книги / Ремонт шагающих экскаваторов

1000 кВт

630 мин’7

630 мин"'

Механизм поборота МПВ 610-35

Рис. 1.10. Кинематические схемы ос­ новных механизмов экскаватора ЭШ 65.100

подъемная и тяговая лебедки с усовершенствованными элас­ тичными муфтами, соединением валов на эвольвентных шлицах, бандажированными усиленными зубчатыми колесами барабанов и редукторов;

четырехдвигательный механизм поворота со среднескорост­ ными двигателями с косозубыми зубчатыми передачами двух­ ступенчатых редукторов, что повышает надежность и плавность работы;

Рис. 1.11. Кинематические схемы основных механизмов экскаватора ЭШ 100.100

зубчатый венец .из кованых секторов с закалкой зубъев то­ ками высокой частоты;

усовершенствованный гидравлический механизм шагания, обеспечивающий повышение скорости передвижения до 80 м/ч, по сравнению с 60 м/ч у экскаватора ЭШ 15.90А;

опорная рама и поворотная платформа с соединением сек­ ций на высокопрочных болтах, обеспечивающих более прогрес­ сивную технологию монтажа и ремонта;

две комфортабельные кабины машиниста, оборудованные установками для кондиционирования воздуха, с тепловым обо­ гревом лобового стекла, на амортизаторах, с обеспечением сани­ тарно-гигиенических норм по шуму, вибрации, запыленности и освещению;

система вентиляции с встроенными фильтрами инерционного типа для подачи необходимого объема очищенного воздуха внутрь кузова;

комплект новых унифицированных электрических машин главных приводов и преобразовательного агрегата повышенной на 30% мощности по сравнению с электрическими машинами экскаватора ЭШ 15.90А;

система подчиненного регулирования с использованием ти­ ристорных возбудителей и система управления на базе высоко­ частотных магнитных усилителей, оптимизирующая переходные процессы главных электроприводов;

наличие локальных систем автоматизации рабочих процес­ сов, в том числе усовершенствованная система плавного выбора зазоров в передачах поворотного механизма, бесконтактная

сельсинная защита стрелы от ударов ковша при растяжке кана­ тов, система автоматического подъема и спуска ковша, автома­ тическое включение обогрева гидрожидкости механизма шага­ ния и жидкой смазки поворотных редукторов;

выполнение всех несущих металлоконструкций: стрелы, опор­ ной рамы, надстройки, поворотной платформы, башмаков из легированных сталей марок 10ХСНД и 17ГС, а нагруженных деталей механизмов — из легированных высокопрочных сталей. Широко применены прогрессивные технологические процессы: общая и поверхностная закалка, наплавка изнашиваемых час­ тей износостойкими материалами, электрошлаковая сварка.

Для обеспечения плавного выбора зазора в зубчатых пере­ дачах, снижения динамических нагрузок и резонансных колеба­ ний испытываются различные системы приводов главных меха­ низмов экскаваторов ЭШ 20.90: тиристорный привод на машине № 32, привод на переменном токе с частотным регулированием на машине № 38, безредукторный привод поворота по систе­ ме Г—Д на машине № 41.

На ряде угольных разрезов страны производительность экскаваторов ЭШ 20.90 достигает 400—500 тыс. м3 в месяц, и более 4 млн. м3 в год.

Э к с к а в а т о р ЭШ40.85. На базе экскаватора ЭШ 40.85 разработан экскаватор ЭШ 40.85С с учетом опыта эксплуатации этой и других тяжелых машин в северных районах страны.

В целях достижения высокого качества и надежности рабо­ ты экскаватора при температурах до —50 °С в конструкцию ма­ шины внесен ряд изменений: в основном несущих металлокон­ струкциях и тяжело нагруженных механизмах применены низ­ колегированные морозостойкие стали марок 10ХСНД13 и 20ХГСФЛ, а также специальная технология термообработки и сварки деталей; в ответственных тяжелонагруженных узлах и механизмах литые детали заменены коваными « сварно-кова­ ными; применены сварные соединения корпуса стрелы вместо фланцевых; комплектующие изделия, включая резинотехниче­ ские, выполнены в специальном исполнении для работы при низких температурах; введен подогрев масляных ванн редукто­ ров лебедок и гидравлических жидкостей в баках механизма шагания; комплект главных электрических машин — повышен­ ной мощности в исполнении ХЛ; усовершенствована конструк­ ция подъемных и тяговых цилиндров с целью снижения массы и повышения надежности уплотнений; изменена конструкция го­ ловных блоков для уменьшения скручивающих нагрузок на стрелу в случае обрыва подъемного каната; ковш — усиленной сварной конструкции с литыми элементами; в механизме шага­ ния применены модифицированные насосы повышенной надеж­ ности.

Экскаватор ЭШ 40.85С имеет повышенные эргономические показатели и уровень механизации вспомогательных работ: ка­ лориферную установку для обогрева кабины машиниста и об­ дува стекол за пределами кабины; гидравлический механизм для открывания задних ворот кузова; монорельс с тельфером на стреле для обслуживания ковша; гидравлическое приспособле­ ние для установки и снятия оси подвески стрелы; дополнитель­ ные площадки и лестницы для технического обслуживания.

После изготовления четырех экскаваторов ЭШ 40-85 произ­ водство их передано ПО «Крастяжмаш».

Э к с к а в а т о р ЭШ 65Л00. Р а б о ч е е о б о р у д о в а н и е . Ковш разработан в сварном варианте. Козырек, угольники и задняя часть днища выполнены из листовой стали марки 14Х2ГМРЛ, стенка, арка и передняя часть днища ковша — из прокатной стали марки 10ХСНД, боковые щеки и утолщенные детали стенок — кованые из стали марки 14Х2ГМР. На заводе предусматривается сборка ковша, а окончательная сварка ук­ рупненных частей ковша — козырька, двух полукорпусов и ар­ ки — производится на монтаже. Для снятия внутренних напря­ жений предусматривается термообработка на заводе отдельных сборочных единиц и виброобработка корпуса ковша после про­ ведения монтажной сварки. Корпус спроектирован с оптималь­ ными соотношениями параметров с наклонными .боковыми и задней стенками и расширяющимся в плане днищем, что спо­ собствует эффективному наполнению и разгрузке ковша.

Сменные коронки ковша выполнены из марганцовистой ста­ ли марки 110Г13Л. Упряжь ковша спроектирована из якорной цепи калибра 417 мм. Конструкция ковша выполнена по типу усиленного ковша вместимостью 100 м3, хорошо зарекомендо­ вавшего себя на экскаваторе ЭШ 100.100.

Для подъема и тяги ковша применены по четыре ветви ка­ натов диаметром 80 мм с разрывным усилием каждого каната 5000 кН. Запас прочности по максимальному тяговому усилию 4,88, по максимальному подъемному усилию 5,25, что соответст­ вует обычно применяемым значениям для мощных драглайнов.

Блоки подъемных и тяговых канатов запроектированы литы­ ми из стали марки 35ХМЛ, диаметром 2500 мм по дну ручья, что обеспечивает вполне удовлетворительное соотношение диа­ метров блока и каната, равное 32.

Г л а в н ы е м е х а н и з м ы . Механизм подъема оборудован приводом с восемью двигателями, а механизм тяги — с шестью двигателями. Вращение барабана осуществляется через шев­ ронные зубчатые передачи, открытые косозубые передачи, за­ щищенные кожухами. Применение многодвигательного привода позволило уменьшить момент инерции вращающихся частей, ди­ намические нагрузки, благоприятно распределить усилия в эле­ ментах лебедок. Объединение зубчатых передач каждой сторо­

ны лебедки в один блок с общей сварной рамой позволяет по­ высить точность положения валов, сократить число элементов лебедки, сократить продолжительность монтажа последней.

Привод поворота — безредукторный с применением шести тихоходных высокомоментных электродвигателей. В таком ис­ полнении обеспечиваются минимальные зазоры ©‘кинематиче­ ских парах и наименьшие моменты инерции вращающихся час­ тей механизма, что способствует уменьшению динамических на­ грузок, возникающих при разгонах и торможениях, примерно на 30%, а также позволяет исключить в механизме резонансные колебания.

Безредукторный механизм поворота не нуждается в системе жидкой смазки, является более простым в обслуживании, а уменьшение элементов конструкции резко сокращает расход запчастей при эксплуатации.

Безредукторный привод поворота с тихоходными двигателя­ ми впервые в мировой практике экскаваторостроения применен на мощных шагающих экскаваторах ПО «Уралмаш» ЭШ 25.100, ЭШ 40.85 и ЭШ 100.100, длительная эксплуатация которых под­ твердила высокий технический уровень такого привода с наи­ меньшими эксплуатационными затратами.

Кованый зубчатый венец состоит из 16 секторов, которые со­ единены с опорной рамой посредством втулок и кронштейнов, привариваемых при монтаже к платикам опорной рамы. Такая конструкция зубчатого венца опробована на экскаваторах ЭШ 25.100 (заводской № 2 и 3). По сравнению с широко приме­ няемым соединением венца с опорной рамой посредством призонных болтов в данной конструкции отпадает необходимость свер­ ления при монтаже большого числа высокоточных отверстий (ориентировочно 240 отверстий 80#<$), что позволяет существен­ но сократить продолжительность монтажа. При такой конструк­ ции венца упрощается конструкция опорной рамы и уменьшается масса секторов.

Опорно-поворотное устройство состоит из центральной цап­ фы, роликового круга с коническими бочкообразными роликами, нижнего и верхнего кольцевых рельсов. С учетом высокой нагруженности опорно-поворотного устройства и обеспечения дол­ говечности этого уникального узла платики под кольцевые рельсы приварены непосредственно к вертикальным листам кольцевых балок опорной рамы и платформы. Предусмотрена механическая обработка платиков -специальным переносным станком непосредственно на месте монтажа после соединения сварной секции металлоконструкций.

Такая технология изготовления крупногабаритных конструк­ ций обеспечивает их надлежащее качество (бесступенчатость поверхностей, отсутствие прокладок) и надежность при дли­ тельной эксплуатации экскаватора. Учитывая это, базовые по­

верхности под установку главных механизмов — подъема, тяги, поворота — предусматривается обработать после монтажной сварки поворотной платформы. Впервые в практике отечествен­ ного экскаваторостроения механическая обработка опорной ра­ мы и поворотной платформы успешно была проведена при мон­ таже шагающего экскаватора ЭШ 100.100. Для этих целей пре­ дусмотрено специально разработанное ПО «Уралмаш» металло­ режущее оборудование: станок для фрезерования кольцевых поверхностей (рельсы), станок для фрезерования плоскостей, вертикально-расточной станок, сверлильное оборудование.

М е х а н и з м ша г а н и я . На экскаваторе ЭШ 65.100 приме­ нен гидравлический механизм шагания, который включает в се­ бя четыре опорных башмака, четыре подъемных и два тяговых цилиндра, аналогичный механизму шагания экскаватора ЭШ 100.100, где впервые была реализована данная схема. Бла­ годаря наличию четырех -башмаков и подъемных цилиндров при шагании происходит полный отрыв опорной рамы (базы) от грунта в отличие от традиционного механизма на двух подъ­ емных цилиндрах, при котором хвостовая часть опорной рамы волочится по грунту (ЭШ 20.90, ЭШ 25.100, ЭШ 40.85). Четыре башмака обеспечивают почти в два раза большую площадь башмаков по сравнению с механизмом, имеющим два башмака, что позволяет снизить давление на грунт.

Длительный опыт эксплуатации экскаватора ЭШ 100.100 массой 10 300 т на разрезе «Назаровский» ПО «Красноярскуголь» показал, что шагание при полном отрыве базы от грунта обеспечивает хорошую проходимость, так как отсутствует скоп­ ление грунта под рамой.

С целью разгрузки узлов механизма шагания и металлокон­ струкций от распорных усилий, возникающих вследствие дефор­ мации поворотной платформы при подъеме машины, а также от действия расклинивающих усилий, которые появляются в слу­ чае передвижения экскаватора по непараллельно установлен­ ным башмакам, все подъемные цилиндры крепятся к поворот­ ной платформе шарнирно. Причем два цилиндра, расположен­ ные с одной стороны экскаватора, могут перемещаться в попе­ речном направлении в обе стороны до 50 мм, а два других имеют односторонний поперечный зазор в пределах 5—10 мм, который выбирается для передачи боковых нагрузок при шага­ нии по косогору.

Подъемные цилиндры шарнирно опираются на скользящие опоры. Передвижение машины осуществляется двумя тяговыми цилиндрами, при этом скользящие опоры в масляной среде пе­ ремещаются по специальным плитам, встроенным в башмаки. Для уменьшения контактных давлений в скользящей опоре пре­ дусмотрена гидроразгрузка. Среднее удельное давление на 'бронзовые вкладыши (втулки) не превышает 1 МПа.

Подъемные и тяговые цилиндры выполнены сварно-кованы­

6000 кН. Гидросхемой предусмотрена работа подъемных и тя­ говых цилиндров с противодавлением, что значительно увели­ чивает их надежность.

Питание цилиндров обеспечивают восемь насосов НР-900/320,. которые скомпонованы в четыре насосные установки. Подача одного насоса 820 л/мин, рабочее давление жидкости 27—28 МПа. Гидросхемой предусмотрена возможность работы и четырьмя насосами.

Основная гидроаппаратура скомпонована в блоки. Механизм: шагания также включает в себя механизмы выравнивания ци­ линдров и башмаков, захвата башмаков.

М е т а л л о к о н с т р у к ц и и . Стрела выполнена как жесткая трехгранная трубчатая конструкция с диагональными связями из вантовых канатов. Верхний пояс стрелы состоит из трубы 1050ХЮ мм и из предварительно натянутых с усилием 6000 кН 10 канатов специального закрытого типа диаметром 70 мм. Нижние пояса стрелы изготовлены из труб 1220X10 мм. Край­ няя панель каждого пояса, расположенная у головы стрелы, сжата предварительно натянутыми с усилием 1000 кН двумя канатами диаметром 54 мм. Вальцуют трубы на заводе, мате­ риал поясов — сталь марки 14Х2ГМР с пределом текучести 600 МПа. Испытания этой стали на усталость при однозначном напряжении сжатия показали, что предел усталости для свар­ ных соединений, имеющих место в конструкции стрелы, близок к пределу текучести материала. Благодаря предварительному сжатию верхнего пояса, а также сжатию крайней панели ниж­ них поясов создается однозначное напряжение сжатия, что и по­ зволяет эффективно применять высокопрочную сталь для этих поясов.

Раскосы горизонтальных и наклонных ферм стрелы выпол­ нены из двух канатов диаметром 38,5 мм. Это дает возмож­ ность производить замену вант без подведения опор под узлы стрелы. Замена может быть поочередной: сначала заменяют один канат при наличии второго, а затем второй, — после того как первый уже установлен. Наличие двух канатов в каждом раскосе также удлиняет срок службы вант до порыва, т. е. до не менее 12—15 лет, так как при выходе из строя одного ка­ ната стрела не теряет устойчивости и система остается неизме­ няемой благодаря наличию второго каната.

У пят стрелы предусмотрены площадки для установки тео­ долита, посредством которого проверяют положение стыковых

узлов стрелы в пространстве и настраивают ванты стрелы без ее опускания на специальные опоры.

Стрела подвешена с помощью жестких серег. Система под­ вески имеет встроенный 16-кратный полиспаст, служащий для подъема и опускания стрелы. Полиспаст во время работы экс­ каватора разгружен от рабочих усилий.

Стрела поднимается и опускается стреловой лебедкой, уста­ новленной на ригеле задней поперечной рамы надстройки. Для правильной укладки каната на барабане в конструкции лебед­ ки предусмотрен канатоукладчик. Надстройка экскаватора представляет собой совокупность рамно-стержневых несущих металлоконструкций, расположенных на поворотной платформе, и состоит из двух продольных ферм, двух поперечных рам и пе­ редней стойки. Соединение подкосов подвески стрелы и перед­ ней рамы выполнено на валиках, остальные элементы сопряга­ ются между собой и поворотной платформой с помощью стан­ дартных высокопрочных (сталь марки 40Х) болтов диаметром 24 мм, применяемых также на экскаваторах ЭШ 20.90, ЭШ 40.85.

Опорная рама и поворотная платформа выполнены с макси­ мально укрупненными секциями :(в пределах III степени нега­ баритное™), соединяемыми при монтаже с помощью сварки и последующей механической обработки непосредственно на месте монтажа. Материал элементов опорной рамы и платформы — сталь марки 10ХСНД. Опорная рама представляет собой круг­ лую плиту высотой 2 м, массой 440 т. Платформа имеет форму плиты высотой 2,3 м, шириной (в передней части) 31,4 м, дли­ ной 36,1 м, массой 950 т.

Каждый из четырех опорных башмаков запроектирован как плита коробчатого сечения, состоящая из пяти продольных вер­ тикальных стенок и ряда поперечных ребер. Высота башмака 1,55 м, масса 91 т, материал— сталь марки 10ХСНД. Для уменьшения прогибов на участке перемещения средняя часть скользящей опоры выполнена более жесткой. Башмаки попарно связаны между собой шарнирами, позволяющими поворачивать­ ся одной плите относительно другой.

Э л е к т р о о б о р у д о в а н и е . Электропривод главных меха­ низмов подъема, тяпи и поворота многоконтурный, выполнен по традиционной системе генератор — двигатель постоянного тока.

Генераторы скомпонованы в четыре преобразовательных аг­ регата; из них два агрегата — четырехмашинные массой по 82 т и два — трехмашинные массой по 60 т.

Для привода механизма поворота используют шесть верти­ кальных тихоходных двигателей типа МПВЭ-560-32 (610 кВт, 35 мин-1, масса 36 т). В каждом силовом контуре электрической' схемы с учетом сопрягаемых номинальных параметров электро­ машин от одного генератора питаются по два последовательно* соединенных двигателя.

Автоматизированная система управления АСУ электропри^ водами главных механизмов содержит тиристорные возбуди­ тели электромашин по трехфазной мостовой -схеме и безынерци­ онные регуляторы по структуре подчиненного регулирования.

Всостав АСУ входят 14 шкафов; пульт управления с сельсинными командоконтроллерами в кабине машиниста и два пульта в кузове для управления приводами подъема и тяги при перепасовке канатов.

Система автоматизации экскаватора включает в себя локаль­ ные устройства и аппаратуру как разработанные, так и разра­ батываемые вновь совместно с системой управления электропри­ водами: автоматическое устройство плавного выбора кинемати­ ческих зазоров в приводе механизма поворота; автоматическое устройство защиты стрелы от переподъема, «перетяги» и «рас­ тяжки» ковша канатами; устройство автоподъема при переме­ щении груженого ковша; устройство автокопания; автоматиче­ ское устройство плавного выбора слабины подъемных канатов; автоматическое устройство контроля и сигнализации состояния сопротивления изоляции якорных электроцепей контуров гене­ раторов и двигателей; автоматическое устройство регулирова­ ния коэффициента мощности синхронных электродвигателей; автоматическое устройство ограничения динамических нагрузок

вэлектромеханических системах главных механизмов с исполь­ зованием методов прямого и косвенного измерения усилий.

Вкачестве информационно-измерительного органа для опе­ ративного измерения, контроля и учета работы и производитель­ ности экскаватора, проектом предусмотрено применение аппа­

ратуры КРД-1 контроля и учета производительности драглайна. В с п о м о г а т е л ь н о е о б о р у д о в а н и е . Для вентиляции электрических машин и аппаратов, а также создания подпора (избыточного давления) внутри кузова на экскаваторе предус­ мотрена система вентиляции, расположенная в специальном по­ мещении на крыше кузова. Суммарная подача вентиляционных установок составляет 536 400 м3/ч, что достаточно для охлаж­

дения электрических машин и аппаратов.

На экскаваторе предусмотрены мостовой электрический кран грузоподъемностью 40 т, консольный кран грузоподъемностью 10 т, вспомогательная лебедка грузоподъемностью 12,5 т на крыше кузова, вспомогательные лебедки грузоподъемностью 5 т впереди платформы и сзади барабана механизма подъема, электрическая таль грузоподъемностью 5 т на стреле, комплект других подъемно-транспортных средств, вспомогательные при­ способления, станки для обслуживания и ремонта.

В кабине имеется громкоговорящая связь между членами