§ 7. Типы многоковшовых экскаваторов

Многоковшовые экскаваторы являются машинами непрерывного действия, у которых процесс выемки горных пород из массива и разгрузки происходит непрерывно. Они применяются при погрузке горных пород в железнодорожные вагоны или на ленточные конвейеры, а также в комплексе странспортно-отвальными мостами или конвейерными отвалообразователями при перевалке вскрышных пород в выработанное пространство карьера. Сочетание экскаватора с конвейерами, транспортно-отвальным мостом или конвейерным отвалообразователем называется комплексом горнотранспортного оборудования непрерывного действия.

Многоковшовые экскаваторы по сравнению с одноковшовыми более экономичны в работе и позволяют значительно повысить производительность труда. Однако применение их, в отличие от одноковшовых экскаваторов, эффективно только при разработке мягких и плотных горных пород: песков, глин, мергелей, бурых углей, бокситов, фосфоритов и др.

По конструкции рабочего оборудования многоковшовые экскаваторы делятся на цепные и роторные.

Рабочее оборудование цепных многоковшовых экскаваторов (рис. III.12) состоит из ряда ковшей-черпаков, укрепленных на бесконечной цепи и движущихся по черпаковой раме, которая шарнирно соединена с корпусом экскаватора и служит направляющей опорой для бесконечной черпаковой цепи. Наклон рамы регулируется опусканием или подъемом подвесного каната.

Рис. III.12. Многоковшовый цепной экскаватор нижнего черпания

При работе экскаватора порода зачерпывается черпаками, находящимися на нижней ветви черпаковой цепи, прижатой к забою весом рамы. Наполненные черпаки поднимаются к верхнему приводному барабану и разгружаются в бункер, откуда порода поступает в вагоны или на разгрузочный конвейер.

Расстояние между двумя смежными черпаками на черпаковой цепи называется черпаковым шагом. Он измеряется числом промежуточных холостых звеньев и бывает четырех-, шести-, восьми-и одиннадцатизвенным. При разработке рыхлых, легкоэкскавируемых и свободно разгружаемых пород черпаки располагают чаще. Для налипающих и трудноэкскавируемых пород применяют восьми- или реже одиннадцатизвенную черпаковую цепь.

К цепным многоковшовым экскаваторам относятся также скребковочерпаковые и фрезерночерпаковые экскаваторы, предназначенные для разработки более плотных пород. Первые отличаются наличием в рабочем органе двух одновременно действующих цепей - скребковой, снабженной зубьями для отделения породы от забоя, и черпаковой, на которой укреплены черпаки. Вторые разрушают породу в забое специальными вращающимися фрезами, укрепленными на черпаковой раме. Скатывающаяся к подошве уступа порода подбирается черпаками и перемещается к погрузочному бункеру.

По направлению черпания цепные многоковшовые экскаваторы разделяют на экскаваторы только верхнего или только нижнегочерпания, экскаваторы верхнего и нижнего черпания последовательно, а также экскаваторы, имеющие две черпаковые рамы для одновременного верхнего и нижнего черпания. Наиболее распространены на карьерах экскаваторы с нижним черпанием. Производительность их благодаря лучшему наполнению черпаков на 10-15% выше, чем экскаваторов с верхним черпанием.

Экскаваторы с верхним черпанием чаще применяют для разработки первого уступа с неровной поверхностью, когда применение экскаваторов с нижним черпанием требует значительного объема планировочных работ.

По степени поворотности цепные многоковшовые экскаваторы бывают полноповоротные и неповоротные. Наибольшее распространение получили полноповоротные экскаваторы, у которых корпус с черпаковой рамой поворачивается относительно ходовых тележек, что позволяет с одной рабочей площадки последовательно разрабатывать два уступа — один верхним, а другой нижним черпанием.

Цепные многоковшовые экскаваторы выпускаются главным образом на рельсовом ходу. Гусеничный ход обычно имеют малые и средние модели экскаваторов.

Мощные экскаваторы на рельсовом ходу разгружаются на конвейер или в вагоны, которые поступают под погрузку через специальные проезды под корпусом экскаватора. Таких проездов бывает один или два и соответственно экскаваторы называют одно- или двухпортальными. Двухпортальные экскаваторы имеют двухколейный путь, что позволяет упростить подачу составов под погрузку.

Экскаваторы на гусеничном ходу и частично малые модели экскаваторов на рельсовом ходу имеют разгрузочную консоль, с помощью которой осуществляется боковая погрузка в транспортные сосуды. Разгрузочная консоль может поворачиваться на 110÷130°, что позволяет сократить объем путепередвижных работ.

Привод цепных экскаваторов обычно электрический. Напряжение основных двигателей 3000 и 6000В, остальных - 380В. Дизельный привод применяют только на экскаваторах небольших моделей.

Черпаковая рама у цепных экскаваторов бывает жесткая, без планирующего звена или с планирующим звеном, и многошарнирная. Экскаваторы с жесткой рамой применяют для валовой выемки, с многошарнирной — для селективной.

Планирующие звенья, располагаемые в конце рамы (при нижнем черпании) и в начале (при верхнем), используют для уборки гребней и планировки площадок. Их можно устанавливать горизонтально или по оси рамы для ее удлинения.

В зависимости от емкости черпаков цепные экскаваторы делят на траншейные (канавокопатели) с черпаками емкостью менее100 л, малой мощности (до 300 л), средней мощности (300 -600 л), мощные (600 - 1000 л) и весьма мощные (1000 - 4000 л), теоретическая производительность которых достигает до 10 000 м³/ч.

Наибольшее распространение на карьерах получили экскаваторы средней мощности и мощные с нижним черпанием на рельсовом ходу. Малые модели применяют главным образом на добыче глин, песков и на вспомогательных горных работах.

Рабочим органом роторных экскаваторов (рис. III.13) является роторное колесо с черпаками, укрепленное на конце стрелы экскаватора. При вращении роторного колеса черпаки срезают в забое стружку породы и наполняются, а затем при достижении верхнего положения разгружаются и порода поступает на конвейер, расположенный на стреле экскаватора сбоку от роторного колеса. С конвейера порода перегружается на разгрузочную консоль или разгрузочный мост.

Роторные экскаваторы отличаются от цепных меньшим весом и более низкими эксплуатационными расходами при равной производительности, а также большим радиусом действия и повышенным режущим усилием на зубьях черпаков, что позволяет применять их .при разработке более плотных горных пород.

Емкость черпаков у современных роторных экскаваторов изменяется от 40 до 4000 л, производительность их достигает 11 тыс. м³ в час. Диаметр роторного колеса составляет 2,5 - 18 м.

Число черпаков на роторном колесе изменяется в зависимости от свойств разрабатываемых пород от 6 до 12. При разработке налипающих рыхлых пород применяют роторные колеса с меньшим количеством черпаков, при разработке более крепких пород - с большим.

Для предотвращения налипания породы днища черпаков часто изготовляют в виде сетки из отрезков корабельных цепей; при подъеме черпаков цепи провисают и освобождаются от налипшей породы.

Различают экскаваторы с невыдвижной и выдвижной роторной стрелой. У первых ротор на забой подается при подвигании всего экскаватора, у вторых - за счет выдвижения роторной стрелы, которое может достигать 20÷31 м. Экскаваторы с невыдвижной стрелой имеют более простую конструкцию и при одинаковых параметрах на 20÷ 25% легче, чем с выдвижной стрелой, но при работе их требуются более частые передвижки для подачи ротора на забой. Экскаваторы с выдвижной стрелой передвигаются только после отработки заходки на величину, равную величине подачи роторной стрелы.

Роторные экскаваторы обычно работают с верхним черпанием. В последние годы начали создавать полноповоротные экскаваторы, предназначенные для верхнего и нижнего черпания (см. рис. III.13). Направление вращения ротора и положение черпаков при верхнем и нижнем черпании различны. Поэтому при переходе от верхнегочерпания к нижнему производят перестановку ротора и изменяют направление его вращения.

Большинство роторных экскаваторов имеют гусеничный ход. Рельсовым ходом оборудуют неповоротные экскаваторы, работающие в комплексе с транспортно-отвальными мостами.

В последнее время успешно применяют более совершенный по сравнению ,с гусеничным шагающе-рельсовый ход.

Технологическими параметрами роторных экскаваторов, определяющими размеры забоя и схемы работы, являются диаметр роторного колеса, радиус, высота и глубина черпания, выдвижение (телескопичность) стрелы, радиус и угол поворота разгрузочной консоли, высота разгрузки. Значения их приведены в табл. III.9.

Попроизводительности в разрыхленной массе различают роторные экскаваторы небольшой (до 630 м³/ч), средней (630 - 2500 м³/ч) и большой производительности (2500 - 5000 м³/ч), а также сверхмощные экскаваторы производительностью свыше 5000 м³/ч.

Роторные экскаваторы применяют на вскрышных и добычных работах при разработке горных пород с коэффициентом крепости по М. М. Протодьяконову не более 3. Они наиболее эффективны при селективной разработке сложных залежей полезных ископаемых.

Рис. III.13. Схема роторного экскаватора верхнего и нижнего черпания

Таблица III.9

Техническая характеристика роторных экскаваторов

Показатели	ДМЗ							«Азовмаш»			НКМЗ
	ЭРГВ-630.9/05		ЭРП- 1250.16/1		ЭР-1250.16/1,5	ЭРП-1700.17/1,8		ЭРП-2500.21,4/1		ЭРП-5250	ЭРШРД-5000.40/3	ЭРШР-5000.40/7			ЭРП-6500
Номинальная/максимальная производительность по рыхлой массе, м3/час	690 1300		1250 2500		1000 1700	1650 3100		2500 3600		5250 7100	5000 6750	5000 6750			6500 8000
Максимальное усилие копания, МПа	105		210		210	296		430		950	930	900			1000
Вместимость ковша, м3	0,13		0,44		0,39	0,42		0,33		0,6	1,5	2,3			2,2
Число ковшей	8		10		9	11		18		22	16	10			20
Высота/глубина копания, м	9/0,5		16/1		17/1,5	17/1,8		21/4,1		28/3,6	40/3	40/7			40/4
Вылет оси ротора (не более),м	16,8		24,5		24,5	26,5		32,7		48,1	65,9	73,7			65
Радиус разгрузки, м	16,6		23,4		22,6	24,1		28,7		30,2	59	59			50
Диаметр ротора, м	3,2		6,5		6,5	7,2		8		11,5	13	16			13,5
Частота вращения ротора, мин-1	34		8,5		8,8	8,1		4,5-7,2		5-6,5	3,5-5	3,4-4,9			4,5-5,7
Мощность, кВт, привода ротора установленная	300 730		2*250 1360		320 860	500 2250		860 4040		200 9600	1720 10700	1150 6400			2500 8800
Скорость передвижения, м/ч	355		300		315	330		300		120	110	110			110
Давление на грунт при работе (передвижении), МПа	0,126		0,15		0,13	0,148		0,142		0,14 (0,124)	0,14 (0,2)	0,22 (0,2)			0,17 (0,29)
Тип ходового оборудования	гусеничный							шагающе-рельсовый
Ширина ленты конвейера, м	1	1,2		1,2			1,4	1,4	2		2		2	2,8
Скорость движения ленты, м/с	4	4,77		4,32			4,9	4	4,15		4		4	5
Конструктивная масса экскаватора, т	730	1050		700			1090	1870	4100		4160		4750	5500