Лукьянов В.Г., Комащенко В.И., Шмурыгин В.А. Взрывные работы

Подождите немного. Документ загружается.

ного устройства. При нажатии на кнопку клапан открывает выход воздуха

из цилиндра колонки наружу, и молоток опускается вниз.

Таблица 1.4

Техническая характеристика колонковых перфораторов

Тип ПК-50 ПК-60 ПК-75 ПК-120 ПК-150 ПК-175

Энергия удара, Дж 88,26 88,26 147,1 88,26 196,26 245,17

Крутящий момент, Н·м 49 160 255 343 343 343

Частота ударов, с

-1

33,4 45 37 41,7 33,3 33,3

Расход воздуха, м

/мин 5,7 9,2 12,7 10,3 15,1 17,9

Номинальное давление

воздуха, МПа

0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

Диаметр шпуров, мм 40...65 40...65 40...85 40...52 65...85 65...85

12 25 50 – – –

8 17 30 – – –

5 10 15 – – –

Глубина бурения, м, в

породах с крепкостью f:

11…15

– – – 5 50 50

Масса, кг 50 60 75 120 150 175

При бурении шпуров с промывкой вода через специальный шту-

цер подаётся в полость задней головки и в промывочную трубку.

Основным направлением повышения производительности труда

и улучшения санитарно-гигиенических условий работы бурильщика

является механизация и автоматизация всех операций при бурении.

При этом улучшаются технико-экономические показатели буровых ра-

бот. Механизация и автоматизация операций при бурении осуществ-

ляется с помощью применения усовершенствованных конструкций

распорных колонок, самоходных буровых кареток с управляемыми

манипуляторами, автоматических подающих механизмов и автомати-

ческих систем смазки.

1.1.1. Механизация и автоматизация перфо-

раторного бурения

Рис. 1.12. Телескопный перфоратор:

1 – грундбукса; 2 – боёк; 3 – поворотная букса; 4 – направляющая втулка;

5 – поршень; 6 – поворотный винт; 7 – воздухораспределение;

8 – водоподающая трубка; 9 – воздуховпускной кран; 10 – головка поршня;

11 – шток поршня; 12 – цилиндр телескопа; 13 – патрон; 14 – цилиндр;

15 – головка молотка; 16 – водоподающий патрубок; 17 – шланг водяной;

18 – стяжные болты; 19 – автомаслёнка;

20 – разгрузочный клапан телескопа; 21 – упор

Таблица 1.5

Техническая характеристика телескопных перфораторов

Тип ПТ-29 ПТ-38М ПТ-48

Глубина бурения, м – до 4 до 15

иамет

шп

ур

ов

мм – 30…40 52…85

Энергия удара, Дж 44 49 86,3

Крутящий момент, Н·м 20 19,6 32,3

Частота ударов, с

–1

– 43,3 43,3

Величина подачи телескопного

устройства, мм

– 650 650

Осевое усилие телескопа, Н – 1300 1750

Расход воздуха, м

/мин – 3,4 5,9

Масса

кг 40 38 48

Распорные колонки с механизированной перестановкой перфо-

ратора приведены на рис. 1.13. Поднятие или опускание кронштей-

на вместе с установленным на нём автоподатчиком с перфоратором

производится с помощью резьбы на поверхности колонки и гайки

(вариант а), рычажно-храпового устройства (вариант б) и домкра-

та, устанавливаемого на колонке (вариант в).

Буровые каретки изготовляются самоходными и несамоход-

ными на один или несколько перфораторов, на гусеничном, колёсном

рельсовом или резиновом ходу, работающие на пневматической и

электрической энергии.

В последние годы для комплексной механизации отдельных видов

горных работ разрабатываются комплексы машин. Для комплексной

механизации работ по проведению горных выработок разработаны ком-

плексы, включающие буровые каретки, погрузочное и транспортное

оборудование. В комплексе, разработанном НИПИгормаш, имеется са-

моходная буровая каретка СБКН-2П на пневмошинном ходу. На мани-

пуляторах установлены автоподатчики с перфораторами. Управление

рабочей и ходовой частью каретки осуществляется с пульта управления.

В стеснённых подземных условиях более производительным яв-

ляется оборудование, обеспечивающее поворот на 360° вокруг собст-

венной оси на месте стояния. Таким качеством обладают гусеничные

ходовые тележки с отдельным приводом для каждой гусеницы, а так-

же колесные с отдельными двигателями для правого и левого колёс.

Чем больше маневренность оборудования, тем выше коэффициент его

использования.

Рис. 1.13. Распорные винтовые колонки для перфоратора с механизиро-

ванной перестановкой бурильной машины:

а – при помощи винта и гайки;

б – при помощи рычажно-храпового устройства;

в – при помощи винтового домкрата, установленного на колонке

1.1.4. Манипуляторы

Манипуляторы одни из основных механизмов, механизирую-

щих тяжелую операцию перестановки перфоратора. Манипуляторы

можно монтировать на буровых каретках, на корпусах погрузочных

машин и на распорных колонках. Известно большое количество раз-

личных конструкций манипуляторов. По принципу работы привода их

можно разделить на механические, гидравлические, пневматические и

комбинированные (рис. 1.14)

Механические манипуляторы (рис. 1.14, а) операцию подъема

или перемещения стрелы с автоподатчиком и перфоратором производят

с помощью винтового, реечного или канатно-подъёмного механизма

(домкрата), обеспечивая жесткую фиксацию буровой машины в задан-

ном рабочем положении.

Гидравлические манипуляторы обладают наиболее высокими

эксплуатационными качествами. Механизируя все вспомогательные

операции при бурении, они легко могут быть переведены на управление

с некоторого расстояния (дистанционное), что улучшает условия работы

бурильщика, так как в этом случае исключается вредное действие на че-

ловека вибраций буровой машины и немного снижается воздействие

шума. На рис. 1.14, б приведена кинематическая схема гидравлического

манипулятора, обеспечивающего перемещение и установку автоподат-

чика с перфоратором в любом положении. Масло под давлением пода-

ётся от гидронасосной установки, смонтированной на буровой каретке,

в цилиндры гидродомкратов.

Пневматические манипуляторы (рис. 1.14, в) также могут обес-

печить механизацию вспомогательных операций при перфораторном

бурении. Однако здесь для фиксирования перемещаемого элемента в

заданном положении требуются зажимы или фиксаторы. Если при рабо-

те требуется сохранить автоподатчик с перфоратором в заданном поло-

жении при перемещении стрелы манипулятора, то применяются коррек-

торы (1.14, г).

Автоподатчики автоматизируют операцию подачи пневматическо-

го перфоратора вперед при бурении и назад после окончания бурения.

Автоподатчики по принципу работы можно разделить на следую-

щие группы и подгруппы:

1. Телескопные автоподатчики:

а) с неподвижным поршнем;

б) с неподвижным цилиндром и движущимся поршнем;

в) шагающие;

г) канатные.

2. Моторные автоподатчики:

а) с подающим винтом и гайкой;

б) с подающей цепью.

3. Вибрационные автоподатчики.

4. Дифференциально-винтовые автоподатчики.

По применяемой энергии автоподатчики бывают пневматические,

электрические, гидравлические или комбинированные пневмогидравли-

ческие и электрогидравлические. Практическое значение в настоящее время

имеют автоподатчики, работающие на пневматической энергии.

Рис. 1.14. Кинематические схемы манипуляторов:

а – механический; б – гидравлический; в – пневматический;

г – пневматический с корректором; 1 – механизм поворота в

горизонтальной плоскости; 2 – механизм подъёма и опускания;

3 – стрела; 4 – автоподатчик с перфоратором

Кинематические схемы автоподатчиков показаны на рис. 1.15.

Телескопный автоподатчик с неподвижным поршнем, полый шток

которого крепится в корпусе воздуховпускной коробки, получает сжатый

воздух от шахтного воздухопррвода через шланг и внутреннюю по-

лость коробки крана (рис. 1.15, а). Если окно а совпадает с каналом

полого штока, то сжатый воздух попадает в переднюю полость ци-

линдра, заставляя последний двигаться вперед. В это время задняя по-

лость цилиндра с помощью выточки на пробке и кольцевой полости,

имеющейся между внутренней и наружной трубками штока, через вы-

пускное окно сообщается с атмосферой.

При повороте ручки крана в положение II сжатый воздух пой-

дет в заднюю полость цилиндра, производя реверсирование подачи, перед-

няя полость цилиндра через выточку в пробке крана и окно будет по-

ставлена на выхлоп воздуха. При слишком большом усилии подачи, раз-

виваемой автоподатчиком, вызывающем снижение работоспособности

перфоратора, давление воздуха в цилиндре можно понизить, нажимая

кнопку разгрузочного клапана б.

Величина усилия подачи, развиваемого механизмом, определяется

по формуле

ηCkFР

′

, кгс, (1.22)

где k – коэффициент потерь давления воздуха, равный 0,85…0,9; F – ра-

бочая площадь поршня, см

; Р' – среднее рабочее давление воздуха в ци-

линдре телескопа, принимаемое, равным 0,85…0,90 от манометрического

давления сжатого воздуха, МПа; η – КПД механизма, обычно равный

0,8…0,9.

Телескопный автоподатчик с неподвижным цилиндром имеет под-

вижный поршень, шток которого соединен с держателем перфоратора

(рис. 1.15, б). Питание сжатым воздухом передней и задней полости

цилиндра производится через трубки а и б. При I положении ручки воз-

душного крана происходит подача перфоратора вперед, при II поло-

жении ручки – подача назад.

Телескопный шагающий автоподатчик (рис. 1.15, в) имеет неболь-

шую длину подачи (150…300 мм). При работе шток поршня упирается упо-

ром в планки, имеющиеся на салазках, цилиндр передвигается вперед

вместе с перфоратором на длину подачи. Затем поршень втягивается в

цилиндр, делая шаг, и процесс возобновляется.

Автоматическое шагание осуществляется с помощью золотникового

воздухораспределения.

Усилие подачи вперед, развиваемое шагающим телескопом, мож-

но определить по формуле

()ηCkР FF

′

−

. (1.23)

При этом

ππ

;()

FFDd

==−, (1.24)

где D – диаметр цилиндра в см; d – диаметр штока, см.

Рис. 1.15 (начало). Кинематические схемы автоподатчиков:

а – телескопный с неподвижным поршнем: 1 – поршень;

2 – цилиндр; б – телескопный с неподвижным цилиндром и движущимся поршенем:

1 – поршень; 2 – держатель; в – телескопный, шагающий:

1 – поршень; г – пневматический канатный: 1– канатик; 2 – поршень;

Рис. 1.15 (окончание). Кинематические схемы автоподатчиков:

д – моторный, винтовой: 1 – гайка подачи; 2 – винт; е – моторный цепной:

1 – цепная передача; 2 – мотор; ж – вибрационный:

1 – переключатель подачи; 2 – рейка зубчатая; з – дифференциальный винтовой:

1 – гайка подачи; 2 – привод подачи; 3 – винт

Телескопный канатный автоподатчик имеет вместо штока – канат

(рис.1.15, г). Канат крепится к головке поршня, проходит через уплот-

нённые отверстия в крышках цилиндра и присоединяется к держателю

перфоратора.

Сжатый воздух с помощью крана направляется по каналам трубок

а и б в правую или левую полость цилиндра телескопа, создавая соот-

ветствующее перемещение головки поршня и подачу перфоратора. При

конструировании телескопных автоподатчиков расчёт основных пара-

метров производится, исходя из полной величины усилия подачи.

Моторный винтовой автоподатчик оснащен роторным призмати-

ческим двигателем, вращательное движение которого преобразуется с

помощью винтовой пары в поступательное движение перфоратора

(рис.1.15, д).

Величину усилия подачи, развиваемого механизмом, можно оп-

ределить по формуле

2 η

tgα

⋅

, (1.25)

где М – величина крутящего момента по подающей гайке, кН;

– средний диаметр винта подачи, см; α – угол подъёма резьбы, гра-

дус; η – КПД механизма.

Величина крутящего момента может быть замерена или оп-

ределена по формуле

71620

, (1.26)

где N – мощность мотора автоподатчика, кВт; п – число оборотов

гайки в 1 мин.

Скорость подачи

= t · n , (1.27)

где t – шаг винта, см.

Моторный цепной автоподатчик (рис. 1.15, е): вращательное дви-

жение от мотора через червячный редуктор передается на ведущую звёз-

дочку пластинчатой цепи. Цепь, прикрепленная концами к держателю

перфоратора, перемещает его вперед или назад в зависимости от направ-

ления движения, создаваемого мотором. Натяжение цепи регулируется на-

тяжным устройством. Усилие подачи, развиваемое автоподатчиком, мож-

но определить по формуле

75 η

C =

. (1.28)

Скорость подачи, которую может развивать автоподатчик, опреде-

лится по формуле