Горно-строительные машины: Основные виды и конструкции машин

Полуавтоматические буровые  станки НКР-100МА и НКР-100МПА позволяют  бурить скважины диаметром 85—105 мм на глубину до 50 м в любом направлении, осуществляя усилие подачи до 6 кН. Масса станков составляет соответственно 425 и 420 кг. Для привода вращателя в станке НКР-100МА применен электродвигатель 4А100, обеспечивающий частоту вращения бурового става, равную 1,3 с^-1, в станке НКР-100 МПА — пневматический двигатель ДАР14М. Частота вращения бурового става станка НКР-100МПА составляет 2 с^-1. Расход воздуха равен 9 м3/мин, а станка с пневмодвигателем - 15 м3/мин.

	НКР100МА	НКР100МПА	НКР100МВА	НКР100МВПА
Диаметр скважины, мм	105
Глубина бурения, м	50		80
Рабочее давление, МПа
Воздуха	0,5
Воды	1...1,2
Расход воздуха, м³/мин	10	17	10	17
Расход воды, л/мин	10...12
Усилие подачи, кгс	600		1200
Габаритные размеры  выработки, м:
для горизонт. бурения	2,8х1,8
для вертик. бурения	2,8х2,8
Масса (без штанг), кг	690	664	814	824
Масса комплекта поставки, кг	1282	1343	1570	1686

При бурении станки устанавливают  в камерах. Горизонтальные и слабонаклонные скважины бурят из камер высотой 2,2 м. При бурении вертикальных скважин  высота камеры должна составлять 2,5 — 2,9 м. При необходимости бурить глубокие восстающие скважины на станках устанавливают два дополнительных цилиндра подачи бурового става (модификации НКР-100МВА и НКР-100МПВА с четырьмя подающими цилиндрами). Салазки позволяют перемещать станки волоком по горным выработкам.

Устройство и принцип работы

Базовым узлом станка НКР-100 является редуктор с пневмозахватом - на нем крепятся все остальные узлы и с его помощью станок устанавливают на колонке в нужное положение. Редуктор удерживает и вращает став штанг, когда подающий патрон разъединяется со штангой для последующего захвата ее в новом месте и состоит из: планетарного редуктора с электродвигателем, одноступенчатой зубчатой передачи, зажимного устройства, шлицевого вала, концевых клапанов прямого и обратного хода. В корпусе редуктора запрессованы направляющие, по которым перемещается подающий патрон. Подающий патрон предназначен для подачи и вращения бурового инструмента во время бурения, а также при извлечении его из скважины. Он представляет собой ступенчатый редуктор с пневматическим зажимным устройством. Патрон перемещается по двум направляющим с помощью пневматических податчиков. Подвижное шлицевое соединение связывает подающий патрон и редуктор с пневмозахватом, передающим крутящий момент от двигателя ставу штанг.

Неподвижный патрон  представляет собой одноступенчатый редуктор с шестернями  и пневмозахватом , к корпусу которого крепится двигатель. Крутящий момент от двигателя передается через планетарный редуктор на шлицевой вал, а затем через шестерни к пневмозахвату и через шестерни подвижного патрона – к пневмозахвату. Таким образом крутящий момент от двигателя к штангам и пневмоударнику может передаваться как через пневмозахват неподвижного патрона, так и через пневмозахват подвижного. Податчик выполнен в виде в виде двух пневмоцилиндров, штоки которых подсоединены к подвижному патрону. Пневмозахват оборудован зажимными плашками, которые, благодаря конусной поверхности при перемещении могут захватывать буровой инструмент. Диафрагмы аналогично поршню перемещают зажимные плашки под действием сжатого воздуха, подающегося с одной или с другой стороны диафрагмы. Автоматическая подача штанг при бурении осуществляется с помощью специального воздухораспределительного устройства, которое дублируется рукоятками ручного управления. При рабочем ходе, когда ведется бурение, сжатый воздух поступает в камеры. При этом захват подвижного патрона, зажимая буровые штанги передает им крутящий момент и осуществляет подачу на забой под действием цилиндров, а пневмозахватом ослабляется и свободно пропускает штанги. По мере того как исчерпывается величина хода подачи и подвижной патрон приходит в переднее крайнее положение, он подключает воздухораспределитель и сжатый воздух начинает поступать в полости, а также во второе полости цилиндров пневмоподатчика. При этом буровые штанги зажимаются захватом, который удерживает их от осевого перемещения и передает им крутящий момент, а захват ослабляется и подвижной патрон перемещается податчиком назад. В заднем крайнем положении опять переключается воздухораспределительное устройство в исходное положение и бурение продолжается с передачей усилия и крутящего момента через задний патрон.

Распорная колонка предназначена  для установки станка в рабочее  положение и закрепления его  при бурении скважин вертикального или горизонтального направления. Колонку устанавливают в горной выработке вертикально и распирают винтом, подложив под башмаки деревянные подкладки.

Ручная лебедка предназначена  для подъема станка при установке  на колонке и при изменении  высоты закрепления станка. 

В большинстве ударно-вращательных и вращательно-ударных буровых  машин ударные механизмы используют пневматическую энергию, а вращательные и подающие — пневматическую, электрическую  или гидравлическую. Основные преимущества ударно-вращательных буровых машин — сохранение энергии удара на буровой коронке независимо от глубины скважины и возможность приложения к буровому инструменту большого крутящего момента. У машин ударно-вращательного бурения, которые обычно применяют для бурения глубоких эксплуатационных и разведочных скважин, ударным механизмом служит погружной пневмоударник, которому через штанги передаются крутящий момент и усилие подачи на забой.

Погружные пневмоударники по принципу работы аналогичны перфораторам, но выполняются  без встроенного поворотного устройства, вращаются вместе со ставом штанг, вынесенным вращателем, и работают на воздушно-водяной смеси, что значительно упрощает их конструкцию. Пневмоударник ПП 105-2,2 (рис. 1.8) состоит из цилиндра 2, в котором перемещается ударник 3 передней головки 5, в которую вставляется буровая коронка б, закрепленная шпонкой 4 и переходника 1.

Воздухораспределение  в пневмоударниках осуществляется с помощью кольцевых клапанов, как и в пневматических перфораторах, и с помощью золотников по схеме "золотник на поршне".

Схема воздухораспределения "золотник на поршне" применена в пневмоударнике ПП105-2,2 (пневмоударник для подземных  горных работ, диаметр скважины 105 мм, ударная мощность 2,2 кВт). Водо-воздушная смесь, поступая в ударник через переходник 1 (рис. 1.8), направляется поочередно через радиальные каналы 7 и 8 в поршне-ударнике 3 в правую и левую части цилиндра 2 и заставляет поршень-ударник совершать возвратно-поступательные перемещения и наносить удары по хвостовику долота (буровой коронки) 6.

В пневмоударниках М29Т  и ПП105-2,4 с клапанными воздухораспределением  воздух для очистки забоя скважины поступает из камеры обратного хода. При снижении усилия подачи долото отходит вперед и открывает блокировочные окна. В этот момент работа ударного механизма прекращается и происходит интенсивная продувка скважины.

В качестве бурового инструмента  пневмоударников применяются долота однолезвийные, крестовые, с тремя боковыми лезвиями и центральным опережающим. Элементами долота являются: хвостовик 7, корпус 2, головная часть 3. Головная часть армируется пластинками 4 твердого сплава ВК8В, ВК10КС, ВК11В и ВК15.

Наибольшее распространение  для подземных работ получили долота К100В с тремя боковыми лезвиями и центральным опережающим, для  открытых работ — Х-образные долота К105К с отстающей центральной  частью. Для изготовления корпусов долот применяют стали 40ХН, 40ХН2МА.

 К буровому инструменту  относятся также и штанги, на  которые насажен пневмоударник,  передающие крутящий момент от  вращателя станка к долоту.

 

 

 

 

 

 

Проходческие  комбайны

Проходческим комбайном  называется комбинированная горная машины для механизированного проведения горных выработок с выполнением не менее двух основных операций – разрушение горной породы и погрузки ее в транспортные средства.

Комбайновый способ проведения выработок наиболее прогрессивен, так  как позволяет совместить во времени наиболее тяжелые и трудоемкие операции по разрушению забоя и уборке из него горной массы. Кроме того при комбайновом способе проведения выработок существенно повышается устойчивость последних, так как монолитность пород в массиве нарушается в меньшей степени, чем при буровзрывных работах. Последнее обстоятельство позволяет снизить расходы на поддержание выработок.

Проходческие комбайны по основным классификационным признакам  подразделяются:

·        по способу обработки забоя исполнительным органом — на избирательного (цикличного) действия с последовательной обработкой поверхности забоя и бурового (непрерывного) действия с одновременной обработкой всей поверхности забоя;

·        по крепости пород разрушаемого горного массива — для работы по углю и слабой руде с прослойками и присечками слабых пород (f < 4), для работы по породам средней крепости (f = 4^-8) и по крепким породам (f > 8)

·        по области применения — для проведения основных и вспомогательных подготовительных выработок по полезному ископаемому и смешанным забоем, для проведения основных и капитальных выработок и тоннелей по породе и для осуществления нарезных работ по полезному ископаемому;

·        по площади сечения проводимых выработок (в проходке) — для проведения выработок от 5 до 16 м2, от 9 до 30 м2 и более 30 м2.        

 В настоящее время  по способу отработки забоя определились три основных типа проходческих машин:

- избирательного действия  – комбайны оснащаются стреловидным  исполнительным органом с режущей резцовой коронкой на конце стрелы; (КДП, 1ГПКС, КП-25, КСП-32, КП-200, R-130, КР-150 фирмы Remag (Польша) и др.);

- бурового действия  – комбайны оснащаются роторным  исполнительным органом (КРТ,  ПК-ВМ, МТМ (Германия) и др.);

- флангового действия -  комбайны оснащаются рабочим органом, обрабатывающим забой по всей  его ширине или высоте при фланговом или вертикальном его перемещении (Караганда-7/15; 12СМ15-Joy, КПА, Wirth H 4.30 и др.)

Кроме перечисленных  основных признаков комбайны могут  также подразделяться по установленной мощности привода конструкции исполнительного, погрузочного органов и органов перемещения.

Проходческие  комбайны с исполнительными органами избирательного действия применяются преимущественно для проведения выработок по породам с коэффициентом крепости F < 8, при необходимости изменения в широком диапазоне размеров и формы сечений выработок, а также раздельной выемки полезного ископаемого и породы.

Проходческие  комбайны с буровыми исполнительными  органами непрерывного действия применяются для проведения выработок постоянного сечения круглой или арочной формы.

Проходческие  комбайны бурового действия.

К комбайнам бурового действия  относятся машины для проведения подготовительных выработок по углю, калийным солям и некрепким породам до ¦£ 4, а также породопроходческие комбайны для выработок по абразивным породам с коэффициентом крепости ¦£ 8÷10 сечением до 20 м² (рисунок 2). Отличительной особенностью комбайнов является наличие роторного органа одновременно обрабатывающего всю площадь забоя, который  может быть одноосевым, соосно планшайбовым и планетарным.

Эти комбайны по области  применения делятся на две группы:

·      для работы по углю, калийным солям и слабым породам с коэффициентом крепости F < 4;

·      для работы по сильно абразивным породам с коэффициентом крепости F = 8-10.

Комбайны первой группы (ПК8М, "Урал-10КС; "Урал-20КСА") используют главным образом при добыче калийных руд (для проведения подготовительных горных выработок и очистной выемки в камерах).

Комбайном ПК8М проводятся выработки сечением 8 и 9 м2. Установленная  мощность двигателей комбайна составляет 356 кВт. Два двигателя по 110 кВт  служат для привода исполнительного  органа. Частота вращения исполнительного органа 0,12 и 0,21 с^-1

Рабочая скорость подачи комбайна может изменяться в пределах 0-110,2 м/мин, маневровая до 200 м/ч. Масса комбайна 66 т.