Роторный экскаватор

РОТОРНЫЙ ЭКСКАВАТОР (а. bucket wheel excavator; н. Schaufelradbagger; ф. excavateur а roue, roue-pelle; и. excavadora de rotor) — самоходная машина непрерывного действия на гусеничном или шагающе-рельсовом ходу с выдвижной или невыдвижной стрелой, предназначенная для ведения вскрышных или добычных работ верхним (преимущественно) и нижним черпанием, разработки выемок (каналов), удаления породы в отвал или погрузки горной массы в транспортное средство. Применяется на породах и углях малой и средний крепости (до IV категории включительно без предварительного рыхления взрывом, а более крепких — после рыхления) при температурах — 40-35°С.

Роторный исполнительный орган с ковшами имел прототипом водоподъёмные колёса древних. Идею копающего колеса впервые высказал Леонардо да Винчи (начало 16 века). В 1884 американский инженерн Ч. Смит получил патент на экскаватор с 2 роторными колёсами, расположенными симметрично относительно конвейера. Первый роторный экскаватор был изготовлен в Германии в 1916 фирмой "Humboldt" по патенту французского инженера Г. Швандера. Они стали широко применяться на угольных разрезах Германии. Первые роторные экскаваторы в CCCP были созданы в мастерских Часов-Ярских карьеров огнеупорного сырья в 50-х гг., а промышленное производство их началось в 1958 (модель ЭРГ-350/1000, построенная на Донецком машиностроительном заводе имени ЛКСМУ по совместному проекту с Новокраматорским машиностроительным заводом имени В. И. Ленина). В 1967 НКМЗ выпустил мощный роторный экскаватор ЭРГ-1600 с выдвижной стрелой производительностью 3000 м³/ч, а в 1973 — ЭРШРД-5000 на шагающе-рельсовом ходу. Готовятся к производству роторные экскаваторы производительностью 12 500 м³/ч (ЭРШРД-12500 НКМЗ-КРАСТЯЖМАШ). Параметры советских роторных экскаваторов даны в табл.

Роторный экскаватор экскавирует горную массу ковшами, укреплёнными на роторном колесе (роторе), вращающемся вокруг своей оси в направлении, обеспечивающем эффективное их заполнение в зоне контакта с забоем (при верхнем черпании — по часовой стрелке, если смотреть на ротор с левой "скулы", и против — при нижнем черпании, с перестановкой ковшей на 180°). При работе исполнительный орган роторного экскаватора осуществляет движение в горизонтальной и вертикальной плоскости. Подача ротора на забой происходит либо за счёт выдвижения роторной стрелы, либо за счёт подачи всей машины на ходовом устройстве вперёд.

С технологической точки зрения роторные экскаваторы радиального и поперечного копания различают по назначению, максимальной теоретической производительности, величине расчётного удельного усилия копания в МПа, способу подачи ротора на забой, величине допускаемого уклона рабочего горизонта, определяемого наличием или отсутствием выравнивающего поворотную платформу устройства, способу опирания стрелы разгрузочного конвейера, типу ходового устройства. По способу разгрузки ковшей роторы принято разделять на гравитационные и инерционные. У первых разгрузка ковшей осуществляется под действием силы тяжести породы при прохождении ими зоны разгрузки в верхней части ротора. У инерционных роторов разгрузка ковшей происходит под действием центробежных сил, выбрасывающих породу из ковшей. Для этого обеспечивают частоту вращения ротора в 3-5 раз более высокую, чем у гравитационных, и достигают такой скорости движения частиц горной массы, при которой центробежная сила, действующая на неё, превышает силу тяжести и поэтому выбрасывает породу из ковша. Горная масса из ковшей выгружается на конвейер, расположенный сбоку ротора или сзади, и далее передаётся на разгрузочный (отвальный) конвейер непосредственно или через систему перегрузочных конвейеров.

Подъём и опускание роторной и отвальной стрел осуществляется через систему полиспастов лебёдками, устанавливаемыми на стреле противовеса. Последняя совместно с мачтой поддержки роторной стрелы и поворотной платформой образуют верхнее строение (надстройку) роторного экскаватора. Платформа верхнего строения опирается через опорно-поворотное устройство на базу ходовой части и может поворачиваться относительно неё на 360°. Отвальный конвейер имеет индивидуальный привод поворота, позволяющий его стреле отклоняться от продольной оси на 270° в обе стороны и сохранять заданное положение в пространстве вне зависимости от расположения роторной стрелы.

В CCCP производятся карьерные экскаваторы марки ЭР (5 типов) для производства вскрышных работ с производительностью 630, 1250, 2500, 5000, 10 000 м³/ч по рыхлой массе и удельным усилием копания не менее 0,7 МПа и роторные экскаваторы тех же 5 типов с усилием копания не менее 1,4 МПа (экскаваторы марки ЭРП), предназначенные для ведения добычных работ.

За рубежом карьерные роторные экскаваторы производят в ГДР, ЧССР, ФРГ, Японии и США.

Наиболее мощные зарубежные модели роторных экскаваторов — гусеничные машины SchRs-6340•51/17 (ФРГ) и SRs-6300 (ГДР) с расчётной суточной производительностью до 240 тысяч м³ по целику. У первой модели стрела длиной 70,5 м позволяет отрабатывать уступ высотой 51 м и глубина 17 м. Ротор имеет диаметр 21,5 м и 18 ковшей вместимостью 6,34 м³ каждый. Расчётная производительность 19 120 м³/ч. Мощность четырёх двигателей привода ротора 3360 кВт, масса роторного экскаватора с автономным погрузочным устройством и соединительным мостом 12 800 т.

Развитие роторного экскаватора идёт по пути создания машин большой производительности и моделей с увеличенным удельным усилием копания (2,1-3 МПа) и укороченными линейными параметрами (компактные роторные экскаваторы).