Драглайны нового поколения

Так же как карьерные прямые лопаты за последние 10-15 лет драглайны модернизировались в направлении улучшения конструкций и повышения надежности. УЗТМ (Россия) перешел от вантовых подвесок стрел к схеме сборных ферм. По этой схеме разработан широкий ряд типоразмеров, табл. 5.15.1, типичный представитель которых ЭШ 15.100 показан на рис. 5.15.1. Из рисунка видно, что стрела выполнена в виде трубчатых треугольников жестко связанных между собой, образуя сборную ферму-каркас трехгранно-пирамидальной формы, закрепленную под углом в передней части экскаватора с помощью вертикальной стойки и двух треугольных трубчатых оттяжек, размещенных перед и за стойкой. По сравнению со стрелами на канатно-вантовой подвеске такие стрелы имеют более высокую жесткость и прочность, меньше прогибаются под весом ковша с породой, а также меньше изгибаются в поперечной плоскости при поворотах экскаватора. Однако они имеют значительную металлоемкость и вес, поэтому при поворотах машины возникают большие инерционные усилия, на преодоление которых при разгонах и торможении тратится значительная энергия.

Новокраматорский машиностроительный завод, НКМЗ (Украина), модернизируя свои шагающие драглайны, разработал ряд типоразмеров экскаваторов, табл. 5.15.2, с шарнирно составной конструкцией стрел. На рис. 5.15.2 показан экскаватор ЭШ-11/70 с шарнирно составной стрелой. Благодаря А-образой форме с решетчатыми раскосами обеспечивается достаточно высокая жесткость стрелы в поперечной плоскости. При этом металлоемкость решетчатых по сравнению с трубчатыми раскосами в конструкции экскаваторов НКМЗ значительно меньшая, чем у экскаваторов УЗТМ. Шарнирное сочленение примерно посередине стрелы значительно упрощает монтажные работы, а вантовая оттяжка передней секции стрелы обеспечивает её надежную подвеску и жесткость, так как удерживается не вся, а только половина стрелы. Такие стрелы хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации. У экскаваторов НКМЗ с более длинными стрелами ЭШ-15/90 и ЭШ-10/100 вместо многоканатной вантовой оттяжки применен сварной коробчатый моновант, рис. 5.15.2, б.

Сравнивая между собой наиболее близкие типоразмеры экскаваторов УЗТМ – ЭШ 11.75 и НКМЗ – ЭШ-11/70 (см. табл. 5.15.1 и табл. 5.15.2), видно, что при одинаковых объемах ковшей и несущественно отличающихся длинах стрел (≈ на 7%) экскаватор ЭШ-11/70 имеет на 145 т меньшую массу. Это неизбежно уменьшает стоимость экскаваторов НКМЗ и при высоких эксплуатационных показателях такие экскаваторы имеют хорошую конкурентоспособность на мировом рынке горных машин.

Таблиця 5.15.1.

ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ (крокуючих екскаваторів - драглайнів) УЗТМ

ЭШ 40.100	ЭШ 30.110	ЭШ 25.120	ЭШ 65.100	ЭШ 40.130	ЭШ 100.125
	46,2	52,4	38,5
94,8	103,3	117,7	97,6
2,44	2,44	2,44	2,84	2,84	2,75
			23,5	23,5
0,137-0,095	0,137-0,095	0,137-0,095	0,125	0,125	0,18

Параметри

ЭШ 11.75

ЭШ 20.90

ЭШ 15.100

ЭШ 25.90

ЭШ 20.100

ЭШ 15.110

Ємність ковша, м³

Довжина стріли, м

Кут нахилу стріли, град

Кінцеве навантаження, тс

Тривалість робочого циклу, с

Висота розвантаження, м

30,2

38,5

Глибина черпання, м

42,5

42,5

42,5

Радіус розвантаження, м

71,4

91,5

83,5

Просвіт задньої платформи, м

1,45

1,61

1,61

1,6

1,6

1,6

Діаметр опорної бази, м

10,8

14,5

14,5

15,3

15,3

15,3

Питоме навантаження на грунт, МПа

0,087

0,105

0,105

0,103-0,081

0,103-0,081

0,103-0,081

Параметри

ЭШ 11.75

ЭШ 20.90

ЭШ 15.100

ЭШ 25.90

ЭШ 20.100

Продовження таблиці 5.15.1

ЭШ 40.100	ЭШ 30.110	ЭШ 25.120	ЭШ 65.100	ЭШ 40.130	ЭШ 100.125
17,2х3,96	17,2х3,96	17,2х3,96	18х3,9	18х3,9	22,5х4,74
4х1120	4х1120	4х1120	8х1120	8х1120	4х2500
4х600	4х600	4х600	6х600	6х600	8х1000
4х1120	4х1120	4х1120	6х1120	6х1120	4х2500
2х1000	2х1000	2х1000	4х630	4х630	4х800
2х2250	2х2250	4х2250	2х2250	2х2250	4х3600
ГД с ТВ	ГД с ТВ	ГД с ТВ	ГД с ТВ	ГД с ТВ	ГД с ТВ

ЭШ

15.110

Розміри башмака (довжина и ширина), м

11,6х1,9

13х2,5

13х2,5

14х2,9

14х2,9

14х2,9

Робоча маса, т

Потужність механізму підйому, кВт

2х500

2х1120

2х1120

2х1120

2х1120

2х1120

Потужність механізму повороту, кВт

2х260

4х250

4х250

4х250

4х250

4х250

Потужність механізму тяги, кВт

2х500

2х1120

2х1120

2х1120

2х1120

2х1120

Потужність механізму хода, кВт

2х500

2х800

2х800

2х800

2х800

2х800

Потужність сітьового двигуна, кВт

2500/

2500/

2500/

Напруга сеті, кВт

6/10

6/10

6/10

Тип приводу

ГД с ТВ

ГД с ТВ

ГД с ТВ

ГД с ТВ

ГД с ТВ

ГД с ТВ

Рис. 5.15.1. Экскаватор, шагающий ЭШ 15.100 (УЗТМ - Россия)

Шагающие экскаваторы производства НКМЗ в настоящее время одни из наиболее конкурентоспособных на постсоветском пространстве. Экскаваторы имеют шарнирно сочлененную стрелу повышенной прочности. Её монтаж значительно проще, чем у машин УЗТМ.

Таблица 5.15.2.

ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ крокуючих екскаваторів (драглайнів) НКМЗ

Параметри	Значення параметра моделі
ЭШ-6,5/45М	ЭШ-11/70	ЭШ-14/50	ЭШ-15/80М	ЭШ-20/65	ЭШ-10/100	ЭШ-15/90
Ємність ковша, м^3	6,5
Довжина стріли, м
Радіус розвантаження, м	43,5	66,5	46,5	76,5		93,5
Глибина черпання, м
Висота розвантаження, м	19,5	27,5	20,5
Швидкість переміщення, м/с	0,133	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
Навантаження на грунт, кПа:
при роботі →	58,8	95,7	82,84		88,2
при крокуванні →	107,8	153,9	133,2		132,3
Найбільший уклон крокування, град
Теоретична продуктивність, м3/год
Конструктивна маса екскаватора, т

За последние 2 года в основном за счет российских заказов объем производства шагающих драглайнов на НКМЗ увеличился в 4 раза.

Также как для прямых лопат П.О. «Ижорский завод» специалисты кафедры горных машин КТУ приняли участие в модернизации шагающих экскаваторов нового поколения НКМЗ. Разработаны системы защиты от динамических нагрузок шкафов тиристорных преобразователей и аппаратуры автоматики управления экскаватором и высокоэффективные и высокопрочные резинокордовые амортизаторы РКВ-К-260 (см. схему на с.122, лекция 16), защищенные патентом Украины. МНПО «Виброимпульс» (Украина) наладил серийное производство этих амортизаторов, которые с 2006 года поставляются на все экскаваторы НКМЗ.

Кроме того, НКМЗ разработал новую прогрессивную конструкцию драглайна с устройством прицельной погрузки, рис. 5.15.3, позволяющей очень точно загружать любые транспортные средства, упрощающего технологию экскаваторных работ. Увеличивается высота уступа одной заходки машины, снижаются транспортные расходы.

  Рис. 5.15.2, б. ЭШ 15-90

Рис. 5.15.2. Экскаватор, шагающий ЭШ 11-70 (НКМЗ – Украина)

Рис. 5.15.3. Драглайн с устройством прицельной погрузки

на базе экскаватора ЭШ-10-70 (НКМЗ – Украина)

Преимущества драглайна с устройством прицельной погрузки	Эффективность
1. Сокращается количество карьерных экскаваторов лопат. 2. Увеличивается высота уступа. 3. Снижаются объемы горнокапитальных работ. 4. Уменьшается длина транспортных магистралей.	Снижение капитальных затрат и эксплуатационных расходов на 10 – 15%

Для сравнения с экскаваторами России и Украины в табл. 5.15.3 приведены технические характеристики некоторых драглайнов производства США.

Таблица 5.15.3.

Характеристики драглайнов производства США

Параметры	М-7200 Марион	W-600 Рансом	W-1400 Рансом	1450- W Бюсайрус	М-8800 Марион
Емкость ковща м^3	4,6	6,1	15,3	25,2
Длина стрелы, м	41,2	51,3	85,9	76,2
Глубина копания, м	17,5	29,6	30,5	45,6
Мощность двигателя, кВт:
- сетевого			2×972	-
- подъема ковша		2×166	4×168	4×368	8×460
- тяги ковша		2×166	4×168	4×276	6×368
- поворота экскаватора		2×138	2×168	5×101	6×276
- шагания экскаватора	-	2×166	4×168	4×101	4×368
Скорость подъема ковша, м/сек	2,0	1,8	1,4	-	3,15
Скорость тяги ковша, м/сек	1,4	1,4	1,4	-	1,47
Ø опорной базы, м	7,3	10,7	15,2	16,8	24,4
Продолжительность цикла	4,8
Рабочий вес, т

Лекция 17

5.15. Многоковшовые экскаваторы

Многоковшовые экскаваторы в качестве рабочего органа имеют многоковшовую бесконечную цепь или ротор.

Все операции рабочего цикла многоковшовые экскаваторы выполняют одновременно. Поэтому они относятся к машинам непрерывного действия, которые являются более прогрессивными по сравнению с циклическими. Это позволяет повысить производительность труда и снизить себестоимость экскавации.

Классификация многоковшовых экскаваторов

По конструкции рабочего оборудования многоковшовые экскаваторы делятся на две группы:
1) цепные многочерпаковые (рабочий орган с бесконечной цепью с черпаками);

2) роторные (рабочий орган состоит из ротора и роторной стрелы).

По назначению они делятся:
1) карьерные;

2) погрузочные;

3) траншейные (канавокопатели);
4) плавучие землечерпалки

5.15.1. Цепные черпаковые экскаваторы

Конструктивная схема, принцип работы, рабочее оборудование

1- натяжная звездочка 2- рама черпаковой цепи 3- черпаковая цепь 4- ковш 5- шарниры 6- рама нижнего планирующего звена, 7- приемный лоток, 8- канатная подвеска 9- приводная звездочка 10- лебедка подъема черпаемой рамы 11- противовес 12- стрела 13- бункер 14- разгрузочный (отвальный) конвейер 15- гусеничная тележка  

Рабочее оборудование цепного многочерпакового экскаватора состоит из:
- черпаковой рамы;
- черпаковой цепи;
- черпаков;

- канатной подвески.

Цепь огибает раму в вертикальной плоскости и приводится в движение приводной звездочкой.

Двигаясь по забою снизу вверх, черпаки наполняются и транспортируют породу к приводной звездочки, где они опрокидываются. Порода высыпаться в бункер, из которого через разгрузочные люки поступает в транспортное средство или отвал.

Черпаковые рамы применятся жестокие и шарнирные перегибающиеся в нескольких местах.

Жесткая рама с планирующим звеном Шарнирная рама

Шарнирные рамы позволяют вести раздельную выемку вскрыши и полезного ископаемого.

Рамы могут быть: 1) с направляющими для цепи; 2) без направляющих;

3) комбинированные.

У первых черпаковая цепь движется в направляющих и поэтому уступ по всей высоте имеет одинаковый уклон.

Применяются эти рамы на крупных экскаваторах, разрабатывающих однородные грунты.

У вторых цепь свободно провисает вследствие чего угол откоса в верхней части больше. Применяются при разработке пород с твердыми включениями.

В комбинированных рамах в нижней части цепь свободно провисает, а в верхней движется по направляющим.

Цепные экскаваторы изготовляются для работы с верхним и нижним черпанием.

При нижнем черпании длина черпаковой рамы может достигать 50-60 м, что обеспечивает высоту слоя высотой 35-40 м.

На свободном конце рамы (при нижнем черпании) и у ёё основания (при верхнем черпании) устанавливаются планирующие звенья для зачистки площадки уступа.

Имеются экскаваторы с двумя черпающими рамами, причем одна из них служит для нижнего черпания, а вторая для верхнего.

Черпаковая цепь состоит из звеньев соединенных между собой шарнирами. Черпаки крепятся к звеньям, называемым рабочими. Между рабочими звеньями находиться от 4^х до 8^ми холостых звеньев.

Чем плотнее разрабатываемая порода и большее емкость ковшей, тем больше делаться шаг цепи (длина звена цепи и большее холостых звеньев)

С увеличением емкости черпаков с 300 до 2000 л шаг цепи вырастает с 400 до 800 мм.

Черпаки (ковш) имеет емкость 50-4000 л и выполняется в виде клепанных конструкций из стальных листов толщиной 6-30 мм с режущим козырьком, изготовляемым из специальной износоустойчивой стали (чаще марганцовистой)

Черпаки, работающие по крепким грунтам, оснащаются зубьями.

Подвеска рамы состоит из системы полиспатов, удерживающих раму в нужном положении.

Жесткая рама шарниром соединяется с корпусом экскаватора, а за свободный конец подвешивается к стреле.

Шарнирная рама подвешивается за каждый шарнир изменяя длину отдельных подвесок можно придать раме желанный изгиб.

Цепные многочерпаковые экскаваторы бывают: неповоротные и поворотные.

Неповоротные экскаваторы работают с непрерывным перемещением по фронту работ. В этих случаях в качестве механизма передвижки применяется железнодорожный ход.

Ось черпаковой рамы перпендикулярна к направлению перемещения экскаватора.

Поворотные экскаваторы применяются при разработке месторождений сложным геологическим строением.

Выемка грунта осуществляется при повороте корпуса и черпаковой рамы по откосу выемочной заходки.

Как правило, поворотные экскаваторы имеют гусеничный ход

Неповоротная Поворотная

Питание электроэнергией может осуществляться:
- с помощью контактной сети;

- по гибкому кабелю, который наматывается на кабельный барабан.

Достоинства: - непрерывность работы; - безударная загрузка состава; - правильность образования откосов; - чистота уборки породы;

Недостатки: - низкий к.п.д исполнительного органа; - быстрый износ черпаемой рамы и цепи;

Основные показатели цепных экскаваторов

Q = 300-10000 м³/час (производительность)

h_сум = 12-60 м. (суммарная высота разрабатываемого уступа)

N = 100-15000 кВт (установленная мощность)

m = 120-5000 т. (масса машины)

5.15.2. Роторные экскаваторы

Конструктивная схема и принцип действия

1 -ротор; 2 -ковш; 3 -стрела; 4 -стреловой конвейер,5-промежуточный конвейер, 6 - разгрузочный конвейер, 7 -поворотная платформа, 8 - ходовая рама, 9 -лебедка. 10 – противовес, 11 - рама противовеса, 12 -консольная ферма (стрела), 13 -канат подъема стрелы.

Исполнительным органом роторного экскаватора является колесо (ротор) снабженное по окружности черпаками и стрелами.

Ротор вращается вокруг своей оси, и его черпаки при этом зачерпывают породу в верхнем положении, порода высыпается на ленточный конвейер стрелы. Со стрелового конвейера пород прямо или через промежуточный конвейер попадает на разгрузочный конвейер, попадает на разгрузочный конвейер, а затем в транспортное средство или в отвал.

Стрела своей пятой опирается на поворотную платформу экскаватора, а внешним концом подвешивается к консольной ферме. Во время работы стрела вместе с платформой поворачивается относительно вертикальной оси, благодаря чему ротор экскаватора породу по всей ширине забоя (заходки).

Отработка забоя по высоте достигается изменением длины подвески стрелы.

В настоящее время роторные экскаваторы строятся с высотой черпания до 55м, глубиной черпания до 25 м.

При нижнем черпании порода удерживается на конвейере только до угла наклона 18°. Известны, однако конструкции с = 40°. В этом случае порода предохраняется от сползания верхней прижимной лентой, движущиеся синхронно с нижней. Направления вращения ротора при нижнем черпании противоположно его вращению при верхнем черпании.

Классификация

1. По производительности в разрыхленной массе экскаваторы делятся на:

- малой производительности (до 630 м³/ч);

- средней производительности (630-2500 м³/ч);

- большой производительности (2500-5000 м³/ч);

- сверхмощные > 5000м³/ч.

2. По величине удельного усилия копания и назначению:

- с нормальным удельным усилием – 90 ДаН/см² (вскрышные экскаваторы);

- с повышенным удельным усилием копания > 7 ДаН/ см² (добычные экскаваторы).

3. По способу отработки забоя:
- верхнего черпания (с глубиной черпания ниже уровня стояния машины не более 0,5 D ротора);

- верхнего и нижнего черпания.

4. По способу подачи рабочего органа на забой:

- экскаваторы с выдвижной стрелой;

- экскаваторы с неподвижной стрелой (на забой подается вся машина).

5. По типу ходового оборудования:
- с гусеничным оборудованием;

- шагающим рельсовым оборудованием;
- шагающим оборудованием;

- рельсовым оборудованием.

7. По углу поворота рабочего органа:

- неполноповоротные (угол поворота 100°-150° в обе стороны от среднего положения роторной стрелы);

- полноповоротные.

8. По типу роторной стрелы

- со стрелой постоянной длины

- с раздвижной стрелой

Роторные стрелы постоянной длины могут быть:
- выдвижные

- с шарнирным фиксированным креплением пяты стрелы поворотной платформы

9. По принципиальной схеме основного оборудования различают следующие конструктивные схемы экскаваторов:

1) с одной центральной поворотной платформой, на которой располагается оборудование рабочего органа, а оборудование для разгрузки располагается на нижней неподвижной раме (см. первый рисунок в пункте 5.15.4);

2) с одной центральной поворотной платформой, на которой располагаются оборудование, относящееся к рабочему органу и разгрузочному устройству

(см. ниже следующий рисунок);

3) с двумя поворотными центральными платформами, на верхней платформе располагается оборудование, относящиеся к рабочему органа, а на нижней – оборудование разгрузочного устройства (см. ниже следующий рисунок).

Дата добавления: 2014-10-17