Конструктивные схемы многоковшовых экскаваторов

Выемочно-погрузочные машины непрерывного действия — многоковшовые экскаваторы — различаются по типу рабочего органа и характеру перемещения его в пространстве.

По типу рабочего органа многоковшовые экскаваторы бывают: цепными; роторными; скребково-ковшовыми; фрезерно-ковшовыми; с бесковшовым фрезерным рабочим органом.

По характеру движения рабочего органа: экскаваторы продольного копания, у которых паправление рабочего движения (ротора, цепи) совпадает с направлением их перемещения;

– экскаваторы поперечного копания (обычно с неповоротной платформой), у которых направление рабочего движения (ротора, цепи, скребка) перпендикулярно к направлению их перемещения;

– экскаваторы радиального копания, у которых рабочий орган (ротор, ковшовая цепь) вместе с платформой поворачивается относительно базы машины.

На открытых разработках применяются преимущественно роторные и цепные экскаваторы поперечного и радиального копания. Эти экскаваторы используются на однотипных работах большого объема, сосредоточенных в одном месте пли на большом протяжении.

Экскаваторы продольного копания представлены группой траншейных, фрезерных и землеройных машин, предназначенных для строительства каналов, эти машины относятся к строительным.

Цепной экскаватор

Многоковшовый цепной экскаватор (рис. 10.10) зачерпывает горную массу ковшами 1, укрепленными на бесконечной цепи, двигающейся по ковшовой раме 2 и приводимой в движение приводной звездочкой 3. Двигаясь по забою снизу вверх, ковши заполняются горной породой и транспортируют ее по приемному желобу 4 к приводной звездочке, где они опрокидываются и порода высыпается в бункер или на приемные промежуточные конвейеры, откуда она через погрузочные устройства поступает в вагоны или на магистральный конвейер.

Исполнительный орган при отделении стружки от массива движется в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Основные рабочие движения — прямолинейное движение ковша в плоскости, определяемой скоростью резания υ_р и поперечная подача ковшовой рамы υ_х (или транспортная скорость экскаватора, если он работает поперечным черпанием).

Цепные экскаваторы поперечного черпания различают по следующим основным признакам:

– взаимному расположению экскаватора и забоя;

– конструкции рабочего оборудования;

– способу подачи рабочего оборудования в забой;

– конструкции разгрузочных устройств;

– способу связи рабочего оборудования с ходовой тележкой;

– типу ходового оборудования.

По взаимному расположению экскаватора и забоя различают экскаваторы нижнего черпания (забой расположен ниже уровня передвижения экскаватора) и экскаваторы верхнего черпания (забой выше уровня передвижения экскаватора).

У современных моделей экскаваторов рабочее оборудование может легко перестраиваться с верхнего черпания на нижнее и наоборот. Разработка забоя верхним черпанием менее энергоемка, однако для верхнего черпания в большинстве случаев более рационально применять роторные экскаваторы.

В зависимости от конструкции рабочего оборудования экскаваторы могут быть: с жестко направленной ковшовой цепью, свободно провисающей нижней ветвью ковшовой цепи и комбинированные.

По способу подачи рабочего оборудования в забой цепные экскаваторы могут быть веерного или параллельного черпания. Современные экскаваторы в зависимости от конструктивного исполнения ковшовой рамы и машины в целом могут работать тем и другим способом. При параллельном черпании снимается стружка одинаковой толщины t по всей длине забоя (ковшовой рамы); а при веерном черпании — стружка треугольного поперечного сечения, с максимальной толщиной у конца ковшовой рамы и минимальной — вблизи экскаватора.

По конструкции разгрузочных устройств экскаваторы выпускают с центральным разгрузочным бункером и непосредственной погрузкой на транспорт и с консольными ленточными разгрузочными конвейерами.

У экскаваторов с рельсовым ходом подвижный состав, как правило, пропускают под корпусом машины через портал, на котором установлены бункеры и погрузочные устройства. Экскаваторы называют однопортальными, если под ними проходит один железнодорожный транспортный путь, и двухпортальными — если два пути. Одной из существенных особенностей работы крупных многоковшовых экскаваторов (при условии отгрузки горной массы на железподорожный транспорт) является то, что во время работы по специальной рельсовой колее движется сам экскаватор, а не загружаемый им железнодорожный состав.

По способу связи рабочего оборудования с ходовой тележкой экскаваторы подразделяют на неповоротные и поворотные. У первых рабочее оборудование жестко связано в горизонтальной плоскости с корпусом и ходовой частью, в связи с чем движение экскаватора строго ориентировано относительно плоскости ковшовой рамы. У вторых — верхняя платформа с рабочим оборудованием может поворачиваться относительно ходового оборудования в горизонтальной плоскости на некоторый угол или 360°. Современные конструкции ценных экскаваторов в основном бывают поворотными.

По ходовому оборудованию экскаваторы подразделяют на экскаваторы с рельсовым, гусеничным, рельсогусеничным н шагающим (с внутренним опорным башмаком) ходом. В настоящее время цепные экскаваторы изготовляют на гусеничном или, реже, на рельсовом ходу.

Роторный экскаватор

Роторный экскаватор (рис. 10.11) представляет собой самоходную машину непрерывного действия, экскавирующую горную породу ковшами, укрепленными на роторном колесе, и предназначенную для одновременной разработки и транспортирования вскрышных пород или полезного ископаемого.

В отличие от цепного экскаватора транспортирование породы после разгрузки ее из ковшей ротора осуществляется ленточным конвейером, расположенным на стреле.

Исполнительный орган — роторное колесо (ротор)—осуществляет движение в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Основные рабочие движения — вращательное ротора в вертикальной плоскости и поворотное стрелы с ротором на платформе в горизонтальной плоскости. Траектория перемещения ковша определяется скоростями резания υ_р и подачи υ_п.

Роторные экскаваторы радиального и поперечного копания различают по технологическим и компоновочным признакам.

Основные технологические признаки, позволяющие оценить целесообразность использования экскаватора в конкретных условиях, отражены в общей классификации экскаваторов.

Более детальное подразделение роторных экскаваторов осуществляют:

по максимальной теоретической производительности в разрыхленной массе: малые (до 630м³/ч); средние (до 2500 м³/ч); большие (до 5000 м³/ч); мощные (до 10 000 м³/ч); сверхмощные (свыше 10 000 м³/ч);

по величине расчетного коэффициента сопротивления копанию (и назначению): с нормальным — до 0,7 МПа (вскрышные экскаваторы); с повышенным — до 1,4 МПа и высоким до 2,1 МПа (добычные);

по способу отработки забоя: верхнего черпания (с глубиной копания ниже горизонта установки машины не более '/г диаметра ротора); верхнего и нижнего черпания;

по способу подачи рабочего органа на забой при отработке блока: с выдвижными и невыдвижными стрелами.

Технологические требования, предъявляемые к роторному экскаватору, могут быть удовлетворены благодаря различным конструктивным решениям его основных узлов и их общей компоновке.

По компоновочным признакам роторные экскаваторы можно классифицировать, приняв условные обозначения: CP — стрела ротора; СП — стрела противовеса; РК—разгрузочная консоль; ВС — верхнее строение с противовесом роторной стрелы; СРК — стрела разгрузочного конвейера; ОПУ — опорно-поворотное устройство; ПУ — погрузочное устройство;

по общей компоновке экскаватора с расположением: CP и приемной части РК на поворотной платформе ВС (рис. 10.12, а—г). При этом приемная часть РК относительно оси поворота может располагаться как соосно (см. рис. 10.12, а—г), так и со смещением (рис. 10.12, д,е) CP на поворотной платформе ВС и приемной части РК на нижней раме (см. рис. 10.11); CP на поворотной платформе ВС и приемной части РК на промежуточной центральной платформе (рис. 10.12, д);

по конструкции разгрузочного оборудования: с консольным разгрузочным конвейером; с мостовым разгрузочным конвейером;

По конструкции стрелы ротора: с постоянным вылетом CP (рис. 10.12, а—е), с переменным вылетом CP. В первом случае стрела перемещается по направляющим ВС, во втором— раздвигается;

по типу подвески стрелы ротора: с канатной и с гидравлической подвесками;

по уравновешиванию верхнего строения экскаватора: с уравновешиванием только CP; с уравновешиванием CP и соосным опиранием мостового разгрузочного пролета; с раздельным уравновешиванием CP и СРК; со взаимным уравновешиванием CP и СРК и размещением их на одной металлоконструкции ; с уравновешиванием СРК и со смещением оси её вращения относительно оси поворота;

по конструкции нижней рамы: без горизонтирования ВС и с горизонтированием.

По приведенным схемам, не исчерпывающим всего многообразия конструктивной компоновки карьерных роторных экскаваторов, все же можно судить о том, что имеет место широкая вариация технологических и кинематических параметров, приводящая к многообразию конструктивных решений как машин в целом, так и их основных узлов.

В частности, для экскаваторов малой и средней производительности характерно соосное расположение мест разгрузки и крепления CP и РК, что упрощает транспортирование породы при любых углах поворота в плане. Наиболее мощные роторные экскаваторы имеют нееоосное расположение РК с местом разгрузки CP, что требует установки передаточных конвейеров, по уменьшает высоту верхнего строения.

Современные роторные экскаваторы в основном делают с невыдвижнымп стрелами, что на 20—25 % снижает их массу по сравнению с экскаваторами, имеющими выдвижные стрелы. Отсутствие выдвижной стрелы на мощных отечественных экскаваторах компенсируется маневренностью машины на шагающе-рельсовом ходовом устройстве.

Наиболее распространена канатная подвеска роторной стрелы.

Поиск конструктивных решений при создании уникальных машин далеко не закончен. Так, одним из перспективных направлений является широкое применение силового гидропривода, что приводит к новым конструктивным решениям как общих схем экскаваторов, так и их основных узлов.