1. Введение

На горнодобывающих предприятиях, в частности на вскрышных участках широко используются шагающие экскаваторы. Передвижения шагающих экскаваторов происходит за счет подъемных и тяговых гидроцилиндров опорных лыж, которые, в свою очередь, выдвигаются и опускаются на подошву уступа. Затем подъемными гидроцилиндрами со стороны противоположной стреле опорная рама отрывается от уступа и с помощью тяговых гидроцилиндров происходит сдвиг экскаватора в нужном направлении [1], [2], [3]. Сторона опорной базы со стороны стрелы находится на подошве уступа и скользит по нему. При трении скольжения возникает абразивный износ нижнего настила опорной базы, а также увеличивается вероятность возникновения трещин в секциях опорной рамы. Жиронкин Э.П. и соавторы [4], [5] предлагают исключить трение скольжения опорной базы о грунт путем размещения по периметру эксцентрично установленных катков (рисунок 1). Что решает проблему износа настила.

Как известно, для борьбы с налипанием и намерзанием горной массы на рабочие поверхности горнотранспортного оборудования, используют материалы с низкой адгезией. К таким материалам можно отнести и полиэтилен. Для обеспечения изоляции опорной рамы и снижения адгезии, предлагается устройство, в основе которого лежит армированная полиэтиленовая пленка [6], [7], [8]. В таком случае применение опорных катков позволяет разместить под нижним настилом опорной базы выбранный материал с низкими адгезионными свойствами.

2. Методы и принципы исследования

Как было сказано ранее, для решения задачи прилипания и примерзания горных масс на опорные поверхности шагающего экскаватора предлагается использовать армированную полиэтиленовую пленку. Для этого в нижнем настиле опорной рамы и лыжах выполнены прорези вдоль продольной оси экскаватора, делящие днище опорной базы на сегменты. Прорези, в свою очередь, сопряжены с П-образными стальными профилями, полки которых также параллельны продольной оси экскаватора (рис. 2). Важным моментом здесь является то, что ширина прорези должны соответствовать ширине полки тавровой балке, для достижения ровного стыка.

В П-образном профиле выполнено отверстие для прохода штока в пространство опорной базы, с одной стороны, а ответная часть штока крепится к стойке тавровой балки. На самом же штоке располагается пружина необходимая для выталкивания тавровой балки из прорези, крепеж пружины осуществлен путем упора в верхней части П-образного профиля.

Данные рамки состоят из стальных уголков меньшего размера, снабженные свободно вращающимися колесами и фиксаторами. Колеса необходимы для упрощения процесса монтажа рамки, а фиксаторы предотвращают произвольные выдвижения конструкции (рис. 3).

Материал с низкими адгезионными свойствами, в данном случае полиэтиленовая пленка, крепится к рамке при помощи крючков. Для обеспечения большей долговечности, пленку в случае необходимости можно сложить в несколько слоев. Сами рамки, устанавливаемые на полки тавровых балок в прорези днища опорной базы выполнены таким образом, чтобы полностью перекрывать сегменты опорной поверхности базы. Установка рамок осуществляется исключительно при выдвинутых тавровых балках или уголке.

Предлагаемое устройство для предотвращения налипания и намерзания горной массы к опорным поверхностям шагающего экскаватора работает следующим образом. Как было сказано ранее, во время начала движения экскаватора его опорная база находится на подошве уступа, а лыжи находятся в поднятом положении. При этом пружина, находящаяся на штоке внутри П-образного профиля, разжимается и выталкивает тавровую балку с рамками наружу. После опускания лыж на грунт тавровая балка задвигается внутрь прорези, соответственно при поднимании опорной базы, процесс повторяется с днищем экскаватора и чередуется до окончания передвижения [10].

Выбор основных параметров устройства по предотвращению налипания и намерзания горных масс представленных на рисунке 4, осуществляется исходя из площади опорной базы и лыж шагающих экскаваторов различных типоразмеров, а также ширины полиэтиленовой пленки.

Для установки рамок необходимы такие сопутствующие детали как, П-образный профиль, шток, пружина, тавр и уголок. Как сказано выше, пружина предназначается для выталкивания уголка или тавра в случае примерзания горной массы при передвижении по влажной породе и отрицательных температурах. Однако большая сила упругости в данном случае не нужна, так как, при положительных температурах выход уголка и тавра обеспечивается за счет их собственного веса. Если силы от веса уголка и тавра, а также упругости пружины недостаточно, то выход из прорези обеспечивается динамическим воздействием на шток. Для достижения наибольшей износостойкости покрытия, полиэтиленовую пленку допустимо складывать вдвое — это увеличит толщину покрытия и продлит срок службы. В случае нарушения целостности покрытия, возможна частичная замена полотна благодаря конструкции с составными рамками.

3. Определение основных параметров устройства

При оборудовании опорных поверхностей шагающих экскаваторов первостепенное значение имеет определение габаритов и массы рамок, к которым крепится полиэтиленовая пленка, так как монтаж предполагается осуществлять вручную. Для изготовления рамок применим не равнополочный уголок с размерами 40x30 мм массой 2,26 кг на погонный метр. Полиэтиленовая пленка изготавливается разной ширины, за основа принята ширина пленки 3 м, такой размер полотна позволяет исключить частое расположение прорезей, а также позволяет использовать пленку при необходимости в два слоя. Разрешенный вес подъема груза составляет 30 кг согласно правилам охраны труда [11], и исходя из этих критериев, опорные поверхности экскаватора делим на сегменты.

На рисунке 5 представлены схемы расположения прорезей для экскаваторов ЭШ-6/45, ЭШ-10/70 и ЭШ-40/85. На примере ЭШ-40/85 предлагается деление рамок на составные части для экскаваторов с большими диаметрами опорных баз. Расстояние при этом выбиралось таким образом, чтобы соблюдать вышеназванные критерии.

Выбрав оптимальное расстояние между прорезями, определим длину уголка рамки, как длину хорды по формуле 1. Так как оба уголка рамки жестко соединены между собой стальной дугой с фронтальной стороны, то найдем их длины по формуле 2.

где, R — радиус опорной базы, м; α — центральный угол, град.

где, R — радиус опорной базы, м; α — центральный угол, град.

При этом расчет дуг ведется от периферии к центру вдоль горизонтальной оси экскаватора, а для дуг кроме крайней боковой, расчет ведется по формуле 3.

где, R — радиус опорной базы экскаватора, м; α — центральный угол, град;

∑L1 — сумма длин предыдущих дуг, м.

Вес одной цельной (от дуги до дуги) рамки получился существенным и превышает допустимый вес ручного подъема. Поэтому на экскаваторах с большой площадью опорной базы предлагается располагать на таврах составные рамки меньшей длины, соединяя уголки рамки в центральной части экскаватора (рис. 5) фигурной пластиной (перемычкой). Полученные значения параметров представлены в таблице 1.

4. Заключение

Для борьбы с адгезией на опорные поверхности шагающих экскаваторов предложено устройство по размещению под опорной базой и лыжами рамок с полиэтиленовой пленкой которое позволит минимализировать возможности налипания и намерзания грунта до 70% по сравнению с необработанной поверхностью. Представлены схемы расположения рамок с антиадгезионным материалом который при своем износе легко заменить на новый, а также математическая модель расчета основных элементов конструкции. Рассчитаны количественные характеристики и установлены зависимости расхода материала для рассматриваемых моделей шагающих экскаваторов. Данное техническое предложение обладает малым весом конструкции, доступными материалами и небольшими затратами при использовании.

The additional file for this article can be found as follows: