Врубовые машины: назначение и устройство
Врубовые машины (рис. 6.2.1) — это специализированное оборудование для подрубки угольных пластов в очистных забоях. Они эффективно работают с углями любой крепости и вязкости на пологих и наклонных пластах мощностью от 0,6 метров и способны справляться даже с крепкими включениями и валунами в массиве.
Конструкция врубовой машины включает несколько ключевых узлов: электродвигатель, редукторы, режущую часть с цепью, механизм подачи, гидравлическую вставку (гидровставку), рабочий бар, расштыбовщик и систему орошения для пылеподавления. Гидровставка, по сути, является компактным гидравлическим блоком, объединяющим насос и гидромотор.
Расштыбовщик (рис. 6.2.2) — важный элемент, отвечающий за очистку врубовой щели от мелкой породы (штыба). Его лопатка, совершая сложное движение, отводит штыб от режущей цепи, предотвращая её забивание и обеспечивая чистоту реза.
Расчёт основных параметров врубовых машин
Выбор энерговесовых и конструктивных параметров машины основывается на физико-механических свойствах горных пород и требуемой производительности (QT). При известной энергоёмкости процесса (а) мощность привода рабочего органа рассчитывается по формуле:
В качестве примера рассмотрим технические характеристики врубовой машины «Урал-33»:
Техническая характеристика машины «Урал-33»
Длина бара, мм: 2000
Скорость режущей цепи, м/с:
— основная: 2,96
— вспомогательная: 1,59
Скорость подачи, м/мин:
— рабочая: 0...2,8
— маневровая: 0...8,1
Тяговая сила на канате, кН:
— при рабочей скорости: 120...160
— при маневровой скорости: 45...56
Канатоёмкость барабана, м:
— для каната Ø18,5 мм: 38
— для каната Ø21 мм: 30
Мощность электродвигателя ЭДК4-1М, кВт:
— часовая: 94
— длительная: 41
Высота врубовой щели, мм: 140
Габаритные размеры, мм:
— высота: 400
— ширина: 720
— длина в рабочем положении с расштыбовщиком/без него: 4000 / 3425
— длина в транспортном положении с баром 2 м: 5550
Масса, кг: 4300
Очистные (выемочные) комбайны: классификация и типы
Выемочные комбайны классифицируют по нескольким ключевым признакам: ширина захвата рабочего органа, мощность разрабатываемого пласта, угол его падения и применяемая технологическая схема работы.
По ширине захвата различают узкозахватные (до 1 м) и широкозахватные (более 1 м) комбайны.
В зависимости от мощности пласта оборудование делится на:
— для тонких пластов (до 0,8 м);
— для маломощных (0,8...1,5 м);
— для пластов средней мощности (1,5...3,5 м);
— для мощных (более 3,5 м).
По углу падения выделяют комбайны для пологих пластов (до 35°) и для крутых (более 35°).
По технологии работ различают машины, работающие по одно- и двусторонней, а также челноковой схемам.
Узкозахватные очистные комбайны бывают двух основных типов:
— ПУ — для пологих пластов (до 35°) с принудительной выгрузкой угля;
— КУ — для крутых пластов (более 30°) с самотечной выгрузкой угля.
Основные параметры комбайнов стандартизированы. Вертикальные барабанные и буровые органы допустимы только для некоторых типоразмеров (ПУ5, ПУ6, ПУ8), а для комбайнов типа КУ рекомендуемая ширина захвата — 450 или 900 мм.
Устройство и компоновка узкозахватных комбайнов
Узкозахватный комбайн (рис. 6.2.3) состоит из рабочих органов, редукторов, электродвигателей, погрузочных щитков, опорной системы, гидросистемы, системы орошения и кабелеукладчика, который предназначен для аккуратной укладки силового кабеля, кабеля управления и шланга орошения.
Наибольшее распространение получили комбайны с барабанными и шнековыми рабочими органами благодаря их универсальности — они способны вести выемку полезных ископаемых разной крепости при переменной мощности пласта.
Для таких комбайнов применяются следующие компоновочные схемы:
— корпус комбайна расположен между рабочими органами перед или за конвейером (через портал);
— комбайн установлен непосредственно на раме конвейера;
— комбайн установлен на почве пласта.
Интересное инженерное решение предложила фирма Eickhoff (Германия) — наклонная установка шнеков. Эксперименты показали, что такая схема позволяет повысить производительность по отбойке и погрузке на 40–50%.
Технические характеристики узкозахватных комбайнов с барабанными и шнековыми органами приведены в табл. 6.2.2.
Специализированные комбайны и выбор их параметров
Комбайны с буровыми органами (рис. 6.2.5) используются при добыче антрацитов и коксующихся углей, где критически важен повышенный выход крупных фракций.Комбайны с короночными органами отличаются универсальностью и применяются для селективной (раздельной) выемки полезного ископаемого и пустой породы.
Основные параметры комбайна определяются исходя из требуемой производительности. Теоретическая производительность имеет два значения: максимально возможную (для наименее крепких пород) Qb и конструктивную Qk, ограниченную техническими параметрами машины. Для её расчёта используются формулы:
Струговые установки: схемы работы и применение
Струговые установки классифицируются по способу опирания струга на забой:
— Установки отрывного действия (рис. 6.2.8): струг опирается на почву через подконвейерную плиту.
— Установки скользящего типа: струг опирается на забойную часть конвейера. Эта схема минимизирует потери на трение (исключается трение о почву), что позволяет увеличить тяговое усилие и работать с более крепкими породами.
— Скрепероструговые установки (рис. 6.2.9): струг опирается непосредственно на почву пласта.
Рис. 6.2.9. Скрепероструговая установка УС2У:
1 — приводная станция; 2 — тяговый орган; 3 — исполнительный орган; 4 — таран; 5 — электропривод
Тип исполнительного органа скрепероструговой установки выбирается в зависимости от условий залегания пласта. На пологих пластах (до 25°) применяют скрепероструг в виде набора скреперных ящиков. На пластах с углями повышенной крепости и углом падения более 35° используют таран — корпус, оснащённый ножами и резцами.
Технические характеристики струговых установок приведены в табл. 6.2.3.
Расчёт производительности струговых установок
Теоретическая производительность струговой установки рассчитывается по формуле:
