Высокопроизводительный экскаватор корпорации "Объединенные машиностроительные заводы"

Высокопроизводительный экскаватор корпорации "Объединенные машиностроительные заводы"

17 сентября 2007
ЭКГ-20 это мощный высокопроизводительный экскаватор, предназначенный для погрузки скальных пород в транспортные средства особо большой грузоподъемности. Он специально спроектирован для использования в экстремальных горно-геологических и климатических условиях, что отразилось на выборе его общей компоновки

Важной тенденцией, четко проявившейся в последние годы на карьерах и разрезах мира, является постоянный рост единичной мощности горного и транспортного оборудования. Доля экскаваторов и погрузчиков с ковшом вместимостью 15 м3 и более составляет се-годня на крупных горных предприятиях 44 % от общего парка выемочно-погрузочного обо-рудования. При этом значительная доля - 30%, приходится на машины с вместимостью ков-ша 15-24 м3. Именно в этом сегменте рынка наблюдается высокая конкуренция между ос-новными производителями погрузочного оборудования.

Анализ показывает, что несмотря на значительный интерес потребителей к гидравлическим экскаваторам и колесным погрузчикам, горные предприятия по-прежнему отдают предпочтение канатным электрическим экскаваторам.

Канатный электрический экскаватор имеет в 2-3 раза больший, чем гидравлическая машина срок службы. Значительные дополнительные затраты, связанные с необходимостью замены выработавших свой ресурс гидравлических экскаваторов, приводят к росту себе-стоимости добычи полезного ископаемого и делают более целесообразным применение ка-натных машин.

Благодаря меньшему числу подвижных деталей и узлов электрический канатный экскаватор более надежен и имеет более высокий коэффициент готовности. Малый радиус чер-пания гидравлических экскаваторов заставляет устанавливать их ближе к забою и автосамо-свалу, что отрицательно влияет на безопасность работ. А использование на гидравлических машинах дизеля приводит к значительному отрицательному влиянию на окружающую среду, что особенно актуально для глубоких карьеров, проветривание которых затруднено.

На горных предприятиях России имеется многолетний опыт эксплуатации крупных канатных электрических экскаваторов с ковшом вместимостью 20 м3 - ЭКГ-20. Первая такая машина выпущена Уралмашзаводом, входящим сегодня в корпорацию "Объединенные ма-шиностроительные заводы" (группа "Уралмаш-Ижора"), еще в 1979 году.

ЭКГ-20 это мощный высокопроизводительный экскаватор, предназначенный для погрузки скальных пород в транспортные средства особо большой грузоподъемности. Он специально спроектирован для использования в экстремальных горно-геологических и клима-тических условиях, что отразилось на выборе его общей компоновки, конструктивных реше-ниях отдельных узлов, в применяемых материалах, наличии специальных систем и устройств, обеспечивающих надежную работу машины при температурах окружающего воздуха до минус 50 градусов.

Машина представляет собой прямую лопату с реечным напором, двухба-лочной рукоятью, малоопорным гусеничным ходом и электрическим приводом всех меха-низмов. Реечный напор с двухбалочной рукоятью обеспечивает жесткость рабочего органа и позволяет осуществлять эффективную разработку пород в наиболее тяжелых условиях.

С 1947 года Уралмашзавод выпустил более 12500 карьерных экскаваторов с ковшами вместимостью от 3 до 20 м3, которые успешно работают на многих предприятиях России, государств СНГ, Германии, Индии, Китая, Египта, Румынии и других стран.

Опыт эксплуатации этих машин показал правильность принятых конструктивных ре-шений. Конструкция ЭКГ-20 отличается простотой, обеспечивает создание больших рабочих усилий, придает машине высокую маневренность и облегчает управление экскаватором.

Несущие металлоконструкции поворотной платформы, нижней и гусеничных рам, корпуса стрелы изготовлены из легированной стали 10ХСНД, напорная рукоять - из высоко-прочной легированной стали ВС(12ХН2МФАЮ), а детали ковша, подверженные интенсив-ному абразивному износу, изготовлены из марганцовистой стали 110Г13Л.

Механизм напора выполнен со встроенным редуктором и двухдвигательным электро-приводом. Двухдвигательная лебедка подъема оснащена усовершенствованными эластич-ными муфтами с соединением валов на эвольвентных шлицах. Четырехдвигательный механизм поворота снабжен пружинными амортизаторами для гашения резонансных колебаний при динамических нагрузках.

Гусеничный ход открытого типа имеет два независимых привода. Независимый при-вод каждой гусеницы от собственного электродвигателя, размещенного на раме ходовой тележки, обеспечивает высокую маневренность экскаватора.

Впервые в практике отечественного экскаваторостроения был применен прогрессив-ный электропривод по системе "тиристорный преобразователь - двигатель постоянного то-ка", обеспечивающий требуемое быстродействие, плавность выбора зазоров и высокую сте-пень управляемости приводов. Индивидуальный привод постоянного тока механизмов подъ-ема, напора, поворота и хода с питанием от силовых тиристорных преобразователей позво-лил отказаться от установки машинных преобразователей.

Для обеспечения эксплуатации при температуре до минус 50 градусов предусмотрен подогрев пневмоцилиндров тормозов, масляных ванн и баков, а также обогрев воздуха в ку-зове. Пневмосистема снабжена специальным устройством для предотвращения замерзания конденсата. Фильтровентиляционная установка подает в кузов очищенный воздух и создает в нем избыточное давление, исключающее подсос запыленного наружного воздуха. Это бла-гоприятно сказывается на долговечности электрической и электронной аппаратуры, а так же механических узлов экскаватора.

Первый экземпляр был смонтирован в 1980 году на разрезе "Нерюнгрин-ский" в Якутии. В течение последующих 8 лет там были введены в эксплуатацию еще 14 та-ких машин, которые использовались при производстве вскрышных работ. Забои, в которых работали данные машины, были представлены породами III-IV категории крепости при кусковатости пород от 250 до 600 мм. Высота забоя изменялась в широких пределах от 6 до 20 метров. Погрузка осуществлялась в автосамосвалы грузоподъемностью 180 тонн.

Продолжительность погрузки автосамосвала составила в среднем 178 секунд. Макси-мальная производительность в грунтах IV категории составила 27,4 тыс. м3/сут, 445 тыс. м3/мес и 4153 тыс.м3/год.

Опыт эксплуатации ЭКГ-20 в экстремальных условиях Южной Якутии показал, что экскаватор обладает достаточными силовыми и скоростными параметрами. Необходимо учитывать, что он эксплуатировался в суровых климатических условиях, в отсутствии на первом этапе ремонтной базы и опытных экипажей.

В процессе эксплуатации выявилась необходимость в изменении ряда конструктив-ных и технологических решений отдельных узлов и деталей, некоторых рабочих параметров по сравнению с техническим заданием. Модернизация экскаваторов производилась как при переработке техдокументации при ежегодном запуске ее в производство, так и на уже экс-плуатирующихся машинах. С 1982 по 1990 год были проведены три модернизации, которые значительно улучшили работу ЭКГ-20.

С 1982 по 1990 год были проведены три модернизации, которые значительно улучши-ли работу ЭКГ-20. По результатам работы ЭКГ-20 на разрезе "Нерюнгринский" была проведена глубокая модернизация и создан экземпляр ЭКГ-20А.

Конструктивные особенности ЭКГ-20А :

  • перенос вперед оси напорного вала и увеличение хода рукояти, обеспечившие улучшение рабочих параметров,
  • усиление корпуса и коромысла ковша, механизма открытия днища,
  • автоматическое устройство защиты корпуса стрелы от удара ковшом,
  • увеличение прочности корпуса стрелы за счет применения более прочной стали,
  • усиление зубчатых передач подъемной лебедки,
  • увеличение объема воздухосборников пневмосистемы,
  • увеличение жесткости кузова
  • введение в кабине дополнительного окна в нижней части для лучшего обзора ближ-ней к машине части забоя. Введение управления приводами главных механизмов, ручными командоконтроллерами, увеличение мощности отопителей,
  • увеличение твердости материала кольцевых рельсов опорно-поворотного устройства. Введены устройства, облегчающие подтяжку гаек центральной цапфы,
  • снижение удельного давления на грунт за счет расширения гусеничных лент,
  • раздельное натяжение гусеничных лент с помощью встроенных гидравлических домкратов без натяжной оси,
  • применение аккумуляторных батарей для аварийного освещения.

С учетом опыта эксплуатации первых машин конструкция стрелы и рукояти были из-менены. Редуктор напорного механизма встроен в корпус стрелы, изменилась решетка внутренних стенок и диафрагм стрелы. Новая конфигурация рукояти исключает удар вообще по средней части стрелы и сосредоточенный удар по верхней части стрелы. В нижней части, где возможен удар при забросе ковша к гусеницам, установлены мощные амортизаторы.

Для металлоконструкций стрелы и рукояти разработана сталь с пониженным содер-жанием серы и фосфора, повышенной ударной вязкостью (до 70 Дж/см2) при температуре до минус 70 градусов и повышенными механическими свойствами.

Для эффективной защиты тиристорных электроприводов от сверхтоков и тем самым снижения износа электрооборудования при динамических перегрузках введено емкостное гашение тиристоров на всех приводах в сочетании с дифференциальной защитой, обеспечи-вающей отключение преобразователя при меньшей величине аварийного тока. Это позволи-ло исключить реакторы ФРОС - 1000. В шкафах приводов поворота и подъема введены устройства динамического торможения, выполненные на базе тиристорных ключей ( взамен релейно-контакторной аппаратуры ). На освободившееся место размещено фильтро-компенсирующее устройство (ФКУ), обеспечивающее улучшение энергетических показате-лей электроустановки экскаватора, сети разреза, уменьшение сечения токоведущих жил пи-тающего кабеля.

Для уменьшения количества отказов, приводящих к аварийным режимам силовой це-пи, повышена надежность системы импульсно-фазового управления (СИФУ) за счет упоря-дочения номенклатуры применяемых изделий электронных ячеек, исключения нестабильных элементов и узлов, сокращения числа регулировок, а так же индикации состояния СИФУ и облегчения поиска неисправностей.

Для уменьшения утомляемости машиниста, улучшения обзора рабочего оборудования из кабины установлен новый напольный пульт с двухкоординатным командоконтроллером, обеспечивающий одновременное управление правой рукой приводами подъема и поворота ( педальный ножной командоконтроллер привода поворота исключен ).

С целью повышения надежности работы механо-и электрооборудования в зимнее время в системе управления предусматривается возможность оперативной сезонной перена-ладки.

Параметры ЭКГ-20А в сравнении с ЭКГ-20 приведены в таблице 1.

Таблица 1

Параметры ЭКГ-20А и ЭКГ-20
Параметры ЭКГ-20 ЭКГ-20А
Вместимость ковша, м3 20 20
Длина стрелы, м 17 17
Угол наклона стрелы, град 50 45
Радиус черпания наибольший, м 21,6 23,4
Радиус черпания на уровне стояния, м 13,7 15,2
Высота черпания наибольшая, м 17,9 17,0
Радиус выгрузки наибольший, м 19,4 20,9
Высота выгрузки наибольшая, м 12 11,5
Среднее удельное давление на грунт при движении кгс/см2 3,8 3,16
Скорость передвижения по подготовленной трассе, км/час 0,88 0,88
Масса рабочая, т 1100 1050

До настоящего времени было выпущено пять моделей. Три из них экс-плуатируются в ОАО "Разрез Красногорский" в Кузбассе (рис.1).

Экскаватор ЭКГ-20А
Рис.1. Экскаватор ЭКГ-20А

В настоящее время экземпляр используются на разработке вскрышных по-род, представленных аллевролитами и песчаниками с объемным весом 2,56 т/м3. По трудно-сти разработки породы относятся к IV категории. Удельный расход ВВ при рыхлении горной массы взрывом составляет 0,9 кг/м3. Экскаваторы работают в тупиковых забоях.

Погрузка горной массы осуществляется в автосамосвалы БелАЗ-75211 грузоподъем-ностью 170 тонн. В самосвал загружается пять-шесть ковшей. Время погрузки одной маши-ны 4-4,5 минуты. Производительность модели в этих условиях достигает 11733 м3/смену.

Все три модели, работающие в ОАО "Разрез Красногорский", прошли капиталь-ный ремонт. При проведении капремонтов не было заменено ни одной зубчатой передачи. Только на одной машине был заменен роликовый круг с кольцевыми рельсами. Благодаря периодической установке защитных пластин из отбеленного чугуна наработка одного ковша в среднем составила более 13 млн. кубометров горной массы.

Пятнадцатилетний опыт эксплуатации ЭКГ-20А в ОАО "Разрез Красногорский" под-твердил правильность принятых при модернизации экскаватора конструктивных решений.

В настоящее время с целью повышения эффективности работы машины фирма "ОМЗ Горное оборудование и технологии" выполнила очередную модернизацию его конструкции, предусматривающую возможность установки комплекта электрооборудования фирмы "Сименс" (трансформаторов, тиристоров преобразователей, системы управления, фильтро-компенсирующего устройства).

С целью увеличения усилия резания на зубьях ковша ЭКГ-20, увеличены длина стре-лы (на 1 метр) и усилие подъема (на 10% ). Повышена до 1,1 км / час скорость передвижения.

В результате проведенной модернизации техническая производительность экскаватора должна повыситься на 8-10%.

Увеличение объемов добычи угля и руды на карьерах мира возможно за счет техниче-ского перевооружения действующих и строительства новых крупных горнодобывающих предприятий, которые должны оснащаться оборудованием большой единичной мощности и внедрение в эксплуатацию на этих предприятиях карьерного экскаватора позволит существенно повысить эффективность отрытой разработки месторождений.

Табарин А.Д., к.т.н.,
Цветков В.Н.,
Сандригайло И.Н., к.т.н.,
Василенко М.Н.



Подпишитесь, чтобы продолжить чтение
Отборные материалы от Экскаватор Ру, никакого спама
Подписаться
Самые важные материалы в Telegram, помогаем принимать правильные управленческие решения
Самые важные материалы в Telegram, помогаем принимать правильные управленческие решения
Подписаться на канал
Оцените, пожалуйста, статью,
нам очень важно ваше мнение:
3,95
5
2
22
Лучшие материалы Экскаватор Ру у вас на почте! Никакого спама
Подписаться