Подземных разработок

ГОРНЫЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ к практическим занятиям
ДЛЯ СТУДЕНТОВ СПЕЦИАЛЬНОСТИ
130400 «Горное дело» ВСЕХ ФОРМ ОБУЧЕНИЯ

Красноярск – 2012 г.

Горные машины и оборудование подземных разработок: Учебное пособие к практическим занятиям для студентов специальностей 130404, 150404 всех форм обучения/ А.В. Гилёв, В.А. Карепов,
В.Т. Чесноков; СФУ. – Красноярск, 2012. – 116 с.

В методических указаниях приводятся методики расчёта режимных параметров, производительности горных машин и оборудования. Освещены вопросы по конструкции и правилам технической эксплуатации. Для студентов, изучающих курс «Горные машины и оборудование подземных разработок».

Печатается по решению

редакционно-издательского совета университета

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................... 4

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 1

Расчёт режимных параметров перфораторов.

Особенности эксплуатации и техническое обслуживание................................. 5

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 2

Расчёт режимных папаметров горных свёрл.

Эксплуатация и техническое обслуживание.................................................... 28

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 3

Расчёт режимных папаметров станков ударно-вращательного бурения. Эксплуатация и техническое обслуживание............................................................................... 39

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 4

Расчёт режимных папаметров станков шахтных бурильных установок. Эксплуатация и техническое обслуживание............................................................................... 50

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 5

Расчёт режимных папаметров погрузочных машин.

Эксплуатация и техническое обслуживание.................................................... 67

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 6

Расчёт режимных папаметров погрузочно-транспортных машин.

Эксплуатация и техническое обслуживание.................................................... 84

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ № 7

Расчёт режимных папаметров проходческих комбайнов.

Эксплуатация и техническое обслуживание.................................................. 102

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК............................................................ 116

ВВЕДЕНИЕ

В дисциплине «Горные машины и оборудование подземных разработок» изучается горная техника, механизирующая процессы отделения горной массы от массива, погрузки на транспортные средства, управление горным давлением, кроме того, предметом изучения являются вопросы безопасной эксплуатации техники, модернизации узлов и деталей.

Знания, умения, навыки по дисциплине студент получает на лекционных занятиях, выполнении лабораторных работ и курсового проекта, прохождении учебных и производственных практик, самостоятельном изучении отдельных тем, методик, технологий, опыта предприятий и фирм по вопросам выбора горных машин, расчету режимных параметров, производительности и эксплуатации.

Студент должен знать номенклатуру горных машин, используемых в различных горно-геологических условиях, принцип действия машин и конструкций.

В результате изучения дисциплины студент должен уметь: выбирать горные машины для конкретных горно-геологических условий, определять режимы их работы, рассчитывать потребность. Знать правила технической эксплуатации, следить за развитием средств механизации технологических процессов горного производства, т.к. внедрение новой техники повысит уровень механизации и автоматизации, увеличит добычу полезного ископаемого, способствует совершенствованию организации труда в рудниках и шахтах, улучшению и облегчению работы горняков.

Практические занятия по курсу «Горные машины и оборудование подземных разработок» занимают значительный объем аудиторных часов, в общем времени, отводимом на изучение дисциплины.

Цель методических указаний к практическим занятиям - способствовать более глубокому изучению материала курса и решению практических задач, связанных с расчетом эксплуатационных и конструктивных параметров горных машин для заданных условий расчета, их производительности.

Практическое занятие № 1

Расчёт режимных параметров перфораторов.
Особенности эксплуатации и техническое обслуживание

Цель работы: Изучить методику расчёта режимных параметров перфоратора, количества машин для обеспечения заданных объёмов работ; ознакомиться с правилами безопасной эксплуатации и технического обслуживания перфораторов.

1. Назначение, технические характеристики и конструкция перфораторов

Перфоратор представляет собой пневматическую ударную машину, автоматически наносящую удары по торцу буровой штанги при одновременном её повороте. Пневматические перфораторы используются для бурения шурпов и скважин при производстве буровзрывных работ (рис. 1).

Рис 1. - Устройство переносного перфоратора:

1 - виброгасящее устройство; 2 – воздушный кран; 3 – головная часть; 4 - воздухораспределительное устройство; 5 – клапан; 6 - глушитель шума; 7 - гели­коидальный винт; 8 - цилиндр; 9 – ствол; 10, 13 – буксы; 11 – поршень; 12 – водяная трубка; 13 – букса; 14 – буродержатель; 15 – стяжные винты; 16, 17 – патрубки; 18 – рукоятка управления; 19 - кран

В зависимости от условий применения и конструкции перфораторы бывают трех типов: переносные, телескопные, колонковые. ГОСТ 10750-80, ГОСТ 18093-79, ГОСТ 18092-79 предусматривают выпуск перфораторов с техническими характеристиками, приведенными в табл. 1, 2, 3, 4

Таблица 1

Технические характеристики перфораторов

Наименование	Тип перфоратора
ПП50В1	ПП36В	ПП54В1	ПП54ВБ1	ПП63В
Завод-изготовитель	Коммунист		Пневматика
Масса, кг	29,5		31,5	31,5
Длина, мм
Диаметр поршня, мм
Ход поршня, мм
Расход воздуха м^3/мин	3,1	2,8	4,1	4,1	3,85
Частота ударов, с^-1		38,33	39,16	39,16
Энергия ударов, Дж			55,5	55,5	63,74
Мощность, кВт	2,2	1,6	2,36	2,36	2,2
Крутящий момент, Н×м			29,43	29,43	26,93
Диаметр коронки, мм	36-40	32-40	40-16	40-16	40-16
Максимальная глубина бурения, м
Диаметр воздушного шланга, мм
Диаметр водяного шланга, мм
Осевое усилие подачи, Н

Таблица 2

Технические характеристики перфораторов

Наименование	Тип перфоратора
ПП50В1	ПП36В	ПП54В1	ПП54ВБ1	ПП63В
Завод-изготовитель	Пневматика		Кыштымский
Масса, кг
Длина, мм
Диаметр поршня, мм
Ход поршня, мм
Расход воздуха м^3/мин	3,8	3,85	3,85	3,85
Частота ударов, с^-1
Энергия ударов, Дж	63,74	63,74	63,74	63,745
Мощность, кВт	2,2	2,2	2,2	2,2	3,2
Крутящий момент, Н×м	26,9	26,93	26,93	26,93
Диаметр коронки, мм	40-16	40-16	40-16	40-16	40-16
Максимальная глубина бурения, м
Диаметр воздушного шланга, мм
Диаметр водяного шланга, мм		-	-	-
Осевое усилие подачи, Н

Таблица 3

Техническая характеристика телескопных перфораторов

Наименование	Тип перфоратора
ПТ-38	ПТ-48
Масса, кг
Энергия ударов, Дж		80,4
Частота ударов, с-1		38,4
Крутящий момент при частоте вращения не менее 1 с-1, Н×м	19,6	29,4
Номинальное давление воздуха, Мпа	0,5	0,5
Удельная масса, кг /кВт	19,4	14,7
Ход телескопического податчика, мм	650±10

Таблица 4

Техническая характеристика колонковых перфораторов

Наименование	Тип перфоратора
ПК-50	ПК-60	ПК-75	ПК-120	ПК-150	ПК-175
Масса, кг не более
Энергия удара ударника, Дж не менее	88,26			82,26	196,15	245,17
Частота ударов, с^-1не менее	33,4	41,7	33,4	41,7	33,3	33,3
Крутящий момент, Н×м не менее
Удельный расход воздуха (м^3× с^-1)×кВт^-1, не менее	0,029	0,029	0,026	0,026	0,029	0,029
Номинальное давление воздуха, Мпа	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Удельная масса, кг /кВт, не более	15,3	12,7	11,1	20,3	17,3	18,4

2. Расчёт режимных параметров перфоратора

В данной работе приведена методика расчёта следующих режимных параметров перфоратора: энергия удара, частота ударов, мощность, крутящий момент, механическая скорость бурения, эксплуатационная производительность, число машин для выполнения заданного объёма работ.

2.1. Расчет рабочего цикла перфоратора

В методике расчёта предполагается, что давление воздуха в цилиндр является постоянным и равным среднему индикаторному давлению; не учитывается вес движущихся частей, силы трения и влияние увеличения веса бура с увеличением глубины шпура на скорость отражения бойка; принимается постоянным давление воздуха у входа в молоток.

Средним индикаторным давлением называется такое постоянное за весь ход поршня давление, при котором энергия удара в конце хода поршня будет такая же, как и при действительном переменном.

Индикаторное давление р_i- выражаем как часть давления воздуха в трубопроводе:

для рабочего хода p_{i раб.} = р_о ×c₁

для холостого хода р_{i хол.} = р_о ×с₂,

где с₁ и с₂ коэффициенты, зависящие от конструкции молотка.

Значения конструктивных коэффициентов бурильных молотков

Бурильные молотки	С1	С2
С клапанным распределением	0,52	0,26
С золотниковым распределением	0,62	0,40

Сила, действующая на поршень молотка при рабочем ходе:

P_раб=F_раб× p_{i раб.} =c₁×p_o×F_раб, H

где F_раб.- площадь заднего торца поршня, м²

F_раб.= π(D²-d₁²)/4, м²

где D – диаметр поршня-ударника, м;

d₁ – диаметр поворотного стержня, м.

Энергия удара поршня:

А=Р_раб×S_д, Дж

где S_д = S_к·Δ действительный ход поршня, м;

S_к – конструктивный ход поршня;

Δ=0,85-0,9 – коэффициент потери хода

Под действием силы Р_раб поршень получает ускорение:

где m_l - масса поршня, кг·сек²/м.

Длительность рабочего хода поршня:

t₁ = ,c

Длительность холостого хода принимаем равным

t₂ = α·t₁, с

где α = (1 - 1.15) - коэффициент длительности холостого хода.

Продолжительность цикла:

T = t₁ +t₂, с

Частота ударов:

n = 1/T, Гц

или

n = 60/T, уд/мин.

Мощность бурильного молотка на поршне:

Крутящий момент, развиваемый на буровом инструменте:

где η- КПД механизма поворота бура, η = 0,65-0,7; w - окружное усилие на среднем диаметре поворотного стержня (d₁) H.

W= P_хол.·tg(β-ρ), Н

где Р_хол. - сила, действующая на поршень молотка при обратном ходе, Н; ρ -угол подъема винтовой линии геликоидального стержня:

β=90-α

tga=π·d₁/h

ρ = (90 - α)

h - шаг нарезки геликоидального (поворотного) стержня, м; ρ - угол трения соответствующий коэффициенту трения скольжения f = 0,15.

P_хол = F_хол.· p_{i хол.} =c₂·p_o·F_хол., H

F_хол.= π(D²-d₂²)/4, м²

где d₂ – диаметр штока поршня.

Исходные данные для расчёта приведены в таблице 6.

Таблица 6

Исходные данные для расчёта

№ вари анта	Давление сжатия воздуха po, Па	Тип воздухораспределе ния, К клап; 3 золотник.	Диаметр поршня, D, м	Вес порш ня, H	Конструктивный ход поршня, Sк, м	Коэффициент крепости породы, f	Выход горной массы с 1м шпура λ, т/м, м^3/м	Произволительность Рудника Q, тыс. т/год	Плот­ность горной массы, т/м^3
	5 10^5	З	0,065		0,055		0,8
	5,5 10^5	К	0,072		0,075
	5 10^5	З	0,068		0,065		1,2
	5,5 10^s	К	0,075		0,07		1,6
	6 10^5	З	0,08		0,06		1,8
	6 ^5	К	0,081		0,075
	6 10^5	З	0,070		0,065		0,9
	5 10^5	К	0,075		0,07		1,3
	5,5-10^s	З	0,065		0,06
	6 10^5	К	0,070		0,05		1,3
	4 10^5	З	0,072		0,08		1,5
	4,5 10^5	К	0,082		0,072		0,14		2,6
	4,8 10^5	З	0,07	19,5	0,063		0,25		3,1
	5 10^5	К	0,075		0,06		0,2		3,5
	4,8 10^5	З	0,065	20,5	0,071		0,18
	6 10^5.	К	0,068	18,5	0,08		0,25
	4 10^5	З	0,079	17,5	0,065		0,46		2,1
	5,5 10^5	К	0,080		0,068		0,4		2,5
	5 10^5	З	0,075		0,07		0,46
	3,5 10^5	К	0,065	23,5	0,072		0,2		3,1
	4 10^5	З	0,06	22,5	0,08		0,25		2,8
	6 10^5	К	0,073		0,075		0,40		3,0
	5,5 10^5	З	0,081		0,068		0,33		2,9
	5 10^3	К	0,085		0,071				3,0
	4,5 0^5	З	0,065	19,5	0,075		0,28		3,1

Продолжение таблицы 6

26	6 •10^5	К	0,070		0,063		1,2
27	4,6• 10^5	З	0,075		0,064	И	0,8
28	4,5•10'	К	0,083	18,5	0,072
29	5•м10^s	З	0,078		0,08		0,95
30	5•10^s	К	0,068	17,5	0,066		1,3
31	5,5•10^s	З	0,065		0,075		1,5
32	6•10^s	К	0,07		0,055		1,8
33	5,5•10^s	З	0,073		0,064		0,25
34	4,8•10'	К	0,069		0,07		0,17		3,1
35	4,9•10'	З	0,078		0,068		0,18		3,6
36	5•10^s	К	0,065	23,2	0,076		0,29		3,8
37	6•10^5	З	0,075	24,3	0,08		1,2
38	5,5•10^s	К	0,07	20,4	0,077		1,3
39	5•10^s	З	0,08	21,5	0,079		1,5
40	4.8•10'	К	0,076	22,6	0,068		1,46
41	4,6•10^s	З	0,074	23,4	0,074		1,7
42	4,8•10^5	К	0,073	24,7	0,065		1,5
43	5•10^5	З	0,07	23,4	0,058		1,25
44	5,5•10^5	К	0,068	17,6	0,061		1,35
45	5•10^s	З	0,075		0,064		1,4

Диаметры поворотного стержня и штока поршня принять самостоятельно.

Дата добавления: 2014-12-23