CC BY
60
УДК 622.234/42 Л.С. Ушаков
ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ УДАРНО-СКАЛЫВАЮЩИЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ОРГАН КОЛЕСНОГО ПОГРУЗЧИКА
Предложена установка ударно-скалывающего исполнительного органа на колесном погрузчике, позволяющая механизировать широкий спектр трудоемких работ в условиях, где применение машин с большими габаритами не представляется возможными.
Ключевые слова: открытые горные работы, горный массив, гражданское строительство, гидроударник,
Современные технологии ведения подземных и открытых горных работ предусматривают широкое применение взрыва для отбойки от массива крепких вмещающих пород и полезных ископаемых. В силу высокой энерговооруженности взрывного способа на его применение практически не существует ограничений по крепости разрушаемых пород, однако, в определенных технологических условиях эти достоинства способа оказывают негативное влияние на окружающую среду, особенно в зонах промышленного и гражданского строи-тельства, повышают опасность ведения подземных горных работ, снижают устойчивость подготовительных горных выработок.
Механические способы разрушения крепких естественных и искусственных материалов, в плане управления качеством энергии, представляются наиболее приемлемыми, но их энергетические возможности часто оказываются весьма ограниченными.
В последние годы получили развитие импульсные технологии силового воздействия на объекты материальной среды для их разрушения. Преимущества импульсных технологий заключается в кратковременности воздействия рабоче-
го органа технологической машины на объект разрушения, в период которого происходит разрядка накопленной в импульсном приводе или волноводе потенциальной энергии. В результате этого происходит локальная деформация и разрушение минеральной среды (горной породы) или искусственных материалов.
Для разрушения горных пород средней крепости (/= 5.. .12 по шкале проф. М.М. Потодьяконова) при проведения подземных выработок и открытых горных работ, как показал опыт, могут успешно применяться мощные гидравлические ударные устройства (гидроударники). В подземных условиях гидроударники могут эффективно использоваться при проведении подготовительных выработок, оборке кровли и подрывке почвы эксплуатационных выработок, при добыче угля из пластов различной мощности, в том числе по селективной схеме с присечкой пустых пород; добыче других полезных ископаемых, в туннелестроении и др. На открытых горных работах - при отбойке пород в карьерах, при вторичном дроблении негабаритов руд, вскрытии твердых покрытий дорог, на разборке строений, фундаментов, при прокладке коммуникаций [1]. В отечественной и зарубеж-
ной практике также велись работы по созданию выемочных машин с ударно-скалывающим исполнительным органом для добычи угла из длинных забоев, разработки подземным способом продуктивных многолетне мерзлых пород и песчано-глинистых руд [2]. Опыт прошлого века показал, что вопрос разрушения горных пород ударным способом с получением экономически целесообразной производительности при низких удельных энергозатратах — технически вполне разрешим. Однако, наиболее существенным сдерживающим фактором развития идеи безвзрывного разрушения горных пород в прошлом, оказалась недостаточная надежность технических систем — гидроударников.
Если во второй половине прошлого века теория разрушения горных пород импульсными механическими нагрузками только складывалась, разрабатывались основы расчета и проектирования гидроударников, велись работы по выбору рациональных гидравлических схем, конструкций и материалов, решались технологические вопросы производства, то в начале XXI века на мировом рыноке горного оборудования было представлено более сотни различных моделей и типоразмеров гидроударников от ведущих производителей импульсной техники. СССР и Россия являются пионерами в вопросах разработки импульсной техники, однако слабая восприимчивость промышленности к новинкам отечественных разработок не позволили сохранить приоритетные позиции нашей страны в данном направлении развития технического прогресса.
Вместе с тем, интерес отечественной науки и производителей к разработке новых идей в данном направлении, в совершенствовании конструкций технологических машин, разработке различных вариантов исполнительных органов не потерял своей актуальности и продол-270
жает развиваться в России, странах СНГ и за рубежом, о чем свидетельствует большой интерес научной общественности и производителей к международным научным симпозиумам «Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия» проведенным в 2000 и 2003 гг. [3, 4], и в 2006 г. научного симпозиума «Ударно-вибраци-онные системы, машины и технологии» [5] в Орловском государственном техническом университете (ОрелГТУ).
Сложившаяся в последние годы тенденция сокращения добычи угля и ряда других полезных ископаемых в угоду развития нефтегазового комплекса, не может служить оправданием сокращению затрат на развитие отечественной горной техники как для подземных, так и открытых горных работ. Потеря научного, кадрового потенциала, проектных организаций и заводов уже сегодня привели горные предприятия к зависимости от импортной техники. В данном случае, пример автопрома по передаче российского рынка иностранным производителям, вряд ли имеет только однозначное положительное последствие. Не случайно, в последние месяцы все определеннее появились высказывания ведущих членов Правительства о необходимости восстановления утерянных позиций в машиностроении.
Проблемная НИЛ «Импульсные технологии» и НТЦ «Гидропневмосистемы» ОрелГТУ целенаправленно ведут работы по дальнейшему развитию теории разрушения горных пород импульсными механическими нагрузками, изысканию новых технологий и разработке ударно-скалывающих органов горных [6] и строительных машин. Активный рабочий орган представляет собой гидравлическое ударное устройство, работающее от базовой насосной станции (рис.1).
Рис. 1. Гидравлическое ударное устройство
Рис. 2. Колесный погрузчик, со сменным скалывающим исполнительным органом
Техническая характеристика гидроударника
Энергия единичного удара, кДж.......2,5
Номинальное давление рабочей
жидкости, МПа ......................16
Частота ударов, с-1 ................До 6
Габариты, мм:
длина.............................1140
ширина............................220
высота ...........................320
Масса, кг...........................234
При творческом сотрудничестве с ОАО «ОРЕЛ-ПОГРУЗЧИК» было разработано для колесного погрузчика ПР-33 (рис. 2) навесное устройство, оснащенное гидроударником. Сменный
ударно-скалывающий рабочий орган предназначен, для разрушения крепких естественных минеральных сред и искусственных материалов (рис. 2). Навесное устройство состоит из быстросъемной рамы, устанавливаемой на переднюю поворотную часть погрузчика и закрепляемую с помощью захватов, управляемых оператором из кабины. Благодаря мобильности колесной базы и возможности установки гидроударника в различных фиксируемых положениях по высоте, зона обслуживания позволяет проводить работы как у подошвы (почвы) выработки, так и в верхней части на уровне, превышающем высоту кабины машины.
Варианты применения такой машины для выполнения конкретных технологических операций приведены на рис. 3.
Техническая характеристика ПК-3301
Мощность двигателя, кВт (л.с.)..
Номинальные обороты
двигателя, об/мин...............2200
Вместимость ковша, м3...........1,6
Номинальная
грузоподъемность, т.............3,3
Длина, мм.......................6915
Установка ударно-скалывающего исполнительного органа на колесном погрузчике позволяет механизировать широкий спектр трудоемких работ в условиях, где применение машин с большими габаритами не представляется возможными. Применение сменных рабочих органов расширяет область использования землеройной тех-
ударно-
.73,5 (100)
Вскрытие дорожного полотна
7 стровнии
Рис. 3. Технологические схемы применения машин с ударным исполнительным органом ники для выполнения горных работ в малых карьерах и разрезах. ------------------------------------------------------------------------ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ушаков Л.С., Котылев Ю.Е., Кравченко
В.А. Гидравлические машины ударного действия. — М.: Машиностроение, 2000. 416 с., ил.
2. Горбунов В.Ф., Лазуткин А.Г., Ушаков Л. С. Импульсный гидропривод горных машин. — Новосибирск: Наука, 1986. — 198 с., ил.
3. Машины и механизмы ударного, периодического и вибрационного действия/ Ушаков Л.С. // Материалы международного научного симпозиума. Орел: ОрёлГТУ, 2000. — 420 с. ил.
4. Машины и механизмы ударного, периодического и вибрационного действия // Материалы 2-го международного научного симпо-
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -------------------------
зиума. Под. ред. д-ра техн. наук проф. Л.С Ушакова. Орел: ОрелГТУ, 2003. 502 с., ил.
5. Ударно-вибрационные системы, машины и технологии.// Материалы 3-го международного научного симпозиума. Под. ред. д-ра техн. наук проф. Л.С Ушакова. Орел: ОрелГТУ, 2006. — 543 с.
6. Создание ударно-скалывающего исполнительного органа горно-проходческой машины, с повышенной погрузочной способностью/ Ушаков Л.С., Кравченко В.А.//Журнал «Горные машины и автоматика» № 9, 2003. —
С.9—12. ЕШ
Ушаков Л. С. — доктор технических наук, профессор Орловского государственного технического университета, [email protected]
