книги / Транспортные машины и комплексы

надежности и долговечности до уровня лучших мировых об­ разцов.

Произошли изменения в учебных планах и программах курсов для студентов специальности 0506 «Горные машины» (специализа­ ция «Конструирование горных машин и комплексов»). Для этой специальности из общего курса «Горные транспортные машины» (как это было в предыдущем издании) выделена отдельная дис­ циплина «Расчет и конструирование транспортных машин и ком­ плексов», в которой углубленно рассматриваются специальные вопросы конструирования и расчета элементов конструкций, использование при расчетах ЭВМ и др.

В настоящей редакции курс «Транспортные машины и ком­ плексы» дополнен разделом «Транспортные машины для открытых разработок», в котором кратко рассматриваются типичные кон­ струкции п общие принципы тягового расчета транспортных

УСЛОВИЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ГОРНЫМ ТРАНСПОРТНЫМ МАШИНАМ

§ 1. ОБЩИЕ ДАННЫЕ

Транспортирование и погрузка в горных выработках, на по­ верхности шахт, рудников и карьеров полезного ископаемого, породы, закладочных и вспомогательных материалов, оборудо­ вания, включая погрузку в железнодорожные вагоны и отсыпку в отвалы, а также перевозка людей по горизонтальным и наклон­ ным выработкам являются трудоемкими производственными про­ цессами технологии добычи полезных ископаемых. Поэтому ком­ плексная механизация и автоматизация погрузки и транспорти­ рования грузов является важнейшим источником повышения про­ изводительности труда в горной промышленности.

Машины и оборудование, предназначенные для перемещения по горным выработкам, а также для погрузки и разгрузки грузов в шахтах и карьерах, объединяют общим названием горные транс­ портные машины.

§ 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ТРАНСПОРТНЫХ ГРУЗОВ

Основным видом грузов при подземной разработке является горная масса — полезное ископаемое, порода и закладочнНе мате­ риалы. Вспомогательные грузы — крепежные материалы, узлы машин и пр. Кроме грузовых транспортных операций, в шахтах осуществляется перевозка людей к месту работы и обратно.

Основная часть грузов транспортируется от забоев к стволу, но в некоторых случаях при работе с закладкой имеют место встречные грузопотоки закладочных материалов. Иногда необ­ ходимо раздельное транспортирование нескольких, не подлежа­ щих смешиванию, сортов полезного ископаемого.

При открытой разработке полезных ископаемых основными являются грузопотоки вскрышных пород в отвалы и полезного ископаемого до обогатительных фабрик или сортировочной стан­ ции на поверхности карьера.

К характерным чертам рудничного транспорта относятся: сравнительно большие расстояния перемещения грузов (до 5 км), а па карьерах и более; широкая разветвленность транспортных магистралей; многозвенность транспорта; чередование в одной транспортной магистрали устройств непрерывного (конвейерного) н прерывного (рельсового или пневмоколесного) транспорта.

Выбор схем рудничного транспорта зависит от горно-геологи­ ческих условий (мощность пластов или рудного тела, угол на­ клона и гипсометрия, устойчивость боковых пород), а также от горнотехнических условий (способ вскрытия, схемы подготовки шахтных полей, системы разработок, длина, крпволинейность и профиль выработок, срок службы выемочного участка и др.).

Конструкторы, создавая новые типы транспортных машин, во многом содействуют упрощению схем и сокращению много­

ных параметров (скорость движения, угол наклона и др.) в зна­ чительной степени определяется физико-механическими свой­ ствами насыпных грузов.

Характерными свойствами насыпных грузов как объектов транспортирования, которые надо учитывать при выборе транс­ портных машин и оборудования, являются: насыпная плотность у; угол естественного откоса ср; влажность; подвижность и связность частиц; липкость и смерзаемость; коэффициент трения о твердые несущие поверхности, абразивность.

и рядовые. Обычно считают, что у сортированных грузов отноше­

Для характеристики сортированного груза пользуются поня­ тием «средний размер куска»

/ __ ЛщахН' flmin

кусков менее 10% пробы.

В связи с все расширяющейся областью применения конвейе­ ров, в частности ленточных, для транспортирования разнообраз­ ных крупнокусковых грузов как в рудниках, так и на карьерах ВИИИПТМАШ предложил градацию крупности грузов как объек­ тов транспортирования, а также градацию транспортабельности их в зависимости от плотности (р, кг/м3), крепости и абразивности

Как показывает опы т, большинство грузов на рудниках и карьерах соответствует категориям транспортабельности II и III.

§ 3. ЭТАПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ

Конструирование — творческий процесс создания машин в до­ кументах, главным образом в чертежах, производится на основа­ нии теоретических расчетов, технологического и эксплуатацион­ ного опыта и экспериментальных исследований.

Конструирование производится по стадиям, что позволяет контролировать, рассматривать и утверждать проекты на различ­ ных стадиях разработки.

В комплексе стандартов «Единая система конструкторской документации» (ЕСКД) имеется ГОСТ 210?»—68 «Стадии разра­ ботки», в котором установлены единая терминология, стадии разработки и содержание работ на каждой из стадий. Всего преду­ смотрено четыре стадии: техническое задание; техническое пред­ ложение, эскизный проект; технический проект; рабочая

документация. Последняя стадия в зависимости от характера произ­ водства подразделяется на: индивидуальное производство, опыт­ ный образец, установочная серия, установившееся серийное или массовое производство. Каждому виду рабочей документации присваивается регламентированный ГОСТом индекс.

Техническое задание является исходным документом при раз­ работке изделия, устанавливающим основное назначение, техни­ ческую характеристику и технико-экономическио требования, предъявляемые к новому изделию, объем и вид документации, передаваемой заказчику и ряд других важнейших требований. Техзадание — это обычно результат научно-исследовательских работ или предварительного макетирования, оно содержит в себе все важнейшие требования и исходные данные по будущему изде­ лию и по существу является первой стадией разработки доку­ ментации на новое изделие, предопределяющее целенаправлен­ ность и ход проектирования и разработки изделия в целом и пере­ дается конструкторскому подразделению предприятия, научноисследовательского института или отдельной проектной орга­ низации.

Техническое предложение является как бы ответом проектанта на полученное им техническое задание. Это документ, содержащий технические и технико-экономические обоснования целесообраз­ ности разработки докухментации изделия на основании техниче­ ского задания заказчика и различных вариантов возможных реше­ ний с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатываемого и существующих изделий, а также патентной чистоты.

Техническое предложение после согласования и утверждения в установленном порядке является основанием для разработки эскизного или технического проекта. В зависимости от степени новизны изделия (новое по конструкции, создаваемое на базе имеющегося, модернизируемое) число стадий в целях ускорения сроков проектирования может быть сокращено. Так, например, часто совмещают техническое предложение и эскизный проект или эскизный с техническим проектом. Виды и комплектность конструкторских документов регламентированы ГОСТ 2103—68.

Все стадии конструирования сопровождаются расчетом. Проек­ тировочный расчет, сопровождающий процесс конструирования, выполняется обычно самим конструктором, отражает его творче­ ский поиск и сопровождается эскизами, вариантами кинематиче­ ских схем и т. д. Основные положения проектировочного расчета входят в состав документации каждой стадии конструирования.

Наиболее полным бывает прикладывасхмый к рабочей доку­ ментации проверочный расчет, выполняемый специалиста ми-рас­ четчиками после разработки всех чертежей. На основании про­ верочного расчета, в случае необходимости, корректируются чер­ тежи, уточняются марки материалов, виды термической и поверх­ ностной обработок и т. д.

§ 4. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ГОРНЫМ ТРАНСПОРТНЫМ МАШИНАМ

При конструировании горных транспортных машин и ком­ плексов конструктор должен учитывать:

социальные требования — максимальную безопасность, лег­ кость управления, наилучшие условия для обслуживающего персонала (пылеподавление или пылеотсасываиие, дистанционное управление и др.);

технологические требования — соответствие конструкции со­ временной технологии и организации машиностроительного про­ изводства;

экономические требования —- минимальные расходы, связан­ ные с изготовлением и эксплуатацией;

специальные требования — стесненность рабочего места, ра­ бота в правом или левом забоях, наклонное расположение обо­ рудования во время работы (забойные конвейеры и др.), влажность среды и химическая активность шахтных вод, запыленность среды, взрывоопасность рудничной атмосферы, абразивность транспортируемых грузов, внезапные перегрузки, минимальное измельчение полезного ископаемого и др.

Остановимся несколько подробнее на особенностях эксплуата­ ции транспортных машин в подземных условиях.

Стесненность рабочего места, обусловленная небольшими раз­ мерами подземных горных выработок, накладывает жесткие огра­ ничения на размеры машин, особенно по высоте и ширине.

Пра ктлкой выработаны некоторые типовые конструктивные решения горных транспортных машин. Например, в подземных конвейерах обычно ось двигателя располагают параллельно направлению доставки, что связано с широким применением цилиндроконических редукторов. Часто зубчатые передачи встраи­ вают внутрь приводных барабанов или размещают редукторы между рабочей и порожняковой ветвями конвейера.

Значительные возможности уменьшения размеров горных транспортных машин заключаются в использовании планетарных редукторов, глобоидных червячных передач, а также новых видов зацепления зубчатых колес, обладающих повышенной несущей способностью и др.

Машине в целом и отдельным ее частям по возможности при­ дается компактная обтекаемая форма, позволяющая удобнее маневрировать по горным выработкам или между рядами стоек.

Наклонное расположение во время работы. Транспортные гор­ ные машины работают в горизонтальном или наклонном положе­ нии с подачей материала вверх или вниз. Диапазон изменения углов наклона весьма значителен и зависит от горно-геологиче­ ских условий.

Наклонное расположение машин существенно сказывается на условиях их работы, и прежде всего на смазке трущихся частей,

так как масло в основном вытекает в местах выхода валов и стака­ нов из корпуса редуктора. Для увеличения срока службы зубча­ тых колес и подшипников необходимо применять надежные уплот­ нения подшипниковых узлов, предусматривать принудительную смазку и устанавливать в корпусах перегородки, обеспечивающие лучшее распределение смазки для всех деталей. При установке транспортных машин в лавах, бремсбергах и уклонах требуется установка стопорных приспособлений и тормозов для удержания тяговых цепей и лент от самопроизвольного движения вниз, а также применения различных ловителей на случай обрыва тяговых органов.

Влажность среды и химическая активность шахтных вод. Зна­ чительная влажность шахтной атмосферы и кислотность шахтных вод вызывают электрохимическую коррозию шахтного оборудо­ вания, возникающую вследствие электрической неоднородности поверхности металла.

Механические нагрузки, испытываемые частями машин под действием встряхивания угля, еще более способствуют разруше­ нию деталей. Коррозионные процессы интенсифицируются под влиянием блуждающих токов, возникающих при работе контакт­ ных электровозов. Из-за коррозии намного уменьшается срок службы металлоемкого оборудования: желобов конвейеров, кузо­ вов вагонеток п др.

По данным Главного института горного дела ПНР, за период 1965—1967 гг. в польской угольной промышленности шло еже­ годно в металлолом 160 тыс. т стали, из которых 46 тыс. т из-за коррозии подземного горно-шахтного оборудования. Кроме пря­ мых потерь от коррозии, имеются в виду косвенные потерн (затраты на замену оборудования, потери угледобычи, связанные с простоем и др.).

Общее развитие машиностроения связано с переходом на леги­ рованные и низколегированные стали, допускающие высокие напряжения. Решающим фактором долговечности быстроходных деталей является усталостная прочность, увеличение которой достигается упрочнением поверхностного слоя деталей и повыше­ нием чистоты обработки. Эти детали должны быть тщательно защищены от соприкосновения с химически активными шахт­ ными водами.

Борьба с коррозией оборудования на шахтах представляет большую народнохозяйственную проблему, пока еще недоста­ точно изученную. Однако и сейчас у конструктора имеется много средств для борьбы с коррозией — горячее цинкование, покрытие лаками, а также рациональное использование полимерных ма­ териалов.

Запыленность среды. Большое содержание пыли в рудничной атмосфере и проникновение ее внутрь машин снижают их долго­ вечность. Особенно чувствительны к загрязнению пылью подшип­ никовые узлы. Для уменьшения вредного влияния пыли нужно