Цепной экскаватор

ЦЕПНОЙ ЭКСКАВАТОР (а. bucketchain excavator; н. Eimerkettenbagger; ф. excavateur а chaine; и. excavadora de cadena, excavadora de rosario) — самоходная горная машина непрерывного действия с исполнительным органом в виде бесконечной цепи с закреплёнными на ней ковшами. Выполняется на железнодорожном (рис. 1), гусеничном или реже шагающем ходу с поворотной или неповоротной платформой. Предназначен для ведения вскрышных или добычных работ верхним и нижним черпанием в породах или углях невысокой крепости при температуре до — 35°С, разработки выемок (каналов) с удалением породы в отвал или погрузки горной массы в транспортное средство непрерывного или цикличного действия. Прототип цепного экскаватора — паровая плавучая землечерпалка, применённая в 1812 русским инженером А. Бетанкуром в Кронштадте. Сухопутный цепной экскаватор был создан в Европе в 1860 и работал на строительстве железных дорог в Арденнах. При проходке Суэцкого канала (1863-68) использовалось 7 цепных экскаваторов, которые переместили 6 млн. м³ грунта. В России производство цепного экскаватора было начато Путиловским заводом в 1901.

У цепного экскаватора ковши (от 20 до 60 штук) крепятся на пальцах к шарнирам звеньев бесконечной цепи, перемещаемой ведущими звёздочками по каткам и направляющим ковшовой рамы; нижняя ветвь цепи всегда движется к экскаватору, отделяя ковшами породу от забоя и транспортируя её к месту разгрузки, расположенному у ведущих звёздочек.

Порода из ковшей, огибающих ведущие звёздочки, высыпается либо на приёмный вращающийся стол, либо на перегрузочный конвейер, которые передают её в бункер или на отвальный конвейер. Ковшовая рама и отвальная стрела подвешиваются, как правило, к металлоконструкциям, имеющим индивидуальные консоли противовесов, на которых размещаются лебёдки их подъёма и могут независимо поворачиваться на опорно-поворотных устройствах относительно ходовой рамы и друг друга.

В рабочем процессе исполнительный орган цепного экскаватора перемещается в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Основным рабочим движением является движение цепи по направляющим рамы в вертикальной плоскости и поступательное в горизонтальной плоскости, осуществляемое либо за счёт поворота платформы верхнего строения (полно- или частично поворотные цепные экскаваторы радиального копания на гусеничном ходу), либо за счёт переезда всей машины (главным образом неповоротные цепные экскаваторы поперечного копания на железнодорожном ходу), таким образом, траектория движения ковша определяется скоростями резания (обычно не более 1,5 м/с) и подачи (на порядок меньше).

Цепные экскаваторы поперечного и радиального черпания различают: по взаимному расположению машины и забоя только нижнего, нижнего и верхнего черпания; по конструкции рабочего оборудования — с жёстко направленной ковшовой цепью, со свободно провисающей нижней её ветвью и комбинированные, а также с шарнирной или бесшарнирной ковшовой рамой с планирующим звеном или без него; по способу подачи рабочего оборудования на забой — веерным опусканием ковшовой рамы, либо её выдвижением подающим механизмом, или перемещением всей машины на ходовом устройстве поперёк забоя; по конструкции разгрузочных устройств — с разгрузкой в одно- или многопутный железнодорожный транспорт, проходящий под экскаватором (портальные цепные экскаваторы на железнодорожном ходу — рис. 1), с боковой отгрузкой, либо через люк, либо через консольные стрелы или соединительные мосты (главным образом цепной экскаватор на гусеничном или шагающем ходу). Современные отечественные цепные экскаваторы на рельсовом (ЭМ-201А) и гусеничном (ЭМ-321) ходу производительностью соответственно 36 и 73 м³/ч изготовляются Дмитровским экскаваторным заводом и используются на небольших карьерах нерудных стройматериалов при разработке глин, песка, гравия и талых грунтов. Цепные экскаваторы поперечного копания средней и большой мощности производятся в Германии и ЧСФР. Типажный ряд цепных экскаваторов включает машины: ERs — на гусеничном ходу (22 типоразмера) с ковшом вместимостью 250-3100 л и теоретической производительностью до 7800 м³/ч по рыхлой массе; Es — на рельсовом ходу (11 типоразмеров) с ковшом вместимостью 900-4500 л и производительностью до 14500 м³/ч по рыхлой массе, расчётным удельным усилием копания до 1,5 МПа, суммарной высотой разрабатываемых уступов с одного уровня стояния цепных экскаваторов до 65 м, установленной мощностью двигателей до 5500 кВт и массой до 5800 т.

Цепные экскаваторы типажного ряда компонуются по шести принципиальным схемам (рис. 2).

К концу 80-х гг. на карьерах и разрезах CCCP работают свыше 40 цепных экскаваторов.