В последние годы в России классификация экскаваторов по типоразмерным группам (классам) распространялась только на одноковшовые универсальные полноповоротные экскаваторы. Согласно ГОСТ 30067-93, за основной классификационный параметр принята эксплуатационная масса экскаватора, которая предусматривает 6 типоразмерных групп, охватывающих экскаваторы эксплуатационной массой до 71 т. Этот ГОСТ распространяется только на строительные экскаваторы.
За рубежом нет нормативного документа, устанавливающего принцип классификации карьерных экскаваторов. В основу выбора основных параметров карьерных экскаваторов положен принцип оптимального сочетания вместимости основного ковша с грузоподъемностью карьерного самосвала. Мировой практикой установлено, что оптимальным решением считается загрузка карьерного самосвала за 4 – 6 рабочих циклов экскаватора.
В настоящее время ведущими зарубежными фирмами-производителями карьерных гидравлических одноковшовых экскаваторов являются: Hitachi, Komatsu, Terex (Orenstein & Koppel), Liebherr. Компания Caterpillar 2 – 3 года назад прекратила производство гусеничных карьерных экскаваторов серии 5000, охватывавшей 4 класса машин с прямой и обратной лопатами с вместимостью ковшей от 5,2 до 27,5 куб. м, массой от 87,5 до 328 т и мощностью от 382 до 1156 кВт. Также поступила компания P&H MinePro, прекратившая производство гидравлических карьерных экскаваторов с прямой и обратной лопатами массой от 206 до 352 т, вместимостью ковшей от 10,7 до 20,6 куб. м, сохранив при этом выпуск электрических канатных карьерных экскаваторов с вместимостью ковша от 7,6 до 76,5 куб. м.
В последнее время некоторые зарубежные фирмы провели работы по расширению номенклатуры выпускаемых гусеничных строительных гидравлических одноковшовых экскаваторов в сторону создания больших типоразмеров, которые предназначены не только для выполнения крупномасштабных строительных работ, но и для использования на различных технологических операциях в горной промышленности. К числу этих производителей относятся компании Volvo CE, New Holland, Doosan (Daewoo), Komatsu.
По данным компании ООО «Техстройконтракт», за последние 7 лет распределение мирового объема продаж карьерных экскаваторов между ведущими производителями составило: Hitachi Construction Machinery Co., Ltd – 38,3%, Terex – 21,8%, Liebherr – 15,3%, Komatsu – 15,1%, Caterpillar – 9,5%.
В России компанией «Техстройконтракт» продано гусеничных карьерных экскаваторов фирмы Hitachi классов 60 – 360 т в количестве 85 ед.
Корпорация Hitachi для различных работ в горной промышленности производит широкий спектр гусеничных гидравлических одноковшовых экскаваторов:
• карьерные с обратной лопатой 5 классов с диапазонами по массе от 109 до 518 т, по вместимости ковша – от 6,5 до 29 куб. м, по мощности – от 538 до 1988 кВт;
• карьерные с прямой лопатой 6 классов с диапазонами по массе от 111 до 805 т, по вместимости ковша – от 5,9 до 40 куб. м, по мощности – от 538 до 2800 кВт;
• строительные крупных типоразмеров с обратной лопатой 2 классов с диапазонами по массе от 65,9 до 84,6 т, по вместимости ковша – от 2,9 до 4,3 куб. м, по мощности – от 345 до 397 кВт;
• строительные крупных типоразмеров с прямой лопатой 1 класса массой 84,6 т, по вместимости ковша – 3,6 – 4 куб. м и мощностью 397 кВт.
Для экскаваторов Hitachi характерны следующие прогрессивные решения: применение современных дизельных двигателей Cummins и Isuzu, оснащенных системами Common Rail, турбонаддува и промежуточного охлаждения, что позволяет повысить уровень экологичности и выполнить международные требования 2-го и 3-го уровней по токсичности выхлопных газов. Внедрение гидравлической системы, позволяющей при осуществлении совместной операции опускания стрелы и рукояти увеличить скорость движения рукояти на 15%, а при выполнении совмещенной операции «поворот – опускание стрелы – подворот рукояти» скорость движения рукояти также может быть увеличена. Благодаря внедрению нового гидравлического контура возможно увеличение быстродействия ковша, т. е. при снижении нагрузки на ковш масло под давлением из штоковой полости гидроцилиндра ковша подается в поршневую полость, тем самым позволяя использовать дополнительную энергию.
Значительное внимание уделено дальнейшему повышению несущей способности поворотных кругов за счет применения более долговечных подшипников, а также долговечности опорных и поддерживающих катков за счет увеличения их площади контакта с гусеницами. Увеличены диаметры натяжных и ведущих колес ходовой системы, а также повышены на 65% запасы на износ беговых дорожек звеньев гусеницы. С целью снижения удельных нагрузок на пальцы гусениц их диаметр увеличен на 10%. Внедрены усиленные крепления кронштейнов поддерживающих катков и натяжных колес.
Применение в металлоконструкциях основной рамы, рам ходовых тележек и рабочего оборудования высокопрочных низколегированных сталей позволяет фирме гарантировать надежную работу экскаваторов при температурах окружающей среды от +40 градусов С до –50 градусов С.
Создание комфортных условий для работы оператора является одним из ведущих технических направлений в деятельности компании. Экскаваторы оснащены герметичными шумовиброизолированными кабинами с большой площадью остекления, зеркалом заднего обзора, обеспечивающими необходимую обзорность фронта работы и отвечающими международным стандартам ISO по безопасности. Кабины устанавливаются на специальных амортизирующих опорах. Регулируемое сиденье оператора кресельного типа отвечает современным эргономическим требованиям, в том числе по уровню вибрации. Органы управления оснащены джойстиками, обеспечивающими легкость и плавность управления всеми технологическими операциями экскаватора.
Экскаваторы оснащены многоязычной многофункциональной мониторинговой системой, позволяющей выбирать и контролировать необходимый режим работы экскаватора, а также предупреждающей оператора о наступлении сроков замены фильтров в различных механизмах машины. Мониторинговая система позволяет контролировать расходы топлива, способствуя выбору наиболее энергосберегающего режима и эффективному ведению экскаваторных работ.
Компоновка узлов и агрегатов на поворотной платформе обеспечивает свободный доступ к ним, способствуя быстрому выполнению регламентных текущих осмотров, обслуживания и ремонтов. Наличие широких площадок и коридоров с поручнями в центре и по периферии поворотной платформы способствует безопасному передвижению обслуживающего персонала и сводит к минимуму затраты по времени на выполнение необходимых работ.
Надежность работы экскаваторов поддерживается за счет применения централизованной автоматизированной системы смазки, распределяемой в шарнирные соединения и пары трения узлов и агрегатов, включая узлы рабочего оборудования, ролики опорно-поворотного круга и узлы ходовой системы.
Большинство выпускаемых моделей экскаваторов может быть оснащено рядом сменных ковшей различного назначения для работы с различными грунтами и породами, стрелами и рукоятями различной длины, позволяющими достигать требуемые кинематические параметры для работы в карьерах с различными типами уступов. Применение скальных ковшей с разгрузкой через днище снижает динамические нагрузки, действующие на кузов и подвеску самосвалов, уменьшает пылеобразование и просыпку пород на рабочие площадки.
Технические характеристики карьерных и крупных строительных гидравлических экскаваторов компании Hitachi приведены в таблице 1 и 2.
Компания Terex Mining (O&K) производит семейство гидравлических карьерных экскаваторов широкого диапазона:
– с оборудованием прямой лопатой 7 классов с эксплуатационной массой от 89 до 980 т, мощностью от 380 до 3280 кВт и вместимостью ковшей от 5 до 50 м3;
– с оборудованием обратной лопатой 6 классов с эксплуатационной массой от 84,7 до 480 т, мощностью от 380 до 1680 кВт и вместимостью ковшей от 3,5 до 30 м3.
По данным фирмы, расчетные показатели средних значений часовой производительности для указанного семейства карьерных самосвалов колеблются от 800 (модель RG30-F) до 5760 т/ч (модель КР400), при максимальных значениях для тех же моделей – от 1340 до 9600 т/ч . Эти значения рассчитаны для материала плотностью 1,8 т/м3 при коэффициенте заполнения ковша 0,95. Показатели средней производительности составляют 60% от уровня максимальной производительности.
Для экскаваторов фирмы характерны многие технические решения, аналогичные изложенным для экскаваторов Hitachi. Тем не менее необходимо отметить, что фирмой O&K внедрена запатентованная кинематика TriPower движения рабочего экскаваторного оборудования, обеспечивающая повышение усилий при подаче и выемке грунта без увеличения энергетических затрат. Помимо снижения нагрузок на рабочие механизмы такая кинематика способствует
высокой наполняемости ковша, более легкому и точному управлению, снижению усталости оператора. Кинематическая система TriPower позволяет свободно опускать рабочее оборудование, тем самым сокращая продолжительность рабочего цикла. В то же время такая схема обеспечивает непрерывное повышение усилия подачи на всем ее пути, при этом ковш на любой высоте копания (резания) имеет автоматическое параллельное движение, что ускоряет и упрощает работу, предотвращая потери грунта через заднюю стенку ковша.
Другой особенностью является применение специальной запатентованной системы охлаждения гидравлического масла, не зависимой от других циркуляционных систем, чем достигается поддержание оптимальной рабочей температуры масла даже в экстремальных эксплуатационных условиях.
Внедрение системы управления насосами с электронным регулированием предельной нагрузки позволило в режиме реального времени контролировать параметры работы двигателя, согласовывая их с заданными в памяти значениями, и регулировать их. Это способствует оптимальному использованию мощности двигателя. Эта система позволяет регулировать производительность насосов, автоматически снижая частоту вращения двигателя. Благодаря системе контроля крутящего момента механизма поворота платформы достигается умеренный ее поворот при минимально возможной затрате энергии.
Бортовая система контроля BCS отслеживает наиболее важные параметры, сроки наступления операций технического обслуживания, снабжая оператора данными на экране монитора. В случаях отклонения контролируемых параметров от заданных оператор оповещается визуальными и акустическими сигналами, чем предупреждаются возможные простои экскаватора.
Фирма по заказу потребителя может заменить дизельный двигатель на электрический привод. Начиная с модели RH90 на экскаваторах применена установка двух двигателей. При кратковременном прекращении работы одного из них экскаватор сохраняет работоспособность, но в пониженном режиме.
Технические характеристики карьерных экскаваторов Terex Mining (O&K) приведены в таблице 3.
Компания Liebherr в секторе карьерных гидравлических гусеничных экскаваторов создала и освоила производство 6 типоразмеров машин с прямой и обратной лопатами эксплуатационной массой от 80,8 до 672 т, вместимостью ковшей от 4,4 до 34 м3 (прямая лопата) и от 2,2 до 33 м3 (обратная лопата), мощностью от 360 до 2240 кВт.
В качестве энергетических установок компания применяет двигатель собственного изготовления на малой модели R974B, на других моделях устанавливаются двигатели Cummins, а на модели R995 – двигатель MTU. На самой крупной модели экскаватора R996 энергетическая установка включает два двигателя фирмы Cummins.
Как и другие карьерные гусеничные гидравлические экскаваторы, экскаваторы Liebherr содержат близкие конструктивные решения. Гидравлические системы экскаваторов Liebherr имеют электрогидравлические системы управления с электронными блоками, ограничивающими предельную нагрузку с отсечкой давления и оптимизацией производительности гидронасосов.
Экскаваторы оснащены системами выбора режима работы гидросистем, включающими режим Lift для грузоподъемных работ, режим Fine для выполнения особо точных работ, режим Eco для особо экономичной и экологически чистой работы и режим Power для тяжелых работ, требующих максимальной мощности рабочего оборудования. Регулировка частоты вращения бесступенчатой корректировкой мощности двигателя (по частоте вращения) в рамках любого из выбранных режимов. Указанная система может включать 4 дополнительных режима, регулирующих необходимую подачу объема масла в зависимости от применения дополнительного сменного рабочего оборудования (гидромолот, захваты и др.)
В кабине оператора устанавливается контрольная система, которая через последовательные меню имеет вывод на жидкокристаллический дисплей с фиксацией текущих значений параметров рабочих систем. Система осуществляет автоматический контроль параметров, индицирует их на монитор, а также сигнализирует (оптически и акустически) о возникающих отклонениях и сохраняет эти данные в памяти системы.
Как и многие карьерные экскаваторы, машины Liebherr оснащены автоматической системой централизованной смазки Lincoln Centromatic для шарниров экскаваторного оборудования и поворотного круга. Необходимо отметить, что гусеницы, опорные и поддерживающие катки, натяжные колеса содержат постоянную смазку, рассчитанную на весь срок службы узла, что исключает проведение операций по их дозаправке.
Карьерные экскаваторы Liebherr по обеспечению безопасности и комфортных условий труда оператора в полном объеме соответствуют требованиям международных стандартов ISO.
Технические характеристики карьерных экскаваторов фирмы приведены в таблице 4.
Компания Komatsu для открытых горных работ также создала и освоила производство семейства гусеничных карьерных гидравлических экскаваторов, включающее 8 базовых моделей в восьми классах, оснащаемых прямыми и обратными лопатами. Причем модель экскаватора PC800-7 не оснащается рабочим оборудованием прямой лопаты. Это семейство экскаваторов охватывает диапазоны: по эксплуатационной массе от 71,6 до 710 т, по вместимости ковшей с прямой лопатой от 4,5 до 48 м3, с обратной лопатой от 2,8 до 48 м3 и по мощности двигателя от 338 до 3000 кВт.
На машинах этого семейства фирма устанавливает двигатели собственного производства, за исключением модели PC1400-6, на которой применен двигатель фирмы Cummins. Двигатели, как правило, оснащены системами турбонаддува и промежуточного охлаждения наддувочного воздуха. Двигатели благодаря тщательной обработке рабочего процесса сгорания топлива обладают низкой токсичностью выхлопных газов и отвечают требованиям EPA, EU, Tier II
по уровню выброса вредных веществ в атмосферу без уменьшения мощности.
Экскаваторы соответствуют требованиям международных стандартов ISO по уровню безопаcности, эргономии и комфортности труда оператора. Эти требования реализованы в конструкциях кабин, их обзорности, герметичности, виброшумоизоляции, микроклимате.
Принципиальные конструктивные решения в этой области близки по своим разработкам, принятым на экскаваторах других ведущих производителей.
Гидравлическая система обеспечивает плавное одновременное совмещенное перемещение элементов рабочего оборудования. Примененная система определения нагрузок с открытым центром OLSS осуществляет управление гидронасосами в режиме эффективного использования мощности двигателя и способствует уменьшению гидравлических потерь во время работы.
В зависимости от типоразмера экскаватора последний может иметь 2 или 3 рабочих режима. Каждый режим соответствует определенной частоте вращения двигателя. Двухрежимный рабочий процесс предусматривает активный режим (А), когда требуется максимальная производительность и малая продолжительность рабочего цикла; экономичный режим (Е), обеспечивающий оптимальную продолжительность рабочего цикла и оптимальный расход топлива. Трехрежимный рабочий процесс предусматривает режим достижения максимальной производительности (ДН) с малой продолжительностью рабочего цикла и возможной необходимостью подъема тяжелых грузов; режим нормальных условий копания и погрузки (Н) и режим легких нагрузок (G) с достижением максимальной топливной экономичности.
Работа в режиме подъема тяжелого груза позволяет гидросистеме увеличить на 10% усилие подъема стрелы. Режиму приоритета поворота платформы свойственно осуществление плавного поворота (при погрузке) на 180 градусов, как и при повороте на
90 градусов. Направляя поток масла, этот режим дает оператору возможность выбора приоритета работы стрелы или поворота платформы. Для осуществления антиударного управления стрелой в гидросистеме устанавливается амортизирующий (перепускной) клапан двустороннего действия с функцией медленного возврата, который уменьшает уровень вибрации при работе стрелы.
Экскаваторы оснащаются системой контроля работы оборудования (EMMS), которая способна обнаруживать неисправности с последующим выводом такой информации на дисплей и сохранением этих данных в памяти.
Уделяя большое внимание удобствам по выполнению операций технического обслуживания, на экскаваторах устроены широкие проходы, перила ограждения, доступность к местам проверки и проведения техобслуживания (секционное капотирование, шарнирная конструкция дверей, закрывающих тот или иной узел и др.).
Для повышения эксплуатационной готовности экскаватора он может оснащаться системой контроля состояния машины (VHMS), которая, функционируя в режиме реального времени, собирает и хранит рабочие значения эксплуатационных параметров. Систематизация этих данных позволяет осуществлять эффективную диагностику технического состояния экскаватора. Сочетание двух систем EMSS и VHMS позволяет оперативно определять причины сбоев, устранять выявленные ошибки и отклонения, что в конечном итоге способствует росту эксплуатационной готовности экскаватора.
Технические характеристики карьерных экскаваторов фирмы Komatsu приведены в таблице 5.
Как отмечалось выше, некоторые фирмы, производящие гусеничные строительные экскаваторы различных классов, провели комплекс работ по совершенствованию экскаваторов крупных строительных типоразмеров с целью реального их использования на небольших объектах открытых горных работ. Краткие технические характеристики таких экскаваторов приведены в таблице 6. Основными направлениями такого совершенствования явились меры, направленные на повышение надежности узлов и агрегатов, корректировки некоторых кинематических параметров, обеспечивающих работу в карьерах с повышенными высотами уступов, применение высокопрочных стали и проката для повышения долговечности и прочности металлоконструкций несущих и ходовых систем, гидроагрегатов с повышенными эксплуатационными параметрами.
Использование таких гидравлических экскаваторов возможно, а порой и целесообразно, на объектах горной промышленности с невысокими объемами добычных работ, в том числе на карьерах по добыче строительных материалов, перевалочных пунктах и угольных складах.
Валерий Ковригин
http://www.spec-technika.ru/?page=issue&pid=100775&sub=100005&item=100778
http://www.spec-technika.ru/?page=issue&pid=100775&sub=100005&item=100778
Комментариев нет:
Отправить комментарий