рабочего на очистных работах в 1,5—2,5 раза, на подготовительных работах — в 3—4 раза; сократить в 1,5—2 раза объем подготовительно-нарезных работ на 1000 т добытой руды по сравнению со скреперной доставкой; повысить энерговооруженность труда в 2—3 раза; снизить себестоимость руды на 10—30%.

4.2. Комплексы самоходных машин для очистных и подготовительных работ

Для обеспечения механизации всех звеньев технологических процессов очистных и подготовительных работ на практике формируют комплексы самоходных машин, в которые кроме самоходных погрузочных, погрузочно-транспортных и транспортных машин входят самоходные бурильные установки. Самоходные машины вспомогательного назначения (машины для перевозки людей, топливозаправщики, передвижные мастерские, краны и др.) не входят в основные комплексы самоходных машин для очистных и подготовительных проходческих работ, а являются составной частью участковых или общешахтных специализированных служб и предназначены для обслуживания нескольких основных комплексов.

Состав комплексов самоходных машин для очистных и подготовительных проходческих работ, отличающихся типоразмерами машин и их числом, рекомендуется выбирать с учетом природных, технологических и экономических факторов (мощности и угла залегания рудного тела, системы разработки, крепости и устойчивости руды и вмещающих пород, схемы транспортирования руды и производительности оборудования, капитальных затрат на приобретение, доставку и монтаж оборудования, затрат на его эксплуатацию и ремонт), а также с учетом обеспечения безопасности труда.

Эффективность использования комплекса значительно повышается, если входящие в комплекс самоходные машины оснащены одинаковыми приводами и механизмами перемещения. Для конкретных условий эксплуатации выбор наиболее рационального набора оборудования самоходного комплекса производят на основании технико-экономических методов сравнения различных вариантов.

Так как характер работы погрузочно-транспортных и транспортных самоходных машин при проходке выработок и выемке руды взрывной отбойкой существенно не отличается, то в проходческие и очистные комплексы в определенных условиях эксплуатации могут входить одни и те же самоходные машины. Область применения самоходных комплексов определяется, в основном, конструкцией погрузочно-транспортной или транспортной машины, входящей в комплекс (табл. 4.1).

Погрузочно-транспортные машины с грузонесущим ковшом (типа ПД) различной грузоподъемности, оснащенные дизельным приводом, применяют на очистных и

подготовительных работах при длине транспортирования 50—400 м и сечении выработок от 6 до 14 м2.

Погрузочно-транспортные машины с ковшом и кузовом (типа ПТ), оснащенные пневмоприводом, применяют, в основном, при проходке выработок и, реже, на очистных работах при длине транспортирования 30—100 м.

Автосамосвалы используют в сочетании с различными погрузочными средствами: погрузочными машинами с нагребающими лапами (рис. 4.2, а), экскаваторами, ковшовыми колесными погрузчиками, вибропитателями. Оптимальная длина транспортирования автосамосвалами — до 700 м, максимальная — до 3000 м, минимальное сечение выработок 16—20 м2. Благодаря большой длине транспортирования можно уменьшить число блоковых рудоспусков и транспортных заездов. В определенных условиях эксплуатации автосамосвалами транспортируют руду от забоев до околоствольного двора, а иногда и на поверхность шахты при вскрытии месторождения штольнями или наклонными стволами с углами наклона не более

6—10°.

Использование автосамосвалов на очистных работах в сочетании с погрузочными машинами с нагребающими лапами или с экскаваторами на гусеничном механизме передвижения малоэффективно, так как эти машины маломаневренные. Лучшие результаты достигаются при сочетании автосамосвалов с погрузочно-транспортной машиной с грузонесущим ковшом (типа ПД), выполняющей роль погрузчика (рис. 4.2, б) или с колесным ковшовым погрузчиком (грузоподъемность ковша 8 т и более).

Рис. 4.2. Комплексы самоходного транспортного оборудования: а — автосамосвал (2) — погрузочная машина с нагребающими лапами (1); б — автосамосвал (1) — погрузочно-транспортная машина (3)

Самоходные вагоны с донным скребковым конвейером применяются, в основном, при машинной отбойке калийных руд в сочетании с проходческим комбайном и бункерперегружателем для доставки руды из камеры от комбайнового комплекса до блокового конвейера.

4.3. Конструктивные особенности самоходных погрузочно-транспортных и транспортных машин

Рассмотрим конструктивные особенности наиболее широко применяемых отечественных и зарубежных погрузочно-транспортных машин типа ПД и подземных автосамосвалов, используемых для доставки горной массы.

Эти машины имеют: шарнирно сочлененную несущую раму; пневмошинный механизм перемещения (движитель), в основном, со всеми ведущими мостами; дизельный двигатель с системой нейтрализации отработавших газов или электрический двигатель с кабельным, кабельно-троллейным, аккумуляторным или троллейно-аккумуляторным питанием; систему управления, обеспечивающую движение машины вперед или назад без разворота по челноковой схеме.

Все сборочные единицы погрузочно-транспортной машины с грузонесущим ковшом (типа ПД) с дизельным или электрическим приводом (рис. 4.3) скомпонованы на шарнирно сочлененной раме, состоящей из передней 1 и задней 2 полурам, соединенных между собой двойным шарниром 3 и опирающихся на пневмошинные колеса 4. На передней полураме 1 расположен погрузочно-несущий орган, состоящий из ковша 5, стрелы 6, рычажного механизма и силовых гидроцилиндров 7 (один — для подъема стрелы и два — для поворота ковша). На задней полураме 2 расположены дизельный или электрический двигатель, кабельный барабан 8, трансмиссия, гидропривод погрузочного органа, механизм поворота машины 9 и кабина 10.

Рис. 4.3. Погрузочно-транспортные машины типа ПД с грузонесущим ковшом: а — с дизельным приводом; б — с электрическим приводом

Подземные автосамосвалы с дизельным или электрическим приводом (рис. 4.4), как и погрузочно-транспортные машины типа ПД, имеют шарнирно сочлененную раму, состоящую из передней полурамы 1 (тягача) и задней полурамы 2 (полуприцепа), соединенных между собой двойным шарниром 3, имеющим две степени свободы, что обеспечивает угол поворота одной полурамы относительно другой ±(35÷45º) в горизонтальной плоскости и ±(12÷18°) в вертикальной плоскости. Благодаря шарнирно сочлененной раме достигаются хорошие маневренность, устойчивость и проходимость машины с малыми радиусами поворота в плане.

Рис. 4.4. Подземные автосамосвалы: а — типа МоАЗ (СССР); б — типа «Тамрок» 35Е (Финляндия)

На передней полураме 1 установлены дизельный или электрический привод, гидропривод управления машиной и опрокидывания кузова, кабина, а на аккумуляторноконтактном автосамосвале, кроме того, токосъемник 4. На задней полураме расположены кузов 5 и гидроцилиндры 6 опрокидывания кузова.

Вкачестве приводов современных мощных погрузочно-транспортных и транспортных самоходных машинах применяют либо поршневые четырехтактные высокоскоростные дизельные двигатели четырех-, шести-, восьми- и двенадцатицилиндровые с однорядным или V-образным расположением цилиндров, либо электродвигатели постоянного или переменного тока. В настоящее время большинство самоходных машин оборудованы дизельными двигателями с водяным или воздушным охлаждением.

Вдизельных двигателях воздух и топливо поступают в цилиндры раздельно, образуя смесь, которая воспламеняется в результате повышения температуры при сильном сжатии. По сравнению с карбюраторными двигателями, в которых рабочая смесь из воздуха и легкого топлива образуется в карбюраторе до вспрыска ее в рабочие цилиндры и воспламеняется в цилиндрах от запальной свечи, дизельные двигатели, несмотря на более сложную конструкцию, значительно экономичнее, работают на более дешевом топливе, развивают большую мощность, имеют больший КПД и меньшее содержание вредных веществ в отработавших газах.

На подземных самоходных машинах применяют дизельные двигатели с вихрекамерным смесеобразованием (с помощью дополнительной шарообразной камеры сгорания в головке цилиндра) и выпуском воздуха под давлением — с наддувом, создаваемым компрессором или

Отработавшие газы из рабочих цилиндров дизельного двигателя через выхлопные коллекторы поступают в каталитический нейтрализатор 1, представляющий собой закрытый сетками с торцов стальной цилиндр, заполненный алюминоплатиновыми каталитическими элементами, например, шариками диаметром 3,5—6 мм, покрытыми специальной каталитической пленкой (платиной). В каталитическом нейтрализаторе происходит окисление (дожигание) окиси углерода и альдегидов. В зависимости от режима работы дизельного двигателя каталитический нейтрализатор обеспечивает эффективность очистки отработавших газов 50—90%.

После первой ступени — каталитического нейтрализатора — отработавшие газы поступают во вторую ступень газоочистки — жидкостной нейтрализатор, представляющий собой сосуд, частично заполненный раствором химреагента (10% раствором сульфата натрия или 10% раствором двууглекислой соды) или водой. Сосуд разделен на сообщающиеся отсеки

— барботажный 2 и дополнительный 3. Отработавшие газы из каталитического нейтрализатора через отверстия в коллекторе 4 поступают в барботажный отсек. При подъеме газов в верхнюю часть жидкостного нейтрализатора происходят нейтрализация водорастворимых вредных компонентов, снижение содержания окислов: азота, альдегидов, улавливание сажи, а также снижение температуры отработавших газов. На пути дальнейшего следования отработавших газов установлены каплеотбойные пластины 5, обеспечивающие отделение капель воды, которая накапливается в дополнительном отсеке 3 и через отверстие 6 перетекает в барботажный отсек 2. Отработавшие газы через полость 7 и патрубок 8 выходят в рудничную атмосферу.

С целью снижения концентрации токсичных примесей отработавших газов в рудничной атмосфере до санитарных норм в выработки, где работают самоходные машины, подают свежий воздух из расчета не менее 6,8 м3/мин на 1 кВт номинальной мощности дизельных двигателей.

Самоходные машины с дизельными двигателями оборудуют автоматической системой пожаротушения, обеспечивающей при превышении допустимой температуры подачу углекислоты из специальных баллонов во всасывающий и выхлопной коллекторы двигателя и в распылители, направленные в зоны турбокомпрессора, топливного бака и топливного насоса. Взрывобезопасность самоходных машин, работающих в шахтах, опасных по газу или пыли, обеспечивается путем установки пакетной защиты (пламегасителей) на всасе и выхлопе.

Трансмиссия самоходной машины предназначена для передачи и преобразования крутящего момента от коленвала двигателя к колесам машины. На современных подземных самоходных машинах обычно применяют гидромеханическую трансмиссию (рис. 4.6), состоящую (последовательно от двигателя к колесам) из согласующего редуктора, гидротрансформатора, коробки перемены передач планетарного типа с гидравлическим управлением, карданных валов на ведущие мосты, которые включают в себя главную передачу, дифференциалы с полуосями и планетарные колесные редукторы.

Согласующий редуктор предназначен для приведения в соответствие рабочих характеристик двигателя и гидротрансформатора, а также служит коробкой отбора мощности для привода гидронасосов погрузочного органа и рулевого управления.

Гидротрансформатор, включающий насосное и турбинное колеса, предназначен для автоматического бесступенчатого преобразования крутящего момента. В зависимости от внешнего сопротивления автоматически в определенных пределах изменяется крутящий момент на турбинном валу при относительно малом изменении крутящего момента на ведущем валу насосного колеса, соединенного муфтой с выходным валом согласующего редуктора.

В целях экономии топлива, снижения уровня шума трансмиссии машины предусмотрена автоматическая блокировка: гидротрансформатора. При заблокированном гидротрансформаторе передача работает как обычная механическая, при этом: КПД ее резко повышается. Автоматическое включение блокировки осуществляется в зависимости от частоты вращения коленчатого вала двигателя и дорожных условий.

Гидромеханическая передача обеспечивает плавное изменение тягового усилия на ведущих колесах и скорости перемещения в зависимости от сопротивления движению машины, что достигается бесступенчатым изменением передаточного числа и крутящего момента гидротрансформатора и переключением коробки передач (2, 3 или 4 скорости вперед и 2, 3 или 4 скорости назад).

Рис. 4.6. Кинематическая схема погрузочно-транспортной машины ПД-5: 1 — двигатель; 2 — демпферное соединение; 3 — редуктор согласующий; 4 — гидратрансформатор с коробкой передач планетарного типа; 5 — карданный вал ведущего моста; 7 — дифференциал; 8 — полуось; 9 — планетарный колесный редуктор; 10 — тормоз рабочий; 11 — гидроцилиндр поворота машины; 12 — ковш; 13 и 14 — гидроцилиндры соответственно подъема стрелы и поворота ковша

Основные преимущества гидромеханической передачи — улучшение динамических характеристик машины, увеличение срока службы двигателя и предохранение его от перегрузок при резком изменении режима работы и др. Недостатки — высокая стоимость, относительно низкий КПД.

Ведущий мост самоходной машины включает в себя главную передачу, одноступенчатый редуктор и межколесный дифференциал, полуоси и колесные редукторы планетарного типа. Главная передача служит для передачи крутящего момента с карданного вала на полуоси и для установления с помощью» дифференциальной передачи необходимого соотношения чисел оборотов левого и правого колес при изменении профиля дорожного полотна и условий движения машины.

В погрузочно-транспортных машинах для обеспечения максимального тягового усилия при черпании оба моста являются ведущими. Передний мост имеет межколесный самоблокирующийся дифференциал, обеспечивающий создание необходимого напорного усилия машины при внедрении ковша в горную массу. Передний мост крепится к полураме машины жестко, а задний мост — балансирно, что обеспечивает контакт всех колес машины с почвой выработки.

Основным элементом колеса самоходной машины является эластичная пневматическая шина, состоящая из покрышки, камеры и ободной ленты, которая предохраняет камеру от защемления между бортом покрышки и ободом колеса. В основном на самоходных машинах применяют камерные шины. Благодаря эластичности пневматических шин обеспечивается амортизация динамических нагрузок в элементах машины в процессе ее работы.

Покрышка пневматической шины (рис. 4.7, а) состоит из каркаса 4, промежуточного слоя — брекера 3 и наружного резинового слоя — протектора 1. Каркас выполнен многослойным (14—26 слоев) из капроновых, нейлоновых или металлических кордовых нитей. Брекер повышает сопротивление шины пробою и выполняется из резины или проволочной сетки. Протектор изготовляют из прочной износостойкой резины с грунтозацепами 2, благодаря которым обеспечивается надежное сцепление колеса с почвой выработки. Для самоходных машин применяют шины с крупным рисунком грунтозацепов с глубокой поперечной нарезкой (так называемый карьерный рисунок). Давление воздуха в шинах в зависимости от грузоподъемности машины составляет 0,5—0,8 МПа. На самоходных машинах применяют шины размером от 9.00—15 до 21.00—33 (первая цифра — ширина профиля шины в дюймах, вторая — диаметр обода). Срок службы пневмошин в шахтных условиях составляет 300—600 мото-ч.

Причиной износа шин является истирание или разрыв протектора. Эксплуатационные расходы на шины в общих транспортных расходах довольно высоки и находятся в пределах: 20—50%. С целью увеличения долговечности шин и предохранения протектора от износа применяют защитные ленты (рис. 4.7, б), состоящие из шарнирно соединенных штампованных пластин или звеньев цепи, выполненных из износоустойчивой стали и покрывающих сплошным панцирем протектор шины. Применение защитных лент позволяет увеличить срок службы шин в 5—10 раз. Недостатками их являются высокая стоимость и снижение коэффициента сцепления колес с почвой выработки.

Тормозная система. На самоходных погрузочно-транспортных и транспортных машинах применяют две тормозных системы, одна из которых является рабочей (основной), другая — стоя-ночной. В основной тормозной системе используют колесные колодочные или дисковые тормоза с пневматическим или гидравлическим приводом и ножным управлением. Основную тормозную систему выполняют нормально замкнутой, что обеспечивает затормаживание машины при обрыве шлангов или остановке двигателя. Стояночный тормоз служит для затормаживания машины на стоянках и выполняется отдельно действующим на трансмиссию или совмещенным с основным тормозом.