CC BY
23УДК 622:621.879
И.П. КУЗНЕЦОВ1, коммерческий директор; А.А. ДЕМИН2, д-р техн. наук; В.Г. КУЗНЕЦОВ1, президент; Е.В. КОЧЕТОВ2, канд. техн. наук
1 ООО «Ас-Тик КП» (109004, г. Москва, Тетеринский пер., 16)
2 Московский государственный строительный университет (129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 26)
Расширение технологических возможностей
экскаваторной техники горных предприятий
за счет применения новых видов рабочего оборудования
Представлены конструктивные схемы рабочего оборудования, расширяющие технологические возможности экскаваторной техники горных предприятий, в том числе при работе в условиях увлажненных липких забоях. Конструктивные усовершенствования можно реализовать как при создании новых машин в заводских условиях, так и при модернизации существующего парка экскаваторов в условиях горных предприятий.
Ключевые слова: конструктивные схемы, рабочее оборудование экскаваторной техники, устранение налипания грунтов, футеровка ППФП-Астики.
I.P. KUZNETSOV1, Commercial Director; A.A. DEMIN2, Doctor of Sciences (Engineering); V.G. KUZNETSOV1, President; E.V. KOCHETOV2, Candidate of Sciences (Engineering)
1 «As-Tik KP» OOO (16, Teterinskiy Lane, Moscow, 109004, Russian Federation)
2 The Moscow State University of Civil Engineering (26 Yaroslavskoye Highway, Moscow, 129337, Russian Federation)
Enhancement of Technological Capabilities of Excavating Equipment of Mining Enterprises Due to the Use of New Types of Working Equipment
Design concepts of the working equipment enhancing technological capabilities of excavating machinery of mining enterprises including those operating under conditions of moist sticky faces are presented. Design enhancements can be realized both in the course of development of new machines under the factory conditions and in case of modernization of the existing park of excavators under mining enterprises conditions.
Keywords: design concepts, working equipment of excavating machinery, eliminating the soil sticking, lining PPFP-Astiki.
В связи с принятой в РФ на ближайшие годы программой проведения широкой модернизации оборудования в целях повышения эффективности его применения, в том числе и в горно-добывающей промышленности, представляются актуальными разработки отраслевой научно-исследовательской лаборатории мощных экскаваторов МИСИ—МГСУ (являющейся головной организацией в части экскаваторной техники бывшего Минтяжмаша СССР), направленные на расширение технологических возможностей экскаваторной техники в конкретных эксплуатационных схемах ведения горных работ по бестранспортной технологии.
Далее представлены разработки, защищенные патентами РФ и авторскими свидетельствами СССР на изобретения и прошедшие опытно-промышленные испытания и внедрение на действующих предприятиях основных горно-добывающих отраслей народного хозяйства России и государств СНГ.
Ковш «ФАРАОН» (вместимость 6, 10, 11, 13, 15, 20 м3) для экскаваторов-драглайнов (Патент РФ № 2026931 Ковш экскаватора-драглайна) Ковш «ФАРАОН» (рис. 1) предназначен для разработки грунтов Г—ГУ категорий шагающими экскаваторами-драглайнами. Выполняются с унифицированными режущими козырьками и обеспечивают эффективное врезание в грунт на начальной стадии копания.
Оригинальный профиль поперечного сечения ковша с увеличенным моментом сопротивления и форма корпуса позволяют снизить нагрузки от подъемных усилий и изгибающие нагрузки от распорных усилий со стороны поступающего грунта, т. е. уменьшить деформативность и изгибающие напряжения корпуса при эксплуатационных нагрузках, что повышает долговечность ковша.
Обеспечиваемая большая жесткость и прочность ковша «ФАРАОН» позволяет снизить его вес, увеличить гео-
метрическую емкость, уменьшить металлоемкость конструкции и упростить технологию изготовления.
Формы режущего периметра и корпуса ковша, учитывая коэффициент расширения грунта, позволяют увеличить грунтовый поток в ковш, уменьшить сопротивление резанию и соответственно тяговое усилие в канатах при копании.
Ковши (вместимостью 10 м3) прошли опытно-промышленные испытания на разрезе Грызловский (ОАО «Тулауголь») и на прииске АК «Алданзолото» (вместимостью 6 м3) при разработке грунтов до IV категории включительно.
Эффективность подтверждена экономией электроэнергии 0,7—1,1 кВт ч за рабочий цикл; 1,5-кратным снижением усилия копания, необходимого для заполнения ковша грунтом; уменьшением налипания при разработке мерзлых, влажных грунтов. При необходимости внутренняя полость ковша легко футеруется противона-
Рис. 3. Ковш «КИМ»
липающими полимерными футеровочными пластинами — Астики (ППФП-Астики). Время рабочего цикла снизилось на 10—12%; уменьшилось время разгрузки ковша, что улучшило самоочистку от налипающего грунта; повысилась долговечность канатов (в 1,3—1,5 раза), электрооборудования, металлоконструкций (на 30—40%), экономия электроэнергии составила 185 тыс. кВт.ч/год для экскаватора-драглайна ЭШ 10/70А.
Ковш «ДИКС» (вместимость 10, 11, 13, 15, 20, 25, 40 м3) для экскаваторов-драглайнов (Патент РФ № 1760026 Ковш экскаватора-драглайна) Ковш «ДИКС» (рис. 2) позволяет повысить эффективность работы драглайнов: расширить технологические возможности и увеличить производительность машины при выполнении вскрышных и добычных работ в разнообразных условиях эксплуатации.
На боковых стенках ковша имеются продольные тяги с возможностью ограниченных вертикальных угловых перемещений их в передней части, что приводит к изменению кинематики процесса черпания грунта, поскольку заставляет ковш работать в условиях одноточечной схемы опира-ния ковша о грунт. При этом увеличивается вертикальная нагрузка режущей кромки на грунт, что способствует увеличению высоты стружки и интенсификации заполнения ковша грунтом при его движении по забою. Улучшение транспортных возможностей ковша достигается за счет автоматического изменения положения его корпуса относительно тяг при транспортировании и разгрузке.
Ковш «ДИКС» позволяет эффективно разрабатывать горные породы I—IV категорий как нижним, так и верхним черпанием и увеличить глубину разработки забоя на 10—15%, радиус отрыва груженого ковша от забоя, сократить потери грунта при транспортировании, уменьшить высоту подъема ковша над отвалом на выгрузку, увеличить радиус выгрузки ковша, повысить коэффициент наполнения ковша.
Технические преимущества ковша «ДИКС» состоят в том, что реализуется большее давление ковша на грунт, а время и путь копания сокращаются в 1,5—2 раза; сокращаются время и путь транспортирования за счет увеличения радиуса отрыва груженого ковша в забое и уменьшения высоты подъема на выгрузку; увеличиваются скорость и угол опрокидывания ковша, что приводит к сокращению времени разгрузки и снижению залипания полости ковша при разработке влажных, липких грунтов;
повышаются надежность и долговечность корпуса ковша за счет работы его металлоконструкций в режиме сжатия; снижается энергоемкость копания, например для экскаватора ЭШ 10/70А — на 0,5-0,7 кВт.ч за один цикл работы.
Ковш «КИМ» (вместимость 6, 10, 11, 13, 15, 20,
25, 40 м3) для экскаваторов-драглайнов (Патент РФ № 2015254 Рабочее оборудование экскаватора-драглайна) Ковш КИМ (рис. 3) — это новая модификация ковша драглайна с упряжью, разработанная в целях реализации одноточечной схемы опирания ковша на грунт при копании без регулирования подъемным усилием угла «атаки» ковша, что позволяет увеличить усилие резания грунтов, интенсифицировать внедрение в грунт и заполнение ковша, сократить время копания, транспортирования на выгрузку (при сокращении пути копания), повысить про-■_изводительность и сэкономить электроэнергию. О Ггр} Конструкция ковша имеет повышенный (в 1,5 раза) ресурс за счет изменения схемы на-гружения корпуса рассредоточения тягового усилия по высоте боковых стенок; повышенные прочность и износостойкость за счет уменьшения влияния геометрических концентраторов напряжений на надежность ковша путем конструктивного усовершенствования узлов крепления арки, козырька, тяговых элементов к корпусу, а также защиту мест корпуса ковша, наиболее подверженных износу при эксплуатации.
Долговечность разгрузочного каната повышается за счет уменьшения трения об арку в результате стабилизирующего воздействия тягового треугольника на транспортное положение ковша при отрыве, переносе его на выгрузку и обратно в забой.
На задней стенке ковша установлен отвал бульдозерного типа для сбрасывания наволоков грунта в забой, что позволяет уменьшить число передвижек экскаватора, а также для выполнения планировочных работ. Внутренняя емкость ковша и отвал бульдозерного типа могут футероваться износостойкими пластинами ППФП-Астики.
Навесной рыхлитель на ковш
(вместимость 10, 11, 13, 15, 20, 25, 40 м3) для
экскаваторов-драглайнов (Патент РФ № 1795998 Рабочее оборудование экскаватора-драглайна) Навесной рыхлитель на ковш (рис. 4) экскаватора-драглайна предназначен для подготовки мерзлых, плотных горных пород, твердых межпластовых прослоек, в том числе с залеганием со значительным углом наклона, к экскава-
Рис. 4. Навесной рыхлитель на ковш
научно-технический и производственный журнал ф'ГРОМТ^ J\ilг\i>\*
декабрь 2014 ~ Ы ®
7 - разгрузочный канат; а - открытая заслонка; б - закрытая заслонка
ции в отвал без применения рыхлителей на базе тракторов и буровзрывных работ (БВР), особенно при работе экскаваторов вблизи важных народнохозяйственных объектов. Он является сменным рабочим оборудованием драглайнов и навешивается по мере необходимости проведения работ.
Навесные рыхлители могут применяться на всех типах экскаваторов-драглайнов. Время монтажа или демонтажа навесного рыхлителя на ковш составляет 20—30 мин. Разрушение грунта (рыхление) происходит при движении ковша с навесным рыхлителем к экскаватору. Усилия механизмов тяги драглайнов при этом значительно превосходят усилия мощных бульдозеров, оборудованных рыхлителями.
После подготовки грунта забоя к разработке, рыхлитель отсоединяется от ковша, которым осуществляется последующая экскавация грунта в отвал.
Использование навесного рыхлителя улучшает условия работы, расширяет технологические возможности драглайнов, увеличивает долговечность рабочего оборудования, сокращает парк бульдозеров с рыхлителями, расходы на БВР.
Рис. 6. Устройство прицельной выгрузки ковша экскаватора-драглайна: 1 - стрела; 2 - ковш; 3 - подвеска; 4, 5 - канаты; 6 - тяговая лебедка; 7 - подъемная лебедка; 8 - фиксирующая лебедка; 9 - фиксирующий канат; 10 - барабан фиксирующей лебедки 8; 11, 12 - фиксирующие блоки; 13 - разгрузочный блок; 14 - тяговые направляющие блоки; 15 - ограничительное приспособление; 16 - привод; 17 - двигатель; 18 - храповой механизм; 19 - соединительный стопорный элемент
Ковш «КАДУК»
(вместимость 6, 10, 11, 13, 15, 20, 25, 40 м3) для выемки обводненных полезных ископаемых экскаваторами-драглайнами (Патент РФ №2015255 Рабочий орган
экскаватора-драглайна) Ковш драглайна с клапаном в передней части (рис. 5) предназначен для разработки шагающими экскаваторами забоев, заливаемых дождевыми, грунтовыми водами с образованием пульпы, а также для обеспечения выемки полезных ископаемых из-под воды. Кроме того, ковш может быть применен при разработке сыпучих, скользких материалов.
Клапан (заслонка) с управляющей гибкой связью легко монтируется и демонтируется на ковше драглайна любой вместимости. Работа клапана при заполнении ковша, транспортировании его с обводненным материалом и выгрузке происходит в автоматическом режиме
Рис. 7. Ковш «РЕДАН»: 1 - корпус; 2 - боковые стенки; 3 - днище; 4 - режущий козырек; 5 - клиновидные накладки; 6- защитные элементы
при обычной работе машиниста экскаватора. При разработке материалов из-под воды клапан или корпус ковша перфорируется отверстиями для ее слива.
Ковш «Кадук» наиболее эффективен при применении его на экскаваторах-драглайнах, оборудованных системой фиксации и прицельной выгрузки ковша в определенной точке рабочего поля, в которой может размещаться, например, приемный бункер или транспортное средство. Для данной технологической схемы разработки увлажненных сырьевых материалов высокой влажности необходима футеровка всех включенных в процесс узлов средством борьбы с налипанием — ППФП-Астики.
Устройство прицельной выгрузки ковша экскаватора-драглайна (Патент РФ № 2078876 Рабочее оборудование экскаватора-драглайна) Устройство прицельной выгрузки ковша (рис. 6) для шагающего экскаватора-драглайна («Лифт») предназначено для фиксации ковша и точечной выгрузки грунта из него в определенной точке рабочего поля и обеспечения ведения вскрышных и добычных работ экскаватором по транспортной схеме.
Устройство прицельной выгрузки ковша позволяет использовать любой тип длиннострелого экскаватора-драглайна в качестве универсальной машины по производству вскрышных и добычных работ, в том числе на обводненных месторождениях полезных ископаемых, со специальными видами рабочего оборудования (рис. 1—5).
Ковш «РЕДАН» (вместимость 6, .„,100 м3) для разработки забоев с липкими грунтами экскаваторами-драглайнами (Авторское свидетельство СССР № 1537766) Ковш (рис. 7, а) разработан для повышения долговечности узлов экскаватора путем снижения нагрузок при от-
Список литературы
1. Кузнецов В.Г., Новикова Т.Н., Кузнецов И.П., Кочетов Е.В., Демин А.А. Полимерные противона-липающие футеровочные пластины-Астики — эффективное решение проблемы устранения налипания увлажненных материалов на рабочие поверхности оборудования. М.: ООО «Надежда на Ярцевской», 2013. 79 с.
1 3
2 4 3
Рис. 8. Опорно-поворотный круг: 1, 2 - верхний и нижний рельсовые круги; 3 - опорные поверхности; 4 - опорные элементы в виде вкладышей; 5 - полимерные покрытия или прокладки
рыве груженого ковша от грунта повышенной влажности. Ковш содержит корпус 1, боковые стенки 2, днище 3 с режущим козырьком 4. С внешней стороны днища 3 и на нижних частях стенок 2 расположены клиновидные накладки 5, расположенные с наклоном в сторону режущего козырька 4. Защитные элементы изготовлены из износостойких ППФП-Астики и расположены вдоль корпуса 1 или в пазах накладок 5. Наличие накладок 5 уменьшает площадь контакта ковша с поверхностью липкого забоя и в сочетании с защитными элементами из ППФП-Астики способствует уменьшению усилия отрыва ковша от забоя. Это снижает динамические нагрузки на узлы экскаватора.
При разработке особо пластичных липких грунтов для предупреждения налипания грунта между накладками 5 (рис. 7, б) защитные элементы 6 устанавливаются в специально сделанных для них пазах. Кроме того, коэффициент трения грунта по защитному элементу намного меньше, чем коэффициент трения грунта по грунту и стали. Поэтому грунт, попадающий между накладками 5, к поверхности защитных элементов 6 из ППФП-Астики не прилипает, а при протаскивании ковша самоудаляется из пространств между накладками 5. При этом копание и отрыв ковша происходят с минимальной площадью контакта днища и нижних боковых стенок корпуса ковша с липким грунтом, что снижает силу прилипания корпуса ковша к грунту.
Опорно-поворотный круг для землеройных и грузоподъемных машин (А.с. СССР №1404600) Изобретение предназначено для упрощения конструкции опорно-поворотного круга (рис. 8). Опорно-поворотный круг включает верхний и нижний рельсовые круги 1, 2 с опорными поверхностями 3, имеющими ячейки, в которых расположены опорные элементы в виде вкладышей 4. В поперечном сечении ячейки и вкладыши размещены с возможностью взаимодействия плоскими поверхностями, которые могут иметь полимерные покрытия или прокладки 5, изготовленные из специально подобранных ППФП-Астики.
Для повышения эффективности работы представленных конструктивных схем ковшей экскаваторов-драглайнов на увлажненных липких забоях их рабочие поверхности снабжаются полимерными противоналипающими футеро-вочными пластинами-Астики (ППФП-Астики) [1].
Следует отметить, что представленные схемы рабочего оборудования можно реализовать не только при создании новых образцов техники в заводских условиях, но и при модернизации существующего парка экскаваторов в условиях действующих горных предприятий.
References
1. Kuznetsov V.G., Novikova T.N., Kuznetsov I.P., Kochetov E.V., Demin A.A. Polimernye protivonalipayushchie futero-vochnye plastiny-Astiki — effektivnoe reshenie problemy us-traneniya nalipaniya uvlazhnennykh materialov na rabochie poverkhnosti oborudovaniya [Polymer anti-adhering lining plates -Astiki - effective solution to eliminate sticking moist material into the working surface ofthe equipment]. Moscow: «Nadezhda na Yartsevskoi». 2013. 79 p.
52
декабрь 2014
iA ®
