Одним из ведущих направлений, на которое изначально был сориентирован НКМЗ, проектирование и изготовление горного оборудования для открытых разработок.
В конце 40-х годов прошлого века, учитывая интенсивное развитие в мире открытого способа добычи полезных ископаемых, а также строительство крупных гидросооружений с большим объемом земляных работ, НКМЗ приступил к производству карьерных экскаваторов СЭ-3 и шагающих драглайнов ЭШ-1, в последующие десять лет были запущены экскаваторы-драглайны ЭШ-4/40 и ЭШ-10/60. Одновременно с освоением производства драглайнов в начале 50-х годов впервые в Советском Союзе завод изготовил мощные вскрышные экскаваторы с ковшами вместимостью 15 м3 и 35 м3. В дальнейшем одноковшовые экскаваторы начали поставляться не только на внутренний рынок, но и во многие страны мира: в Германию, Россию, Индию, Китай, Монголию, Иран, Кубу и другие страны. Завод стал приобретать мировую известность, а заводская марка получила общее признание. За полвека выпущено более 2000 одноковшовых экскаваторов.
В конце 50-х годов, когда открытый способ разработки месторождений полезных ископаемых в мире становится приоритетным, «НКМЗ» впервые в СССР создает роторные экскаваторы, отвалообразователи, магистральные ленточные конвейера, передвижные дробильные установки и другое оборудование.
В начале 60-х годов завод начинает осуществлять комплексную поставку оборудования для горно-обогатительных комбинатов и угольных разрезов.
Шагающий экскаватор — агрегат на шагающем ходу, чаще всего с оборудованием драглайна. Использование шагающего гидравлического (чем он отличается от гусеничного) двигателя дает возможность уменьшить давление на грунт (вес машин может достигать тысяч тонн) и придать машине еще больше надежности.
В спокойном состоянии экскаватор находит опору в грунте с помощью опорной плиты в основании, если необходимо сделать “шаг” масса переносится на опорные башмаки (их еще называют “лыжи”, все башмаки регулируются двумя парами гидроцилиндров. Экскаватор поднимается над грунтом, сдвигается на некоторое расстояние и вновь садится на грунт опорной плитой. Опорные башмаки, в свою очередь, поднимаются над грунтом и проходят вперед, потом цикл повторяется.
1. Экскаватор средний ЭШ 6/60 и ЭШ 14/75.
Кривошипно-шарнирный (кривошипно-рычажный) шагающий ход применен на экскаваторах ЭШ-4/40М, ЭШ-6/60, ЭШ-8/60 и ряде других, разрабатываемых и выпускаемых Ново-Краматорским машиностроительным заводом. Общий вид исполнительной части механизма шагания экскаватора ЭШ-6/60 приведен на рисунке 2.
Техническое обслуживание экскаватора ЭО-322Б
... экскаватора и рулевое управление - гидравлическое. Управление тормозами колёс и стояночным тормозом, переключением передач -пневматическое. На экскаваторе используются электрические системы освещения, вентиляции, сигнализации и пуска дизельного двигателя, обеспечивающие возможность работы ... часть 1.1 Описание экскаватора ЭО-3322Б Экскаватор пневмоколесный гидравлический ЭО-3322Б представляет собой ...
Рис. 1. Экскаватор средний ЭШ 6/60.
Лыжа соединяется с качающейся кулисой-ногой 3 одной шаровой опорой. Это позволяет лыже лучше приспособляться к неровностям опорной поверхности на трассе передвижения. Другой конец кулисы-ноги соединен с рычагом 2. Средняя часть кулисы-ноги через двухрядные подшипники 8 соединяется с кривошипом 7. Кривошип и зубчатое колесо 9 механизма привода шагания жестко соединены с валом 6. Кривошип опирается на подшипники скольжения, имеющие сферические вкладыши 5 и бронзовые цилиндрические вкладыши 4.
При вращении кривошипа центральная часть кулисы-ноги совершает движение по окружности, в то время как движение нижней ее части вместе с лыжой, вследствие шарнирной связи верхней части с рычагом 2, более сложное и приближается к необходимой траектории по выносу и опусканию лыж, подъему и передвижению экскаватора.
Шаровое соединение лыж с ногой позволяет лыже не только свободно приспособляться к неровностям трассы, но и поворачиваться в горизонтальной плоскости на угол 5° вокруг оси кулисы-ноги, что разгружает последнюю от скручивания.
Возврат лыжи в нормальное (параллельное оси экскаватора) положение осуществляется при помощи специального механизма возврата состоящего из цилиндра, шарнирно соединенного с лыжей, набора тарельчатых пружин 12 и рычага 10.
Рис. 2. Исполнительная часть механизма шагания экскаватора ЭШ-6/60: 1 — лыжа; 2— рычаг; 3 — кулиса-нога; 4— бронзовый цилиндрический вкладыш; 5 — сферический вкладыш; 6 — вал; 7— кривошип; 8 — двухрядный конический роликоподшипник; 9 — зубчатое колесо; 10 — рычаг; // — механизм возврата; 12 — тарельчатая пружина.
Рычажно-качающийся ход с гидравлическим приводом применен на всех шагающих экскаваторах производства Уралмашза вода (ЭШ-14/75, ЭШ-15/90, ЭШ-25/100).
Ходовое оборудование этих экскаваторов состоит из двух одинаковых синхронно работающих механизмов шагания (рис. 3), расположенных симметрично относительно продольной оси экскаватора. Механизм шагания состоит из лыж /, подъемного (главного) цилиндра 5 и вспомогательного (тягового) цилиндра 5. Штоки поршней главного цилиндра и вспомогательного цилиндра соединяются общим шарниром на траверсе 3, которая также шарнирно, через стойки 2, соединена с лыжей. Подъемный и вспомогательный цилиндры шарнирно соединяются с металлоконструкцией надстройки и поворотной платформы. Гидромеханические захваты 6 служат для того, чтобы не допускать опускание лыж при работе экскаватора
Опускание возможно вследствие утечки масла из нижних полостей цилиндров в верхние.
Рис. 3. Механизм шагания экскаватора ЭШ-14/75:
1 — лыжа; 2 —стойка; 3 — траверса; 4 — шток подъемного цилиндра; 5 — подъемный цилиндр; 6 — гидромеханические захваты; 7 — шток вспомогательного цилиндра; 8 — вспомогательный цилиндр.
Схема шагания экскаваторов типа ЭШ-14/75 представлена на рис. 4. Положение / отвечает рабочему положению экскаватора. В положении // поршни вспомогательных цилиндров выдвинули лыжи в направлении передвижения экскаватора (к противовесу) и одновременно подъемные цилиндры поставили вертикально. Положение /// отвечает моменту контакта опускаемых лыж с грунтом. Опускание лыж происходит под действием рабочей жидкости, поступающей в верхние полости подъемных цилиндров. В положении IV рабочая жидкость продолжает поступать в верхние полости подъемных цилиндров, в результате чего происходит подъем задней части поворотной платформы и базы. Передняя часть базы при наибольшем подъеме платформы продолжает опираться на грунт. Положение V отвечает периоду окончания передвижения экскаватора на величину шага /. Передвижение экскаватора происходит под действием вспомогательных цилиндров, в нижние полости которых поступает рабочая жидкость. После передвижения экскаватора лыжи возвращаются в исходное положение (положение /), после чего можно или начать следующий цикл шагания, или выключить механизм шагания и начать экскавацию.
Классификация экскаваторов (2)
... положения рабочего оборудования. Поворот рабочего оборудования осуществляется на угол 45−90 градусов от начального положения. Двигатель, механизмы, кабина машиниста размещены на неповоротном шасси. В настоящее время неполноповоротными выполняются экскаваторы, ...
Рис. 4. Схема шагания экскаватора ЭШ-14/75.
Рис. 5. Опорная база шагающего экскаватора ЭШ-14/75:
1 — опорная рама; 2—роликовый круг; 3 — центральная цапфа; 4 — зубчатый венец; 5 и 7 — листы жесткости; 6 —пояс-труба; 8 — выступы; 9 — захват.
Опорная база шагающего экскаватора ЭШ-14/75 (фиг. 125) является типичной для всех шагающих экскаваторов. Она состоит из опорной рамы, на которой крепятся роликовый круг, центральная цапфа и зубчатый венец поворотного механизма. Опорная рама представляет собой жесткую сварную металлоконструкцию. Увеличение жесткости опорной рамы достигается с помощью листа жесткости 5, вваренного между верхним и нижним листами рамы, а также пояса 6, состоящего из толстостенной трубы и фасонных листов жесткости 7.
Для подъема нижней рамы (базы) во время шагания служат захваты 9, поднимающие раму за выступы 8.
2. Рабочее оборудование
2.1 Общая характеристика и условия работы
Основным рабочим (исполнительным) органом одноковшовых экскаваторов, производящим непосредственное копание и забор грунта, являются ковши прямой и обратной лопат, драглайна и грейфера. Однако к рабочему оборудованию экскаваторов принято относить также ряд других конструктивных узлов экскаватора, связанных с ковшами или определяющих траекторию их движения при копании. Так, к рабочему оборудованию прямой лопаты относятся ковш, рукоять и стрела. У экскаваторов с коленчато-рычажным напорным механизмом к рабочему оборудованию, кроме того, относятся балансир и напорная рейка. К рабочему оборудованию драглайна и грейфера относятся ковш и стрела.
Усилия на ковш могут передаваться или только через канаты (драглайн и грейфер), или через канаты и рукояти (прямые и обратные лопаты, ‘ струги и пр.).
Связь ковша с экскаватором, только при помощи канатов называют гибкой связью, а связь ковша при помощи рукоятей и канатов — жесткой связью.
Стальные канаты, таким образом, входят в качестве обязательного связывающего элемента при всех видах рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов. Стальные канаты являются наиболее упругим элементом в динамической системе ковш—лебедка и несколько гасят рывки, возникающие при частичном или полном стопорении ковша.
Копание (резание) грунтов производится ковшом, при этом его режущие части трутся об абразивные частицы грунтов к сравнительно быстро изнашиваются. Контакт с грунтом имею? также передние стенки ковшей прямых лопат, днища ковшей драглайнов.
Проект измельчительно-режущего оборудования
... работе. Глава I. Анализ измельчительно-режущего оборудования 1.1 Назначение и классификация измельчительно-режущего оборудования Измельчение - это механический процесс, при котором взаимодействие рабочих органов на обрабатываемый продукт ... устройства, а у машин для нарезки гастрономических товаров можно менять угол нарезки, что способствует сохранению надлежащего внешнего вида продукта. Применяемые ...
На детали рабочего оборудования воздействуют большие динамические нагрузки, возникающие в периоды разгона и торможения механизмов подъема, напора и поворота. Так как разгон и торможение этих механизмов происходит по нескольку раз рабочий цикл, воздействие динамических нагрузок на детали рабочего оборудования имеет место практически все время. Кроме того, большие динамические нагрузки возникают при внезапных стопорениях ковша, в той или иной степени неизбежные при разработке неоднородных грунтов.
Динамический характер нагрузок, действующих на детали рабочего оборудования, и недостаточная податливость системы ковш—лебедка вызывают большие напряжения в этих деталях. По этим причинам детали рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов разрушаются наиболее часто.
В то же время узлы и детали рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов наиболее удалены от оси вращения поворотной платформы’, и поэтому, по соображениям уменьшения момента опрокидывания и махового момента, создаваемых этими узлами и деталями, они должны иметь наименьший вес. Тяжелые условия работы и особое расположение деталей рабочего оборудования предъявляют к ним повышенные требования в отношении прочности, износостойкости и легкости конструкции.
2.2 Взаимодействие ковша с грунтом
Для лучшего внедрения ковша в грунт при минимальных затратах мощности на это внедрение и наименьших износах режущей кромки необходимо, чтобы геометрические очертания режущей части ковша отвечали определенным требованиям. Основные поверхности и углы режущей части (ножа) ковша или зуба показаны на рис. 2.
Задний угол а это угол между задней поверхностью ножа и плоскостью резания. Он необходим для того, чтобы задняя поверхность ножа не терлась о грунт. Обычно этот угол берется в пределах 5—8° рис. 6.
Основные поверхности и углы.
Угол заострения режущей части ковша, образуется при пересечении передней и задней поверхностей ножа. По условиям резания грунтов угол р режущей части желательно иметь возможно меньшим, однако такая режущая часть ковша или зуба была бы непрочной и быстро изнашивалась (затуплялась).
По этим соображениям угол заострения обычно берут равным 20—35°.
Угол резания представляет собой сумму углов а и (3. Он также влияет на сопротивление грунта резанию. Для каждого вида грунта имеются наилучшие значения угла резания. Обычно эти значения находятся в пределах 25—50°.
Передний угол — это угол между нормальной плоскостью и передней поверхностью ножа. Его величина определяется величинами углов.
Что касается геометрической формы режущей кромки ковшей и оснащения ее зубьями, то в этом отношении за последние годы получены новые весьма важные теоретические и практические данные.
Исследования ковшей Д.И. Федорова, у которых режущая кромка выступает вперед, имеет полукруглое очертание и лишена зубьев (рис. 7).
показали, что расход мощности на копание грунтов уменьшается на 30%, а производительность экскаваторов увеличивается на 25—30% [10] по сравнению с обычными ковшами, имеющими зубья.
Многоковшовые экскаваторы
... Также различают колёсные и гусеничные экскаваторы. В зависимости от направления движения режущей кромки ковша по отношению к направлению ... в 1832—1836 гг. изобрести первый одноковшовый экскаватор. Позднее появились многоковшовые экскаваторы или абзетцеры, которые имели огромные размеры и ... м. Рабочий орган экскаватора состоит из плужка 7 и двух раздвижных роторов 2, находящихся под углом друг к ...
Рис. 7. Беззубые ковши с полукруглой режущей кромкой:
- а — драглайна; б — прямой лопаты.
Левый пульт управления
Правый пульт управления.
3. Экскаватор шагающий ЭШ-10/70А
Экскаватор шагающий ЭШ-10/70А, созданный на базе ранее выпускавшихся экскаваторов ЭШ-10/60, оснащен жесткой трубчатой стрелой длиной 70 м и ковшом вместимостью 10 м2 повой конструкции, более мощным установленным электрооборудованием и более совершенной схемой управления, что позволило поднять производительность данного.
Экскаватор ЭШ-10/70.
Экскаватор ЭШ-10/70 — полно-поворотная электрическая землеройная машина на шагающем ходу с рабочим оборудованием драглайна. На его базе созданы экскаваторы ЭШ-13/50 и ЭШ-11/70. ЭШ-13/50 отличается от базовой модели ковшом с увеличенной емкостью 13 м3 и укороченной стрелой длиной 50 м, за счет съема 20 м вставки.
Экскаваторы применяются для открытых разработок полезных ископаемых по бестранспортной системе, при строительстве каналов, ирригационных систем и различных гидросооружений. Низкое давление на грунт и высокая маневренность позволяют производить работы на слабых грунтах в стесненных условиях. Ковш с развитой арочной частью, полукруглой режущей частью и «опорными башмаками» на днище улучшает условия копания, заполнения и разгрузки. Стрела трехгранной, шарнирно-сочлененной конструкции с элементами из уголкового профиля имеет высокую ремонтопригодность. Новая конструкция головной части колонны надстройки позволяет упростить фиксацию стрелы в рабочем положении. Предусмотрена централизованная полуавтоматическая смазка роликового круга.
Экскаватор предназначен для выемки грунтов крепостью до 4 категории включительно. При этом грунты 3 и 4 категории должны быть предварительно разрыхлены взрывом.
ЭШ-10(11)/70 оснащен жесткой трубчатой стрелой длиной 70 м и ковшом вместимостью 10(11) м2 новой конструкции, более мощным установленным электрооборудованием и более совершенной схемой управления, что позволяет поднять производительность данного экскаватора.
Шагающие экскаваторы эксплуатируют:
- на породах легких, средней крепости или взорванных крепких, когда целесообразно разрабатывать забои как нижним, так и верхним черпанием при бестранспортной системе разработки с непосредственной разгрузкой горной массы в отвал;
- на погрузке в транспорт с производительностью более низкой, чем у карьерной лопаты;
- при строительстве карьеров или проходке траншей и каналов, когда проектное сечение выработки мало и не допускает размещения в нем экскаватора.
экскаватор шагающий механизм одноковшовый
4. Интересно
ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ РОСТА ТРЕЩИН В МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЯХ ЭКСКАВАТОРОВ ПО ПОТРЕБЛЕНИЮ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ.
В настоящее время используется на практике несколько способов оценки качества взрывной подготовки горных пород к экскавации. Среди них наиболее распространенными являются два: фотопланиметрический способ и способ непосредственного замера. Кроме названных существует еще и энерготехнологический способ, основанный на определении энергозатрат при ведении горных работ. Отличие этого способа от остальных состоит в том, что качество подготовки забоя к экскавации оценивается по показаниям энергосчетчиков, по которым представляется возможным оценивать и степень механической нагруженности металлоконструкций экскаваторов и устанавливать скорость развития трещин [5].
История происхождения экскаваторов
... экскаваторов, его разновидностей. 1. История происхождения экскаваторов Историю землеройной техники, в частности экскаваторов, ... где имеется подвод электроэнергии, их, оборудуют ... с общим развитием техники, активизировалось и развитие экскаваторов. Двигатели ... Экскаваторы применялись еще в Древнем Египте и Древнем Риме как средство механизации работ по углублению русел рек и каналов. В зависимости ...
С целью установления взаимосвязи между удельным энергопотреблением экскаваторов, длительностью образования трещин в металлоконструкциях и скоростью их роста на разрезах Кузбасса были проведены экспериментальные исследования. В качестве объектов исследования были выбраны экскаваторы типа ЭКГ-12,5, ЭКГ-15 с ковшом 18 м3 (дальше по тексту ЭКГ-15(18)) и ЭШ-13/50 и ЭШ 10/70.
При определении общего потребления электроэнергии использовались стандартные счетчики переменного тока СА-3, которые устанавливались в энергораспределительные ячейки экскаваторов. Эксперименты проводились в забоях с разным грансоставом взорванной горной массы.
На исследуемые элементы металлоконструкций экскаваторов в зонах интенсивного образования трещин наклеивались тензорезисторы, электросигналы которых в процессе экскавации регистрировались с помощью шлейфового осциллографа. Расшифровка полученных осциллограмм позволила оценить деформации металла и определить изменения уровня напряжения в этих зонах.
В результате исследований были установлены зависимости энергопотребления экскаваторов от грансостава пород.
При изменении диаметра среднего куска взорванной горной массы от 0,3 м до 0,5 м энергопотребление экскаваторов в среднем возрастало в 1,3 раза.
С целью расчета затрат энергии экскаваторами на выполнение полезной работы были проведены замеры затрат электроэнергии при имитации работы. Затраты энергии на выполнение полезной работы равны разности между полной работой и работой имитирующей процесс экскавации. Эти затраты электроэнергии составляли для ЭКГ-12,5, ЭКГ-15(18), ЭШ 13/50 соответственно 460 кВт; 505 кВт, 615 кВт.
Общие удельные энергозатраты экскаваторов на экскавацию 1 м3 горной массы определялись расчетным путем на основе использования полного энергопотребления экскаваторов. В зависимости от грансостава пород они изменялись в следующих пределах: ЭКГ-12,5 — от 0,5 до 0,9 кВтч/м3; ЭКГ-15(18) — от 0,6 до 1,0 кВтч/м3; ЭШ 13/50 — от 1,4 до 1,9 кВтч/м3.
Удельные энергозатраты на экскавацию 1 м3 горной массы соответствующие совершаемой полезной работе определялись аналогично предыдущему параметру и они составляли в зависимости от грансостава: ЭКГ-12,5 — 0,18?0,29 кВтч/м3; ЭКГ-15(18) — 0,17?0,27 кВтч/м3; ЭШ 13/50 — 0,31?0,58 кВтч/м3.
Нагруженность металлоконструкций экскаваторов существенно зависит от коэффициента разрыхления пород (Кр), величина которого изменяется как по ширине, так и по высоте развала. В результате исследования отмечено, что энергозатраты на операцию черпания изменялись изменению в зависимости от Кр по степенному закону. Так, для драглайна ЭШ 13/50 при dср = 0,45 м и Кр = 1,15 удельные энергозатраты были равны 0,8 кВтч/м3, при Кр = 1,3 — 0,5 кВтч/м3, Кр = 1,5 — 0,4 кВтч/м3.
Для оценки числа дополнительных циклов нагружения, возникающих в металлоконструкциях экскаваторов при разработке некачественно подготовленных забоев, было проведено сравнение потребляемой электроэнергии при разработке развалов пород с разным качеством подготовки. В некачественно подготовленных забоях присутствуют крупные, некондиционные куски в большем количестве, на экскавацию которых требуется большое число дополнительных движений ковша и большее количество электроэнергии. За базовый забой принимался забой с dср = 0,3 м и Кр = 1,35, число некондиционных кусков в некачественных забоях определялось теоретическим методом и при помощи фотопланометрии. В результате были получены зависимости между потребляемой экскаватором электроэнергией и числом дополнительных циклов нагружения при работе экскаваторов в некачественно подготовленном забое.
Устройство и принцип действия экскаватора
... 1848 г продали на Урал. В Нижнем Тагиле экскаваторы, впервые в мировой практике, были использованы на вскрышных работах при добыче руды. Во второй половине девятнадцатого века ... используемые на открытых горных работах, принято подразделять по роду выполняемой работы, то есть по технологическому признаку, на семь классов: Машины для подготовки горных пород к выемке; Выемочно ...
Эти зависимости показывают с увеличением потребляемой электроэнергии нарастает и число дополнительных циклов нагружения. Для экскаваторов прямая лопата зависимости от марки при увеличении энергопотребления с 0,4?0,5 кВт?ч/м3 до 0,7?1,0 число дополнительных циклов возрастает в 1,5?1,7 раз. У драглайнов этот же параметр возрастает в 1,9?2,0 раза при росте удельного расхода электроэнергии с 1,0?1,8 до 2,5?4 кВт?ч/м3.
В результате выполненных на разрезах Кузбасса исследований установлено, что при взрывной подготовке горных пород к экскавации максимальная производительность экскаватора обеспечивается при условии, когда средний диаметр куска в развале не превышает 0,3?0,4 м. Однако, в отдельных случаях при ведении взрывных работ имеют место отказы, приводящие к некачественной подготовке забоя, и соответственно увеличению среднего диаметра куска во взорванной горной массе до 0,5 м. Это обстоятельство приводит к увеличению расхода удельной электроэнергии и числа дополнительных циклов нагружения металлоконструкций экскаваторов по сравнению с качественно подготовленным забоем.
Для оценки долговечности металлоконструкций экскаваторов по энерготехнологическим характеристикам был проведен анализ циклограмм изменения их нагруженности в зависимости от качества подготовки пород к экскавации. На основании этого были получены зависимости, позволяющие по удельным энергозатратам определять скорость роста трещин в различных металлоконструкциях экскаваторов, и тем самым оценивать долговечность.
Типичной трещине длиной 0,0015 м развивающейся в ходовой тележке экскаватора ЭКГ-15(18) со скоростью 4?10-7 м/цикл соответствовали удельные энергозатраты 0,35 кВтч/м3, а для аналогичной трещины в верхней секции стрелы драглайна ЭШ 13/50 такая же скорость достигается при энергозатратах равных 0,4 кВтч/м3.
Выполненные исследования позволяют по энерготехнологическим характеристикам оценивать механическую нагруженность металлоконструкций экскаваторов, их долговечность, предотвращать неожиданные отказы работы, продлевать период безаварийной эксплуатации и увеличивать общий срок службы.
