История развития техники

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНИСВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Шахтинский институт ЮРГТУ (НПИ)

Факультет: Сервиса машин и оборудования

Кафедра: Технологические машины и оборудование

Специальность: 150402 "ГМО"

Р Е Ф Е Р А Т

по курсу "История развития техники"

на тему "Основные этапы развития и конструктивной эволюции техники в области: машины и оборудование для транспортирования горной массы"

Студент гр.

Преподаватель

Шахты-2005г.

Содержание.

стр.

Введение 3

1. Механизация подземного транспорта. 4

2. Реконструкция путевого хозяйства. 5

3. Модернизация электровозного парка. 7

4. Конвейерный транспорт. 12

5. Откатка контактными электровозами. 18

6. Модернизация рудничных электровозов. 20

Заключение 23

Список литературы 24

ВВЕДЕНИЕ

Роль оборудования для транспортировки горных пород в развитии промышленного производства очень велика. Без этой отрасли техники не может существовать ни одна шахта. Конвейерный и электровозный транспорт играет важнейшую роль в добыче угля, ведь без него невозможна откатка и доставка горной массы на поверхность. Горный транспорт начал развиваться ещё в средние века. Сначала была корзина, которая переносилась людьми. Затем к корзине приделали колесо и получили тачку, которая также приводилась в движение человеком. Позднее изобрели повозку на конной тяге, передвигавшуюся по рельсам. Также вагонетки могли передвигаться по непрерывно движущемуся канату. Но главным стало изобретение инженером Лопатиным так называемого песковоза, который явился прообразом современного ленточного конвейера.

Объектом данной работы являются машины и оборудование для транспортировки горных пород.

Предмет реферата - развитие техники горного транспорта и его история.

Цель работы состоит в том, чтобы показать сущность процесса развития транспортной системы, применяемой в шахте.

Задачами реферата является обозначение основных этапов технического развития данной отрасли, периодов конструктивной эволюции горного транспорта, анализ состояния отрасли в настоящее время.

Метод, который используется в этой работе – метод анализа.

1.Механизация подземного транспорта.

В первой половине XIX в. были проведены работы по механизации транспортировки полезных ископаемых. На многих рудниках и шахтах стала использоваться канатная откатка, при которой вагонетки прикреп­лялись к бесконечно движущемуся канату, укрепленному между двумя шкивамп, один из которых приводился в движение либо лошадью, либо паровой машиной.

Наиболее интересные изобретения в области транспортировки полезных ископаемых были сделаны в золотопромышленности. В 1861 году

Рис.1. «Песковоз» Лопатина. (Чертеж из привилегии.)

инженером А. Лопатиным был изобретен так называемый песковоз. Это был первый ленточный конвейер, предназначаемый для транспортировки золотосодержащих песков к машинам, а отмытых песков в отвал. Лопа­тин широко применял свое изобретение на приисках Восточной Сибири (рис. 1).

Песковоз Лопатина явился прообразом современного конвейера, вошедшего самое широкое применение в горной промышленности.

Глубокие сдвиги произошли в технике подъема. Решающую роль в перевооружении техники подъема сыграла примененная в качестве двигателя паровая машина. В начале XIX в. на рудниках еще можно было видеть и паровой насос для откачки воды из шахты, и гидравличе­ское колесо для подъема полезных ископаемых. Однако с 20-х годов XIX в. для подъема начинают широко применяться паровые машины. Создаются специальные рудничные подъемные установки, приводимые в действие паровым двигателем.

Одновременно в этот период велись работы по созданию предохрани­тельных устройств, так называемых шахтных парашютов, которые в слу­чае обрыва головного каната или отказа в работе тормозов подъемной машины задерживали падающую клеть.

2. Реконструкция путевого хозяйства. В послевоенный период в Донбассе в результате проведения техни­ческой реконструкции шахт появились мощные высокомеханизированные шахты, что поставило перед подземным транспортом новые задачи в отно­шении повышения пропускной способности транспортных магистралей, надежности и бесперебойности подвижного состава в работе. Поэтому были созданы новые типы электровозов и вагонеток, увеличились ско­рости движения и весовые меры рудничных поездов. Это в свою очередь привело к коренному совершенствованию и реконструкции подземных рельсовых путей, применению рельсов тяжелого типа, более совершенных шпал и балласта.

На 1966 г. длина рельсовых путей (в одноколейном исчислении) со­ставляет: горизонтальных — 776л км, наклонных — 2300 км. Преобла­дающая ширина их колеи 600 и 900 мм.

Рельсы тяжелого типа РЗЗ укладываются, главным образом, в .ма­гистральных выработках на горизонте околоствольного двора, в наклон­ных стволах и капитальных уклонах (бремсбергах), оборудованных ка­натными откатками. Во всех остальных выработках применяются рельсы Р24 и Р18. В 1966 г. протяженность путей с рельсами Р24 в горизонталь­ных выработках составила 6245 км, в наклонных — 1770 км.

Подземные рельсовые пути укладываются на деревянных и железо­бетонных шпалах. Длина шпал при 600 мм колее рельсового пути — 1200 мм, а при 900 мм. колее — 1700 мм, деревянные шпалы изготав­ливаются из сосны, кедра, пихты пли лиственницы. Срок службы деревян­ных непропитанных шпал 2 — 3 года, пропитанных антисептиками — г)—8 лет.

В последнее время все более широкое применение находят созданные ДонУГИ железобетонные шпалы с предварительно напряженной и не­напряженной арматурой. В сравнении с деревянными у них примерно в 6 — 7 раз длиннее срок службы. Железобетонная шпала с напряженной арматурой относительно вертикальной плоскости сечения и состоит из 26 стальных напряженных проволочек диаметром 2,5 мм. Крепление рельсов к шпале осуществляется при помощи костылей и клин­чатых стандартных подкладок. Для этого шпала имеет гнезда для дере­вянных пробок с волнистой поверхностью. Пробки изготавливаются из твердых пород дерева (дуб, бук и др.) и пропитываются антисептиками.

В главных откаточных выра­ботках шпалы укладываются на балласте. В качестве балласта ис­пользуется: дробленая галька, ще­бень из твердых и крепких пород крупностью 20 — 40 мм. гравий — 3 — 30 мм, малосернистые кислые доменные шлаки — 20 — ⁷»0 м.ч или шахтная порода прочностью на сжатие не менее 60 к?,/см² и крупностью 70—80 лм*. которая не разрушается от действия шахтных вод. Толщина балластного слоя на горизонтальных откаточных выработках, как правило, не менее 100 мм. На шахтах Украинского Донбасса на балласте уложено 1100 км рельсо­вых путей и горизонтальных и 127 в наклонных выработках.

В 1952 г. в соответствии с приказом МУП СССР № 285/а от 24 марта 1951 г. заводы угольного машиностроения начали серийный выпуск трех основных групп новых унифицированных вагонеток.

Первая группа вагонеток — для нового шахтного строительства и для пополнения вагонеточного парка шахт, где клети и околоствольное оборудование позволяют применить их. Вторая группа — это вагонетки, предназначенные для пополнения вагонеточного парка действующих шахт. Третья группа — вагонетки индивидуального изготовления.

В новых вагонетках проведена унификация отдельных узлов, дета­лей, элементов конструкций и др. Дружковский завод и Центрогипрошахт в 1959—1962 гг. провели унификацию серийных вагонеток выпуска 1959 г. и предусмотрели 8 унифицированных и 10 специальных типораз­меров шахтных вагонеток.

На 1966 г. в Донецком бассейне использовалось 490 тыс. рудничных вагонеток, из которых 152 тыс. (31,0%) грузоподъемностью две и более тонны. Грузоподъемность вагонеточного парка на 1000 т суточной до­бычи на 1 января 1941 г. составляла 349 т-1950 г.— 502, 1954 г.— 690, 1966 г.- 1080 т.

В последние годы идет замена вагонеток малой грузоподъемности большей. Так, если средняя емкость вагонетки по комбинату «Донецк-уголь» в IV кв. 1958 г. составляла 1,11 лг. то в IV кв. 1965 г.— 1,44 м, т. е. возросла на 30%. При этом количество вагонеток грузоподъемностью' более двух т за этот же период увеличилось с 18 169 шт. до 43 340, или возросло в 2,4 раза, а количество вагонеток грузоподъемностью до одной т уменьшилось с 101 613 шт. до 42 235, т. е. в 2,6 раза.

Наиболее широко применяются вагонетки с глухим кузовом из ли­стовой стали толщиною 4—5 мм с полукруглым днищем. Такая форма кузова удобна в эксплуатации, облегчает чистку кузова от налипшего угля и породы, упрощает технологию изготовления вагонеток.

Дружковский машиностроительный завод основной поставщик ва­гонеток для шахт Донбасса. Коллектив Дружковского завода совместно с лабораторией рудничного транспорта и подъема МакНИИ и лаборато­рией долговечности ВНИИПТУглемаша разработал универсальную сцеп­ку. Кроме того, Дружковским и Киселевским заводами разработаны вращающиеся автосцепки. Для вагонеток с автоматическими сцепками применяется прямоугольная форма кузова. Для увеличения срока служ­бы вагонеток предусматривается применение износостойких марок сталей, антикоррозийных покрытий, пластмасс. Большегрузные вагонетки грузоподъемностью свыше 3,5 т будут выпускаться только с автосцепка­ми, изготовленными из низколегированных высокопрочных марок сталей. Созданы новые типы вагонеток. Так, Дружковским машзаводом разработана облегченная безрамная вагонетка ВБ-2 емкостью 1,42 лг³. Конструктивной особенностью ее является наличие амортизационной под­вески скатов, пружинных амортизаторов в буферных устройствах, отсут­ствие продольных балок, воспринимающих продольные и поперечные нагрузки. В безрамной вагонетке нагрузки воспринимаются элементами кузова и буферными устройствами. Южгипрошахтом разработана ва­гонетка с откидными днищами типа УВД-3,3. Она имеет кузов трапециидальной формы, два полуднища, поддерживаемые в закрытом состоянии запорным устройством. Ходовая часть УД 13-3,3 выполнена па разрезных осях. Вагонетка оборудована автоматической не вращающейся сцепкой. Ходовая часть и буферно-тяговое устройство ее подрессорены. УВД-3.3' предназначена для колеи 900 мм. емкостью 3.3 м³ , вес ее 1600 кг.

На шахтах Донбасса применяется ряд специальных грузовых вагонеток. Для транспортирования породы в выработанное пространство вы­пускаются вагонетки с опрокидным кузовом СВП-2,2, емкость 0,71 — 1,3 м³ для колеи 550, 575, 600 и 900 мм, коэффициент тары 0,80—0,85 (ДонУГИ и Дружковский машзавод).

Длинномерный лес перевозится в специальных вагонетках грузоподъ­емностью 1—3 т без лобовых стенок. Жидкие материалы транспортиру­ются в вагонетках-цистернах грузоподъемностью 1,0—3,0 т. Взрывчатые материалы доставляются в вагонетках с металлическим цилиндрическим кузовом, покрытым деревянной предохранительной обшивкой.

3. Модернизация электровозного парка.

В годы Великой Отечественной войны, несмотря на то, что основная J база производства рудничных электровозов была перенесена на Урал, внедрение механизированной откачки значительно расширилось. Удельный • вес ее в угольной промышленности СССР в 1945 г. достиг 86,5%, причем откатка электровозами составила 54,5%.

В годы войны горное машиностроение освоило выпуск десятитонных контактных электровозов Ю-10-600 (для колеи 600 мм) и Ю-10-900 (для колеи 900 мм), предложенных инж. А. II. Ющенко. На электровозах приме­нялось то же электрооборудование, что и на семитонных П-ТР. Это позво­лило при тех же параметрах увеличить производительность десятитонных электровозов.

Серийное производство новых электровозов Ю-10 было организовано на Урале Александровским машиностроительным заводом.

В период восстановления угольной промышленности Донбасса на шахты стали поступать контактные электровозы Александровского магл-завода: семитонные П-ТР-2Г, десятитонные Ю-10 и четырнадцатитонные 1У-ТР-4. В их схемах впервые осуществлено электрическое (реостатное) торможение, что позволило резко снизить расход металла на тормозные* колодки.

В 1944 г. Дружковский машиностроительный завод приступил к се­рийному выпуску аккумуляторных электровозов типов П-АР-1 и П-АР-2, конструкция которых была разработана еще до войны. В дальнейшем эти электровозы были модернизированы п получили обозначение П-АР-1М и П-АР-2М.

В июле 1949 г. Совет Министров СССР утвердил первый Государствен­ный общесоюзный стандарт на рудничные электровозы постоянного тока ГОСТ 5048—49 *. Тогда же институт Гипроуглемаш и машиностроительные заводы проделали большую работу по унификации конструкций электро­возов. Были разработаны технические, а затем и рабочие проекты электро­возов, 7КР, 10КР, 14КР, 8АРП и 12АРП. 1 января 1956 г. был введен новый стандарт на рудничные электровозы ГОСТ 5048-55, несколько улучшив­ший параметры отдельных машин. Так. в тяжелых электровозах 14КР-1 применено пневматическое торможение с помощью сжатого воздуха,

подаваемого от специального двигатель-компрессора, установленного на электровозе. Одновременно сжатый воздух позволил обеспечить надежную работу песочной системы и звуковой сигнализации электровозов. Электро-

Контактнып электровоз 14КР-2.

возы серии 8АРП имели железоникелевые аккумуляторы ЭЖН-350. Эти аккумуляторы имели большую механическую прочность и электрическую выносливость, меньшую чувствительность к случайным коротким замыка-

Аккумуляторный электровоз S АРГТ-3.

ниям, перезарядам и т. п. Срок службы их 2—3 тыс. циклов, т. е. что значительно больше, чем у свинцовых аккумуляторов.

В настоящее время для рудничных электровозов поставляются исклю­чительно щелочные железоникелевые аккумуляторные. Элементы ТЖН-300, ГЖН-ЗоО, ТЖН-450 и ТЖП-550 Луганского и Курского аккумуляторных

Механизация откаточных работ долгое время зависела от производ­ства малогабаритных контактных и аккумуляторных электровозов, пред­назначенных для сборочно-маневровых работ и транспортирования ваго­неток по откаточным выработкам с небольшим грузопотоком. Так, из 6679 электровозов, обслуживающих на 1 января 1956 г. подземный транспорт на угольных шахтах Донбасса, на долю малогабаритных электровозов приходилось около 27%.

Развитие электровозной откатки сопровождалось некоторым сниже­нием производительности электровозов, что объяснялось, во-первых, при­менением тяжелых электровозов на малопроизводительных участках, во-вторых, выполнением несвойственных им сборочных операций. Поэтому значение малогабаритных электровозов очень возросло. Имея большую проходимость и хорошо вписываясь в узкие выработки, они в основном и обеспечили полную ликвидацию конной и ручной откатки на малопроиз­водительных участках шахт.

Тесное содружество науки и передового инженерно-технического и производственного опыта обеспечили мощный прогресс рудничной элект­ровозной тяги в СССР. На угольных шахтах Донбасса механизация подземного транспорта в 1955'г. достигла 99,9%. Электровозная откатка составила 97%.

Наши электровозы 8АРП и 10КР, которые стали наиболее массовыми, на шахтах, не уступают лучшим иностранным образцам, а советские тяже­лые электровозы 14 КР-1 по многим техническим показателям превосхо­дят их.

Развитие угольной промышленности Донецкого бассейна в послевоен­ный период характеризуется значительным углублением шахтных полей и увеличением производительности шахт. Рост производительности шахт по­требовал увеличения пропускной способности транспортных выработок и, следовательно, увеличения мощности транспортных средств. В 1958— 1962 гг. создаются мощные рудничные локомотивы, имеющие большой сцеп­ной вес, большие скорости движения и полностью удовлетворяющие тре­бованиям безопасности работы в газовой среде.

Конструкторы Дружковского машиностроительного завода разрабо­тали малогабаритный аккумуляторный электровоз 4,5 АРП. Выпуск электровозов 4,5 АРП и 4КР освоил затем Лаптевский машиностроитель­ный завод.

Дружковский завод совместно с МакНИИ разработал конструкцию взрывобезопасного аккумуляторного электровоза 5АРВ. До последнего времени на аккумуляторных электровозах применялись батареи в невзры-вобезопасном исполнении. Основная трудность заключалась в создании взрывобезопасной конструкции батарейного ящика. Батарейные ящики электровозов 5АРП снабжены пакетной защитой, которая удовлетворяет требованиям взрывобезопасности (взрывоустопчиность и взрывопроницае-мость) для метановоздуншой среды. Для исключения скопления водорода внутри батарейного ящика последний снапж»*п палладированным катали­затором. Он представпнет собой нагретую палладиевуго проволоку. На ней п происходит поверхностно^ беспламенном r<>;u'inn> водорода. Электровозы

Серийное производство рудничных электровозов, внесенных в типаж, предусмотрено на 1964—1969 гг. и намечается сосредоточить на Александ­ровском, Лаптевском и Дружковском машиностроительных заводах.

Для откатки в условиях главным образом вспомогательных выработок_t опасных по газу и пыли, Дружковским машзаводом в 1957 г. создан опыт-^; ный образец шахтного инерционного локомотива (гировоза). После успеш­ных промышленных\испытаний с 1960 г. был организован серийный вы­пуск гировозов ГР-4 и ГР-5. Шахтный гировоз использует кинетическую» энергию, аккумулируемую вращающимся маховиком. Раскручивает махо­вик пневматический привод, поэтому гировозы эксплуатируются в шах­тах, разрабатывающих пласты крутого падения, где имеется развитое воз­душно-компрессорное хозяйство. Запас энергии маховика позволяет иметь длину пробега в рабочем режиме около 2000 м.

Другие направления в создании взрывобезопасных локомотивов яв­ляются: а) высокочастотные бесконтактные электровозы и б) дизельные локомотивы (дизелевозы).

Опытные образцы высокочастотных электровозов созданы совместны­ми усилиями ДонУГИ, Донгипроуглемаша и Дружковского завода. Эти электровозы испытывались на шахте № 2 «Контарная» треста «Шахтерск-антрацит» в Донбассе. Однако низкий к. п. д., сложность конструкции и опасность при применении этих электровозов в газовой атмосфере (появле-

Шахтный инерционный гировоз ГР-5.

ние наведенных токов в окружающих выработках с металлическим обору­дованием) по существу исключают возможность широкого использования их в угольных шахтах.

Опытные образцы шахтных дизелевозов Донгипроуглемаша предпола­гается организовать на Александровском машиностроительном заводе. Выводы целесообразности их серийного выпуска можно будет сделать лишь после длительного испытания их на угольных шахтах Донбасса.

Рудничная откатка аккумуляторными электровозами наиболее рас­пространенный вид подземного транспорта. Для зарядки аккумулятор­ных батарей в послевоенные годы широкое применение получили двига­тель-генераторные преобразователи, стеклянные ртутные выпрямители ВАРЗ-124/149-90 и селеновые выпрямители ВСЗШ-2Щ и ВСЗШ-70/36.

В настоящее время двигатель-генераторные преобразователи не при­меняются для зарядки аккумуляторных батарей, стеклянные ртутные и селеновые зарядные выпрямители сняты с производства и только в не­больших количествах применяются на шахтах Донбасса.

В последние годы для шахтных электровозных батарей отечественная промышленность выпускает зарядные устройства с металлическими ртут­ными и полупроводниковыми (германиевыми и кремниевыми) вентилями

Ртутные выпрямительные зарядные агрегаты ЗУ-3, промышленный выпуск которых начат Днепропетровским заводом шахтной автоматики с 1954 г., предназначены для индивидуальной зарядки аккумуляторных батарей типа 80 ТЖН-350, 96 ТЖН-350 и 126 ТЖН-550. В ЗУ-3 применена си­стема регулирования, обеспечивающая зарядку батареи постоянной си­лой тока.

Наиболее перспективными являются полупроводниковые зарядные аг­регаты, которые более надежны и .безопасны в шахтных условиях. В 1959 г. Саранским заводом «Электровыпрямитель» освоен серийный выпуск рудничных полупроводниковых зарядных устройств типа ЗУГ-174-90 и ЗУК-174-90. Запорожский электроаппаратный завод в 1960—1961 гг. выпустил несколько опытных образцов мощных зарядных устройств ЗУГ-225-125.

В перечисленных полупроводниковых зарядных устройствах приме­нен однотипный силовой регулирующий элемент-трансформатор, регули­руемый подмагничиванием шунтов. Недостатком существующих полупро­водниковых зарядных рудничных агрегатов является несовершенство си­стемы автоматического регулирования зарядного тока и громоздкость силового регулирующего элемента. Все существующие зарядные агрегаты имеют сравнительно небольшую единичную мощность и предназначены для зарядки одной аккумуляторной батареи при постоянной силе тока. Поэто­му преимущества полупроводниковых выпрямителей практически не реа­лизуются.

В Днепропетровском горном институте в 1960—1963 гг. разработаны схемы новых полупроводниковых зарядных агрегатов с автоматическим ре­гулированием режима заряда при помощи силовых магнитных усилителей. Они были приняты Запорожским электроаппаратным заводом к промыш­ленному производству.

Применение более совершенной системы регулирования выпрямлен­ного напряжения дает возможность получить значительный экономичес­кий эффект за счет повышения к. п. д. агрегатов, сократить расход ак­тивных материалов и уменьшить размеры зарядных подстанций.

С 1964 г. начат серийный выпуск рудничных полупроводниковых за­рядных устройств типа ЗУК-75/120, предназначенных для индивидуаль­ного заряда аккумуляторных батарей типов 36 ТЖН-300 и ^66 ТЖН-300. Зарядное устройство — это трехфазный силовой полупроводниковый вы­прямитель, управляемый самонасыщающимися дросселями насыщения в цепи вентилей и снабженный компенсационной системой автоматиче­ской стабилизации зарядного тока с внешней обратной связью по току ОУТ и положительной обратной связью по напряжению ОУН. В 1965 г. была выпущена опытная партия полупроводниковых зарядных устройств ЗУК-155/230 взамен ртутных ЗУ-3. Они успешно прошли испытания в шахтах Донбасса и с 1967 г. выпускаются серийно.

В системах электроснабжения рудничной откатки контактными элект­ровозами применяют двигатель-генераторы, металлические ртутные выпря­мители типов РМНВ-500 и РМНВ-1000 (разборные с водяным охлаждением) и безнасосные ртутные выпрямители РМ-300 и РМ-500 (запаянные с воз­душным охлаждением). Преобразовательные агрегаты с двигатель-генера­торами, вследствие общеизвестных недостатков, в настоящее время не при­меняются при типовом проектировании подземной электровозной откатки. Но значительное количество их используется на действующих шахтах Донбасса. Металлические ртутные выпрямители РМНВ-500 и РМНВ-1000 устарели. Значительные габариты их и высокая стоимость выработки под

оборудованием подземной тяговой подстанции, сложность конструкции и трудность обслуживания, сравнительно низкий к. п. д. и др. недостатки ограничивают применение этих выпрямителей. В большинстве случаев питание рудничной контактной сети от этих выпрямителей осуществляется с поверхности шахты.

Серийные безнасосные металлические ртутные выпрямители РМ-300 и РМ-500 более совершенны по сравнению с разборными ртутными выпря­мителями и в настоящее время являются основными типами тяговых пре­образователей для шахтной электровозной откатки. Они практически вы­теснили и металлические разборные ртутные выпрямители.

В последние годы в нашей стране и за рубежом для шахтной электро­возной откатки созданы и применяются полупроводниковые тяговые пре­образовательные агрегаты. Однако они не получили широкого распростра­нения из-за ненадежной системы защиты от аварийных режимов и несовер­шенства их схемы и конструкции. В настоящее время Днепропетровским горным институтом и институтом Гипронисэлектошахт ведутся исследо­вания по созданию более совершенных схем новых типов полупроводни­ковых тяговых агрегатов для угольных шахт.

4. Конвейерный транспорт. В конце 1944 г. Гипроуглемаш разработал проект нового конвейера РТУ-ЗО для транспортировки угля по горизонтальным и наклонным выра­боткам, который выпускается Александровским машзаводом до настояще­го времени в модифицированном варианте РТ-30, а также в виде улучшен­ной конструкции — РТ-ЗОМ.

В послевоенные годы, в связи с увеличением грузопотоков, Гипро-углемашем совместно с заводами угольного машиностроения — Александ­ровским, «Свет шахтера» и Краснолучским спроектированы и изготовлены мощные конвейеры КРШ-220 и ЛКУ-250 для горизонтальных и наклонных выработок. Эти конвейеры оснащались хлопчатобумажными конвейер­ными лентами типа Б-820 и поэтому имели малую длину (70—250 м в за­висимости от производительности и угла наклона).

Дальнейшее развитие конвейеров связано было с разработкой высокопрочных лент со стальными тросами и синтетическими волокнами (капрон, анид, лавсан).

В 1955 г. испытаны первые конвейеры КРУ-350 Гипроуглемаша и Александровского машзавода с тросовой лентой шириной 1200 м. Эти конвейеры позволили довести производительность до 350 т/час, а длину одной установки для 500—1000 м на один став. Для меньших производи-тельностей в 1958—1959 гг. Краснолучским заводом начат выпуск конвейе­ров КРУ-260 с шириной ленты 900 м. Наиболее мощный конвейер КРУ-900 для наклонных стволов шахт имеет резино-тросовую ленту (производитель­ность 900 т/час, длина — 700—1500 м).

Для наклонных стволов и уклонов Краснолучский завод в 1960— 1961 гг. создал конвейер КЛ-1 с повышенной скоростью (1,5 или 3 м/сек) и лентой на синтетической основе. Для оснащения горизонтальных выра­боток Александровский завод выпустил в 1962 г. конвейеры КЛ-150 с дли­ной одного става 400—500 м. Краснолучским машзаводом совместно с Дне­пропетровским горным институтом были созданы конвейеры на канатных ставах, для выработок с дующей почвой и конвейеры для бремсбергов.

В послевоенные годы на реконструируемых шахтах в схемах транспор­та предусматривается концентрация грузопотоков с применением ленточ-

Механизированная транспортировка угля в шахте № 18 треста «Снежнянантрацит»

конвейером КЛЦ-1.

ных конвейеров. Однако конвейеризация наклонных выработок шахт Дон­басса началась по-настоящему с 1956 г., когда был получен положительный опыт применения конвейеров.

Конвейеризация доставки угля по горизонтальным и наклонным вы­работкам в настоящее время является одним из основных направлений под­земного транспорта. За послевоенные годы удельный вес конвейерного транспорта по наклонным выработкам достиг 22,8% , по уклонам - 24,5% бремсбергам V-50%. Конвейерный транспорт начал применяться и по горизонтальным выработкам.

На угольных шахтах Донбасса в 1960 г. эксплуатировалось 5 1 тыс. подземных конвейеров, главным образом, ленточных

Горизонтальные горные выработки Донбасса характеризуются боль­шой протяженностью и искривленностью в плане. Это в значительной степени сдерживает применение ленточных конвейеров, требующих прямолинейных выработок. Поэтому с 1958 г. ведется работы по созданию для конвейеризации горизонтальных выработок специальных конвейеров. Совместно с научно-исследовательскими институтами, заводами «Свет шахтера» в г. Харькове и им. Пархоменко в г. Луганске были созданы пластин чатые изгибающиеся конвейеры КП-5 (з-д им. Пархоменко) и

Мощный конвейер на центральном штреке шахты № 3 «Холод­ная балка», доставляющий уголь из двух лав в шахтные бункеры.

КПИ-1 («Свет шахтера»). Однако при промышленных испытаниях их был выяв­лен ряд конструктивных и эксплуатационных недостатков, в связи с чем задача создания работоспособных конвейеров для непрямолинейных гори­зонтальных выработок остается весьма актуальной.

Донгипроуглемашем разработан ленточно-цепной изгибающийся кон­вейер «МИР», предназначенный для транспортировки угля по криволи­нейным штрекам. Несущий орган конвейера — гладкая прорезиненная лента — при креплении к специальным ходовым кареткам собирается в гофры. Это допускает изгиб конвейера в плане без пересыпания материала через ленту.

Краснолучским заводом для доставки угля по штрекам спроектирован изгибающийся конвейер КЛЦН-1. Длина конвейера до 1500 де, произво­дительность 400 т/час, скорость движения несущего полотна 1,25

Специфика горнотехнических условий угольных шахт Донбасса и в частности наличие транспорта по наклонным выработкам большой протя­женности, с большими грузопотоками и большими углами наклона, потре­бовали создания магистральных конвейеров большой длины и крутонаклонных конвейеров. В связи с этим разработаны и испытаны специальные типы конвейеров с разделением функций между несущим и тяговым орга­нами: ленточно-цепные (КЛЦ-1, К Л Ц-3), пластинчатые (КПУ) и ленточно-канатные (КЛК-2, МКЛ и др.). Основные параметры ленточно-цепных кон­вейеров: производительность 250—300 т/час; длина конвейера свыше 1000 м; скорость движения ленты 1,3 м/сек; ширина ленты 1000 м; мощность

двигателя (одного привода) — 85 кет. Пластинчатые конвейеры имеют аналогичные параметры за исключением ширины несущего полотна, рав­ного 500—650 мм. Однако эти конвейеры не вышли из стадии доводки и не приняты еще к серийному изготовлению.

Все типы конвейеров, выпускаемые в настоящее время, оснащены аппаратурой, обеспечивающей их работу в автоматизированном режиме.

Опыт работы ряда шахт Украинского Донбасса свидетельствует о вы­сокой эффективности конвейерного транспорта. Так, на шахте «Пролетар­ская-Глубокая» (трест «Макеевуголь»), где конвейерами оборудовано 36% протяженности горизонтальных выработок и 64% общего числа наклонных выработок, трудоемкость подземного транспорта почти в 6 раз ниже сред­ней трудоемкости транспорта по бассейну в целом (26 человек на 1000 т суточной добычи). Высокий уровень конвейеризации транспорта на шахте «Центральная» (трест «Анрацит») — 64% горизонтальных и 75% наклон­ных выработок. Численность рабочих подземного транспорта на этой шахте 51 человек на 1000 т суточной добычи. В Украинском Донбассе на боль­шинстве шахт трестов «Красноармейскуголь», «Добропольеуголь», «Сели-довуголь» доставка конвейерами — основной вид транспорта. На шахтах трестов «Добропольеуголь» и «Селидов уголь» конвейерами оборудовано 25,0 и соответственно 19,0% протяженности горизонтальных выработок, 26,5 и 57,0% общего количества уклонов и бремсбергов. Число обслуживающего персонала на этих шахтах соответственно 66 и 81 человек на 1000 т суточ­ной добычи.

В настоящее время промышленное производство магистральных конвейеров для угольной и горнодобывающей промышленности осущест­вляется в соответствии с единым типажом магистральных подземных кон­вейеров на 1963—1970 гг., разработанным Гипроуглемашеми Московским горным институтом при участии проектных институтов Гипрорудмаш» Гипроуглемаш, ВНИИПТУглемаш, Гипроникель и харьковского завода «Свет шахтера».

Механизация подземного транспорта была важнейшим звеном ре­конструкции угольного Донбасса. В период его восстановления транс­портирование (откатка) угля по промежуточным и коренным выра­боткам производилось главным образом при помощи конной и, реже, канатной тяги. На небольшие расстояния откатка осуществлялась, как правило, врфч^ю. Широкая механи­зация подземного транспорта началась лишь во вторую пятилетку.

Применение машин в угольной про­мышленности происходило неравномер­но, что и привело к разрыву между уровнем механизации отдельных произ­водственных процессов. Особенно от­ставала в начале 30-х годов механи­зация откатки. В решениях XVII пар­тийной конференции ВКП (б) было опре­делено, что техническая политика в угольной промышленности должна про­водиться в направлении «решительного перехода во всех угольных бассейнах от частичной механизации угледобычи к комплексной механи­зации всех процессов».

За годы второй и третьей пятилеток разрыв между механизацией от­катки и механизацией выемки и доставки значительно уменьшился (табл. 37). Это было достигнуто за счет внедрения электровозной откатки. В 1940 г. электровозная откатка в общем грузообороте подземного транс­порта составляла 64,5% против 5,7% в 1932 г. Одновременно доля канат­ной откатки снизилась с 11,7% до 9,1%. Что же касается конвейерного транспорта по горизонтальным откаточным выработкам, то его примене­ние в 1940 г. находилось лишь в зачаточном состоянии (0,1%).

С увеличением числа электровозов росло количество вывезенного ими груза, однако интенсивность использования их была еще низкой. Так, из имевшихся в Донбассе на 1 января 1938 г. 545 электровозов рабо­тало только 353, т. е. 64,7%. Для улучшения работы шахтного транспор­та потребовалось провести реконструкцию путевого хозяйства и вагонного парка, ввести более четкую организацию маневровой работы, движения электровозов и обслуживания механизмов.

Движение новаторов производства нашло последователей и среди машинистов рудничных электровозов. Еще в конце 1935 г. машинист контактного электровоза шахты «Артем» треста «Шахтантрацит» Михай-личенко добился сменной выработки 1624 т • км. В 1936 г. на шахте

им. газеты «Известия» треста «Донбассантрацит» машинист аккумуляторного электровоза Жеребцова достигла регулярной сменной производительности 400—450 т • км. Подобные примеры стали в те годы массовыми.

Большое значение для успешного применения передовых методов труда имела правильная организация управления электровозной откат­кой. Шахты им. ОГПУ треста «Несветайантрацит» и «Артем» треста «Шахтантрацит» добились рекордной месячной производительности кон­тактных электровозов — 30—35 тыс. т • км, главным образом за счет диспетчерского управления электровозной откаткой, основанного на при­менении технических средств связи, сигнализации, централизации и блокировки.

С развитием механизации всех звеньев рудничного транспорта свя­зано появление ряда научных исследований, посвященных анализу работы транспортных устройств, теории расчета и проектирования транспортных машин, области их рационального применения, организации и производи­тельности. Эти вопросы были рассмотрены в трудах А. О. Спиваковского, Н. С. Полякова, Ф. Н. Шклярского, С. А. Волотковского, С. И. Коз­ловского, И. И. Лившица, Г. А. Ломова, А. Р. Фролова, А. В. Не­коза, В. Н. Лебедева, Б. А. Розентретера, И. С. Дерусова, 3. М. Лей-теса и др.

В результате труда ученых, конструкторов, заводских коллективов техника подземного транспорта Донбасса в рассматриваемый период приблизилась к уровню лучших зарубежных достижений тех лет.

В конце 20-х и начале 30-х годов особенно резко обозначилась диспро­порция между добычными возможностями механизированных лав и низкой пропускной способностью транспортных звеньев' в шахтах. Необходимо было механизировать откатку, что было возможно лишь при серийном производстве рудничных электровозов. С этой целью началась подготов­ка к серийному выпуску рудничных электровозов на московском заводе «Динамо». Одновременно было закуплено около 130 электровозов за гра­ницей.

Перелом наступил с началом массового выпуска советских аккумуля­торных электровозов: 32 шт.— в 1932 г. и 236 шт.— в 1933 г. К концу

Первый советский рудничный электровоз производства Краматорского завода.

1934 г. отечественные электровозы составили уже 74% общего количества, с этого года и был прекращен ввоз зарубежных локомотивов.

В Генеральном плане механизации шахт Донбасса электровозная откатка была признана основным видом транспорта для шахт. Другие виды откатки допускались только при невозможности осуществления элек­тровозной откатки или нецелесообразности ее организации.

Первые рудничные аккумуляторные электровозы серии АР-113 выпус­кались совместно московским заводом «Динамо», готовившим электриче­скую часть, и Подольским машиностроительным заводом, изготовлявшим механическую часть. Сцепной вес электровозов составлял 6—6,5 т (в 'за­висимости от колеи); машины оборудовались двумя взрывобезопасными тяговыми двигателями суммарной часовой мощностью 15,8 кет, что обес­печивало часовую силу тяги 1080 кг при скорости 5,2 км /час. Батарея емкостью 23,4 кет • ч помещалась в ящике, имевшем противогазовую 3aⁱ щиту. В оборудовании подземной электровозной откатки в Донбассе при­нимали участие также ленинградские заводы «Ленинская искра», изготов­лявший аккумуляторы, и «Светлана», выпускавший ртутные выпрямители.

Первые девять советских аккумуляторных электровозов типа 1-АР-113 были введены в эксплуатацию на четырех донецких шахтах в конце 1932 г. Каждая из этих машин заменяла в среднем девять лошадей, что убедитель­но свидетельствовало об эффективности электрических локомотивов. В целом по Донбассу объем доставленного электровозами груза увеличил­ся за 1932—1934 гг. в несколько раз. Однако удельный вес электровоз­ной тяги все же оставался низким — менее 20% в общем объеме перевозок угля.

Внедрение аккумуляторной электровозной откатки на шахтах Дон­басса сопровождалось рядом трудностей. В 1934 г. в Донбассе состоялся Всесоюзный общественно-технический «суд» над шахтной электровозной от­каткой, в ходе которого были вскрыты конструктивные недостатки элект­ровозов, аккумуляторных батарей и зарядных устройств. Была подвергнута критике также организационная система шахтного транспорта Это совещание специалистов и общественности наметило технические и орга­низационные пути улучшения работы подземного транспорта.

Б 1934 г. Центральная аккумуляторная лаборатория в Ленинграде изготовила для рудничных электровозов опытные образцы трубчатых свинцовых аккумуляторов, имевших большую прочность и емкость С 1У*55 г. ленинградский завод им. лейтенанта Шмидта начал серийный выпуск аккумуляторов трубчатого типа ЭТТ-250. Благодаря их примене­нию возрос срок службы аккумуляторных батарей, а также в значитель­ной степени было ликвидировано несоответствие между мощностью элек­тровозных двигателей и емкостью батарей, что дало возможность увеличить количество вагонеток в поездных составах. Электровозы серии АР-113 подвергались также и некоторым другим конструктивным изменениям-было усовершенствовано тормозное устройство, усилены пусковые сопро­тивления, улучшен контроллер. Электровозы с этими изменениями полу­чили наименование АР-113М и в таком виде выпускались до 1939 г. Всего за семь лет (1932-1938 гг.) в СССР было выпущено 766 аккумуляторных электровозов, причем около половины их было направлено в угольную промышленность Донбасса.

5.Откатка контактными электровозами. Одной из главных причин, задержавших более чем на три года серий­ный выпуск контактных электровозов, имеющих большие преимуществa
перед аккумуляторными, были жесткие условия их применения регламентированные «Правилами безопасности». Такое положение не могло дол­го сохраняться, учитывая что месячная производительность контактного
электровоза в среднем по Донбассу составляла 17 тыс. т • км, аккумуляторного — лишь 6 тыс. т • км. В результате развернувшегося в 30е годы широкого обмена мнениями и экспериментального изучения определи­лись те условия, при соблюдении которых контактные электровозы могли быть применены на газовых шахтах (работа на свежей входящей струе воздуха, имеющей скорость не менее 1 м/сек, наличие двух токоприемни­ков и т. п.).

В 1934 г. Криворожский трест «Руда» разработал и направил на за­вод «Динамо» основные технические данные для изготовления 6-тонного троллейно-кабельного электровоза. Первые образцы электровозов типа
1-ЭТР-1 (для колеи до 600 мм) и З-ЭТР-1 (для колеи 750-900 мм) бы­ли изготовлены в начале 1935 г., к концу года их было выпущено уже
106 штук.

Электровозы этой серии, именовавшиеся после модернизации ЭТР-2
имели сцепной вес 5,5—6 т и оборудовались двумя двигателями ТР-10
суммарной часовой мощностью 22 квт, что обеспечивало часовую силу
тяги 1140 кг при скорости 7,6 км/час. Электровозы имели контакторную
систему управления. Токоприемником служил дуговой пантограф Механическое оборудование контактных электровозов было аналогично обору­дованию электровозов серии АР-113, что и дало возможность быстро нала­дить их серийное производство. Эти машины хорошо зарекомендовали
себя в Криворожском бассейне и, оказавшись лучше импортных 6-тонных
электровозов фирмы «Гринвуд и Бетли», заняли в бассейне доминирующее
положение.

В дальнейшем контактные электровозы (без кабельных барабанов) начали в массовом количестве поступать в Донбасс, где после изменения «Правил безопасности» (было разрешено их применение на газовых шахтах первой и второй категорий) из 1140 отечественных электровозов, выпущен­ных к 1939 г., 42,7% составляли контактные (при 16,5% в 1935 г.). В ре­зультате внедрения в Донбассе контактной электровозной откатки не только намного возросло число электровозов в подземных выработках, но и увеличилась почти на 22% средняя производительность работающего электровоза.

Основным видом тока для подземной электровозной тяги в Донбассе был принят постоянный ток напряжением 250 в — для контактных элек­тровозов, 125 в — для аккумуляторных магистральных и 90 в — для акку­муляторных маневровых электровозов. В качестве преобразователей при-

Контактный рудничный электровоз П-ТР.

менялись двигатель-генераторы мощностью от 17 до 110 кет и стеклянные ртутные выпрямители типа ЗВН-100, разработанные «Электротягстроем» ВЭО для шахтных условий.

С расширением производства рудничных электровозов и достижением первых успехов в освоении новой техники возникла основа для увеличе­ния удельного веса электровозной откатки в общем комплексе механизации откаточных работ. Следует отметить, что успехи в механизации откаточ­ных работ в Донбассе связаны с применением в шахтах малогабаритных контактных и аккумуляторных электровозов, предназначенных для сборочно-маневровых работ и транспортирования вагонеток по откаточным выработкам с небольшим грузопотоком. Первые малогабаритные акку­муляторные электровозы были выпущены в 1938 г. (тип I-AJIT-1), а кон­тактные— в 1939 г. (тип I-TJI-1). Для уменьшения габаритов эти электро­возы оборудовались лишь одним двигателем, который с помощью цепной или зубчатой передачи сообщал вращение обеим сцепным осям.

Количество малогабаритных электровозов на донецких шахтах в 1940 г. уже составило 271 шт. (21% ко всему электровозному парку). Такое большое их количество не случайно. Ведь развитие рудничной электровозной откатки в предвоенный период столкнулось с трудностями дальнейшего ее расширения не столько вширь, в смысле дополнительного охвата шахт, сколько вглубь, в смысле охвата удаленных и тесных выработок, промежуточных штреков и т. п. С другой стороны, развитие элек­тровозной откатки в Донбассе сопровождалось некоторым снижением про­изводительности электровозов, что объяснялось применением тяжелых электровозов на малопроизводительных участках. Малогабаритные же электровозы, имея большую проходимость, позволяли механизировать транспорт при разработке тонких пластов и при длине откатки до 500 м. Эти электровозы в основном и обеспечили завершение полной ликвидации конной и ручной откатки на малопроизводительных участках донецких шахт.

6.Модернизация рудничных электровозов.

При эксплуатации электровозов серий ЭТР и АР-113 был обнаружен ряд недостатков в их механической и электрической частях. Некоторые из них были устранены в последующих модификациях этих серий, однако радикальное улучшение могло быть достигнуто лишь путем создания

Аккумуляторный рудничный электровоз II-АР.

новых контактных и аккумуляторных электровозов. В 1938 г. заводами «Динамо» и Подольским КЭЗ был построен опытный образец контактного электровоза типа Н-ТР, который успешно прошел эксплуатационные ис­пытания на шахте № 1 им. Челюскинцев и с января 1939 г. был пущен в серийное производство. В нем была применена непосредственная система управления с помощью кулачкового контроллера. Она была надежнее сложной системы контакторного управления, применявшейся ранее на электровозах.

В 1940 г. после испытаний на шахте № 12 им. Дзержинского началось серийное производство созданных заводом «Динамо» новых аккумулятор­ных электровозов серии П-АР. На них устанавливались силовые кулач­ковые контроллеры взамен быстро выходивших из строя барабанных контроллеров. Электрооборудование этих машин имело взрывобезопасное исполнение.

Новые контактные и аккумуляторные электровозы имели улучшенную конструкцию рам, роликовые подшипники в буксах, балансирное рессор­ное подвешивание. Благодаря применению усовершенствованного электрооборудования значительно улучшились тяговые параметры электро­возов.

Сравнение технических характеристик говорит о преимуществах новых аккумуляторных электровозов. Важно также и то, что в них удалось обеспечить соответствие между основными параметрами — мощностью двигателей, напряжением и емкостью аккумуляторных батарей.

Кроме серийного производства новых электровозов Л-TP и И-АР, в 1939—1941 гг. готовился выпуск тяжелых контактных локомотивов сцепным весом 14 т (типы IV-TP-1 и IV-TP-2). В этих машинах, предназначавшихся для мощных шахт-новостроек, предусматривались косвенное управление при помощи электромагнитных контакторов, электрическая и пневматическая системы торможения, улучшена конструкция панто­графов. В связи с начавшейся войной серийный выпуск 14-тонных машин не был осуществлен.

Проведенная в 1938—1941 гг. работа по совершенствованию рудничных
электровозов явилась первой крупной модернизацией отечественного под­
земного электровозного парка. Она была вызвана быстрым ростом потребностей угольной промышленности, повышением ее технического уровня.
Результатом технического прогресса рудничного электровозостроения
явились серийное производство ряда новых типов электровозов и подготовка проектов дальнейшего совершенствования подземного электровозного парка.

В 1940 г. вышли созданные учеными, проектировщиками и практи­ками «Правила технической эксплуатации угольных шахт». Согласно правилам нормальная рельсовая колея должна быть шириной только 600 и 900 мм. Ограничение типоразмеров колеи открывало перспективы для унификации вагонеток.

Вагонеточный парк Донбасса в восстановительный период представ­лял собой пеструю картину. Вагонетки были с деревянными и металличе­скими кузовами. Деревянные вагонетки имели откидную боковую стен­ку или же глухой кузов прямоугольной или фигурной формы. Кузов вагонетки, покоящийся на деревянной раме, выполнялся из 30—40-мил­лиметровых досок и усиливался по бортам металлическими полосами. Ко­леса — чугунные или стальные диаметром 200—300 мм. Средняя грузоемкость — 500—600 кг при собственном весе 150—200 кг. Кузов служил всего 4—6 месяцев, из-за чего его применение экономически не оправды­валось. Его использовали при ручной откатке на вспомогательных го­ризонтах и при конной откатке — на основных горизонтах.

Большинство вагонеток с металлическим кузовом имело глухой
кузов, клепаной или сварной конструкции. Грузоподъемность таких:
вагонеток колебалась в пределах 0,4—0,65 т. Чтобы кузов меньше ржа­вел, его покрывали смесью угольной смолы и дегтя или специальным варом-лаком. Полускаты вагонеток выполнялись трех типов: с глухо закреп­ленной осью и вращающимися колесами, с вращающейся осью и на ней
неподвижно закрепленными колесами, с вращающейся осью с одним не­
подвижным и одним вращающимся колесом. В качестве подшипников в
основном использовали подшипники скольжения, причем нередко так
называемые открытые подшипники, в которых ось помещалась в буксу
и не закрывалась крышкой. Сцепки применялись штыревого или вися­чего типа. Буфера были деревянными или металлическими с вылетом по­рядка 100 мм.

Вагонеточный парк до начала 30-х годов совершенствовался очень медленно. Объяснялось это тем, что, хотя проектировщики и практики признавали рациональным переход на вагонетки большой емкости, реальных предпосылок к этому не было, так как на шахтах применялась ручная и конная откатка, при которой работать с тяжелыми вагонетками было трудно. Только с началом серийного производства отечественных электровозов началась коренная перестройка вагонного парка.

Заключение.

Машины и оборудование для транспортировки горных пород имеют огромную историю становления и развития. Они прошли путь от простейшего оборудования к самому современному.

На начальном этапе технологии были мало эффективны, что способствовало малому объему добываемой угольной массы. Постепенно, с развитием отрасли транспортные машины совершенствовались.

В настоящее время горный транспорт находится в весьма изношенном состоянии. Задача современной инженерии состоит в анализе технического состояния конвейеров и электровозного парка, оценке оставшегося ресурса работы и создание прогрессивных технологий для развития этой отрасли. Сейчас основной задачей промышленности является модернизация старых машин и, в главной степени, создание новых, более современных и отвечающих нынешним требованиям электровозов, а также скребковых и ленточных конвейеров.

Список литературы.

1. История техники. Москва, 1962 г.

2. История технического развития угольной промышленности Донбасса. 1, 2 том, Киев, 1969 г.