Тарасов Ю.Д., Николаев А.К. Горно-транспортные машины периодического действия

Подождите немного. Документ загружается.

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный горный институт им.#Г.В.Плеханова

(технический университет)

Ю.Д.ТАРАСОВ, А.К.НИКОЛАЕВ

ГОРНО-ТРАНСПОРТНЫЕ МАШИНЫ

ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

Допущено Учебно-методическим объединением вузов

Российской Федерации по образованию в области горного дела

в качестве учебного пособия для студентов высших учебных

заведений, обучающихся по специальности «Горные машины

и оборудование» направления подготовки дипломированных

специалистов «Технологические машины и оборудование»

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2005

УДК 621.86#(075.80)

ББК#33.16

Т191

Изложены основы теории и расчета горно-транспортных машин

периодического действия. Рассмотрено основное и вспомогательное оборудование

локомотивной откатки, широко используемой на угольных и рудных шахтах в

качестве магистрального транспорта полезного ископаемого, а также для

транспортирования материалов и людей, канатно-скреперных установок,

самоходного транспортного и погрузочно-транспортного оборудования. Приведена

методика расчета и выбора параметров этого оборудования. Рассмотрены узлы

сопряжения транспортных средств в рудниках.

Учебное пособие предназначено для студентов всех форм обучения

специальности 170100 «Горные машины и оборудование» направления 651600

«Технологические машины и оборудование».

Научный редактор проф. И.П.Тимофеев

Рецензенты: кафедра подъемно-транспортных машин и оборудования

Северо-Западного государственного заочного технического университета;

Ю.М.Энкин (генеральный директор ОАО «Гипронеруд»).

ТарасовЮ.Д.

Т191. Горно-транспортные машины периодического действия: Учеб.

пособие / Ю.Д.Тарасов, А.К.Николаев. Санкт-Петербургский государственный

горный институт (технический университет). СПб, 2005. 115 с.

ISBN#5-94211-139-1

УДК 621.86(075.80)

ББК33.16

ISBN#5-94211-139-1

#Санкт-Петербургский горный

институт#им.#Г.В.Плеханова, 2005#г.

1.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

О ГОРНО-ТРАНСПОРТНЫХ УСТРОЙСТВАХ

Наряду с транспортными машинами непрерывного

действия#– конвейерами различных типов (ленточными,

скребковыми, пластинчатыми, ковшовыми, винтовыми,

инерционными), гидро- и пневмотранспортными установками,

самотечными установками, кольцевыми канатными дорогами – на

горных предприятиях широко используются и транспортные

машины периодического действия в качестве самостоятельных или

вспомогательных транспортных средств.

К транспортным средствам периодического действия,

получившим большое распространение на угольных и рудных

шахтах, относится следующее оборудование: локомотивная откатка,

подземный автомобильный транспорт, погрузочные машины

различных типов, погрузочно-доставочные машины,

опрокидыватели, толкатели, канатно-скреперные установки, а в

качестве вспомогательного оборудования локомотивной откатки –

компенсаторы высоты, подвагонные цепи, испытательные горки и

др.

Транспортные машины и устройства периодического

действия могут быть стационарными (опрокидыватели),

передвижными (погрузочно-доставочные машины), переставными

(толкатели); выполнять основные функции (локомотивная откатка)

или вспомогательные (погрузочные машины, толкатели).

Отличительными особенностями транспортных машин и

устройств периодического действия являются: цикличность

транспортных операций, наличие холостого хода (за исключением

нереверсивных круговых опрокидывателей и цепных толкателей),

наличие временных пауз внутри цикла и между циклами.

Для подавляющего большинства транспортных устройств

периодического действия характерен ярко выраженный

неустановившийся режим работы с преобладанием, в ряде случаев,

динамического характера нагружения над статическим (толкатели,

опрокидыватели, погрузочные машины и др.).

Для всех транспортных машин основного назначения

характерна зависимость производительности от протяженности

трассы транспортирования (рис.1), что следует из общей формулы

эксплуатационной производительности для транспортных машин с

циклическим перемещением грузов (в тоннах в час):

.=.(60GK

исп

)/Т

#=#(60GK

исп

)/(K

L/V

ср

), (1)

где G – номинальная грузоподъемность машины, т; K

исп

#–

коэффициент использования грузоподъемности, K

исп

#≤#1; K

#–

коэффициент машинного времени, K

#<#1; Т

– продолжительность

цикла, мин; L#– протяженность трассы транспортирования, м; V

ср

#–

средневзвешенная скорость перемещения груза, м/мин; K

#–

коэффициент, учитывающий затраты времени в пунктах погрузки и

выгрузки, K

#>#1.

Функциональная зависимость Q

(L) близка к

гиперболической. При L#→#∞ производительность Q

#→#0. Поэтому

область использования той или иной транспортной машины

периодического действия ограничивается приемлемой величиной Q

в диапазоне от Q

э1

) до Q

э2

). Для малых транспортных машин

длина трассы транспортирования L

(рис.1) ограничивается всего

лишь несколькими десятками метров (канатно-скреперные

установки).

Для других транспортных машин (локомотивная откатка)

максимальная протяженность трассы транспортирования L

может

составлять до 10#км и более. Правда, это достигается увеличением

грузоподъемности G и использованием значительного числа

транспортных средств (при локомотивной откатке – числа пар

поездов). Кроме того, использование транспортных устройств

периодического действия при большой протяженности трассы

транспортирования часто вызвано просто отсутствием эффективных

транспортных средств непрерывного действия для заданных

условий эксплуатации. Такими условиями могут быть, например,

наличие искривленных в плане горных выработок, исторически

сложившаяся схема механизации горных работ на предприятии и

другие условия. Но указанные исключения не отменяют общего

принципа при выборе способа транспортирования насыпных (и

других) грузов: с увеличением протяженности трассы

транспортирования все более целесообразным становится

использование транспортных средств непрерывного действия.

Вообще же, выбор транспортных средств есть задача

Рис.1. Зависимость производительности устройств

периодического действия от протяженности трассы

транспортирования

, т/ч

L, м

э1

э2

экономическая, решаемая на основе сравнивания альтернативных

вариантов. А критерием выбора является, как правило, минимум

приведенных затрат или максимальная прибыль, которую можно

получить при использовании данного транспортного средства.

При анализе формулы (1) и графика Q

(L) (рис.1) можно

предположить, что при малых L целесообразно использовать только

транспортные машины периодического действия. Это не так.

Например, при длине транспортирования в несколько метров (или

десятков метров) весьма эффективными оказываются конвейеры

ленточные, винтовые, скребковые, а в качестве питающих

устройств#– винтовые и вибрационные конвейеры.

Таким образом, выбор транспортных средств является

серьезной технико-экономической задачей, при решении которой

следует учитывать множество факторов и требований, часто даже

взаимоисключающих. Их правильная оценка и нахождение

оптимального решения невозможны без знания всех возможных

технических средств и методов расчета и выбора их параметров.

2. КАНАТНО-СКРЕПЕРНЫЕ УСТАНОВКИ

2.1. НАЗНАЧЕНИЕ, УСТРОЙСТВО

И ТРАНСПОРТНЫЕ СХЕМЫ

Канатно-скреперные установки относятся к

простейшим горно-транспортным машинам периодического

действия, основанным на перемещении насыпных грузов

волочением по почве выработки с помощью рабочего органа –

скрепера.

В подземных условиях скреперные установки

используют для захвата и перемещения отбитой горной массы

(руды, породы) до подземного перегрузочного пункта (рудоспуска,

люка, бункера) для погрузки в вагонетки или на другие

транспортные средства.

На поверхности канатно-скреперные установки

широко используются на складах полезного ископаемого как для

формирования склада штабельного типа, так и для обратной подачи

к месту погрузки полезного ископаемого на средства внешнего

транспорта (железнодорожного, автомобильного, водного) или для

дальнейшей переработки на обогатительную фабрику.

Канатно-скреперная установка состоит из скрепера,

головного (одного или двух) и хвостового (одного или двух)

тяговых канатов, скреперной лебедки, отклоняющих блоков для

направления канатов, разгрузочного полка для перегрузки

транспортируемого груза в бункер, люк, рудоспуск.

Тяговые усилия создаются лебедкой специальной

конструкции – скреперной лебедкой. Внедрение скрепера в горную

массу и его заполнение горной массой происходит в процессе

движения скрепера. С помощью этой же лебедки скрепер

возвращается в исходное положение для осуществления

следующего цикла транспортирования.

Канатно-скреперные установки (рис.2) различают по

назначению – подземные (рудные и угольные) и складские; по числу

тяговых канатов – двухканатные с приводом от двухбарабанных

скреперных лебедок; трехканатные с приводом от трехбарабанных

скреперных лебедок.

Канатно-скреперные установки имеют

следующие достоинства:

#простота конструкции и высокая надежность при

эксплуатации в сложных горно-геологических условиях на горном

предприятии;

#возможность транспортирования особо

крупнокусковых грузов (до 1#м в поперечнике) и углах наклона

скреперной дороги до 30-40;

#простота обслуживания, не требующая высокой

квалификации оператора;

#относительно низкая первоначальная стоимость

оборудования;

#относительно невысокие эксплутационные расходы;

#простота изменения параметров трассы

транспортирования (траектории и длины);

Рис.2. Схемы канатно-скреперных установок: а – двухканатной, б – трехканатной

с одним головным и двумя хвостовыми канатами, в – трехканатной с двумя

головными и одним хвостовым канатами

1 – лебедка; 2 – отклоняющий блок; 3 – разгрузочный полок; 4, 6 – головной

и хвостовой тяговый канаты; 5 – скрепер

#совмещение операций захвата, транспортирования и

погрузки горной массы в другие транспортные средства.

К органическим недостаткам канатно-скреперных

установок следует отнести следующие:

#резкое уменьшение производительности с увеличением

длины транспортирования (см. рис.1);

#высокая энергоемкость транспортирования, вызванная

одним из самых несовершенных способов перемещения грузов –

волочением по негладкой поверхности;

#интенсивный абразивный и усталостный износ тяговых

канатов.

2.2. ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

КАНАТНО-СКРЕПЕРНЫХ УСТАНОВОК

2.2.1. Скреперы

Несущим рабочим органом канатно-скреперной установки

является скрепер. По конструкции скреперы подразделяются на

ящичные; гребково-ящичные; гребковые и многогребковые (рис.3).

Для крупнокусковых грузов используют гребковые

скреперы, для мелкокусковых грузов – ящичные скреперы, а для

среднекусковых грузов – многогребковые или гребково-ящичные.

Эффективность использования скрепера как рабочего

органа, предназначенного не только для транспортирования груза с

его удержанием, но и для захвата груза путем внедрения в него

рабочей кромки, зависит от правильного выбора следующих

параметров скрепера: вместимости V (в кубических метрах), формы

(соотношение длины, ширины и высоты), веса G

, угла внедрения 

и приведенного веса скрепера Р.

Для ящичных скреперов #=#3035, для гребковых

#=#5055. Приведенный вес скрепера определяет способность к

внедрению и удержанию горной массы в пределах скрепера в

процессе транспортирования:

Р.=.G

/B,

где G

– вес скрепера, кН; В – ширина скрепера, м.

В зависимости

от физико-механических

свойств горной массы как

объекта транспортирования,

314#кН/м (бóльшие

значения принимают при

транспортировании

крупнокусковых грузов

большой плотности).

Линейные размеры скрепера выбираются в зависимости

от принятой (заданной) вместимости скрепера:

;

85,0 Vh 

В.=.

;

7,1 V

,15,2

Vl 

где h, l – высота и длина скрепера, м.

Рис.3. Конструкции скреперов ящичного (а),

многогребкового (б), гребкового (в) типов

1 – скрепер; 2, 3 – головной и хвостовой

канаты; 4 – соединительное звено

