Существенное значение для эффективности экскавации имеет конструктивное исполнение породоразрушающих элементов. Это относится в основном к их режущей части, а также к креплению их на несущей конструкции. Используемые на практике конструктивные решения породоразрушающих элементов весьма разнообразны. На рис. 3.2.22 показаны зубья ковшей роторных экскаваторов. Для экономии легированных сталей и снижения трудоемкости замены зубьев разработаны составные зубья, базовая часть которых состоит из обычных сортов стали и приваривается к козырьку ковша, из качественной стали изготовляется только сменная коронка.
Приемно-питающие устройства
Конструктивно запорный сектор рабочего органа с гравитационным ротором выполняется в виде единой конструкции, называемой обечайкой. Она включает направляющие течки сектора разгрузки.
Для каждой разновидности гравитационного рабочего органа (камерного, полукамер-ного и бескамерного) запорный сектор имеет свои особенности. При камерном роторе запорный сектор выполняется в виде плоского щита, устанавливаемого со стороны камерных окон, при бескамерном — как цилиндрический щит, размещаемый в полости ротора, а при полукамерном — в виде комбинированной конструкции из плоского и цилиндрического щитов.
Запорный сектор должен обеспечивать: надежное удержание породы от преждевре-менной выгрузки из ковшей; минимально возможные просыпи в зазор между ободом ротора и сектором; как можно меньшее сопротивление от сил трения; достаточно высокую износостойкость; невозможность возникновения расклинивающих и стопорящих сил между неподвижной обечайкой и вращающимся ротором.
При разработке бескамерным гравитационным ротором кусковатой среды вследствие достаточно большой линейной скорости резания (до 3 м/с) поступающие в нижние ковши куски породы в первоначальный момент соприкосновения с ковшами находятся под преобладающим действием инерционной силы самой массы куска, что обусловливает их ускоренное продвижение по днищу к задней стенке ковша вплоть до выхода внутрь ротора через подковшовое окно. Проникновение в ротор кусков, особенно крепких, может привести к их заклиниванию между задней стенкой ковша и нижней кромкой запорного сектора и, как следствие, к разрушениям обечайки. В современных конструкциях рабочих органов с бескамерным ротором для предупреждения таких явлений запорный сектор, встраиваемый в обечайку, перекрывает всю нижнюю часть обода ротора.
Инерционный (центробежный) рабочий орган в качестве запорного сектора имеет щиток цилиндрического очертания, встроенный в неподвижный козырек, который соединен с приемным бункером. Поскольку запорный сектор представляет собой как бы продолжение поверхности забоя, при наличии зазора между верхней кромкой забоя и щитком не исключается возможность заклинивания кусков породы между задней стенкой ковша и щитком. В связи с этим в дополнение к перечисленным выше требованиям, предъявляемым к конструкции запорного сектора, последний должен обладать упругодемпфирующими свойствами с целью поддержания в процессе работы минимального зазора между щитком и кромкой забоя.
Поступающая из разгружающихся ковшей породная масса принимается и передается на конвейер роторной стрелы прием-но-питающими устройствами. Наибольшее число разновидностей этих устройств применяют при гравитационном бескамерном роторе. Это связано с необходимостью: приема выгружаемой из ковша породы и сообщения ей скорости, по направлению и значению близкой к скорости ленты приемного конвейера; обеспечения требуемой пропускной способности при пульсирующем характере потока породной массы и изменяющихся углах наклона роторной стрелы; полного перекрытия сектора разгрузки; обеспечения достаточно высокой надежности и износостойкости конструкции при минимально возможной массе. Наиболее сложно решать эти задачи для условий экскавации влажных, липких пород и крепких, кусковатых пород повышенной абразивности.
Практика экскаваторостроения показывает, что по основным эксплуатационным факторам (надежности, ремонтопригодности, стойкости к ударным нагрузкам, ограниченной интенсивности налипания и намерзания) предпочтительны приемно-питающие устройства бескамерного типа в виде неподвижного желоба (см. рис. 3.2.19, а), в том числе при повернутом и наклонном роторе (экскаваторы ЭР-630, ЭР-1250Д, ЭРП-1250, ЭРП-2500, ЭРШР-5000, SRs-280, SRs-1200, SRs-2400, SchRs-1500 и др.), вращающегося конуса (см. рис. 3.2.19, 6) и барабанного питателя — см. рис. 3.2.19, в (ЭР-1250, ЭРГ-1600, ЭРШР-5000).
При этом надежность работы на влажных, липких породах достигается футерованием неподвижного желоба, направляющих и прилегающих течек приемного бункера (даже при вращающемся конусе и барабане) гидрофобными износостойкими материалами типа высокомолекулярного полиэтилена низкого давления. Вместе с тем, ни одна из названных конструкций в полной мере не удовлетворяет требованию необходимости сообщать выгружаемой из ковшей породе скорость, соответствующую скорости ленты приемного конвейера. В наибольшей степени этому требованию отвечает тарельчатый питатель, однако сложность конструкции, трудности перекрытия сектора разгрузки при больших диаметрах ротора и прочие причины не позволяют его рекомендовать в качестве предпочтительного, кроме как для экскаваторов малой мощности.
В случае применения в качестве приемно-питающего устройства неподвижного желоба его рабочие поверхности, воспринимающие поток выгружаемой породы, устанавливают так, чтобы угол наклона их к горизонту оставался > 50...55° (по условиям предупреждения интенсивного налипания и намерзания материала) при всех возможных положениях стрелы ротора.
Для снижения ударных нагрузок на ленту приемного конвейера и формирования потока кусковатой породы с минимальной поперечной (по отношению к оси конвейера) скоростью в нижней части основной поверхности желоба устраивают ступень с уменьшенным углом наклона. Куски породы, отскакивая от этой ступени, ударяются в борт приемной части конвейера и падают на ленту с практически нулевой поперечной скоростью.
При использовании в качестве прием-но-питающего устройства конической внутренней поверхности самого ротора работа перегрузочного узла на влажных, липких породах протекает более эффективно. Происходит непрерывная очистка поверхности конуса от налипающей породы боковыми неподвижными скребками, которые выполнены заодно с направляющими течками сектора разгрузки. Однако здесь также угол наклона образующей конуса к горизонту рекомендуется принимать достаточно большим (~60°), чтобы наклон поверхности скребков к горизонту оставался >50...55°. Устройство при простоте конструкции обеспечивает относительно равномерное распределение изменяющегося потока породы по рабочей поверхности и равномерный износ последней.
Однобарабанный питатель эффективно используется также в комплекте с неподвижными скребками, образующими одновременно и направляющую поверхность для потока ниже барабана. Потребность в специальном приводе усложняет и утяжеляет конструкцию, обусловливает снижение надежности устройства. Поэтому его применяют в основном на мощных экскаваторах при специальной компоновке рабочего органа, например с целью обеспечения необходимого угла наклона неподвижного желоба.
При рабочем органе с центробежной разгрузкой выгружаемая из ковшей порода подается непосредственно на приемную часть конвейера роторной стрелы, а скорость потока согласуется со скоростью конвейерной ленты.
В связи с возможностью значительного рассеяния выгружаемого материала под действием центробежных сил (рассеяние может иметь место по всей окружности) к конструкции данного рабочего органа предъявляются жесткие требования в отношении ориентации сектора разгрузки и запорного сектора: изменение их ориентации относительно вынимаемой стружки в зависимости от угла наклона стрелы ротора допускается незначительным. Конструктивно выполнения этого требования достигают применением шарнирного соединения рамы приемной части конвейера с основной стрелой ротора и введением специальной корректирующей тяги, которая оставляет приемную часть конвейера ориентированной на подъем материала независимо от угла наклона стрелы ротора, но при соответствующей ориентации запорного и разгрузочного секторов, изменяющих наклон к горизонту не более чем на 15°.
Роторная часть (рис. 3.2.23) выполнена в виде четырехгранной фермы. На балках головной части стрелы установлены роторное колесо с приводом и барабанный питатель. Внутри полой фермы проходит ленточный конвейер (рис. 3.2.24).
