КОВШ ЭКСКАВАТОРА-ДРАГЛАЙНА

Полезная модель относится к горнодобывающим машинам, а именно к рабочему оборудованию экскаватора-драглайна, и предназначена для выемки и перемещения горной массы на горнодобывающих предприятиях открытым способом. Полезная модель может быть использована при ведении вскрышных и других видов горных работ.
В настоящее время актуальным остается поиск новых технических решений, направленных на разработку и создание современных отечественных образцов техники, в том числе, относящихся к основным рабочим органам горнодобывающего оборудования, подверженным быстрому износу, например, ковшам экскаватора.
Широко известен один из типов ковша экскаватора-драглайна модели ЭШ-10/70, сварной корпус которого включает днище с козырьком отлитого заодно с зубьями, заднюю и боковые стенки, к которым жестко прикреплена арка ковша (Р.Ю. Подэрни «Горные машины и комплексы для открытых работ», 3-е издание, т. 1, М. Изд-во Московского государственного горного университета, 1998 г., с. 207, рис. 9.5).
Такой ковш обладает недостатками по надежности. Предъявляемые в настоящее время требования к увеличению межремонтных сроков при эксплуатации оборудования, обуславливают внесение изменений в конструкцию ковша, в части повышения износостойкости от истирания о грунт и увеличению ресурса изделия.
Известен второй тип ковша драглайна (авторское свидетельство SU №1021725, опуб. 07.06.1983), который содержит боковые стенки, заднюю стенку с окном, к верхней части которого прикреплен гибкий фартук, днище, режущий козырек. Режущий козырек шарнирно установлен на оси, жестко закрепленной к боковым стенкам, и посредством гибких связей соединен с нижней частью гибкого фартука, при этом боковые стенки имеют ограничители поворота козырька.
Недостатками этого аналога являются отсутствие препятствия деформации и дополнительной защиты от истирания основных рабочих элементов, низкая производительность при работе в плотных грунтах, так как режущая часть выполнена сплошным элементом, не имеющим зубьев. Это сильно затрудняет заглубление ковша в плотных грунтах.
Также из уровня техники известен ковш экскаватора-драглайна (патент на изобретение RU 2026931, опуб. 20.01.1995), который содержит днище, боковые и заднюю стенки, арку. Боковые и задняя стенки выполнены в виде граней усеченных пирамид, соединенных между собой по периметрам больших оснований. Боковые стенки арки выполнены сходящимися в верхней части.
Данный ковш не получил большого распространения, так как недостатками этого аналога являются также отсутствие препятствия деформации и дополнительной защиты от истирания основных рабочих элементов, сильное налипание горной массы в углах усеченных пирамид во время разгрузки ковша. Это сказывается на потере объемов при экскавации, из-за остановок экскаватора на дополнительную чистку ковша от налипания горной массы. Также ковш обладает неудовлетворительными эксплуатационными характеристиками - ковш не устойчив при зачерпывании горной массы.
Известен четвертый тип ковша экскаватора-драглайна (патент на полезную модель RU 39147, опуб. 20.07.2004), который является наиболее близким аналогом (прототипом) к заявляемой полезной модели. Ковш содержит днище с козырьком и зубьями, заднюю и боковые стенки, к которым жестко прикреплена сверху арка. Арка выполнена в виде П-образного профиля, а днище оснащено защитным экраном «елочной» конструкции, представленным центральной продольной балкой с боковыми ребрами, перекрывающими днище в поперечном направлении, для его изготовления применяются общепринятые и часто используемые виды сталей.
Данное техническое решение не обеспечивает препятствие деформации и дополнительной защиты от истирания основных рабочих элементов при работе в особо тяжелых условиях, не обеспечивает возможность выдерживания исключительного абразивного износа и воздействия скольжения или ударов.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является разработка новой конструкции ковша экскаватора-драглайна, обеспечивающая препятствие деформации и дополнительной защиты от истирания основных рабочих элементов при работе в особо тяжелых условиях, обеспечение возможности выдерживания исключительного абразивного износа и воздействия скольжения или ударов.
Обозначенная проблема решается за счет предлагаемой полезной модели, согласно которой ковш экскаватора-драглайна включает традиционно известные конструктивные признаки, такие как днище, челюсть с зубьями, щеки, боковые стенки, заднюю стенку, арку, и обладает отличительными по сравнению с аналогами признаками, такими как, элементы силового каркаса: ребра жесткости, расположенные на задней и боковых стенках; угловые защитные пластины, расположенные на боковых стенках и днище; защитные полозы, расположенные внутри ковша между боковыми стенками и днищем; защитные пластины, расположенные на внешней поверхности днища.
Кроме того, днище, щеки, боковые стенки и элементы силового каркаса предпочтительно выполнены из износостойкой стали.
Кроме этого, предпочтительно, если в качестве износостойких сталей применяются стали марки: 110Г13, 110Г1Л, бронесталь типа A3, 45×2НМФБА, Hardox, Racx, Fora, Xar, MiLux.
Кроме этого, является предпочтительным выполнение в щеках верхних и нижних проушин.
Кроме этого, является предпочтительным выполнение на задней и боковых стенках ребер жесткости, расположенных продольно.
Кроме этого, является предпочтительным выполнение на задней и боковых стенках ребер жесткости, расположенных поперечно.
Кроме этого, является предпочтительным выполнение на внешней поверхности днища защитных пластин, расположенных продольно.
Кроме этого, является предпочтительным выполнение на внешней поверхности днища защитных пластин, расположенных поперечно.
Технический результат, полученный от полезной модели, заключается в препятствии деформации и дополнительной защиты от истирания основных рабочих элементов при работе в особо тяжелых условиях, обеспечение возможности выдерживания исключительного абразивного износа и воздействия скольжения или ударов.
Более подробно полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено следующее:
фиг. 1 - общий вид ковша;
фиг. 2 - общий вид ковша со стороны задней стенки;
фиг. 3 - вид ковша снизу (днище ковша).
На чертежах обозначенные позиции соответствуют конструктивным элементам:
1 - днище, 2 - челюсть с зубьями, 3 - щека, 4 - задняя стенка, 5 - боковые стенки, 6 - монтажные отверстия ковша в боковых стенках, 7 - арка, 8 - цепной фартук, 9 - ребра жесткости, 10 - угловые защитные пластины, 11 - защитные полозы, 12 - проушины, 13 - продольные защитные пластины.
Ковш содержит днище 1, челюсть 2 в сборе с зубьями, щеки 3 с проушинами 12 для возможности изменения угла атаки ковша при работе в разных по плотности грунтах, заднюю стенку 4, боковые стенки 5, в которых выполнены монтажные отверстия 6 необходимые для монтажа и демонтажа ковша, арку 7 с проушинами крепления разгрузочного каната. В задней стенке выполнены окна, в которых размещен подвижный, цепной фартук 8 для предотвращения налипания грунта.
Ковш содержит элементы силового каркаса, который включает:
ребра жесткости 9, расположенные на задней и боковых стенках;
угловые защитные пластины 10, расположенные на боковых стенках и днище;
защитные полозы 11, расположенные внутри ковша между боковыми стенками и днищем;
защитные пластины 13, расположенные на внешней поверхности днища ковш.
Конструктивные элементы силового каркаса (ребра жесткости, угловые и защитные пластины, полозы) препятствуют деформации и служат дополнительной защитой от истирания основных рабочих элементов при работе в особо тяжелых условиях.
Конструктивные элементы ковша - боковые стенки, днище, челюсть, щеки, элементы силового каркаса предпочтительно выполнены из высококачественной износостойкой стали.
В качестве таких износостойких сталей могут применяться, например, такие российские марки как 110Г13, 110Г13Л, бронесталь типа A3, 45×2НМФБА, или зарубежные марки стали, например, Hardox, Raex, Fora, Xar, MiLux.
Ковш работает следующим образом.
При осуществлении горных работ поверхности ковша взаимодействуют с горной массой. В процессе работы задняя стенка, днище, боковые стенки, щеки, арка воспринимают основную нагрузку при зачерпывании горной массы. Во время разгрузки ковш наклоняется к земле вертикально, зубьями вниз. Элементы силового каркаса (ребра жесткости, угловые и продольные защитные пластины, полозы), выполнены, предпочтительно, из износостойкой стали, дополнительно усиливают эффект в предотвращении недопустимой деформации элементов ковша и их износ от истирания.
Выполнение основных элементов ковша и элементов силового каркаса из износостойких сталей обеспечивает дополнительную защиту от истирания основных рабочих элементов.
Износостойкие стали предназначены для эксплуатации в экстремально тяжелых условиях, и их применение обусловлено способностью выдерживать исключительный абразивный износ и воздействия скольжения или ударов. Износостойкие стали обладают повышенной твердостью, благодаря применению в составе марганца и прочих легирующих элементов. Стали с таким составом склонны к интенсивному наклепу.
Чем больше на элемент воздействуют сверхнагрузки, вызывающие в стали напряжения, которые больше ее предела текучести, тем интенсивнее происходит повышение ее твердости и износостойкости, при стандартно значительной вязкости.
Элементы ковша могут изготавливаться из широко применяемых в отечественной промышленности материалов наклепного типа, например, марки 110г13, а также возможно применение марки стали 110г13л, в составе которой имеется от 1 до 1,4 процента углерода, либо выполнены из высокомарганцевой стали Г13г13. Также, в рамках замещения импортных материалов, элементы ковша могут быть выполнены из бронестали типа A3, или стали 45×2НМФБА, которые более доступны по цене, но при этом не уступают аналогам. Также, элементы ковша могут быть выполнены из зарубежных относительно стойких к износу марок стали, таким как Hardox, Raex, Fora, Xar, MiLux, которые хорошо зарекомендовали себя в горной промышленности.
Конструктивные элементы ранее известных ковшей традиционно выполнялись литыми. Выполнение конструктивных элементов ковша из износостойких сталей, согласно предлагаемой полезной модели позволяет упростить технологический процесс при изготовлении. Элементы могут быть вырезаны на станке ЧПУ плазменной резки металла. Далее соединены посредством сварки следующим образом. К задней стенке 4 приварены угловые элементы, к угловым элементам приварены боковые стенки 5 и днище 1. К днищу 1 приварена челюсть 2 с зубьями и щеки 3. К щекам 3 приварена арка 7.
Согласно заявляемой полезной модели, в условиях ремонтно-механического завода был изготовлен ковш экскаватора-драглайна, конструктивные элементы которого были выполнены из износостойкой стали марки Hardox. При этом вес ковша снижен на 1700 кг, по сравнению с ранее известным ковшом модели ЭШ-10/70.
Наличие в щеках ковша верхних и нижних проушин, выполнено для возможности изменения угла атаки режущей части, что позволяет эксплуатировать данный вид оборудования при работе в разных по плотности грунтах.
Вертлюг серьги тягового каната экскаватора-драглайна можно переставить с верхних проушин щеки на нижние или наоборот, и тем самым изменить угол атаки ковша к горизонтальной поверхности грунта, забоя экскаватора.
Важным фактором в работе экскаватора-драглайна является его сменная производительность, которая зависит от количества перемещаемой горной массы ковшом экскаватора из забоя в отвал. Поэтому выбор более легкого, и тем самым более вместимого рабочего органа экскаватора, является технически выгодным для горнодобывающих предприятий, применяющих экскаваторы типа драглайн.
Количество грунта, помещаемого в ковше, зависит от его формы и объема, а также от возможности его самоочищения при работе с мокрым грунтом и в условиях низких температур.
Все это, в совокупности обеспечивает препятствие деформации и дополнительной защиты от истирания основных рабочих элементов при работе в особо тяжелых условиях, обеспечение возможности выдерживания исключительного абразивного износа и воздействия скольжения или ударов, что, в свою очередь, позволяет увеличивать объемы и уменьшать межремонтные циклы экскаватора.
Увеличение производительности обеспечивается за счет уменьшения веса ковша, и возможностью увеличения объема и массы грунта, находящегося в ковше, что суммарно равно общему весу ранее используемого оборудования (ковша). Таким образом, не происходит увеличения нагрузки на металлоконструкцию стрелы экскаватора.
Техническое решение, относящееся к конструкции ковша экскаватора-драглайна, согласно заявляемой полезной модели, позволяет уменьшить общий вес за счет исключения мощных, тяжелых литых конструктивных элементов, их замену на сварные, но более прочные детали, изготовленные из износостойких сталей. Наличие силового каркаса препятствует деформации и обеспечивает дополнительную защиты от истирания основных рабочих элементов при работе в особо тяжелых условиях, обеспечивает возможность выдерживания исключительного абразивного износа и воздействия скольжения или ударов.
Таким образом, достигается технический результат.