Многоковшовые экскаваторы

Выпускаемые вскрышные и добычные роторные экскаваторы

Выпускаемые вскрышные (ЭР) и добычные (ЭРП или ЭР-Д) роторные экскаваторы — это самоходные машины непрерывного действия, отделяющие горную массу в забое ковшами, установленными на роторе и предназначенные для одновременной разработки и транспортирования вскрышных пород или полезного ископаемого (рис. 4.8).

Порода после ее разгрузки из ковшей ротора 1 транспортируется ленточным конвейером 10, расположенным на выдвижной стреле 2.

Ротор вращается в вертикальной плоскости относительно точки O₁ и перемещается одновременно в горизонтальной плоскости путем поворота стрелы с ротором на платформе 16 вокруг оси О-О.

Экскаваторы с указанными движениями роторного колеса называются экскаваторами радиального копания.

Другие основные элементы экскаватора:

• подвеска стрелы 3,
• пилон 4,
• надстройка 5,
• стрела противовеса 8;
• выдвижная тележка 7,
• лебедка подъема стрелы б,
• отвальная стрела 13,
• гусеничные тележки 15.

Со стрелового ленточного конвейера 10 порода поступает на конвейер 9 стрелы противовеса, а затем через перегрузочный конвейер 14 на отвальный конвейер 12 и далее на карьерный транспорт 11.

Разновидности и типы роторных экскаваторов

Роторные экскаваторы подразделяют по:

• теоретической производительности в разрыхленной массе — на малые (до 600 м3/ч), средние (до 2500 м3/ч), большие (до 5000 м3/ч), мощные (до 10000 м3/ч), и сверхмощные (до 100000 м3/ч);
• взаимному расположению экскаватора и забоя — верхнего, а также верхнего и нижнего копания (экскаваторы верхнего копания могут иметь глубину копания ниже горизонта установления машины не более 0,5 диаметра ротора);
• способу подачи рабочего оборудования на забой — с выдвижными и невыдвижными стрелами.

Мощные роторные экскаваторы выпускаются с невыдвижными стрелами, что на 20—25% снижает их массу по сравнению с экскаваторами, имеющими выдвижные стрелы.

Ротор

Рабочее оборудование роторных экскаваторов включает в себя рабочий орган — ротор с ковшами, приемно-питающее устройство ротора и стрелу. Роторные исполнительные органы по способу разгрузки могут быть гравитационными и инерционными.

Гравитационные

Гравитационная торцовая разгрузка кусков породы из ковшей ротора 2 (рис. 4.9, а) происходит при подъеме ковшей в верхнее положение. Под действием собственного веса разгружаемый материал поступает на наклонный лоток 3 и далее на конвейер 1.

Основной недостаток роторов с гравитационной разгрузкой — ограничение угловой скорости ротора центробежными силами, которые препятствуют разгрузке.

Угловая скорость W_mах (рад/с) должна быть не больше величины

W_mах = (2,22/3,14)Др^-1                     (4.1),

• где Д_р — диаметр ротора, м.

Инерционная или центробежная разгрузка позволяет применять большую частоту вращения (частоту разгрузок ковшей ротора) по сравнению с гравитационной.

Инерционные

Роторы 2 с инерционной разгрузкой (рис. 4,9, б, в) устанавливаются впереди конвейера 1 и могут осуществлять разгрузку через ротор с подъемом материала (рис. 4,9, в) или за ротором без подъема материала (рис. 4,9, б).

По конструкции роторы с гравитационной разгрузкой могут быть бескамерными, камерными и комбинированными (полукамерными).

Бескамерный ротор

В бескамерном роторе (рис. 4.10, а) порода в ковше 3 вместимостью V и небольшой подковшовой камере 1 вместимостью Vx

• Перемещается по неподвижной обечайке 2, прикрепленной к стреле и закрывающей подковшовое пространство с внутренней стороны.
• В зоне разгрузочного сектора с углом v_p порода высыпается из подковшовой камеры и ковша на неподвижный приемный лоток 5, направляющий породу на конвейер 4, расположенный сбоку роторного колеса.
• Приемный лоток связан со стрелой и установлен внутри ротора.

Камерный ротор

В камерном роторе (рис. 4.10, б) под ковшами 3 вместимостью К расположены внутри колеса специальные камеры 6 значительной вместимости V .

Боковая стенка камеры 6 выполняет роль лотка, направляющего породу на конвейер 4 после выхода ковша с камерой за пределы запирающего сектора 7.

Следует отметить, что путь перемещения породы по разгрузочным поверхностям камерного ротора значительно длиннее, чем у бескамерного, что требует снижать частоту вращения камерного ротора и число разгрузок ковшей в минуту в 2,7-3,6 раза по сравнению с бескамерным.

Комбинированный ротор

Комбинированный (полукамерный) ротор имеет удлиненную заднюю стенку ковша, несколько не доходящую до центра ротора.

Поэтому ковши вместе с подковшовой камерой, образованной неподвижным запирающим сектором и удлиненной задней стенкой ковша имеют в зоне черпания значительную вместимость. Благодаря этому комбинированный ротор по вместимости ковша приближается к камерному, а по легкости разгрузки — к бескамерному.

Привод ротора состоит из зубчатого редуктора и двигателя. На мощных экскаваторах привод может иметь несколько редукторов и двигателей.

Роторные стрелы по типу металлоконструкции могут быть выполнены в виде пространственных ферм, трубчатыми и блочными. Стрелы могут быть постоянной длины или выдвижные.

Гусеничный ход

При оснащении роторных экскаваторов гусеничным ходом применяются, как правило, двух-, трех-, четырех-, шести-, двенадцати- и шестнадцатигусеничные системы.

Две гусеницы имеют обычно экскаваторы массой 400 т, три — до 800 т, шесть — до 2000 т, 12 и 16 гусениц — большей массы.

Четырехгусеничное оборудование как и для одноковшовых экскаваторов применяется относительно редко.

При трех (или кратным трем) гусеничных системах используется трехточечная система опирания машины на ходовое оборудование.

Шагающе-рельсовое ходовое оборудование экскаваторов

Шагающе-рельсовое ходовое оборудование экскаваторов обладает высокой маневренностью. Оно применяется на мощных роторных экскаваторах при работе на грунтах со слабой несущей способностью.

Принцип работы такого ходового оборудования показан на рис.4. 11.

• Ходовое оборудование включает в себя четыре лыжи б, которые с каждой стороны попарно соединены сферическим шарниром 8.
• На лыжах имеются верхние 3 и нижние 5 рельсы.
• Верхняя часть экскаватора 1 опирается с помощью четырех гидродомкратов 2 на ходовые тележки 7.

• В рабочем положении верхняя часть машины опирается через гидродомкраты 2 и ходовые тележки 7 на нижние рельсы 5 лыж (рис. 4. 11, I).
• Для передвижения верхней части машины включаются тяговые лебедки 4, которые с помощью полиспастов перемещают машину по рельсам лыж в нужном направлении, пока тележки 7 не достигнут на лыжах крайнего положения (рис. 4.11, II).
• После этого гидродомкратами 2 машина опускается на базу 10 и производится подъем этими же домкратами лыж б вверх до упора катков 9 в раму машины (рис. 4.11, III).
• Далее отключается гидравлическая система домкратов и включаются тяговые лебедки, с помощью которых теперь уже не тележки 7, а лыжи б перемещаются на верхних рельсах 4 в направлении перемещения экскаватора (показано стрелкой на рис. 4.11, III) на шаг хода.
• После этого тяговые лебедки отключаются и происходят с помощью гидросистемы опускание лыж на грунт, подъем машины и базы на величину, обеспечивающую необходимый зазор между базой и грунтом, т.е. машина снова приводится в положение, соответствующее положению на рис. 4.11, I.

Далее цикл шагания может быть повторен. Изменение направления движения машины осуществляется так же, как у машин с шагающим ходовым оборудованием, т.е. поворотом стоящей на базе 10 с поднятыми лыжами машины по роликовому кругу 11.

Недостатком шагающе-рельсового ходового оборудования является большая масса — до 50% общей массы машины.

Технические данные роторных экскаваторов

Технические данные роторных экскаваторов, выпускаемых в СССР, приведены в табл. 4.4.

Начальные буквы в обозначении марки экскаватора, например, ЭРШРД, ЭРГ, ЭРП, ЭР обозначают:

• тип экскаватора (ЭР — роторный, тип ходового устройства ШР — шагающе-рельсовое, Г — гусеничное, у последнего индекс Г может быть опущен);
• назначение (Д — добычной, В — вскрышной, П — с повышенным коэффициентом удельного усилия копания на режущей кромке ковша);
• далее приводится производительность экскаватора (м3/ч) по рыхлой массе, а после точки через косую черту записывается высота и глубина копания в метрах.

Если экскаватор имеет центробежный ротор, то в его маркировку вводится индекс Ц.

В последние годы стали применяться роторные экскаваторы с малыми линейными параметрами.

Такие экскаваторы имеют высокую мобильность и хорошую транспортабельность, что позволяет успешно применять их на открытых горных работах при разработке уступов высотой до 15 м, а также на земляных работах при большой протяженности трассы. УкрНИИпроектом разработан ряд таких экскаваторов с производительностью 630, 1250 и 2500 м3/ч.

Цепные экскаваторы

В основном цепные экскаваторы изготовляют полноповоротными с шарнирно-сочлененными ковшовыми рамами, предназначенными для работы верхним и нижним черпанием, обычно на железнодорожном (рельсовом) или гусеничном ходу.

Они предназначены для работы по породам или углям невысокой крепости.

На небольших карьерах строительных материалов для добычи песка, глины, гравия используют небольшие цепные экскаваторы на рельсовом (ЭМ-201а) и гусеничном (ЭМ-321) ходу.

Видео — многоковшовый гусеничный экскаватор в работе

Рельсовое оборудование

Рельсовое ходовое оборудование, используемое в многоковшовых экскаваторах с цепным исполнительным органом, обеспечивает:

• низкое сопротивление перемещению,
• плавность,
• высокую скорость,
• направленность движения при перемещении,
• малый износ и высокую долговечность его элементов.

Вместе с тем оно имеет:

• низкую маневренность,
• ограниченную нагрузку на колесо, не превышающую 0,25 МН,
• малые значения коэффициентов сцепления колес с рельсами и преодолеваемых уклонов (до 6).

Существенные недостатки рельсового ходового оборудования — постоянная необходимость и сложность переноса железнодорожных путей.