Технологические параметры мехлопат и драглайнов

В зависимости от назначения и конструктивных особенностей одноковшовые экскаваторы разделяются на пять типов:

• экскаваторы строительные гусеничные и пневмоколесные с ковшом вместимостью 0,16-2,5 м³ (тип ЭС);
• экскаваторы карьерно-строительные гусеничные с ковшом вместимостью 1,25-8 м³ (тип ЭКСГ);
• экскаваторы карьерные гусеничные с ковшом вместимостью 2-20 м³ (тип ЭКГ);
• экскаваторы вскрышные гусеничные с ковшом вместимостью 4-100 м³ (тип ЭВГ);
• шагающие драглайны с ковшом вместимостью 4-120 м³ (тип ЭШ).

Строительные экскаваторы характеризуются универсальностью оборудования и большой маневренностью. Они оборудованы дизельным или дизель-электрическим приводом и имеют гусеничный или пневмо-колесный ход. Используются преимущественно на земляных работах в строительстве. На открытых разработках строительные экскаваторы применяются на небольших карьерах по добыче глины, песка, гравия и других строительных горных пород (производительность до 2 млн м³ горной массы в год). На крупных карьерах их иногда используют для раздельной выемки полезного ископаемого и вскрышных пород или полезного ископаемого различных сортов, а также для вспомогательных работ.

Экскаваторы карьерно-строительного типа являются промежуточными между строительными и карьерными. Они в основном найдут применение при выполнении больших объемов земляных работ в строительстве.

Карьерные экскаваторы являются основным одноковшовым погрузочным оборудованием на открытых разработках. Они имеют рабочее оборудование прямой мехлопаты с ковшом вместимостью 2-20 м³, гусеничный ход, многомоторный электрический привод. Карьерные экскаваторы изготовляются из высокопрочных материалов, обеспечивающих их надежную работу в любых климатических условиях при разработке тяжелых скальных пород.

У вскрышных экскаваторов стрела и рукоять имеют увеличенную длину. Они предназначены в основном для перемещения породы в отвал. Экскаваторы с ковшом вместимостью до 15 м³ применяются для погрузки горной массы в транспортные средства, расположенные выше горизонта установки экскаватора.

Шагающие драглайны в СНГ выпускаются с ковшом вместимостью 4-100 м³ и стрелой длиной до 125 м. Они предназначены для разработки забоев, расположенных как ниже, так и выше горизонта установки экскаватора и для перевалки породы в выработанное пространство. Шагающий ход обеспечивает перемещение драглайна по насыпной породе. Давление драглайна на основание при работе около 0,1 МПа, а при шагании около 0,2 МПа.

Основными технологическими параметрами одноковшовых экскаваторов являются рабочие параметры, вместимость ковша, габариты, масса, преодолеваемый уклон, давление на основание.

Рабочими параметрами мехлопат являются радиус и высота черпания и разгрузки, зависящие от длины рукояти и стрелы, угла наклона стрелы и размеров экскаватора.

Радиус R_Ч черпания - горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до режущей кромки ковша при черпании.

Максимальный радиус R_Ч.maxчерпания соответствует максимально выдвинутой в горизонтальном положении рукояти (рис. 4.5).

Минимальный радиус R_Ч.min черпания соответствует подтянутой к гусенице рукояти с ковшом на горизонте установки экскаватора.

Радиус R_Ч.У черпания на горизонте установки экскаватора - максимальный радиус черпания на горизонте установки экскаватора.

Высота Н_Ч черпания - вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до режущей кромки ковша при черпани.

Максимальная высота Н_Ч.max черпания соответствует максимально поднятой рукояти. Различают высоту НЧ черпания при максимальном радиусе черпания, а также максимальную глубину НК черпания ниже горизонта установки экскаватора.

Рисунок 4.5 - Рабочие параметры мехлопаты

Радиус R_Р разгрузки - горизонтальное расстояние от оси вращения экскаватора до центра ковша при выгрузке из него горной массы.

Максимальный радиус R_Р.max разгрузки соответствует максимально выдвинутой горизонтельно расположенной рукояти при разгрузке.

Высота Н_Р разгрузки - вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до нижней кромки днища открытого ковша при разгрузке.

Максимальная высота Н_Р.max разгрузки соответствует максимально поднятому ковшу при разгрузке.

Радиус черпания и радиус разгрузки соответствуют определенным значения H_Ч и Н_Р. Максимальные значения радиусов черпания и разгрузки не совпадают с максимальными значениями высоты черпания и разгрузки.

Рабочие параметры экскаватора ограничивают сферу его действия и определяют размеры забоя.

Габариты экскаватора определяются радиусом R_К вращения кузова и высотой Н_Э экскаватора (см. рис. 4.5). Радиус вращения кузова определяет возможное положение экскаватора в забое и ширину проводимых траншей. Высота экскаватора соответствует вертикальному расстоянию от горизонта установки экскаватора до верхнего края наиболее выступающей вверх несъемной его части. Она определяет возможность прохода жскаватора под препятствием (перекрытие, эстакада, ЛЭП и др.) при снятом или опущенном в транспортное положение рабочем оборудовании.

Мехлопаты массой до 1000 т преодолевают подъем до 12°, а мехлопаты с большей массой - до 7°.

Основные технологические параметры карьерных и вскрышных мехлопат приведены в табл. 4.1.

Таблица 4.1 - Технологические параметры карьерных и вскрышных мехлопат

Мехлопата устанавливается на рабочей площадке уступа и по мере отработки заходки перемещается вперед. Рабочий цикл мехлопаты включает следующие основные операции:

• черпание (наполнение ковша);
• поворот к месту разгрузки;
• разгрузку породы из ковша;
• поворот в забой.

Выдвижение и опускание ковша для разгрузки совмещаются с поворотом экскаватора. На повороты экскаватора затрачивается примерно 55-60 % времени цикла. Поэтому при уменьшении угла поворота экскаватора продолжительность его цикла уменьшается, а техническая производительность возрастает.

В последние годы наметилась тенденция широкого внедрения н практику открытых горных работ нового типа выемочно-погрузочных машин - гидравлических экскаваторов с рабочим оборудованием прямой и обратной мехлопаты. Уже созданы гидравлические экскаваторы с ковшом вместимостью 2,5-20 м³, массой 60-500 т, усилием копания 200-125 кН. Тенденция широкого внедрения гидравлических экскаваторов в практику открытых горных работ объясняется наличием у этих экскаваторов конструктивных и технологических преимуществ по сравнению с мехлопатами:

• дополнительная степень свободы рабочего оборудования (одновременная подвижность стрелы, рукояти и ковша), обеспечивающая получение регулируемой траектории черпания и слоевую (сверху вниз) разработку пород;
• в 1,5-2,5 раза меньшая удельная (на 1м³ вместимость ковша) металлоемкость конструкции;
• большее (реализуемое на зубьях ковша) усилие копания;
• быстрый монтаж (демонтаж) рабочего оборудования, позволяющий использовать на одной машине различные его конструкции, что обеспечивает в заданный момент соответствие технологических параметров экскаватора условиям разработки.

Обратные гидравлические мехлопаты по сравнению с прямыми мехлопатами имеют следующие преимущества:

• большой радиус черпания на уровне стояния экскаватора;
• возможность верхнего и нижнего черпания и погрузки транспортных средств на уровне стояния экскаватора, ниже и выше него;
• лучшую возможность селективной выемки пород при установке экскаватора на кровле разрабатываемого уступа и возможность выемки из-под слоя воды.

Рисунок 4.6 - Рабочие параметры драглайна

Рабочими параметрами драглайна (рис. 4.6) являются:

• радиус R_Ч черпания;
• глубина Н_Ч черпания;
• радиус R_Р разгрузки;
• высота Н_Р разгрузки.

Они зависят от длины стрелы и угла ее наклона. Различают радиус R_Ч черпания без заброса ковша и радиус R_Ч.З черпания с забросом ковша.

Дальность заброса ковша зависит от модели драглайна и квалификации машиниста и изменяется в пределах 2,5-15 м. Угол отклонения подъемного каната от вертикали при забросе ковша составляет 12—15°.

Глубина Н_Ч черпания - вертикальное расстояние от горизонта установки экскаватора до нижней площадки разрабатываемого уступа (дна выработки). Глубина черпания зависит от длины и угла наклона стрелы, установки драглайна в забое, физических свойств пород, длины канатов, квалификации машиниста. Угол наклона стрелы составляет 30—35°. Уменьшение угла наклона ведет к увеличению радиуса и глубины черпания драглайна.

Технологические параметры драглайнов приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.2 - Технологические параметры драглайнов

Операции рабочего цикла драглайна выполняются в следующем порядке:

• заброс ковша в забой;
• установка ковша в рабочее положение;
• черпание (наполнение ковша);
• выведение ковша из забоя;
• поворот к месту разгрузки;
• разгрузка;
• поворот к забою.

Операции опускания ковша в забой и выведения его из забоя совмещаются с поворотом экскаватора. При перемещении породы в отвал возможна разгрузка ковша без остановки экскаватора, который делает поворот на 360°. В этом случае продолжительность цикла уменьшается, так как разгрузка ковша совмещается с поворотом экскаватора и осуществляется без его остановки для перемены направления поворота.