Введение
Одним из главных сдерживающих факторов внедрения и эффективного использования струговых механизированных комплексов агрегатированного типа является отсутствие специализированной струговой механизированной крепи, в которой 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]. Весь комплекс этих условий невозможно выполнить на секции крепи, предназначенной для работы по комбайновой технологии.
Создание струговых механизированных крепей для струговых комплексов в Германии и Чехии подтверждает выше изложенное.
Анализ результатов исследований показывает, что для большинства существующих типов крепей присущи схождение или расхождение секций при их передвижке, сползание крепи и, как следствие, искривление ее «фронта» и положения конвейерного става.
Поэтому система агрегатирования крепи с конвейером должна предусматривать ориентирующие механизмы, обеспечивающие установку секции крепи в конце передвижки в заданное положение, по отношению к конвейеру.
В настоящее время не созданы механизмы передвижки секций крепи со сплошным основанием, наиболее полно отвечающие требованиям струговой технологии выемки угля.
Цель исследований
Целью работы является создание механизма передвижки щитовой секции механизированной крепи со сплошным основанием, отвечающего требованиям струговой выемки.
Для достижения цели решены следующие задачи:
1) проанализированы конструктивные особенности существующих механизмов передвижки щитовых секций механизированной крепи со сплошным основанием и выявлены их недостатки;
2) разработана конструкция механизма передвижки струговой механизированной крепи со сплошным основанием.
Экспериментальные исследования
При разработке конструкции механизма передвижки были учтены опыт эксплуатации щитовых механизированных крепей типа КД90С, 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 гидродомкратов 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.
На рисунке 1 представлена система агрегатирования (механизм передвижки) секции крепи КД90С, разработанной ОАО «ШахтНИУИ» при создании стругового механизированного комплекса МКД90С [1].
В ней плоский толкатель секции крепи 1 (балка крепи), вместе с домкратом передвижки 2, размещенным в центральном канале основания 3 секции крепи вертикальной осью 4, соединяется с опорой 5, которая горизонтальной осью 6 через вертикальный паз соединяется с бортом 7 конвейера 8. На опоре 5 закрепляются два гидропатрона 9, штоки которых упираются в сферические опоры 10 на плоском толкателе 1 секции крепи.
Гидропатроны обеспечивают направленную передвижку секций крепи, а также создают усилия, препятствующие свободным продольным перемещениям конвейера.
Недостатком данной системы является то, что при работе струговой установки гидропатроны должны находиться постоянно под давлением рабочей жидкости. Кроме этого, не учтен угол разворота толкателя 1 в основании, увеличивающий величину смещения секции (данное смещение не подлежит регулировке).
Рисунок 1 – Система агрегатирования с плоским толкателем секции крепи КД90С
Исследованиями установлено, что наиболее полно требованиям струговой выемки угля отвечает механизм передвижки секции крепи с упруго-ограниченной связью секции крепи с конвейером струговой установки посредством штанговых толкателей [5].
На основании проведенных исследований разработана конструкция механизма передвижки с упругими элементами (штангами) секции крепи с основанием катамаранного типа [3], послужившего прототипом механизма передвижки щитовой секции крепи со сплошным основанием.
На рисунке 2 показано предлагаемое устройство для передвижки секции механизированной крепи и перемещения забойного конвейера струговой установки (механизм передвижки секции крепи). Устройство, расположенное в центральном канале сплошного жесткого основания 1, состоит из гидродомкрата передвижки 2, шток которого шарнирно через ось 3 соединен с порталом основания 1, а цилиндр шарнирно через ось 4 с хомутом 5, в котором закреплены две упругие штанги 6, входящие в направляющие 7, расположенные в центральном канале основания 1 и закрепленные в плоском толкателе 8 [4].
Устройство работает следующим образом. При складывании гидродомкрата передвижки 2 плоский толкатель 8, взаимодействуя с завальной частью забойного конвейера, производит его перемещение на забой. При этом упругие штанги 6, закрепленные в плоском толкателе 8, выдвигаются из направляющих 7, расположенных в центральном канале основания 1, удерживая забойный конвейер от сползания по падению пласта в пределах упругих деформаций штанг.
При опущенной секции крепи и выдвижке штока гидродомкрата передвижки 2 происходит передвижка секции крепи. При этом основание 1 секции крепи с направляющими 7, перемещаясь по упругим штангам 6, производит передвижку секции крепи. Две упругие штанги 6, закрепленные в плоском толкателе 8, соединенном с завальной частью конвейера, обеспечивают направленное перемещение секции крепи и ее фиксирование в конечном положении.
Рисунок 2 - Устройство для передвижки секции механизированной крепи и перемещения забойного конвейера струговой установки (механизм передвижки)
Выводы
1. Обоснована необходимость применения в конструкции механизма передвижки щитовой секции струговой крепи со сплошным основанием упругих элементов (штанговых толкателей).
2. Разработана конструкция механизма передвижки щитовой секции струговой крепи со сплошным основанием, обеспечивающая удержание конвейера от сползания по падению пласта, направленное передвижение секции крепи и ее фиксирование в конечном положении, что значительно повышает надежность и эффективность работы стругового механизированного комплекса.
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.