Понтон представляет собой металлическое плоскодонное судно сварной конструкции. В качестве материала для изготовления понтона применяют прокатную сталь для судостроения М16С и сталь ВСтЗсп.
По устройству системы внутренних элементов жидкости, обеспечивающих надлежащую поперечную и продольную прочность при восприятии сосредоточенных нагрузок, различают три основные конструктивные разновидности дражных понтонов: с поперечной системой набора, с поперечно-продольной; ящичного (секционного) типа.
Наибольшее распространение в современной практике отечественного драгостроения получила конструкция понтона с поперечно-продольной системой набора. Основным элементом понтонов этого типа являются поперечные и продольные шпангоуты, представляющие собой стальные замкнутые рамы прямоугольной формы, конструктивно усиленные связями жесткости. Трюм понтона обычно разделен металлическими перегородками на несколько отсеков, каждый из которых имеет входные палубные люки с герметичными запорами. Носовая и кормовая части, а также периметр рамного прореза, т.е. участки понтона, наиболее часто подвергающиеся повреждениям, ограждены небольшими по объему изолированными друг от друга водонепроницаемыми отсеками. Остальные трюмные отсеки сообщаются между собой переходными лазами.
Технические характеристики понтонов основных типов драг отечественного производства приведены в табл. 5.3.2. Металлоконструкции включают в себя главные формы (суперструктуру), переднюю и заднюю мачты и надпалубную надстройку.
Суперструктуру и мачты изготовляют сварной и клепаной конструкции; они служат для придания необходимой жесткости и восприятия статических и динамических нагрузок, возникающих в механизмах и элементах при работе. В зависимости от модели драги, схемы расположения суперструктуры и соединения передней и задней мачт с понтоном конструктивно отличаются друг от друга.
Соединение задней и передней мачт с суперструктурой на отечественных драгах осуществляют с использованием жестких (драги 150Д и 600Д ОАО «ИЗ-Картекс») и шарнирно-гибких (драги 250ДШ ОАО «ИЗ-Картекс» и ОМ-431 Пермского машиностроительного завода) связей.
Шарнирные соединения обладают преимуществами перед жесткими, поскольку значительные динамические силы, передаваемые на мачты во время работы драги, несколько смягчаются благодаря шарнирам и тросам. Недостатком гибкого крепления мачт является уменьшение жесткости корпуса драги, особенно в носовой ее части.
Для предохранения оборудования от атмосферных осадков конструкции драги закрывают надпалубной надстройкой, обшивка которой должна отличаться малой массой, высокой прочностью и огнестойкостью, а также малой теплопроводностью и водонепроницаемостью.
Основные технические данные о металлоконструкциях современных драг отечественного производства приведены в табл. 5.3.3.
Рабочее оборудование (драгирующий аппарат) состоит из черпаковой рамы с подчер-паковыми роликами; черпаковой цепи; рамного подъемника и главного привода. Принципиальное устройство и действие этих узлов такие же, как у аналогичных узлов цепного многоковшового экскаватора. Главное отличие — большая прочность всех элементов драгирующего аппарата, потому что черпающий аппарат драги должен разрушать (зачищать) коренные породы и подстилающие пески.
Черпаковая рама представляет собой массивную стальную балку 1 (рис. 5.3.3) сварной или клепаной конструкции, состоящую из пяти — девяти секций, массой и размерами, удобными для транспортирования. Нижние концевые отливки рамы служат опорами для нижнего черпакового барабана 2, а такжеместом крепления носовых маневровых канатов и тяг 5 подвеса. К верхней части рамы прикреплены литые наконечники, на которых рама вращается в подшипниках верхнего чер-пакового барабана 4. На верхнем поясе черпа-ковой рамы на расстоянии 15...25 м устанавливают подчерпаковые ролики 5. Их выполняют в виде цилиндра диаметром 300...400 мм. Материал рамы — низколегированная сталь 10ХСНД. Снизу к раме крепится барабан 10 для поддержки цепи.
Конструкция черпаковой рамы 600-л драги ОАО «ИЗ-КАРТЕКС». Материал рамы — низколегированная сталь 10ХСНД, толщина стенок 28...32 мм. Нижние и верхние части изготовлены из стали 20ГСЛ. Каждая секция рамы состоит из верхнего и нижнего блоков массой по 30 т каждый. Горизонтальные и нижние швы выполнены сварочными автоматами и полуавтоматами, вертикальные соединяющие секции — электрошлаковой сваркой с установкой в стыках секций монтажных планок. Этот вариант изготовления черпаковой рамы исключает какие-либо болтовые соединения и значительно снижает трудоемкость монтажных работ.
Сложность конструирования и изготовления черпаковых рам характеризуется требованиями, предъявляемыми к этой конструкции. Рассмотрим их:
1) несовпадение вертикальных листов секции не должно превышать 1 мм на длине 5,6 м;
2) сварные секции не должны иметь перекоса геометрических осей в горизонтальной плоскости больше чем 12 мм от номинального положения черпаковой рамы по всей ее длине;
3) винтообразность после сварки допускается < 20 мм на всей длине рамы;
4) технология сварочных работ должна исключать наличие остаточных напряжений в конструкции после сварки.
Для поддержания рамы на необходимой высоте, а также для ее подъема и опускания служит подвес, состоящий из двух полиспастов, сблокированных уравнительным коромыслом или блоком. Нижние блоки каждого из полиспастов закрепляют на раме (в зависимости от мощности драги) с помощью одно-, двух- или трехтяговой подвески с шарнирным соединением.
Для устранения излишнего провеса черпаковой цепи, а также предохранения подчер-пакового уловителя и торцовой стенки прореза понтона от повреждения черпаковой цепью при работе драги на предельной глубине черпания, на нижней панели черпаковой рамы и в прорезе понтона устанавливают поддерживающие и подчерпаковые барабаны. В частности, на драгах ОМ-431 предусмотрен на черпаковой раме один, а на 600-л драге — два поддерживающих барабана; на 250-л драге ОАО «ИЗ-КАРТЕКС» в прорезе понтона установлен подчерпаковый барабан.
Приводные барабаны (верхние) бывают пяти- или шестигранные. По поверхностям, соприкасающимся с черпаками, они армированы сменными износостойкими накладками. Нижние барабаны выполнены многогранными или круглыми. Наибольшее распространение получили барабаны цилиндрические (круглые) цельнолитые и составные из двух литых половин.
Черпаковая цепь — это цельнолитые черпаки из высокомарганцовистой стали 110Г13Л. Черпаки (табл. 5.3.4) снабжены съемными козырьками, отлитыми из той же стали и соединяющиеся с черпаками посредством заклепочного или сварного соединения. Черпаковые цепи драг бывают прерывистые и сплошные. В прерывистой цепи черпаки 8 соединяются между собой планками. Такие цепи применяют на малых драгах. В сплошной цепи черпаки с проушинами соединяют один с другим посредством пальцев из стали 38XH3M. Натяжение черпаковой цепи осуществляют механизмом 6 (см. рис. 5.3.3).
Черпаки. Их отливают как из углеродистой стали с футеровкой трущихся поверхностей съемными накладками из марганцовистой стали или наплавкой износоустойчивого сплава, так и из высокомарганцовистой стали 110Г13Л. Последние характеризуются особой прочностью и долговечностью: срок службы 5...8 лет. Черпаки подобного типа весьма удобны в эксплуатации. Их преимущество — это простота посадки и замены козырьков в процессе ремонта, в то время как на изготовлени-ие черпаков с заклепочным соединением козырька необходимы существенные трудовые затраты.
Наиболее рациональной по эффективности процесса выемки пород в забое и последующей их выгрузки в завалочный люк следует считать конструкцию бескозырьковых цельнолитых черпаков, обладающих оптимальными очертаниями.
Главный привод предназначен для приведения в движение черпаковой цепи при работе драги. Конструктивно двухплечевой главный привод (рис. 5.3.4) современных драг состоит либо из планетарного редуктора с кулачковым предохранительным устройством 7 (см. рис. 5.3.3), либо из двух или четырех сблокированных и синхронно работающих электродвигателей, установленных симметрично с каждой стороны вала верхнего черпакового барабана, с которым они могут быть соединены посредством клиноременных, редукторных или открытых зубчатых передач.
Эластичная клиноременная передача создает плавность работы привода и обеспечивает смягчение и гашение динамических нагрузок, воспринимаемых приводом при работе драги на тяжелых породах благодаря проскальзыванию ремней на барабанах в случае стопорения ковшовой цепи.
Трехстропные шкивы для главного привода драг средней мощности изготовляют цельнолитыми из стали, а для крупных драг в связи с большим маховым моментом, развиваемым шкивами, — сборными, состоящими из стальной литой ступицы и составных обо-дов, отлитых из алюминия АЛ7.
Корпус верхнего черпакового барабана отливается из легированной стали с футеровкой рабочих поверхностей накладками из стали 110Г13Л.