Горные машины и оборудование

Кафедра «Горные машины»

У

Т

Электронный учебно-методический комплекс

по дисциплине

Н

«Горные машины и оборудование»

Б

й

и

р

о

т

и

з

о

Р

п

Авторы:

е

Казаченко Г.В., Кислов Н.В., Басалай Г.А.

лучение студентами знаний, необходимых для расчетов, конструирования и

правильной эксплуатации машин, обеспечивающих комплексную механиза-

Н

цию процессов добычи и первичной переработки полезных ископаемых.

Освоение дисциплины предполагает также выработку навыков применения

полученных знаний для технического

Б

конкретных машин и синтеза

их более совершенных вариантов.

В процессе освоения дисципл ны студент изучает:

й

-

структуру и классификацию го ных маш н, комплексов и технологиче-

ского оборудования;

анализа

-

принципы действия и к нструктивные схемы машин и оборудования;

-

р

теоретические основы расче

в машин и их рабочих органов.

Приобретает

:

по

- составлению расчетных схем и определению нагрузок, действующих на

различные венья

т

сполнительных органов горных машин;

-

вычислению к нструктивных и режимных характеристик рабочих процес-

навыки

сов;

з

- оценке эти параметров с точки зрения их рациональности и оптимальности.

Особенности структурирования и подачи учебного материала

Уч бный материал в соответствии с учебной программой дисциплины струк-

п

раторные

занятия. Причем предусматривается опережающее чтение лекций и

Р

ВВЕДЕНИЕ

У

Тема 1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ МАШИН И КОМПЛЕКСОВ

ДЛЯ ГОРНЫХ РАБОТ. КЛАССИФИКАЦИЯ

Т

Цель и задачи изучения курса, краткое содержание. Основные этапы

развития горных машин и оборудования. Области применения и общая клас-

сификация.

Н

Лекция 1. Классификация по основным видам технологий добычи по-

лезных ископаемых. Иерархия классификаций.

Б

Раздел II. СТРУКТУРА ГОРНЫХ МАШИН. О ЩИЕ РАСЧЕТЫ

й

Тема 2. ОБЩАЯ СТРУКТУРА СОВРЕМЕННЫХ ГОРНЫХ МАШИН.

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ И БАЛАНСОВЫЕ СООТНОШЕНИЯ

и

Основные структурные элементы горных машин, их связи. Балансовые

соотношения по производительности мощности. Задачи, для решения кото-

р

рых используются балансовые соотношен я.

Лекция 2. Пример

составлен

я балансовых соотношений и их анализа

и исследования.

т

мации

Тема 3. СТАТИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ГОРНЫХ МАШИН

снования в случае соблюдения закона Гука. Ядро сечения

Определение цен ра масс машины. Внешние нагрузки, действующие

на машину. Пространс венная ориентация машин. Понятие центра давления

и распределен е давлен

машины на опорное основание и его деформации.

несущего

Лекции 3 4. Среднее, минимальное и максимальное давления . Дефор-

п

опорно-х д взустройства. Определение его формы и размеров в некото-

рых случаях.

Р

Раздел III. ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЫ ГОРНЫХ МАШИН

е

Тема 4. КЛАССИФИКАЦИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ.

БАРАБАННЫЕ, ШНЕКОВЫЕ, ДИСКОВЫЕ, ЦЕПНЫЕ,

МАШИН

щие работу с постоянной толщиной стружки (цепной бар, ковшоваяУрама,

струг, бульдозер). Особенности исчисления затрат мощности и производи-

тельности основных типов исполнительных органов.

Т

Б

Тема 6. ПОГРУЗОЧНЫЕ ОРГАНЫ ГОРНЫХ

Необходимость применения погрузочных устройств в выемочных

машинах. Совмещение погрузки и разрушения в исполнительных органах.

перевалки

Конструктивные схемы и определение затрат мощности.

Лекция 8. Погрузочные органы пер од ческого и непрерывного дей-

р

йбольших объемов горных по-

ствия. Машины для складирования

род.

о

Раздел IV. МЕХАНИЗМЫ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ И ПОДАЧИ

т

го движителя. Уравнения равновесия и их решение. Кинематика поворота и

Тема 7. ГУСЕНИЧНЫЕ ДВИЖИТЕЛИ И ИХ РАСЧЕТ

Схема гусен чного движителя. Кинематика гусеничного обвода. Дей-

з

ствительная и теорет ческая скорости,

буксование. Мощность для движения

по прямой, мощность условия возможности движения. Поворот гусенично-

кация. Совмещение

функций перемещения машин и подачи исполнительных

мощн сть для его выполнения.

п

Лекция 9. Назначение механизмов перемещения и подачи, их классифи-

е

органов на забой. Условия, соблюдение которых обеспечивает возможность

Р

У

Раздел V. КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ ПОДЗЕМНЫХ ГОРНЫХ РАБОТ

Т

Тема 10. ПРОХОДЧЕСКИЕ И ОЧИСТНЫЕ КОМБАЙНЫ

Проходческие и очистные комбайны и комплексы на их основе. Обла-

сти применения. Основные типы проходческих машин. Проходческие ком-

байны бурового типа. Мощности для их работы. Проходческие комбайны с

планетарно-дисковыми исполнительными органами. Мощность для их рабо-

ты. Определение усилия подачи. Самоходные вагоны. Очистные комбайны.

Основные зависимости для определения нагрузок и мощностиН. Механизмы

подачи очистных комбайнов.

Лекция 12. Особенности исчисления затратБмощности и производи-

тельности проходческих и очистных маш н со сложными исполнительными

органами.

й

Тема 11. МЕХАНИЗИРОВАННЫЕ КРЕПИ

и

Способы крепления г ных вы аботок. Применение гидромеханизиро-

ванных крепей. Типы крепей и их конструктивные схемы. Выбор крепей в

р

зависимости от горно-ге л гических условий.

Лекция 13.

ные схемы и характер нагрузок, действующих на

о

крепи. Горное давлен е на верхняк крепи, его влияние на выбор крепи по ра-

т

бочему сопрот влен ю.

ОчисТема 12. ЗАБОЙНЫЕ КОНВЕЙЕРЫ

К нструктивные схемы и назначение. Определение нагрузок и расчет

з

затрат м щн сти. Особенности работы конвейера в составе очистного ком-

и учет изменения передвигаемой горной массы.

о

Л кция 14. Тяговый расчет конвейера при постоянной скорости. Учет

затратпна изменение кинетической энергии. Оценка влияния угла наклона

конв й ра и его длины на тяговые усилия цепей.

плекса

Р

Раздел VI. МАШИНЫ И КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ ОТКРЫТЫХ

ГОРНЫХ РАБОТ

ворота платформы и напора.

У

Лекция 16. Экскаваторы непрерывного действия. Исполнительные ор-

ганы типа ротор и многоковшовая рама. Особенности их расчета на устой-

Т

чивость и исчисления производительности исполнительных органов.

Тема 15. МАШИНЫ ДЛЯ ДОБЫЧИ ТОРФА

Н

Машины для добычи торфа. Технологии и оборудование добычи. Ос-

новные операции фрезерного способа добычи и комплексы машин. Фрезеры

Б

и определение мощности для их работы. Ворошилки и валкователи. Скре-

перно-бункерные уборочные машины. Машины для создания складочных

единиц. Пневмоуборочные машины и особенности их расчета.

й

Лекция 17. Рабочая точка вентилятора. Мощность для работы на чи-

стом воздухе и торфовоздушной смеси. Перевалочный способ добычи. Побу-

и

дительные валики и мощность для

их работы. Перспективные схемы до-

бычи торфа и комплексы машин для

х реал зации.

Раздел VII. БУРОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

о

Тема 16. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ И СПОСОБЫ БУРЕНИЯ

т

Способы бурения и расчетрпроцессов. Способы бурения: ударный,

и

ударно-вращательный, враща ельный и вращательно-ударный.

Лекция 18. Про звод ельность при различных способах бурения.

з

Тема 17. КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ И РАСЧЕТ ПРОЦЕССОВ БУРЕНИЯ

Основные

составные части буровой установки. Расчет процесса бурения.

Условия рмальн й работы буровой установки.

п

Лекция 19. Шнековое бурение. Особенности расчета процесса бурения и

ечение усл вий его проведения.

обес

Р

ВВЕДЕНИЕ

Горные машины объединяют совокупность технических средств, слу-

жащих для выполнения горных работ по добыче полезных ископаемых,

У

включая их выемку, транспортирование и первичную переработку. Многооб-

разие полезных ископаемых, используемых в качестве сырьевой базы боль-

Т

шинства технологий современной цивилизации, разнообразие и большие

пределы изменения их физических свойств, геометрии их положения в зем-

Н

ной коре предопределяют многообразие таких машин по назначению и тех-

нологиям их использования. В не меньшей степени горные машины разли-

и т. п., что предопределяет различные способы классификации горных ма-

шин в зависимости от признаков, положенных в их основу. Наиболее общей

является классификация по виду горных работ, выполняемых машинами. Та-

кая классификация приведена на следующем рисунке.

машйны

и

Машины

МашиныГорные

Средства

подводной

Геолого-

для

к мплексы

добычи

разведочные

подземных

дляокрытых

полезных

средства

разработок

тгорных работ

ископаемых

и

Рисунок 1 – Общая классификация горных машин

з

Приведенная классификация не является законченной, так как появля-

ются новыеотехнологии добычи, например, добыча некоторых видов сырья в

ко

(на Луне и других планетах).

пПомимо такой общей классификации существуют классификации как

на:

- выемочные,

- уборочные,

- проходческие,

- штабелюющие,

- очистные,

- погрузочные,

У

- экскавирующие,

- транспортирующие,

- бурильные,

- вспомагательные.

Т

По положению в пространстве всей машины при выполнении рабочего

процесса различают:

Н

- мобильные машины, т.е. выполняющие технологические операции в

одновременно с перемещением самой машины;

-

стационарные, т.е. не меняющие своего положения в процессе экс-

Б

плуатации относительно разрабатываемого месторождения полезных ископа-

емых;

- передвижные (полустационарные), выполняющие технологическую

й

операцию не передвигаясь, но относительно быстро меняющие местополо-

жение в транспортных режимах.

и

В свою очередь мобильные технолог ческие машины подразделяют-

ся на:

р

- самоходные, т. е. машины с акт вным движителем, обеспечивающий

рабочем

передвижение машины в

и т анспортном положениях;

- прицепные, имеющие пассивный движитель, обеспечивающим пере-

счет

движение машины за

м щн сти специальной машины - тягача;

- полуприцепные,

б руд ванные движителем, воспринимающим до

и

80% эксплуатац онной массы машины и агрегатируемые с тягачом через

з

специальные устройства, передающие часть нагрузки, действующей на ма-

шину, на тягач;

о

- навесные, агрегатируемые на тракторах или универсальных шасси с

помощью специальных навесных устройств;

п

-

лунавесные, представляющие собой оборудование, агрегатируемое

с тягач м и имеющие собственную опору (движитель).

е

История развития горных машин неразрывно связана с развитием всей

т хники и, в первую очередь, с развитием энергетических средств: ручной

Р

ходческих работ при подземных разработках месторождений полезных иско-

Т

паемых -1897 г., Россия.

В настоящее время использование полезных ископаемых, как в количе-

Н

ственном, так и в качественном разнообразии непрерывно увеличивается и

использования технологий добычи с возможно меньшим участием людей

й

и

р

непосредственно в местах добычи. Это дост гается как за счет совершен-

ствования конструкций горных машин механизмов, так и, в значительной

промышленности, хо я неко

горные машины производятся достаточно

орые

давно. Это особенноотносится к машинам по добыче торфа, производство

которых было начато до второй мировой войны. В 1946 году на базе завода

торфяного машиностроения организовано предприятие по выпуску карьер-

и

ных сам свал в большой грузоподъемности (Белорусский автомобильный

з

завод «БелАЗ», г. Жодино). Производство технических средств для подзем-

о

п

У

Т

Н

Б

й

машинно

Рисунок 1.2 – Уборочный -тракторный агрегат

на технологической площадке разрабатываемого торфяного месторождения

р

о

т

и

з

о

п

е

Р