Шагающие экскаваторыдраглайны производства корпорации ОМЗ

А.В.Груздев, Г.Х.Бойко
Объединенные машиностроительные заводы (Группа Уралмаш–Ижора), Россия

Шагающие экскаваторы-драглайны в настоящее время и в обозримом будущем, безусловно, останутся основным выемочно-перегрузочным оборудованием на горных предприятиях, работающих по бестранспортной схеме.

ОМЗ Горное оборудование и технологии, входящее в корпорацию «Объединенные машиностроительные заводы» (Группа Уралмаш–Ижора), – одна из крупнейших в мире инжиниринговых фирм по проектированию и продажам шагающих экскаваторов-драглайнов.

Начиная с 1949 года заводом выпущено более 250 крупных шагающих экскаваторов с ковшами вместимостью от 11 до 100 м3 и длиной стрелы от 65 до 100 м.

Более 75% вскрыши в карьерах и разрезах России перемещаются драглайнами производства ОМЗ.

Десятки наших шагающих экскаваторов работают в Индии, Монголии, КНДР и странах СНГ.

Все расчеты шагающих экскаваторов в ОМЗ производятся с использованием специального программного обеспечения. Освоен расчет пространственных конструкций методом конечных элементов. Внедряется новая вычислительная система ANSYS-6, которая позволяет осуществлять статический и динамический расчет металлоконструкций с учетом геометрической и физической нелинейности, ползучести и пластичности, анализа усталостных разрушений, собственных колебаний, устойчивости конструкций, контактных явлений, термоупругих деформаций. Применяемые современные методы расчета обеспечивают надежность и долговечность силовых металлоконструкций наших шагающих экскаваторов при их относительно невысокой металлоемкости.

В последние годы специалистами ОМЗ разработаны шагающие экскаваторы нового поколения и сформирован ряд их базовых моделей.

Заказчикам предложены модификации базовых моделей – экскаваторы с удлиненными стрелами при несколько меньшей вместимости ковша и экскаваторы с пониженным удельным давлением на грунт.

Применение экскаваторов с удлиненными стрелами обеспечивает снижение затрат на вскрышные работы за счет уменьшения объемов переэкскавации. Модификации экскаваторов с пониженным на 20–25% удельным давлением на грунт могут эффективно использоваться на слабых обводненных грунтах и отвалах.

Как видно из приведенных таблиц, ОМЗ предлагает заказчикам 13 типоразмеров шагающих экскаваторов, в том числе 6 модификаций с пониженным удельным давлением на грунт.

Высокие технологические параметры и показатели надежности наших шагающих экскаваторов обеспечиваются рядом оригинальных конструкторских решений, среди которых:

-    трехгранная стрела из трубчатых поясов, соединенных между собой распорками из труб и вантами из предварительно натянутых канатов;

-    гидравлический механизм шагания;

-    сравнительно невысокая поворотная платформа, образующая с надстройкой единую пространственную силовую конструкцию.

Стрела

Стрелы шагающих экскаваторов ОМЗ Горное оборудование и технологии имеют оригинальную конструкцию, отличающую их от стрел других экскаваторостроительных фирм. Стрела (рис. 1) состоит из трех жестких трубчатых поясов, образующих трехгранную пирамиду, что придает характерный внешний облик нашим машинам.

Грани стрелы представляют собой фермы, образованные трубчатыми поясами, соединенными между собой распорками из труб и вантами из предварительно натянутых канатов. Верхний пояс стрелы предварительно сжат канатами с помощью специального гидродомкрата.

Величина предварительного сжатия верхнего пояса превосходит напряжения растяжения от собственного веса стрелы, веса ковша с породой и изгиба пояса от его собственного веса. В результате верхний пояс работает на переменную нагрузку только сжатия, что значительно повышает усталостную прочность и увеличивает долговечность стрелы.

Ванты наклонных ферм работают, в основном, на постоянную нагрузку, а ванты горизонтальной фермы воспринимают незначительную переменную нагрузку.

Гидравлический механизм шагания

В отличие от зарубежных аналогов на шагающих экскаваторах ОМЗ применяются гидравлические механизмы шагания.

Опыт эксплуатации шагающих экскаваторов производства Объединенных машиностроительных заводов в различных климатических регионах показал высокую работоспособность и ряд преимуществ гидравлических механизмов шагания:

-    плавность передвижения, снижающую динамические нагрузки на металлоконструкции и другие узлы экскаватора при передвижении;

-    возможность изменения длины шага;

-    меньшую массу по сравнению с механическим ходом.

На шагающих экскаваторах ОМЗ в зависимости от массы применяются гидравлические механизмы шагания двух типов: трехопорные – для экскаваторов массой 1500–3500 т и четырехопорные с полным отрывом опорной базы экскаватора от грунта – для экскаваторов массой свыше 5400 т.

Экскаваторы с трехопорным механизмом шагания при передвижении опираются на два башмака и на ближайшую к стреле кромку опорной базы. Передвижение происходит в сторону, противоположную направлению стрелы (рис. 2).

При проектировании трехопорного механизма шагания важен правильный выбор точек подвеса подъемных цилиндров, обеспечивающий такое распределение массы машины, при котором на кромку опорной базы приходится минимальная нагрузка (при этом кромка опорной базы в конце шагания не отрывается от грунта).

Четырехопорный механизм шагания, применяемый для шагающих экскаваторов массой свыше 5400 т, имеет ряд преимуществ по сравнению с трехопорным:

-    исключается сопротивление передвижению и нагрузки на опорную базу от грунта;

-    значительно снижаются нагрузки на тяговые цилиндры и соответствующие нагрузки на поворотную платформу экскаватора.

Передвижение экскаватора (рис. 3) происходит на специальных скользунах 1 по плитам 2, установленным на опорных башмаках экскаватора 3. При передвижении гидравлическая жидкость гидросистемы подается под давлением на поверхности скольжения между скользунами и плитами, образуя своеобразные гидравлические подушки, по которым перемещается экскаватор.

Поворотная платформа и надстройка

Все основные механизмы экскаватора расположены на поворотной платформе. Совокупность несущих металлоконструкций над поворотной платформой, непосредственное назначение которых – поддержка стрелы экскаватора и восприятие нагрузок от механизмов шагания и реакций от роликового круга, называют надстройкой (рис. 4).

В шагающих экскаваторах ОМЗ поворотная платформа и надстройка представляют объемную силовую конструкцию, рассчитываемую как единое целое, что позволяет уменьшить высоту поворотной платформы по сравнению с шагающими экскаваторами других экскаваторостроительных фирм.

В шагающих экскаваторах, предлагаемых заказчикам сегодня, поворотная платформа состоит из транспортабельных узлов и блоков, которые при монтаже соединяются между собой высокопрочными болтами без применения электросварки. В надстройке вместо решетчатых конструкций, обладающих значительными концентраторами напряжений, большинство элементов выполнены из труб, соединяемых при монтаже с помощью валиков без применения электросварки.

Поворотная платформа и надстройка шагающих экскаваторов ОМЗ выгодно отличаются меньшей массой и значительно меньшим объемом сварочных работ при монтаже экскаватора.

В любых горно-геологических, климатических и технологических условиях наши шагающие экскаваторы эксплуатируются с коэффициентом технической готовности не менее 0,92.

Широкий ряд высоконадежных шагающих экскаваторов, предлагаемых ОМЗ Горное оборудование и технологии, может удовлетворить любые требования клиентов как по производительности, так и по условиям применения экскаваторов и эффективности производства горных работ.   

Журнал "Горная Промышленность" №3 2003