5.15. Вскрышные экскаваторы

Применяются для разработки грунтов различной крепости. Наилучшие показатели эти экскаваторы дают при работе по бестранспортной системе при экскавации пород вскрытии, например экскаваторы НКМЗ-ЭВГ-35/65 и другие. Однако за последнее время они практически полностью вытеснены шагающими драглайнами.

5.15.1. Драглайны широко применяются для экскавации пород вскрытия. Наилучшие результаты получаются при работе этих экскаваторов по бестранспортной схеме (с отгрузной породы в отвал) и при экскавации некрепких горных пород. Однако эти экскаваторы могут разрабатывать и предварительно разрыхленные скальные горные породы.

Малые модели экскаваторов (с q=46 м³) могут применятся для погрузки в транспортные средства. Экскаваторы типа “драглайн” могут осуществлять выемку грунта как выше, так и ниже уровня стояния. Лучшие показатели получаются при работе ковша ниже уровня стояния. Эффективно работают такие экскаваторы при разработке сильно обводненных месторождений.

Типоразмерный ряд шагающих драглайнов состоят из 6^ти базовых моделей с емкостью ковша от 4 до 125 м³ (ЭШ-4/45, ЭШ-8/60, ЭШ-15/90, ЭШ-25/100, ЭШ-89/100, ЭШ-125/125).

Новокраматорский машзавод (НКМЗ) выпускают экскаваторы ЭШ-6/45 и ЭШ-6/60; ЭШ-10/60, ЭШ 10/70А, ЭШ-20/55

Уралмашзавод (УЗТМ) - выпускает экскаваторы ЭШ-15/90, ЭШ-25/100, ЭШ-40/65, ЭШ-100/100.

Каждая из вышеперечисленных моделей может иметь модификации, отличающиеся длиной стрелы и емкостью ковша.

Основные показатели технические характеристики драглайнов :

- емкость ковша, м³....................................4100

- радиус черпания, м…………………….4696 - глубина черпания, м…………………..2647

- масса, т ………………………………..210-8400

- продолжительность цикла, сек 45-60

- мощность двигателей, кВт: а) сетевого 625-14000

б) подъемного 560-4х2400

в) тягового 280-4х2400

г) поворотного 170-8х950

д) хода 100-4х400

Основные направления развития экскаваторостроения за последующие годы характеризуется заменой существующего экскаваторного парка современными более мощными машинами. Предполагается значительные расширения выпуска экскаваторов различных моделей.

Дальнейшее совершенствование экскаваторов пойдет в следующих направлениях: 1) увеличение мощности;

2) автоматизация работы;

3) усовершенствование конструкции и рабочего процесса.

4) унификация и стандартизация конструкций узлов и агрегатов экскаваторов, проводимая основными производителями экскаваторов, в результате чего будет осуществлена унификация многих узлов различных по типу машин (мехлопат и драглайнов; одноковшовых и многоковшовых экскаваторов).

5.15.2. Драглайны нового поколения

Так же как карьерные прямые лопаты за последние 10-15 лет драглайны модернизировались в направлении улучшения конструкций и повышения надежности. УЗТМ (Россия) перешел от вантовых подвесок стрел к схеме сборных ферм. По этой схеме разработан широкий ряд типоразмеров, табл. 5.15.1, типичный представитель которых ЭШ 15.100 показан на рис. 5.15.1. Из рисунка видно, что стрела выполнена в виде трубчатых треугольников жестко связанных между собой, образуя сборную ферму-каркас трехгранно-пирамидальной формы, закрепленную под углом в передней части экскаватора с помощью вертикальной стойки и двух треугольных трубчатых оттяжек, размещенных перед и за стойкой. По сравнению со стрелами на канатно-вантовой подвеске такие стрелы имеют более высокую жесткость и прочность, меньше прогибаются под весом ковша с породой, а также меньше изгибаются в поперечной плоскости при поворотах экскаватора. Однако они имеют значительную металлоемкость и вес, поэтому при поворотах машины возникают большие инерционные усилия, на преодоление которых при разгонах и торможении тратится значительная энергия.

Новокраматорский машиностроительный завод, НКМЗ (Украина), модернизируя свои шагающие драглайны, разработал ряд типоразмеров экскаваторов, табл. 5.15.2, с шарнирно составной конструкцией стрел. На рис. 5.15.2 показан экскаватор ЭШ-11/70 с шарнирно составной стрелой. Благодаря А-образой форме с решетчатыми раскосами обеспечивается достаточно высокая жесткость стрелы в поперечной плоскости. При этом металлоемкость решетчатых по сравнению с трубчатыми раскосами в конструкции экскаваторов НКМЗ значительно меньшая, чем у экскаваторов УЗТМ. Шарнирное сочленение примерно посередине стрелы значительно упрощает монтажные работы, а вантовая оттяжка передней секции стрелы обеспечивает её надежную подвеску и жесткость, так как удерживается не вся, а только половина стрелы. Такие стрелы хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации. У экскаваторов НКМЗ с более длинными стрелами ЭШ-15/90 и ЭШ-10/100 вместо многоканатной вантовой оттяжки применен сварной коробчатый моновант, рис. 5.15.2,б.

Сравнивая между собой наиболее близкие типоразмеры экскаваторов УЗТМ – ЭШ 11.75 и НКМЗ – ЭШ-11/70 (см. табл. 5.15.1 и табл. 5.15.2), видно, что при одинаковых объемах ковшей и несущественно отличающихся длинах стрел (≈ на 7%) экскаватор ЭШ-11/70 имеет на 145 т меньшую массу. Это неизбежно уменьшает стоимость экскаваторов НКМЗ и при высоких эксплуатационных показателях такие экскаваторы имеют хорошую конкурентоспособность на мировом рынке горных машин.

Таблиця 5.15.1.

ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ (крокуючих екскаваторів - драглайнів) УЗТМ

ЭШ 40.100	ЭШ 30.110	ЭШ 25.120	ЭШ 65.100	ЭШ 40.130	ЭШ 100.125
40	30	25	65	40	100
100	110	120	100	130	125
32	32	32	32	32	35
125	95	90	205	125	300
60	64	66	60	62	60
40	46,2	52,4	38,5	56	56
47	53	57	46	60	52
94,8	103,3	117,7	97,6	123	118
2,44	2,44	2,44	2,84	2,84	2,75
18	18	18	23,5	23,5	27
0,137-0,095	0,137-0,095	0,137-0,095	0,125	0,125	0,18

1

Параметри

ЭШ

11.75

ЭШ

20.90

ЭШ

15.100

ЭШ

25.90

ЭШ

20.100

ЭШ

15.110

2

Ємність ковша, м³

11

20

15

25

20

15

3

Довжина стріли, м

75

90

100

91

100

110

4

Кут нахилу стріли, град

30

32

32

34

34

34

5

Кінцеве навантаження, тс

33

63

47

77

63

47

6

Тривалість робочого циклу, с

54

60

60

60

62

64

7

Висота розвантаження, м

30,2

38,5

45

39

45

52

8

Глибина черпання, м

38

42,5

42,5

42,5

46

50

9

Радіус розвантаження, м

71,4

83

91,5

83,5

91

99

10

Просвіт задньої платформи, м

1,45

1,61

1,61

1,6

1,6

1,6

11

Діаметр опорної бази, м

10,8

14,5

14,5

15,3

15,3

15,3

12

Питоме навантаження на грунт, МПа

0,087

0,105

0,105

0,103-0,081

0,103-0,081

0,103-0,081

Параметри

ЭШ

11.75

ЭШ

20.90

ЭШ

15.100

ЭШ

25.90

ЭШ

20.100

ЭШ 40.100	ЭШ 30.110	ЭШ 25.120	ЭШ 65.100	ЭШ 40.130	ЭШ 100.125
17,2х3,96	17,2х3,96	17,2х3,96	18х3,9	18х3,9	22,5х4,74
3320	3320	3320	5460	5460	10000
4х1120	4х1120	4х1120	8х1120	8х1120	4х2500
4х600	4х600	4х600	6х600	6х600	8х1000
4х1120	4х1120	4х1120	6х1120	6х1120	4х2500
2х1000	2х1000	2х1000	4х630	4х630	4х800
2х2250	2х2250	4х2250	2х2250	2х2250	4х3600
10	10	10	10	10	10
ГД с ТВ	ГД с ТВ	ГД с ТВ	ГД с ТВ	ГД с ТВ	ГД с ТВ

Продовження таблиці 5.15.1

ЭШ

15.110

13

Розміри башмака (довжина и ширина), м

11,6х1,9

13х2,5

13х2,5

14х2,9

14х2,9

14х2,9

14

Робоча маса, т

840

1740

1725

1900

1900

1900

15

Потужність механізму підйому, кВт

2х500

2х1120

2х1120

2х1120

2х1120

2х1120

16

Потужність механізму повороту, кВт

2х260

4х250

4х250

4х250

4х250

4х250

17

Потужність механізму тяги, кВт

2х500

2х1120

2х1120

2х1120

2х1120

2х1120

18

Потужність механізму хода, кВт

2х500

2х800

2х800

2х800

2х800

2х800

19

Потужність сітьового двигуна, кВт

1250

2500

2500

2500/

2250

2500/

2250

2500/

2250

20

Напруга сеті, кВт

6

6

6

6/10

6/10

6/10

21

Тип приводу

ГД с ТВ

ГД с ТВ

ГД с ТВ

ГД с ТВ

ГД с ТВ

ГД с ТВ

Рис. 5.15.1. Экскаватор, шагающий ЭШ 15.100 (УЗТМ - Россия)

Шагающие экскаваторы производства НКМЗ в настоящее время одни из наиболее конкурентоспособных на постсоветском пространстве. Экскаваторы имеют шарнирно сочлененную стрелу повышенной прочности. Её монтаж значительно проще, чем у машин УЗТМ.

Таблица 5.15.2.

ТЕХНІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ крокуючих екскаваторів (драглайнів) НКМЗ

Параметри	Значення параметра моделі
	ЭШ-6,5/45М	ЭШ-11/70	ЭШ-14/50	ЭШ-15/80М	ЭШ-20/65	ЭШ-10/100	ЭШ-15/90
Ємність ковша, м^3	6,5	11	14	15	20	10	15
Довжина стріли, м	45	70	50	80	65	100	90
Радіус розвантаження, м	43,5	66,5	46,5	76,5	61	93,5	83
Глибина черпання, м	22	35	21	40	32	50	43
Висота розвантаження, м	19,5	27,5	20,5	32	27	42	39
Швидкість переміщення, м/с	0,133	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
Навантаження на грунт, кПа:
при роботі →	58,8	95,7	82,84	98	88,2	98	100
при крокуванні →	107,8	153,9	133,2	147	132,3	147	150
Найбільший уклон крокування, град	10	10	10	10	10	10	10
Теоретична продуктивність, м3/год	557	756	1320	931	1385	600	900
Конструктивна маса екскаватора, т	278	695	630	1160	1070	1200	1253

За последние 2 года в основном за счет российских заказов объем производства шагающих драглайнов на НКМЗ увеличился в 4 раза.

Также как для прямых лопат П.О. «Ижорский завод» специалисты кафедры горных машин КТУ приняли участие в модернизации шагающих экскаваторов нового поколения НКМЗ. Разработаны системы защиты от динамических нагрузок шкафов тиристорных преобразователей и аппаратуры автоматики управления экскаватором и высокоэффективные и высокопрочные резинокордовые амортизаторы РКВ-К-260 (см. схему на с.122, лекция 16), защищенные патентом Украины. МНПО «Виброимпульс» (Украина) наладил серийное производство этих амортизаторов, которые с 2006 года поставляются на все экскаваторы НКМЗ.

Кроме того, НКМЗ разработал новую прогрессивную конструкцию драглайна с устройством прицельной погрузки, рис. 5.15.3, позволяющей очень точно загружать любые транспортные средства, упрощающего технологию экскаваторных работ. Увеличивается высота уступа одной заходки машины, снижаются транспортные расходы.

Рис. 5.15.2,б. ЭШ 15-90

Рис. 5.15.2. Экскаватор, шагающий ЭШ 11-70 (НКМЗ – Украина)

Рис. 5.15.3. Драглайн с устройством прицельной погрузки

на базе экскаватора ЭШ-10-70 (НКМЗ – Украина)

Преимущества драглайна с устройством прицельной погрузки	Эффективность
1. Сокращается количество карьерных экскаваторов лопат. 2. Увеличивается высота уступа. 3. Снижаются объемы горнокапитальных работ. 4. Уменьшается длина транспортных магистралей.	Снижение капитальных затрат и эксплуатационных расходов на 10 – 15%

Для сравнения с экскаваторами России и Украины в табл. 5.15.3 приведены технические характеристики некоторых драглайнов производства США.

Таблица 5.15.3.

Характеристики драглайнов производства США

Параметры	М-7200 Марион	W-600 Рансом	W-1400 Рансом	1450- W Бюсайрус	М-8800 Марион
Емкость ковща м^3	4,6	6,1	15,3	25,2	65
Длина стрелы, м	41,2	51,3	85,9	76,2	84
Глубина копания, м	17,5	29,6	30,5	45,6	38
Мощность двигателя, кВт:
- сетевого	222	960	2×972	-	7355
- подъема ковша	138	2×166	4×168	4×368	8×460
- тяги ковша	138	2×166	4×168	4×276	6×368
- поворота экскаватора	46	2×138	2×168	5×101	6×276
- шагания экскаватора	-	2×166	4×168	4×101	4×368
Скорость подъема ковша, м/сек	2,0	1,8	1,4	-	3,15
Скорость тяги ковша, м/сек	1,4	1,4	1,4	-	1,47
Ø опорной базы, м	7,3	10,7	15,2	16,8	24,4
Продолжительность цикла	4,8	50	67	65	60
Рабочий вес, т	204	697	1702	2820	5440

Лекция 18