§ 2. Типы одноковшовых экскаваторов

Одноковшовые экскаваторы наиболее распространены на откры­тых разработках, что объясняется их универсальностью и возмож­ностью применения в различных климатических и горнотехнических условиях.

Рис. 113. Типы одноковшовых экскаваторов.

Процесс работы одноковшового экскаватора заключается в за-полнении ковша горной породой, перемещении ковша на место разгрузки, разгрузке ковша и перемещении его обратно в забой. Все эти операции выполняют последовательно, или некоторые из них совмещают во времени. Весь комплекс операций от одной загрузки ковша до другой составляет цикл работы экскаватора, а время их выполнения называют длительностью цикла.

Одноковшовые экскаваторы различают по конструкций рабочего оборудования, роду силовых установок, типу ходовой части, назна-чению и конструктивным особенностям.

По конструкции рабочего оборудования одноковшовые экска­ваторы делят на следующие типы: прямая механическая лопата, обратная механическая лопата, струг, драглайн и грейфер (рис. 113).

Прямые механические лопаты (рис. ИЗ, а) выпускают с ковшом емкостью от 0,15 до 35 м³ и более. Их устана вливают, на подошве уступа и разрабатывают породы выше горизонта установки экскаватора.

Рабочее оборудование прямой механической лопаты состоит из стрелы 1, шарнирно соединенной с поворотной платформой, рукояти 2, ковша 3, жестко закрепленного на рукояти, и напорного механизма.

При черпании породы ковш опускают на подошву уступа и затем с помощью напорного механизма и подъемного каната прижимают к забою и поднимают вверх, постепенно наполняя породой. После наполнения ковша его отводят от забоя и платформу экскаватора вместе с рабочим оборудованием поворачивают к месту раз-грузки, где открывают днище ковша и высыпают породу. После этого платформу экскаватора с рабочим оборудованием снова пово­рачивают к забою, опускают ковш, и рабочий цикл экскаватора повторяется.

Прямую механическую лопату наиболее широко применяют на карьерах. Ее можно использовать в породах любой крепости, при этом она обеспечивает наименьшую продолжительность рабочего цикла. Обычно прямую лопату применяют при погрузке породы в транспортные средства, расположенные на горизонте, установки лопаты или на верхней площадке уступа, а также при разгрузке породы во внутренние отвалы в выработанном пространстве карьера.

Обратные механические лопаты (рис. ИЗ, б) выпускают с ковшом емкостью от 0,15 до 2 м³. Они предназначены, для нижнего черпания. Рабочее оборудование их состоит из ковша 3, неподвижно укрепленного на конце рукояти 2, которая шарнирно соединена со стрелой 1.

Обратной механической лопатой породы разрабатывают следу­ющим образом: ковш опускают на дно забоя и при подтягивании к экскаватору заполняют породой; после заполнения ковша подни­мают стрелу в положение для разгрузки и поворачивают платформу экскаватора вместе с рабочим оборудованием к месту разгрузки. Разгрузка ковша в транспортные сосуды производится обычно открыванием его днища, а в отвал — опрокидыванием ковша за счет его подъема и опускания стрелы.

Обратные механические лопаты применяют обычно для вспомога­тельных работ: зачистки кровли и подошвы пласта, проходки канав и траншей для отвода воды, рытья котлованов и т. п. В отдельных случаях, когда выемку более удобно производить нижним черпанием (например, при сильной обводненности пород), они могут быть использованы на вскрышных и добычных работах. Для погрузки скальных пород обратные лопаты не применяют.

Рабочие размеры обратной механической лопаты меньше, а продолжительность рабочего цикла больше, чем у прямой лопаты. Струги (рис. ИЗ, в) выпускают с ковшом емкостью от 0,5 до 6 м³. Они предназначены для разработки пород на горизонте и установки. Рабочее оборудование стругов состоит из стрелы 1, шарнирно соединенной с поворотной платформой, и ковша 3, кото­рый может перемещаться по стреле (вперед для наполнения породной—под действием тягового каната, назад — под действием силы тяжести при подъеме стрелы). Разгружают ковш при поднятой стреле/открывая его днище.

На открытых разработках струги имеют ограниченное применение. Их используют в забоях высотой до 0,5 м при раздельной выемке маломощных горизонтальных и пологих пластов, когда применение механических лопат затруднительно.

Драглайны (рис. 113, г) выпускают с ковшом емкостью от 0,15 до 100 м³. В отличие от механических лопат и стругов, они имеют гибкую связь ковша со стрелой при помощи канатов. Рабочее обору­дование драглайна состоит из стрелы 1 и ковша 3, свободно подве­шенного на конце стрелы на двух канатах подъемном и тяговом.

Подвеска ковша на канатах позволяет драглайну разрабатывать породы ниже и выше горизонта его установки. Однако при работе драглайна с верхним черпанием производительность его снижается. Поэтому в большинстве случаев драглайн устанавливают на кровле уступа и работает он с нижним черпанием. Заходку отрабатывают следующим образом: ковш опускают на забой и при подтягивании его тяговым канатом к экскаватору заполняют породой, после чего ковш при помощи подъемного каната поднимают вверх в горивонтальном положении, в котором он поддерживается тяговым канатом, и верхнюю платформу экскаватора с рабочим оборудованием поворачивают к месту разгрузки. При разгрузке тяговый канат отпускают, и ковш опрокидывается.

По распространению на открытых разработках драглайны занимают второе место после прямых механических лопат. Гибкая связь ковша со стрелой позволяет драглайну одинаковой мощности с механической лопатой иметь большую длину стрелы, что значительно увеличивает дальность перемещения породы. Драглайнами обычно разрабатывают мягкие породы. Однако мощные драглайны можно применять и при разработке скальных пород, хорошо разрыхлен­ных взрывом.

Наиболее широкое применение драглайны получили на угольных и марганцевых карьерах при перевалке пустых пород в выработан­ное пространство карьера

Грейферные экскаваторы (рис. 113, д) имеют рабочее оборудование, состоящее из стрелы 1 и специального ковша грейфера 3 емкостью от 0,25 до 3 м³, свободно подвешенного на стреле. Принцип работы грейфера заключается в следующем (рис. 114): раскрытый ковш падает на забой и врезается в породу своими челюстями 1, которые при натяжении подъемного каната 2 смы-

каются. Затем на подъемном канате загрузочный ковш поднимают вверх и вместе со стрелой поворачивают к месту разгрузки. При натя­жении поддерживающего 3 и одновременном ослаблении подъемного канатов челюсти раскрываются, и ковш разгружается.

Г рейферные экскаваторы обычно применяют для погрузочных работ на складах, рытья котлованов с отвесными стенами, а также для выемки горных пород из-под воды. По роду силовых установок одноков­шовые экскаваторы бывают электриче­ские, дизельные и дизель-электрические. Наиболее распространены электрические экскаваторы. В малых моделях экска­ваторов, а также в экскаваторах, пред­назначенных для работы в осваиваемых районах, используют дизельный или ди­зель-электрический привод.

По конструкции ходовой части экс­ каваторы подразделяют на пневмоколес- ныв, гусеничные и шагающие. Преиму- Рис. 114. Ковш грейфер- щественйое распространение на карьерах ного экскаватора.

имеют экскаваторы на гусеничном ходу,

обеспечивающем хорошую проходимость. Пневмоколесный ход при­меняют для малых моделей экскаваторов, шагающий — для мощных драглайнов при работе их в относительно мягких породах.