close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Lab Pidzem girn instr 2013

код для вставкиСкачать

Міністерство освіти і науки України
Національний технічний університет України "КПІ"
Кафедра інженерної екології
Лабораторна робота
"Породоруйнівний інструмент для підземних гірничих машин"
Дисципліна : " Гірничо-транспортні машини та комплекси "
Спеціальність 6.090301 Розробка родовищ корисних копалин
Київ 2013
Мета роботи: вивчити конструкцію, призначення та область застосування породоруйнівного інструменту для підземних гірничих машин.
Завдання: підготувати протокол, перемалювати схеми та рисунки, наведені в тексті. Відповісти на контрольні запитання.
Теоретичні відомості
Призначення та область застосування: : До гірничих інструментів відносяться робочі інструменти, які призначені для руйнування порід гірськими машинами: комбайнами, стругами, свердлами, перфораторами, відбійними молотками.
Від інструментів залежать продуктивність гірничих машин, зношування машин і витрата енергії.
Гірничі інструменти працюють у складних умовах. Підвищення продуктивності і потужності гірничих машин, приводить до збільшення навантажень на інструмент. До гірничих інструментів висувають наступні вимоги: ефективність руйнування гірської породи з меншою витратою енергії і з високою продуктивністю; міцність і зносостійкість, можливість швидкої заміни зношених інструментів, мінімальне пилоутворення; простота і надійність закріплення в державках; технологічність у виготовленні; зручність для огляду, відновлення і заточення, а також невисока вартість виготовлення і експлуатації.
Класифікація породоруйнівних інструментів
Гірничі інструменти можна розділити на групи, що відрізняються один від одного за такими ознаками: - способом руйнування; - видом вибою; - матеріалом і стабільністю робочої частини.
Перші дві ознаки визначають вид гірничої машини і область застосування інструментів. Наприклад, різці виїмкових і прохідницьких комбайнів, що руйнують гірську породу на поверхні вибою, характеризуються більшою величиною шляху і тому придатні для руйнування порід з коефіцієнтом міцності не більш f=5-6 по шкалі проф.М.М.Протодьяконова. Виготовлені з такого ж матеріалу різці для шпурів з успіхом застосовують для руйнування гірських порід з коефіцієнтом міцності 8 і більше, тому що їх шлях тертя на одиницю об'єму зруйнованої гірничої маси набагато менший.
Матеріал робочої частини впливає на область застосування, зносостійкість, міцність, конструкцію і технологію виготовлення інструментів. Сучасний ріжучий інструмент майже весь армується вольфрамокобальтовими сплавами; розширюється застосування алмазного інструменту. Область застосування наплавленого ріжучого і дробильного інструменту в гірничій промисловості незначна і скорочується; наприклад, у стругових установках наплавлений інструмент витиснутий армованим.
Під стабільністю робочої частини розуміється здатність інструменту зберігати в процесі зношення первісні геометричні параметри.
Ріжучий інструмент відокремлює стружку від вибою гірської породи в результаті переміщення різця і дії на нього статичного або динамічного навантаження. До ріжучого інструменту відносяться різці виїмкових, прохідницьких і бурових машин, алмазні пилки і коронки. При правильному виборі режиму роботи ріжучий інструмент забезпечує високу ефективність процесу руйнування; конструкція його проста, він дешевий і тому найбільш широко використовується. Але тертя при різанні дуже значне, тому у процесі роботи інструмент затуплюється, внаслідок чого знижується продуктивність машини. З цієї причини навіть твердосплавний ріжучий інструмент не придатний для руйнування міцних і абразивних порід. Армування робочої частини дуже твердими і зносостійкими матеріалами - алмазами дозволяє застосовувати ріжучий інструмент і для міцних порід. Слід зазначити, що алмазні коронки в процесі роботи самозагострюються.
Дробильний інструмент вдавлюється у гірську породу під дією удару. При цьому, під лезами інструменту порода дробиться і утвориться лунка. Після кожного удару інструмент переміщується в нове положення. У проміжках між лунками порода сколюється. До дробильного інструменту відносяться коронки перфораторів і долота верстатів ударного буріння., а також комбінований інструмент, який застосовують для руйнування міцних порід. Але сам спосіб руйнування більш енергоємний, чим різання, процес роботи переривний, що обумовлює меншу ефективність такого інструменту. З цієї причини область його застосування обмежена головним чином бурінням шпурів.
Роздавлюючий інструмент має такі переваги над ріжучим: безперервність процесу руйнування, низькі витрати енергії на тертя, що дозволяє застосовувати його і по міцних абразивних породах; самозаточуваність, тобто збереження при зношенні первісної форми робочої частини. До роздавлюючого інструменту відносяться шарошки усіх видів і дробові коронки. Дробові коронки використовують тільки при розвідницькому бурінні скважин.
Шарошечний інструмент широко застосовують для буріння скважин та шпурів; використовують його і на прохідницьких комбайнах. Шарошки мають істотні недоліки: складну конструкцію, велику масу, значну вартість. Слабким місцем шарошок є їхні опори, що нерідко зношуються швидше, ніж їхня робоча частина.
Комбінований інструмент призначений для буріння шпурів і свердловин способом, що поєднує основні властивості ударного й обертального впливів. При ударно-обертальному способі, коли основним є ударний вплив, параметри такого інструменту подібні з параметрами коронок перфораторів. Область застосування комбінованого інструменту - породи середньої міцності і міцні. До відбійного інструменту відносяться виготовлені зі сталі списи відбійних молотків, що забиваються в масив гірської породи за допомогою ударного механізму відбійного молотка.
На рисунку 1 показані різновиди різцв для підземних гірничих машин.
а) б)
11
22
33
в)
1
2
3
Рисунок 1. Різці підземних гірничих машин
а) різець очисного комбайну РО; б) різець прохідницького комбайна РКС-3; в) буровий різець РУ
1-твердосплавна вставка; 2-робоча частина (головка); 3-державка різця.
Державки різців.
Державки різців виготовляють методом штампування з наступною механічною обробкою.
Корпуси державок виготовляють з легованих, стійких до зношування сталей: хромонікелевих, хромонікельмолібденованадієвих, хромокремнемарганцевих і т.д. Застосування цих сталей у сполученні з відповідними технологічними операціями сприяє зниженню напруг у пластинах твердого сплаву, якими армують державки, і підвищенню показників міцності. Найбільш широко застосовують такі марки сталей: Різці вуглевидобувних і прохідницьких комбайнів.......................................................................ЗОХГСА, 35ХГСА
Коронки для ударно-поворотного, ударно-обертального, обертально-ударного буріння..........35ХГСА, ЗОХГТ 45ХН, 38ХНЗМФА, 40ХН2МА, 18Х2Н4МА, 18Х2Н4ВА
Різці обертального буріння шпурів і свердловин..................У7, 45М2, 35ХГСА
Шарошечні долота...................................................................20ХНЗА ,17НЗМА
Піки відбійних молотків...............................................................Ст. 45, Ст. 50
Бурові штанги.....................................У7, У8, ДО32П-55С2,Ш22-55СА, ЗОХМ
Для зниження напруг у паяному з'єднанні без різкого охолодження рекомендується застосовувати сталі мартенситного класу 38ХНЗМФА і 45ХНЗМФА, що гартуються на повітрі. При температурі 200-350°С, коли припій втрачає пластичність, у сталях цього класу відбуваються мартенситні перетворення, розміри пазів збільшуються і тим самим знижуються або зовсім усуваються термічні напруги. Аналогічний ефект виходить у сталей перлітного класу ЗОХГСА і 35ХГСА при ізотермічному загартуванні в селітрових ваннах після пайки.
Твердосплавні вставки гірничого породоруйнівного інструменту.
Для армування застосовують пластинки і керни твердого сплаву. Пластинки бувають із плоскою опуклою циліндричною або опуклою клиноподібною передньою поверхнею і інших форм. Ріжучі крайки є прямолінійні і криволінійні. Найбільш міцні пластинки з опуклою передньою поверхнею й округлою формою крайка, що ріже. Керни застосовують круглого й інших поперечних переріз діаметром 8 - 12 мм і більш.
Необхідна висота пластинки твердого сплаву (мм)
Ha = H0 + m3a1 + hср.до,
де Н0 - залишок пластинки твердого сплаву в пазу, мм; m3 - число переточувань за час служби інструменту; а1 - знос пластинки по висоті на одне заточення, мм; hср. до - середня висота контакту різця з породою, мм.
Товщина армування вибирається з умов міцності на вигин і на удар. Пластинки мінімальної товщини (4 мм) застосовують для різців при свердлінні вугілля ручними гірничими свердлами, пластинки товщиною 4 - 5 мм - для бурових різців по породі, пластинки товщиною 5-8 мм і більше - для різців комбайнів, пластинки товщиною 8-12 мм - для коронок ударного буріння. Керни діаметром 8-10 мм використовують для різців і бурових коронок, діаметром 12 мм - для бурових коронок, діаметром 12-20 мм - для штирьових шарошок прохідницьких комбайнів, діаметром 9-16 мм - для різців типу РКС. Пластинки повинні бути розташовані так, щоб твердий сплав працював на стиск. Для цього треба знати положення результуючого навантаження на інструмент, що у різців залежить від товщини стружки, міцності породи і ступеня затуплення. При різанні міцних порід і включень, а також при динамічному навантаженні для збільшення міцності крайків, що ріжуть, треба застосовувати негативний кут, рівний 20-25 , і зробити притуплення леза; розмістити пластинки у закритому або напівзакритому пазу, (див. рисунок 2).
.
1
2
Рисунок 2. Види пазів для вольфрамокобальтових вставок різців: а- відкритий; б- закритий; в- напівзакритий;
1-твердосплавна вставка; 2-робоча частина (головка).
З метою підвищення зносостійкості гірничих інструментів їхню ріжучу частину, оснащують металокерамічними або наплавлюваними твердими сплавами. Завдяки своїм високим експлуатаційним властивостям і простоті армування інструменту найбільше поширення здобули металокерамічні тверді сплави групи ВК (вольфрамокобальтові). Ці сплави одержують спіканням суміші порошків монокарбіду вольфраму і кобальту при температурі 1320-1480 °С. Монокарбід вольфраму -з'єднання твердістю 1730 Мпа з температурою спікання 2600 °С - представлений в сплавах у виді зерен розміром 1-5 мкм (основна маса). Кобальт у сплаві - цементуюча складова. Твердість кобальту в 4-5 разів нижча, ніж карбіду вольфраму, температура плавлення 1350 °С. Кобальт добре змочує карбід вольфраму, у сплаві він знаходиться не в чистому виді, а містить тверді розчини вольфраму і вуглецю (від 1 до 8-10% по масі).
За структурою сплави бувають: дрібнозернистими (розмір зерен до 1 мкм), средньозернистими (розмір зерен 1- 2 мкм) і грубозернистими (розмір зерен 2-5 мкм). Дрібнозернисті сплави при однаковому хімічному складі мають великі твердість і зносостійкість, але меншу міцність, чим грубозернисті. Останні мають підвищені міцність і ударну в'язкість, але більш низьку зносостійкість.
У гірничій промисловості широко застосовуються середньо- і грубозернисті сплави Внаслідок недостатньої міцності дрібнозернисті сплави поки не використовують.
Для армування гірничих інструментів використовують також природні і синтетичні алмази.
Природний алмаз - мінерал, що володіє найвищою твердістю серед відомих у природі матеріалів. Його мікротвердість по Виккерсу дорівнює 100000 МПа, модуль пружності - 900000 МПа, а міцність на стиск - лише 2000 МПа. Алмаз стійкий проти кислот, на нього не діє навіть царська горілка. Термостійкість алмаза висока - графітизируватись він починає при температурі 800-1000 °С.
Поряд з високою твердістю алмази характеризуються підвищеною крихкістю, що варто враховувати при виготовленні й експлуатації алмазного інструменту. Алмаз володіє самим великим модулем пружності в порівнянні з іншими відомими високотвердими матеріалами, що є одна з причин високих властивостей алмазних ріжучих інструментів.
РІЗЦІ ПРОХІДНИЦЬКИХ КОМБАЙНІВ
У залежності від міцності порід, що руйнуються, виконавчі органи прохідницьких комбайнів оснащують різцями чи шарошками.
Різці розділяють на радіальні і тангенціальні.
Характеристики різців прохідницьких комбайнів приведені в таблиці 1, (див. додаток А). Різці ШБМ2С-1-04 призначені для оснащення виконавчих органів прохідницьких комбайнів, що працюють по калійних солях. Різці породні РПП-2 призначені для прохідницьких комбайнів 4ПП-2 при проведенні підготовчих виробок. Різеці поворотні РКС призначені для оснащення виконавчих органів прохідницьких комбайнів при проведенні підготовчих виробок по вугіллю і породам - РКС-1 з межею міцності до 70 МПа (коефіцієнтом міцності до 5) і показником абразивності до 15 мг. Різець поворотний РКС-2 призначений для прохідницьких комбайнів, що працюють по вугіллю з межею міцності до 84 МПа (коефіцієнт міцності до 6) і показником абразивності до 15 мг.Різець поворотний РКС-3 призначений для прохідницьких комбайнів 4ПП-2, 4ПП-5 при проведенні підготовчих виробок суцільним вугільним вибоєм (глинисті і піщанисті сланці міцністю до 84 МПа (коефіцієнт міцності до 6)), і показником абразивності до 18 мг.
Усі різці типу РКС мають кільцеву проточку з боку торця хвостовика, призначену для розміщення в ній елемента кріплення різця.
Різці Д6.22 призначені для прохідницьких комбайнів ПК-8М при роботі з калійними солями. На рисунку 3 показані різці прохідницьких комбайнів.
Вивчення параметрів та ознайомлення з конструкціями породоруйнівного інструменту гірничих машин проводиться на стенді гірничого інструменту в лабораторії кімнати 204.
Рисунок 3. Різці прохідницьких комбайнів
РІЗЦІ ОЧИСНИХ КОМБАЙНІВ
До робочого інструменту очисних комбайнів відносять наступні типи різців: Р - радіальні, Т - тангенціальні, РТ - радіально-торцеві (див. рисунок 4). Область застосування різців визначається їхніми конструктивними особливостями і встановлюється в технічних умовах, розроблювальних на кожен тип різця чи їхню групу. Різці для очисних комбайнів приведені в таблиці 2.,технічні характеристики в таблиці 3, (див. додаток А).
- Різці очисних комбайнів армуються пластинками твердого сплаву групи ВК (вольфрамокобальтовими), головна ріжуча поверхня, яких як правило, виконанна за радіусом; передня поверхня пластинок має овальну, овально-плоску або клиновидну форму.
- Різці очисних комбайнів є таких видів:
- різці ЗНЗ - призначені для оснащення цепних виконавчих органів комбайнів "Кировец";
- різці УМК-90 і МК-1-14А - призначени для установки відповідно на реверсномих барабанах очисних комбайнів МК-67;
- різці ЗР-2-80 - застосовуються на конвеєростругах 1АЩМ, 1АНЩ, 2АНЩ і комбайнах "Поиск-2";
- різці РО-100 - призначені для оснащення шнекових виконачих органів комбайнів типів ПУ16-ПУ20;
- різці КБ-02 - призначені для установки на коронках очисних комбайнів типу БКТ,2КЦТГ і інших
В закордонних країнах для очисних комбайнів, пріміняють радіальні різці, які випускають фірми: "КАРАМЕТ" "Кеннаметал" (США), "Хой" (Великобританія), "Крупп відіа" (Німетчина), "Сандвік" (Швеція).
Так, різець типа НР фірми "Хой" (Великобританія) є аналогом відчизняного різця ЗР4-80, має виліт 75 мм, Рохміри прямокутного хвостовика 25*41 мм; різець Р400 цієї ж фірми - аналог різця РО-100 - має виліт 100 мм і роміри перерізу прямокутного хвостовика 30*50 мм.
При подальшому вдосконаленніінструменів очисних комбайнів, на ряду з подальшим півищенням міцності і зносостійкісті, необхідно використовуючи розрахункові методи, знизити масу армуючих інструментів і дефіцитних твердих сплавів.3
Рисунок 4. Різці очисних комбайнів
РІЗЦІ ТА КОРОНКИ ДЛЯ СВЕРДЛ ТА БУРОВИХ МАШИН
Різці для свердління шпурів за призначенням поділяються на вугільні, і породні.
Вугільні різці призначені для ручних свердл при роботі з вугіллям будь-якої міцності по породах з коефіцієнтом міцності до f = 3 по шкалі проф. М. М. Протодьяконова. Вугільний різець РУ-43 призначений для обертового буріння шпурів ручними свердлами, по породах низької і середньої міцності. Кут загострення по головній і допоміжній ріжучим поверхням дорівнює 65. На кам'яних і калійних рудниках ефективно використовуються різці РМС-43. На території України широко використовуються різці РУ-4М, особливо в Донецькому вугільному басейні.
Для вугільних різців характерна наявність великих діаметрів отвору і нульових передніх кутів, що дозволяє знизити зусилля подачі.
Породні різці в порівнянні з вугільними мають меншу величину отвору, діаметри якого знаходиться в межах 8-12 мм і більш короткі пір'я.
Конструкції серійних різців та параметри бурової штанги приведені на рисунку 5.
Породні різці РП-42 мають високу міцність і забезпечують високі швидкості буріння при зусиллях подачі до 20 кН.
Прагнення підвищити міцність ріжучих країв привело до численних спроб створення нових різців, РПХ-2 і РПХ-3, розроблених Інститутом геотехнічної механіки АН України. Іспити на міцних породах показали, що ці різці мають високу міцність, однак для забезпечення належних швидкостей буріння вони вимагають значних зусиль подачі - до 25 кН і більше. Різці застосовують на деяких підприємствах кольорової металургії.
Створення нових бурових різців повинне йти по шляху: підвищення стійкості і міцності у зв'язку із енергетичними і силовими параметрами бурових машин; підвищення термостійкості різців для міцних порід з метою збільшення частоти їхнього обертання і відповідно продуктивності; застосування нових матеріалів (включаючи алмази і безвольфрамові сплави); уніфікації і поліпшення якості виготовлення.
Конструкції найбільш поширених різців показані на рисунку 5. При цьому використовують бурові штанги шестигранного і круглого перерізів, з каналами для промивання такі конструкції найбільш ефективно застосовуються при ударно -поворотному бурінні. Рисунок 5. Бурові вугільні і породні різці.
ІНСТРУМЕНТИ ДЛЯ УДАРНО-ПОВОРОТНОГО Й ОБЕРТАЛЬНО-УДАРНОГО БУРІННЯ
Як інструмент для ударно-поворотного й ударно-обертального буріння шпурів і свердловин використовують цільні бури і знімні коронки, армовані пластинками твердого сплаву.
Цільний бур складається з голівки 4 (див., рисунок 6, а), що може бути армована пластинкою твердого сплаву 5 , стрижня 3 , буртика 2 і хвостовика 1. Бур виготовляється зі сталі круглого чи шестигранного перетину. Вздовж осі бура проходить канал діаметром 6-9 мм для подачі промивної рідини або повітря. Застосовують цільні бури в основному при бурінні шпурів діаметром 30-40 мм і менше.
Широке застосування одержав інструмент, що складається з коронки 2 і штанги 1 (рисунок 6, б). Розміри коронок визначаються ДСТ 17196-77. Вони випускаються наступних типів: долотчаті пластинчаті (КДП), долотчаті штирьові (КДШ), пластинчаті (КТП), штирьові (КТШ), хрестові пластинчаті (ККП). Тим же ДСТ передбачені коронки хрестові штирьові (ККШ), Х-подібні пластинчаті (КХП), Х-подібні штирьові (КХШ) і коронки одноразові штирьові (КОШ). Для коронок встановлений наступний ряд зовнішніх діаметрів: 28, 32, 36, 40, 43, 46, 52, 60, 65, 75, 85 мм.
Долотчаті коронки застосовують для буріння міцних порід. У порівнянні з іншими коронками вони мають просту конструкцію і технологію виготовлення, забезпечують високу швидкість буріння і тому найбільш поширені (70-75% загального випуску). Хрестові коронки можуть застосовуватися в тріщинуватих породах, але в порівнянні з долотчатими вони мають меншу швидкість буріння, на їхнє армування витрачається більше твердого сплаву і вони більш трудомісткі у виготовленні.
У зв'язку з цим перспективними стають трьохлезові коронки, що у багатьох випадках можуть замінити і долотчаті і хрестові. Коронки з Х-подібним розташуванням лез, а також хрестові застосовують для буріння свердловин діаметром більш 50 мм. Коронки армуються пластинками штирями з твердих сплавів марки ВК8В для порід середньої міцності і ВК11В, ВК15 для міцних і дуже міцних порід. Розміри виробів із твердого сплаву регламентовані ДСТ 880-75. Для армування долотчатих коронок і бурів застосовують пластинки форми Г11 з радіусним лезом (див. мал. 6 6). Така форма підвищує міцність пластинки. Пластинки форми Г12 призначені для армування хрестових коронок, а форми Г13 - для армування доліт пневмоударників. Штирями форми Г14 армують штирьові коронки КТШ діаметрами 36, 40 і 43 мм. Пластинки форми 2121 по ТУ 48-19-170-82 використовують для армування долотчатих коронок БКПМ-Ф і ДТС-Ф.
Рисунок 6. Бури і бурові коронки:
Висновки:
В процесі виконання цієї лабораторної роботи, потрібно вивчити конструкцію, призначення та область застосування породоруйнівного інструменту для підземних гірничих машин.
Контрольні запитання
1 Призначення породоруйнівного інструменту.
2 Класифікація породоруйнівних інструментів.
3 Основні елементи гірничоріжучих інструментів.
4 Типи різців очисних комбайнів.
5 Назвіть основні різці і штанги для буріння шпурів.
Література
1 Крапивин М.Г., Раков И.Я., Сысоев Н.И. Горные инструменты. М.,НЕДРА, 1990.
2 Малевич Н.А. Горнопроходческие машины и комплексы. М., НЕДРА, 1980.
3 Кирсанов А.Н., Зиненко В.П., Кардыш В.Г. Буровые машины и механизмы. М.,НЕДРА, 1981.
Документ
Категория
Рефераты
Просмотров
42
Размер файла
397 Кб
Теги
lab, girn, instr, pidzem, 2013
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа