Опорные слова и термины. Выемочно-транспортирующие машины, ножевые и ковшовые, бульдозеры, струги, грейдеры, скреперы, погрузочные машины

Выемочно-транспортирующие машины, ножевые и ковшовые, бульдозеры, струги, грейдеры, скреперы, погрузочные машины, базовые тягачи и тракторы, дизельный и дизель- электрический привод, силовая установка, трансмиссия, ходовая часть, платформа или рама и система управления, седельно-сцепное устройство.

Выемочно-транспортирующими машинами (ВТМ) называются такие машины, которые одновременно с отделением (или после отделения), горной породы от массива перемещают (транспортируют) ее, причем движение рабочего органа в этот период осуществляется перемещением всей машины, как правило, за счет развиваемого ею тягового усилия и реже — с помощью тягачей или толкателей.

Разработка пород выемочно-транспортирующими машинами осуществляется слоями толщиной от нескольких сантиметров (бульдозеры, скреперы, грейдеры, погрузчики и т. д.) до 2 м (рыхлители), что наилучшим образом отвечает условиям применения этих машин на карьерах со сложно структурными и многокомпонентными полезными ископаемыми.

ВТМ можно разделить на два основных типа: ножевые (бульдозеры, струги, грейдеры) и ковшовые (скреперы, погрузочные машины).

Бульдозерные отвалы, погрузочные оборудование и оборудование рыхлителей выполняются либо в виде навесного, либо полуприцепного оборудования к базовым гусеничным и колесным тягачам (тракторам).

Считается экономичным перемещать породу скреперами с гусеничными тягачами в пределах 300—900 м, а самоходными колесными скреперами — до 3—6 км. Бульдозерами же, при рас- положении отвала под углом 90° к оси движения, целесообразно перемещать породу на расстояние не более 150 м, так как при перемещении горной массы волоком часть ее теряется в результате высыпания по бокам отвала.

По сравнению с экскаваторами, используемыми в сочетании с соответствующим транспортом, ВТМ отличаются значительно меньшими металлоемкостью и энергоемкостью процесса. Так, на 1 т массы скрепера выработка в среднем составляет 2—5м3/ч (включая транспортирование и укладку породы); у бульдозеров этот показатель равен 4—6 м3/ч, у грейдеров и стругов — 10—12 м3/ч. Расход энергии на разработку 1 м3породы у скреперов 2—2,5 кВт·ч при плече перевозки до 400 м. Удельная производительность на одного рабочего у мощных скреперов достигает 700 м3/ч. Себестоимость работ невысокая, иногда в 3-4 раза меньше стоимости работ, выполняемых экскаваторами в совокупности с автотранспортом.

Фронтальные погрузчики цикличного действия могут быть использованы на погрузке разрыхленных скальных пород в транспортные средства или для доставки пород самостоятельно. Благодаря высокой мобильности и маневренности погрузчики обеспечивают практически равную с экскаваторами производительность, приходящуюся на 1 м3емкости ковша, при общей массе машины в 8—10 раз и стоимости в 3—4 раза меньших, чем у экскаваторов с такой же емкостью ковша.

Перспективы развития ВТМ заключаются в дальнейшем увеличении их производительности, прежде всего вследствие повышения мощности их двигателей, которая в ближайшие годы предположительно достигнет уровня 1100—2600 кВт (1500— 3000 л. с.), а также скоростей

перемещения, которые в рабочих процессах уже сейчас у отдельных ВТМ достигают 10 км/ч, а при транспортировании — 90 км/ч.

При комплексном применении нескольких типов ВТМ могут быть выполнены почти все основные, а также многие вспомогательные работы на открытых горных разработках.

В качестве базовых тягачей для ВТМ используются гусеничные (табл. 13.1) и пневмоколесные (табл. 13.2) тягачи, которые в зависимости от мощности двигателя подразделяются на тягачи малой до 110 кВт (150 л. с.), средней 120-220 кВт (160-300 л. с.) и большой свыше 220 кВт (300 л. с.) мощности.

Наиболее мощным гусеничным трактором российского производства в настоящее время является модель Т-500 с двигателем мощностью 500 л. с. и массой 46 т, выполненная аналогично модели Т-ЗЗО. Наиболее мощным гусеничным тягачом является трактор модели ОАО фирмы

«Катерпиллер» (США) с двигателем мощностью 700 л. с. и массой 90 т.

Для увеличения тяговой способности гусеничных тягачей применяют последовательное или параллельное соединение тяговых агрегатов (тандем), управляемых одним оператором через сблокированную систему управления. При этом тяговая мощность и сцепная масса тандема удваиваются.

Гусеничные тракторы с дизельным приводом обычно имеют переднее расположение двигателя. У тягачей с дизель-электрическим приводом силовая установка состоит из дизеля, расположенного впереди машины, и генераторной установки, установленной сзади. Дизель- электрический привод трактора может использоваться в качестве передвижной или стационарной электростанции переменного тока.

В преимущественное распространение на открытых горных работах получают универсальные самоходные пневмоколесные машины, агрегатируемые из узлов, выпускаемых автотракторной промышленностью, обладающие высокой маневренностью, мобильностью и производительностью и позволяющие применять широкий набор различных видов сменного полуприцепного и навесного оборудования.

Техническая характеристика гусеничных тягачей

Таблица.14.1.

Типоразмерные ряды ВТМ фирмы «Катерпиллер» (США), компонуемые методом агрегатирования на базе дизельных двигателей мощностью 75-1700 л. с., включают развернутые ряды гусеничных (13 типов), колесных (10 типов) тракторов и тягачей, а также производных машин: ковшовых погрузчиков, скреперов (самоходных, саморазгружающихся и прицепных), бульдозеров, автогрейдеров, автосамосвалов, трубоукладчиков и др. Такие типоразмерные ряды представляют широкую возможность выбора различных моделей двигателя и массы базовых машин, позволяющего в разумных пределах унифицировать конструктивные формы ВТМ при сохранении достаточной гибкости типоразмерного ряда машин.

На базе гусеничных тракторов Т-220, Т-330, Т-500 создано семейство унифицированных гу- сеничных машин (рис. 14.1), в их числе бульдозеры, рыхлители, скреперы с ковшами емкостью 20, 30 и 45 м3; семейство колесных одноосных, двухосных и четырехосных тягачей; полупри-

цепных колесных скреперов емкостью 12, 18 и 25 м3; бульдозеров, ковшовых погрузчиков на их базе, а также специализированный землевозный транспорт грузоподъемностью 50 -220 т (при мощности двигателей 300, 700 и 1200 л. с.).

Колесные тягачи и тракторы могут быть скомпонованы по одной из схем, приведенных на рис. 14.2, из стандартных унифицированных элементов, узлов и агрегатов. Блочный метод конструирования машин позволяет упрощать ремонт, а также осуществлять агрегатирование тяга- чей, создавая необходимые мощностные и массовые характеристики тягача для работы в различных условиях.

Рис. 14.1 Машины, на базе унифицированного семейства тракторов

Т-220; Т-330, Т-500: а — скрепер; б — бульдозер-рыхлитель; в — ковшовый погрузчик; г

— углевоз; д, ж —роторный и цепной траншеекопатели; е — плуг; э, к — краны; и — турнодозер; л —плужный канавокопатель; м — лопата; н — трелевщик

Основными узлами тягачей являются: силовая установка, трансмиссия, ходовая часть, платформа или рама и система управления.

Область применения колесных тягачей определяется тем навесным, полуприцепным или прицепным оборудованием, с которым они эксплуатируются.

Базовые колесные машины классифицируются по числу ходовых осей (мостов); тягачи подразделяются на одно- и двухосные, а шасси — на двухосные и трехосные.

Тягачи классифицируются по следующим признакам:

рулевому управлению: с задними управляемыми (поворотными) колесами; с передними управляемыми колесами; с передними и задними управляемыми колесами; с шарнирно- сочлененными (поворотными) рамами;

способу привода ходовых осей (колес): с задними ведущими колесами; с передними ведущими колесами; со всеми ведущими колесами. Принято условное обозначение ходовых частей тягачей в виде произведения трех чисел a × b × c где а — число осей (мостов) с поворотными колесами, b — число осей (мостов) с ведущими колесами поворотными или неповоротными, с — общее число осей (мостов) машин;

Рис. 14.2. Схемы компоновки колесных тягачей:

а — одноосного; б — двухосного короткобазового; в — двухосного длиннобазового; г — двухосного с шарнирно-ломающейся рамой; д — на базе одноосных тягачей с шарнирной рамой; е — двухосного с шарнирно-ломающейся рамой и двумя двигателями; 1 — двигатель; 2

— гидротрансформатор; 3 — карданный вал; 4 — коробка передач; 5 —- ведущая ось; 6 — корпус вертикального шарнира крепления хобота полуприцепа.

Одноосные тягачи (рис. 14.2, а) в отличие от других типов тягачей самостоятельно не применяются, а агрегатируются с полуприцепами — скреперами, угле- и землевозами и другими машинами, с которыми они составляют неразъемный агрегат, называемый самоходным.

Агрегатирование осуществляется: присоединением хобота полуприцепной машины к седельно-сцепному устройству (ССУ) одноосного тягача; монтажом масло- и электропроводов, соединяющих гидросистемы тягача с исполнительными механизмами полуприцепной машины.

Агрегатируемые с одноосными тягачами машины, как правило, имеют две оси, причем для груженой машины нагрузка собственно на тягач составляет 48—52% веса машины. В этом случае поворот машины осуществляется поворотом тягача относительно полуприцепа гидроцилиндрами разворота под углом до 90°. Это устройство представляет собой кронштейн с вертикальным шарниром 6 (см. рис. 14.2, а) для крепления хобота полуприцепа. Сам кронштейн горизонтальным шарниром крепится к раме, что позволяет обеспечивать взаимное перемещение тягача и хобота полуприцепа вокруг горизонтальной продольной оси на ±20° при поперечных неровностях дороги.

Одноосный тягач оборудован двигателем, трансмиссией, ведущим мостом, колесами с пневматическими шинами, сцепным устройством, приводом для управления полуприцепом, механизмами управления тягачом и полуприцепом.

На рис. 14.2, а показан общий вид одноосного тягача с механической трансмиссией, имеющей планетарную передачу (в колесе), гидротрансформатор и автоматическую коробку передач с тремя переключаемыми вручную диапазонами переднего хода и одним диапазоном заднего хода. Верхний карданный вал приводит в действие насос и компрессор. Характерной особенностью кинематической схемы этого варианта тягача является разветвление мощности, отдаваемой двигателем; одна часть мощности через гидротрансформатор и коробку передач идет к ведущему мосту, а другая — через коробку отбора мощности используется электрогенератором, насосами гидросистемы или лебедкой канатного управления. Коробка передач располагается сзади ведущего моста. Пульт управления размещается либо в кабине, либо открыто сбоку. Обычно пульт (или кабина) находится с левой стороны тягача.

В Белоруссии серийно выпускаются одноосные тягачи МАЗ, МоАЗ и БелАЗ мощностью до 360 л. с. (табл.2). Самоходные скреперы на их базе имеют ковши емкостью до 15 м3, а угле- и землевозы — до 40—50 м3.

Одноосные тягачи придают скреперам высокие маневровые качества, однако получить скорость свыше 60 км/ч из-за колебаний тягача не удается. Поэтому при перевозке на большие расстояния используются скреперы с двухосными седельными тягачами (см. рис. 2, б), позволяющими развивать скорость свыше 70 км/ч.

Двухосные тягачи (табл. 2) агрегатируют с разнообразным навесным оборудованием: толкачом для загрузки скреперов; бульдозером с поворотным отвалом; одноковшовым фрон- тальным погрузчиком.

Схемы компоновки двухосных тягачей показаны на рис. 2, б—е. Для машин с высокими скоростями движения, например Для быстроходных скреперов, применяются тягачи автомобиль-

ного типа с управляемыми передними колесами меньшего диаметра (рис. 2, в), чем у обычных тягачей. Для короткобазовых тихоходных тягачей, в основном работающих с навесным оборудованием бульдозера или толкача, используется схема с неповоротными колесами (рис. 2, б). В этом случае управление поворотом производится благодаря разности скоростей вращения колес с помощью бортовых передач (при приводе колес от одного двигателя) или независимым приводом колес от гидро- или электродвигателей.

Для более универсального применения используются тягачи с поворотными передними колесами такого же диаметра, что и задние, имеющие больший радиус поворота, чем первые два типа. По этой схеме выполнены тягачи Могилевского и Минского автомобильных заводов.

Для машин высокой маневренности, например ковшовых погрузчиков, работающих в особо стесненных условиях, целесообразно применять тягачи с поворотными колесами на обеих осях (рис. 14.2, г). Такая схема обеспечивает движение вбок «крабом» в том случае, если все колеса повернуты в одну сторону.

Технические характеристики пневмоколесных тягачей

Табл.14.2

Более простая компоновка, обеспечивающая также высокую маневренность, осуществляется в схеме с шарнирной рамой (см. рис. 14.2, д). Такая схема используется на тягачах «Кировец».

Еще более просто высокая маневренность достигается компоновкой двух одноосных тягачей, соединяемых шарниром двигателями наружу (см. рис.14.2, е). Эта система поворота не отличается от схемы поворота одноосных тягачей.

Из рассмотренных схем наиболее совершенными считаются схемы, показанные на рис. 14.2, а, б, в, д. Первые три из них применяются в основном для седельных тягачей, а последняя — как с седельным устройством, так и без него.

Компоновка седельного тягача обусловливает возможность его использования в качестве базы навесного оборудования. Седельные тягачи весьма часто применяются для работы с обо-

рудованием погрузчика, экскаватора, крана и т. д. Двухосные седельные тягачи, как правило, унифицированы с одноосными.

Тягач с приводом на каждое колесо от гидро- или электродвигателя представляет собой маневренную машину, правые и левые колеса которой можно реверсировать независимо друг от друга.

Наиболее мощным белорусским двухосным тягачем является дизельный агрегат БелАЗ-549 с двигателем мощностью 1200 л. с.

Контрольные вопросы

1. Назначение и область применения выемочно-транспортирующих машин.

2. Классификация выемочно-транспортирующих машин.

3. Классификация базовых машин.

4. Конструкции базовых машин.

Литература

1. Подэрни Р.Ю. Механическое оборудование карьеров М.: МГГУ, 2003

2. Подэрни Р.Ю. Горные машины и комплексы для открытых горных работ. М.: Недра, 1985

3. Справочник механика открытых работ. Экскавационно-транспортные машины цикличного действия. Под ред. М.И. Щадова, Р.Ю. Подэрни. М.: Недра.