Выемочно-погрузочные машины (экскаваторы)

Выемочно-погрузочные машины (экскаваторы)

• Назначение, типы и область применения экскаватороров
• Одноковшовые экскаваторы (мехлопаты, драглайны)
• Особенности конструкций подземных экскаваторов
• Многоковшовые экскаваторы
• Производительность экскаваторов

Основной представитель выемочно-погрузочных машин – экскаваторы. Они предназначены для разработки карьеров месторождений полезных ископаемых, котлованов, рытья траншей, возведения насыпей, дамб; и представляют собой самоходную машину на гусеничном, колесном, колесно-рельсовом ходу с рабочим органом в виде ковша или нескольких ковшей, разрабатывающие  породу, грунт и перемещающие их на транспорт, сооружения или отвал. Экскаваторы выполняют свыше 80% объема работ на открытых горных работах и до 35% работ на строительстве.

По принципу действия экскаваторы делятся: на одноковшовые (цикличного действия) и многоковшовые (непрерывного действия).

Рабочим оборудованием являются: ковш – прямые т обратные, грейферы, струги, краны, привод которых может быть канатным и гидравлическим. По назначению экскаваторы делятся на универсальные (строительные – ЭО-4321А, Э-3026, Э-2503),  вскрышные (ЭВГ), карьерные (ЭКГ), туннельные и шахтные (ЭП, ЭПГ), плавучие. Вместимость ковшей 0,25-33 м³, мощность двигателей 36-1000 кВт, масса 5,7-1000 т, скорость передвижения в зависимости от вида ходового оборудования (шагающего, пневмоколесного, гусеничного) 1,5-55 км/час.

Экскаватор с лопатой

Выпускаемые в настоящее время в СНГ и за рубежом одноковшовые экскаваторы до 80% имеет гидравлический привод, который значительно упрощает кинематику трансмиссий, позволяет расширить номенклатуру навесного оборудования, повысить вместимость ковшей на 25-60%,  снизить габариты и массу машины, увеличивается усилие качания за счет использования веса  (рисунок 1).

Рисунок 1: Экскаватор гидравлический оборудованный лопатой:

Гидропривод состоит из дизельного привода, насоса, исполнительных гидроцилиндров, гидромоторов поворотного механизма, ходового оборудования.

Экскаватор с обратной лопатой служит для разработки поверхности  ниже уровня стоянки (котлованы, траншеи). Ковш при копании движется сверху вниз, от забоя  к экскаватора. Разгрузка осуществляется открыванием днища ковша или его запрокидыванием.

Прямая лопата применяется для разработки забоев, расположенных выше уровня стоянки машины (карьеры, котлованы большого объема, выемки). Ковш 1 движется снизу вверх от машины по забою, грунт (порода) выгружается открыванием днища 6 ковша или его поворотом при шарнирном присоединении к рукояти.

Экскаватор с гидроприводом и грейферным механизмом применяют при рытье колодцев, устьев стволов, глубоких котлованов (например, для сооружения типа «стена в грунте»), на погрузо-разгрузочных работах. Оборудование состоит из составной стрелы с гидроцилиндром, рукояти с гидроцилиндром, двухчелюстного грейферного ковша и гидроцилиндра для замыкания и открывания челюстей. Давление ковша на грунт при врезании создается гидроцилиндрами, что позволяет разрабатывать плотные грунты.

Экскаватор планировщик

Экскаваторы-планировщики с телескопическим рабочим оборудованием на гусеничном ходу имеют до 30 видов быстросъемных рабочих органов и ковшей емкостью 0,25-0,65 м³. Стрела состоит из  внешней секции, шарнирно прикрепляемой к  поворотной платформе и внутренней с ковшом, передвигающийся гидроцилиндром с длиной хода 2,75-3,65 м. Экскаватор обеспечивает механизацию планирования наклонных поверхностей каналов, насыпей, зачистку дна и стенок траншей, котлованов. Для рыхления тяжелых и мерзлых грунтов устанавливается зуб (рисунок 2).

Рисунок 2: Экскаватор гидравлический c грейферным оборудованием 

Экскаваторы с канатным приводом имеют поворотную платформу со стойкой для блоков, главную и стреловую лебедки, противовес для устойчивости, стрелу, рукоять. При копании ковш поднимается вверх  лебедкой и подъемным канатом, одновременно он напорным механизмов подается на забой с рукоятью.

Экскаваторы оборудованные драглайном используются для разработки породы, грунтов, расположенных ниже уровня стоянки с разгрузкой в отвал или в транспортные средства (вскрышные работы, возведение дамб, насыпей).  Вначале ковш свободно падает на грунт при опускании тягового, затем подъемного канатов, затем подтягивается тяговым канатом при отпущенном подъемном. Подъем наполненного ковша производится одновременным натягиванием подъемного и тягового канатов.

Грейфер применяется  при разработке глубоких котлованов  малого сечения в плане, при проходке устья стволов, для добычи песка и гравия из-под воды, при погрузочно-разгрузочных работах с сыпучими материалами.

Основными недостатками универсальных экскаваторов являются большие габариты и неприспособленность к эксплуатации в подземных условиях, они не могут перемещаться по подземным выработкам, не разбираются на транспортабельные блоки.

Поэтому к подземным экскаваторам предъявляется ряд дополнительных требований: обеспечение высокой производительности (до 700 т/смену) при небольших габаритах, позволяющих работать в небольших камерах, но и транспортировать машину по  горным выработкам, высокая  маневренность, способность грузить негабаритные куски, защищать почву.

Специализированными подземными экскаваторами являются Э6514, Э7515, ЭП1, ЭПГ-1 и др., отличительными особенностями которых являются: уменьшенные габариты, защита рабочего места и задней части машины, усиленной освещение забоя, применение улучшенных сталей и т.д.

Многоковшовые экскаваторы имеют рабочий орган в виде ковшовой цепи или ротора с ковшами, делятся на машины продольного и поперечного копания и используются для добычи угля, руды, нерудных материалов, планировки откосов.

Цепные экскаваторы с силовой установкой и передачами, зачерпывают горную массу ковшами, укрепленными на ковшевой раме с цепью. Двигаясь по забою снизу вверх, ковши заполняются породой и транспортируют ее по приемному желобу к приводной звездочке, где они опрокидываются и порода высыпается в бункер или на конвейер, откуда поступает в вагоны или на магистральный конвейер. Ковшовая рама по глубине регулируется гидроцилиндрами.

Траншеекопатель цепной

Цепные траншеекопатели роют траншеи шириной 0,5-1,1 м, глубиной 2-3,5 м, диапазон скоростей 15-600 м/час (рисунок 3).

Роторные экскаваторы – самоходные машины, которые используются для отделения горной массы в забое ковшами, установленными на роторной колесе и транспортирования ее конвейерами, расположенными на стреле.

Рисунок 3: Траншеекопатель

Роторный траншеекопатель монтируется на тягаче, где  установлены рама с опорой ротора, механизмами подвески и привод. При вращении ротора ковши срезают грунт зубьями и опрокидываясь в верхнем положении разгружаются на поперечный конвейер. Экскаватор имеет раму, ножи –откосники и устройство для зачистки дна траншеи.

Производительность одноковшовых экскаваторов (в м3/ч) опреде­ляют так же, как и производительность машин цикличного действия:

• Пт=(3600V/Тц)*(Кн/Кр) , где V — геометрический объем ковша, м3
• Тц — продолжительность рабочего цикла; Включает в себя время на копание t1, время на подъем ковша t2, поворот стрелы с ковшом t3, вы­грузку ковша t4, поворот стрелы в забой t5, опускание ковша t6,т.е. Тц= t1+ t2+ t3+ t4+ t5+ t6
• Кр — коэф разрыхления грунта
• Кн — коэф наполнения ковша грунтом в разрыхленном состоянии: Кн = 0,6 ... 1,2. Для одноковшового экскаватора техническая производительность (в м3/ч): Пт=(3600V/Тц)*(Кн/Кр)*Кс Кс- к-т со­вмещения( от 1,3 до 1,5).