Машина состоит из ковша, рукояти в виде перекатывающихся кулис, механизма подъема, поворотной платформы с механизмом поворота, чугунной рамы с механизмом передвижения, ходовой части и механизма управления.

Ковш закреплен в нижней части кулис. Он выполнен в виде сварной коробчатой конструкции из листовой стали с расширением в передней нижней части. Армированное зубьями днище ковша выгнуто в передней части вниз по радиусу. По бокам ковша в нижней передней части имеются горизонтальные участки, которыми он в опущенном положении может ложиться на рельсы.

Кулисы вверху соединены между собой траверсой. К траверсе присоединена тяговая цепь, которая проходит над поддерживающим роликом, огибает отклоняющий ролик, установленный в задней части поворотной платформы, и крепится на барабане подъемного механизма.

В редукторе подъемного механизма имеются две пары цилиндрических зубчатых колес. Передаточное число редуктора 5,15. На корпусе редуктора при помощи фланца укреплен пневматический поршневой пятицилиндровый двигатель. Поворотная платформа установлена в верхней части рамы на кольцевой опоре и состоит из стальной литой плиты и двух боковых стенок, соединенных между собой брусом.

Рис. 1. Погрузочная машина ПМЛ-5.

Подъем ковша осуществляется за счет перекатывания двух стальных кулис при наматывании цепи на барабан. Кулисы перекатываются по специальным направляющим и во избежание проскальзывания крепятся на платформе канатами стабилизации. В крайнем верхнем положении для смягчения удара ковша о брус на последнем установлены две буферные пружины. Опускание ковша происходит под действием собственного веса при выключенном пневмодвигателе.

Рис. 2. Схемы механизмов погрузочной машины ПМЛ-5:
а — рабочий орган; б — подъемный механизм.

Для черпания насыпного груза по бокам выработки платформа вместе с рабочим органом и приводом может поворачиваться вручную на угол до 30° в обе стороны от продольной оси машины. При подъеме ковша вверх платформа автоматически устанавливается в центральное положение с помощью механизма поворота.

Рис. 3. Кинематическая схема механизма передвижения погрузочной машины ПМЛ-5.

Механизм поворота платформы представляет собой систему рычагов, соединенных с кулисой и профилированным барабаном, закрепленном на поворотной платформе. Подъем ковша вверх сопровождается поворотом барабана в такое положение, в котором самая узкая часть профильного паза подходит к ролику, закрепленному на оси в корпусе ходовой части. Одновременно с вращением барабана в центральное положение возвращается поворотная платформа.

Механизм передвижения состоит из пневмодвигателя и редуктора, расположенных внутри корпуса. Тележка, состоящая из корпуса и ходовой части, может перемещаться по рельсовому пути вперед и назад. Скорость движения машины 1 м/сек. Вращение от двигателя передается через шлицевый вал шестерней зубчатому колесу, которое свободно насажено на валу. На ступице колеса имеются кулачки. На шлицевой части вала посажена кулачковая муфта, служащая для включения и выключения колеса. Путем вывода кулачков муфты из зацепления с колесом производится отсоединение редуктора от двигателя при перевозке машины в другой забой. При включении кулачковой муфты вращение от вала шестерней передается на два одинаковых колеса. Колеса посажены на двух вала, имеющих шестерни, от которых через паразитные шестерни, посаженные на оси, приводятся во вращение два колеса, укрепленные шпонками на двух скатах ходовой части.

Механизм управления состоит из распределительной коробки, смонтированной на стенке платформы, системы труб и резиновых шлангов, соединяющих коробку с пневмодвигателями.

Машины типа ПМЛ-5 просты по конструкции и надежны в работе. Недостатками машины являются малый сцепной вес и небольшая мощность двигателей.

Отечественная погрузочная машина типа ЭПМ-1 с электрическим приводом не отличается от машины ПМЛ-5 по принципу действия и применяется для механизированной уборки предварительно взрыхленного насыпного груза при проведении подготовив тельных горизонтальных выработок и уклонов с углом падения до 8°.

Для проведения выработок небольшого сечения созданы специальные малогабаритные погрузочные машины ПМЛ-7 и МПТ-1. Последняя машина выполняется с пневматическим или электрическим двигателем. Принцип действия этих машин >и машины ПМЛ-5 аналогичен.

За рубежом из числа машин с прямым способом передачи в последнее время широкое распространение получили погрузчики американской фирмы Эймко, которые в сочетании с самоходными вагонетками и автосамосвалами небольшой грузоподъемности (2—3 т) работают в очистных забоях и используются на погрузке при проходке горизонтальных и наклонных выработок.

Одна из машин этой фирмы модели 630 на гусеничном ходу выпускается как с пневматическим, так и с электрическим приводом. Машина имеет сменное оборудование и может быть использована для выполнения различных операций: погрузки насыпного груза в вагонетки, доставки его к рудоспускам, бурения шпуров, производства закладочных работ, установки крепи, опускания крепи при углубке стволов, разработки ниш и пр. Наиболее ответственные узлы машины изготовлены из высококачественных сталей и поэтому она отличается прочностью и долговечностью. Независимое управление гусеницами обеспечивает высокую манев-’ ренность погрузчика. Машина оборудуется рабочими органами различных размеров, обеспечивающими высоту разгрузки ковша от 1,12 до 1,9 м при максимальной высоте траектории соответственно от 2 до 2,9 м.

Большое количество типоразмеров погрузочных машин с прямым способом погрузки выпускает западногерманская фирма Зальцгиттер. Принцип действия этих машин аналогичен машине ПМЛ-5, поэтому ниже лишь кратко отмечены особенности конструкций различных моделей.

Модель HL-300 применяется для проходки штреков сечением свыше 10 м2. Машина имеет механизм, автоматически переключающий лопату на обратный ход, и оборудована устройством для сцепления и отталкивания вагонеток. После усовершенствования машина стала выпускаться в двух модификациях: с пневмодвигателем (модель HL-400) и электродвигателем (модель EGL-400).

В машине EGL-400 введен механизм поворота с гидроприводом, работающим от двигателя механизма передвижения.

Модель HL-200 изготовляется как с электрическим, так и с пневматическим двигателем и используется для работы в штреках сечением 8—14 м2. Малогабаритная модель HL-100 предназначается для выработок сечением от 4 до 8 м2, снабжена двумя пневматическими двигателями и пневматическим сцепным устройством для вагонеток. Машины модели HL-280R на гусеничном ходу выпускаются в трех модификациях, которые различаются размерами рабочих органов, высотой траектории и положением ковша при разгрузке.

Из зарубежных фирм следует также отметить шведскую фирму Атлас-Копко, выпускающую ряд типоразмеров колесных погрузчиков для погрузки насыпного груза при проходке штреков сечением от 4 до 12 м2.

Ковшовые погрузчики с прямым способом передачи груза выпускаются американскими фирмами Джой, Гарднер-Денвер, английской Джой-Сулливан, западногерманской Байен, южноафриканской Брокгауз, восточногерманской VEB. Налажен выпуск погрузочных машин в Польше и Чехословакии.

Преимуществами ковшовых погрузочных машин с прямой погрузкой являются:
1) простота конструкции, эксплуатационная надежность и длительный срок службы;
2) возможность погрузки крупнокускового насыпного груза;
3) сравнительно небольшие габаритные размеры;
4) высокая мобильность;
5) невысокая стоимость.

Недостатками машин является трудность загрузки вагонеток большой емкости, необходимость установки временной секции рельсового пути при уборке породы, ограниченный фронт погрузки.

Рис. 4. Погрузочная машина Эймко-630.

Другую группу шахтных погрузочных машин составляют ковшово-конвейерные машины со ступенчатым способом погрузки. Перечень машин в таблице составлен по возрастающей емкости ковша.

Рис. 5. Погрузочная машина ППМ-4М.

Отечественная ковшово-конвейерная погрузочная машина ППМ-4М на рельсовом ходу, являющаяся типичным представителем машин со ступенчатым способом погрузки, предназначена для погрузки в вагонетки насыпных грузов с большим объемным весом при прохождении горизонтальных выработок (квершлагов, штреков, штолен и туннелей). Машина может забирать насыпной груз по фронту шириной до 4 м и грузить куски крупностью до 400— 450 мм. Передача насыпного груза производится в вагонетку, находящуюся в сцепе с машиной.

Машина ППМ-4М состоит из рабочего органа, рамы, механизма подъема, механизма передвижения, механизма управления и ленточного конвейера. Для привода механизмов передвижения и подъема машины установлен электродвигатель мощностью 14 кет, а для привода конвейера — электродвигатель мощностью 4,0 кет.

Рабочий орган предназначается для зачерпывания породы и передачи ее на конвейер и состоит из, ковша, стрелы, упора ковша, поддерживающей цепи и двух ковшовых цепей. Ковш емкостью 0,25 м3 жесткой конструкции, сварен из листовой стали толщиной 10 и 20 мм. Передняя кромка днища имеет закругленную в плане форму и армирована пятью зубьями. Стрела сварной конструкции из профилированной стали. Внутри стрелы смонтированы два пружинных буферных устройства: одно — для амортизации удара ковша о стрелу при повороте и второе — для предохранения рабочей цепи от разрыва при опускании стрелы с ковшом,.

Рис. 6. Кинематическая схема погрузочной машины ППМ-4М.

Ковш соединен со стрелой двумя пальцами 23. Стрела крепится к раме машины двойным шарниром, который позволяет стреле поворачиваться в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Максимальное перемещение рабочей кромки зуба ковша вверх от головки рельса составляет 2150 мм. На передней стенке рамы машины имеются два пружинных буфера, предназначенные для смягчения ударов стрелы о раму при подъеме ковша.

Ковш цепями соединен с двумя барабанами планетарных редукторов механизма подъема, расположенными на валу. При подъеме рабочего органа одновременно включаются оба барабана. Поворот рабочего органа вправо или влево осуществляется наматыванием соответственно правой или левой цепи на барабан. Рабочий орган может поворачиваться вправо и влево на угол 50° от продольной оси машины и подниматься вверх до положения, обеспечивающего разгрузку груза с лотка на конвейер. Для направления цепей на раме машины установлены специальные ролики.

Кинематическая схема всей машины представлена на той же рис. 6. От вала электродвигателя вращение передается валу через двухступенчатый редуктор с несколькими зубчатыми колесами. Через муфту вращение передается двум планетарным редукторам В и В1 механизма передвижения. При движении машины вперед вращение передается на оба полуската машины через правый планетарный редуктор и две пары звездочек. Обратное движение машины происходит при передаче вращения через левый планетарный редуктор В1 и те же пары звездочек.

От вала цепной передачей через пару звездочек 7—8 вращение передается на вал, приводящий в движение два планетарных редуктора А и А1 подъемного механизма. Каждый планетарный редуктор состоит из центральной шестерни, закрепленной на валу, двух планетарных шестерен, свободно сидящих на осях водила и колеса внутреннего зацепления. Наружная поверхность колеса является одновременно тормозным шкивом и охватывается тормозной лентой. Водило жестко соединено с барабаном, на котором закреплена ковшовая цепь. Шестерня, планетарные шестерни и колесо находятся в постоянном зацеплении. При расторможенной ленте вращение от центральной шестерни через планетарные передается колесу, и оно вращается вместе с тормозным шкивом, а барабан, жестко соединенный с водилом, стоит на месте или вращается в сторону разматывания цепи под действием веса ковша и частичного веса стрелы. При затяжке тормозной ленты планетарные шестерни, окатываясь по зубьям колеса с внутренним зацеплением, начинают вращать водило и барабан, цепь наматывается на барабан и ковш поднимается.

Левый планетарный редуктор механизма передвижения (шестерни 12—14) устроен подобно планетарному редуктору подъемного механизма. Правый планетарный редуктор В отличается от левого тем, что оси планетарных колес закреплены на водиле, соединенном с тормозным шкивом. Водило левого планетарного редуктора и шестерня с внутренним зацеплением правого планетарного редуктора механизма передвижения соединены общей ступицей, на которой закреплены звездочки. От звездочек через цепные передачи вращение передается на две оси ходовой части.

Работа левого планетарного редуктора протекает следующим образом: во время совместного торможения лентой шкива и колеса планетарные шестерни, окатываясь по нему, начинают вращать водило и барабан, обеспечивая движение машины назад. Лента правого редуктора при этом расторможена.

Движение машины вперед осуществляется за счет торможения шкива, соединенного с водилом правого редуктора В. Вращение от центральной шестерни через планетарные шестерни и шестерню передается на барабан, обеспечивая тем самым движение машины вперед. Тормозная лента левого редуктора в это время должна быть расторможена.

Ленточный конвейер служит для разгрузки ковша и передачи груза на транспортные средства. Для облегчения транспортирования, монтажа и демонтажа машины рама конвейера выполнена из двух половин. Привод конвейера осуществляется от отдельного электродвигателя через трехступенчатый редуктор Б с цилиндрическими и коническими шестернями. С помощью специальной опоры разгрузочный конец конвейера может поворачиваться вручную в горизонтальной плоскости в ту и другую сторону на угол 12,5°. Расстояние от разгрузочного конца конвейера до головки рельса может с помощью этой же опоры изменяться от 950 до 1445 мм.

Для проходки тонелей и на строительстве околоствольных выработок сечением не менее 8,2 м2 применяется черпаково-конвейерная машина МПР-6 на рельсовом ходу с электрическим двигателем. Рабочий орган этой машйны приспособлен для погрузки крупнокускового (до 700 мм) и тяжелого насыпного груза. Конструкция рабочего органа и подъемного механизма подобна механизму машины ПМЛ-5. Поворот платформы с расположенным на ней зачерпывающим механизмом производится от отдельного электродвигателя. Ленточный конвейер консольного типа может поворачиваться в горизонтальной плоскости на углы до 13° от продольной оси и в вертикальной плоскости от 13 до 27°.

Рис. 7. Схема работы планетарных редукторов погрузочной машины ППМ-4М.

Для аналогичных условий спроектирована другая мощная отечественная погрузочная машина ПМЛ-8 на рельсовом ходу с катящейся рукоятью и пневматическим приводом.

Для работы в наклонных выработках институтом ЦНИИПодземшахтострой спроектирован ряд шахтных одноковшовых конвейерно-черпаковых машин на рельсовом ходу. Так, погрузочная машина ПМБ-1, предназначенная для проходки выработок – снизу вверх, имеет гидравлический механизм передвижения, состоящий из системы захватов и гидроцилиндров. С помощью захватов машина может закрепляться за временные секции пути, которые укрепляются на почве специальными анкерными болтами. Напорное движение рабочего органа создается гидроцилиндром механизма передвижения. Другая погрузочная машина «Проходчик» предназначена для погрузки насыпного груза в уклонах с углом падения до 25°. Рабочий орган машины получает движение от гидравлических цилиндров. Перемещение машины на забой и подъем на безопасное расстояние от него во время взрывания осуществляется лебедкой.

За рубежом для работ в шахтах при проходке тоннелей применяются ковшово-конвейерные машины с емкостью ковшей от 0,127 до 0,4 м3. Принцип действия этих машин аналогичен нашей отечественной машине типа ППМ. Например у погрузочной машины модели 50-В фирмы Дистингтон с ковшом емкостью 0,4 м3 стрела служит одновременно промежуточным лотком так же, как у машин УМП-1 и ППМ-5. Подъемный механизм состоит из двух планетарно-фрикционных редукторов с барабанами и двух цепей. Основными узлами механизма передвижения являются два планетарно-фрикционных редуктора. Все механизмы и конвейер с резиновой лентой работают от одного электродвигателя. В случае необходимости на машине может устанавливаться также пневматический двигатель.

Достоинством погрузочных машин этого типа является их простота и прочность, возможность легкой разборки при транспортировке. К недостаткам относится быстрый износ ленты конвейера, что характерно вообще для погрузочных машин с ленточным конвейером.

Американской фирмой Эймко изготовляется машина модели 40, конструктивная схема которой аналогична нашим отечественным машинам МПР-6 и ПМЛ-8. Отличительной особенностью ее является короткий ход кулис с ковшом и наличие бункера перед конвейером. Бункер позволяет продолжать погрузку во время замены вагонеток. Лента конвейера имеет несколько скоростей движения и поддерживается армированными резиной роликами. Машина может быть оборудована пневматическим или электрическим двигателем.

Из зарубежных погрузочных машин со ступенчатым способом передачи насыпного груза следует также отметить машину немецкой фирмы Зальи-гиттер модели ZL-4 на рельсовом ходу и со съемным погрузочным конвейером, предназначенную для загрузки вагонеток большой емкости. Машина имеет два агрегата: собственно погрузчик, состоящий из механизмов передвижения и подъема, выполненных по схеме, аналогичной погрузчику ПМЛ-5, и тележки, на которой установлены массивный приемный бункер, пластинчатый конвейер и его привод. Стальные пластины конвейера армированы резиной, обеспечивающей хорошую износоустойчивость. Привод погрузчика и конвейера осуществляется от двух пневматических двигателей.

Для работы в выработках небольшого сечения и в выемочных штреках за рубежом используются погрузочные машины германской фирмы Вестфалия-Люнен на рельсовом ходу. Их отличительными особенностями являются незначительные габариты и небольшая высота подъема ковша, установленного на шарнирно-рычажном механизме, позволяющем ковшу перемещаться медленно в начальном отрезке пути и с повышенной скоростью на верхнем участке. Подъемный механизм с рабочим органом расположен на поворотной платформе. Привод подъемного механизма осуществляется гидро- или пневмоцилиндром, который одновременно служит для торможения подъемного механизма в конце подъема. Насыпной груз может выгружаться в бункер из любого бокового положения ковша.

Машины со ступенчатым способом погрузки имеют более высокую производительность по сравнению с машинами прямой погрузки, обеспечивают погрузку в большегрузные вагонетки без дополнительной разгребки за счет применения выдвижных сцепок. Большинство машин имеют значительные размеры и могут погружать скальные породы большой крупности. Применение этих машин целесообразно в больших выработках в комплексе с перегружателями и вагонетками большой емкости.

Рис. 8. Погрузочная машина Дистингтон 50-В.

Недостатками машин являются сравнительная сложность конструкции и управления, быстрый износ лент разгрузочного конвейера и тормозных лент фрикционов и высокая стоимость.

—

Шахтные погрузочные машины непрерывного действия с нижним захватом подразделяются по типу рабочего органа на машины барабанно-лопастные и лопатные.

Малогабаритная погрузочная машина МПБ с барабанно-лопастным рабочим органом, спроектированная институтом Гилтрорудмаш, относится к шахтным машинам нижнего захвата с непрерывным действием. Машина предназначена для отбойки и погрузки вязких насыпных грузов типа марганцевой или слабой железной руды с кусками до 350 мм.

Машина состоит из рабочего органа с приводом и погрузочным конвейером, расположенными на стреле, поворотной платформы, механизма передвижения, рамы на гусеничном ходу, разгрузочного конвейера и магнитных станций механизма управления.

Рис. 1. Способы наполнения ковша погрузчика Т-157:
а — при высоте штабеля 0,5—1,5 м; б — при высоте штабеля свыше 2 м.

Погрузочный орган машины состоит из барабана с эксцентрично расположенным внутри его валом с шестью ведомыми лопастями. При вращении барабана лопасти используются в качестве захватывающих лопаток, выступая из барабана и подхватывая насыпной груз снизу. По мере поворота барабана вверх лопасти утапливаются внутрь, а насыпной груз остается на барабане и затем скребком снимается на погрузочный конвейер. Скребок установлен в том месте, где лопасти заглубляются полностью внутрь барабана. Лопасти расположены в два ряда по ширине барабана по три в каждом ряду. В целях уменьшения износа лопасти армируются пластинами из твердого сплава. С погрузочного конвейера груз попадает на разгрузочный конвейер и далее в транспортные средства. Стрела смонтирована на поворотной платформе, которая с двумя гидроцилиндрами поворотного механизма может поворачиваться в горизонтальной плоскости на угол 30° в ту и другую сторону от продольной оси погрузчика. С помощью двух гидроцилиндров подъемного механизма стрела имеет возможность подниматься и опускаться в пределах 230 мм.

Рис. 2. Погрузочная машина МПБ.

Поворот разгрузочного конвейера в горизонтальной плоскости на угол 90° в ту и другую сторону осуществляется гидравлическими цилиндрами.

Поворотная платформа с механиамом подъема стрелы, поворотные механизмы платформы и разгрузочного конвейера, механизм передвижения и разгрузочный конвейер смонтированы на раме погрузчика.

Механизм передвижения имеет отдельный привод на каждую гусеницу.

Опытный образец машины прошел успешные испытания.

Рис. 3. Схема зачерпывающего устройства погрузочной машины МПБ.

Погрузочные машины с лопатным рабочим органом получили распространение преимущественно за рубежом для погрузки угля и по своему назначению разделяются на две большие группы.

К первой группе относятся более ранние и простые конструкции углепогрузчиков, известные под названием «утиный нос». Рабочий орган таких погрузчиков выполнен в виде лопаты, телескопически соединенной с качающимся конвейером. Лопата соединяется с рештаком кон-вейера тремя способами.

При первом жестком способе крепления лопата совершает возвратно-поступательное движение вместе с качающимся конвейером. Второй способ крепления обеспечивает движение лопаты на внедрение в штабель. При этом кулачки, соединяющие рештак с лопатой, прижимают лопату к рештаку лишь при движении последнего вперед. Третий способ соединения обеспечивает отвод лопаты назад. В этом случае кулачки прижимают лопату к рештаку при его обратном движении. Насыпной груз с лопаты передается непосредственно на качающийся конвейер.

Недостатками этих машин являются ненадежность работы, большой износ привода, сравнительно небольшая производительность и недостаточная величина напорных усилий.

Ко второй группе относятся погрузчики с лопатным рабочим органом, предназначенные для погрузки породы каменноугольной формации. В отличие от погрузчиков типа «утиный нос» лопат-ный орган внедряется в насыпной груз суммарным действием качающегося рештака и тягового каната, а для разгрузки в транспортное устройство имеется ленточный конвейер. К этой группе относятся машины фирмы Бергтехник: крупногабаритная модель

SDK и малогабаритные модели KSL и SZR с принципиально одинаковой конструктивно-технологической схемой.

Погрузочная машина модели SDK на рельсовом ходу состоит из тележки, на которой смонтированы лопата, рештак, ленточный хвостовой конвейер, двухбарабанная лебедка, зажимное устройство и приводные пневматические двигатели.

Лопата и подающий рештак работают от двух трехцилиндровых пневматических двигателей двойного действия через траверсу с приводными рычагами. За счет толчкообразного движения лопаты и рештака насыпной груз перемещается к разгрузочному конвейеру, с которого поступает в вагонетку. Лопата передним концом опирается на «подушки» с опорным роликом.

Перемещение машины на забой осуществляется с помощью каната, закрепленного одним концом к рельсу у груди забоя, а другим — к двухбарабанной лебедке. Движение машины в обратную сторону обеспечивается при помощи другого каната, закрепленного одним концом к рельсам позади машины и другим — к лебедке.

Машина применяется для работы на проходке основных штреков с радиусом кривизны до 60 м. Для повышения износоустойчивости лопаты зубья и нижняя пластина изготовлены из твердой марганцовистой стали. Достоинством машины является высокая производительность, а недостатками — высокая энергоемкость и сложность эксплуатации.

Малогабаритные машины фирмы Бергтехник моделей KSL и SZR используются при проходке угольных и породных выработок с радиусом закругления до 10 м. Отличительной особенностью в конструкции разгрузочного конвейера является возможность регулирования его по высоте и поворота в горизонтальной плоскости на угол 90° в ту и другую стороны.

Переходной конструкцией между погрузчиком типа «утиный нос» и машинами с лопатами, работающими толчкообразными движениями, является погрузочная машина немецкой фирмы Марк модели LU-350. Машина состоит из рабочего органа, тележки на колесно-рельсовом ходу, механизмов напора, передвижения и управления.

Рабочий орган представлйет собой лопату, рештачный став с массивными роликами и раму с криволинейными направляющими. При движении по криволинейным направляющим с помощью напорного механизма став и лопата одновременно с подъемом совершают бросковые движения с ускорением к концу движения. Благодаря такому режиму лопата с большой эффективностью внедряется в насыпной груз.

Механизм напора и механизм передвижения приводятся в действие от одного пневматического двигателя двойного действия. Регулировка перемещения машины осуществляется при помощи пневматического механизма с двумя парами зажимных колодок, установленных на тележке. Колодки в такт с движениями рештаков вперед соединяются с рельсами, предотвращая отход машины назад.