2. Достоинства и недостатки рассматриваемого объекта исследования

2.1 Достоинства:

1. умение маневрировать в ограниченном пространстве и стесненных условиях;

2. надежность и безопасность обеспечивается наличием ИДС (информационно-диагностической системы);

3. повышенная проходимость на мягких, слабых грунтах;

4. широкий диапазон рабочих температур от -50° до +40°;

5. надёжный;

6. долговечный;

7. драглайны могут разрабатывать глубокие слои почвы, при этом поднимать выработку на большую высоту;

8. драглайны могут получать энергию для работы двумя способами: дизельное топливо или подключение к линии электропередач. Это позволяет покупателям подобрать оптимальный вариант техники;

9. машины могут использовать несколько типов навесного оборудования и обладают большим радиусом работы;

10. высокая производительность техники;

11. шагающее ходовое оборудование экскаваторов обеспечивает низкие давления на основание (до 0,1 Мпа), небольшую массу (10–12 % массы машины);

12. информационно-диагностическая система (ИДС) следит за эффективностью работы машины, контролирует электроэнергию, загрузку и т. д. ИДС функционирует на микропроцессорной базе;

13. секционные опорная рама и поворотная платформа, соединенные высокопрочными болтами, позволяют меньше тратить времени на монтаж;

14. механизм шагания оснащен гидравликой и может быть 3-х или 4-опорный;

15. механизм поворота оснащается планетарного или цилиндрического типа редукторами, которых при желании может быть несколько.

2.2 Недостатки:

1. проблемная транспортировка к новому месту работы;

2. демонтаж экскаватора;

3. перевозка и сборка на месте новых разработок займут не менее месяца;

4. гибкая подвеска ковша не позволяет использовать машину на твёрдых грунтах без предварительного рыхления;

5. цикличность передвижения;

6. малая скорость передвижения;

7. необходимость подъема машины при шагании;

8. сложная канатная связь;

9. волочение передней части базы по опорной поверхности при шагании, сопровождающееся смятием грунта и высокими затратами мощности;

10. ограничение высоты;

11. малый радиус разгрузки ковша;

12. наличие упора ограничивает подъемный канат для опускания ковша в дальнюю точку забоя, следовательно, снижается технологическая возможность экскаватора;

13. большое давление на грунт;

14. малый просвет под задней частью платформы;

15. погрешность в подсчете горной массы

    3. Основные определения, относящиеся к рассматриваемому объекту исследований

1. Драглайн ЭШ 20-90 можно отнести к выемочно-погрузочным машинам,

потому что данная техника применяется на карьерах, предназначенный для копания (экскава­ции) и погрузки взорванной горной массы в транспортные сосуды или отвал. По принципу экскаватор под­разделяется на периодическое действие - одноковшовые.

2. Данный объект можно отнести к устройствам (конструкции), так как это объект горной техники, характеризуемый конструктивными свойствами (наличие определенных узлов, деталей, элементов, их форма, материал, взаимное расположение, взаимосвязь, соотношение размеров, взаимодействие при работе).

3. Техническое решение характеризуется совокупностью существенных признаков.

4. Существенными признаками данного способа формирования автоматической отчистки горной породы и разгрузки горной массы с использованием экскаватора драглайна по бестранспортной технологии являются специальные приборы, например, датчики: они следят за правильностью работы ковша экскаватора, а также сам машинист, который управляет машиной, следит за всеми приборами.

5. Шагающий экскаватор — экскаватор на шагающем ходу, обычно с оборудованием драглайна. Применение гидравлического шагающего (в отличие от гусеничного) двигателя позволяет снизить нагрузку на грунт (масса машин может достигать сотен и даже тысяч тонн) и повысить надёжность.

   1. ЭШ 20-90 оснащен современными двигателями переменного тока, за счет точной настройки всех параметров электроприводы работают плавно и сбалансировано. 

   2. Информационно-диагностическая система позволяет машинисту контролировать производительность техники, расход электроэнергии, температуру подшипников и другие параметры работы.

   3. Гидравлический механизм шагания обеспечивает плавное перемещение и высокую маневренность машины общим весом 1 690 тонн. В кабине есть все необходимое для комфорта машиниста:

кондиционер и обогреватель,

сиденье с пневматической амортизацией,

холодильник,

микроволновая печь и даже умывальник.

1. Нормативный срок службы экскаватора составляет 25 лет.

1. Для облегченной работы машиниста экскаватора, предусмотрена изобретение и установка специального оборудование рабочем органе - ковше и монитора с программой в кабине машиниста.

2. Придумав и установив необходимое оборудование и пультом управления с программой для отчистки мерзлой горной массы, влечет за собой повышение производительности, комфорту и удобству машинисту.

3. Творческая инженерная задача заключается в том, что нужно внести некоторые изменения в решение автоматической отчистки и разгрузки горной массы при работе экскаватора, а именно установить пульт управления в кабине машиниста и оборудование на рабочем органе - ковше.

4. После установки пульта управления, техническое противоречие заключается в том, что оборудование может потреблять больше позволяемой энергии, что может привести к неполадкам или повреждениям других программ и оборудования которые тоже зависят от энергии.

5. Физическое противоречие заключается в том, что нужно стабилизировать энергию для всей электроники, с помощью генераторов или трансформаторов, обеспечив защиту от сбоев программы.

4. Поиск технической информации с использованием универсальной десятичной классификации (УДК)

УДК

6   -   Прикладные науки. Медицина. Технология

62   -    дело. Техника в целом

622   -   Горное дело. Горные предприятия (рудники, шахты, карьеры). Добыча нерудных ископаемых.

622.2 -   Горные работы при разработке месторождений полезных ископаемых

622.27   -   Системы разработки (открытым и подземным способами)

622.271 -   Разработка месторождений открытым способом

622.271.3 -   Открытый способ разработки (угля, железной руды)

622.271.32 -   Системы разработки месторождений открытым способом 622.271.322 - Бестранспортные системы разработки с непосредственным перемещением вскрыши в выработанное пространство

622.271.322.2 - Системы разработки с переэкскавацией вскрыши

622.271.322.23 - Системы разработки с непосредственным перемещением вскрыши во внутренние отвалы

4. Поиск технической информации с использованием международной классификации изобретений (МКИ)

Поиск патентов с использованием систем МКИ

4. Апробация рассматриваемого объекта исследования на трех промышленных предприятиях, ведущих разработку открытым способом

1. Филиал «Разрез «Черемховуголь» ООО «Компания «Востсибуголь».

Руководитель:Беседин Сергей Владимирович

ООО «Разрез «Черемховуголь» - предприятие находится в Иркутской области г. Черемхово, занимается добычей каменного угля открытым способом.

На месторождении ведутся буровые, вскышные и добычные работы. Буровой работой занимается такая машина как СБШ-250 МНА 32, 2СБШ-200Нна вскрышной Драглайн ЭШ 20-90 на добычной ЭКГ-5У, ЭКГ-4У, гусеничные экскаваторы HitachiКамазSCANIAна планировке экскаватор ЭШ 11-70на штабеле (угольном складе) ЭКГ-8И, ЭКГ-8УС.

Рассмотрим по подробнее о работе Драглайна ЭШ 20-90. Это огромная машина- высотой с пятиэтажный дом- выкидывает стрелой свой большой ковш и лихо загребает землю. Ковш драглайна с легкостью поднимает десятки тонн земли.

Вскрывает экскаватор так называемые «пустые породы». Уголь прячется под толстым слоем земли и глины. Здесь за работу принимаются шагающие экскаваторы (ЭШ), это целый механизированный комплекс по выполнению вскрышных работ.  Специалисты поясняют: вскрыша – это пустая порода, покрывающая залежи полезного ископаемого и вынимаемая при его добыче. Объем вскрыши определяет целесообразность добычи именно открытым способом – когда уголь добывают в карьерах с помощью экскаваторов, а не в шахтах. Вскрышу складируют на нерабочий борт (это левый, в то время как правый называется рабочим – в ту сторону копает экскаватор – прим. ред.) траншеи. Специалисты называют ее «заходкой», ширина составляет 40 метров – это рабочая зона шагающего экскаватора. Когда разработка участка завешена, и весь уголь добыт, то траншею закрывают этими оставшимися пустыми породами и приступают к отработке новой «заходки», образно говоря «передвигаясь» 40-метровыми шагами. По итогам первого квартала 2017 года в филиале «Разрез «Черемховуголь» добыто 895 тысяч тонн.

2. Разрез «Степной» ОАО «Русский Уголь»

Разрез Степной располагается в Амурской области, Республике Хакасия и Красноярском крае. 

Угольная компания «Разрез Степной» ведет добычу каменного угля марки Д открытым способом.

Процесс добычи происходит следующим образом: На буровой работе СБШ-250-Д далее вскрышная работа Драглайн ЭШ-20.90далее работают гусеничные экскаваторы HitachiEX-1900, ЭКГ-10  130-тонные БЕЛАЗы. Далее породу увозят с нижних горизонтов разреза в специальные зоны отвалов.

На разрезе применяется комбинированная система разработки. На горных работах задействованы экскаваторы-драглайн с емкостью ковша от 10 до 20 м3 и карьерные экскаваторы с емкостью ковша от 5 до 15 м3. В 2014 году в работу был введен гидравлический экскаватор HITACHI EX-1900 с емкостью ковша 12 м3. В качестве технологического транспорта используются самосвалы БелАЗ грузоподъемностью 130 и 55 тонн. Шагающие экскаваторы занимаются перевалкой горных пород на вскрышных работах и отвалах.

В начале добычи полезного ископаемого, буровая установка врезается в грунт на 10 метров. С помощью скважин не только точно определяют толщину породы и глубину залегания угольного пласта, но и в них закладывают взрывчатку для вскрытия породы. На следующем этапе в дело вступают гигантские шагающие экскаваторы - драглайн. Размер стрелы этой махины — 90 метров, а ковша 20 м³. Погрузка вскрытой породы осуществляется на специально выработанное место или на борта разрезов.

ЭШ агрегатируется стрелой, системами подъемных и тяговых тросов, упряжью ковша. Чтобы ковш оторвался от забоя и поднялся над землей, используется подъемный трос. Выгрузка осуществляется на предельном рабочем радиусе. При этом масса из ковша падает на землю россыпью.

В сутки на разрезе добывается около 11000 тонн угля, то есть все БелАЗы разреза совершают 200 рейсов.

Разрез Степной был введен в эксплуатацию и приступил к отработке запасов в 1993 году, а первый уголь здесь добыли более 100 лет назад. На разрезе добывается каменный уголь марки «Д». В границах отработки имеется 7 угольных пластов. Производственная мощность разреза — 4,5 млн. тонн угля в год.

3. Красногорский разрез ОАО «Угольная компания «Южный Кузбасс»-Уголь.

Красногорский угольный разрез находится в 2 км к юго-западу от г. Междуреченск Кемеровской области.Уголь добывается открытым способом, система разработки - комбинированная.

Предприятия ОАО "Южный Кузбасс" производят ценные марки коксующегося и энергетического угля, которые поставляются в обогащенном и рассортированном виде на внутренний рынок и на экспорт.

Добыча угля происходит следующим образом: Буровыми работами занимается СБШ  далее парк погрузочной техники Liebherr,Драглайн ЭШ- 20.90на добычных работах работает СБШ парк транспортной техники БЕЛАЗы, КамАЗ  парк вспомогательной техникиCaterpillar. 

Как работает Драглайн ЭШ 20-90: Черпанье горной массы в ковш экскаватора > поднятие горной массы в ковше с помощью подъемной и тяговой лебедок > перемещение горной массы на определенную площадку > подсчет объема горной массы на основе показателей машиниста > выгрузка горной массы.

Экскаватор ЭШ 20-90 спроектирован и изготовлен для работы в самых сложных горно-геологических и климатических условиях, при температуре до -50ºС. Его производительность — до 6 млн куб. м породы в год.

Как показала практика, Драглайн ЭШ-20.90- это надежный, производительный и долговечный драглайн, который необходим предприятию для достижения производственных планов. На разрезе «Красногорский» добывается более 5 миллионов тонн угля в год, значительный объем работ выполняется именно отечественными экскаваторами типа ЭКГ и ЭШ.

4. Графическое построение конструктивной схемы рассматриваемого объекта исследования с указанием всех основных рабочих элементов и определение области усовершенствования и модернизации объекта

Рис.1 - Схема Драглайна ЭШ 20-90 с конструктивными частями

(Приложение 1)