Рабочее оборудование многоковшовых экскаваторов

Рабочее оборудование цепного многоковшового экскаватора состоит из ковшовой рамы с подвеской, цепи, имеющей 20 – 60 ковшей, и привода.

Ковшовая рама (рис. 10.23), как правило, имеет жестко направляемую цепь. Экскаваторы с такой цепью применяют для работы в однородных грунтах или на планировке откосов. Рамы с направляющими для цепей обеспечивают хорошее наполнение ковшей и позволяют работать с большой глубиной черпания.

Рама со свободно висящей нижней ветвью цепи имеет более высокий к.п.д., причем цепь в меньшей степени подвержена динамическим нагрузкам при работе в породах с твердыми включениями. Свободно провисающая цепь обладает значительной свободой перемещения как в плоскости своего движения, так и перпендикулярно к ней. Поэтому ковши, встречая при своем движении препятствия, обходят их, чем предотвращаются поломки ковшей или разрывы цепи. Рамы со свободным провисанием цепи в настоящее время применяют редко (главным образом на драгах), так как они ограничивают высоту уступа и снижают производительность экскаватора. В настоящее время при наличии твердых включений в массиве уступа используют комбинированные рамы, у которых в нижней части цепь провисает свободно, а в верхней — движется в направляющих. У всех видов рам холостая ветвь ковшовой цепи движется по роликам.

Верхняя часть ковшовой рамы размещается в приемном желобе, который опускается до бровки забоя и служит для подъема груженых ковшей к месту разгрузки на приводной звездочке. Остальная часть рамы, поддерживающая холостую ветвь и направляющая рабочие ковши, обязательно имеет шарнир у выхода из приемного желоба, необходимый для изменения ее наклона на угол 55…60° от горизонтали в обе стороны (для работы верхним и нижним черпанием).

При наличии одного шарнира А и неподвижной верхней части В ковшовой рамы разработку ведут веерным способом — с постепенным (после каждого прохода экскаватора по фронту забоя) опусканием ковшовой рамы, что обеспечивает переменное сечение стружки на пути резания. После последнего прохода рама снова поднимается, экскаватор перемещается из точки О в точку О' на расстояние а=1,5…6 м и работа производится тем же порядком.

При подвижной верхней части или же при наличии короткого промежуточного звена удается осуществлять перемещение рамы как при нижнем, так и при верхнем черпании. Наличие планирующего звена на конце рамы позволяет качественно зачищать подошву уступа, не оставляя на ней гребешков. Ковшовая рама может иметь до пяти-шести шарниров, что позволяет производить селективную отработку сложноструктурных забоев. На верхнем конце рамы устанавливают ведущие (шести-, восьми- или десятигранные) звездочки, а на нижнем — направляющие колеса. Ковшовые рамы выполняют в виде сварной или клепаной решетчатой фермы прямоугольного поперечного сечения.

Подвеска рамы состоит из системы полиспастов, удерживающих раму в нужном положении. Жесткая рама шарнирно соединена с корпусом экскаватора и за свободный конец подвешена к укосине. Шарнирная рама подвешена за каждый шарнир. Изменяя длину отдельных подвесок, можно при давать раме желаемый изгиб.

Все подвески, кроме крайней, состоят из параллельных ветвей канатов. В крайней подвеске, кроме параллельных ветвей, имеются ветви, идущие диагонально. В случае упирания ковшовой цепи в непреодолимое препятствие возникают большие боковые нагрузки на раму, под действием которых она отклоняется от вертикальной плоскости. При этом одна диагональ подвески укорачивается, а другая — удлиняется. Тогда проходящая через траверсу 2 горизонтальная ветвь каната с надетой на нее профилированной насадкой 1 начинает двигаться, воздействуя через ролик 3, удерживаемый цилиндром 4, на концевой выключатель 5. Последний выключает по воротные (или ходовые) двигатели, предохраняя ковшовую раму от деформации. Однако при работе экскаватора в плотных породах или при длинной ковшовой раме этого недостаточно, поэтому дополнительно применяют специальные канатные оттяжки и даже жесткие боковые треугольные фермы. Последние (на поворотных платформах) удерживают главным образом желоб и первый подвижный шарнир ковшовой рамы.

Подвеску многошарнирной ковшовой рамы экскаватора большой мощности выполняют на шести — восьми полиспастах, состоящих из 24—36 ветвей канатов, причем к первому и по следнему шарнирам ветви идут крестообразно. Приводные барабаны канатов ковшовой рамы и противовеса часто располагают на одном валу. В этом случае диаметры барабанов и полиспасты подбирают так, чтобы при любом положении ковшовой рамы противовес ее уравновешивал.

В последнее время чаще применяют индивидуальный привод подъема каждого шарнира ковшовой рамы, что, однако, затрудняет уравновешивающее движение подвижного противовеса.

Большое значение для уменьшения потерь породы из ковшей после выхода их из забоя имеет конструкция приемного желоба. Для исключения контакта между ковшами и желобом при колебаниях рамы последний должен иметь раструб на входе, обеспечивающий зазор до 80 мм между ковшом и основной частью желоба. Раструб должен начинаться с половины шага ковшей (при четырехзвенном их шаге) от конца желоба. Расстояние от кромки желоба до бровки забоя не должно превышать 25—40 мм. Для регулировки этого расстояния применяют телескопическую конструкцию желоба, нижняя часть которого может выдвигаться на 100—300 мм.

Для подборки породы, высыпающейся из ковшей, по бокам желоба устанавливают небольшие роторы 12, перегружающие породу в желоб.

Ковшовая цепь состоит из звеньев, соединенных между собой шарнирами (рис. 10.23, а). Ковши крепятся к звеньям цепи 1, называемыми рабочими. Между рабочими звеньями находится от четырех до восьми холостых звеньев 2. По числу холостых звеньев между ковшами бывают четырех, шести- и восьмизвенные цепи. Наиболее распространены четырехзвенные цепи. Шагом цепи (длиной звена) и числом холостых звеньев определяется расстояние между ковшами. Чем плотнее порода, разрабатываемая экскаватором, и чем больше вместимость ковша, тем большими должны быть шаг цепи и число холостых звеньев. Звенья цепей изготовляют литыми или коваными. Последние более прочны и долговечны. Утолщенные звенья имеют сменные накладки 3. Для уменьшения износа плоских поверхностей звеньев сменные накладки направляющих ковшовой рамы изготовляют из более мягкой стали.

С этой же целью в отверстия планок запрессовывают втулки 4 из марганцовистой стали. Через втулки проходят пальцы 5, соединяющие планки между собой и изготовляемые из марганцовистой стали. Обычно шарниры цепей работают без смазки.

Срок службы цепи в зависимости от абразивности породы изменяется в широких пределах — от 350 до 2600 ч и определяется главным образом долговечностью тонких (холостых) звеньев. В пересчете на выработанную горную массу срок службы цепи составляет 15…18 млн. м³.

Увеличение шага цепи влечет за собой также увеличение диаметра ведущей звездочки и крутящего момента на ее при водном валу.

Один из наиболее часто встречающихся отказов цепных экскаваторов – обрыв ковшовой цепи. Обрыв одной ветви раньше чем сработает защита, обычно влечет разрыв и второй ветви. Для предупреждения таких явлений на ковшовой раме устанавливают ловитель.

Ковши многоковшовых цепных экскаваторов изготовляют клепаными или сварными вместимостью до 4500л. Козырек ковшей — из марганцовистой стали. Во избежание спрессовывания породы боковые стенки ковша выполняют параллельными, однако в этом случае приходится увеличивать размеры козырька для того, чтобы устранить касание уступа хвостовой частью ковша.

Боковые стенки ковша имеют лапы, которыми его крепят к рабочим звеньям цепи.

Натяжной механизм, устанавливаемый у направляющих колес ковшовой цепи, служит для ее натяжения при изменении наклона рамы или планирующего звена.

Направляющие колеса с высокими ребордами установлены на оси в подшипниках и через пружины, заключенные в трубу, и винтовое натяжное устройство опираются на ковшовую раму. Вращая с помощью электродвигателя и системы передач червячное колесо, соединенное с гайкой, машинист может перемещать ось барабана и этим регулировать натяжение цепи. Величина хода натяжного устройства должна быть чуть больше половины шага ковшовой цепи.

Ведущие звездочки являются одними из наиболее нагруженных деталей привода. Их изготавливают составными из несколькихосновных элементов с чередующимися одинарными и двойными зубьями. Наличие шестигранных соединений кольца обода звездочки со ступицей и кольцевых выступов обеспечивает разгрузку соединительных болтов. Шестигранные звездочки применяют в основном при ковшах вместимостью до 600 л.

Многогранная форма звездочек вызывает колебания скорости ковшовой цепи, которые уменьшаются с увеличением числа граней звездочки. Существуют специальные устройства, позволяющие выравнивать скорость ковшовой цепи.

Ротор. При всей многочисленности рабочие органы роторного типа могут быть разделены:

по способу разгрузки ковшей на гравитационные (рис. 10.24, а) и инерционные (рис. 10.24, б, в);

по расположению оси вращения ротора от носительно оси барабана приемного конвейера: с параллельным расположением (рис. 10.26, а—е), под углом в горизонтальной и (или) вертикальной плоскостях (рис. 10.26, ж, з);

по расположению приемной части конвейера относительно ротора: с боковым расположением (рис. 10.26, а—е), в торце ротора (см. рис. 10.24, а—в), внутри ротора (рис. 10.26, ж, з);

по конструкции приемно-питающего устройства при бескамерном и камерном роторе: с неподвижным лотком, с вращающимся конусом, с барабанным или роликовым питателем, с тарельчатым питателем, комбинированные (см. рис. 10.26);

по типу привода — с нерегулируемым и регулируемым приводом;

по креплению привода к стреле: с жестким креплением и с подвеской на упруго-демпфирующем устройстве.

Гравитационная разгрузка частиц породы из ковша, когда он поднимается в верхнее положение на колесе, осуществляется через открытую нижнюю полость свободным потоком под действием веса разгружаемого материала.

Инерционная разгрузка породы из ковша обеспечивается при высокой скорости движения под действием центробежных сил, выбрасывающих породу из ковша через его переднюю открытую часть по касательной в месте разгрузки.

Камерный ротор (см. рис. 10.24, а) представляет собой колесо, на периферии диска 1 которого укреплены ковши 2. Под ковшами внутри колеса расположены обтекаемые желоба (камеры) – 3, по которым порода, высыпаясь из ковша (после его выхода за пределы запирающего сектора А), стекает на конвейер 4 роторной стрелы. Камеры внутри футеруют износостойкими и антиадгезионными (препятствующими налипанию) материалами, например супроленом, тефлоном. Для улучшения разгрузки задняя стенка камеры выполнена по касательной к окружности небольшого диаметра d₁. Камерные роторы предназначены главным образом для верхнего черпания и редко реверсируются для работы ниже уровня стоянки экскаватора. Значительный суммарный объем собственно ковша Е и его камеры Е₁ в соответствующих условиях эксплуатации позволяет получать при работе с камерными роторами высокую производительность, превышающую на 30…40 % номинальную, определяемую, как правило, только по паспортной вместимости Е ковша.

У бескамерного ротора (см. рис. 10.24,б) порода в ковше 1 вместимостью Е и его подковшовой камере 5 вместимостью Е₁ перемещается по неподвижной обечайке А₂, прикрепленной к стреле и закрывающей подковшовое пространство с внутренней стороны. Обечайка и разгрузочный сектор могут выполняться подвижными, что позволяет сохранить благоприятные условия разгрузки породы из ковшей при переменных углах наклона стрелы.

Комбинированный (полукамерный) ротор имеет удлиненную заднюю стенку ковша, несколько недоходящую до центра колеса. Поэтому ковши вместе с подковшовой камерой, образованной неподвижным сектором и «хвостом» ковша, имеют в зоне черпания значительную вместимость при малых размерах ротора, что повышает производительность экскаватора. Благодаря этому комбинированные роторы по вместимости ковша приближаются к камерным, а по легкости разгрузки ковшей – к бескамерным. Камерные и комбинированные роторы наиболее пригодны для разработки сухих, плотных материалов, например углей.

Скорость скольжения породы по разгрузочной поверхности ротора зависит от угла наклона этой поверхности к горизонту.

При боковой разгрузке конструктивно осуществляют наклон оси ротора по отношению к оси конвейера в вертикальной и горизонтальной плоскостях на 5…10° (см. рис. 10.26, ж, з). Наклон ротора в сторону конвейера дает значительное улучшение условий разгрузки без усложнения конструкции ротора. При прямой разгрузке ротор устанавливают перед конвейером.

Число Z ковшей на роторе и его частота вращения п_р должны выбираться такими, чтобы за время прохождения ковшом разгрузочного угла γ₀ (70…80° у камерных и 120…130° у бескамерных) порода успела соскользнуть с разгрузочной поверхности на конвейер. В свою очередь, число ковшей на роторе и частота вращения последнего определяют производительность экскаватора.

Путь, проходимый породой по разгрузочным поверхностям ротора, у бескамерных роторов значительно короче, чем у камерных, что позволяет значительно увеличить частоту вращения бескамерного ротора и число опорожнений ковшей в минуту с 30…40 у камерных до 108 у бескамерных. Скорость резания при этом у отдельных машин может составлять 1,5…5 м/с, а частота вращения — 2…10 мин^-1.

Наиболее крупным недостатком роторов с гравитационной разгрузкой является ограничение угловой скорости ротора центробежными силами, препятствующими разгрузке. Последняя допускается большей с уменьшением диаметра ротора D_p (м).

Инерционная разгрузка более предпочтительна. При этом порода из ковшей, находящихся в верхнем положении, не падает вниз, а выбрасывается под действием векторной суммы веса и центробежной силы. Инерционные роторы по сравнению с гравитационными при равной производительности имеют меньшие габариты и массу. Уменьшение массы ротора у экскаваторов с большими линейными параметрами может обеспечить примерно 1,5…2-х кратное снижение массы машины, хотя уменьшение диаметра ротора не всегда может быть оправдано по технологическим условиям отработки уступа. Интенсивный износ высокоскоростных роторов, повышенные пы- леобразовапие и энергоемкость процесса, опасность значительных повреждений рабочего органа при встрече с твердыми включениями в массиве, а также ряд других их отрицательных качеств пока ограничивают область применения инерционных роторов главным образом машинами малой и средней производительности для добычи угля.

Роторы с инерционной разгрузкой устанавливают впереди конвейера, они могут осуществлять разгрузку через ротор с подъемом материала (см. рис. 10.24, б) или за ротором без подъема материала (см. рис. 10.24, в).

Приемно-питающие устройства служат для передачи породы от рабочего (ковша) на транспортирующий (ленту) орган. Их конструкции зависят от параметров рабочего органа и свойств перегружаемого материала. В основном приемно-питающие устройства устанавливают на экскаваторах с бескамерными роторами.

Наиболее простой конструкцией приемно-питающего устройства является неподвижная наклонная плоскость – (лоток) 6 (рис. 10.26, б, ж), вводимая во внутреннюю полость ротора под углом 60…70° к горизонту и обеспечивающая передачу породы на ленту 4 конвейера. Поверхность скольжения лотка ограничена боковыми стенками. Несмотря на простоту, малую массу и стойкость по отношению к ударным нагрузкам, неподвижный лоток пригоден при разработке только несвязных, сыпучих и каменистых пород. При разработке вязких и липких пород на лотке целесообразно устанавливать вращающиеся вокруг оси скребки 7 (см. рис. 10.26, а).

Широкое распространение получили приемно-питающие устройства, рабочая поверхность которых выполнена в виде вращающегося конуса 8 (см. рис. 10.26, д) с углом наклона к горизонту 60…70°. Для очистки поверхности конуса от налипающего грунта и ограничения его потока служат боковые скребки А₁ (см. рис. 10.25), неподвижные относительно стрелы. Недостатком этой конструкции является невозможность придания породе какой-либо скорости в направлении движения ленты и зависимость условий перегрузки от угла наклона стрелы.

Приводной роликовый стол-питатель (см. рис. 10.26, в) должен иметь уклон в сторону стрелового конвейера и возрастающую частоту вращения роликов 9 в направлении разгрузки. Ролики устанавливают с минимальным зазором, чтобы порода не просыпалась между ними, а их поверхность покрывают резиной. Роликовый питатель снижает высоту падения материала, но одновременно уменьшает конструктивный сектор разгрузки.

Модификацией роликового питателя является барабанный питатель (см. рис. 10.26, г), представляющий собой цилиндрический или конический барабан 10, перекрывающий по своей длине сектор разгрузки.

При установке очистительных устройств применение питателя эффективно на любых породах, однако порода на конвейер выносится питателем со значительной поперечной скоростью и под прямым углом к направлению движения ленты. Поэтому порода скользит по ленте до тех пор, пока не приобретает той же скорости, что и лента. Следствием проскальзывания породы на ленте является повышенный износ последней.

Для того чтобы предохранить длинную дорогостоящую ленту стрелового конвейера от быстрого износа, иногда применяют промежуточный короткий (по длине близкий к диаметру ротора) продольный конвейер-питатель 11 (см. рис. 10.26, з). На последнем используется лента с более толстым слоем резины.

Порода с промежуточного конвейера поступает на главный конвейер со скоростью, равной скорости движения ленты главного конвейера и почти совпадающей с ней по направлению. Кроме того, в месте перегрузки породы иногда устанавливают колосники, через которые мелкие куски породы подсыпаются на ленту, защищая ее поверхность от ударов крупными кусками и тем самым уменьшая ее износ.

Относительно равномерный и направленный по движению ленты поток породы можно получить установкой во внутреннюю полость ротора вращающегося наклонного тарельчатого питателя 12 (см. рис. 10.26, е), приводимого в действие через коническую передачу 13 от вала ротора. Недостатком тарельчатого питателя является сложность конструкции и трудность перекрытия сектора разгрузки при больших диаметрах ротора.

Бескамерная конструкция ротора позволяет расположить его под углом к оси стрелы в горизонтальной или вертикальной плоскости и ввести стреловой конвейер в его внутреннюю полость (см. рис. 10.26, ж, з). Такие схемы применяются на некоторых мощных зарубежных роторных экскаваторах.

При работе в нелипких породах на экскаваторах с небольшим диаметром ротора наилучшие результаты дает эксплуатация простого лотка или вращающегося конуса, а на экскаваторах с большим диаметром ротора – приводной роликовый стол или однобарабанный питатель. При работе в связных породах и на экскаваторах с небольшим диаметром ротора наиболее приемлем тарельчатый питатель; при средней мощности ротора — вращающийся конус и при большой мощности ротора – однобарабанный или продольный питатель.

По конструкции режущей части роторы делятся на ковшовые и ковшовые с дополнительными рыхлящими поясами. Последние представляют собой, как правило, режущие кромки от ковша без днища, их устанавливаются в промежутке между ковшами.

Ковши. Конструкция ковша роторного экскаватора должна обеспечивать: осуществление процессов резания и заполнения ковша с возможно меньшими энергозатратами, исключение залипания его режущего периметра и внутренней полости; полную разгрузку породы в пределах разгрузочного сектора; ограничение величины кусков, образующихся в результате отделения стружки; снижение неравномерности внешней нагрузки, возникающей в результате периодического входа и выхода режущих элементов из контакта с забоем и исключение просыпей при черпании.

В ковше различают две основные части: режущую, отделяющую стружку от массива, и корпусную, транспортирующую породу к месту разгрузки.

Ковши, в свою очередь, различаются:

по конструкции и наличию днища — с жестким днищем, гибким днищем и без днищ (при инерционном способе разгрузки). Жесткое днище может быть сплошным или прутковым, гибкие – цепным или кольчужным;

по форме режущего пояса (козырька)—арочные, прямоугольные и трапецеидальные. Режущая кромка пояса по армировке режущим инструментом может быть с зубьями и без зубьев;

по наклону боковой режущей кромки и радиуса ротора — с радиальной, боковой и наклонной (ковши косого резания) режущими кромками.

Корпус ковша может быть: со сплошным днищем для экскавации пород, не восстанавливающих свою связность после экскавации (песчаные и супесчаные породы, угли, скальные прослойки с малой влажностью); с цепной задней стенкой для супесчаных пород, легких суглинков и влажных углей; каркасный со сплошным цепным днищем для экскавации тяжелых и липких пород при любых климатических условиях.

Ковши всех средних и крупных роторных экскаваторов снабжены цепными днищами. В верхнем положении ковша на роторе цепи провисают внутрь, стряхивая с себя породу.

Привод ротора классифицируется по следующим признакам:

по компоновке: с приводом, встроенным в ротор (см. рис. 10.27, s); с наружным размещением привода (рис. 10.27, а—б); с комбинированным размещением привода (рис. 10.27, г);

по конструктивному исполнению: с планетарной передачей; с передачей обычного исполнения (см. рис. 10.27, а—в); с комбинированной передачей (рис. 10.27, г);

по способу крепления привода к роторной стреле: с жестким креплением; с посадкой редуктора на вал ротора 6 (рис. 10.27, а) с одной стороны и через упруго-демпфирующую опору 3 на металлоконструкцию роторной стрелы с другой стороны;

по способу передачи крутящего момента: через вал (рис. 10.27); через зубчатый венец с внутренним или внешним зацеплением, закрепленный на роторе (см. рис. 10.26, е);

по числу скоростей привода: с одно- и многоскоростным приводом. Последний по способу регулирования скорости может быть ступенчатым (на рис. 10.27, в представлен редуктор с коробкой скоростей, позволяющий иметь две скорости) и бесступенчатым;

по числу двигателей привода ротора: одно- и многодвигательный.

Предохранительные муфты в приводе роторных экскаваторов применяются фрикционного, гидравлического, электромагнитного и планетарного типов. Установка муфт 4 (рис. 10.27,б) может производиться на валу ротора, на промежуточном валу механической передачи (рис. 10.27, в) и на валу двигателя (рис. 10.27, г).

Роторный экскаватор может выполняться как со стрелой постоянной длины, так и с (выдвижной) стрелой.

У экскаваторов с выдвижными стрелами крепление опорной части роторной стрелы может быть выполнено с опиранием на напорную тележку. Подача стрелы на забой и обратно может осуществляться зубчато-реечным механизмом или тяговыми лебедками.

Устройство для подъема и опускания стрелы может быть выполнено: с канатными подвесками; с гидравлическим устройством; с жесткими элементами постоянной длины, один конец которых для осуществления подъема стрелы перемещается лебедкой в направляющих, находящихся на стреле противовеса.

В свою очередь, канатные подвески подразделяются по числу канатов и барабанов лебедки на одпоканатные системы с одно- или двухбарабанным приводом и на двухканатные системы с двухбарабанным приводом.

Канатные подвески роторной стрелы имеют, как правило, две независимые симметричные полиспастные системы (рис. 10.28, а, б, г), приводимые в действие либо от двух лебедок с выравнивающим нагрузки устройством, либо от двухбарабанного привода. В случае обрыва одной из ветвей (А или А’ ) вторая в состоянии удержать роторную стрелу. Для удержания роторной стрелы от раскачивания в горизонтальной плоскости применяют крестообразную (рис. 10.28, б) или V- образную (рис. 10.28, б) подвеску Подвески конвейерной стрелы всегда имеют крестообразную схему полиспастов, применяемую из-за значительной скорости поворота стрелы и появляющихся вследствие этого боковых составляющих сил тяжести. Для выравнивания натяжений полиспастов подвесок обычно используют винтовые натяжные устройства с приводом от электродвигателей и датчиками усилий.

Рабочие и холостые движения экскаватора осуществляются приводимыми от двигателя или группы двигателей отдельными механизмами или группой механизмов.

Главные механизмы служат для получения рабочих движений ковша экскаватора: подъема (и тяги у драглайна) и напора. Доставку ковша к месту разгрузки производят механизмом поворота. Все эти механизмы устанавливают на поворотной платформе (за исключением механизма напора у карьерных лопат с зубчато-реечной системой выдвижения рукояти, находящейся, как правило, на стреле).

По кинематическому признаку механизмы экскаватора подразделяются на три типа:

с однодвигательной схемой привода всех механизмов от одного общего двигателя;

с групповой схемой привода нескольких механизмов от общих двигателей;

с многодвигательной схемой привода механизмов от собственных (индивидуальных) двигателей.

Первые два типа применяют на экскаваторах малой мощности — универсальных, которые здесь не рассматриваются. Механизмы экскаваторов средней и большой мощности имеют индивидуальный привод постоянного тока с одним или несколькими двигателями.

Механизмы подъема и тяги одноковшовых экскаваторов (за исключением гидравлических) состоят из приводных лебедок и канатно-блочных передач. Схемы канатно-блочных передач у экскаваторов с индивидуальным приводом обычно выполняют бесполиспастными. При двух- или четырехканатном подъеме на ковше мехлопат иногда применяют двукратный полиспаст или уравнительные блоки, выравнивающие натяжение отдельных ветвей канатов. На драглайнах полиспастные системы на подъеме и тяге, как правило,не устанавливают.

Подъемные лебедки экскаваторов подразделяют по числу двигателей барабанов и редукторов. По числу двигателей подъемные лебедки бывают однодвигательными (ЭКГ-5А, ЭВГ- 35.65М), двухдвигательными (ЭКГ-8И, ЭКГ-12,5, ЭКГ-20, ЭШ-10.70А, ЭШ-15.90 и др.) и многодвигательными — с четырьмя (ЭШ-40.85, ЭШ-100.100) и более двигателями. На некоторых зарубежных драглайнах число двигателей в приводах подъемных лебедок достигает десяти.

По числу барабанов подъемные (тяговые) лебедки экскаваторов подразделяют на одно- и двухбарабанные (сдвоенные).

Подъемные лебедки экскаваторов выполняются двух видов: безредукторные (ЭВГ-35.65М) и редукторные. Последние, в свою очередь, могут быть одноредукторными (ЭКГ-5А, ЭКГ-20, ЭШ-15.90), двухредукторными (ЭШ-25.100) и многоредукторными —с четырьмя (ЭШ-40.85, ЭШ-100.100) и более редукторами.

Подъемные и тяговые лебедки у шагающих экскаваторов, а также подъемные и напорные у большинства карьерных и вскрышных в наибольшей степени характеризуются блочностью и унификацией конструкций. Под блочными понимают такие конструкции машин или их механизмов, которые состоят из отдельных узлов (редукторов, барабанов, лебедок, тормозов, аппаратов и др.), соединенных с остальной конструкцией машины с помощью легкоразъемных соединений.

Использование стандартных блоков зубчатых передач в различных комбинациях дает определенные преимущества по сравнению с индивидуальным методом проектирования редукторов, главными из которых являются: высокая надежность уже отработанных систем, взаимозаменяемость, ремонтопригодность и малая номенклатура запасных частей.

Унифицированные подъемные лебедки применяются на карьерных мехлопатах (ЭКГ-8И и ЭКГ-4У; ЭКГ-12,5 и ЭКГ-6.3У), подъемные и тяговые — практически на всех моделях драглайнов, однако степень их унификации в целом по типоразмерным рядам и группам машин еще недостаточно высока.

Подъемная и тяговая лебедки на отечественных драглайнах кинематически и конструктивно унифицированы (рис. 10.30). Расчеты показывают, что предпочтительным является превышение мощности подъемной лебедки на 15…20 % по сравнению с мощностью тяговой. При установке для привода лебедки малого числа двигателей большой единичной мощности этого достичь трудно. При использовании же схем компоновки лебедок из стандартных модулей возможно оснастить подъемную лебедку большим числом двигателей, чем тяговую.

Безредукторная подъемная лебедка на экскаваторе ЭВГ- 35.65М (см. рис. 10.30) приводится от тихоходного электродвигателя постоянного тока мощностю 3200 кВт с номинальной ча стотой вращения 26/48 мин^-1. На концах вала смонтированы левый и правый барабаны с соответственно ориентированными нарезками, на каждый из которых навиваются по два каната. Корпус двигателя и его подшипники крепят к станине. Правый барабан жестко соединен с валом, а левый — на бронзовых втулках свободно посажен на вал двигателя. Вращение от вала на левый барабан передается через зубчатую муфту. Муфта служит для отсоединения правого барабана от привода при необходимости проворота одного барабана относительно другого для выравнивания канатов, так как на ковше нет соответствующей системы уравнительных блоков.

Тормоза подъемных барабанов — ленточные; их шкивы с помощью болтов крепятся к внешним боковым стенкам барабанов. Тормоз растормаживается пневмоцилиндрами, замыкается пружинами.

Безредукторный привод подъемной лебедки позволяет уменьшить динамические и инерционные нагрузки на детали экскаватора за счет низкой частоты вращения якоря приводного двигателя, упростить конструкцию лебедки и повысить надежность ее работы.

На экскаваторе ЭШ-100.100 подъемная и тяговая лебедки имеют по четыре двигателя мощностью по 2550 кВт каждый с частотой вращения ротора 250 мин^-1. От электродвигателей через эластичные муфты вращение передается четырем шевронным редукторам, выходные цилиндрические прямозубые шестерни которых попарно входят в зацепление с бортовыми зубчатыми венцами двухбарабанной лебедки диаметром 3,4 м и длиной 8 м. Барабан не имеет сквозной оси и опирается на две короткие полуоси, запрессованные в ступицы зубчатых венцов. На каждую половину барабана наматываются по два каната диаметром по 90 мм с разрывным усилием 6 МН каждый.

Нормально замкнутые пружинные тормоза колодочного типа, размыкаемые пневмоцилиндрами, в состоянии удержать груженый ковш массой 300 т в любой точке его траектории. Во время работы осуществляется электрическое торможение ковша электродвигателями. Общая масса лебедки (без электрооборудования) — 520 т.

Аналогично выполнены лебедки драглайнов ЭШ-40.85, ЭШ- 20.90 и др.

Главные механизмы экскаваторов с индивидуальным приводом имеют электрическое торможение двигателей. Механические тормоза используются только для затормаживания механизмов при перерывах в работе (передвижение экскаватора, ожидание состава и т. д.) и аварийных режимах, требующих экстренной остановки машины (прекращение подачи электроэнергии, поломка какого-либо узла экскаватора).

Тем не менее подъемные и тяговые лебедки, как наиболее тяжелое оборудование, устанавливают в хвостовой части платформы, а преобразовательные агрегаты, как относительно более легкие узлы, либо переносят в переднюю часть платформы, либо устанавливают рядом с подъемной лебедкой (ЭВГ-35.65М, ЭШ- 100.100,и др.), либо располагают в один или два яруса в задней части платформы над противовесом.

Сравнительно большая площадь поворотных платформ вскрышных п шагающих экскаваторов позволяет более рационально разместить на ней все механизмы, в том числе и механизмы поворота, число которых на самых крупных экскаваторах составляет 10—12.

Поворотные платформы мощных вскрышных лопат и драглайнов, а также опорные рамы последних представляют собой сложные металлоконструкции, составляемые из секций, число которых может достигать 50. Секции свариваются или свинчиваются чистыми болтами на месте монтажа.

Привод ковшовой цепи у экскаваторов с ковшами вместимостью до 1000л осуществляется с помощью рабочего механизма, состоящего из редуктора и электродвигателя, а у более мощных экскаваторов — из двух электродвигателей и двух последовательно расположенных редукторов. Второй редуктор (обычно планетарный) совмещается с предохранительной муфтой. На мощных экскаваторах, кроме главного привода ковшовой цепи, устанавливается еще и вспомогательный, способный передвигать цепь со скоростью, в 15—20 раз меньшей, чем номинальная. Этот привод необходим для осмотра, смазки и ремонта цепи.

Для предохранения цепи и ковшей от поломки при встрече с непреодолимым препятствием в кинематическую цепь привода ковшовой цепи всегда включается предохранительное устройство. В качестве последнего используют роликовые, фрикционные (преимущественно пластинчатые) муфты, муфты-тормоза с плавающей рамой и зажимными роликовыми или колодочными звеньями, управляемыми рычажной системой от пневмо или гидроцилиндров.

Роликовые муфты применяют на нереверсируемых приводах многоковшовых (цепных и роторных) экскаваторов с крутящим моментом на валу от 10 до 130 кН•м и частотой вращения не более 2,5 с^-1. Муфты с пружинным прижатием роликов характерны для маломощных приводов. На мощных роликовых муфтах удержание роликов осуществляют пневмо- или гидроцилиндрами.

У современных цепных экскаваторов скорость ковшовой цепи достигает 1,35 м/с и ограничивается величиной динамических нагрузок, действующих на привод, а также условиями разгрузки ковшей. Включением в кинематическую цепь привода ковшовой цепи упругих звеньев удается снизить возмущающие силы, обусловленные неравномерностью ее движения, и повысить скорость движения цепи до 1,8 м/с.

Привод роторного колеса состоит из редуктора (простого или планетарного) и двигателя. На мощных экскаваторах привод может иметь несколько двигателей и редукторов.

Редукторная часть привода ротора может быть размещена на стороне ковшового колеса, внутри него или на конвейерной стороне. Выбор местоположения привода при конструировании роторных экскаваторов определяется многими факторами, среди которых особенно важную роль играют расположение центра тяжести головки ротора (идеальное – на оси роторной стрелы).

Механизм подъема стрелы. Для осуществления селективной выемки полезных ископаемых со сложным залеганием пластов привод механизма подъема стрелы должен обеспечивать: широкий диапазон регулирования скорости ее подъема и опускания; точность манипуляций при работе горизонтальными стружками; высокую надежность и безаварийную остановку роторной стрелы в случае исчезновения на машине питающего напряжения; выравнивание нагрузок в канатах при их неравномерной вытяжке и раздельной работе подъемных лебедок.

Скорость подъема-опускания роторной стрелы на экскаваторах по соображениям безопасности не должна превышать 5 м/мин. На экскаваторах средней мощности применяются подъемные лебедки мощностью до 200 кВт с подъемным усилием до 0,5 МН и скоростью навивки каната на барабан до 24 м/мин

На подъемных лебедках стрел многоковшовых экскаваторов применяются двигатели постоянного тока, работающие по системе Г–Д. Опускание стрелы осуществляется в режиме противовключения (добавления в сопротивление ротора шунтового сопротивления) .

Обычно подъемные лебедки выполняются двухбарабапными и двухдвигательными и снабжаются тормозами. При пуске сначала происходит размыкание электрического тормоза, я в последней фазе — двойного колодочного тормоза. Иногда устанавливают второй механический тормоз, включаемый временным реле после начала действия первого тормоза. При опускании стрелы каждый двигатель работает в генераторном режиме и осуществляет электрическое торможение. После снижения скорости до 10 % номинальной выключается соленоид и грузом на рычаге осуществляется начальное прижатие тормозных дисков с малым усилием. После небольшой временной выдержки выключается основной соленоид и обеспечивается окончательное торможение лебедки.

Механизм выдвижения стрелы. Основные требования к приводу выдвижения стрелы – быстродействие и точность установки – обусловливают необходимость применения, так же как и в лебедках подъема стрелы, системы Г–Д. Особенность работы привода заключается в том, что статический момент может изменяться в широких пределах, а двигатель может работать в генераторном режиме (при выдвижении стрелы вниз или втягивании сверху вниз).

Механизм выдвижения роторной стрелы выполняется зубчато-реечным при малых ходах выдвижения (до 15 м) и канатным при больших. Применение выдвижной стрелы увеличивает массу экскаватора на 20—-25 %, но, с другой стороны, резко уменьшает неравномерность нагружения ходового механизма.

10.6 Опорно-поворотные устройства экскаваторов

Опорно-поворотные устройства (ОПУ) экскаваторов состоят из поворотного механизма, опорного устройства и центральной цапфы (последняя может отсутствовать).

Поворотный механизм экскаватора служит для вращения платформы экскаватора с целью осуществления рабочего движения или поворота на выгрузку.

Современные карьерные и вскрышные одно- и многоковшовые экскаваторы имеют механизм поворота с индивидуальным приводом, состоящий из двух или более (до 10) самостоятельных механизмов-агрегатов, работающих на один зубчатый венец.

Поворотный механизм экскаватора работает следующим образом. Вращение якоря вертикального фланцевого электродвигателя передается, как правило, через две зубчатые пары на вертикальный поворотный вал. Нижняя шестерня входит в зацепление с зубчатым венцом закрепленным на нижней раме экскаватора. Фланцевый двигатель устанавливается на крышке редуктора, а тормоз — на втором конце вала двигателя.

Частота вращения поворотной платформы одноковшовых экскаваторов не превышает 3 мин^-1 у малых моделей и 1,5— 1,23 мин^-1 у мощных. На карьерных мехлопатах электродвигатели привода применяются с номинальной частотой вращения 800 1000 мин^-1, поэтому редуктор вместе с последней открытой парой имеет передаточное отношение порядка 400…700. В механизмах поворота на отечественных мощных драглайнах и вскрышных лопатах начали применять безредукторные приводы с двигателями, имеющими низкую частоту вращения. Так, на драглайне ЭШ-100.100 в механизме поворота установлены восемь вертикальных фланцевых двигателей постоянного тока мощностью по 1000 кВт каждый с номинальной частотой вращения ротора 32мин^-1. Их выходные валы соединены муфтами непосредственно с вертикальными валами-шестернями, находящимися в зацеплении с зубчатым венцом опорной рамы. Передаточное отношение этой пары равно 26.

Особенности работы поворотных механизмов одноковшовых экскаваторов:

низкие сопротивления повороту (обусловлены главным образом трением в опорно-поворотном устройстве);

большие ускорения; кратковременность или полное отсутствие периода равномерного движения (после разгона сразу начинается торможение).

При таком режиме работы основной нагрузкой поворотных двигателей являются силы инерции перемещаемых и вращаемых масс. Поворотное движение занимает 60…70 % (иногда до 80 %) общей длительности цикла работы экскаватора. Поэтому благодаря сокращению продолжительности поворота представляется возможным повысить производительность экскаватора. В связи с этим суммарная мощность поворотных механизмов у современных одноковшовых экскаваторов подчас почти равна мощности подъемной лебедки и может составлять 10 тыс. кВт и более.

Конструкции поворотных механизмов многоковшовых экскаваторов отличаются большим числом ступеней, а в отдельных конструкциях зарубежных машин — применением планетарных и червячных передач или цилиндрических передач с дифференциалами.

Передаточное число механизма поворота у многоковшовых экскаваторов в 10—20 раз выше, чем у одноковшовых, поэтому в редукторах поворотной платформы многоковшовых экскаваторов иногда применяются обратимые червячные передачи, а суммарная установленная мощность двигателей механизма поворота самых крупных многоковшовых машин не превышает 4х80 кВт.

У многоковшовых экскаваторов механизм поворота преодолевает значительное сопротивление на рабочем органе при взаимодействии последнего с забоем; всегда имеется длительный период равномерного движения; разгон и торможение занимают относительно немного времени, а инерционные нагрузки невелики и наибольшую часть постоянных сопротивлений составляют статические нагрузки. Механизмы поворота многоковшовых экскаваторов всегда снабжены предохранительными устройствами.

Опорное устройство (ОПУ) в общем случае служит для восприятия вертикальных и горизонтальных составляющих нагрузок, действующих на поворотную платформу, передачи этих нагрузок или их части на раму ходового устройства, обеспечения опирания поворотной платформы через опорно-поворотный круг (или направляющие) на базу или раму ходового устройства, вращения поворотной платформы с минимальными сопротивлениями относительно базовой части экскаватора. При наличии в ОПУ центральной цапфы ей передаются функции восприятия горизонтальных усилий и моментов, а также сил, отрывающих платформу от опорного круга.

Схемы опорно-поворотных устройств экскаваторов можноразделить на две группы:

у которых усилия от веса поворотной платформы передаются на оси опорных катков непосредственно (рис. 10.31, в) через системы балансиров или гидродомкратов;

у которых эти усилия передаются непосредственно на ролики или шарики (рис. 10.31, а, б, г, д, е).

На схемах, показанных на рис. 10.31, а–в, ОПУ имеют центральные цапфы 5, представляющие собой ось, закрепленную основанием в раме 8 (см. рис. 10.31, а, б), на верхний конец которой может быть надета гайка 3, предохраняющая платформу 2 от отрыва от катков 6 роликового круга. Схема, приведенная на рис. 10.31, а, часто встречается на мощных экскаваторах с большой собственной массой платформы. На карьерных лопатах распространена другая схема крепления центральной цапфы (см. рис. 10.31, в), однако ее функции при этом не изменяются.

Центральная цапфа 1 (рис. 10.32), центрирующая поворотную платформу 7 относительно неподвижной нижней рамы 8, закрепляется от проворачивания болтами 9. На цапфу одета бронзовая втулка 2, впрессованная в стакан 3. Гайка 4 сферической нижней поверхностью опирается на вращающуюся с платформой шайбу 6 и стопорится болтами 5. Смазка к подвижным поверхностям узла центральной цапфы подается через трубку 10 и канал 11.

На роторных экскаваторах средней мощности, где возможно появление отрывающих нагрузок, ставятся роликовые захваты (см. рис. 10.31, б). В этом случае центральная цапфа воспринимает только боковые нагрузки.

В схемах без центральных цапф (см. рис. 11.22, г, д,е) или с центральными цапфами без гаек, но с подхватывающими роликами (рис. 11.22, б) опорное устройство воспринимает также и усилия, направленные снизу вверх (отрывающие усилия), появляющиеся вследствие неполной уравновешенности поворотной платформы.

На одноковшовых экскаваторах наиболее распространены опорно-поворотные устройства со свободными катками, оси которых закреплены в обойме (см. рис. 10.31, а, б). Катки выполняются цилиндрическими или коническими. Цилиндрические катки с одной внутренней ребордой применяются на большинстве моделей отечественных карьерных лопат, конические одно- и двухребордные —на мощных драглайнах УЗТМ-ЭШ-40.85 ЭШ-100.100, а также на карьерных и вскрышных лопатах в США. Конические катки для мощных машин иногда выполняются с небольшой бочкообразностью по плоскости контакта с рельсом катания. Под нагрузкой каток деформируется и точка контакта переходит в линию. Конические катки меньше изнашиваются, чем цилиндрические, по сложнее в изготовлении. На драглайне ЭШ-100.100 опорное устройство имеет средний диаметр рельса катания D₀ = 21,5 м, по которому перемещается 100 катков, выполненных в виде усеченного конуса диаметром по средней оси 550 мм и заключенных в две концентрические обоймы.

Опорно-поворотное устройство с гидравлической системой опирания катков не только позволяет легко заменить любой элемент конструкции, но и характеризуется малым износом рельсов и катков. Недостатками данной конструкции являются ее значительные высота, масса и стоимость.

10.7 Системы и механизмы управления экскаваторами

Механизмы управления не принимают непосредственного участия в совершении рабочих операций, но позволяют обеспечивать требуемый режим работы машины или изменять его по желанию оператора путем дистанционного воздействия на исполнительные органы.

Исполнительный механизм управления в совокупности с элементами его привода и управления образует систему управления.

Одной из характерных особенностей рабочего процесса экскаваторов (особенно цикличного действия) является необходимость непрерывного изменения величины и направления скорости движения и усилий регулирования траектории копания.

Рабочий орган машины приводится в действие от двигателя через трансмиссию и воздействует на забой. Это главный машинный контур. Параллельно ему имеется контур управления рабочим процессом: измерительное устройство — оператор — механизм рабочего органа — рабочий орган. Замыкается этот контур также на забое.

В упомянутых двух взаимозависимых контурах функции обратной связи выполняет рабочий орган. При помощи оператора образуется замкнутый контур управления рабочим процессом: двигатель — трансмиссия — движитель — оператор — рабочий орган — двигатель. Управляющее воздействие создается оператором на основе полученной информаци о ходе рабочего процесса.

Так как системы управления, как правило, приводятся в действие человеком, то различают системы управления непосредственно (мускульного) действия и системы управления с усилителями. Последние могут быть со следящими устройствами и без них. Все системы управления, кроме системы непосредственного действия, для облегчения оператору процесса управления используют часть мощностей двигателей, установленных на машине.

Элементы управления, осуществляющие передачу управляющего воздействия от руки оператора к управляемому объекту, могут быть механическими, гидравлическими, пневматическими, электрическими и комбинированными (электрогидравлическими и электропневматическими).

В системах управления непоcредственого действия усилия, прикладываемые машинистом, и ход рычага или педали прямо пропорционально зависят от сопротивления на рабочем органе (управляемом объекте) и обычно изменяются в процессе управления. Преимуществом данной системы управления является высокая чувствительность, так как оператор непосредственно воспринимает рабочие сопротивления. Такие системы не снижают затрат энергии машиниста и потому применяются на сравнительно небольших машинах, где затрачиваемая мощность одного включения в среднем не превышает 0,04 кВт.

Система управления с усилителями значительно облегчает работу оператора по управлению машиной при сохранении необходимой чувствительности. Общее требование к этим системам — минимальное запаздывание в срабатывании. Они наиболее распространены на выемочно-транспортирующих машинах.

На современных выемочно-погрузочных машинах, в частности на экскаваторах (за исключением гидравлических), контур управления перемещениями рабочего органа и его силовыми воздействиями на забой является неотъемлемой частью электрической автоматизированной системы управления главными приводами машины.

Управление же некоторыми вспомогательными механизмами (тормозами, муфтами, инструментом и др.), а на драглайнах — и процессом шагания осуществляют пневматическими или гидравлическими системами; управление распределителями, в свою очередь, осуществляют главным образом посредством электрических цепей. Такие системы далее мы будем называть электро- нневматическими или электрогидравлическими. В чистом виде пневматические и гидравлические системы управления на мощных экскаваторах в настоящее время применяются редко.

Электропневматические системы отличаются нечувствительностью к температурным изменениям окружающей среды. Они предназначены для дистанционного управления из кабины машиниста тормозами и муфтами главных приводов экскаватора (поворота, подъема, тяги, напора и т. п.), а также продувки сжатым воздухом электрооборудования н механизмов, подачи звуковых сигналов, подъема и опускания входных лестниц и др.

Гидравлические системы управления с силовыми цилиндрами характеризуются компактностью, высоким к.п.д., независимым расположением управляемых элементов, высокой точностью отработки подаваемых сигналов; быстродействием и возможностью передачи больших мощностей. Однако эти системы чувствительны к температурным воздействиям, что требует применения различных рабочих жидкостей в летних и зимних условиях; не исключены загрязнения и утечки рабочей жидкости, что требует периодической ее замены; ужесточаются требования в отношении точности изготовления, что осложняет монтаж и ремонт гидравлических систем управления в условиях горного производства.

Экскаваторы оснащаются следующими системами гидравлического управления: безнасосной, насосной и электрогидравлической.

Безнасосная система используется на экскаваторах с ковшом вместимостью до 1 м³.

Давление в насосной системе, необходимое для включения рабочих механизмов, создается насосом. Поток рабочей жидкости направляется с помощью рычагов управления через соответствующие распределительные устройства.

Давление рабочей жидкости в насосных системах гидравлического управления обычно не превышает 7 МПа.

В насосной системе в отличие от безнасосной нет прямой зависимости между усилием на рычаге или педали и силой действия исполнительного механизма. Эта система не обладает чувствительностью, не позволяет с помощью насоса развивать большие усилия включения исполнительных механизмов (фрикционов и тормозов) и почти совершенно исключить использование механической системы рычагов.

Электрогидравлическая система управления по сравнению с гидравлической позволяет сокращать протяженность маслопроводов, облегчать управление золотниками, широко применять блокирующее и автоматические устройства. В этой системе управление золотниками производится с помощью электромагнитов, включенных в общую электрическую схему управления экскаватором.

Примером электрогидравлической системы управления может служить система управления механизмом шагания мощного экскаватора.

10.8 Ходовое оборудование экскаваторов

Ходовое оборудование горной машины — это специальное устройство для ее перемещения и устойчивого опирания на грунтовое основание во время работы. В зависимости от условий работы и назначения горной машины применяют следующие виды ходового оборудования: колесное (на пневматиках или рельсовое) , гусеничное, шагающее, шагающе-рельсовое и плавучее.

Требования, предъявляемые к ходовому оборудованию горных машин цикличного и непрерывного действия:

достаточные сила тяги, скорость передвижения и маневренность;

способность преодолевать заданные подъемы и уклоны;

небольшая масса при обеспечении заданных давлений на основание (средних и максимальных);

устойчивость машины при всех возможных изменениях положения ее центра тяжести и отсутствие больших динамических нагрузок в конструкции всей машины при передвижении;

малые сопротивления при передвижении; минимальное число быстроизнашивающихся элементов, удобство в эксплуатации и долговечность.

Пневмоколесное ходовое оборудование обеспечивает высокие скорости передвижения (до 70 км/ч) и маневренность, имеет небольшую массу, малое сопротивление передвижению, простую конструкцию и универсальность. Однако быстрый износ пневмошин в условиях карьеров, высокие стоимость (20— 40 % от стоимости машины) и давления на основание, а также ограниченность нагрузки на колесо определяют область их применения преимущественно в классе выемочно-транспортирующих машин.

Рельсовое ходовое оборудование обеспечивает низкое сопротивление перемещению, плавность, высокую скорость, направленность движения при перемещении машины, малый износ и высокую долговечность его элементов.

Его недостатки — необходимость и сложность переноса железнодорожных путей, малая маневренность, ограниченность нагрузки на колесо, не превышающей 0,25 МН, значительные линейные размеры ходовой части, малые величины коэффициентов сцепления колес с рельсами и преодолеваемых уклонов (до 6°) — ограничивают область применения рельсового ходового оборудования главным образом на цепных многоковшовых экскаваторах.

Шагающее ходовое оборудование обеспечивает низкие давления на основание (~0,1 МПа), небольшую массу (10…12 % массы машины), высокие маневренность и устойчивость машины на базе при работе. Его недостатки – цикличность и малая скорость передвижения, необходимость подъема машины при шагании, волочение передней части базы по опорной поверхности при шагании, сопровождающееся смятием грунта и высокими затратами мощности, ограничивает область применения шагающего хода па драглайнах и отвалообразователях, работающих на поверхностях (грунтах) с относительно низкой несущей способностью.

Гусеничное ходовое оборудование обладает высокой устойчивостью (особенно у многогусеничных машин), способностью преодолевать большие уклоны (до 23°), высокой проходимостью, малыми давлениями на основание, универсальностью. Его недостатки – большая масса (с нижней рамой до 50% общей массы машины); высокое потребное тяговое усилие, достигающее 30…40 % веса экскаватора; сложность устройства и быстрый износ ходовых элементов, средняя маневренность у многогусеничных машин.

Гусеничный ход применяется на всех типах выемочных и выемочно-транспортирующих машин (кроме мощных драглайнов), не требующих больших и частых перемещений с высокой скоростью.

Шагающе-рельсовое ходовое оборудование обладает высокой маневренностью, возможностью дозированного перемещения машины с высокой скоростью и плавностью, малыми давлениями на Опорную поверхность, сопротивлениями при перемещении и низким износом элементов и деталей, высокой устойчивостью при работе на базе. Его недостатки – большая масса (с нижней рамой до 50% общей массы машины); необходимость подъема машины при шагании; цикличность шагания.

Шагающе-рельсовое ходовое оборудование применяется на мощных роторных экскаваторах, отвалообразователях и драглайнах при работе на грунтах со слабой несущей способностью.

Рельсовое ходовое оборудование. Равномерное распределение нагрузки на опорные колеса рельсового хода (число которых может быть 300 и более) достигается применением балансирных устройств, которые могут иметь до пяти и более ступеней. На машинах средней мощности применяют трехрельсовый путь, который при двухступенчатых балансирах обеспечивает установку машин массой до 450т (24 колеса), при трехступенчатых — массой до 960т (48 колес), при четырехступенчатых — до 1900т (98 колес) и при пятиступенчатых — до 4000т (228 колес).

Приводные тележки могут располагаться как в жесткой, так и в качающейся опоре, причем примерно 45…55 % (реже 80 %) колес являются приводными.

Гусеничное ходовое оборудование. Скорости передвижения экскаваторов на гусеничном ходу зависят от их мощности и назначения и, как правило, не превышают 2,4 км/ч у карьерных и 0,24 км/ч у вскрышных лопат; у многоковшовых экскаваторов они не превышают 0,72 км/ч (12 м/мин) у моделей малой мощности и 0,48…0,18 км/ч (8…3 м/мин) у мощных.

Величины давлений на грунт определяются назначением машины и достигают максимальной величины, равной 0,42 МПа у карьерных лопат, тогда как у вскрышных лопат они не бывают более 0,35 МПа. Роторные и цепные экскаваторы имеют меньшие величины давлений, не превышающие 0,12 МПа у вскрышных и 0,2 МПа у добычных машин.

Преодолеваемые гусеничными экскаваторами подъемы обычно не превышают 7° у мощных машин и 12° – у машин малой и средней мощности, что определяется технологическими требованиями их эксплуатации.

Система гусеничного ходового оборудования определяет число гусениц в схеме и их взаимное расположение (рис. 10.35).

На одноковшовых экскаваторах применяются двух-, четырех- и восьмигусеничные системы (рис. 10.35, а, г). Четырехгусеничное оборудование используется относительно редко (ЭКГ-12,5 массой 660 т и ЭРП-1250 массой 1020 т). Существующие восьмигусеничные системы в состоянии перемещать массу до 12,6 тыс. т при среднем давлении на грунт 0,385 МПа, ширине трака 3,62 м и длине тележки 13,7 м.

На многоковшовых экскаваторах применяют двух-, трех-, четырех-, шести-, двенадцати- и шестнадцатигусеничные системы. Две гусеницы имеют экскаваторы преимущественно массой до 400 т, три – до 800 т, шесть – до 2000 т, 12 и 16 гусениц–большей массы. Существующие 12-гусеничные системы перемещают массу до 11,4 тыс. т при среднем давлении на грунт 0,169 МПа, ширине трака 3,7 м и длине тележки 15 м.

Многоковшовые экскаваторы могут быть установлены на двух гусеницах при большей рабочей массе, чем одноковшовые.

При трех (или кратных трем) гусеничных системах применяется трехточечная опора (система опирания), обеспечивающая статически определимую передачу усилий на ходовые тележки. Такие системы выполняются симметричными относительно поперечной (рис. 10.35, в) и продольной (рис. 10.35, б) осей машины. Две опоры в таких случаях располагаются со стороны рабочего оборудования и одна — со стороны отвальной части. Сами опоры выполняются в виде гидродомкратов с шаровой пятой.

Движение экскаватора по кривой при двух (четырех) гусеницах достигается: затормаживанием одной (двух) гусениц; сообщением правым и левым гусеницам различных скоростей. При четырехточечной системе опирания хода используют разворот всех гусениц с помощью рычагов. Последнее чаще осуществляется гидроцилиндрами, закрепленными одной стороной на базе ходовой рамы, а другой — на рычаге рамы ходовой тележки.

Поворот гусениц возможен либо при повороте передней гусеницы (рис. 10.35, б), либо одной боковой (рис. 10.35, в).

У восьми- и шестнадцатигусеничиых систем поворачиваются все четыре пары. По схемам, показанным на рис. 10.35, з, поворот тележек переднего и заднего рядов осуществляется на разные углы по двум окружностям с центром в одной точке.

При равных максимальных углах поворота управляемых гусениц наилучшей маневренностью обладают трехопорные машины с симметричным расположением гусениц относительно поперечной оси при повороте в сторону неуправляемой гусеницы (рис. 10.35, б, ж).

Поворот в сторону управляемых гусениц для этих машин требует значительно большего угла разворота гусениц. Неприводная гусеница, движущаяся по внутренней кривой, улучшает маневренность машины, в то же время обеспечивая минимальные поперечные силы на гусеницах.

Под типом гусениц понимают их конструктивное оформление, характеризующее гусеницы в эксплуатационном и производственном отношениях.

По способу передачи давления на грунт различают многоопорные и малоопорные гусеницы.

Гусеницы называют многоопорными, если отношение числа опорных звеньев (траков), лежащих на земле, к числу опирающихся на них катков ведущих и направляющих колес меньше двух (рис. 10.36, а). В этом случае звенья между опорными катками почти не прогибаются и обеспечивают равномерное давление на грунт как под катками, так и между ними. У малоопорной гусеницы это отношение больше двух: звенья легко прогибаются между катками, сгибаясь в шарнирах и образуя волнистую линию, при этом создается значительная разница между давле