Размещено на http://www.allbest.ru/

Автономная некоммерческая профессиональная образовательная организация «Уфимский политехнический техникум»

Курсовая работа

По дисциплине «Технологическое оборудование ГНП и ГНХ»

На тему: «Роторные экскаваторы»

Выполнил:

Черепанов Н.О.

Научный руководитель:

Амерханова С.Б.

Бирск, 2019

 Роторный экскаватор - самоходная выемочно-погрузочная машина непрерывного действия на гусеничном или шагающее - рельсовом ходовом оборудовании с выдвижной или невыдвижной стрелой, выбирающая породу ковшами, укреплёнными на роторном колесе.

Строительство магистральных трубопроводов делится на два самостоятельных этапа:

строительство наземных сооружений;

строительство линейной части.

Все строительно-монтажные процессы на строительстве магистральных трубопроводов выполняются в основном машинами. При этом используются как строительные машины общего назначения, так и машины, созданные специально для строительства магистральных трубопроводов. Применение этих машин позволило почти полностью механизировать все технологические процессы и придать строительству характер поточного производства с высокой степенью индустриализации.

Поточность строительства предполагает непрерывность технологических процессов и их выполнение в строгой технологической последовательности. При этом строительные машины и оборудование перемещаются вдоль трубопровода, оставляя за собой уложенный в траншею трубопровод. В работе одновременно участвуют от 20 до 25 строительных машин и другого оборудования, производительность которого согласуется с общим темпом потока. роторный экскаватор траншея трубопровод

Рытье траншей является составной частью строительного комплекса и представляет собой один из наиболее трудоемких и ответственных по срокам и качеству выполнения технологических процессов. Подготовка траншей предшествует изоляционно-укладочным работам. Однако траншею нельзя рыть слишком рано, так как в результате воздействия атмосферных осадков, механических нагрузок от проходящего вблизи транспорта и других причин она может обрушиться. Согласно СНиП-III.Д.10-72 разрыв по времени между полной готовностью траншеи и укладкой в нее изолированного трубопровода не должен быть значительным.

В подавляющем большинстве случаев одноковшовый экскаватор забирает грунт с разных участков забоя по ширине с одной стоянки, оставляю на боковых стенках траншеи вертикальные и наклонные гребни, вершины которых определяют профиль траншеи. Это приводит к тому, что фактический объем вынутого из траншеи грунта будет всегда больше проектного. Было установлено, что при одинаковых проектных размерах траншеи одноковшовый экскаватор вынимает грунта в среднем в 1,5-2 раза больше по сравнению с роторным.

Нельзя, однако, считать, что одноковшовые экскаваторы могут быть полностью вытеснены из трубопроводного строительства роторными экскаваторами. Существуют условия, при которых нельзя применить роторные экскаваторы, например, при разработке перемычек, которые образуются на стыке двух траншей; при рытье траншей на сильно пересеченной местности, где планировка поверхности для роторного экскаватора не выгодна; при разработке взорванных скальных грунтов и т.д.

Траншейные роторные экскаваторы применяют также на строительстве городских трубопроводных линий, а также линий кабельной связи, на строительстве зданий для рытья траншей под фундаменты и т.п.

Современные траншейные роторные экскаваторы представляют собой сложные автономные механические системы с элементами электро- и гидропривода. В данной курсовой работе рассматривается устройство и принцип работы роторного траншейного экскаватора ЭТР 253.

Подобное оборудование незаменимо при проведении горных работ как закрытого, так и открытого типа, а также для прокладки нефтепроводов, водопроводов, газопроводов, траншей и кабелей. Для получения доступа к залежам ценных ископаемых возникает потребность во вскрытии и удалении поверхностных пород, что требует наличия роторного оборудования.

Роторный экскаватор -- это машина-гигант, самый большой комбайн на планете, построенный специально для горных работ

Ее длина -- 220 м, высота -- 94 м. (рис.1)

Механизм способен добыть уголь на глубине сотни метров под землей

Ему это удается благодаря огромному колесу с подвешенными ковшами, которое держится на стреле длиной около 60 м

Рис.1

В процессе вращения колеса ковши набирают землю и пересыпают ее на большие конвейеры, через которые она попадает в шахты

В них происходит сортирование песка от угля

Уголь по железнодорожным конвейерам переносится на электростанции, где его поджигают и получают электроэнергию. Работа роторного экскаватора происходит от электричества, которое поступает к машине по толстым кабелям. Машина работает круглые сутки и вскапывает до 245 тысмі в день. Для сравнения, таким количеством земли можно засыпать огромный стадион. Самые высокие агрегаты по длине превосходят статую Свободы, а их вес -- 13,5 тыс. т, в 1,5 раза тяжелее Эйфелевой башни.

1. Характеристики роторных экскаваторов

· диаметр роторных колёс -- до 18м

· вместимость ковша -- до 12500л

· производительность -- более 10000м3/ч

· высота разработки -- до 50м

· глубина копания -- до 25м

Роторный экскаватор -- самоходная выемочно-погрузочная машина непрерывного действия на гусеничном или шагающее -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.Экскаваторы траншейные роторные (ЭТР) применяют на строительстве подземных коммуникаций (газо-, нефте- и продуктопроводов, водоводов, теплофикационных сетей, кабельных линий связи, линий электроснабжения и других для рытья траншей - выемок значительной протяженности по сравнению с размерами их поперечных сечений.

Траншейные роторные экскаваторы эффективно применяются для рытья траншей в однородных грунтах. Крупные каменистые включения снижают надежность машин, приводят к частным поломкам рабочего органа, простоям и дополнительным затратам на ремонтно-восстановительные работы.

Современные ЭТР с рабочим органом, оборудованным износостойкими зубьями, способны разрабатывать высокоабразивные мерзлые грунты с промерзанием на всю глубину траншеи. Они не могут работать на крутых поперечных косогорах, а также на болотах со слабой несущей способностью, где проходимость машины ухудшается.

Обязательное условие организации земляных работ с использованием ЭТР - обеспечить достаточную устойчивость стенок траншей с начала их рытья до завершения монтажных работ. Этого добиваются, главным образом, за счет сокращения времени с момента рытья траншей до начала монтажа коммуникаций, а также путем рытья траншей наклонными стенками - откосами. В последнем случае возрастают объемы земляных работ как при рытье траншей, так и при их последующей засыпке, усложняется работа монтажных машин, расположенных на бровке, вследствие их удаленности от оси траншеи. Поэтому траншеи с наклонными откосами роют лишь в грунтах с пониженной несущей способностью. Естественно, что в слабых грунтах (сыпучих песках, плывунах) эти машины совсем неприменимы.

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 (электро-гидравлический 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), что расширяет область их применения на крепких породах и углях.

Роторная стрела и отвальная стрела могут подниматься и опускаются посредством полиспастовой системы за счет лебедок, они установлены на стреле противовеса. Данная конструкция вместе с поддерживающей мачтой и поворачивающейся площадкой экскаватора в совокупности формируют вторую надстройку, которая расположена сверху роторного устройства. Данная надстройка может поворачиваться вокруг себя 360 градусов по отношению к основному устройству.

Контейнер для разгрузки имеет свой отдельный поворотный привод, который позволяет стреле делать отклонение от оси расположенной продольно, порядка на 270 градусов по обеим сторонам.

Различные модели роторных экскаваторов могут иметь достаточно много различий по конструктивным особенностям. В них могут быть разными отдельные элементы установленного оборудования.

рис.2

Например, вместо установки конвейера на отдельной модели роторного экскаватора может быть установлен грунтометатель (рис.2).

Роторные экскаваторы отличаются чрезвычайно высокой производительностью, они способны вырабатывать порядка десяти тысяч кубометров материала в один час работы. Вместительность ковша около двенадцати с половиной литров. Могут проводить разработки до пятидесяти метров в высоту и копать грунт на глубину двадцати пяти метров. Роторные колеса, как правило, в среднем имеют диаметр порядка восемнадцати метров.

Особенности роторного экскаватора:

* Передвигается на 12 гусеницах

* Высота каждой гусеницы равна 3 м

· Ширина -- 3,5 м

· Длина -- 15 м

· Цена такого механизма -- 100 млн долларов

· Срок службы машины -- 70-80 лет

С гусеницами меньших размеров машина провалилась бы под землю

За последнее столетие было создано около тысячи колес разных размеров

На постройку агрегата уходят годы

Изготовление отдельных деталей длится 5 лет, и еще 5 лет уходит на сборку и проверку

Применение роторных экскаваторов вскрышные и добычные работы верхним или нижним черпанием· удаления породы в отвал селективная выемка маломощных пластов и разносортных пропластков полезного ископаемого

· рытьё каналов и траншей

· погрузка горной породы

· транспортировка вскрышных пород и полезных ископаемых

· складирование материалов

Роторные траншейные экскаваторы предназначены для отрывки траншей в грунтах I - III групп под инженерные коммуникации, нефте- и газопроводы, дренаж. Они могут использоваться для оконтуривания котлованов, выемок и на других работах. Эти экскаваторы преимущественно применяют на линейно протяженных объектах с большим объемом земляных работ, когда не требуется частых передислокаций. Принцип работы роторного экскаватора заключается в извлечении массы горной породы посредством работы ковшей, которые закреплены на самом роторном колесе (рис.3).

рис.3

За счет того, что они имеют свойство вращения вокруг собственной оси, происходит их полное наполнение. Работоспособность роторных экскаваторов не становится менее продуктивной при температурах любого уровня, эти монстры способны к выдерживанию любого вида нагрузок и беспрерывной функциональности. Роторные экскаваторы, за счет беспрерывного производства, способны также транспортировать и отгружать добытые породы в транспортные средства любого вида.
Разгрузка ковшей роторного экскаватора может производиться двумя способами. Она может производиться гравитационным способом и инерционным способом. При типе разгрузки ковша гравитационным путем, она происходит за счет действующих сил, производимых породой, когда она проходит в зоне разгрузки, вверху ротора. Если же разгрузка ковша происходит по инерционному типу, тут происходит влияние центробежных сил, которая воздействуя на массу пород, выбрасывает их из ковша. Для достижения данного действия происходит обеспечение вращения роторного колеса порядка в пять раз большее, чем у гравитационного. Выгрузка горных масс производится на конвейер, он располагается сбоку на экскаваторе, после чего обеспечивается их подача на конвейер разгрузки посредством системы перегрузки.

Общее устройство и схемы работы

Роторные траншейные экскаваторы предназначены для отрывки траншей в грунтах I - III групп под инженерные коммуникации, нефте- и газопроводы, дренаж. Они могут использоваться для оконтуривания котлованов, выемок и на других работах. Эти экскаваторы преимущественно применяют на линейно протяженных объектах с большим объемом земляных работ, когда не требуется частых передислокаций.

По способу соединения рабочего оборудования с тягачом роторные траншейные экскаваторы разделяют на навесные и полуприцепные. У полуприцепных экскаваторов рабочий орган спереди опирается на тягач, а сзади - на дополнительную пневмоколесную опору.

Конкретные модели и модификации роторных траншеекопателей могут отличаться конструктивным исполнением отдельных элементов рабочего оборудования (например, грунтометатели вместо конвейера) при сохранении общего принципа построения.

Роторные траншейные экскаваторы имеют некоторые преимущества перед цепными. Рабочий процесс отличается меньшей энергоемкостью ввиду отсутствия цепей, работающих в абразивной среде. У них более высокая производительность благодаря повышенному числу ссыпок, обеспечиваемому равномерностью вращения ротора и лучшими условиями разгрузки ковшей.

Однако у роторных экскаваторов большие (по сравнению с цепными) габаритные размеры и масса.

Роторный траншейный экскаватор в обычном исполнении представляет собой самоходную машину, состоящую из двух частей - тягача и рабочего оборудования.

Экскаватор траншейный роторный

1 - тягач;2, 3 - механизмы подъема задней и передней частей рабочего оборудования; 4, 6 - рамы; 5 - конвейер; 6 - конвейер; 7 - зачистное устройство; 8 - ротор; 9 - гусеничная тележка.

У тягача 1 смещенная кабина управления. Платформа в задней части предназначена для размещения на ней ротора в транспортном режиме. В качестве тягача используют чаще всего перекомпонованные тракторы или специальные тягачи с удлиненным гусеничным ходовым устройством 9 и узлами промышленных тракторов.

Рабочее оборудование включает ротор 8 с ковшами, конвейер 5, раму ротора 6, зачистное устройство 7, ножевой откосообразователь.

Ротор состоит из двух колец, соединенных ковшами, и установлен на опорных катках рамы. По внутренней окружности колец ротора на винтах закреплены зубчатые сегменты со специальным профилем зуба, которые находятся в зацеплении с зубчатыми колесами вала привода ротора. В рабочее и транспортное положение ротор переводится при помощи механизма подъема рабочего оборудования, состоящего из двух гидроцилиндров 2 и шарнирно-рычажной системы 3, связывающей раму ротора с монтажной рамой 4.

К раме ротора жестко крепится зачистное устройство. Оно формирует дно траншеи и является дополнительной опорой для рабочего оборудования. Конструктивно зачистное устройство представляет собой изогнутый по сложной кривой стальной лист, повторяющий по высоте профиль отрываемой траншеи и усиленный ребрами жесткости. Нижняя часть зачистного устройства имеет опорную поверхность в виде лыжи или металлического катка. Дно траншеи зачищается передней кромкой, выполненной в виде и ножа.

Привод механизма передвижения, вращение ротора и конвейера осуществляются от двигателя базовой машины при помощи механической или гидромеханической трансмиссии. Для оптимальных условий работы в различных грунтовых условиях трансмиссия обеспечивает несколько скоростей перемещения экскаватора и вращения ротора или их бесступенчатое изменение.

Рабочий процесс роторных траншеекопателей включает несколько операций: экскаватор располагают по оси траншеи и при отключенном механизме перемещения при помощи механизма подъема 2, 3 ротора переводят его в рабочее положение; включают выбранную рабочую скорость перемещения и одновременно привод вращения ротора; используя гидроцилиндры механизма 2, заглубляют ротор на проектную глубину; ковши ротора, оснащенные зубьями, разрыхляют грунт, который попадает внутрь ковшей и поднимается на поверхность; при прохождении верхней точки грунт из ковшей ссыпается на ленту конвейера и разгружается в отвал.

Поскольку ротор участвует в сложном движении, складывающемся из поступательного вместе с тягачом и вращательного относительно собственной оси, стружка срезаемого грунта имеет серповидную форму, причем сечение увеличивается от дна траншеи к дневной поверхности.

Основными направлениями дальнейшего совершенствования экскаваторов непрерывного действия является повышение их эксплуатационных характеристик (производительности и надежности), расширение универсальности и области применения.

Производительность как одна из важнейших эксплуатационных характеристик может быть повышена путем увеличения единичной мощности силовых установок для привода рабочего оборудования и совершенствования рабочих процессов разработки в транспортирования грунта.

За последние пять лет мощность экскаваторов непрерывного действия возросла в среднем на 20 %, а для отдельных категорий (экскаваторы-каналокопатели) - на 30-40 %.

Совершенствование рабочих процессов предполагает комплексное воздействие на грунт рабочими органами интенсифицирующего действия, применение инерционного способа разгрузки ковшей, использование эффекта обрушения грунта. Принятие указанных мер ведет не только к увеличению производительности, но и к снижению удельных показателей применения.

Надежность экскаваторов непрерывного действия повышают за счет использования современных комплектующих изделий и материалов, более совершенных конструктивных решений, а также высокого уровня их унификации.

Расширение универсальности и области применения экскаваторов непрерывного действия достигается использованием различных видов сменного рабочего оборудования (например, для раз работки мерзлых грунтов, отрывки широких или узких траншей и т.д.).

При проектировании и эксплуатации экскаваторов непрерывного действия различают техническую производительность для каждой категории грунтов и техническую производительность, усредненную по категориям грунта.

Техническая производительность экскаваторов непрерывного действия для грунтов одной группы Пт, м3/ч составляет

Пт = vxF

vx - рабочая скорость хода экскаватора, м3/ч; F - площадь поперечного сечения выемки, м2.

При определении технической производительности усредненной по категориям грунтов, учитывают долю грунта каждой категории в общей выработке машин и производительность по каждой категории.

Работа экскаватора состоит из: захвата грунта и наполнения ковша (копание); подъема наполненного ковша; поворота рабочего оборудования к месту разгрузки; разгрузки; обратного поворота рабочего оборудования с порожним ковшом. По мере разработки грунта экскаватор должен передвигаться на новое место стоянки. Одноковшовый экскаватор снабжен рабочим сменным оборудованием; ковшом, который либо подвешивается на канате к стреле, либо соединяется с жестко направляемой рукоятью или телескопической стрелой; ходовыми и силовыми устройствами. К сменному оборудованию относится обратная лопата для рытья котлованов, траншей с копанием ниже уровня стоянки. Обратной лопатой грунт копают движением ковша к экскаватору.

В роторных экскаваторах ковши укреплены по окружности колеса (ротора). При вращении колеса ковши захватывают грунт и разгружают его на транспортер машины. Из бункера или транспортера грунт выгружается в отвал или в транспорт.

Рабочий орган может располагаться различно относительно направления движения машины. У экскаваторов продольного копания цепь или ротор движутся в плоскости движения самой машины, поперечного копания -- в плоскости, перпендикулярной к направлению движения. Имеются экскаваторы с угловым расположением рабочего органа.

Области применения цепных и роторных траншейных экскаваторов обычно различны. Цепные роют траншеи под кабели, канализационные трубопроводы, линии связи и др. глубиной до 7,5 м и шириной от 0,05 до 3,6м. За последние годы получили широкое распространение цепные траншейные экскаваторы малых моделей и экскаваторы-малютки с глубиной копания до 0,5 м.

В то время как область применения цепных траншейных экскаваторов ограничивается сравнительно мягкими грунтами, роторные траншейные экскаваторы копают траншеи в ломовых глинах и суглинках со щебнем при глубине промерзания верхнего слоя до 1 м. Такой экскаватор ЭТР-223 на базе трактора Т-130.1.Г-1 был представлен на выставке «Стройдормаш-81». Экскаватор ЭТР-134А, также демонстрировавшийся на выставке, предназначен для рытья траншей прямоугольного сечения и нарезания щелей в мерзлых грунтах. Он снабжен устройством для принудительного заглубления рабочего органа в грунт.

Производительность роторных траншейных экскаваторов (при тех же размерах ковшей) в 1,5--2 раза больше производительности цепных траншейных экскаваторов, так как у них более высокие скорости резания и лучшие условия разгрузки ковшей.

Роторные экскаваторы более надежны в эксплуатации, поскольку имеют большую жесткость и прочность ротора и крепления ковшей. Однако по сравнению с цепными их применение ограничивается определенной глубиной и шириной траншей.

У роторных траншейных экскаваторов почти всегда навесные рабочие органы установлены на специальном тягаче с выдвинутыми вперед двигателем для уравновешивания расположенного позади машины рабочего оборудования. В ряде конструкций зарубежного производства предусматривается возможность поперечного смещения ротора. Это позволяет рыть траншеи у стен зданий, заборов и других строений. Траншейные экскаваторы производятся в основном в СССР, США, Англии и ФРГ.По какому пути пойдет совершенствование траншейных экскаваторов? Увеличится ширина рабочего оборудования и глубина копания; будут созданы экскаваторы для работы в условиях низких температур; разрабатываются специальные цепные и роторные экскаваторы для строительства оросительных каналов и мелиоративных систем; начинают применяться системы автоматического регулирования глубины и направления рытья траншей и каналов.

Классификация

По типу проводимых работ, роторные экскаваторы можно разделить на два типа:

1) Роторные траншейные экскаваторы (рис.4)

Роторные траншейные экскаваторы представляют собой навесное или полуприцепное к переоборудованному гусеничному трактору или тягачу землеройное оборудование и предназначены для разработки траншей прямоугольного и трапецеидального профиля в однородных не мерзлых грунтах I-IV категорий, не содержащих крупных каменистых включений (крупнее 300 мм), а также в мерзлых грунтах при различной глубине промерзания верхнего слоя.

Рис.4

Роторный траншейный экскаватор состоит из гусеничного тягача и навесного рабочего органа для рытья траншей и отброса грунта, шарнирно соединенных между собой в вертикальной плоскости. Рабочий орган машины - опирающийся на четыре пары роликов жесткий ротор с 14-ю ковшами ,внутри которого помещен поперечный двухсекционный ленточный конвейер , состоящий из горизонтальной и наклонной (откидной) секций. Позади ротора установлен зачистной башмак для зачистки и сглаживания дна траншей. У тягача уширен и удлинен гусеничный движитель для повышения устойчивости и проходимости машины и исключения возможного обрушения стенок траншеи при движении над ней тягача. В трансмиссию тягача включен гидромеханический ходоуменьшитель для бесступенчатого регулирования рабочих скоростей движения машины при копании траншей. На тягаче установлена дополнительная рама с размещенными на ней механизмами привода и подъема-опускания рабочего органа. Рама имеет две наклонные направляющие , по которым с помощью пары гидроцилиндров и двух пластинчатых цепей гидравлического подъемного механизма перемещаются ползуны переднего конца рамы рабочего органа при переводе его из транспортного положения в рабочее и наоборот. Подъем-опускание задней части рабочего органа осуществляются парой гидроцилиндров, штоки которых шарнирно прикреплены к верхней части стоек , связанных с задним концом рамы цепями .При копании траншеи задняя часть рабочего органа находится в подвешенном состоянии Установка откидной части ленточного конвейера в наклонное рабочее положение и опускание ее при транспортировке машины производятся гидроцилиндром через полиспаст с траверсой . Изменением угла наклона откидной части конвейера достигается различная дальность отброса грунта в сторону от траншеи.

Роторное колесо (рис. 5) состоит из двух кольцевых обечаек, связанных между собой ковшами и поперечными стяжками . Каждый ковш открыт с двух сторон и имеет в передней части карманы для крепления сменных зубьев а в задней - цепное днище , способствующее лучшей разгрузке ковша зубьев а в задней - цепное днище , способствующее лучшей разгрузке ковша особенно при разработке вязких и увлажненных грунтов.

Рис.5

С наружной стороны колец ротора приклепаны секции круговых зубчатых реек , находящиеся в постоянном зацеплении с двумя ведущими шестернями механизма привода роторного колеса. В зависимости от грунтовых условий ковши ротора оснащаются сменными зубьями-клыками двух типов: с наплавкой передней режущей грани для разработки не мерзлых грунтов и армированных твердосплавными износостойкими пластинами для мерзлых. Специальная расстановка зубьев на ковшах позволяет вести разработку тяжелых и мерзлых грунтов крупным сколом и обеспечивает хорошую наполняемость ковшей при работе в легких грунтах.

2) Роторные карьерные (поворотные) экскаваторы (рис.6)

Рабочее оборудование поворотного роторного экскаватора состоит из роторного ковшового колеса с приводом и роторной рамы (стрелы) с механизмами подъема и подачи (в случае телескопической рамы и подвижной шарнирной опоры). Выдвижение (подача) ковшовой рамы позволяет разрабатывать значительный объем забоя с одной установки.

Рис.6

Основными частями роторного колеса являются корпус колеса, посаженный на ось, ковши, привод, желоб. Задние стенки ковшей выполняются цепными, что улучшает разгрузку ковшей при разработке вязких и липких грунтов. При подъеме ковшей цепи встряхиваются и освобождают ковш от грунта.

Поворотная часть является базой верхнего строения. Она представляет собой платформу рамной конструкции со встроенным механизмом поворота и центральной цапфой, вокруг которой происходит вращение поворотной платформы и платформы отвальной части. Центральная цапфа служит базой для установки в/ и н/в токосьемников. На платформе размещаются в/в и н/в эл.оборудование, кабины машиниста и обслуживающего персонала. Кабина машиниста оснащена пультами управления, а также измерительной и сигнализационной аппаратурой.

Надстройка экскаватора служит для крепления противовеса и подвески роторной и отвальной стрел. На надстройке размещаются лебедки подъема роторной и отвальной стрел, вспомогательная лебедка и консольный кран. В помещении консоли противовеса размещаются компрессорная, мастерская, часть эл.оборудования.

5. Рабочее оборудование роторного экскаватора

Рабочее оборудование роторного экскаватора состоит из роторного ковшового колеса с приводом и роторной рамы (стрелы) с механизмами подъема и подачи (в случае телескопической рамы и подвижной шарнирной опоры). Выдвижение (подача) ковшовой рамы позволяет разрабатывать значительный объем забоя с одной установки.

Основными частями роторного колеса являются корпус колеса, посаженный на ось, ковши, привод, желоб. Задние стенки ковшей выполняются цепными, что улучшает разгрузку ковшей при разработке вязких и липких грунтов. При подъеме ковшей цепи встряхиваются и освобождают ковш от грунта.

Рабочие органы экскаваторов поперечного копания можно разделить в соответствии с их назначение на рабочие органы для верхнего копания, для нижнего копания и для обоих видов копания. По конструкции они могут быть наиболее распространенными ковшовыми, редко - скребковыми. Кроме того, рабочие органы можно разделить на следующие группы:

.1 С одним и с двумя роторами

.2 С ротором, расположенным параллельно оси, по оси и под углом к оси конвейера стрелы в плане, а также в вертикальной плоскости и под углом к ней

.3 С ротором внутренней, односторонней и двусторонней внешней разгрузки

.4 Камерной, бескамерной и комбинированной конструкции

Бескамерные роторы имеют запорный сектор, устанавливающий начало и конец разгрузки для правильного направления потока грунта. У подавляющего большинства экскаваторов малой мощности и значительной части экскаваторов средней и большой мощности ротор устанавливается в вертикальной плоскости параллельно оси роторной стрелы. Эта схема требует наиболее сложных специальных устройств, обеспечивающих передачу грунта из ковшей с плоскости вращения ротора на конвейер роторной стрелы.

Основное рабочее оборудование экскаватора включает в себя рабочий орган - ротор с ковшами , приёмно-питающее устройство и стрелу.

Конструктивные схемы приемно-питающих устройств ротора бескамерного типа: а - неподвижный желоб; б - вращающийся конус; в - барабанный питатель; 1 - ротор; 2 - приёмно-питающее устройство; 3 - конвейер

Компоновочные схемы размещения оборудования у ротора на разных типах экскаваторов отличаются между собой прежне всего размещением опорных узлов вала ротора. Наиболее компактны схемы с расположением приёмного конвейера за ротором.

Тип рабочего органа роторного экскаватора определяется способом разгрузки ковшей .

- боковой разгрузкой (I - камерный, II - бескамерный, III - полукамерный);

- с гравитационной прямой разгрузкой через переднюю часть ковшей;

- с инерционной разгрузкой; г - с комбинированной разгрузкой

Камерные роторы благодаря значительной жесткости конструкций и небольшой высоте падения материала на конвейер при выгрузке успешно применяют для экскавации крепких несвязных пород (углей, сланца) пониженной влажности, а также складах руд и угля.

Наибольшее применение в современных конструкциях роторных экскаваторов нашли бескамерные роторы с гравитационной разгрузкой как наиболее универсальные. Полукамерные роторы являются определённым развитием бескамерных. В таких конструкциях обеспечены: достаточная разрыхлённость породы в ковшах, ускоренный процесс разгрузки и намного меньшие ударные нагрузки на конвейер от выгружающейся породы благодаря уменьшенной высоты падения последней.

С учётом условий эксплуатации экскаватора технические решения режущей части ковша могут быть объединены в 5 основных групп по назначению:

- В неё входят конструкции, изготовленные как сплошной режущий пояс без зубьев с радиальным расположением боковых кромок.

- Отличается расположением боковых кромок под углом в сторону вращения с наличием выступов, выполненных заодно с козырьком, либо одиночных зубьев, установленных по обеим сторонам от пояса.

- Конструкции режущих поясов с радиально расположенными боковыми кромками. Пояса оснащаются несколькими резцами с ориентацией их режущих кромок по контуру кромок пояса.

- Режущие пояса с расположением боковых кромок под углом в сторону, обратную вращению.

- Объединяет конструкции, обеспечивающие автономное раздельное отделение элементов стружки каждым резцом при разработке вязких, плотных, крупнотрещиноватых пород. Режущий пояс имеет боковые кромки, расположенные под постоянным или увеличивающимся углом наклона в сторону, обратную вращению ротора, а режущие кромки резцов в сечении стружки ориентированы взаимно параллельно.

Приёмно-питающие устройства

Для каждой разновидности гравитационного рабочего органа (камерного, полукамерного и бескамерного) запорный сектор имеет свои особенности. При камерном роторе запорный сектор выполняется в виде плоского щита, устанавливаемого со стороны камерных окон, при бескамерном - как цилиндрический щит, размещаемый в полости ротора, а при полукамерном - в виде комбинированной конструкции из плоского и цилиндрического щитов.

Запорный сектор должен обеспечивать: надёжное удержание породы от прежде временной выгрузки из ковшей; минимально возможные просыпи в зазор между ободом ротора и сектором; как можно меньшее сопротивление от сил трения; достаточно высокую износостойкость.

Поступающая из разгружающихся ковшей породная масса принимается и передаётся на конвейер роторной стрелы приёмно-питающими устройствами. Наибольшее число этих устройств применяют при гравитационном бескамерном роторе. Это связанно с необходимостью: приёма выгружаемой из ковша породы и сообщения ей скорости, о направлению и значению близкой к скорости ленты приёмного конвейера.

Роторная часть

Роторная часть выполнена в виде четырёхгранной фермы. На балках головной части стрелы установлены роторное колесо с приводом и барабанный питатель. Внутри полой фермы проходит ленточный конвейер

Стрела ротора с приёмным конвейером: ротор; стрела; приводной барабан; конвейер.

Значительная вариация условий применения роторных экскаваторов стала причиной большого многообразия конструктивных решений их рабочего оборудования, которые можно классифицировать по основным конструктивно-компоновочным признакам.

Главными факторами, определяющими конструктивно-компоновочные особенности рабочего оборудования, являются технологические требования по условиям отработки забоя заданных параметров с минимальными потерями времени на вспомогательные операции. Эти требования обусловили: применение различных принципов подачи ротора на забой и появление соответствующих конструкций стрелы ротора; необходимость обеспечения требуемых углов подхода рабочего оборудования к борту забоя и появление ряда компоновочных схем размещения оборудования и ротора .
Рабочее оборудование роторных экскаваторов включает в себя рабочий орган -- ротор с ковшами, приемно-питающее устройство и стрелу.

Таблица1

Компоновочные схемы размещения оборудования у ротора на разных типах экскаваторов отличаются между собой прежде всего размещением опорных узлов вала ротора. Наиболее компактны схемы с расположением приемного конвейера за ротором. Опорные узлы вала ротора имеют меньшие габаритные размеры в связи с меньшей силой тяжести рабочего органа с приводом и меньшими величинами рабочих нагрузок. Такая компоновка характерна для роторов с центробежной разгрузкой.

Тип рабочего органа роторного экскаватора определяется способом разгрузки ковшей.

Камерные роторы благодаря значительной жесткости конструкций и небольшой высоте падения материала на конвейер при выгрузке успешно применяют для экскавации крепких несвязных пород (углей, сланца) пониженной влажности, а также складах руд и угля.
Наибольшее применение в современных конструкциях роторных экскаваторов нашли бескамерные роторы с гравитационной разгрузкой как наиболее универсальные. Они широко распространены в карьерах, забои которых представлены породами с резко отличающимися друг от друга физико-механическими свойствами, успешно используются при верхнем и нижнем копании, селективной выемке полезных ископаемых и в других условиях. Полукамерные роторы, установленные на некоторых сверхмощных экскаваторах, являются определенным развитием бескамерных. В таких конструкциях обеспечены: достаточная разрыхленность породы в ковшах (в связи со значительным резервом емкости), ускоренный процесс разгрузки и намного меньшие ударные нагрузки на конвейер от выгружающейся породы благодаря уменьшенной высоте падения последней.

Ротором с инерционной разгрузкой (центробежной) оборудованы экскаваторы ЭРГВ-630 и ЭР-1250-ОЦ; создано рабочее оборудование с таким ротором для экскаваторов ЭРП-1600Ц и ЭРП-2500Ц; проектируется подобное оборудование к экскаватору ЭРП-3150Ц. Несмотря на некоторые недостатки, к которым относятся повышенные энергоемкость экскавации и пылеобразование (для малоувлажненных материалов) в зоне работы ротора, при центробежном роторе по сравнению с гравитационным может быть существенно снижена масса рабочего оборудования путем увеличения частоты вращения ротора .

Элементы рабочего органа. С применением роторных экскаваторов для разработки прочных пород с целью ограничения динамики нагрузок на рабочем оборудовании и куско-ватости горной массы возникла необходимость дробного деления срезаемой поясом ковша стружки. Конструктивно это достигается увеличением числа ковшей, установкой между ними промежуточных режущих элементов в виде поясов, ножей, резцов («клыков») или специальным исполнением режущего пояса ковша.

С учетом условий эксплуатации экскаватора технические решения режущей части ковша могут быть объединены в пять основных групп по назначению.

1 группа. В нее входят конструкции, изготовленные как сплошной режущий пояс без зубьев с радиальным расположением боковых кромок. Такие конструкции применяют для разработки песчаных, супесчаных и суглинистых пород, имеющих незначительные связность, прочность и хорошо рыхлящихся при резании. Они отличаются простотой, технологичностью изготовления и удобством в обслуживании.

2 группа. Отличается расположением боковых кромок под углом в сторону вращения с наличием выступов, выполненных заодно с козырьком, либо одиночных (сдвоенных) зубьев, установленных по обеим сторонам от пояса. Эти конструкции обычно применяют при разработке суглинков и глин, образующих стружку в виде отдельных кусков. На малосвязных породах при таких поясах получают наименьшую энергоемкость экскавации. Наряду с энергетическими выгодами данные конструкции просты, технологичны, надежны и ремонто пригодны.

3 группа. Конструкции режущих поясов с радиально расположенными боковыми кромками. Пояса оснащаются несколькими резцами с ориентацией их режущих кромок по контуру кромок пояса. Они предназначены для резания пород, имеющих абразивные включения и прослойки повышенной прочности. Резцы предохраняют козырек от интенсивного износа.

4 группа. Режущие пояса с расположением боковых кромок под углом в сторону, обратную вращению. Резцы устанавливают на режущих поясах по контуру кромок пояса. Такие конструкции пригодны для разработки связных, плотных глин, бурых углей.

5 группа. Объединяет конструкции, обеспечивающие автономное раздельное отделение элементов стружки каждым резцом при разработке вязких, плотных, крупнотрещиноватых пород, а также пород сложноструктурного строения. Режущий пояс этих конструкций имеет боковые кромки, расположенные под постоянным или увеличивающимся углом наклона в сторону, обратную вращению ротора, а режущие кромки резцов в сечении стружки ориентированы взаимно параллельно, обеспечивая согласно общей их направленности ту или иную схему деления сечения стружки на элементы. Применительно к современным роторным экскаваторам с невыдвижной стрелой ротора, снимающим стружку серповидной формы в плане, предпочтительным оказывается режущий пояс с арочным расположением кромок резцов и их ориентацией в сечении стружки параллельно друг другу под углом к условной оси симметрии пояса, а в ряде случаев -- с комбинированной ориентацией кромок. В плоскости вращения ротора боковые кромки режущего пояса расположены под углом к радиальной плоскости, увеличивающимся в сторону, обратную вращению. Такая конструктивная схема режущего пояса позволяет надежно делить сечение стружки на отдельные элементы при регулировании скорости боковой подачи ротора в широком диапазоне, требуемом для поддержания постоянной производительности. Конструкция обусловливает устойчивое движение ротора, как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости с наименьшими потерями срезаемого материала при заборе его ковшом, а также использование резцов одного типа независимо от места их установки на режущем поясе.

Корпуса ковшей. Предпочтительные технические решения корпуса ковша могут быть объединены в три основные группы по назначению:

-корпус ковша цельной конструкции в виде оболочки со сплошной поверхностью, рассчитанный на экскавацию неналипающих и ненамерзающих пород;

- конструкции корпуса, имеющего цепную заднюю стенку, применимые при разработке слабо налипающих и намерзающих пород;

- конструкции корпуса каркасного типа с охватываемым цепным днищем, предназначенные для экскавации жирных вязких глин и влажных углей.

6. Производители роторных экскаваторов

Новокраматорский?машиностроительный?завод

· Азовмаш

· Донецкгормаш

· Красноярский завод тяжёлого машиностроения[4]

· ThyssenKrupp

· FAM (Fцrderanlagen Magdeburg)[5]

· TAKRAF

· До 1989 года в ЧССР выпускались модели K 300, KU 300, KU 300B, K 800, K 800 B и KU 800. Теперь в Чехии производятся K 800B/12, K 2000, KK 1300 (KK 1300/K 111), UNEX KU 800/20, KU 300.15 (KU 300S.13/K70). В России остался один KU 800, который работает в карьере Стойленского?ГОКа. Он был изготовлен в Чехословакии, первые узлы начали поступать на комбинат в марте 1968 года, а собрали и запустили его в работу в начале 1970-х годов. В РГАКФД хранится лента Ростовской студии кинохроники, рассказывающая об этом событии.

7. Исторические факты

Идею копающего колеса впервые высказал Леонардо?да?Винчи в начале XVI века. B 1884?году американский инженер Ч. Смит получил патент на экскаватор c 2 роторными колёсами, расположенными симметрично относительно конвейера. Первый роторный экскаватор был изготовлен в Германии в 1916?году фирмой «Humboldt» по патенту французского инженера Г. Швандера. Первые роторные экскаваторы в CCCP были созданы в мастерских Часов-Ярских карьеров огнеупорного сырья в 1950-x годах, a промышленное производство началось в 1958?году.

· Борис Гудыменко, машинист роторного экскаватора, один из участников бригады Г. И. Мозера, которая успешно впервые испытала и внедрила технику из ГДР, в 1978 году, в числе группы инженерно-технических работников Экибастузского бассейна, получил Государственную?премию?СССР.

· Крупнейший в мире 14 200-тонный роторный ковшовый экскаватор Bagger 293 был смонтирован на открытой разработке бурого?угля в Гамбахе (ФРГ). Его производительность 240 тысяч мі угля за 24-часовой рабочий день, длина -- 220 м, высота -- 96 м, 20 ковшей, ёмкость ковша -- 15 мі.

Заключение

В ходе выполнения данной курсовой работы, я понял, что такая техника незаменима при проведении горных работ как закрытого, так и открытого типа, а также для прокладки нефтепроводов, водопроводов, газопроводов, траншей и кабелей. Для получения доступа к залежам ценных ископаемых возникает потребность во вскрытии и удалении поверхностных пород, что требует наличия роторного оборудования.

В целом работа над данным курсовым проектом позволила мне расширить знания в области применения роторных экскаваторов, позволила получить дополнительные знания в области технического обслуживания данной техники во время работы.

Считаю, что материалы данной работы могут быть использованы при теоретической подготовки к экзаменам, в качестве учебного пособия, а также при решении соответствующих практических задач.

Литература

1. Фролов К.В., Машиностроение. Энциклопедия в сорока томах/ К.В. Фролов,- Том IV-24,-Москва, издательство «Машиностроение»

2. Домбровский Н.Г., Многоковшовые Экскаваторы. Конструкция, теория и расчёт,- Москва, издательство «Машиностроение» 1972, 432 стр.

3. Минаев. В.И. Машины для строительства магистральных трубопроводов. М., «Недра», 1973, 432 с.

4. Давидович П.Я., Крикун В.Я. Траншейные роторные экскаваторы. М., «Недра», 1974, 320 с.

5. Лызо Г.П. Тракторы, автомобили, двигатели. М., «Высшая школа», 1968, 500 с

Размещено на Allbest.ru

...