Роторный экскаватор – универсальный робот-землекоп
Быстро бегущий прогресс требует от всех направлений жизни повышение скоростей, мощностей и габаритов. Не оставил он в стороне и землеройную технику, ведь увеличение объёмов добычи ископаемых и качественное рытьё траншей сказываются на росте экономики в целом. Ускорить процессы выемки породы и вскрытия новых подземных пластов угля и минералов, выкопать километры котлованов без остановок способен роторный экскаватор.
Каковы особенности и преимущества специальной машины? Если и вы задались вопросом, что такое роторный экскаватор, отвечаем: это большой самоходный или навесной механизм, оснащённый несколькими заборными ковшами. Все они движутся по кругу на большом колесе (роторе). Оно выдвигается вперёд или поворачивается в стороны посредством держателя (стрелы).
Прародителем ротора по принципу действия считается древнее водоподъёмное колесо. Изобретатель эпохи Возрождения Леонардо да Винчи по аналогии к нему разработал чертежи копательной машины. Первый патент на изобретение был выдан в 1884 году американскому инженеру Чарльзу Смитту. Его экскаватор имел два симметричных вращающихся колеса с ковшами. Между ними на стреле двигалась лента конвейера.
Отечественное производство техники такого типа началось в СССР в середине ХХ века в мастерских Часова Яра. Сегодня это компания ОАО «Крастяжмаш». За рубежом модели выпускаются серийно в Германии, Чехии, Японии, Соединённых Штатах Америки.
Наблюдается динамика развития построения крупных мощных машин с большим КПД, широким горизонтом и глубиной копания и малогабаритных вариантов с небольшими линейными параметрами. Последние отличаются мобильностью, используются для строительных работ, погрузки сыпучих материалов.
Классификация машин и агрегатов
Многоковшовые экскаваторы различаются устройством и техническими способностями. В зависимости от выполняемых функций они бывают вскрышными и добычными. И первыми, и вторыми проводится разработка грунта. По направлению рабочего поля их делят на модели продольного или радиального копания. На участках разной сложности могут меняться способы подхода ковшей к грунту: удаляется порода, вынимается земля верхним или нижним черпанием.
Существуют роторы специального траншейного типа:
- плужно-роторный, движущийся в одном направлении;
- быстроходный траншейный комплекс военного назначения;
- шнеково-роторный.
Для открытых разработок идеальный вариант – поворотный (карьерный) экскаватор.
По способу передвижения они объединяются в две крупные группы: самоходные (на гусеницах и рельсах) или навесные (прикреплённые к трактору тягачу).
Области применения и работоспособность
Роторный траншейный экскаватор востребован в строительстве газопроводов, канализационных и коллекторных коммуникаций, при прокладке подземных систем связи на километровые расстояния, при рытье неглубоких котлованов. Им удобно проводить выемку земли на раскопках или масштабных ремонтных, при спасательных операциях.
Открытый песчаный или глиняный карьер и роторный экскаватор не мыслятся по отдельности. Машина способна добывать и отгружать сыпучие вещества высоты до 25 м и на 5 метровой глубине. Используются они и при прямой разработке угольных забоев, когда надо вскрыть почвенный пласт, отгрузить готовую продукцию или отвалить породу.
Главная общая особенность всех экскаваторов данного типа — возможность бесперебойного круглосуточного эксплуатирования с высокими показателями производительности, применение в труднодоступной местности. Климатические условия, повышение или понижение температурного режима не влияют на качество. Подобный цикл выгоден при добыче рудных ископаемых, природных строительных материалов. Экономятся финансы, благодаря конструкции ковшей минимизируются потери во время погрузки.
Сходства и различия конструкций
Принцип действия и устройство роторных экскаваторов у большинства механизмов одинаковые. Они представляют единую систему и состоят из поворотной платформы, к которой крепятся важные узлы: ходовая часть, кабина с пультом управления, надстройка с мачтами, отвальная и роторная стрелы с конвейерной лентой.
Разница бывает существенной только в:
- количестве ковшей, диаметре круга, к которому они крепятся;
- длине стрелы;
- размещении надстройки;
- метраже отвала, его поворотах и в тоннаже противовеса;
- мощности двигателя;
- способах разгрузки ковшей (от центробежной силы или от тяжести) и в передвижении.
Существуют незначительные отличия модификаций, выраженные в ковшовой вместительности, глубине, высоте копания. Они сказываются на том, как используют агрегаты.
Технические параметры агрегатов
Характеристики видов и моделей отличаются цифровыми показателями. За основу можно взять средние или конкретные числа, но каждый вид оборудован телескопической (складывающейся) или стационарной стрелой, на конце которой вращается ротор. Закрепляется её положение при помощи лебёдки и тросов, пропущенных между полиспастами на мачтах. С противоположной стороны устроена аналогичная отвальная стрела. Механизм их опускания и поднимания проходит по одинаковой схеме, угол зависания регулируется противовесами. Эти части все вместе образуют надстройку, способную поворачиваться вокруг оси на 360°. Это значительно расширяет возможности добычи. Узел разгрузки (конвейер) имеет автономную поворотную механику с углом отклонения 270°, что упрощает прокладку подъездных путей для транспорта. Принцип работы карьерных и траншейных агрегатов почти идентичен.
При средних размерах роторного колеса 18–20 м в диаметре с вместимостью ковшей 12 литров, глубиной разработки в 25 метров и удвоенной высотой производительность составит до 10 тысяч м3/час.
Оснащение трансмиссии гидромотором упрощает изменения скорости рабочего хода от 3,5 до 120 м/с. Ковшовая цепь движется стабильно и равномерно от 0,75 до 1,06 метра за секунду. Самоходный экскаватор способен развивать 4 транспортные скорости: минимальная 1,25, максимальная 7,60 км/час.
Вопрос о том, зачем нужен роторный экскаватор, отпадает сам. Многоковшовые машины все операции по добыче, загрузке, выгрузке выполняют одновременно. Одно действие плавно переходит в другое, образуя круговую цикличность.
Мировые роторные экскаваторы-монстры
Большой горный комбайн работает в Германии близ Кёльна на шахте «Гамбах». Bagger 288 имеет высоту 94 метра и длину 220 м. Огромное колесо диаметром 32 м весит 13 500 т, закреплено на 60-метровой стреле. Производительность гигантского роторного экскаватора – 245 тысяч м3 в сутки. Способен выкапывать уголь с глубины 100 м. Передвигается по поверхности на 12 гусеницах. Их размеры (высота 3, ширина 3,5, длина 15 метров) рассчитаны в соответствии с общим весом.
Обслуживается чудо техники бригадой из 5 человек. Работа на одном месторождении продолжается до тех пор, пока будет целесообразной и выгодной. Главная трудность – при перемещении удерживать равновесие ротора и правильное направление, чтобы избежать раскачки. Кроме того, очень важно выбирать ровную поверхность.
Конкурировать со своим сородичем может Bagger 293. Он построен в 1995 году для формирования карьеров, работает непрерывно по 3–5 суток. Входит в Книгу рекордов как обладатель крупнейшего механизма.
Людей не перестаёт удивлять, как это работает. Оказывается, достаточно просто соблюдать правила техники безопасности, владеть инженерными знаниями, и обслуживание подобных агрегатов не составит труда.
Достоинства использования налицо. Длительный срок эксплуатации (60–70 лет), огромнейшие объёмы работ и количество выполняемых функций быстро окупают затраты на строительство, техническую поддержку.