Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ В КОНСТРУКЦИИ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖКИ ЩИТОВОЙ СТРУГОВОЙ СЕКЦИИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ С ОСНОВАНИЕМ КАТАМАРАННОГО ТИПА

Сысоев Н.И. 1 Турук Ю.В. 2
1 ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова»
2 Шахтинский институт (филиал) ГОУ ВПО «Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова»
Представлены технические требования к системам агрегатирования щитовых секций механизированной крепи при струговой технологии выемки угля. Рассмотрены конструкции механизмов передвижки крепей механизированных струговых щитового типа с основаниями катамаранного типа «Дон-Фалия» и М137. Определены их конструктивные достоинства, недостатки, область применения. Обоснована необходимость применения в конструкции механизма передвижки щитовой секции струговой крепи с основанием катамаранного типа упругих элементов (штанговых толкателей). Предлагается устройство для передвижки щитовой секции механизированной крепи с основанием катамаранного типа и перемещения забойного конвейера струговой установки. Упругие штанги, подвижно расположенные в опоре гидродомкрата и закрепленные в бугеле, выдвигаясь из опоры гидродомкрата, разгружают шток гидродомкрата от боковых нагрузок и удерживают конвейер струговой установки от сползания по падению пласта в пределах их упругих деформаций. Представленное устройство обеспечивает секции крепи преодоление «порогов» в почве пласта более 200 мм, что значительно повышает эффективность работы стругового механизированного комплекса в сложных горно-геологических условиях.
упругие элементы.
упругие штанги
основание секции
гидродомкрат передвижки
механизм передвижки
механизированная крепь
1. Луганцев Б.Б., Ошеров Б.А., Файнбурд Л.И. Струговая выемка угля. Каталог-справочник / под общей редакцией В.М. Щадова. – Новочеркасск : Оникс+, 2007. – 298 с.
2. Старичнев В.В. Повышение технического уровня и надежности механизированных комплексов // Уголь. – 1994. - Август. – С. 32-34.
3. Турук Ю.В. Устройство для передвижки секции механизированной крепи и перемещения забойного конвейера струговой установки : Патент России № 114724. 10.04.2012. Бюл. № 10.
4. Турук Ю.В. Устройство для передвижки секции механизированной крепи // Проблемы геологии, планетологии, геоэкологии и рационального природопользования : сборник тезисов и статей Всерос. конф. (Новочеркасск, 26-28 октября 2011 г.). – Новочеркасск : ЛИК, 2011. - С. 240-243.
5. Хорин В.Н. Расчет и конструирование механизированных крепей. – М. : Недра, 1988. – 255 с.

Введение

В агрегатированных крепях секции не могут отставать от конвейера более чем на один шаг передвижки, при этом в процессе передвижки необходимо обеспечить в определенных пределах их ориентацию относительно конвейера. Агрегатирование позволяет использовать механизм передвижки крепи для управления струговой установкой в вертикальной плоскости пласта, объединить средства передвижки крепи и подачи струговой установки на забой, упростить процесс автоматизации управления крепью и комплексом в целом [2].

Для обеспечения надежности функционирования системы агрегатирования необходимо обеспечить податливость соединения механизма передвижки секции крепи и забойного конвейера в плоскости пласта. В то же время для удержания конвейерного става от сползания, а также для перераспределения межрештачных зазоров, указанное соединение должно обеспечивать заданное усилие удержания со стабилизирующим эффектом. Кроме этого, механизм передвижки секции крепи должен обеспечивать преодоление порогов в почве пласта при их передвижке.

В настоящее время не созданы механизмы передвижки секций крепи, наиболее полно отвечающие требованиям струговой технологии выемки угля.

Цель исследований

Целью работы является создание механизма передвижки щитовой секции механизированной крепи с основанием катамаранного типа, отвечающей требованиям струговой выемки.

Для достижения цели решены следующие задачи:

1) проведен анализ существующих механизмов передвижки щитовых секций механизированной крепи;

2) проанализированы результаты эксплуатации механизированных крепей в комплексе со струговыми установками;

3) разработана конструкция механизма передвижки струговой механизированной крепи с основанием катамаранного типа.

Экспериментальные исследования

При разработке конструкции механизма передвижки был учтен опыт эксплуатации крепей, проведены наблюдения и выявлены основные недостатки и несоответствия конструкций существующих механизмов передвижки струговой выемки.

Исходя из проведенных ранее исследований и анализа, проведенного в настоящей работе, механизм передвижки струговой секции крепи должен обеспечивать:

  • подачу струговой установки на забой строго определенным для каждых условий усилием;
  • возможность отжатия конвейера струговой установки при проходе струга;
  • разгрузку гидропатронов передвижки от изгибающих усилий;
  • разворот фронта лавы до 10-12°;
  • ориентацию секции крепи относительно конвейера струговой установки;
  • удержание струговой установки от сползания, обеспечивая продольное смещение секции крепи и конвейера в пределах ±75 мм;
  • обеспечение надежной работы секций механизированной крепи с основаниями катамаранного типа в сложных горно-геологических условиях, особенно при наличии «порогов» в почве пласта.

Известна разработанная фирмой «ДБТ» (Германия) система агрегатирования (механизм передвижки крепи «Дон-Фалия») с упруго-ограниченной связью секций крепи с конвейером струговой установки посредством штанговых толкателей (рис. 1) [1].

Механизм передвижки, размещенный в канале между лыжами 1 и 2 основания, обеспечивает кинематическую связь секции крепи с забойным конвейером, а также передвижку секции крепи конвейера.

Механизм передвижки состоит из бугеля 3, в котором закреплены две упругие штанги 4 и гидроцилиндра передвижки секции 5. Одной стороной бугель шарнирно соединяется с навесным оборудованием конвейера 6, а с другой – со штангами и через опору 7 – со штоком домкрата передвижки. При этом цилиндр домкрата передвижки размещен в специальной опоре 8, которая шарнирно соединена с хомутом 9, шарнирно соединяющим лыжи основания.

Рисунок 1 – Система агрегатирования с упругими штангами

Конструкция механизма передвижки с упругими штангами обеспечивает направленное передвижение секции крепи относительно конвейера, удержание его при передвижке от сползания по падению пласта в пределах упругих деформаций штанг и разгружает домкрат передвижки от боковых нагрузок.

Вместе с тем по результатам эксплуатации выявлена низкая надежность хомута, заключающаяся в его изломе и деформации мест присоединения хомута к лыжам основания при переходе секцией крепи «порогов» в почве пласта, превышающих величину 100 мм.

На схеме преодоления «порогов» в почве пласта секцией крепи видно, что лыжи оснований смещаются относительно друг друга не только в вертикальном, но и продольном направлении (рис. 2).

Рисунок 2 – Схема преодоления «порогов» в почве пласта секцией крепи

Разработанный ОАО «Гипроуглемаш» механизм передвижки секции крепи М137 (рис. 3) состоит из задней стяжки 1, шарнирно соединенной с цилиндрическими толкателями 2, расположенными на лыжах основания 3 и 4. Цилиндр гидродомкрата передвижки 5 шарнирно соединен со стяжкой, а шток с толкателем 6 [5].

Проведенный анализ опыта эксплуатации крепи механизированной М137 на шахте «Ростовская» ОАО «Гуковуголь» показал, что секции крепи эффективно преодолевали значительные «пороги» в почве пласта.

Вместе с тем выявлена деформация штоков гидродомкратов передвижки секций крепи. Как правило, это было связано с тем, что гидродомкрат передвижки не был разгружен от боковых нагрузок.

Кроме этого, для извлечения гидродомкрата передвижки при работе крепи на тонких пластах практически отсутствует доступ к оси, соединяющей цилиндр со стяжкой.

Рисунок 3 – Механизм передвижки секции крепи М137

Все вышеперечисленное говорит о том, что требования, предъявляемые к силовым и кинематическим связям струговой установки и крепи, наиболее полно обеспечивает механизм передвижки секции крепи с упругими направляющими элементами (штангами).

Поэтому при разработке современных механизированных крепей необходимо использовать механизм передвижки секции с применением упругих направляющих элементов (штанг).

На рисунке 4 показано предлагаемое устройство для передвижки секции механизированной крепи и перемещения забойного конвейера струговой установки. Устройство состоит из гидродомкрата 1, расположенного в опоре гидродомкрата 2, соединенной шарнирно через ось 3 с завальной стяжкой 4, которая шарнирно через оси 5 соединена с вращающимися цилиндрическими тягами 6, расположенными в проушинах лыж 7 и 8 основания секции крепи и двух упругих штанг 9, расположенных подвижно в опоре гидродомкрата 2 и закрепленных в бугеле 10. Шток 11 гидродомкрата 1 шарнирно соединен с бугелем 10, который соединен с завальной частью забойного конвейера [3; 4].

Устройство работает следующим образом. При выдвижке штока 11 гидродомкрата 1, расположенного в опоре гидродомкрата 2, бугель 10, взаимодействуя с завальной частью забойного конвейера, производит его перемещение на забой. При этом упругие штанги 9, закрепленные в бугеле 10, выдвигаются из опоры гидродомкрата 2, удерживая забойный конвейер от сползания по падению пласта в пределах упругих деформаций штанг. Упругие штанги 9, подвижно расположенные в опоре гидродомкрата 2 и закрепленные в бугеле 10, выдвигаясь из опоры гидродомкрата 2, разгружают шток 11 гидродомкрата 1 от боковых нагрузок и удерживают конвейер струговой установки от сползания по падению пласта в пределах их упругих деформаций.

Рисунок 4 - Устройство для передвижки секции механизированной крепи и перемещения забойного конвейера струговой установки

При опущенной секции крепи и складывании гидродомкрата 1 происходит передвижка секции крепи. При этом опора гидродомкрата 2 с гидродомкратом 1, перемещаясь по упругим штангам 9, взаимодействуя с завальной стяжкой 4, вращающимися цилиндрическими тягами 6 и лыжами 7 и 8 основания, производит передвижку секции крепи. Две упругие штанги 9, закрепленные в бугеле 10, соединенном с завальной частью конвейера струговой установки, обеспечивают направленное передвижение секции крепи.

Шарнирно соединенная с вращающимися цилиндрическими тягами 6 завальная стяжка 4 обеспечивает продольное перемещение лыж 7 и 8 основания секции крепи относительно друг друга, а вращающиеся цилиндрические тяги 6, расположенные в лыжах основания 7 и 8 секции крепи, - их перемещение в вертикальном направлении при преодолении секцией крепи «порогов» в почве пласта.

Выводы

1. Обоснована необходимость применения в конструкции механизма передвижки щитовой секции струговой крепи с основанием катамаранного типа упругих элементов (штанговых толкателей), обеспечивающих направленное перемещение секций и удержание струговой установки от сползания в плоскости пласта.

2. Разработана конструкция механизма передвижки щитовой секции струговой крепи с основанием катамаранного типа, обеспечивающая секции крепи преодоление «порогов» в почве пласта более 200 мм, что значительно повышает эффективность работы стругового механизированного комплекса в сложных горно-геологических условиях.

Рецензенты:

Луганцев Б.Б., д.т.н., генеральный директор ОАО «Шахтинский научно-исследовательский и проектно-конструкторский угольный институт», г. Шахты.

Кураков Ю.И., д.т.н., профессор, заведующий кафедрой «Естественно-научные дисциплины» Шахтинского института (филиала) Южно-Российского государственного политехнического университета (НПИ) им. М.И. Платова, г. Шахты.


Библиографическая ссылка

Сысоев Н.И., Турук Ю.В. ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ УПРУГИХ ЭЛЕМЕНТОВ В КОНСТРУКЦИИ МЕХАНИЗМА ПЕРЕДВИЖКИ ЩИТОВОЙ СТРУГОВОЙ СЕКЦИИ МЕХАНИЗИРОВАННОЙ КРЕПИ С ОСНОВАНИЕМ КАТАМАРАННОГО ТИПА // Современные проблемы науки и образования. – 2013. – № 6.;
URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=11303 (дата обращения: 23.04.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252