Вся электронная библиотека >>>

 Техника >>

 

 

Техника в ее историческом развитии


Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

 

Глава IV ТЕХНИЧЕСКОЕ ПЕРЕВООРУЖЕНИЕ ГОРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

1. ИЗМЕНЕНИЕ В ТЕХНИКЕ ДОБЫЧИ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

 

 

Особое развитие врубовые машины и механизация зарубки получили в Англии и США. Так, по данным французского инженера Де Ження, изучавшего применение механической зарубки в США в 1900 г., и проф. А. А. Скочинского, посетившего в 1925 г. угольные шахты США и Англии, на шахтах США уже в 1891 г. работало 545 врубовых машин, на долю которых приходилось 6,7% добычи угля, а в 1898 г. число машин возросло до 2622, а добыча соответственно до 20,4% [5, с. 160—163], в 1900 г.— до 3907 и в 1913 г.— до 15 235; в 1913 г. с их применением было добыто 49% угля [6]. В Англии в 1900 г. работало 311 врубовых машин, а в 1913 г. число тяжелых и легких машин увеличилось до 2897, причем около 30% составляли ударные пневматические врубовые машины. Производительность труда при машинной зарубке угля возросла в два раза по сравнению с ручной. В 1914 г. в шахтах Англии с применением врубовых машин добывали 8,5% угля, шахтах Бельгии — 10%, в США — 50,7%.

Возросший объем механизации зарубки обусловил конструктивные усовершенствования врубовых машин. Были значительно улучшены старые дисковые врубовые машины, они стали более компактными, в качестве передаточного механизма в них начали применять стальной диск (1900 г.), весь механизм машин помещался в удобном закрытом кожухе (1907 г.). Машину монтировали на салазках. Режущий исполнительный орган машины был также усовершенствован, благодаря чему увеличилась глубина зарубки (вруба). С 1900 г. на дисковых машинах начали устанавливать электроприводы. Однако и усовершенствованная дисковая врубовая машина имела ряд серьезных недостатков: трудность удержания машины у груди забоя, зажимания тонкого и широкого диска осаждающимися после подрубки породами, частая поломка зубьев диска и др. Эти недостатки мешали эффективно использовать дисковую врубовую машину в забое, поэтому их начали постепенно заменять более совершенными — штанговыми и цепными врубовыми машинами.

Первая штанговая врубовая машина была создана в Англии еще в 50-х годах Х1Хв., однако потребовалось тридцать лет, чтобы эти машины получили распространение. В штанговой машине зарубка угля велась режущими зубками, укрепленными на вращающейся штанге. Перемещалась машина вдоль забоя по рельсам. Машины более поздних конструкций стали монтировать на особой раме с широкими полозьями. В 1887 г. появились первые штанговые машины с электроприводом.

Однако и штанговые, и дисковые машины не получили широкого распространения из-за быстрого износа режущих зубков, частая замена которых весьма удорожала эксплуатацию машины. Наибольший интерес в развитии механизации зарубки представляют цепные врубовые машины, где в качестве исполнительного органа служит режущая цепь с зубками. Изобретателем ее, а также конструктором первой цепной врубовой машины был Вильям Пис. Машина имела бар в форме штанги, на конце которого было укреплено колесо. При помощи колеса натягивали цепь или канат, оснащенные режущими зубками, и направляли их движение [7, с. 288]. Первая цепная врубовая машина, которая достигла более или менее удовлетворительных результатов в работе, была сконструирована англичанином Вильямом Бейрдом в 1864 г. в г. Гартшери (близ Глазго) и была названа «Гартшери». Машина снабжалась поршневым пневматическим двигателем. Сжатый воздух подавался от компрессора, установленного на поверхности. Вдоль забоя устанавливали рельсы, по которым передвигалась машина. Подача осуществлялась храповым механизмом 18, с. 422]. В более поздние модели машины «Гартшери» были внесены значительные усовершенствования. В частности, высота корпуса машины была доведена до 61 см (вместе с рельсами) [9], что давало возможность использовать ее на маломощных пластах. Однако внедрению машины «Гартшери» в производство препятствовал большой недостаток — частое обрывание цепей. В 1877 г. инженер Джеффри и несколько позднее Лехнер создали цепную врубовую машину в Америке. Рабочим органом этой машины являлся бар, состоящий из направляющей металлической рамы и движущейся в ней режущей цепи с зубками. Бар врубался в уголь на глубину 1,8 м, при этом цепная рама в машине могла поворачиваться на 180°.

Первые цепные врубовые машины были очень несовершенны и ненадежны в работе. Потребовалось много времени, чтобы создать практически пригодную и надежную машину. В 1893 г. фирма «Jeffrey» в США сконструировала цепную врубовую машину, которую успешно применяли на угольных шахтах многих европейских стран. В 1894 г. врубовые цепные машины начинает изготовлять фирма «Sullivan», а в 1897 г.— фирма «Goodman».

В начале 900-х годов на Никитовском руднике Ауэрбаха в России на проходке штреков применяли шесть пневматических врубовых машин, устанавливаемых на раздвижных колонках (по типу Эйзенбейса). Эффект от их применения был положительным, но как долго они применялись, документально установить не удалось.

Появление тяжелых электрических врубовых машин в России относится к 1903—1904 гг. Две дисковые врубовые машины английской фирмы «Diamond and Clark» работали на пластах «Розовый» и «5-й Власовский» (Донбасс) мощностью 0,5—0,7 м антрацитового рудника Азовской угольной компании. По свидетельству Н. А. Чинакала, этот первый опыт применения тяжелой электрической врубовой машины в весьма тонком пласте при отсутствии запасных частей был не вполне удачным; тем не менее себестоимость антрацита при машинной выемке была ниже буровзрывной [10, с. 103-109].

В 1908—1914 гг. угольные компании и отдельные горнопромышленные предприятия применяли тяжелые электрические врубовые машины главным образом американских фирм. Поскольку это носило экспериментальный характер, приобретали машины самых различных типов: от «бреет» и «шортволл» для коротких забоев штреков и уклонов при небольшом угле падения пласта до «лонгволл» для длинных очистных забоев. Из Англии заказывали дисковые и штанговые режущие врубовые машины. Всего Россия приобрела в 1908—1914 гг. 42 тяжелые врубовые машины, в том числе 15 дисковых и 7 штанговых английских и 20 цепных режущих американских. Кроме того, до середины 1914 г., по данным А. М. Терпиго- рева и Л. Д. Шевякова, было приобретено 78 легких ударных врубовых машин, преимущественно пневматических, используемых для механизации зарубки при проходке подготовительных выработок [11, с. 308]. Аналогичные пневматические ударные врубовые машины начал выпускать машиностроительный завод Екатеринославского акционерного общества. Однако по числу врубовых машин Россия значительно отставала от США и ряда европейских стран.

Внедрение врубовых машин в шахтах и рудниках значительно облегчало труд горнорабочих, однако самый трудоемкий процесс — погрузка отбитой породы — оставался еще немеханизированным. Нужна была комбинированная машина, в которой были бы совмещены процессы подрубки и отбойки с погрузкой породы.

В некоторых смежных с горной отраслях промышленности стали появляться технические предложения, идеи которых можно было использовать для создания такой комбинированной машины. Так, еще в 1865 г.

Департамент торговли и мануфактур выдал «Привилегию № 10» (заявка от 17 мая 1864 г.) Флорену Ванденвину на изобретенную им землекопную машину [12, с. 129], предназначенную «для прорытия в возвышенностях рвов или траншей, по которым могли бы быть проведены обыкновенные или железные пути, каналы или сделаны укрепления». Машина Ванденвина состояла из деревянной повозки длиной 8,5 м и высотой 4,5 м, ширина повозки определялась размером выработки. Внутри этой повозки помещали локомобиль или небольшую паровую машину, которая приводила в движение весь механизм. В передней части повозки находились два вертикальных железных вала с двойными резаками из кованого железа. Концы резаков были изготовлены из закаленной стали и имели несколько изогнутую форму. Расположенные на валах в виде спирали резаки каждого вала поочередно касались земли, предназначенной для выемки. Валы вращались в противоположные стороны, поэтому резаки постоянно перекрещивались, образуя прп движении ров с откосами.

Машина должна была выполнять те же операции, что и горный комбайн: резать и отделять землю от массива, бросать (захватывая изогнутой частью резаков) ее в ковши, расположенные на бесконечной цепи, из ковшей — на непрерывно движущуюся ленту и далее по наклонной плоскости (из дерева или листового железа) в специальные тележки.

Идея машины Ванденвина была оригинальна. Благодаря встречному движению ножей (резаков) осуществлялась уравновешенность машины, что не всегда достигается даже в современных конструкциях проходческих комбайнов. Новым было предложение армировать ножи закаленной сталью. Ф. Ванденвин удачно решил задачу совмещения разрушающего породу органа с погрузочным. Однако существенным недостатком машины Ванденвина была невозможность проходить породы даже незначительной крепости, так как мощность парового двигателя была небольшой, а режущий инструмент непрочным. Сейчас мы не располагаем сведениями о практическом применении этой машины. Патент Ванденвина — это первая попытка создать комбинированную горнопроходческую машину.

БЫЛИ И другие проекты. В качестве примера можно привести усовершенствованную землекопную машину Ван дер Эльста, привилегия на которую получена в России 19 декабря 1887 г., № 12033 (заявка от 13 апреля 1884 г.).

В 60—70-х годах XIX в. появляются первые предложения конструкций машин, которые можно уже назвать комбайнами.

В 1864 г. во Франции на проходке подземной выработки по известняку была испытана машина, предложенная англичанином Брентоном [13]. Исполнительный орган этой машины состоял из двух дисков, на которых было закреплено по шесть дисковых резцов, свободно вращавшихся на своих осях. Диски получали принудительное вращение вокруг своих осей и вокруг оси полого винта, в результате чего резцы описывали сложные кривые — эпициклоиды. Впоследствии исполнительные органы горных машин с двойным вращением инструментов получили значительное развитие, а сходство с вращением планет дало основание [14] называть их планетарными исполнительными органами.

Идея, заложенная Брентоном в конструкцию исполнительного органа своей машины, оказалась исключительно плодотворной и, можно сказать, опередила тогдашний уровень техники на несколько десятков лет [13].

Дисковые резцы и в наше время заслуживают серьезного внимания. Они нашли применение на механизированном щите при строительстве московского метро.

В 70—80-х годах XIX в. были выданы первые патенты на проходческие машины, основанные на принципе сверления. Сюда можно отнести машину, сконструированную в 1880 г. англичанином Стенли для проходки тоннеля под проливом Ла-Манш [15]. Машина Стенли делала круговой вруб, оконтуривающий породный цилиндр, который затем подрывали взрывчаткой, а отбитую породу грузили вручную.

В одной из первых машин, разработанной на базе проходческой машины Стенли и вывезенной в США из Англии в 1883 г., использован принцип зарубки коронками ударного действия. Снабженная транспортером врубо- во-погрузочная машина была внедрена на шахте Бенкет (Иллинойс) в 1890 г. Эта машина, так же как машина Стенли, стала предшественницей будущей комбинированной проходческой машины Эдварда Мак-Кинли, в которой получила воплощение идея высверливания выработки в некрепкой горной породе [16, с. 32—34]. Патент на машину Мак-Кинли был выдан в США на рубеже XIX и XX вв. Практическое применение она нашла лишь в 1920 г.

В конце XIX — начале XX в. в России появляются проекты более совершенных машин для одновременной механизации зарубки, отбойки и погрузки горной породы в вагонетки [12]. Авторы проектов не задавались щелью сконструировать машину для какой-либо определенной отрасли горной промышленности. Они ставили перед собой задачу, и кстати сказать ошибочную, создать универсальную горную машину — горный комбайн широкого назначения. Ошибочность их подходов к созданию универсальной горной машины состояла в том, что они не учитывали специфику различных горных пород — их залегания, крепости, неоднородности и т. д. Такие машины могли работать только в идеальных условиях, т. е. в некрепких однородных породах. Поскольку это были первые машины, явившиеся прообразом современных горных комбайнов, они представляют несомненный интерес для специалистов-горняков и историков техники. Остановимся на некоторых из них.

23 апреля 1893 г. петербургский служащий — коллежский регистратор А. К. Калери подал в Департамент торговли и мануфактур прошение •о выдаче ему привилегии на машину для земляных работ, названную «Землерой». По замыслу автора, машина предназначалась для проходки тоннелей, причем предполагалось, что тоннель сечением 25 ма за один месяц «может быть прорыт на 1 версту». Помимо проходки тоннелей, машина, как утверждал автор, могла быть применена и к добыванию каменного угля или руды. Для этого она должна была быть оборудована двумя режущими головками, из которых одна имела бы резцы параллельные (для горизонтальных нарезов по всей высоте пласта), а другая — резцы под углом (для снятия вертикальных призм, высота которых равна расстоянию между горизонтальными нарезами). Над усовершенствованием своей машины изобретатель работал в течение ряда лет. Так, за период 1893— 1896 гг. Калери 10 раз подавал в Департамент торговли и мануфактур прошения и заявления с дополнениями по улучшению конструкции его машины .

Изобретатель пытался запатентовать свое предложение не только в России, где он жил и работал, но и за границей. Так, 25 января 1896 г. А- К. Калери подал в патентное бюро Германии заявку, по которой в декабре того же года ему был выдан патент (нем. патент № 89185).

В России Калери в конце концов удалось получить привилегию (за JVs 4912 от 28 февраля 1901 г.) на «машину для добывания горных пород».

В этой привилегии говорилось, что «предлагаемая машина назначается для добывания горных пород в забоях, обнажениях и пр., преимущественно в виде глыб или призматических кусков квадратного поперечного сечения». Машина состояла из остова, двигателя, бара, снабженного за- рубоотбойной режущей головкой с противовесом, системы конвейеров — скребкового и ленточного. Рабочее движение от двигателя к исполнительному органу передавалось через сложную систему передач, при этом широко использовали канатные передачи.

Принцип работы машины заключался в следующем. Горную породу отделяли от массива с помощью режуще-отбойной головки, состоящей из набора (два, четыре и более) режущих дисков, установленных под прямым углом один к другому. Отбойная головка укреплена на баре, перемещавшемся в горизонтальной и вертикальной плоскостях и сообщавшем дискам, кроме вращательного, поступательное движение.

Работа машины начиналась с подачи ее на забой и выемки горизонтальной полосы у почвы пласта. Затем бар последовательно перемещался снизу вверх, вырезая узкие вертикальные блоки. Отделенная от массива горная порода по лотку поступала на систему конвейеров и далее в вагонетки.

Калери предполагал использовать свою машину не только на подземных, но и на открытых разработках. Однако конструкция машины обладала существенными недостатками: слабостью ряда узлов (и прежде всего исполнительного органа), отсутствием механической подачи машины на забой, громоздкостью и ненадежностью канатной системы передач. Вместе с тем предложение А. Калери представляет интерес из-за оригинального принципа работы режущего органа: съема стружки с поверхности забоя с помощью специальной режуще-отбойной головки [17, с. 13—15]. К преимуществам машины можно отнести возможность разрушения малой части забоя, что не требовало больших усилий.

 

 

...природных каменных материалов. Камнерезные и врубовые машины

Отдельные блоки выпиливают или выламывают из массива камнерезными и врубовыми машинами, а … Для выпиливания крупных блоков применяют канатные камнерезные машины.

Строительные изделия

 

Горные машины

Работают врубовые машины на добыче крепких углей, руды. А вот уголь мягкий и средней крепости довольно легко поддается строганию.

 

...Оконтуривающие периферийные шпуры, ручные бурильные машины...

Глубину врубовых шпуров принимают на 15—20 см больше остальных. … При работе бурильную установку подвешивают к тельферу погрузочной машины и распирают колоннами в забой.

 

ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ГОРНЫЕ ВЫРАБОТКИ. К группе горизонтальных...

Применение же врубовых машин для создания дополнительной плоскости обнажения ограничивается в осн. проведением выработок широким ходом...

 

Рабочие органы машин

Рабочие органы землеройных машин — ковш и ножи, которыми они роют и перемещают землю. У врубовой машины рабочий орган — бар (цепь с резцами); у ткацкого станка — челнок...

 

Схему расположения врубовых шпуров (типа вруба) выбирают с учетом...

...технологическая схема проходки, поперечное сечение подземного сооружения, тип бурильных и погрузочных машин … Врубовые шпуры обычно располагают в центральной части забоя.

 

Камнерезная машина с алмазными дисками для резки железобетона...

Низкоуступная камнерезная машина СМР-025 (101) разрабатывает уступы высотой h г^: 2гс, где гс — высота камня. … Камнерезные и врубовые машины.

 

Бурильная машина БУКС-1у5 с четырьмя бурильными головками типа...

Время подъема установки БУК.С-1у5 на поверхность — 15—20 мин. Четыре врубовых шпура первого ряда … Бадьи выдавали двумя одноконцевыми подъемными машинами МПП-17,5.

 

...и ножи, которыми они роют и перемещают землю. У врубовой машины...

Рабочие органы землеройных машин — ковш и ножи, которыми они роют и перемещают землю. У врубовой машины рабочий орган — бар (цепь с резцами); у ткацкого станка — челнок...

 

Зрелость индустриально-технической революции. Технический переворот...

появилась дисковая врубовая машина. С середины XIX в. для приведения в. действие машины в забое использовал ся сжатый воздух, а с начала XX в.

 

К содержанию книги:  Техника в ее историческом развитии

 

Смотрите также:

 

...и особенности современной технотронной эры. Антропология техники....

Гуманитарная составляющая в современной философии техники представлена такими именами, как Л. Мэмфорд, X. Ортега-и-Гассет, М. Хайдеггер, Ж. Эллюль.

 

Техника: истоки и эволюция понятия, современная трактовка. Предмет...

Истоки понятия "техника" уходят в глубь веков. Древнегреческое слово "techne" понималось достаточно широко: от умения ремесленника до мастерства в области высокого искусства.

 

...преобразование в соответствии с нуждами человечества. Цель техники....

Современное понимание термина "техника" имеет определенную преемственную связь с классическим его пониманием. Философия

 

Техника

Недаром разъяснению слова «техника» и посвящена вся книга. В этой же статье мы даем лишь краткое определение этого понятия.

 

Вакуумная техника

Наконец, огромное значение играет вакуумная техника в производстве космических аппаратов. Ведь космос — это безбрежный океан вакуума.

 

Техника как область человеческой деятельности с давних пор привлекает...

Согласно концепции Энгельмейера, техника как система машин обладает собственным существованием и специфическими законами существования и развития.

 

Очерки истории науки и техники 1870-1917

Книги для учителя. Очерки истории науки и техники 1870-1917. … Учебное издание, изд. «Просвещение» 1989 г. РАЗВИТИЕ ТЕХНИКИ.

 

...зарубежных стран. Развитие вычислительных машин. История техники

4. История техники. М. 1962. 5. Г.Н.Волков. … Общественный прогресс. М. 1970. 13. Хрестоматия по истории древнего мира.

 

Достижения в науке и технике, изобретения в технике и технологии

Всемирная история. … Достижения в науке и технике. Буржуазные революции разрушили многие феодальные порядки и обеспечили быстрое развитие производства.

История

 

Последние добавления:

 

 Лесопильные станки и линии  Оборудование и инструмент деревообрабатывающих предприятий

Разрезка материалов  "Энциклопедия техники"   Прокатное производство