Разнообразие конструкций рабочего оборудования
Широкий спектр условий, в которых применяются роторные экскаваторы, привел к появлению множества конструктивных решений их рабочего оборудования. Эти решения можно систематизировать по ключевым конструктивно-компоновочным признакам, что отражено в соответствующей классификации (см. табл. 3.2.1).
3.2.1. Классификация рабочего оборудования роторных экскаваторов по конструктивно-компоновочным признакам
Факторы, влияющие на конструкцию
Конструкция и компоновка рабочего оборудования в первую очередь определяются технологическими требованиями. К ним относятся необходимость эффективной отработки забоя заданных параметров и минимизация времени на вспомогательные операции. Эти требования привели к разработке различных принципов подачи ротора на забой и появлению соответствующих конструкций стрелы. Также важным аспектом стало обеспечение оптимальных углов подхода оборудования к забою, что повлекло за собой создание ряда компоновочных схем размещения ротора и сопутствующих механизмов.
Состав рабочего оборудования
Рабочее оборудование роторного экскаватора состоит из трех основных элементов: рабочего органа (ротор с ковшами), приемно-питающего устройства и стрелы.
Компоновочные схемы и типы роторов
Схемы размещения оборудования у ротора различаются в зависимости от типа экскаватора, ключевым отличием является расположение опорных узлов вала ротора. Наиболее компактными считаются схемы с размещением приемного конвейера за ротором. В таких конструкциях опорные узлы испытывают меньшие нагрузки, что позволяет уменьшить их габариты. Подобная компоновка часто используется с роторами центробежной разгрузки.
Тип рабочего органа (ротора) определяется, главным образом, способом разгрузки ковшей.
Основные типы роторов
- Камерные роторы: Обладают высокой жесткостью и обеспечивают небольшую высоту падения материала при разгрузке. Применяются для разработки крепких несвязных пород (например, угля, сланца) с пониженной влажностью, а также на складах руды и угля.
- Бескамерные роторы с гравитационной разгрузкой: Наиболее универсальный и распространенный тип. Широко используются в карьерах с разнородными породами, при верхнем и нижнем копании, а также для селективной выемки полезных ископаемых.
- Полукамерные роторы: Устанавливаются на некоторых сверхмощных экскаваторах. Представляют собой развитие бескамерных конструкций. Обеспечивают лучшую разрыхленность породы в ковшах, ускоренную разгрузку и снижают ударные нагрузки на конвейер за счет уменьшенной высоты падения материала.
- Роторы с инерционной (центробежной) разгрузкой: Используются на ряде моделей экскаваторов (например, ЭРГВ-630, ЭР-1250-ОЦ). Несмотря на повышенную энергоемкость и пылеобразование, позволяют существенно снизить массу рабочего оборудования за счет увеличения частоты вращения ротора.
Элементы рабочего органа: режущая часть ковша
Для разработки прочных пород и снижения динамических нагрузок применяется дробное деление срезаемой стружки. Это достигается увеличением числа ковшей, установкой промежуточных режущих элементов (ножей, резцов) или специальным исполнением режущего пояса.
Конструкции режущей части ковша можно разделить на пять основных групп в зависимости от условий эксплуатации:
Группа I
Сплошной режущий пояс без зубьев с радиальными боковыми кромками. Применяется для песчаных, супесчаных и суглинистых пород с низкой связностью. Отличается простотой изготовления и обслуживания.
Группа II
Боковые кромки расположены под углом в сторону вращения, имеются выступы или одиночные/сдвоенные зубы. Используется для суглинков и глин, образующих кусковую стружку. Обеспечивает низкую энергоемкость экскавации на малосвязных породах, проста и ремонтопригодна.
Группа III
Режущий пояс с радиальными боковыми кромками, оснащенный несколькими резцами. Предназначен для пород с абразивными включениями и прослойками повышенной прочности. Резцы защищают козырек от износа.
Группа IV
Режущий пояс с боковыми кромками, расположенными под углом в сторону, обратную вращению. Резцы установлены по контуру кромок. Пригоден для разработки связных, плотных глин и бурых углей.
Группа V
Конструкции, обеспечивающие автономное разделение элементов стружки каждым резцом. Применяются для вязких, плотных и крупнотрещиноватых пород. Боковые кромки пояса имеют наклон в сторону, обратную вращению, а режущие кромки резцов ориентированы параллельно, что позволяет эффективно делить стружку.
Для современных экскаваторов с невыдвижной стрелой, снимающих серповидную стружку, наиболее предпочтительны режущие пояса с арочным расположением резцов. Такая схема обеспечивает надежное деление стружки, устойчивое движение ротора и позволяет использовать резцы одного типа по всему поясу.
Конструкции корпусов ковшей
Корпуса ковшей также различаются в зависимости от типа разрабатываемой породы и могут быть объединены в три основные группы:
- Цельный корпус: Оболочка со сплошной поверхностью. Применяется для экскавации неналипающих и ненамерзающих пород.
- Корпус с цепной задней стенкой: Используется при разработке слабо налипающих и намерзающих пород.
- Корпус каркасного типа с цепным днищем: Предназначен для работы с жирными вязкими глинами и влажными углями, склонными к сильному налипанию.