Обоснование, выбор и расчёт средств механизации очистных работ в условиях рудника
5.2 Специальная часть
Податчики буровых кареток
В Х1Х веке механическая подача не получила широкого распространения при бурении шпуров и после успешного её применения в машине Сомелье в практике перешли на ручную подачу, при которой при изменении крепости пород легко было изменять усилие подачи и в какой то степени бурить на оптимальном режиме.
Рис1. Схемы податчиков:
А-поршневого, Б-канатно-поршневого, В-винтового, Г-винтового телескопного, Д-цепного телескопного.
В схемах:
1 - цилиндр, 2 - поршень, 3 - перфоратор, 4 - стрела манипулятора, 5 - шкив, 6 - рама податчика, 7 - канат, 8 - бобышка на перфораторе, 9 - бур, 10 - люнет, 11 - пневматический домкрат для распора податчика в забой, 12 - двигатель, 13 - планетарная передача, 14 - рама, 15 - винт, 16 - гайка, 17 - шестеренчатая передача, 18 - верхняя и нижняя рамы телескопа,19 - гайка в шестерне,20 - тяговая цепь, 21 - приводная звездочка.
Ручная подача вплоть до сороковых годов ХХ века осуществлялась обычно бесконечным винтом на салазках и гайкой на корпусе колонковой машины.
Попытки механизировать подачу предпринимались рядом фирм. Как уже нами упоминалось, в начале тридцатых годов отмечено было применение пневматических поршневых податчиков, что позволило увеличить усилие подачи и скорость бурения.
Однако массового распространения подобная подача не получила. Не решенными были проблемы увеличения величины подачи и прочности бурового инструмента. В крепкой породе бур тупился через 0,5 - 0,6 м бурения шпура, и требовалась его замена. На такую величину делалась подача и длина салазок.
С увеличением мощности машин оптимальное усилие подачи увеличилось до 700 кг, но росла и стойкость буров и возникла проблема увеличения длины подачи.
В сороковые - пятидесятые годы были предложены различные конструкции податчиков (рис.4.31): поршневые, винтовые, вибрационные, дифференциально-винтовые, канатно-поршневые и, наконец, цепные.
В отличие от известного и наиболее простого поршневого податчика с подвижным поршнем был предложен податчик с неподвижным поршнем, с перемещающимся цилиндром (рис.4.32).
Рис.2
2 - перфоратор, 3 - платформа, 5 - цилиндр, 6 - корпус податчика, 7 - поршень со штоком, 1, 4 - воздухоподводящие каналы
Винтовые податчики, широко применявшиеся при ручной подаче при бурении колонковыми перфораторами, уже в тридцатые годы были усовершенствованы. Винт стал вращаться от отдельного пневмомотора, расположенного на салазках податчика. Фирмой Гарднер-Денвер была предложена конструкция податчика с неподвижным винтом (рис.4.33).
К семидесятым годам податчики стали изготовлять с подачей равной длине шпура, с расчетом бурения на один бур, что привело не только к сокращению времени вспомогательных операций на смену бура, но и к увеличению скорости бурения за счет уменьшения среднего диаметра шпура. С увеличением глубины шпуров и энергии удара перфоратора изменились технологические требования к конструкции податчика.
Податчик, также как и манипулятор приобрел самостоятельное значение, отдельное, изготовляемое фирмами изделие, которое можно было приобрести, выбрав необходимый тип для конкретных условий бурения.
В восьмидесятые годы податчики выпускались многими фирмами. По конструкции авторы / 26/делят податчики на винтовые (В), цепные (Ц) и канатные (К) с моторным вращательным приводом (М) или пневмоцилиндровые возвратно-поступательного движения (П) с направляющей балкой постоянной длины или телескопической, а по виду применяемого энергоносителя все податчики делят на пневматические и гидравлические (Г).
Конструкция податчика должна обеспечивать подачу на полную глубину бурения, соосность бура со шпуром, и необходимое, обычно большое усилие подачи.
Рис 3
С увеличением длины подачи удлинялись, соответственно, салазки и податчик становились крайне тяжелым. Эти противоречия, в какой то степени решались за счет применения комбинированных податчиков, например цепных в комбинации с поршневыми.
Наибольшее распространение получили податчики с длиной подачи 2,4 - 3,6 м, а специальные конструкции податчиков обеспечивали длину подачи до 6 - 8 м. Податчики с гидравлическим приводом рекомендовались для машин вращательного бурения, а гидро-телескопические - для ГП. Все винтовые податчики делались с шариковой резьбой. Податчик с удвоителем хода подачи работает по принципу полиспаста (рис.4.34). При движении вперед система каретка 5 - цилиндр гидравлического домкрата 6 люнет (буродержатель) 2 со звездочкой 8 (или блоком при использовании каната) подает на забой звездочку 8 с цепью 3. Цепь 3 (или канат), перекинутая через звездочку 8, закреплена одним концом на раме податчика 1, а другим - на салазках бурильной машины. Скорость подачи салазок 4 с бурильной машиной 4 в два раза выше скорости движения цилиндра 6. При этом, если цилиндр 6 перемещается на расстояние А, то салазки - на расстояние 2А.
Рис.4
С целью уменьшения отклонений бура от намеченного направления бурения на податчиках применяются буродержатели (люнеты), передний и средний подвижный, а для удержания системы бур-перфоратор-податчик-стрела-каретка от отклонений при бурении шпура в нижней части податчика предусматриваются один или два гидравлических или пневматических цилиндра с распорными поршневыми фиксаторами всей системы каретки. Такая фиксация особенно необходима при забуривании очередного шпура.
Применялись различные конструкции люнет (рис.4.35). При бурении одним буром шпуров большой глубины и особенно скважин конструкция податчика становилась слишком громоздкой и тяжелой и смена бура на более длинный бур, постепенное наращивание бура делалось вручную. Этот процесс при автоматизации бурения оставался длительное время не автоматизированным.
Рис.5 Люнеты: а, б - глухие, в, г - накидные
Задача автоматизации процесса замены бура на более длинную штангу довольно успешно решена фирмой "Тамрок", выпустившей устройство для смены штанг в двух сериях 600 и 800 на разную длину штанги. Например, марка изделия 804 рассчитана на длину штанг 1,22 м. Устройство представляет собой кассету из набора наращиваемых штанг с приводом для механизации всех процессов замены и наращивания очередной штанги, набором необходимых датчиков и концевых выключателей автоматической схемы наращивания или замены штанг /26/. Фирма производила также упрощенные бескассетные устройства удлинения штанги, модели FTM. В удлинитель помещается одна дополнительная штанга, и короткий первый бур автоматически удлиняется, позволяя бурить шпуры длиной до 6,355 м.
В восьмидесятые годы большинство фирм выпускали канатно-поршневые гидравлические податчики (табл.1). Для уменьшения массы податчиков в ряде фирм их изготавливали из легких сплавов.
Характеристика податчиков ряда фирм
М |
ТП |
lб |
Nуп |
Lо |
Gп |
|
"Атлас Копко" |
||||||
ВМН 1112 |
КПГ |
3457 |
7,9 |
4866 |
320 |
|
ВМН 1114 |
То же |
4063 |
7,9 |
5472 |
235 |
|
ВМН 1511 |
То же |
2788 |
7,9 |
4199 |
210 |
|
ВМН 1514 |
То же |
4044 |
7,9 |
5472 |
220 |
|
ВМН 612 |
То же |
3405 |
12,5 |
5295 |
360 |
|
ВМН 618 |
То же |
5235 |
12,5 |
7125 |
420 |
|
ВМН 254 |
То же |
1220 |
20 |
2819 |
435 |
|
ВМН 256 |
То же |
1830 |
20 |
3429 |
485 |
|
"Гарднер-Денвер" |
||||||
HFA 96 |
КПГ |
2530 |
31 |
4190 |
256 |
|
HFA 168 |
То же |
4360 |
31 |
6020 |
365 |
|
HFM 12 |
ЦПГ |
3890 |
- |
6270 |
590 |
|
HFM 16 |
То же |
5100 |
- |
1490 |
680 |
|
HCFM 5 |
ЦМГ |
1530 |
22 |
3560 |
- |
|
HCFM 12 |
То же |
4000 |
22 |
6100 |
560 |
|
2MSB 72 |
ВМП |
1854 |
- |
2819 |
102 |
|
2MSB 168 |
То же |
4293 |
- |
5182 |
163 |
|
2MSUS168 |
То же |
4293 |
- |
- |
165 |
|
"Ингерсоль-Рэнд" |
||||||
UDM 16 |
ЦМП |
4600 |
13,6 |
6090 |
- |
|
"Секома" |
||||||
СС 2208 |
КПГ |
2000 |
- |
3748 |
500 |
|
СС 2216 |
То же |
4352 |
- |
6210 |
690 |
|
СТ 1870 |
КПГТ |
3030 |
18 |
3165 |
- |
|
"Тамрок" |
||||||
KS 140H |
ЦМГ |
2490 |
16 |
4515 |
340 |
|
То же |
То же |
5100 |
- |
7075 |
440 |
|
KS 150H |
То же |
4403 |
16 |
4470 |
- |
|
EXT 140H |
ЦМГТ |
2800 |
- |
4260 |
- |
|
CF 145 |
ЦМГ |
5013 |
- |
7080 |
- |
В таблице:
М - фирма и марка, ТП - тип податчика, lб - глубина бурения, мм, Nуп - уилие подачи, Нм, Lо - общая длина податчика, мм, Gп - масса податчика, кг;
КПГ - канатно-поршневой гидравлический податчик;
ЦМГ - цепной податчик с гидравлическим моторным приводом;
Т - телескопический.