Забои роторных экскаваторов

Основные технологические параметры роторных экскаваторов(рис) – это глубина черпания I_Ч, высота черпания Н_ч, радиусы черпания R_max и R_min, величина выдвижения стрелы l, радиус разгрузки R_P, высота разгрузки максимальная H_{P. max}, высота разгрузки минимальная H_{P. min}, диаметр роторного колеса D.

Высота отрабатываемых подуступов ограничивается максимальным углом наклона стрелы: при верхнем черпании 27 градусов, при нижнем – 18 градусов. Эти величины указываются в технических характеристиках экскаватора.

Наиболее высокая производительность экскаватора достигается за счет сокращения времени на передвижку экскаватора.

Забой роторного экскаватора (схема 3) обычно располагается с торца уступа, реже со стороны откоса.

При расположении забоя с торца уступа экскаватор во время экскавации стоит на месте, а роторная стрела поворачивается вокруг оси экскаватора на угол φ = 90^о – 135^о. При этом забой разрабатывается при повороте стрелы в прямом и обратном направлении. После отработки забоя на ширину заходки экскаватор передвигается вдоль заходки на расстояние, равное величине подачи роторной стрелы на забой. Угол поворота роторной стрелы в сторону уступа φ₁ зависит от высоты уступа и достигает 90^о. Величина поворота роторной стрелы в сторону откоса φ₂ определяетсяусловиями полной отработки забоя в основании уступа и не превышает 45^о – 50^о.

Форма стружки (в плане), снимаемой экскаватором, зависит от конструкции роторной стрелы. Экскаватор с выдвижной стрелой снимает концентрические стружки (толщина стружки постоянна), при невыдвижной стреле стружка имеет серповидную форму.

Выемка горной массы из забоя производится роторным экскаватором вертикальными и горизонтальными стружками (см. схему).

При разработке вертикальными однорядными стружками вначале вынимается стружка толщиной t по всей ширине забоя. После этого, последовательно опускаясь вниз, ротор снимает стружки 2, 3 и 4. Затем ротор перемещается в исходное положение, и цикл повторяется. Такая схема используется при отработке плотных горных пород

Схема разработки вертикальными многорядными стружками отличается от предыдущей тем, что в этом случае в каждом горизонтальном слое снимается последовательно несколько стружек. Такая схема также применяется в плотных горных породах.

В рыхлых горных породах применяется схема разработки горизонтальными слоями сверху вниз с увеличенной глубиной захвата роторным колесом (до 0,7 D). Обычно такая схема используется при отработке фронтальным забоем.

Толщина снимаемой стружки t зависит от мощности экскаватора; у средних экскаваторов она достигает 0,3 – 0,5 м. у мощных до 1 м.

На схеме изображены основные технологические схемы забоев роторных экскаваторов.

На схемах а и б изображена работа роторного экскаватора с верхним и нижним черпанием без изменениянаправления вращения роторного колеса в торцевом забое без перегружателя

На схеме д приведена последовательная отработка торцевого забоя роторным экскаватором верхнего и нижнего уступа без перегружателя.

На схеме в приведены параметры торцевого забоя при работе роторного экскаватора без перегружателя. Ширина заходки В (м) определяется минимальным радиусом черпания и рабочим углом поворота экскаватора φ:

В = R_min (1 - cos φ),

где φ = 90^о – для экскаватора с поворотной стрелой и φ = 135^о – для экскаватора с поворотным корпусом.

С целью увеличения ширины заходки используют перегружатели, что сокращает затраты и время на передвижку конвейера – схема г.

На схемах е и ж приведена отработка фронтального забоя на всю длину заходки горизонтальными слоями и блоками.

При отработке блоками ширина забоя составляет: В = 2 R_minsin φ/2.

Энергоемкость выемки, динамика нагрузок на ротор и удельное сопротивление копанию при выемке, вертикальных стружек на 10 – 30 5 меньше, чем при выемке горизонтальных. Однако выемка вертикальными стружками, особенно плотных глин, приводит к увеличению размера куска экскавируемой породы, что может существенно снизить производительность экскаватора.

Способ выемки также влияет на коэффициент использования экскаватора во времени из-за переездов и перемещения стрелы после выемки каждой стружки. Затраты времени на эти операции будут различными у экскаваторов с выдвижной и невыдвижной стрелой, а также в различных горно-геологических условиях. Поэтому учитывая кусковатость пород, расход электроэнергии и другие факторы при выборе способа выемки, эффективность каждого способа выемки характеризуется также коэффициентом использования экскаватора во времени k_{ч.р .}:

k_ч.р= t_P/t₀ = t_P/(t_P + t₁ + t₂),

где t_P – время полезной работы экскаватора; t₀ – общее время использования экскаватора; t₁ – время вспомогательных операций (зависит только от принятого способа выемки); t₂ – время простоев экскаватора (зависит от условий и организации транспортирования горной массы.

Параметры забоя определяются линейными параметрами экскаватора (длиной роторной стрелы, высотой ее подвески, диаметром ротора и т. д.), а также физико-механическими свойствами разрабатываемых пород.

Роторные экскаваторы являются совершенными машинами для раздельной выемки сложных пластов (схема). Они, в отличии от многоковшовых экскаваторов с многошарнирной ковшовой рамой, не требуют установки дополнительных лебедок и при разработке некрепких бурых углей могут вынимать слой практически любой мощности.