§ 2. Типы одноковшовых экскаваторов

Одноковшовые экскаваторы наиболее распространены на от­крытых разработках, что объясняется их универсальностью и воз­можностью применения в различных климатических и горнотех­нических условиях.

Процесс работы одноковшового экскаватора заключается в за­полнении ковша горной породой, перемещении ковша на место разгрузки, разгрузке ковша и перемещении его обратно в забой. Все эти операции выполняют последовательно или некоторые из них совмещают во времени. Весь комплекс операций от одной за­грузки до другой составляет цикл работы экскаватора, а время их выполнения называют длительностью цикла.

Одноковшовые экскаваторы различают по конструкции рабо­чего оборудования, роду силовых установок, типу ходовой части, назначению и конструктивным особенностям.

По конструкции рабочего оборудования одноковшовые экска­ваторы делят на следующие типы: прямая механическая лопата, обратная механическая лопата, струг, драглайн и грейфер (рис. Ш.1).

Прямые механические лопаты (рис. III. 1, а) вы­пускают с ковшом емкостью от 0,15 до 35 м³ и более. Их уста-

Рис. Ш.1. Типы одноковшовых экскаваторов

навливают на подошве уступа и разрабатывают породы выше го­ризонта установки экскаватора.

Рабочее оборудование прямой механической лопаты состоит из стрелы 1, шарнирно соединенной с поворотной платформой, руко­яти 2, ковша 3, жестко закрепленного на рукояти, и напорного ме­ханизма.

При черпании породы ковш опускают на подошву уступа и затем с помощью напорного механизма и подъемного каната при­жимают к забою и поднимают вверх, постепенно наполняя поро­дой. После наполнения ковша его отводят от забоя и платформу экскаватора вместе с рабочим оборудованием поворачивают к месту разгрузки, где открывают днище ковша и высыпают породу. После этого платформу экскаватора с рабочим оборудованием снова поворачивают к забою, опускают ковш, и рабочий цикл экс­каватора повторяется.

Прямую механическую лопату наиболее широко применяют на карьерах. Ее можно использовать в породах любой крепости, при этом она обеспечивает наименьшую продолжительность рабочего цикла. Обычно прямую лопату применяют при погрузке породы в транспортные средства, расположенные на горизонте установки лопаты или на верхней площадке уступа, а также при разгрузке породы во внутренние отвалы в выработанном пространстве карьера.

Обратные механические лопаты (рис. III. 1, б) вы­пускают с ковшом емкостью от 0,15 до 2 м³. Они предназначены для нижнего черпания. Рабочее оборудование их состоит из ков­ша 3, неподвижно укрепленного на конце рукояти 2, которая шарнирно соединена со стрелой /.

Обратной механической лопатой породы разрабатывают сле­дующим образом: ковш опускают на дно забоя и при подтягива­нии к экскаватору заполняют породой; после заполнения ковша поднимают стрелу в положение для разгрузки и поворачивают платформу экскаватора вместе с рабочим оборудованием к месту разгрузки. Разгрузка ковша в транспортные сосуды производится обычно открыванием его днища, а в отвал—опрокидыванием ковша за счет его подъема и опускания стрелы.

Обратные механические лопаты применяют обычно для вспо­могательных работ: зачистки кровли и подошвы пласта, проходки канав и траншей для отвода воды, рытья котлованов и т. п. В от­дельных случаях, когда выемку более удобно производить ниж­ним черпанием (например, при сильной обводненности пород), они могут быть использованы на вскрышных и добычных работах. Для погрузки скальных пород обратные лопаты не применяют.

Рабочие размеры обратной механической лопаты меньше, а продолжительность рабочего цикла больше, чем у прямой лопаты.

Струги (рис. III.1, в) выпускают с ковшом емкостью от 0,5 до 6 м³. Они предназначены для разработки пород на горизонте их установки. Рабочее оборудование стругов состоит из стрелы I, шарнирно соединенной с поворотной платформой, и ковша 3, ко­торый может перемещаться по стреле (вперед для наполнения породой — под действием тягового каната, назад — под действи­ем силы тяжести при подъеме стрелы). Разгружают ковш при поднятой стреле, открывая его днище.

На открытых разработках струги имеют ограниченное приме­нение. Их используют в забоях высотой до 0,6 м при раздельной выемке маломощных горизонтальных и пологих пластов, когда применение механических лопат затруднительно.

Драглайны (рис. 111.1, г) выпускают с ковшом емкостью от 0,15 до 100 м³. В отличие от механических лопат и стругов, они имеют гибкую связь ковша со стрелой при помощи двух кана­тов — подъемного и тягового.

Подвеска ковша на канатах позволяет драглайну разрабаты­вать породы ниже и выше горизонта его установки. Однако при работе драглайна с верхним черпанием производительность его снижается. Поэтому в большинстве случаев драглайн устанавли­вают на кровле уступа и работает он с нижним черпанием. Заходку отрабатывают следующим образом: ковш опускают на за­бой и при подтягивании его тяговым канатом к экскаватору за­полняют породой, после чего ковш при помощи подъемного кана­та поднимают вверх в горизонтальном положении, в котором он поддерживается тяговым канатом, и верхнюю платформу экска­ватора с рабочим оборудованием поворачивают к месту разгрузки. При разгрузке тяговый канат отпускают и ковш опрокидывается.

По распространению на открытых разработках драглайны за­нимают второе место после прямых механических лопат. Гибкая связь ковша со стрелой позволяет драглайну одинаковой мощно-

с ти с механической лопатой иметь боль­шую длину стрелы, что значительно уве­личивает дальность перемещения поро­ды. Драглайнами обычно разрабатыва­ют мягкие породы. Однако мощные драглайны можно применять и при раз­работке скальных пород, хорошо разрых­ленных взрывом.

Наиболее широкое применение драг­лайны получили на угольных и марган­цевых карьерах при перевалке пустых пород в выработанное пространство карьера. Грейферные экскаваторы (рис. 111.1,(9) имеют рабочее оборудо­вание, состоящее из

Рис. 111.2. Ковш грейферного экскаватора стрелы 1 и специального ковша грейфера ем­костью от 0,25 до 3 м³, свободно подвешенного на стреле. Прин­цип работы грейфера заключается в следующем: раскрытый ковш (рис. Ш.2) падает на забой и врезается в породу своими челю­стями 1, которые при натяжении подъемного каната 2 смыкают­ся. Затем на подъемном канате загруженный ковш поднимают вверх и вместе со стрелой поворачивают к месту разгрузки. При натяжении поддерживающего 3 и одновременном ослаблении подъемного канатов челюсти раскрываются и ковш разгружается.

Грейферные экскаваторы обычно применяют для погрузочных работ на складах, рытья котлованов с отвесными стенами, а так­же для выемки горных пород из-под воды.

По роду силовых установок одноковшовые экскаваторы быва­ют электрические, дизельные и дизель-электрические. Наиболее распространены электрические экскаваторы. В малых моделях экскаваторов, а также в экскаваторах, предназначенных для ра­боты в осваиваемых районах, используют дизельный или дизель-электрический привод.

По конструкции ходовой части экскаваторы подразделяют на пневмоколесные, гусеничные и шагающие. Преимущественное рас­пространение на карьерах имеют экскаваторы на гусеничном хо­ду, обеспечивающем хорошую проходимость. Пневмоколесный ход применяют для малых моделей экскаваторов, шагающий—для мощных драглайнов, что позволяет им работать в относительно мягких породах.