металлургии колеблется от 1000 до 10000 т/сут,

а цветной– от 500 до 1000 т/сут и редко более.

Количество груза в тоннах или м

, который перемещается вдоль определен-

ной трассы в единицу времени (смена, час, минуту), называют грузопотоком.

Максимально величина часовых грузопотоков в магистральных выработ-

ках больших угольных шахт достигает 3500 т/ч., а рудных – 6500 т/ч., что требу-

ет применения разнообразных по производительности средств транспорта.

1.6 Виды и свойства груза

Насыпные грузы (уголь, руда, порода и др.) являются основным видом

грузов на горных предприятиях.

Насыпные грузы характеризуются:

– крупностью кусков;

– насыпной плотностью;

– углом естественного откоса;