Многоковшовые роторные экскаваторы. Стальные богатыри гиганта Описание роторного экскаватора

АВТОМАТИЗАЦИЯ РОТОРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ

Роторные экскаваторы находят большое применение на открытых разработках угольных и рудных месторождений и отличаются высокой производительностью. Рабочее движение роторного экскаватора и транспортировку выработанной породы или полезного ископаемого обеспечивают следующие механизмы: многоковшовое роторное колесо, осуществляющее выработку грунта; механизм подъёма стрелы с роторным колесом; поворотное устройство, позволяющее в процессе выработки грунта поворачивать стрелу с роторным колесом; механизм хода, перемещающий экскаватор вдоль забоя; транспортирующее устройство – система ленточных конвейеров, доставляющих породу от роторного колеса к главному конвейеру или на отвал.

Целью автоматизации роторных экскаваторов является увеличение производительности машины, снижение динамических нагрузок, уменьшение энергоёмкости процесса при значительном облегчении условий труда машиниста.

СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОПРИВОДАМИ РОТОРНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ

К главным электроприводам РЭ относятся электроприводы роторного колеса, поворота, подъёма и опускания роторной стрелы, гусеничного хода, приёмного и разгрузочного конвейеров.

Электропривод роторного колеса . В настоящее время наиболее распространены две системы электропривода роторного колеса: с асинхронным электродвигателем и электропривод системы Г-Д. Первая система применяется на экскаваторах малой и средней производительности и реализуется на основе асинхронного короткозамкнутого двигателя или асинхронного двигателя с фазным ротором. На экскаваторах большой производительности для привода роторного колеса применяют двигатели постоянного тока, управляемые по системе Г-Д.

Система Г-Д содержит отрицательные обратные связи по напряжению генератора и скорости двигателя для улучшения динамических свойств электропривода и обеспечения необходимой жёсткости механических характеристик. Применение обратной связи по току якоря с отсечкой позволяет получить “экскаваторную” характеристику электропривода.

Электропривод механизма поворота . Почти на всех отечественных и зарубежных экскаваторах электропривод поворотных механизмов выполнен по системе Г-Д. На отечественных машинах выпуска после 1984 г. применяется система тиристорный преобразователь – электродвигатель постоянного тока (ТП-Д).

Системы автоматического управления электроприводами, выполненными по системе ТП-Д, построены по принципу подчинённого регулирования координат. Структуры систем управления являются двухконтурными. Внутренним контуром является контур регулирования тока якоря с ПИ-регулятором тока якоря, внешним контуром – контур регулирования напряжения с П-регулятором напряжения якоря электродвигателя. Выходной сигнал П-регулятора напряжения является сигналом задания тока якоря. Ограничение выходного напряжения регулятора напряжения при помощи блока ограничения позволяет получить “экскаваторную” характеристику электропривода.

Электропривод подъёма и опускания роторной стрелы . В зависимости от класса роторного экскаватора и его назначения технические решения в приводе подъёма и опускания роторной стрелы имеют свои особенности. Привод подъёма стрелы экскаватора ЭР-630, который имеет малые линейные параметры, выполнен на гидравлике. Электропривод экскаватора ЭР-1250 выполнен на переменном токе с применением асинхронных двигателей с фазным ротором. Электропривод экскаваторов ЭР-1600 выполнен на постоянном токе по системе ТП-Д.

Электропривод ходовых механизмов роторных экскаваторов всех типов оборудован крановыми двигателями переменного тока с фазным ротором. На каждой ходовой тележке установлен однодвигательный привод, мощность которого зависит от класса экскаватора. Для формирования механических характеристик электроприводов используются реостаты (металлические или индукционные)

Электроприводы конвейеров и вспомогательных механизмов . Все приводы конвейеров и вспомогательных механизмов оборудованы асинхронными двигателями с короткозамкнутыми роторами. Управление приводами осуществляется либо с пульта управления машиной, либо с поста местного управления. Во избежание засыпки мест перегрузки на конвейерах запуск их приводов осуществляется в направлении, обратном грузопотоку. Последовательность запуска следующая. После нажатия машинистом кнопки “Пуск транспортной линии” включается предупредительный сигнал и по истечении некоторого времени (около 10 с) включается привод разгрузочного конвейера, который блок-контактом силового контактора включает привод приёмного конвейера. Блок-контакт привода приёмного конвейера включает привод роторного колеса.

Роторный экскаватор - самоходная выемочно-погрузочная машина непрерывного действия на гусеничном или шагающе-рельсовом (преимущественно мощные ЭР) ходовом оборудовании с выдвижной или невыдвижной стрелой, предназначенная для ведения вскрышных или добычных работ верхним (в основном) и нижним черпанием, для разработки выемок (каналов), удаления породы в отвал или погрузки горной массы на транспортное средство непрерывного или реже цикличного действия на породах и углях малой и средней крепости (без предварительного рыхления взрывом до категории IV включительно, а более крепких - после взрыва на встряхивание уступа) при температурах (если специально не оговорено) -40...+35 °С.

Промышленное производство карьерных роторных экскаваторов в СССР было начато в конце 50-х гг. XX в. и в настоящее время осуществляется в России ОАО «Крастяжмаш» (табл. 3.7.9).

На Украине роторные экскаваторы выпускают Донецкий машиностроительный завод и НКМЗ.

За рубежом наиболее крупными производителями роторных экскаваторов являются фирмы ФРГ Krupp Industrietechnik и Orenstein-Koppel.

Выпуск зарубежной продукции осуществляется в соответствии с типоразмерными рядами, включающими в себя широкую номенклатуру машин со следующими максимальными параметрами: теоретической часовой производительностью 20 000 м3/ч и суточной 240 000 м3, расчетным коэффициентом сопротивления копанию до 2,1 МПа, диаметром ротора 22 м, вместимостью ковша до 6,34 м3, длиной роторной стрелы 70 м, установленной мощностью силового оборудования 15 000 кВт и массой 13 500 т (вместе с погрузочным устройством).

Маркировка роторного экскаватора на примере ЭРШРД-5000.40/3: начальные буквы в обозначении марки экскаватора показывают: тип экскаватора (ЭР - экскаватор роторный); тип ходового устройства (ШР - шагающе-рельсовое; Г - гусеничное); назначение (Д - добычной или П - с повышенным коэффициентом удельной силы копания на режущей кромке ковша). Далее приводится производительность экскаватора, м3/ч, по рыхлой массе при номинальном расчетном удельном коэффициенте сопротивления копанию KF и, наконец, после точки через косую линию записывается отношение высоты к глубине копания, м. Если экскаватор имеет центробежный ротор, то в его маркировку обычно вводится индекс Ц, если он содержит выдвижную стрелу, то через дефис вписывается величина выдвижения, м.

На горных предприятиях нашей страны используют роторные экскаваторы, изготовленные в Германии и Чехии (табл. 3.7.10).

В последние годы начинают широко применять роторные экскаваторы с укороченными (малыми) линейными параметрами. Их мобильность и зачастую наличие автономного привода (дизеля) позволяют успешно эксплуатировать эти экскаваторы на строительных и земляных работах большой протяженности, а также при механизации погрузки сыпучих и мелкокусковатых материалов, на открытых горных работах при разработке уступов небольшой (до 15 м) мощности.

Роторные экскаваторы малых линейных параметров имеют сходную между собой компоновку. Среди характерных особенностей следует отметить: нижнее расположение противовеса (под машинным отделением поворотной платформы); наличие гидроцилиндров подъема роторной стрелы и, как следствие этого, отсутствие надстройки, предназначенной для поддержания стрелы; соосное расположение роторной стрелы и разгрузочной консоли; неуравновешенную разгрузочную консоль; ограниченную поворотность верхнего строения относительно гусеничной ходовой части, а также большей частью комбинированный привод механизмов (электрогидравли-ческий и дизель-гидравлический).

Благодаря малым линейным параметрам эти экскаваторы отличаются высокой жесткостью системы ротор-стрела-подвеска-платформа и могут развивать высокие удельные коэффициенты сопротивления копанию (KF > > 2 МПа), что расширяет область их применения на крепких породах и углях.

Роторный экскаватор ЭРГВ-630.9/0,5Ц (рис. 3.7.2) с центробежным ротором предназначен для добычи крепких полезных ископаемых с удельным коэффициентом сопротивления копанию KFдо 2,1 МПа, теоретической производительностью по рыхлой массе 690 м3/ч. При снижении KF до 1 МПа теоретическая производительность может быть повышена до 1300 м3/ч.

Центробежный рабочий орган с инерционной разгрузкой обеспечивает фракции экскавируемой массы с куском < 250 мм, эффективную селективную выемку пластов сложного строения при пологом и слабонаклонном их залегании.

Экскаватор имеет модификацию ЭР-630.10.5/1,0, предусматривающую применение рабочего оборудования с гравитационным ротором для ведения добычных или вскрышных работ с теоретической производительностью в рыхлой массе 1100м3/ч при удельном коэффициенте сопротивления копанию KF = 0,45 МПа и 630 м3/ч при KF = = 0,9 МПа. Диапазон температуры окружающего воздуха при работе +35... -20 °С. В обоих вариантах у экскаватора есть компоновочная схема, характерная для экскаватора с малыми линейными параметрами.

Экскаваторы ЭРП-1600 и ЭР-1250.17/1,5 (ЭР-1250.16/1,5Д; ЭР-1250.17/10Ц) заменили модели ЭРГ-350/1000, ЭРГ-400.17/1,5.

Роторный экскаватор ЭРП-1600 предназначен для добычи крепких нелипких полезных ископаемых с KF < 1,8 МПа. Используют его для селективной разработки пластов сложного строения горизонтального и наклонного залегания с погрузкой экскавируемой массы на все основные виды транспорта (железнодорожный, автомобильный и конвейерный). Выходной размер куска до 300 мм.

Аналогичные конструктивные схемы имеют экскаватор ЭРП-1600 и его модификация с центробежным ротором ЭРП-1600Ц. Последняя модель имеет стрелу 30,4 против 21,1 м (ЭРП-1600) и ротор диаметром 4 м, вместимость ковша соответственно 4 м/190 л и 7,2 м/420 л. Расчетная производительность обеих моделей при удельном коэффициенте сопротивления копанию KF = 1,37 МПа около 1650 м3/ч.

Базовая модель роторного экскаватора ЭР-1250.17/1,5 предназначена для ведения вскрышных работ по породам средней крепости с погрузкой горной массы на конвейерный транспорт (забойный конвейер, перегружатели, отва-лообразователь). Он может использоваться на угольных разрезах при добыче некрепких углей.

Модификацию экскаватора ЭР-1250.16/ 1,5Д применяют для добычи нелипких полезных ископаемых с К/.<4 МПа с погрузкой в железнодорожные транспортные сосуды, а также на автомобильный или конвейерный транспорт. Теоретическая производительность экскаватора при KF = 1,4 МПа не превышает 1000 м3/ч (при кратковременном режиме), а при номинальном KF= 1 МПа она равна 1700 м3/ч.

Экскаваторы ЭР-1250 и ЭРП-1250 максимально унифицированы, имеют повернутые в плане бескамерное роторное колесо и его привод, что позволяет им одинаково эффективно работать вертикальной стружкой в обе стороны от продольной оси. У отвальной и роторной стрел общая ось вращения и индивидуальные приводы, что обеспечивает независимое положение стрел при работе.

Экскаватор ЭРП-2500 предназначен для производства вскрышных (по породам с KF > > 8 МПа при расчетной производительности Q > 2500 м3/ч) и добычных (по углям и другим полезным ископаемым с KF> 1,4 МПа при Q > 500 м3/ч ис^>2 МПа при Q > 1750 м3/ч) работ. Экскаватор ЭРП-2500 используют в комплексе с погрузочно-дозировочной машиной ПДМ-2500; комплексы снабжены кабель-передвижчиками для кабеля на напряжение 6 кВ.

Экскаватор ЭРГ-1600.40/10-31 являлся единственной в СССР моделью с выдвижной стрелой. Его производительность составляет 2700...4500 м3/ч при работе в грунтах категорий IV и III, максимальная высота и глубина черпания соответственно 40 и 10 м при радиусе черпания 33...66 м. В 1970 г. он был заменен более мощными моделями типа ЭРШР-5000 и ЭРШРД-5000.40/3 на шагающе-рельсовом ходу. Экскаваторы предназначены для проведения круглогодичных соответственно вскрышных и добычных работ.

Поворотная часть экскаватора ЭРШРД-5000 состоит из: прямоугольной ферменной стрелы ротора, на оголовке которой установлен дисковый бескамерный ротор, имеющий 16 ковшей косого резания; пространственной балочной надстройки; поворотной платформы с тремя механизмами поворота, работающими на один зубчатый венец; консоли противовеса, на которой размещены грузоподъемные средства, лебедка механизма подъема стрелы ротора и помещения с электро- и вспомогательным оборудованием.

В нижней раме экскаватора находятся электрооборудование, механизм поворота, гидросистема, а на выносных консолях - гидродомкраты плунжерного типа с раздельными цилиндрами для подъема машин и лыж. Управление всеми движениями экскаватора осуществляют из кабины машиниста, расположенной справа у головной части стрелы и перемещающейся в вертикальной плоскости по направляющим, а также из кабины хода, размещенной на нижней раме машины. Разгрузочной консолью управляют из кабины бункера погрузочного устройства.

Питание напряжением 10 кВ к экскаваторному кабельному барабану поступает по гибкому кабелю от карьерной высоковольтной сети через распределительное устройство.

Экскаватор ЭР111РД-5250 имеет дробилку, установленную в ссыпке центральной части экскаватора и обеспечивающую выпуск дробленой массы с куском стандартного размера.

Вскрышная модификация ЭРП-5250В отличается от базовой наличием устройств, уменьшающих налипание породы на цепные днища ковшей, на барабанные питатели в местах перегрузок и на самоочищающиеся течки в центральной части машины. Экскаватор содержит перегрузочный мост, опирающийся одним концом на экскаватор, а другим на самоходную опорную тележку.
Технические характеристики современных универсальных вскрышных и добычных мощных роторных экскаваторов на шагающе-рельсовом ходу приведены в табл. 3.7.11.

Экскаватор роторный ЭР-1/1,5

Экскаватор роторный относится к типу карьерных полноповоротных машин и предназначен для ведения вскрышных и добычных работ на открытых разработках полезных ископаемых. Обеспечивает погрузку извлеченной горной массы на транспортирующие машины непрерывного действия (забойный конвейер, перегружатель, отвалообразователь), в железнодорожный или автомобильный транспорт. Экскаватор приспособлен для круглогодичных работ в интервале температур от - 40 до+35°С. Исполнение машин с роторной стрелой постоянной длины (невыдвижной) обеспечивает высокую жесткость и надежность конструкции при минимальных весовых показателях. Исполнение верхнего строения машины с центральной перегрузкой (при общей оси вращения для поворотной платформы машины и разгрузочной стрелы) упрощает схему машины, сводит к минимуму число ленточных конвейеров. Имеются только два конвейера приемный и разгрузочный, что облегчает обслуживание рабочего процесса транспортировки. В кабинах машинистов установлены аппаратура управления и связи. Для производства текущего ремонта на машине имеются мастерские. Экскаватор оборудован необходимым количеством грузоподъемных средств, позволяющих проводить ремонтные работы в процессе эксплуатации: барабанной лебедкой, консольным поворотным краном с электроталью. Электрооборудование размещено в помещениях, расположенных на консоли противовеса и поворотной платформе. Токосъемные устройства герметизированы и надежно работают в условиях большой запыленности. Все электрооборудование и кабели допускают эксплуатацию экскаваторов в диапазоне температур от -40 до +35°С.

Технические характеристики

Экскаватор роторный ЭР-1250 17/1,5 (вскрышной вариант исполнения):

Наверное, у большинства людей машины-гиганты ассоциируются с какой-нибудь киношной фантастикой. Типа фильмов о и прочих кибернетических организмах. Но стальные великаны существуют и в реальности. А некоторых из них делают даже в Украине.

Все эти гиганты – исключительно добрые существа. И, как правило, помогают человеку добывать полезные ископаемые. Хотя с точки зрения природы они, конечно, ужасны и беспощадны.

Некоторые стальные монстры Украины настолько огромны, что не могут передвигаться ни на колесах, ни даже на гусеницах или рельсах. Поэтому они шагают. В прямом смысле слова.

Максимальная скорость таких машин – 200 метров в час. А весят они в 15 раз больше, чем самый большой в мире самолет Ан-225 «Мрия».

Итак, встречайте, стальные великаны, созданные в Украине.

• Производитель: «Донецкгормаш» (Донецк)
• Вес: 700 тонн
• Скорость: 315 метров час
• Высота копания: 17,1 метра
• Число ковшей: 10 шт.

Этот гусеничный гигант за три часа не преодолеет и одного километра. Но за то же время сможет перелопатить почти 7 000 кубометров грунта.

В основном такие экскаваторы используют для работы в карьерах горно-обогатительных комбинатов.

• Вес: 1 253 тонн
• Скорость: 200 метров час
• Глубина копания: 38,5 метров
• Вместимость ковша: 20 кубометров

ЭШ-20/90 – это, так называемый, «драглайн». Так называют одноковшовые экскаваторы со сложной канатной системой. В основном их используют для выемки грунта на карьерах. Их ковш может опускаться почти на 39 метров. Это, примерно, как две пятиэтажных «хрущевки».

Чтобы преодолеть один километр, экскаватору нужно пять часов, так как передвигается он исключительно на шагающих «лапах».

• Производитель: НКМЗ (Краматорск)
• Вес: 3 150 тонн
• Скорость: 190 метров час
• Высота отсыпки грунта: 50 метров

Отвалообразователь – это машина, которая работает в паре с карьерным экскаватором. На него экскаватор подает снятую породу, а отвалообразователь передает ее дальше, на специальные отвалы для переработанного грунта.

Для передвижения ОШР-700 собирают специальный шагающе-рельсовый механизм.

• Производитель: «Азовмаш» (Мариуполь)
• Вес: 3 760 тонн
• Скорость: 120 метров час
• Высота копания: 33 метров
• Число ковшей: 16 шт.

Экскаватор ЭР-5250 можно назвать младшим братом краматорского гиганта, которого вы увидете ниже. Он выполняет те же функции, только чуть меньше по размерам.

Производительность такого «копателя» — 5 250 кубометров грунта в час.

• Производитель: НКМЗ (Краматорск)
• Вес: 4 370 тонн
• Скорость: 120 метров час
• Высота копания: 37 метров
• Число ковшей: 16 шт.

ЭРШР-7000 – настоящий гигант в мире землеройной техники. Такие машины выпускают в Краматорске.

Экскаватор предназначен для, так называемых, вскрышных работ. То есть, когда перед добычей полезных ископаемых снимают верхний слой грунта. В Украине и странах СНГ 70% подобных работ на карьерах выполняют украинские экскаваторы ЭРШР-7000.

Такая махина способна за один час переработать 7 000 кубометров грунта. Для сравнения, старый советский экскаватор, который отрывает трубы у вас перед домом, работает в 175 раз медленнее.

Передвигается ЭРШР-7000 с помощью шагающих элементов, которые позволяют ему преодолевать 120 метров в час.