Погрузочная машина ПНБ-3Д

Погрузочная машина ПНБ-3Д — это горная машина непрерывного действия, предназначенная для механизированной погрузки горной массы (руды, породы) в транспортные средства (вагонетки, конвейеры, самосвалы) при проведении горизонтальных и наклонных (до ±15°) горных выработок. Относится к классу погрузочных машин с боковой разгрузкой ковша (типа ПНБ — погрузочная машина непрерывного действия, боковая разгрузка). Модель 3Д является одной из наиболее распространённых модификаций в российской горной промышленности, разработанной в советский период и выпускаемой серийно.

История создания и развития

Разработка погрузочных машин типа ПНБ началась в СССР в 1950-х годах в связи с необходимостью механизации трудоёмких процессов погрузки породы в шахтах и рудниках. Первые образцы (ПНБ-1, ПНБ-2) создавались на базе конструкций зарубежных аналогов, но с учётом специфики советских горных выработок. Модель ПНБ-3Д была разработана в 1970-х годах на основе машины ПНБ-3, отличаясь от неё усиленной конструкцией ходовой части, увеличенной мощностью привода и улучшенной системой управления. Основным разработчиком выступил Всесоюзный научно-исследовательский институт горного машиностроения (ВНИИГормаш) в городе Донецк (Украинская ССР). Серийное производство было освоено на Донецком машиностроительном заводе (ДМЗ) и на Копейском машиностроительном заводе (КМЗ, Челябинская область, РСФСР). В 1980-е годы машина стала основной погрузочной единицей на угольных шахтах СССР, а также применялась на рудниках цветной и чёрной металлургии. После распада СССР производство продолжилось в России (на КМЗ) и на Украине (на ДМЗ). В настоящее время ПНБ-3Д продолжает эксплуатироваться на многих горных предприятиях стран СНГ, хотя постепенно вытесняется более современными моделями (например, ПНБ-4, ПНБ-5, импортными аналогами).

Устройство и принцип работы

Конструктивные элементы

ПНБ-3Д состоит из следующих основных узлов:

• Рабочий орган — ковш с боковой разгрузкой, шарнирно закреплённый на стреле. Ковш имеет форму, обеспечивающую захват горной массы и её разгрузку в транспортное средство через боковой лоток.
• Привод рабочего органа — гидравлический или электромеханический (в зависимости от модификации). В базовой версии используется гидроцилиндры для подъёма, опускания и поворота ковша.
• Ходовая часть — гусеничный движитель с двумя независимыми гусеничными тележками. Каждая тележка приводится в движение отдельным электродвигателем (или гидромотором), что обеспечивает маневренность и возможность поворота за счёт разности скоростей гусениц.
• Система управления — рычажная или дистанционная (с пульта). В современных модификациях — с возможностью радиоуправления.
• Электрооборудование — взрывозащищённое, соответствующее требованиям безопасности для подземных выработок (категория взрывозащиты РВ, I группа по ГОСТ 12.2.020-76). Включает электродвигатели, пусковую аппаратуру, кабели.
• Гидросистема — насосная станция, гидрораспределители, гидроцилиндры, фильтры. Рабочая жидкость — минеральное масло (например, И-20А, И-30А).

Принцип работы

Машина работает в цикличном режиме, но с высокой частотой циклов, что позволяет считать её непрерывной. Цикл включает:

1. Зачерпывание — ковш опускается на забой (поверхность породы), машина подаётся вперёд, ковш внедряется в горную массу.
2. Подъём и поворот — ковш поднимается и поворачивается в боковое положение, одновременно разгружая породу в транспортное средство (вагонетку, конвейер).
3. Возврат — ковш возвращается в исходное положение, машина откатывается назад для следующего зачерпывания.

Скорость погрузки зависит от крепости породы, крупности кусков, квалификации машиниста. Средняя производительность — 2–4 м³/мин (в пересчёте на рыхлую массу).

Технические характеристики

Основные параметры ПНБ-3Д (по данным производителей и эксплуатационной документации):

Классификация и модификации

ПНБ-3Д относится к семейству машин ПНБ, которое включает несколько поколений:

• ПНБ-1 — ранняя модель 1950-х годов, ковш 0,25 м³.
• ПНБ-2 — модернизированная версия 1960-х годов, ковш 0,3 м³.
• ПНБ-3 — базовая модель 1970-х годов, ковш 0,35 м³.
• ПНБ-3Д — усиленная модификация (буква «Д» означает «дизельная» или «дополнительная» — в разных источниках трактуется по-разному; фактически — улучшенная ходовая часть и гидросистема).
• ПНБ-4 — более мощная модель 1980-х годов, ковш 0,5 м³.
• ПНБ-5 — современная версия с электронным управлением.

Существуют также модификации ПНБ-3Д с дизельным приводом (для работы в выработках с недостаточной вентиляцией) и с гидравлическим приводом рабочего органа (для повышения надёжности).

Применение

ПНБ-3Д широко используется в следующих отраслях:

• Угольная промышленность — погрузка угля и породы при проведении подготовительных выработок (штреков, квершлагов, бремсбергов) на шахтах.
• Рудная промышленность — погрузка руды на подземных рудниках цветной и чёрной металлургии (например, на предприятиях «Норильский никель», «Уралмашзавод»).
• Строительство тоннелей — при проходке транспортных, гидротехнических и коммунальных тоннелей.
• Горно-химическая промышленность — погрузка калийных солей, фосфоритов и других полезных ископаемых.

Машина эффективна в выработках сечением от 6 до 12 м² (по паспорту — от 7,5 м²). Для работы в узких выработках применяются специальные насадки или уменьшенные ковши.

Достоинства и недостатки

Достоинства

• Высокая производительность (до 4 м³/мин) по сравнению с ручной погрузкой или машинами с фронтальной разгрузкой.
• Надёжность и ремонтопригодность — конструкция отработана десятилетиями, запчасти доступны.
• Возможность работы в условиях повышенной запылённости и влажности (взрывозащищённое исполнение).
• Относительно низкая стоимость по сравнению с импортными аналогами (например, Atlas Copco, Sandvik).

Недостатки

• Большая масса (8–10 т) — требует усиленного крепления выработки и мощного рельсового пути.
• Ограниченная манёвренность в узких выработках (радиус поворота 3–4 м).
• Высокий уровень шума и вибрации (до 90 дБ), что требует применения средств индивидуальной защиты.
• Необходимость квалифицированного обслуживания гидросистемы и электрооборудования.
• Низкая эффективность при погрузке крупнокусковой породы (размер кусков более 300–400 мм) — требуется предварительное дробление.

Интересные факты

• ПНБ-3Д стала одной из первых отечественных машин, оснащённых системой дистанционного управления (радиоуправление) — в 1980-е годы на КМЗ были выпущены опытные образцы с пультом на расстоянии до 50 м.
• Машина экспортировалась в страны СЭВ (Польша, Чехословакия, Болгария, Румыния), а также в Китай, Индию и Вьетнам.
• В 1990-е годы, в условиях экономического кризиса, многие шахты использовали ПНБ-3Д в качестве «универсальной» машины — для погрузки, транспортировки и даже бурения (с навесным оборудованием).
• На базе ПНБ-3Д созданы модификации для работы в условиях вечной мерзлоты (с утеплёнными гидросистемами и обогревом кабины).

Источники

• «Горные машины и оборудование» / Под ред. В. И. Солода. — М.: Недра, 1988.
• «Погрузочные машины ПНБ-3Д. Руководство по эксплуатации» — Копейский машиностроительный завод, 1985.
• «Справочник по горному машиностроению» / Под ред. А. В. Докукина. — М.: Машиностроение, 1976.
• «Технические характеристики горных машин» — каталог ОАО «Копейский машиностроительный завод», 2005.
• «История развития горной техники в СССР» — М.: Горное дело, 1990.