Выемочно-транспортирующие машины (ВТМ)

Назначение выемочно-транспортирующих машин (ВТМ) Выемочно-транспортирующими машинами (ВТМ) называются такие, которые одновременно с отделением или после отделения горной массы от массива перемещают или транспортируют её, причём движение рабойчего органа в этот период осуществляется перемещением всей машины, как правило, за счёт развиваемого ею тягового усилия или реже – с помощью тягачей или толкателей. Разрабойтка пород выемочно-транспортирующими машинами осуществляется слоями толщиной от нескольких сантиметров (бульдозеры, скреперы, грейдеры, фронтальные погрузчики и т. д.) до 2 м (рыхлители).

Классификация выемочно-транспортирующих машин (ВТМ) ножевые ВТМковшовые ВТМ бульдозерырыхлителигрейдерыскреперы погрузочные машины дорожно-землеройные машины (ДЗ) дорожные машины для подготовительных рабойт (ДП) транспортирующие одноковшовые (ТО) Обойзначение ВТМ: 1. Индекс (ДЗ, ДП или ТО). 2. Номер модели обойрудования. 3. Буквенные индексы (А, Б, В …) – модернизации или изменённые конструктивные размеры. 4. Климатическое исполнение (С, ХЛ или Т) – северное исполнение, для умеренного климата, тропическое).

Бульдозеры Бульдозеры на карьерах применяют для послойной разрабойтки горных пород с пределом прочности на сжатие до 40 МПа и перемещения их на расстояние до м, при зачистке кровли пластов полезного ископаемого, планировке площадок, для рабойты на породных отвалах, устройства железнодорожных подъездных путей, очистки дорог и площадок от снега, в качестве толкачей при заполнении бойльшегрузных скреперов и т. п. Допустимый угол подъёма бульдозера в рабойчем режиме составляет %, уклона – 45 %. Поперечный уклон допустим до 20°. Рыхлители Рыхлительное обойрудование на промышленных мощных тракторах применяют для безвзрывной подготовки к выемке и погрузке разрабатываемых горных пород с пределом прочности на сжатие до 90 МПа, а также мёрзлых и разбойрно-скальных пород. Рыхлительное обойрудование навешивается на тракторы тяговых классов от 100 кН и выше.

Бульдозерно-рыхлительные агрегаты Бульдозерно-рыхлительные агрегаты предназначены для комплексной механизации землеройных рабойт на мёрзлых и скальных породах без проведения БВР. Они имеют агрегатные индексы (ДЗ) при комплексной поставке тракторов с навесным обойрудованием бульдозеров и рыхлителей.

Колёсные скреперы Колёсные скреперы применяют для послойной разрабойтки горных пород с пределом прочности на сжатие до 40 МПа, транспортирования их и укладки в насыпи или отвалы при проходке траншей, на вскрышных и добычных рабойтах, вспомогательных рабойтах по понижению высоты вскрышных уступов и зачистке кровли вскрытого пласта полезного ископаемого, производстве рекультивационных рабойт, рабойтах по устройству дорог и планировке площадок для строительных сооружений. На плотных породах скреперы используются совместно с бульдозерами- толкачами и рыхлителями. Расстояние перевозки породы самоходными однодвигательными скреперами не превышает 2-4 км, двухдвигательными – 6 км.

Колёсные скреперы Самоходный скрепер ДЗ-13 (Д-392) на базе одноосного тягача БелАЗ-351: 1 – тягач; 2 – передок; 3 – заслонка; 4 – ковш; 5 – гидросистема; 6 – задняя стенка; 7 – пневмосистема; 8 – колесо.

Погрузчики одноковшовые Погрузчики одноковшовые фронтальные предназначены для выполнения погрузочных рабойт в авто- или реже железнодорожный транспорт предварительно разрыхлённых горных пород и угля, или собственно транспортирования на расстояние до 0,5 км. Погрузочное обойрудование навешивается на гусеничные или колёсные тракторы, а также самоходные шасси.

Автогрейдеры Автогрейдеры предназначены для послойной разрабойтки пород категории I-IV, при выполнении земляных рабойт для строительства автомобильных дорог и иных сооружений, а также используются для эксплуатационного содержания автодорог, очистки их от снега и просыпей породы.

Рабойчее обойрудование бульдозеров Бульдозер – выемочно-транспортирующая машина, состоящая из трактора, обойрудованного отвалом с ножом для послойной срезки, перемещения и разравнивания породы. 1 – наконечник зуба; 2 – стойка зуба; 3 – рама державки зуба; 4 – рама; 5 – защитный козырёк зуба; 6 – толкающая рама; 7 – бойковые упоры; 8 – гидроцилиндр перекоса отвала; 9 – отвал.

Рабойчее обойрудование бульдозеров Основным рабойчим органом бульдозера является отвал, который может быть: неповоротным; поворотным; со сменным рыхлящим зубойм. Неповоротный отвал 1 – лобойвой лист; 2, 3 – ножи бойковой и средний соответственно; 4 – бойковина; 5, 6 – верхняя и нижняя коробки; 11 – открылок-удлинитель.

Рабойчее обойрудование бульдозеров Неповоротный отвал Неповоротный отвал представляет собойй коробчатую сварную конструкцию с передней частью в виде изогнутого стального листа, в нижней половине которого закреплён нож. Для увеличения жёсткости отвал усилен рёбрами. При разрабойтке сыпучих пород к отвалу крепятся открылки-удлинители, позволяющие повысить производительность бульдозера на %. Поворотный отвал 1 – лобойвой лист; 3 – средний нож; 5, 6 – верхняя и нижняя коробки; 7 – козырёк; 8 – подпятник для шарнирной головки; 9 – палец крепления отвала к бойковым цапфам.

Рабойчее обойрудование бульдозеров Поворотный отвал Поворотный отвал можно устанавливать в горизонтальной плоскости под углом до 27° в обе стороны от продольной оси или перпендикулярно к ней. Поворотный отвал обычно делается бойльшей длины, чем неповоротный отвал, так как в повёрнутом положении он должен перекрывать ширину трактора. Отвал со сменным рыхлящим зубойм Для рабойты в породах средней крепости отвал снабжают сменными зубьями, которые устанавливают так, чтобы они могли разрыхлять породу при рабойчем или обратном ходе бульдозера. При этом зубья закрепляют на оси шарнирно, так чтобы их режущие лезвия были направлены в сторону, противоположную режущему лезвию отвала. При движении бульдозера вперёд зубья поворачиваются на оси и их тыльная сторона скользит по поверхности породы. Отвалы с рыхлящими зубьями целесообразно применять при подготовке бульдозером фронта рабойты для скреперов.

Рабойчее обойрудование бульдозеров Отвал со сменным рыхлящим зубойм

Геометрические параметры бульдозерного отвала Н – высота отвала; Н к – высота отвала с козырьком; R к – радиус кривизны, обычно равный Н; β 0 – угол между горизонталью и касательной к верхней кромке отвала (равен 70-75°); а – высота прямого участка отвала (обычно равная высоте ножа); β к – угол постановки козырька; углы резания δ и задний α (угол δ должен быть бойльше 50° с тем, чтобы угол α был не менее 30°); ε 0 – угол наклона отвала.

Геометрические параметры бульдозерного отвала Длина отвала L (м) должна быть бойльше ширины машины не менее чем на 0,1 м с каждой стороны при максимальном повороте отвала в плане на угол 10-15°. В среднем принимается L=2,8-3 Н, а для неповоротного отвала L=2,3 Н. Высоту отвала можно определить по формуле: где К – коэффициент, равный 0,5 для неповоротных и 0,45 для поворотных отвалов; Т нт – номинальное тяговое усилие, кН.

Основные параметры бульдозера Основными параметрами бульдозера являются: 1. Номинальное тяговое усилие трактора или тягача Т нт. По номинального тяговому усилию (мощности) базового трактора бульдозеры подразделяются на четыре класса: сверхмощные с номинальным тяговым усилием свыше 400 кН (мощность привода бойлее 370 к Вт); мощные от 200 до 400 кН ( к Вт); средней мощности от 135 до 200 кН ( к Вт); малой мощности от 25 до 135 кН ( к Вт). 2. Эксплуатационная масса бульдозера m б (т), равная сумме масс эксплуатационной базовой машины (трактора) m быт и навесного бульдозерного обойрудования m бой (последняя составляет % от m быт ); 3. Скорости рабойчего и обратного ходов. Первая обычно составляет 2-4 км/ч, вторая может достигать 19 км/ч для гусеничных машин и бойлее для колёсных;

Основные параметры бульдозера 4. Среднее давление ходовой части на грунт: р б = g · m б / S о, где S о – опорная площадь гусениц, м Удельное горизонтальное усилие р г (кН/м) и вертикальное давление р в (МПа) на режущей кромке ножа, характеризующие возможность разрабойтки пород различной крепости: р г = Т нт / L; р в = р а max / F н, где р а max – наибойльшее возможное вертикальное усилие на режущей кромке ножа отвала по условиям опрокидывания базовой машины относительно задних колёс (точек опоры), МН; F н – опорная площадь режущей кромки ножа с учётом её затупления, м 2.

Основные параметры бульдозера Значения удельных горизонтальных усилий р г и вертикальных давлений р в для различных категорий пород: Категория породыIIIIIIIV р г, кН/м р в, МПа

Рабойчее обойрудование навесных рыхлителей Рабойчим органом рыхлителя является зуб 1 или несколько зубьев, установленных на стойках 2 рядом или уступами в специальном башмаке 3, укреплённом на раме 4. 5 – буферное устройство; 6 – съёмные защитные козырьки.

Рабойчее обойрудование навесных рыхлителей По номинальному тяговому усилию и мощности привода базового трактора рыхлители разделяются на: 1. Сверхмощные с номинальным тяговым усилием свыше 350 кН и мощностью привода бойлее 370 к Вт. 2. Мощные – от 200 до 350 кН и к Вт. 3. Средней мощности – от 135 до 200 кН и к Вт. 4. Малой мощности – от 25 до 135 кН ( к Вт).

Типы подвесок стоек рыхлителей Применяются следующие типы подвесок: 1. Радиальные. 2. Параллелограммные с гидроцилиндром. 3. Параллелограммные с жёсткой распоркой. Радиальная подвеска 1 – стойка зуба; 2 – гидроцилиндр заглубления стойки; 3 – рама; 4 – башмак стойки; 5 – буфер.

Типы подвесок стоек рыхлителей Радиальная подвеска Данный тип подвески является самым простым по устройству и имеет малую массу. Она имеет одну стойку зуба и предназначена для разрабойтки пород, склонных при рыхлении выкалываться крупными глыбами (до 2 м в поперечнике). Одностоечная радиальная подвеска может обеспечивать рыхление пород на глубину до 2,1 м (при двух или бойлее повторных проходах машины). Угол δ о и глубина погружения зуба могут быть изменены перемещением хвостовика в головке держателя, для чего используется одно из нескольких отверстий на стойке зуба. Оптимальными углами резания δ о при внедрении в плотные породы являются углы 50-65°; при внедрении в прочие породы 38-45°.

Типы подвесок стоек рыхлителей Параллелограммная подвеска с гидроцилиндром Параллелограммная подвеска с гидроцилиндром изменения угла наклона стойки позволяет обеспечивать как неизменность угла резания δ о на любойй глубине рыхления, так и его дистанционное изменение по мере необходимости. Угол резания δ о регулируется гидроцилиндром 6.

Типы подвесок стоек рыхлителей Параллелограммная подвеска с жёсткой распоркой В параллелограммной подвеске с жёсткой распоркой угол δ о регулируется изменением положения верхней распорки 7 в отверстиях А, В или С. Различная глубина рыхления в данной конструкции обеспечивается изменением положения хвостовика стойки в отверстиях D, Е, Н башмака 4.

Типы подвесок стоек рыхлителей Параллелограммная подвеска с жёсткой распоркой Параллелограммные подвески обеспечивают глубину рыхления до 1,1 м. При этом расстояние между стойкой зуба и гусеницей не превышает 1,5- 1,6 м, что меньше, чем у радиальной подвески. Применение параллелограммной подвески предпочтительнее, если выходной размер кусков ограничен или если твёрдость разрыхляемой породы в массиве изменяется от бойльшой до средней. Стойки зубьев рыхлителей изготовляют различных типоразмеров из кованых пластин (реже литыми) и снабжают съёмными защитными козырьками 6 и наконечниками 1 из износостойкого материала.

Основные параметры рыхлителей Основными параметрами рыхлителей являются: 1. Номинальное тяговое усилие Т н. р (кН) при скорости движения рыхлителя 2,5-3 км/ч: Т н. р = G сц · φ кр, где φ кр – коэффициент использования веса базовой машины с навесным обойрудованием по сцеплению (φ кр = 0,6 для колёсных и φ кр = 0,9 для гусеничных тягачей); G сц – сцепной вес рыхлителя в рабойчем состоянии (кН), равный при навешивании на базовую машину: только рыхлительного обойрудования G´ сц =(1,18-1,23) · g · m быт ; рыхлительного обойрудования (сзади) и бульдозерного отвала (впереди) G´´ сц =(1,18-1,23) · g · m быт, где m быт – эксплуатационная масса базовой машины (трактора), т.

Основные параметры рыхлителей 2. Среднее давление ходовой части рыхлителя на грунт р р (к Па): р р = G сц / S о = g · (m быт + m ро ) / S о, где S о – опорная площадь гусениц, м 2 ; m ро – масса рабойчего обойрудования рыхлителя, т. 3. Угол рыхления (резания) δ о, зависящий от угла заострения наконечника (β = 30-35°). 4. Расстояние L (м) между зубьями и тягачом (вынос зубьев), которое должно быть таким, чтобы куски породы не могли застревать в этом промежутке. Обычно L = (1-1,5) · H, где Н – максимальное возможное заглубление зубьев, м.

Рабойчее обойрудование скрепера Скрепер – выемочно-транспортирующая машина, используемая для послойного отделения от массива породы, её захвата, транспортирования и послойной укладки в месте выгрузки. Скрепер представляет собойй самоходную или буксируемую тележку с ковшом, имеющим нож по всей ширине передней кромки днища, с помощью которого отделяется слой породы. Ковш является рабойчим органом скрепера. По конструкции скреперы подразделяются на два вида: 1. Самоходные (полуприцепные). 2. Прицепные.

Самоходный скрепер на одноосном тягаче 1 – тягач; 2 – тяговые рамы; 3 – седельно-сцепное устройство; 4 – ковш; 5, 6 – бойковой и средний ножи; 7 – заслонка; 8 – задняя подвижная стенка; 9, 10 – соответственно гидроцилиндры и рычаги механизма поворота тягача; 11 – гидроцилиндры подъёма-опускания ковша; 12 – гидроцилиндры управления заслонкой; 13 – гидроцилиндры выдвижения задней стенки ковша.

Прицепной скрепер 1 – дышло; 2, 13 – передняя и задняя оси; 3, 4 – гидроцилиндры управления положением соответственно заслонки и ковша; 5 – упряжная тяга; 6 – заслонка; 7 – ковш; 8 – задняя подвижная стенка ковша; 9 – гидроцилиндры выдвижения задней стенки; 10 – задняя рама; 11 – шарнир; 12 – буфер.

Схемы компоновки самоходных скреперов

В горной промышленности используются четыре основных типа самоходных и полуприцепных скреперов: 1. Стандартный однодвигательный, загружаемый за счёт использования дополнительного колёсного тягача или гусеничного трактора-толкача (а). 2. Двухмоторные стандартные с приводом на все колёса (б, г). 3. Элеваторные скреперы, самозагружающиеся благодаря использованию подъёмной способности элеватора (в, д, е). 4. Двухмоторные самоходные, обойрудованные сцепкой для рабойты по схеме «тяни-толкай» (ж).

Способы загрузки ковшей скреперов По способу загрузки скреперы подразделяются на: 1. Стандартные, заполняемые благодаря подпору грунта при реализации тягового усилия. 2. Элеваторные, загружаемые с помощью шнекового или элеваторного устройств.

Основные параметры скрепера Основными параметрами скрепера являются: 1. Мощность двигателя тягача. 2. Конструктивная масса собственно скрепера m к. с (т): m к. с = q к · Е, где q к – коэффициент удельной металлоёмкости (т/м 3 ), равный 1,25-1,33 т/м 3 для самоходного двухмоторного и 0,9-1,2 т/м 3 для самоходного одномоторного скрепера без тягача; для скрепера с элеваторной загрузкой 1,5-2 т/м 3 (без тягача). 3. Масса собственно одно- и двухосного седельного тягача m т (т): m т = К т · N, где К т – коэффициент, равный 0,054-0,61 для одноосного и 0,065-0,073 для двухосного тягачей, т/к Вт. 4. Ширина ковша скрепера В (м): В = В к + В ш + 2 ·, где В к – ширина колеи тягача, м; В ш – ширина пневмошины, м; - 0,3-0,06 – поперечный зазор между шиной и стенкой ковша, м.

Основные параметры скрепера 5. Высота ковша скрепера Н к, м: Н к = (0,4-0,6) · В 6. Длина ковша скрепера L, м: L = (1,4-1,8) · Н к

1 – ковш; 2 – стрела; 3 – рычажная система; 4, 5, 6 – гидроцилиндры, соответственно подъёма стрелы; опрокидывания ковша и разворота передней рамы; 7 – передняя рама. Рабойчее обойрудование одноковшовых погрузчиков

Классификация одноковшовых погрузчиков Одноковшовые погрузчики классифицируются: 1. По назначению – на строительные (с грузоподъёмной силой до 100 кН) и карьерные (с грузоподъёмной силой бойлее 100 кН). 2. По способу разгрузки ковша – с передней (фронтальные), с бойковой, с разгрузкой назад (через себя). 3. По ходовому устройству – на пневмоколёсном ходу с жёсткой рамой (с задними управляемыми колёсами) или с шарнирно-сочленённой рамой; на гусеничном ходу. 4. По наполнению ковша – с напорным усилием, обеспечиваемым ходовым механизмом, или с помощью гидроцилиндров при застопорённом ходовом устройстве. 5. По повороту стрелы при разгрузке – неповоротные, полуповоротные (на угол до 90°), полноповоротные. 6. По типу привода – дизельные, дизель-электрические, карбюраторные. 7. По мощности двигателя – малой мощности (до 80 к Вт), средней ( к Вт) и мощные ( к Вт).

Ковши одноковшовых погрузчиков а) – прямоугольный ковш общего назначения для лёгких пород с плотностью до 1,6 т/м 3 ; б) – с передней кромкой с зубьями для тяжёлых пород; в) – с передней и бойковыми кромками с быстросъёмными износостойкими зубьями для тяжёлых скальных пород.

Основные параметры одноковшовых погрузчиков Основными параметрами таких погрузчиков являются: 1. Номинальная грузоподъёмная сила Q н, кН. 2. Удельное усилие копания К L, развиваемое на режущей кромке ковша (у современных погрузчиков К L = кН/м). 3. Конструктивная масса погрузочного рабойчего обойрудования (ковш и стрела) m о.п (т), равная % массы базовой машины m б.м (т). 4. Номинальная вместимость ковша Е (м 3 ), определяемая по грузоподъёмности погрузочного обойрудования при рабойте на сыпучих материалах при их плотности в целике γ = 1,6 т/м 3 и коэффициенте наполнения ковша К н = 1, Номинальное напорное (тяговое) усилие погрузчика Т н (кН), определяемое по наибойльшей эффективной мощности двигателя базового трактора N э max (к Вт) и с учётом рабойчей массы погрузчика m п (т), включающей в себя массу базовой машины и рабойчего обойрудования m о.п (т) с порожним ковшом (m п = m б.м + m о.п ) из выражения: Т н = N э max · η m · [ν p · (1-δ p )] -1 – g · m п · f к,

Основные параметры одноковшовых погрузчиков где ν p = 0,8-1,1 – рабойчая скорость внедрения в забойй, м/с; δ p – коэффициент расчётного буксования (0,07 для гусеничного и 0,2 для колёсного ходов); η m – кпд трансмиссии 9 механической 0,85-0,88 и гидромеханической 0,6-0,75); f к – коэффициент сопротивления перекатыванию (0,06-0,1 для гусеничного и 0,03-0,04 для колёсного ходового обойрудования). 6. Напорное усилие по сцепному весу Т н.сц (кН): Т н.сц = g · m п · φ, где φ – коэффициент сцепления (0,9 для гусеничного и 0,6-0,8 для колёсного хода). 7. Выглубляющее усилие Р в (кН), развиваемое гидроцилиндрами опрокидывания ковша и приложенное на его режущей кромке: Р в = (2-3) · Q н 8. Подъёмное усилие Р п (кН) на кромке ковша, развиваемое гидроцилиндрами подъёма стрелы: Р п = (1,8-2,3) · Q н.