Роторные экскаваторы: ключевые рабочие узлы
Роторные экскаваторы оснащены комплексом механизмов, обеспечивающих их работу: это привод ротора, механизм подъема и поворота стрелы, система ее выдвижения, а также механизм поворота всей платформы. Важно отметить, что приводные системы роторных машин функционируют в гораздо более суровых условиях по сравнению с одноковшовыми экскаваторами. Они постоянно подвергаются воздействию непогоды, высокой запыленности и значительным вибрационным нагрузкам.
Особенности привода ротора
Конструкторы могут размещать привод роторного колеса в разных местах: непосредственно со стороны ковшового колеса, внутри его конструкции или с противоположной, конвейерной стороны. Выбор оптимального расположения — это всегда компромисс, на который влияют несколько критических факторов. Ключевыми из них являются необходимость разместить центр тяжести головки ротора как можно ближе к оси стрелы, а также обеспечить максимально возможные углы подхода рабочего органа к забою как по вертикали, так и по горизонтали.
Консольное расположение редуктора, например, позволяет добиться отличных углов подхода к забою. Другие схемы, где длина вала ротора минимальна, также обеспечивают благоприятные условия для работы, однако могут создавать сложности при необходимости демонтажа редуктора для обслуживания.
Часто редуктор привода выполняют по маятниковой схеме: один его конец крепится на валу исполнительного органа, а другой через хвостовик — к несущей конструкции. Для гашения вибраций и динамических нагрузок, передающихся на металлоконструкции экскаватора, дополнительная опора оборудуется специальной упругодемпфирующей подвеской. Это решение стабилизирует положение ротора в забое и повышает общую надежность системы.
Механизм подъема стрелы
Для выполнения точных работ, таких как селективная выемка полезных ископаемых из сложных пластов, механизм подъема стрелы должен обладать особыми характеристиками. Он обязан обеспечивать широкий диапазон регулировки скорости, высокую точность позиционирования при работе горизонтальными слоями, а также гарантированную безопасность — например, возможность остановки стрелы даже при аварийном отключении питания. Для равномерного распределения нагрузки и компенсации разной вытяжки канатов подъемные лебедки обычно делают двухбарабанными и оснащают двумя двигателями.
Одной из эффективных конструкций является механизм с гидробалансиром. Он состоит из двух соединенных между собой цилиндров, которые автоматически выравнивают нагрузку на оба подъемных каната. Такая система оснащается датчиками давления и концевыми выключателями, интегрированными в управляющие цепи двигателей лебедки.
Механизм выдвижения стрелы и поворота платформы
К приводу выдвижения стрелы предъявляются высокие требования по быстродействию и точности, что часто приводит к использованию систем типа "генератор-двигатель". Особенность его работы заключается в широком диапазоне изменения статического момента и способности двигателя переходить в генераторный режим, например, при опускании стрелы под собственным весом.
Для выдвижения стрелы применяют две основные схемы: зубчато-реечную (для малых ходов до 15 метров) и канатную (для больших перемещений). Поскольку выдвижение стрелы смещает центр тяжести всей машины, для компенсации этого эффекта опорную тележку часто связывают системой канатов с подвижными противовесами.
Механизмы поворота у многоковшовых экскаваторов конструктивно схожи с таковыми у одноковшовых, но имеют принципиальные отличия в эксплуатационных параметрах. Их скорость поворота значительно ниже, а передаточное число — в 10-20 раз выше. При этом суммарная мощность двигателей поворота у крупных многоковшовых машин меньше. Основная задача этого механизма — преодолевать значительное сопротивление забоя, в то время как инерционные нагрузки играют меньшую роль.
Цепные экскаваторы: специфика конструкции
Рабочие механизмы цепных экскаваторов во многом повторяют решения, используемые в роторных машинах, за исключением ключевого узла — привода ковшовой цепи.
Привод ковшовой цепи
На экскаваторах с ковшами малой и средней вместимости (до 1000 литров) привод цепи обычно состоит из электродвигателя и редуктора. Более мощные модели оснащаются двумя двигателями и двумя последовательно расположенными редукторами, причем второй редуктор часто выполняется планетарным и совмещается с предохранительной муфтой.
Крупные экскаваторы дополнительно имеют вспомогательный тихоходный привод. Его скорость в 15-20 раз ниже номинальной, и он предназначен для медленного перемещения цепи при проведении технического обслуживания, осмотра, смазки или ремонта.
Системы защиты
Поскольку ковшовая цепь в процессе работы может столкнуться с непреодолимым препятствием (например, с крупным валуном), в ее привод всегда встраивается предохранительное устройство. Его задача — предотвратить поломку дорогостоящих элементов — цепи и ковшей. В качестве таких устройств применяются различные типы муфт: роликовые, фрикционные (чаще пластинчатые), а также специальные муфты-тормоза. Последние могут иметь плавающую раму и зажимные элементы (роликовые или колодочные), управление которыми осуществляется через рычажную систему от пневмо- или гидроцилиндров.