НКМЗ выпускает четыре базовых (ЭШ-6.45М; ЭШ-10.60; ЭШ-10.70А, ЭШ-20.55) модели и две модификации - ЭШ-13.50 и ЭШ-15.70. Все модели имеют аналогичное конструктивное исполнение. Различие состоит в деталях компоновки механизмов на поворотной платформе. Механизм шагания экскаваторов, как правило, кривошипно-рычажный. Для управления главными приводами экскаваторов применяется система Г — Д с питанием обмоток возбуждения генератора от силовых магнитных усилителей.
Все модели шагающих экскаваторов, выпускаемых ПО "Уралмаш", имеют гидравлический механизм шагания с неполным (кроме ЭШ-100. 100) отрывом базы. Из выпущенных ПО "Уралмаш" машин наибольшее количество приходится на модель ЭШ-15.90, на базе которой создан экскаватор ЭШ-20.90. Разрабатываемый драглайн ЭШ-100.100 - один из крупнейших шагающих экскаваторов в мире. Основные его конструктивные особенности; гидравлическое шагающее устройство с полным отрывом базы и длиной шага 3 м, трехгранная жесткая трубчатая стрела, лебедки со сдвоенными барабанами диаметром 3,4 м с четырьмя тяговыми и подъемными канатами диаметром по 90 мм. Готовится также к выпуску драглайн ЭШ-65.100.
На всех экскаваторах, выпускаемых в настоящее время ПО "Уралмаш", электропривод главных механизмов выполнен по системе ТП — Д (тиристорный преобразователь - двигатель).
За рубежом шагающие экскаваторы выпускают фирмы "Бюсайрус Ири", "Марион", "Пейдж" (США) и "Рансон-Рапир" (Великобритания).
Экскаватор-драглайн имеет ковш 1 с упряжью, тяговый 2 и подъемный 3 канаты, стрелу 4 с направляющими-блоками 5 и пятой 6. Для перемещения ковша служат лебедки подъема 7 и тяги 8. Угол наклона стрелы во время работы обычно не меняется и определяется длиной стрелового полиспаста 9.
Опорный роликовый круг и поворотный механизм драглайна имеют то же устройство, что и у лопаты. Ходовое устройство может быть шагающим и гусеничным".
Ковш наполняется при его движении по забою под действием тягового каната из положения I положение II. Затем ковш поднимается и экскаватор поворачивается к месту разгрузки. Ковш подвешен к подъемному канату таким образом, что пока тяговый канат слегка натянут, ковш находится примерно в горизонтальном положении. При ослаблении тягового каната ковш опрокидывается передней стороной вниз и разгружается.
После разгрузки экскаватор поворачивается и ковш опускается на грунт, возвращаясь в положение I. Если перед опусканием ковш подтянуть к пяте стрелы, а затем отпустить тяговый канат, то ковш можно забросить в положение IV.
Драглайны обычно применяются для разработки забоев, расположенных ниже уровня стояния экскаватора и, как правило, работают в отвал.
Рабочие размеры драглайна имеют те же обозначения и измеряются так же, как у прямой лопаты. Они зависят от угла наклона стрелы, который может составлять 20—45°, и ее длины.
Ковш драглайна (рис. 4.5) состоит из сварного корпуса 6, козырька 7, отлитого заодно с основаниями зубьев, и арки 75, которая служит для придания ковшу боковой жесткости и крепления разгрузочного каната 11. К передней части ковша (щекам) привариваются проушины 8 для тяговых цепей 9, а к боковым стенкам приклепываются проушины 5 для цепей 2 подъема. Через траверсу 14 и балансир 13 цепи 2 соединяются подъемным канатом 12. В основание козырька 3 вставляются зубья 4.
Для защиты днища ковша от изнашивания к нему приварены стальные полозья 3. Для предотвращения истирания подъемных цепей 2 о ковш предусмотрена распорная балка 16.
Центр тяжести ковша с грузом находится между подъемными цепями и аркой. Вследствие этого при ослаблении тягового 10 и разгрузочного 11 канатов последний проскальзывает по блоку 1. Ковш при этом поворачивается вокруг осей крепления подъемных цепей и порода выгружается через открытое пространство под аркой и между тяговыми цепями. Совокупность элементов, соединяющих ковш с тяговыми и подъемными канатами, называется упряжью ковша.
Стрелы драглайнов весьма многообразны по конструктивному исполнению. По основным конструктивным признакам стрелы могут быть объединены в четыре группы: вантовые, трехгранные жесткие, ферменные и комбинированные.
Трехгранные жесткие стрелы применяются на отечественных драглайнах ЭШ-20.90, ЭШ-40.85, ЭШ-100.100.
Решетчатые (ферменные) стрелы с дополнительной стойкой и промежуточной подвеской характерны для экскаваторов фирм "Марион" и "Бюсайрус-ИРИ" (США).
В основу действующей системы индексации одноковшовых экскаваторов заложена размерная группа машин, которая определяется вместимостью ковша (карьерные экскаваторы), а также еще и радиусом черпания (вскрышные экскаваторы) или длиной стрелы (драглайны) .
Обозначение ЭШ-40.85 расшифровывается: Э — экскаватор; Ш — шагающий; 40 - вместимость ковша, м3; 85 - длины стрелы, м.
Главные механизмы экскаваторов.
Для осуществления рабочих движений ковша экскаватора: подъема, напора (тяги у драглайна) и поворота к месту разгрузки служат специальные механизмы.
Все эти механизмы устанавливаются на поворотной платформе, кроме зубчато-реечного напорного механизма, который устанавливается на стреле. По кинематическому признаку механизмы экскаваторов подразделяют на три типа:
1. С однодвигательной схемой привода всех механизмов;
2. С групповой схемой привода нескольких механизмов от общих двигателей;
3. С многодвигательной схемой привода от индивидуальных двигателей.
Однодвигательная и групповая схемы привода применяются на универсальных экскаваторах малой мощности.
Механизмы экскаваторов средней и большой мощности имеют индивидуальный привод.
Механизмы подъема, тяги и канатного напора одноковшовых экскаваторов (за исключением гидравлических) состоят из приводных лебедок и канатно-блочных передач. Схемы канатно-блочных передач у экскаваторов с индивидуальным приводом обычно бывают бесполиспастными. При двух- или четырехканатном подъеме на ковше мехлопат устанавливаются уравнительные блоки, выравнивающие натяжение отдельных ветвей-канатов. На драглайнах полиспастные системы на подъеме и тяге, как правило, не применяются.
Подъемные лебедки экскаваторов подразделяют по числу двигателей, барабанов и редукторов. По числу двигателей подъемные лебедки бывают однодвигательными (ЭКГ-5А); двухдвигательными (ЭКГ-8; ЭКГ-12,5; ЭКГ-20А; ЭШ-6.45М; ЭШ-10.70А; ЭШ-15.70 и др.); многодвигательными, с четырьмя (ЭШ-40.85; ЭШ-100.100) и более двигателями.
По числу барабанов подъемные (тяговые) лебедки экскаваторов подразделяют на однобарабанные и сдвоенные (двухбарабанные).
По числу редукторов подъемные лебедки делят на следующие виды:
одноредукторные, двухредукторные и многоредукторные (с четырьмя и более редукторами).
Применение унифицированных стандартных узлов (модулей) для подъемных и тяговых лебедок позволяет получить типовой унифицированный ряд лебедок.
Унифицированные подъемные лебедки применяют на карьерных механических лопатах (ЭКГ-8, ЭКГ-4У, ЭКГ-12,5), подъемные и тяговые на драглайнах. Преимущества таких лебедок — высокая надежность уже отработанных модулей, взаимозаменяемость, высокая ремонтопригодность и малая номенклатура запасных частей.
Главные механизмы экскаваторов с индивидуальным приводом имеют электрическое рабочее торможение двигателей. Механические тормоза используют только при перерывах в работе и аварийных режимах, требующих экстренной остановки машин.
Опорно-поворотные устройства экскаваторов состоят из механизма поворота платформы, опорного устройства и центральной цапфы (последняя может отсутствовать).
Механизм поворота обеспечивает вращение платформы экскаватора с целью осуществления рабочего движения или поворота на выгрузку и в забой.
Современные карьерные и вскрышные экскаваторы имеют механизм поворота с индивидуальным приводом, состоящий из двух или более самостоятельных установок, работающих на общий зубчатый венец. Каждая установка состоит из электродвигателя, редуктора и тормоза. Частота вращения поворотной платформы одноковшовых экскаваторов малой мощности составляет 0,05 с-1, мощных — 0,02—0,03 с-1.
В механизмах поворота на отечественных мощных драглайнах и вскрышных лопатах применяются также и безредукторные приводы с тихоходными двигателями.
На Драглайне ЭШ-100.100 установлены восемь фланцевых двигателей постоянного тока мощностью по 1000 кВт каждый с номинальной частотой вращения ротора 0,533 с-1.
Поворотные механизмы одноковшовых экскаваторов испытывают небольшие сопротивления повороту (обусловленные главным образом трением в опорно-поворотном устройстве), большие ускорения и работают в режиме "разгон-торможение". При таком режиме работы основная нагрузка поворотных двигателей — это силы инерции вращаемых масс. Поворотное движение составляет 70—80% общей продолжительности рабочего цикла экскаватора. Сокращая продолжительность поворотных движений, можно увеличить производительность экскаватора. В этой связи суммарная мощность двигателей механизмов поворота современных одноковшовых экскаваторов может составлять 10 тыс. кВт и более и ограничивается она прочностью конструкций стрел и рукоятей, получающих значительные инерционные нагрузки при интенсивном разгоне и торможении.
Опорное устройство предназначено для восприятия и передачи горизонтальных и вертикальных нагрузок от поворотной платформы на раму ходового устройства экскаватора и дает возможность поворотной платформе свободно вращаться относительно ходового устройства.
Шагающее ходовое оборудование применяется на шагающих драглайнах. Его преимущества: очень малое давление на почву, составляющее у драглайнов средней мощности около 0,04 МПа и доходящее до 0,1 МПа у драглайнов большой мощности; высокая маневренность (экскаватор может сразу изменить направление движения на любой угол); простое устройство (по сравнению с гусеничным). В то же время экскаваторы, оснащенные шагающим ходовым оборудованием, имеют малую скорость хода, колеблющуюся от 0,5 км/ч у средних экскаваторов до 0,06 км/ч у мощных, и поверхность для их перемещения должна быть планирована.
Шагающее ходовое оборудование состоит из опорной базы и механизма шагания. Последний предусматривает опорные лыжи, механизм перемещения и привод.
Конструкции механизмов шагания могут быть гидравлическими и кривошипными. При шагании экскаватор опирается на почву тремя точками.
Гидравлический механизм шагания (рис. 4.7, а) состоит из лыж 7, тяговых 2 и подъемных 3 гидроцилиндров, расположенных с двух сторон платформы 4 экскаватора. Штоки гидроцилиндров через траверсу соединяются с лыжами, сами гидроцилиндры шарнирно — с металлоконструкцией надстройки и поворотной платформы. От насосной станции рабочая жидкость подается в штоковые или поршневые полости гидроцилиндров, поднимая или опуская лыжи. Во время работы опорная база 5 экскаватора всей своей поверхностью опирается на почву, а лыжи находятся в поднятом положении.
Для шагания лыжи опускаются на почву. При возрастании давления в подъемных гидроцилиндрах 3 один конец опорной базы поднимается и с помощью тяговых гидроцилиндров 2 экскаватор, опираясь на лыжи и на точку базы со стороны стрелы, сдвигается на шаг 1—2,5 м и снова опускается на почву. Затем процесс шагания повторяется. Таким образом экскаватор при шагании опирается на почву тремя точками и всегда перемещается в направлении от стрелы — задней частью поворотной платформы 4 вперед. Для изменения направления движения поворотную платформу 4 поворачивают в нужном направлении на опорной базе 5 при поднятых лыжах 7. Все модели драглайнов, выпускаемых ПО "Уралмаш", оборудованы гидравлическими механизмами шагания.
Шагающие драглайны — экскаваторы типа ЭШ выпускаются в СССР Ново-Краматорским машиностроительным заводом (НКМЗ), ПО "Уралмаш" и Крастяжмаш.
