Опорные слова и термины. Скрепер, ковш, заслонка, самоходные колесные скреперы, шнековое или элеваторное загрузочное устройство

Скрепер, ковш, заслонка, самоходные колесные скреперы, шнековое или элеваторное загрузочное устройство, свободная, полупринудительная и принудительная разгрузка, способы управления, агрегатирование скреперов, ковш, стрела, шарнирно-рычажная система, гидросистема.

Скрепер – выемочно-транспортирующая машина, используемая для послойного отделения от массива породы, ее захвата, транспортирования и послойной укладки в месте выгрузки. Скрепер представляет собой самоходную или буксируемую тележку с ковшом, имеющим нож по всей ширине передней кромки днища, с помощью которого отделяется слой породы. Ковш является рабочим органом скрепера.

Ковш врезается в массив под действием тягового и напорного усилий. Для лучшего наполнения он спереди снабжен заслонкой, которая может открываться на определенную величину, вследствие чего изменяется размер щели между режущей кромкой ковша и нижней кромкой заслонки. Величина щели в зависимости от толщины срезаемого слоя и физико- механических свойств породы регулируется системой управления. После заполнения ковша заслонка закрывается, а ковш переводится в транспортное положение.

По способу загрузки скреперы подразделяются на заполняемые за счет подбора грунта при реализации тягового усилия (загрузка тяговым усилием) и загружаемые с помощью шнекового или элеваторного устройства.

Для улучшения загрузки ковшей самоходных колесных скреперов используются бульдозеры-толкачи, помогающие осуществлять заполнение емкости на коротком пути, а также спаренные скреперы, работающие по методу «тяни-толкай». В последнем случае машины снабжаются дистанционно управляемым сцепным устройством. Скреперы стыкуются на ходу во время подхода к карьеру. Ведущая машина загружается первой, использую тяговую мощность своего двигателя и двигателя идущей машины, использующей роль толкача. Далее нагруженный передний скрепер выполняет роль тягача, помогая загрузиться идущему следом. Машины разъединяются на ходу и независимо друг от друга едут на разгрузку.

По способу разгрузки. Для скреперов применяются три основных способа разгрузки: свободный, полупринудительный и принудительный.

При свободном способе разгрузки порода может выгружаться вперед или назад. Для этого ковш с породой поворачивается вокруг точки, лежащей вблизи их центра тяжести. Этот способ наиболее прост и не требует применения дополнительных устройств, но пригоден только для работы в малосвязных нелипких породах, где не требуется достаточно точной регулировки толщины разгружаемого слоя (применяется для скреперов с ковшом малой емкости).

При полупринудительном способе порода выгружается поворотом днища или задней стенки вместе с днищем относительно боковых стенок и частично выталкивается. Недостатком способа является неполное опорожнение ковша, особенно при липких и увлажненных породах.

По способу разгрузки. Для скреперов применяются три основных способа разгрузки: свободный, полупринудительный и принудительный.

При свободном способе разгрузки порода может выгружаться вперед или назад. Для этого ковш с породой поворачивается вокруг точки, лежащей вблизи их центра тяжести. Этот способ наиболее прост и не требует применения дополнительных устройств, но пригоден только для работы в малосвязных нелипких породах, где не требуется достаточно точной регулировки толщины разгружаемого слоя (применяется для скреперов с ковшом малой емкости).

При полупринудительном способе порода выгружается поворотом днища или задней стенки вместе с днищем относительно боковых стенок и частично выталкивается. Недостатком способа является неполное опорожнение ковша, особенно при липких и увлажненных породах.

По типу привода скреперы подразделяются на машины с канатным, электромеханическим и гидравлическим управлением.

По способу агрегатирования скреперы подразделяются на прицепные, полуприцепные и самоходные.

По типу тягача или ходового оборудования скреперы могут выполняться на колесном или гусеничном ходу.

По типу трансмиссии скреперы подразделяются на механические, гидромеханические, электрические и гидростатические.

Главным параметром скрепера является геометрическая емкость ковша Е (м3).

Рис. 16.1. Схемы агрегатирования скреперов:

1—6 — с ведомыми колесами; 7—9 — с ведущими колесами; 2, 4, 6, 8 —с элеваторной загрузкой; 10—13 — поездов в зависимости от способа передачи тягового усилия; 14 — ведущий гусеничный ход; 15 — ведомые колеса; 16 — ведущие колеса с механической трансмиссией от дополнительных двигателей внутреннего сгорания; 17 — ведущие колеса по схеме мотор—колесо Основными параметрами скрепера являются: мощность двигателя тягача; конструктивная

масса машины; габариты; ширина и максимальная толщина срезаемого слоя грунта; колесная база скрепера; рабочая и транспортная скорости; величина нагрузки на оси скрепера и др.

Из способов управления ковшом на современных машинах применяется гидравлическое непосредственное и гидравлическое с передаточными устройствами (рычажными, канатными и др.). Гидравлическое управление обеспечивает быстроту действия, большие усилия на исполнительных механизмах, компактность силового привода и простой подвод энергии к системам управления.

Агрегатирование скреперов с базовыми машинами (рис. 16.1) предопределяет целый ряд особенностей машин и их технологических возможностей. Прицепной скрепер (рис. 16.1, а) имеет собственные опорные ходовые устройства и не передает своего веса и веса породы на базовый тягач, а для копания используется тяговое усилие базовой машины и, крайне редко, толкача. Управление скрепером осуществляется отбором мощности от базовой машины.

Полуприцепной скрепер (рис. 16.1,б) опирается на базовый тягач и передает ему часть весов машины и породы в ковше, увеличивая тем самым тяговые возможности тягача. Вторым опорным элементом у скрепера являются собственные ходовые устройства, располагаемые сзади.

Самоходные скреперы агрегатируются с одноосными тягачами (рис. 16.1, в). Одноосный тягач должен воспринимать через опорно-сцепное устройство до 40—50 % нагрузки от груженого скрепера.

На базе полуприцепных и самоходных скреперов могут создаваться скреперные поезда (рис. 16.1,г). Как правило, скреперные поезда обычно выполняются из двух-трех скреперов. Обычно скреперные поезда простейшего типа не обеспечивают копания даже на слабых породах и используются как большегрузные транспортные агрегаты, загружаемые экскаваторами или другими средствами. Скреперные поезда с несколькими или всеми ведущими мостами (рис. 16.1, г, 11 и 12) более работоспособны, чем предыдущего типа, однако сложны в управлении и недостаточно мобильны. Перспективным является агрегатирование двух или трех самоходных скреперов в один скреперный поезд на период копания (рис. 16.1, д) с последующим разделением машин для независимого выполнения остальных операций. Этот тип скреперного поезда позволяет сконцентрировать тяговые усилия нескольких машин на операции копания и не лишает каждую из машин мобильности.

Наиболее тяжелыми условиями работы скреперов являются копание и движение на подъем. Для скреперов с ведомыми колесами на породах II—III категорий используются толкачи. Передача тягового усилия осуществляется более равномерно, если скрепер имеет ведущие колеса. Для передачи крутящего момента на колеса скрепера необходимо устанавливать дополнительный двигатель и самостоятельную трансмиссию. Управление двигателем осуществляется из кабины тягача. Двух двигательные скреперы более дорогие, менее экономичные по расходу топлива, более сложные в эксплуатации, чем однодвигательные но обладают более высокими тяговыми усилиями.

Рабочее оборудование одноковшового погрузчика включает в себя ковш, стрелу, шарнирно-рычажную систему и гидросистему. Помимо основного ковша, погрузчик может снабжаться другим сменным оборудованием: ковшами увеличенной и уменьшенной емкости, челюстным ковшом, бульдозерным отвалом и др.

Подъем стрелы с ковшом осуществляется непосредственно гидроцилиндром, а опрокидывание ковша – гидроцилиндром через шарнирно-рычажную систему.

Одноковшовые погрузчики классифицируются:

по назначению – на строительные (с грузоподъемной силой до 100 кН) и карьерные (с грузоподъемной силой более 100 кН);

- по способу разгрузки ковша – с передней (фронтальные), с боковой, с разгрузкой назад (через себя);

- по ходовому устройству – на пневмоколесному ходу с жесткой рамой (с задними управляемыми колесами) или с шарнирно-сочлененной рамой; на гусеничном ходу;

Рис. 16.2. Конструктивные элементы скреперов:

а — тяговая рама: 1 — кронштейн шкворня седлового шарнира; 2 —- хобот тяговой рамы; г - кронштейны крепления гидроцилиндров поворота; 4 — упряжные тяги; 5 — проушина упряжного шарнира; 6 — поперечная балка; б — передняя заслонка: 1—кронштейн для крепления гидроцилиндра управления заслонкой; 2— проушина; 3—рычаг; 4 —щека; 5 — фронтальная стенка (щит); 6—поперечная соединительная балка; в — ковш: 1— боковая стенка; 2 — буфер; 3 — кронштейн гидроцилиндра управления задней стенкой;

— опорный щит буфера; 5 — балка крепления полуосей опорных колес; 6 — упряжной шарнир; 7, 11 — ножи; 8, 9 — проушины; 10 — кронштейн крепления гидроцилиндра подъема ковша; 12 — гидроцилиндр подъема ковша; 13 — гидроцилиндр управления заслонкой; 14 — гидроцилиндр управления задней стенкой; 15 — опорное колесо; г — зад- няя стенка: 1 — щит; 2 — рама; 3—6 — опорно-центрирующие ролики; д — опорно-сцепное устройство: 1 — лонжерон рамы тягача; 2 — горизонтальный шкворень; 3 — кронштейн; 4 — поперечная связь лонжеронов; 5, 6 — вертикальные шкворни; 7 — хобот тяговой рамы скрепера; 8 — гидроцилиндр поворота скрепера; 9 — кронштейны хобота; 10 — полушкворни поперечины

- по наполнению ковша – с напорным усилием, обеспечиваемым ходовым механизмом или с помощью гидроцилиндров при застопоренном ходовом устройстве;

- по повороту стрелы при разгрузке – неповоротные; полуповоротные (на угол до 90 градусов); полноповоротные;

-по приводу навесного и рабочего оборудования – с гидравлические или механические (канатно-блочные);

-по типу привода – дизельные; дизель-электрические; карбюраторные;

-по мощности двигателя – малой, средней и мощные.

На карьерах получили преобладающее распространение наиболее простые по конструкции неповоротные относительно базы погрузчики с передней разгрузкой ковша и на пневмоколесном ходу.

Главным параметром одноковшового погрузчика является номинальная грузоподъемной силы Qн(кН), принимаемая согласно тяговому классу базовой машины и допускаемой нагрузки на переднюю ось ходовой части.

Основными параметрами являются:

-удельное усилие копания КF, развиваемое на режущей кромке ковша (у современных погрузчиков КF =60÷120 кН/м);

-конструктивная масса рабочего оборудования, равная 25 – 35% массы базовой машины;

-номинальная емкость ковша Е (м3), определяемая по грузоподъемности погрузочного оборудования при работе на сыпучих материалах при их плотности в целике y=1,6 т/м3 и коэффициенте наполнения Кн=1,25;

-номинальное напорное (тяговое) усилие погрузчика Тн(кН), определяемое по наибольшей эффективной мощности двигателя базового трактора NЭmax (л.с.) и с учетом массы m (т) базовой машины и рабочего оборудования с порожним ковшом;

-выглубляющее усилие Рв(кН), развиваемое гидроцилиндрами поворота ковша и приложенное на его режущей кромке;

-подъемное усилие Рп (кН) на кромке ковша, развиваемое гидроцилиндрами подъема стрелы.

Рис. 3. Сменное рабочее оборудование одноковшового погрузчика

1—основной ковш; 2 — ковш увеличенной или уменьшенной вместимости с зубьями; 3— двухчелюстной ковш; 4— каркасный ковш для скальных пород; 5—ковш с боковой разгрузкой; 6 — ковш с удлинителями для увеличенной высоты разгрузки; 7 — ковш с принудительной разгрузкой; 8 — бульдозерный отвал; 9 — оборудование обратной лопаты; 10 — грейфер; 11 — грузовые вилы; 12 — грузовая стрела с монтажным крюком; 13 — челюстной

захват для труб и лесоматериалов; 14 — монтажно-поворотный захват для установки столбов; 15 — вилы универсального назначения; 16 — плужный снегоочиститель; 11 — шнекороторный снегоотбрасыватель с автономным двигателем внутреннего сгорания; 18 — кусторез; 19 — корчеватель; 20 — бункер-дозатор; 21 — рыхлитель (асфальтовзламыватель)

1. Классификация скреперов.

Контрольные вопросы

2. Классификация одноковшовых погрузчиков

3. Рабочее оборудование скрепера.

4. Рабочее оборудование одноковшовых погрузчиков.

5. Основные параметры скреперов.

6. Основные параметры одноковшовых погрузчиков.

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.