Принцип действия и конструктивные схемы многочерпаковых экскаваторов

1. Выемочно-погрузочные машины непрерывного действия разли­чаются по типу рабочего органа и характеру перемещения его в про­странстве.

По типу рабочего органа: цепные; скребково-черпаковые; роторные; фрезерно-черпаковые; экскаваторы с бесковшовым фрезерным ра­бочим органом.

По характеру движения рабочего органа:

- экскаваторы продольного копания, у которых направление рабочего движения (ротора, цепи) совпадает с направле­нием перемещения экскаватора;

- экскаваторы поперечного копания, у которых направление рабочего движения (цепи, скребка) перпендикулярно направлению перемещения экскаватора;

- экскаваторы радиального копания, у кото­рых рабочий орган (ротор, черпаковая цепь) поворачивается отно­сительно базы машины.

На открытых разработках применяются преимущественно ротор­ные и цепные экскаваторы поперечного и радиального копания. Эти экскаваторы используются на однотипных работах большого объема, сосредоточенных в одном месте или на большом протя­жении.

Экскаваторы продольного копания представлены группой тран­шейных, фрезерных и землеройных машин, предназначаемых для строительства каналов. Эти машины относятся к строительным и в настоящем учебнике не рассматриваются.

2. Многочерпаковый цепной экскаватор (рис. 7.1) экскавирует гор­ную породу черпаками, укрепленными на бесконечной цепи, двига­ющейся по черпаковой раме и приводимой в движение приводной звездочкой. Двигаясь по забою снизу вверх, черпаки напол­няются и транспортируют горную породу к приводному барабану, где они опрокидываются и порода высыпается в бункер, из кото­рого через погрузочные устройства поступает в вагоны или на кон­вейер.

Исполнительный орган при отделении стружки от массива произ­водит движение в горизонтальной и вертикальной плоскостях, обо­значенных на рис. 44 системой координат х, у, z. Основным рабочим движением является прямолинейное движение черпака в плоскости ху, определяемое скоростями резания и поперечной подачи черпако­вой рамы. Последняя является в то же время транспортной скоростью экскаватора.

Цепные экскаваторы поперечного копания различают по следу­ющим основным признакам: по взаимному расположению экскава­тора и забоя, по конструкции рабочего оборудования, по способу подачи рабочего оборудования в забой, по способу связи рабочего оборудования с ходовой тележкой, по способу отгрузки породы и по типу ходового оборудования.

По взаимному расположению экскаватора и забоя могут быть две разновидности: экскаваторы нижнего черпания (когда забой расположен ниже уровня передвижения экскаватора) и экскаваторы верхнего черпания.

У современных моделей экскаваторов рабочее оборудование мо­жет легко перестраиваться с верхнего черпания на нижнее и на­оборот (см. рис. 7.1). Разработка забоя верхним черпанием менее энергоемка, так как в этом случае не нужно затрачивать энергии

Рис. 7.1. Схема рабочих движений многочерпакового цепного экскаватора

на подъем грунта ковшами, однако для верхнего черпания обычно рациональнее применять роторные экскаваторы. Работа экскавато­рами нижнего черпания рациональна при наличии грунтовых вод и даже может осуществляться из-под воды. Известны конструкции многочерпаковых экскаваторов, имеющих две черпаковые рамы и ра­ботающих одновременно нижним и верхним черпанием (сдвоенные экскаваторы).

Сдвоенный ценной экскаватор представляет собой неповоротный экскаватор нижнего черпания, на котором установлено поворотное строение цепного экскаватора верхнего черпания. Последнее в отдель­ных случаях может быть заменено рабочим оборудованием роторного экскаватора. Экскаватор имеет индивидуальные приводы обоих рабо­чих органов и две кабины машиниста. Сдвоенные экскаваторы пред­назначены для работы с транспортно-отвальными мостами.

По способу подачи рабочего оборудования на забой цепные экска­ваторы могут быть параллельного или веерного черпания. Современные конструкции экскаваторов позволяют работать и тем и другим способом. При параллельном черпании с забоя снимается стружка одинаковой толщины по всей длине забоя (черпаковой рамы), а при веерном резании — стружка треугольного поперечного сечения.

Рис. 7.2. Многочерпановый цепной экскаватор: а — с боковой отгрузкой через конвейер; б — с центральной отгрузкой — портальной

Наличие поворотности платформы позволяет цепному экскава­тору подготавливать площадки для своего пути при подходах к ту­пику и производить селективную выемку полезных ископаемых

в пластах с неправильным залеганием. Современные цепные экска­ваторы выпускаются только поворотными.

По способу отгрузки породы в транспортное средство экскаваторы подразделяются па экскаваторы:

- с боковой отгрузкой через бункер;

- с боковой отгрузкой через конвейер (рис. 7.2, а);

- с центральной отгрузкой — портальной (для экскаваторов на же­лезнодорожном ходу) (рис. 7.2, б).

Боковая отгрузка через бункер применяется главным образом на экскаваторах малых параметров б карьерах стройматериалов. В этом случае подвижной транспорт проходит вдоль экскаватора сбоку.

Погрузочные конвейеры устанавливаются в основном на гусенич­ных машинах. В портальных экскаваторах подвижной состав пропускается под корпусом машины через портал, на котором установлены бункера.

Одной из существенных особенностей работы крупных мггогочерпаковых экскаваторов при условии отгрузки в железнодорожный транспорт является то, что во время работы движется по специальной рельсовой колее сам экскаватор, а не загружаемый им железно­дорожные состав.

По ходовому оборудованию экскаваторы подразделяются на экс­каваторы с рельсовым, гусеничным, рельсо-гусеничным и шагающим (с внутренним башмаком) ходом.

По способу связи рабочего оборудования с ходовой тележкой экскаваторы можно разделить на неповоротные и поворотные, У пер­вых рабочее оборудование жестко связано в горизонтальной пло­скости с корпусом и с ходовой частью; движение экскаватора строго ориентировано относительно плоскости ковшовой рамы.

У поворотных экскаваторов верхняя платформа с рабочим обору­дованием может поворачиваться относительно ходового оборудова­ния в горизонтальной плоскости на заданный угол или на 360°.

3.Скребково-черпаковые экскаваторы применяются для разработки хрупких пород и углей, а также рыхлых грунтов верхним черпанием.

Принцип их работы заключается в соскребании с плоскости забоя зубками или шнеком породы, далее самообрушающейся к подошве уступа, где она забирается черпаками транспортной цепи или ков­шами погрузочного роторного колеса.

Имеется две разновидности скребково-черпаковых экскаваторов, отличающихся типом рабочего оборудования: со скребковой цепью и со скребковой штангой.

В первом случае (рис. 7.3) цепь 1 имеет скребки с зубками для раз­рушения породы, а цепь 2 — обычные черпаки, транспортирующие породу от подошвы уступа в бункер 3. Привод скребковой цепи осу­ществляется от привода черпаковой цепи 4. Изменение угла наклона стрелы выполняется лебедкой 5 и шарнирно-рычажной системой D.

Рис. 7.3. Скребково-черпа новый экскаватор со скребковой цепью

Скребково-черпаковые экскаваторы строятся с высотой черпания до 45 м, что возможно благодаря замене тяжелых черпаков более легкими скребками. В настоящее время в подобных условиях более эффективными оказываются роторные экскаваторы.

Скребково-черпаковый экскаватор с отбойной штангой осуще­ствляет отделение породы от забоя скребками штанги, вращающейся в подшипниках, укрепленных на стреле. Подача экскаватора осуще­ствляется гусеничным ходом. Отбитая порода обрушается к подошве уступа и забирается роторным колесом, перегружающим ее на от­вальный конвейер.

Такой экскаватор предназначен преимущественно для планиро­вочных работ на отвалах.

Для разработки более плотных пород и продления сезона работы в осенне-весенний период предложен фрезерио-чернаковый экскаватор (рис. 7.4), разрушающий породу целика укрепленными на раме 1 вращающимися фрезами 2. Скатывающаяся к основанию уступа горная масса захватывается либо черпаковой цепью, либо, как доказано на рпс. 7.4., лопатками погрузчиков 3 и подается на конвейер 4. Подрезка бер­мы уступа осуществляется торцевыми фрезами 5.

4.Роторный экскаватор представляет со­бой самоходную машину непрерывного действия, экскавирующую горную породу ковшами, укре­пленными на роторном ко­лесе, и предназначенную для одновременной разра­ботки и транспортирова­ния вскрышных пород или полезного ископаемого.

В отличие от цепного экскаватора транспорти­рование породы после раз­грузки черпаков колеса осуществляется ленточным конвейером, расположен­ным на стреле.

Исполнительный ор­ган — роторное колесо (ро­тор) — производит движе­ние в горизонтальной и вертикальной плоскостях, обозначенных на рис. 7.5. системой координат х, у, z. Основным рабочим движе­нием является вращатель­ное движение колеса в пло­скости yz и поворотное стрелы с ротором е пло­скости ху. Траектория пе­ремещения черпака опреде­ляется скоростями резания ω_p (top) и подачи v_O3 (ω_оэ). Роторные экскаваторы радиального и поперечного копания различают по технологическим и компо­новочным признакам.