Изучение конструкции и определение основных параметров переносных перфораторов

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА «ГОРНЫЕ МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ»

Рекомендовано УМК
по специальности 150402

СЕКРЕТОВ М.В.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
по выполнению практических занятий по дисциплине
«Горные машины и оборудование» для студентов, обучающихся по направлению 130400 «Горное дело» по специальности 130404 «Подземная разработка месторождений полезных ископаемых» специализации «Подземная разработка рудных и нерудных
месторождений»

МОСКВА 2009

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания по выполнению практических занятий предназначены для студентов специальности ТПР, изучающих дисциплину «Горные машины и оборудование».

В соответствии с программой дисциплины проведение практических занятий предусматривает:

- получение студентами знаний о конструкции и принципах действия горных машин для подземных и открытых разработок рудных месторождений;

- приобретение навыков по выполнению расчётов основных показателей и производительности изучаемого оборудования.

К горным машинам, изучаемым на занятиях, относятся:

- ручные и колонковые перфораторы;

- ручные и колонковые свёрла;

- бурильные установки подземных разработок;

- буровые станки с пневмоударниками открытых и подземных разработок;

- станки шарошечного бурения открытых разработок;

- выемочно-погрузочные и выемочно-транспортирующие машины;

- погрузочно-транспортные машины;

- скреперные установки;

- выемочно-очистные комбайны для добычи калийных и марганцовых солей.

На практических занятиях изучаются: назначение, область применения, конструкция машины. Далее выполняются расчёты основных показателей и производительности на основании изложенных методических указаний по выполнению конкретных заданий, где приведены основополагающие формулы и зависимости.

В методических указаниях даны решения примеров для уяснения сути выполнения задания и приведены таблицы вариантов исходных данных, число наборов которых позволяет выполнять каждому студенту на практических занятиях индивидуальное задание.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №1

ИЗУЧЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ПЕРЕНОСНЫХ ПЕРФОРАТОРОВ

Основные положения

Переносные перфораторы применяются для бурения горизонталь­ных и нисходящих шпуров диаметром 36¸ 46 мм и глубиной до 5 м. Крепость буримой породы по шкале проф. М.М. Протодьяконова f = 6 ÷ 20. Для облегчения бу­рения переносные перфораторы оснащаются пневмоподдержками, а также имеют виброзащитное устрой­ство и глушитель шума [4].

В маркировке перфораторов последовательно указывают: ПП – перфоратор переносной, цифровое обозначение – энергия удара в Дж; последующие
буквы – модификация; стоящие далее цифры – номер модернизации; климатическое исполнение (указывается только для тропиков, ставится буква Т).

Буквы модификации обозначают:

- В – пылеподавление водой при бурении (осевая подача воды);

- Б – боковая подача воды в буровой инструмент для промывки шпура;

- С – усиленная продувка шпура сжатым воздухом;

- П – с центральным пылеотсосом шлама из шпура,

- СВП – очистка шпура горячим воздухом с последующим выносом коагулированной пыли в виде гранул (при бурении вечномерзлых россыпей Северо-Востока).

Например: ПП-54ВБ 2 – переносной перфоратор с энергией удара 54 Дж, с боковой подачей воды в буровой инструмент для выноса шлама, после второй модернизации, для районов с умеренным климатом.

Отечественные пневматические перфораторы выпускают завод «Пневматика» (г. Санкт-Петербург) и ОАО «Кыштымский машиностроительный завод» (г. Кыштым Челябинской области).

Основными узлами перфоратора (рис.1.1) являются: корпус, ударно-поворотный механизм, воздухораспределительная система, промывочная система, рукоятка с виброгасящим устройством, механизмы управления.

Корпус состоит из головной части 3, цилиндра 9, ствола 10, которые скреплены стяжными болтами 16. На ствол крепится буродержатель 15.

Ударно-поворотный механизм включает в себя поршень-ударник (боёк) 12 со встроенной геликоидальной гайкой, которая прокручивается в геликоидальном винте 8 при прямом и обратном ходе бойка. При прямом ходе (перед нанесением удара по хвостовику штанги) геликоидальный винт проворачивается в храповом механизме 4, при обратном ходе (после нанесения удара) – стопорится, заставляя проворачиваться геликоидальную гайку с поршнем-ударником и совмещённые с ним буксы 11, 14 и буровую штангу с инструментом. Крутящий момент от поршня-ударника 12 к буксе 11 передается с помощью шлицев.

Воздухораспределительная система включает в себя: воздушный канал 2 с рукояткой управления 19; клапанную коробку 5 с седлом и фланцевого клапана 6; камеру прямого и обратного хода и каналы; выхлопное окно, переходящее в выходную горловину, на которую крепится глушитель шума 7. Сжатый воздух поступает в перфоратор из шахтной магистрали через патрубок 17. Воздушный кран имеет четыре положения: пол­ная работа, забуривание, стоп и интенсивная продувка.

В промывочную систему подают воду от водяной магистрали че­рез кран 20, патрубок 18 и водяную трубку 13. Блокировочное уст­ройство обеспечивает автоматическое включение и отключение воды при запуске и остановке перфоратора.

Рукоятка перфоратора снабжается виброгасящим устройством 1.

Рис.1.1. Устройство переносного перфоратора

Изучив конструкцию переносного перфоратора, перейдём к определению основных параметров. Вначале определим суммарную мощность перфоратора

N_Σ = N_уд + N_вр, кВт, (1.1)

где N_уд – мощность ударного механизма, кВт; N_вр – мощность механизма вращения, кВт,

N_уд = A_уд n 10^-3, (1.2)

где A_уд – энергия удара поршня, Дж; n – частота ударов, с^-1;

N_вр = 2π M n_вр 10^-3, (1.3)

где M – крутящий момент, Н·м; n_вр – частота вращения бурового инструмента, с^-1.

Вычислив значение суммарной мощности перфоратора N_Σ , определим значение удельного расхода воздуха

q = Q / N_Σ , м³/(кВт·с). (1.4)

Также одной из важных характеристик работы перфоратора является скорость бурения u, которая определяется по эмпирическим формулам

, мм/с; (1.5)

, м/мин, (1.6)

где d – диаметр шпура, мм; s – временное сопротивление пород раздавливанию, МПа (табл.1.1).

Таблица 1.1

Задание. На основании исходных данных в табл.1.2 рассчитать для переносного перфоратора ПП63В мощность ударного механизма N_уд, мощность механизма вращения N_вр, суммарную мощность N_Σ , удельный расход воздуха q и скорость бурения u. Построить графики зависимостей u = f (d) и u = f (s).

Пример.

Исходные данные: A_уд = 63, 74 Дж; n = 30 c^-1; M = 26, 93 Н·м; n_вр =1, 54 с^-1;
Q = 3, 85 м³/мин d = 46 мм, буримая порода – гранодиорит.

Мощность ударного механизма рассчитаем по формуле (1.2)

N_уд = 63, 74 · 30 · 10^-3 = 1, 91 кВт.

Мощность механизма вращения рассчитаем по формуле (1.3)

N_вр = 2 · 3, 14 · 26, 93 · 1, 54 · 10^-3 = 0, 26 кВт.

Суммарную мощность перфоратора рассчитаем по формуле (1.1)

N_Σ = 1, 91 + 0, 26 = 2, 17 кВт.

Удельный расход воздуха определим по формуле (1.4)

Скорость бурения u определим по формулам (1.5) и (1.6)

мм/с;

м/мин.

Для облегчения расчётов построим зависимость s ^{0, 59}= f (s) (рис.1.2).

Варианты заданий по расчёту основных параметров переносных перфораторов.

Таблица 1.2

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №2