Горное дело

Содержание       

                                                                                                        стр.

Введение……………………………………………………………………..2

Роторные экскаваторы. Технологические параметры.……….…………..3

Технические характеристики некоторых роторных экскаваторов……………………………………………………………..…10

Область применения роторных экскаваторов..………………………..…12

Забои роторных экскаваторов…………………………………………….18

Заключение…………………………………………………………………21

Список используемой литературы………………………………………..22

Введение.

       Экскаватор – это вид специализированной техники, который используется для погрузки-разгрузки сыпучих материалов, а также для выемки участков грунта при земляных работах. В зависимости от того, каким образом производится процесс черпания, все экскаваторы подразделяют на несколько типов: механические с прямой или обратной лопатой, драглайны, многоковшовые, роторные и грейферные.

       Первые экскаваторы использовались еще в Древнем Египте и Древнем Риме для углубления рек или каналов. А первая паровой экскаваторный механизм был запатентован в начале девятнадцатого века – в 1836 году. Сейчас все экскаваторы, за редким исключением, приводятся в действие при помощи электрического или дизельного привода. На сегодня, наиболее распространенным типом экскаваторов являются одноковшовые машины.

        Одноковшовый экскаватор – это землеройная машина периодического, так сказать, циклического действия, которая имеет многоцелевое использование. Такой экскаватор может копать, перемещать, а также грузить грунты. Рабочим органом одноковшового экскаватора, как и у остальных типов, является ковш, который может быть закреплен на стреле, рукояти либо канатах.

          Погрузка в ковш происходит за счет его перемещения относительно самого грунта, при помощи тягового усилия. В то же время корпус машины остается неподвижным. Этот факт стоит назвать главным отличием экскаваторов, от скреперов и погрузчиков, которые загружают ковш приза счет перемещения собственного корпуса. Наиболее распространенные сферы использования одноковшового экскаватора – это добыча полезных ископаемых и строительные работы.

         Однако в крупных карьерах где необходимо обеспечить большую производительность используются многоковшовые экскаваторы.

         Многоковшовые экскаваторы — это машины непрерывного действия. Собственно экскаватор является головной машиной комплекса, в значительной мере определяющей эффективность работы связанного с ним оборудования. Перемещение породы внутри экскаватора осуществляется конвейером.

         По сравнению с одноковшовыми многоковшовые экскава­торы более экономичны: расход энергии на экскавацию меньше, а производительность труда значительно выше. Однако область применения многоковшовых экскаваторов ограничена. Они могут работать в основном только в мягких породах.

        Многоковшовые экскаваторы бывают роторными и цепными.

        Цель данной работы – рассмотреть основные технические характеристики и область применения именно роторных экскаваторов.

Роторные экскаваторы. Технологические параметры.

         Роторный экскаватор - машина непрерывного действия для земляных работ с рабочим органом роторного типа. Наибольшее распространение получили колёсные роторы камерной и бескамерной конструкции. Последние обеспечивают возможность большей окружной скорости вращения ротора. Диаметры роторных колёс изменяются от 2 до 18 м, ёмкость черпаков от 20 до 4000 л. Большинство Роторных экскаваторов имеют гусеничный ход (ж.-д. ходом оснащают экскаваторы, работающие в комплексе с транспортно-отвальными мостами). В СССР мощные Роторные экскаваторы изготавливали с рельсо-шагающим ходом. Производительность Роторных экскаваторов достигает 12—15 тыс. м3/ч. Они применяются на карьерах для производства вскрышных и добычных работ в рыхлых, средней крепости и мёрзлых породах и по крепким углям (для последних выпускаются Роторные экскаваторы с высоким усилием резания). Роторные экскаваторы позволяют эффективно вести селективную выемку маломощных пластов и разносортных пропластков полезного ископаемого.

        Роторные экскаваторы имеют рабочий орган в виде установленного на конце стрелы роторного колеса диа­метром от 2,5 до 18 м с черпаками. При вращении ротора чер­паки срезают в забое стружку породы и передают ее на кон­вейер, расположенный на стреле экскаватора сбоку от ротор­ного колеса. Порода, перемещаемая стреловым конвейером, перегружается на разгрузочный конвейер, а с него — в транс­портные средства.

       Число ковшей на роторе изменяется от 6 до 12. Днища ков­шей могут быть жесткими или гибкими. Первые применяются для сыпучих грунтов, вторые (цепные или кольчужные) -для вязких и липких пород. Вместимость ковшей изменяется от 200-800 до 4000-8000 л. Режущая кромка ковша снабжена четырьмя-шестью зубьями, которые армированы твердыми сплавами.

       Различают экскаваторы с обычным удельным усилием ре­зания (до 0,5-0,6 МН/м2), с повышенным (более 0,7 МН/м²) и высоким (более 1,4 МН/м2). К первой группе относится боль­шинство роторных экскаваторов отечественного и зарубежного производства, используемых для экскавации мягких пород и руд и бурого угля. Экскаваторы с повышенными и высокими удельными усилиями резания используются для экскавации каменного угля и полускальных, а также мерзлых пород.

       Скорость вращения камерного роторного колеса крупных экскаваторов составляет 2,5 м/с, бескамерного—4,5 м/с.

       По способу разработки забоя различают экскаваторы верх­него черпания (с глубиной черпания ниже уровня стояния ма­шины не более ½ диаметра ротора) и нижнего черпания.

       Неповоротные роторные экскаваторы работают в комплексе с транспортно-отвальными мостами и оснащаются колесным рельсовым ходом. Поворотные экскаваторы имеют гусеничный ход. Мощные экскаваторы устанавливают на многогусеничные ходовые устройства с трех- или четырехточечной опорной си­стемой.

       Давление гусениц на грунт при малых моделях экскава­торов составляет 0,05-0,08 МПа, средних—0,08-0,12 МПа и больших -0,12-0,3 МПа.

       Технологическими параметрами роторных экскаваторов, опеделяющими размеры забоев и схемы работы, являются: диа­метр роторного колеса (от 2 до 18 м), высота и глубина чер­пания, максимальный радиус черпания, шаг телескопичности стрелы ротора, радиус и угол разгрузочной консоли.

           Для рытья каналов небольшого сечения и траншей глубиной до 3 м изготавливают траншейные роторные экскаваторы.

       Рис.1.1. Экскаватор роторный ЭР-320-11

        Роторные траншейные экскаваторы представляют собой навесное или полуприцепное к переоборудованному гусеничному трактору или специальному тягачу землеройное оборудование и предназначены для разработки траншей прямоугольного и трапецеидального профиля в однородных не мерзлых грунтах I-IV категорий, не содержащих крупных каменистых включений (крупнее 300 мм), а также в мерзлых грунтах при различной глубине промерзания верхнего слоя.

   Рис.1.2.   Роторный экскаватор многоковшовый.   

        Глубина отрываемых траншей определяется диаметром ротора. Увеличение глубины копания связано со значительным возрастанием диаметра и массы ротора и поэтому рациональный предел глубины копания для ЭТР не превышает 3 м. Передача энергии от дизеля тягача к основным исполнительным механизмам (роторному колесу, отвальному конвейеру, гусеничному движителю) и вспомогательному оборудованию (механизмам подъема рабочего органа и конвейера) осуществляется с помощью механической, гидравлической или электромеханической трансмиссии.

           Роторный траншейный экскаватор ( рис.1.3.)состоит из гусеничного тягача 1 и навесного рабочего органа для рытья траншей и отброса грунта, шарнирно соединенных между собой в вертикальной плоскости. Рабочий орган машины - опирающийся на четыре пары роликов 13 жесткий ротор 12 с 14-ю ковшами 11, внутри которого помещен поперечный двухсекционный ленточный конвейер 10, состоящий из горизонтальной и наклонной (откидной) секций. Позади ротора установлен зачистной башмак 9 для зачистки и сглаживания дна траншей. У тягача уширен и удлинен гусеничный движитель для повышения устойчивости и проходимости машины и исключения возможного обрушения стенок траншеи при движении над ней тягача.

Рис. 1.3. Роторный траншейный экскаватор

            В трансмиссию тягача включен гидромеханический ходоуменьшитель для бесступенчатого регулирования рабочих скоростей движения машины при копании траншей. На тягаче установлена
дополнительная рама 2 с размещенными на ней механизмами привода 7и подъема-опускания рабочего органа. Рама имеет две наклонные направляющие 14, по которым с помощью пары гидроцилиндров 3 и двух пластинчатых цепей 4 гидравлического подъемного механизма перемещаются ползуны 15 переднего конца рамы 8 рабочего органа при переводе его из транспортного положения в рабочее и наоборот. Подъем-опускание задней части рабочего органа осуществляются парой гидроцилиндров 5, штоки которых шарнирно прикреплены к верхней части стоек 16, связанных с задним концом рамы 8 цепями 6. При копании траншеи задняя часть рабочего органа находится в подвешенном состоянии Установка откидной части ленточного конвейера в наклонное рабочее положение и опускание ее при транспортировке машины производятся гидроцилиндром 19 через полиспаст 17 с траверсой 18. Изменением угла наклона откидной части конвейера достигается различная дальность отброса грунта в сторону от траншеи.

          Роторное колесо (рис. 1.4.) состоит из двух кольцевых обечаек 6, связанных между собой ковшами 1 и поперечными стяжками 3. Каждый ковш открыт с двух сторон и имеет в передней части карманы 4 для крепления сменных зубьев 5 а в задней - цепное днище 2, способствующее лучшей разгрузке ковша особенно при разработке вязких и увлажненных грунтов. С наружной стороны колец ротора приклепаны секции круговых зубчатых реек 7, находящиеся в постоянном зацеплении с двумя ведущими шестернями 8 механизма привода роторного колеса. В зависимости от грунтовых условий ковши ротора оснащаются сменными зубьями-клыками двух типов: с наплавкой передней режущей грани для разработки не мерзлых грунтов и армированных твердосплавными износостойкими пластинами для мерзлых. Специальная расстановка зубьев на ковшах позволяет вести разработку тяжелых и мерзлых грунтов крупным сколом и обеспечивает хорошую наполняемость ковшей при работе в легких грунтах.

Рис. 1.4. Ротор экскаваторов ЭТР-223А, ЭТР-224А

          Привод ходового устройства экскаватора при движении на рабочих скоростях осуществляется от гидромеханического ходоуменьшителя, включающего насос 8 (рис. 1.5.) переменной производительности, гидромотор 12 и понижающий редуктор. Гидрообъемный привод ходоуменьшителя выполнен по схеме гидронасос - гидромотор. Вращение от гидромотора через понижающие передачи раздаточного редуктора 7 передается сначала на средний, а затем на нижний валы, коробки передач 2 тягача, далее через коническую передачу 20, бортовые фрикционы 3 и бортовые редукторы 4 на ведущие звездочки 21 гусеничного движителя.

Рис. 1.5. Кинематическая схема экскаваторов ЭТР-223А, ЭТР-224А

            Скорость рабочего хода в диапазоне 10...300 м/ч регулируется изменением производительности насоса 8. При передвижении машины на транспортных скоростях (1,5...6,2 км/ч) крутящий момент от дизеля 1 передается ведущим звездочкам 21 гусениц 5 через главную муфту сцепления, тракторную коробку передач 2, коническую пару 20, бортовые редукторы 4 и фрикционы 3. Привод ротора 74осуществляется от вала отбора мощности тягача через раздаточный редуктор 7, конический редуктор 10 с дифференциальным механизмом, цепные шарнирные передачи 11 и консольные одноступенчатые редукторы 12. От редуктора 12 движение передается полувалам привода ротора, на которых закреплены приводные шестерни 18, зацепляющиеся с зубчатым венцом 15 ротора.

В трансмиссию привода ротора включена предохранительная муфта 9 предельного момента.

         Роторное колесо может вращаться с двумя скоростями (0,13 и 0,16 с-1) вперед и с одной скоростью назад. Пониженная частота вращения ротора необходима при разработке талых грунтов с крупными каменистыми включениями и мерзлых грунтов. Привод верхнего и нижнего барабанов отвального конвейера 13 обеспечивается индивидуальными гидромоторами 16, питающимися через гидрораспределитель от насоса 6. 

        Для натяжения ленты конвейера барабаны снабжены винтовыми натяжными устройствами 17.

        Экскаваторы ЭТР-223А, ЭТР-224А предназначены для рытья траншей прямоугольного и трапецеидального профилей в грунтах I-IV категорий, с каменистыми включениями не крупнее 200 мм, а также в мерзлых грунтах при глубине промерзания верхнего слоя не более 1,0...1,2 м. Они представляют собой группу максимально унифицированных машин с одинаковой кинематической схемой и механическим приводом рабочего органа, которые различаются между собой в основном размерами разрабатываемых траншей и базируются на тягаче, выполненном с использованием узлов трактора Т-10М.

        Эксплуатационная производительность роторных траншейных экскаваторов по выносной способности, м3/ч,

Пэ = 3600 nmqkнkв/kр,

где n - частота вращения ротора, с-1;

m - число ковшей;

q - вместимость ковша, м3;

kв - коэффициент использования машины по времени (0,7...0,85);

kн - коэффициент наполнения (0,9... 1,1);

kр - коэффициент разрыхления грунта (1,1…1,4).

      Мощность двигателя траншейного экскаватора расходуется одновременно на копание и подъем грунта рабочим органом, привод отвального конвейера и передвижение машины.

        Мощность, расходуемая на копание грунта, кВт,

РК = RкПт/3600,

где Пт - техническая производительность экскаватора, м /ч;

Rк - удельное сопротивление копанию (кПа), зависящее от категории разрабатываемого грунта; для грунтов I категории Rк ~ 100 кПА, II категории Rк ~ 200 кПА, III - Rк ~ 300 кПА, IV - Rк ~ 400 кПа.