Карьерные мехлопаты
Экскаваторы типа ЭКГ предназначены для разработки полезных ископаемых и пород вскрыши до III категории включительно без предварительного рыхления с помощью буровзрывных работ и погрузки горной массы в транспортные средства или самоходный дробильный агрегат на уровне или выше своей установки. Кроме открытых горных работ эти экскаваторы применяют также в промышленном строительстве.
В России предусмотрено производство механических лопат базовых моделей с ковшами вместимостью 5; 8; 10; 15; 20 и 30 м3.
В зависимости от климатического фактора экскаваторы выпускают с модификациями: «У» (умеренный) — предельные границы температур при эксплуатации ±40 °С; «ХЛ» (хладоустойчивый) +40...-60 °С; «С» (северный) +40... -50 °С; «Т» (тропический) +55...-20 °С.
Удельная масса современных карьерных лопат, как правило, > 36,5...52,8 т/м3, а удельная энерговооруженность 50... 125 кВт/м3 вместимости стандартного ковша базовой модели.
Максимальная удельная подъемная сила на блоке ковша 0,1...0,142 МН/м3.
Ходовое оборудование — гусеничное, как правило малоопорное с раздельным приводом на каждую гусеницу. Скорость хода в зависимости от мощности экскаватора 0,9...0,45 км/ч.
Все модели механических и гидравлических лопат, выпускаемые МК «Уралмаш», ОАО «ИЗ-КАРТЭКС», а также ОАО «Крастяжмаш», предназначены для преодоления подъема < 12° при прямолинейном движении по плотному грунтовому основанию.
Механизмы, расположенные на поворотной платформе (кроме механизма напора), закрыты металлическими кузовами. Последние снабжены принудительной напорной вентиляцией и внутренним освещением. Кабины машиниста герметизированы, в них предусмотрены системы отопления, вентиляции, обогрева стекол и кондиционирования.
Переоборудование базовых моделей экскаваторов в экскаваторы с удлиненной стрелой сводится к замене рабочего оборудования (стрелы, рукояти, ковша, подкоса и вант). Остальные узлы полностью унифицированы с узлами базовой модели.
Наиболее распространенный привод механизмов у карьерных лопат — индивидуальный, многодвигательный, постоянного тока по системе генератор-двигатель с силовыми магнитными усилителями. Ведутся работы по внедрению статических тиристорных преобразователей.
Карьерные лопаты ОАО «ИЗ-КАРТЭКС» имеют шарнирно-сочлененную стрелу, однобалочную внутреннюю рукоять круглого сечения и канатный механизм напора. Подвеска ковша на мощных моделях карьерных лопат полиспастная.
ОАО «ИЗ-КАРТЭКС» серийно выпускают две базовые модели экскаваторов ЭКГ-10 (рис. 3.7.1) и ЭКГ-15 (табл. 3.7.1). Базовая модель ЭК Г-10 имеет модификации с ковшами 5; 8; 10 м3:
— ЭКГ-5У с удлиненным оборудованием для отработки высоких уступов, погрузки породы в транспортные средства, расположенные на вышестоящих горизонтах;
— ЭКГ-8УС с удлиненным оборудованием для погрузки породы в транспортное средство, находящееся на уровне стояния, для отработки более высоких уступов и обеспечения более редких передвижек железнодорожного пути;
- ЭКГ-10М с более широким ковшом вместимостью 11,5 м3 и лучшей заполняемостью ковша при использовании на угольных разрезах (основной ковш предназначен для пород плотностью < 2,7 т/м3);
— ЭКГ-10А с пониженным удельным давлением на грунт; ходовая тележка имеет трак 1800 мм (против 1100... 1400 мм стандартных); среднее удельное давление на грунт 0,173 МПа, а при удлиненной гусеничной раме 0,158 МПа.
Экскаватор ЭКГ-10 оборудован электронной системой управления на основе тиристорных преобразователей обеспечивающих независимое бесступенчатое регулирование главных приводов и формирование оптимальных статических и динамических характеристик по системе генератор—двигатель. Четырехмашинный преобразовательный агрегат состоит из генераторов ГПЭ-800 (800 кВт); ГПЭ-450 и ГПЭ-220 и сетевого двигателя СД (800 кВт). Номинальная мощность трансформатора 150 кВ А. Мощность электродвигателей главных приводов экскаватора, кВт: подъема 2x350, поворота 2x200, напора 200 и хода 2x90. Напряжение сети 6000 В (трехфазная, 50 Гц). Кабельный барабан имеет емкость 630 пог.м. Скорость передвижения экскаватора 0,7 км/ч.
Базовая модель экскаватора ЭКГ-15 выпускается в нескольких модификациях: с ковшами 8; 12 и 15 м3. Экскаватор оборудован электронной системой управления на основе тиристорных преобразователей, обеспечивающих независимое бесступенчатое регулирование главных приводов и формирование оптимальных статических и динамических характеристик по системе генератор-двигатель. Номинальная мощность трансформатора 250 кВ А, а сетевого двигателя 1250 кВт. Мощность электродвигателей главных приводов экскаватора, кВт: подъема 2x450, поворота 3x175, напора 200 и хода 2x100. Напряжение сети 6000 В (трехфазная, 50 Гц). Емкость кабельного барабана 630 пог.м. Скорость передвижения экскаватора 0,82 км/ч.
Экскаватор имеет климатическое исполнение «У», но на его базе созданы модели исполнений «ХЛ» и «Т». Ходовая тележка двухгусеничная вместо выпускавшейся ранее четырехгусеничной (для ЭКГ-12,5). Гусеничные звенья шириной 1500 мм обеспечивают удельное давление на грунт < 0,245 МПа.
Карьерные лопаты производства МК «Уралмаш» имеют три базовые модели прямых лопат: ЭКГ-5А, ЭКГ-12 и ЭКГ-20А (табл. 3.7.2) с двухбалочной рукоятью и зубчато-реечной системой напора, а также их модификации: ЭКГ-5В (с ковшом активного действия для работы по безвзрывной технологии), ЭКГ-5Д (с дизель-электрическим приводом), ЭКГ-4УС (с удлиненным рабочим оборудованием «прямая лопата»), ЭДГ-3,2.30 и ЭДГ-4.25 (с рабочим оборудованием драглайн); ЭКГ-12В (с пневмоударными зубьями).
Экскаватор ЭКГ-5А содержит электропривод, выполненный по системе генератор—двигатель с магнитными усилителями (ГД с МУ), а также вариант тиристорный преобразователь-двигатель (ТП-Д), планетарную передачу в поворотном механизме, конические ролики и жесткую обойму поворотного круга, отличается высокими комфортными условиями работы машиниста (предусмотрены фильтровентиляционные установки, кондиционер, виброзащитное сиденье машиниста и др.). Экскаватор имеет индивидуальные приводы для гусениц малоопорного типа, с четырьмя опорными, двумя поддерживающими и одним натяжным колесами.
Экскаватор ЭКГ-5Д создан на базе серийного экскаватора ЭКГ-5А, оборудован дизель-электрическим приводом (2x500 л.с.), приводящим во вращение генераторы постоянного тока, питающие двигатели основных механизмов, что дает возможность эксплуатировать машину в условиях отсутствия линий электропередачи. Топливный бак объемом 3800 л рассчитан на 24 ч непрерывной работы. Система дистанционного контроля позволяет следить за работой дизелей из кабины машиниста.
Экскаватор ЭКГ-5В имеет ковш, оборудованный тремя пневмомолотами с энергией удара по 1,7 кДж при частоте удара 7 Гц, обеспечивающими разрушение горной массы зубьями в процессе черпания, и позволяет разрабатывать трещиноватые породы и угли малой и средней крепости без предварительного их рыхления взрывом. Применение этой машины перспективно в тех случаях, когда проведение буровзрывных работ невозможно по экологическим или каким-либо иным причинам. Удельный расход электроэнергии не превышает расхода при работе экскаватора с обычным ковшом.
Пневмоударные зубья автоматически включаются в работу при увеличении сопротивления при копании. Экскаватор оборудован пневмосистемой для питания молотов сжатым воздухом.
Экскаваторы-драглайны гусеничные ЭДГ-4.25 и ЭДГ-3,2.30 предназначены для разработки полезных ископаемых и пород вскрыши с перемещением их в отвал или с погрузкой в транспортные средства, имеют высокую степень унификации с базовой моделью ЭКГ-5А, индивидуальный электрический привод всех основных механизмов от двигателей постоянного тока, питаемых по системе ГД. Стрелы — решетчатой конструкции соответственно длиной 25 и 30 м, а ковши вместимостью 4 и 3,5 м3. Время цикла 42 с. Теоретическая производительность данных моделей 340 и 220 м3/ч. При рабочей массе 177... 182 т удельное давление на грунт при гусеницах шириной 1100 (1400) мм не превышает 0,165 (0,130) МПа.
Карьерный гусеничный экскаватор ЭКГ-12 рассчитан на разработку и погрузку в транспортные средства или в отвал пород вскрыши и полезных ископаемых. Он содержит двухбалочную рукоять, реечный напор, двухгусеничный ход с раздельным приводом на каждую гусеницу и кабельный барабан.
Специальная геометрия ковша позволяет проводить погрузку горной массы в автосамосвалы грузоподъемностью 75... 120 т, а также в железнодорожные думпкары.
Для обеспечения ремонтных работ на стреле предусмотрен механизм спуска/подъема стрелы. Встроенный в стрелу редуктор напорного механизма в качестве опор валов имеет подшипники качения, планетарные редукторы поворота.
Гусеничный ход — малоопорного типа с поднятыми ведущими колесами. Приводные электродвигатели расположены на горизонтальном кронштейне, благодаря чему достигается легкость монтажа и ремонтных работ. Двигатели хода снабжены принудительной вентиляцией, что обеспечивает практически неограниченный режим работы привода во время передвижения по подготовленной трассе со скоростью до 1,1 км/ч.
Электропривод главных механизмов экскаватора выполнен по системе генератор—двигатель с управлением от тиристорных возбудителей. Система управления электроприводами гарантирует оптимальные механические характеристики приводов при высоком КПД.
Сиденье машиниста экскаватора виброи-золировано, кабина снабжена системой кондиционирования воздуха и двухкоординатными ручными командоконтроллерами.
Экскаватор ЭКГ-12В имеет ковш, оборудованный четырьмя пневмомолотами с энергией удара по 3 кДж при частоте удара 6 Гц.
Экскаватор-драглайн гусеничный ЭДГ-8.50 спроектирован на базе ЭКГ-12, предназначен для разработки пород вскрыши с перемещением их в транспортные средства, имеет высокую степень унификации с базовой моделью, индивидуальный электрический привод всех основных механизмов от двигателей постоянного тока, питаемых по системе ГД. Стрела — решетчатой конструкции длиной 50 м, а ковши вместимостью 8 м3 для тяжелых и 10 м3 для легких пород. Концевая нагрузка 235 кН, сила подъема стопорная 427 кН, сила тяги стопорная 471 кН. Скорость подъема и тяги номинальная 2,1 м/с. Мощность сетевого двигателя 1250 кВт. Время цикла 50 с при повороте в отвал на 120°. Скорость передвижения 1,1 км/ч. При рабочей массе 600 т удельное давление на грунт при гусеницах шириной 1400 мм не превышает 0,186 МПа.
Базовая модель экскаватора ЭКГ-20А спроектирована для использования в экстремальных горно-геологических и климатических условиях восточных районов России, что обеспечивает надежную работу машины при температуре окружающего воздуха до -50 °С. Он имеет одноредукторную подъемную лебедку с приводом от двух двигателей. Подъем ковша бесполиспастный на четырех ветвях канатов.
Двухдвигательный механизм напора, установленный на стреле, снабжен многодисковыми фрикционными предохранительными муфтами. Зацепление кремальерных шестерен с рейками рукояти обеспечивается при помощи роликов, по которым катятся направляющие реек. Седловые подшипники снабжены верхними и боковыми самоустанавливающимися ползунами для направления балок рукояти.
Роликовый круг с коническими роликами сцентрирован посредством мощной обоймы относительно центральной цапфы и обеспечивает надежную работу опорно-поворотного устройства при боковых нагрузках.
В экскаваторе использован четырехдвигательный, четырехредукторный механизм поворота. Ведущая шестерня редуктора установлена в собственных подшипниках и соединена с валом двигателя зубчатой муфтой. Зубчатый венец выполнен из четырех кованых секторов. Ходовая тележка экскаватора двухгусеничная с раздельным приводом.
Машина имеет стрелу коробчатой конструкции с полиспастной подвеской.
Питание основные электродвигатели получают от силовых тиристорных преобразователей.
Привод кабельного барабана синхронизирован с механизмом хода экскаватора, что обеспечивает автоматическую намотку и размотку питающего кабеля в соответствии с перемещением машины.
Карьерные экскаваторы зарубежного производства характеризуются большим разнообразием конструкций.
Фирма Marion (США) выпускает ряд карьерных лопат с ковшами вместимостью 7...28 м3 (до 35 м3 в качестве углепогрузчика). Рабочее оборудование экскаваторов этой фирмы, как правило, состоит из однобалочной стрелы, двухбалочной рукояти и имеет реечный напорный механизм, установленный на стреле. Ходовая часть — многоопорная. Рабочее оборудование выполняют в виде однобалочной стрелы, двухбалочной рукояти прямоугольного сечения с реечным напорным механизмом. Гусеничный ход всех моделей многоопорный.
Фирма Bucyrus-Erie (США) выпускает карьерные лопаты с ковшами вместимостью 2.68...40 м3. Характерным отличием экскаваторов данной фирмы является применение рабочего оборудования, состоящего из шарнирно-сочлененной у напорного вала стрелы, круглой рукояти и канатного напора. В хвостовике рукояти установлено демпфирующее устройство. Механизмы подъема, поворота и напора имеют индивидуальные приводы.