 |
Применение бульдозеров, скреперов и одноковшовых погрузчиков
|
|
|
|
Бульдозеры, скреперы и одноковшовые погрузчики относятся к выемочно-транспортным машинам, которые при производстве вскрышных, добычных и вспомогательных работ на карьерах отделяют горную массу от массива или навала, перемещают (транспортируют) ее в рабочем органе и укладывают в отвал или грузят в транспортные средства. Погрузка транспортных средств бульдозерами и скреперами осуществляется с использованием специальных бункеров. Погрузчики производят непосредственную погрузку транспортных средств.
Бульдозер представляет собой агрегат, состоящий из базового гусеничного или колесного трактора (тягача) и навесного бульдозерного оборудования (отвала, устройства для подвески отвала к базовой машине, системы привода отвала). Некоторые конструкции допускают поворот отвала в плане относительно трактора. В зависимости от условий работы применяются отвалы различной конструкции. Наиболее распространен сварной отвал коробчатой формы, в нижней части которого закреплен стальной нож. Для увеличения прочности отвал снабжается ребрами жесткости, а при работе в сыпучих породах - открылками-удлинителями. В условиях плотных пород отвал снабжается съемными зубьями, позволяющими рыхлить породу в процессе работы.
Бульдозеры имеют гусеничный или пневмоколесный ход. Колесные бульдозеры оснащены шинами низкого давления (0,15-0,175 МПа), что обеспечивает их высокую проходимость и большую скорость передвижения (до 30 км/ч).
По мощности тягача бульдозеры разделяются на сверхмощные (мощность более 250 кВт), мощные (150-250 кВт), средней мощности (75-150 кВт) и легкие (до 75 кВт).
Бульдозеры имеют гидравлическое и канатное управление. Заглубление отвала у канатных бульдозеров происходит под действием силы тяжести, а при гидравлическом управлении - с помощью гидравлических систем
|
|
|
На карьерах бульдозеры используются как для производства вспомогательных работ (зачистка кровли пласта, планировка трассы транспортных коммуникаций и рабочих площадок уступов, понижение их высоты, сооружение насыпей и др.), так и вскрышных и добычных работ. В тяжелых условиях наибольшее применение получили гусеничные бульдозеры с неповоротным в плане отвалом. Применение колесных бульдозеров целесообразно при большой разбросанности участками с малыми объемами работ.
Рабочий цикл бульдозера при разработке пород состоит из операций зарезки горизонтального или наклонного слоя, резания этого слоя для получения призмы волочения и перемещения ее к месту разгрузки. Для эффективной работы плотные, трещиноватые и мерзлые породы необходимо готовить к выемке механическим рыхлением. Производительность бульдозера зависит в основном от мощности базового трактора, размеров отвала, расстояния транспортирования и свойств разрабатываемых пород.
Часовая техническая производительность бульдозера (м3) при выемки и перемещении породы определяется по формуле:
Пб.тех.=3600Vпkи.п./(Тц.р.kр.п.), (5.7)
где: Vп – объем породы, перемещаемый бульдозером за один цикл, м3;
kи.п – коэффициент изменения производительности бульдозера, учитывающий уклон и расстояние перемещения породы (табл. 5.5);
kр.п – коэффициент разрыхления породы;
Тц.р – продолжительность рабочего цикла бульдозера, с.
Таблица 5.5 – коэффициент и расстояние перемещения гонной породы
| Расстояние перемещения породы, м | Коэффициент kи.п при перемещении породы | |||
| На горизонтальном участке | Под уклон 10% | Под уклон 20% | На подъем 10% | |
| 15 | 1 | 1,8 | 2,5 | 0,6 |
| 30 | 0,6 | 1,1 | 1,6 | 0,37 |
| 65 | 0,3 | 0,6 | 0,9 | 0,18 |
| 100 | 0,2 | 0,36 | 0,55 | 0,12 |
Примечания. По данным Ю.В. Дейного.
|
|
|
Объем породы (м3), перемещаемый бульдозером за один цикл (объемы призмы волочения), можно определить с достаточной точностью как объем треугольной призмы. Приняв hл≈h1 (рис. 5.15), найдем, что:
Vn=bп.рhлBл/2, (5.8)
где: bпр – ширина призмы волочения, м;
bпр=hл/tg α;
hл – высота отвала (лемеха), м;
α=35/60° - угол откоса породы в призме волочения;
Bл – ширина отвала, м.
|
|
Рис. 5.15. Схема к определению объема призмы
1 - отвал; 2 - горная масса
Подставив в формулу (5.8) вместо bпр выражение hл/tg α, найдем, что:
Vп=Bлhл2/2tgα (5.9)
Максимальный поперечный уклон при работе бульдозеров не должен превышать 30%. Бульдозер может преодолевать подъем 15-18 и35-40% соответственно с грузом и без груза, а также спуск 45%.
Сменная эксплуатационная производительность бульдозера (м)
Пб.см=3600Vпkи.пТсмkи.б/(Тц.рkр.п), (5.10)
где: Тсм – продолжительность смены, ч;
kи.б=0,7/0,8 – коэффициент использования бульдозера во времени.
Работа бульдозеров эффективна при перемещении горной массы на небольшое расстояние (до 80 м). При разработке россыпей и работе под уклон иногда рационально перемещать горную массу на расстояние 100 м и более. Производительность бульдозеров зависит в основном от их мощности, типа разрабатываемых пород и расстояния их перемещения. При расстоянии Ln п перемещения пород 15-20 м сменная производительность бульдозеров мощностью 75-200 кВт в мягких породах составляет 800-1300 м, при Lп.п = 100 м она находится в пределах 200-350 м.
Часовая техническая производительность бульдозера на планировочных работах (м3) определяется по формуле:
(5.11)
где: Lпл - длина планируемого участка, м;
Ьпол - ширина полосы планировки за один проход бульдозера, м;
а =0,3/0,4 - ширина перекрытия полосы, м;
nпр - число проходов бульдозера по одной полосе;
Vпл - скорость движения бульдозера при планировке (на первой передачи Vпл=0,3/0,7),м/с;
tnов = 8/12 - продолжительность поворота бульдозера при каждом
проходе, с.
Колесный скрепер- самоходный или прицепной к тягачу агрегат, служащий для зачерпывания, перемещения и разгрузки породы. Рабочим органом скрепера является ковш, имеющий на передней кромке днища нож, с помощью которого срезается слой породы. Ковш скрепера бывает телескопическим и грейферным. По способу разгрузки ковша различают скреперы со свободной, принудительной и полупринудительной разгрузкой породы. При свободной разгрузке порода разгружается путем опрокидывания ковша вперед или назад. Принудительная разгрузка состоит в выталкивании породы задней стенкой ковша. Полупринудительная разгрузка осуществляется опрокидыванием ковша вперед и частичным выталкиванием.
|
|
|
Скреперы бывают одноосные и двухосные. По способу управления различают скреперы гидравлические и с механическим (канатным) управлением.
Наиболее перспективны для открытых разработок мощные самоходные или полуприцепные скреперы, созданные на базе колесных одно и двухосных тягачей и обладающие большой скоростью (40-60 км/ч безгруза и 20-30 км/ч с грузом) и маневренностью. Скреперы с гусеничными тягачами используются лишь при плохих дорожных условиях и небольшом расстоянии транспортирования (до 300 м).
Скреперы используются при производстве вскрышных и добычных работ, проходке траншей и сооружении насыпей, зачистке пластов полезных ископаемых, производстве работ по рекультивации и при различных вспомогательных работах. Скреперы в основном используются при разработке мягких пород. В последние годы мощные скреперы находят применение при разработке мелкораздробленных скальных пород. В тяжелых условиях загрузка скреперов осуществляется, как правило, с подталкиванием бульдозером-толкачом.
Разработка пород скрепером осуществляется следующим образом. При подходе скрепера к забою поднимается передняя его заслонка, а ковш опускается. В процессе дальнейшего движения скрепера по забою его нож срезает слой породы, толщина которого в мягких породах составляет 0,2-0,3 м, а в плотных и хорошо разрушенных - 0,1-0,15 м. После наполнения ковш поднимается, закрывается заслонка и скрепер перемещается к месту разгрузки. На отвале ковш опускается, поднимается передняя заслонка и задняя стенка, перемещаясь по ковшу, выталкивает породу. После разгрузки ковш поднимается, задняя стенка сдвигается в исходное положение и опускается передняя заслонка. В таком положении скрепер возвращается в забой и цикл повторяется.
|
|
|
Разработка породы скрепером производится горизонтальными слоями (при заполнении ковша на горизонтальной площадке) и наклонными слоями (в основном при проведении траншей) с заполнением ковша на наклонной поверхности при движении скрепера под уклон. В последнем случае время разгрузки ковша сокращается на 20-30% благодаря большой толщине срезаемого слоя. Угол наклона забоя изменяется в пределах 10—20°. Длина наклонного забоя (м) определяется по формуле:
lз=Ekск/(bкhск) (5.12)
где: Е - вместимость ковша скрепера, м3;
kск - коэффициент скреперования (экскавации);
bк - ширина режущей кромки ковша, м;
hск - толщина слоя, срезаемого скрепером, м.
Коэффициент скреперования равен отношению коэффициента kн.к наполнения ковша (kн.к=1,1/1,4) к коэффициенту kр.к разрыхления пород.
Часовая техническая производительность скреперами (м3) зависит от свойств породы, вместимости ковша, расстояния и скорости транспортирования и определяется по формуле:
(5.13)
где: Тц.р – продолжительность рабочего цикла скрепера, мин;
Тц.р=tн+tд.г+tp+tд.п+tв, (5.14)
tн=0,7/1,5 – продолжительность наполнения ковша, мин;
tд.г, tд.п – продолжительность движения скрепера соответственно с грузом и без груза, мин;
tр=0,3/1 – продолжительность разгрузки, мин;
tв=1/1,5 – продолжительность вспомогательных операций (повороты и переключение передач), мин;
tд.г=lг/vг;
lг – расстояние движения скрепера с грузом, м;
vг – 6/50 – скорость движения скрепера с грузом, м/мин;
tд.п=lп/vп;
lп – расстояние движения скрепера без груза, м;
vп =10/80 – скорость движения скрепера без груза, м/мин.
Сменная эксплутационная производительность колесного скрепера (м3) определяется по формуле:
Пск.см=60ЕТсмkcкkи.ск/Тц.р, (5.15)
где: Тсм – продолжительность смены, ч;
kи.ск=0,7/0,85 – коэффициент использования скрепера во времени.
Колесные скреперы выгодно отличаются от других выемочных машин простотой конструкции, надежностью, небольшой массой и стоимостью.
Производительность мощных колесных скреперов зависит от расстояния транспортирования. Сменная эксплуатационная производительность скреперов с ковшом вместимостью 15 м при расстоянии транспортирования 200 м составляет 1000-1500 м (при транспортировании на расстояние 1000 м она снижается до 300 м).
Одноковшовый погрузчик представляет собой самоходное шасси с короткой стрелой, на конце которой шарнирно закреплен ковш. Черпание породы происходит при опущенной стреле под действием усилия ходового механизма или под действием гидравлического напора при застопоренном ходовом механизме. После наполнения ковш слегка поднимается, и погрузчик отъезжает к месту разгрузки. Разгрузка может быть передняя, задняя и боковая. Различают разгрузчики неповоротные (ковшпри разгрузке не поворачивается), полуповоротные и полноповоротные. Погрузчики бывают на пневмоколёсном и гусеничном ходу, обладаютбольшой скоростью передвижения и используются как для погрузки автосамосвалов в забоях, так и в качестве самостоятельных транспортных средств. Скорость их движения по дорогам с покрытием достигает 25 и 45 км/ч соответственно с грузом и без груза, а по карьерным дорогам она составляет 10-15 км/ч. Погрузчики на гусеничном ходу используются для погрузки транспортных средств, удаленных от забоя на 10-15 м.
|
|
|
Погрузчики могут быть с дизельным, дизель-электрическим и дизель-гидравлическим приводом. По мощности привода различают погрузчики малой мощности (мощность до 75 кВт), средней (75-150 кВт) и большой (более 150 кВт). Управление погрузчиком может быть канатно-блочным и гидравлическим.
Высота забоя погрузчика ограничивается высотой черпания и составляет 1-5 м. Для мощных погрузчиков с ковшом вместимостью более 5 м она может достигать >9 м. Высота разгрузки для мощных погрузчиков достигает 5 м.
Часовая техническая производительность погрузчика (м3) определяется по формуле:
Пп.тех=60Еkэ/Тц.р (5.16)
Рабочий цикл включает следующие операции: наполнение ковша, подъем ковша в транспортное положение, перемещение погрузчика к, месту разгрузки, разгрузку ковша, возвращение погрузчика в забой.
Погрузчики имеют небольшую массу (в 6-8 раз меньшую, чем у экскаваторов с той же вместимостью ковша), простую конструкцию, высокую маневренность и большую скорость движения, что позволяет их использовать не только для погрузки в сложных забоях, но и для транспортирования горной массы и многозабойного обслуживания. По сравнению с одноковшовыми экскаваторами эксплуатационные затраты при использовании погрузчиков и их стоимость в 2-3 раза ниже.
Основными недостатками, ограничивающими применение погрузчиков, являются небольшие параметры рабочего оборудования (что ограничивает высоту разрабатываемых уступов до 10 м) и относительно небольшое напорное усилие (в моделях малой и средней мощности), которое недостаточно для разработки крупнокусковатых пород.
Погрузчики целесообразно применять на карьерах строительных материалов и цветных металлов, а также при разработке сложных забоев небольшой высоты, сложенных рыхлыми и хорошо раздробленными скальными и полускальными породами.
|
|
|
