4.2 Классификация выемочно-погрузочных и выемочно-транспортных машин

Карьерные выемочные машины разделяются:

• по принципу действия на оборудование:

  • цикличного действия;

  • непрерывного действия;

• по функциональному признаку на машины:

  • выемочно-погрузочные;

  • выемочно-транспортирующие.

К выемочно-погрузочным машинам относятся все экскаваторы, а к выемочно-транспортирующим — скреперы и бульдозеры. Одноковшовые погрузчики в зависимости от выполняемых функций относятся к выемочно-погрузочным или выемочно-транспортирующим машинам.

К оборудованию цикличного действия относятся одноковшовые экскаваторы (лопаты, драглайны) и выемочно-транспортирующие машины, а к оборудованию непрерывного действия — многоковшовые экскаваторы (роторные цепные), различного рода гребковые машины.

Для выемочно-погрузочных работ на карьерах наибольшее применение получили экскаваторы. Черпание горной массы, ее перемещение к месту разгрузки, разгрузка и поворот к месту очередного черпания осуществляется одноковшовым экскаватором последовательно. В совокупности эти операции составляют рабочий цикл экскаватора. Многоковшовыми экскаваторами эти операции выполняются одновременно. Поэтому одноковшовые экскаваторы являются машинами цикличного действия, а многоковшовые - машинами непрерывного действия.

Как одноковшовые, так и многоковшовые экскаваторы состоят из:

• рабочего, механического, ходового и силового оборудования;

• рамы;

• кузова;

• механизмов управления.

По признаку конструктивной связи ковша со стрелой различают:

• одноковшовые экскаваторы с жесткой связью (прямая мехлопата, обратная мехлопата, гидравлический экскаватор);

• одноковшовые экскаваторы с гибкой связью (драглайн, грейфер).

Многоковшовые экскаваторы разделяются на:

• цепные (с ковшами, укрепленными на бесконечной цепи);

• скребково-ковшовые со скребковым рабочим органом и ковшовой цепью для черпания горной массы и перемещения ее к месту разгрузки;

• фрезерно-ковшовые с фрезерным рабочим органом и ковшовой цепью;

• роторные, у которых рабочим органом является роторное колесо с ковшами для черпания горной массы.

По типу ходового оборудования одноковшовые экскаваторы разделяются на:

• гусеничные;

• пневмоколесные;

• шагающие;

• плавучие.

По типу ходового оборудования многоковшовые экскаваторы разделяются на:

• гусеничные;

• шагающе-рельсовые;

• рельсо-гусеничные;

• на железнодорожном ходу.

В зависимости от силового оборудования как одноковшовые, так и многоковшовые экскаваторы бывают:

• электрические;

• дизель-электрические;

• дизель-гидравлические.

На карьерах в основном применяются электрические экскаваторы.

Прямые мехлопаты, благодаря жесткой связи стрелы с ковшом, развивают большие усилия черпания (до 3500 Н/см) и характеризуются большой прочностью рабочего оборудования. Они выпускаются различных типоразмеров с ковшом вместимостью 0,25..35 м³ (и более) и применяются при разработке мягких и разрыхленных полускальных и скальных пород. По объемам выполняемых работ на карьерах прямые мехлопаты занимают доминирующее положение. Применяются они как при погрузке пород в транспортные средства, так и при перевалке пород в выработанное пространство.  Основной недостаток мехлопат - прерывность (цикличность) рабочего процесса. На экскавацию (черпание) затрачивается только 20-30% времени цикла. В последнее время как на зарубежных, так и на отечественных карьерах получают применение гидравлические экскаваторы, имеющие определенные преимущества перед механическими лопатами.

Драглайны благодаря гибкой подвеске рабочего органа, обеспечивают перемещение горной массы на большее расстояние, чем мехлопаты. Однако они развивают меньшие усилия черпания, чем мехлопаты. На карьерах драглайны используются в основном для выемки и перевалки в выработанное пространство мягких и разрыхленных полускальных пород. Более мощные драглайны с ковшом вместимостью 10 м³ и более применяются для разработки хорошо разрыхленных скальных пород. Драглайны используются также для возведения насыпей, проведения траншей, канав, зачистки полезных ископаемых и выполнения других работ. Небольшие и средние драглайны с ковшом вместимостью меньше 10 м³ иногда используются для погрузки горной массы в транспортные средства.

Цепные многоковшовые экскаваторы используются для выемки мягких и плотных пород в условиях мягкого климата. Непрерывность выемки и безударность разгрузки позволяют применять их в комплексе с ленточными конвейерами и облегченными вагонами (с более низким коэффициентом тары). Удельная производительность цепных многоковшовых экскаваторов (на 1т их массы) на 25-30% выше, чем у одноковшовых экскаваторов.  Недостатком многоковшовых экскаваторов является большой износ направляющих устройств и черпаковой цепи. При этом увеличивается энергоемкость экскавации. К недостаткам следует отнести и небольшие усилия черпания (до 600 Н/см).

Роторные экскаваторы по сравнению с цепными обеспечивают снижение массы экскаватора на единицу производительности примерно в 1,2-1,4 раза за счет разделения функций выемки и транспортирования горной массы к месту разгрузки. Большие усилия черпания (до 1800 Н/см) позволяют экскавировать плотные и мерзлые горные породы и угли. Роторные экскаваторы эффективно используются для раздельной выемки. Процесс экскавации роторного экскаватора более легко поддается автоматизации.

Колесные скреперы экономичны при выемке мягких и механически разрыхленных плотных и полускальных пород при дальности транспортирования до 2..3 км. В настоящее время они применяются при разработке строительных горных пород и россыпей, а также на вспомогательных работах. Большегрузные скреперы могут успешно применяться на вскрышных работах и в мощных карьерах, особенно в период строительства.  Недостатки скреперов: сезонность выемки мягких пород, сравнительно небольшой срок службы, резкое снижение производительности с увеличением длины транспортирования, кусковатости (более 40 см) и обводненности (более 10—15%) экскавируемых пород.

Бульдозеры , характеризующиеся мобильностью, маневренностью, высокой проходимо-стью и простотой конструкции, широко используются на вспомогательных работах. В качестве выемочных машин применяются при разработке россыпей, строительных горных пород и сложноструктурных залежей. Эффективность бульдозерной выемки ограничивается экскавируемостью пород и расстоянием перемещения 100..200 м.

Одноковшовые погрузчики имеют высокую мобильность, небольшие размеры, меньшую металлоемкость на 1 м³ емкости ковша и в 1,5..2 раза меньшую стоимость по сравнению с экскаваторами той же производительности. Погрузчики с грузоподъемностью ковша до 40 т эффективны при выемке мягких и разрушенных пород и их перемещении на расстояние до 80..700 м на карьерах производственной мощностью 1..5 млн. т/год.