Міністерство освіти і науки України

Національний технічний університет країни НТУУ”КПІ

ІНСТИТУТ ЕНЕРГОЗБЕРЕЖЕННЯ ТА ЕНЕРГОМЕНЕДЖМЕНТУ

Лекцiя

“Кар’єрні екскаватори”

З дисципліни “Гірничо-транспортні машини та комплекси”

Для студентів напрямку підготовки : 6.050102

КИЇВ - 2013

Лекція . ЕКСКАВАТОРИ Загальні відомості. Призначення. Область застосування. Типи та класифікація екскаваторів. Конструкції та конструктивні особливості. Продуктивність екскаваторів.

1. Загальні відомості. Призначення. Умови та область застосування. Показники екскавації. Основні технологічні показники та параметри роботи екскаваторів

Перспектива та розвиток відкритих гірничих робіт пов’язані в першу чергу з рівнем механізації основних технологічних процесів на кар’єрах.

Основними машинами на кар’єрах є екскаватори. Безпосередня розробка гірських порід на кар'єрі, що представляє собою виїмку і вантаження називається виїмково-навантажувальними роботами або екскавацією. Екскавація утворено від слова екскаватор. У свою чергу екскаватор утворений від латинських слів "ех" і "caveo" і означає “викопувач”. Екскавацією називається виїмка і переміщення гірської породи за допомогою робочого органу машини з наступним розвантаженням в засоби транспорту або у відвал. Процеси, що включають виїмку гірських порід за допомогою механізмів навантаження на транспортний засіб або розвантаження у відвал називають процесом екскавації.

Екскаватор - основний засіб механізації при відкритому видобутку вугілля, руди та різноманітних будівельних матеріалів. Екскаватори призначені для черпання гірської маси, переміщення її на відносно невеликі відстані і навантаження в транспортні засоби або відсипання у відвал.

Екскаватори діляться на дві великі групи:

- машини періодичної (циклічного) дії;

- машини безперервної дії.

Групу машин періодичної дії складають одноковшові екскаватори, безперервної дії - багатоковшеві екскаватори.

Екскаватор, одно-або багатоковшевий, складається з силового обладнання, механізмів управління, рами і кузова. Процес копання включає різання стружки та переміщення зрізаною породи в екскавуючому органі – ковші. Площа поперечного перерізу стружки (S_P) визначається глибиною впровадження ковша t_P і ширини стружки понизу b:S_P = t_P b. Для здійснення процесу копання необхідно створити зусилля Р_В виїмкової машини, яке повинно бути більше сили опору копанню Р_К:

Р_В ≥ Р_К

Сила копання (в мПа) в свою чергу визначається з виразу Р_К = k_F S_P,

де k_F - питомий опір копанню, яке залежить від фізико-технічних показників породи. Наприклад, для важких вологих глин k_F = 0,2 - 0,3 мПа, для напівскельних 1МПа, і більш.

Показник важкості екскавації порід

В якості фізико-технічної основи зіставлення порід по екскавації в залежності тільки від властивостей і стану порід, використовується відносний показник важкості екскавації породи П_е. Для м'яких, щільних і напівскельних порід (виїмка з масиву) цей показник визначається за емпіричною формулою:

П_е^’ = 3λ ( 0,2σ_ст .+ σ_зс + σ_розт.) + 0,0003 γ,

де λ - коефіцієнт структурного ослаблення порід в масиві в напрямку копання; γ – густина (щільність) породи, кг/м3.

Гірські породи за величиною показника труднощі розділені на Х класів. М'які породи характеризуються показником П_е = 3 - 6, щільні і напівскельні сильнотріщинуваті - П_е = 9 - 12, міцні щільні і скельні середньотрищінуваті - П_е = 12 – 15, і П_е = 18 - 24 , напівскельні монолітні і маломіцні скельні - П_е = 24 - 30.

При екскавації скельних порід необхідне зусилля екскаватора (у канатної мехлопати підйомне) залежить насамперед від кусковатості підірваної породи. Чим більше розмір середнього шматка і щільність порід, чим менше коефіцієнт розпушення, тим більше питомий опір копанню.

Показник важкості екскавації зруйнованих порід

П_е^’’ = 22 [А + 10А / k_Р],

де А = γ·d_ср + 0,1 σ_зс; d_ср - середній розмір шматків зруйнованої породи; м; γ - в кг/дм3; k_Р - коефіцієнт розпушення породи.

Аналогічно гірським породам в масиві зруйновані породи за величиною показника труднощі екскавації також діляться на Х класів. До I - III класів з показник важкості екскавації П_е^’’ від 3 до 9 відносяться в основному породи дрібної кусковатості, до IV - VI класів з П_е^’’від 9 - 12 до 15 - 18 - породи середньої кусковатості, до VII - X класах з П_е^’’до 27 - 30 - породи великої кусковатості.

Для розробки м'яких розкривних порід в помірних кліматичних умовах при високій продуктивності кар'єра застосовують роторні багатоковшеві екскаватори і драглайни. При дуже короткому періоді роботи виїмкової обладнання доцільне застосування скреперів з великою ємністю ковша. При малій продуктивності кар'єра, особливо при сезонному режимі, можливе застосування в літній час бульдозерів, скреперів з невеликою ємністю ковша .

Для розробки напівскельних і скельних гірських порід з попередніми розпушуванням в будь-яких кліматичних умовах застосовують механічні лопати. У помірних кліматичних умовах - навантажувачі, драглайни з великою ємністю ковша. Для розробки напівскельних гірських порід, особливо на видобутку вугілля, застосовують роторні екскаватори з підвищеними зусиллями різання.