Роторный экскаватор (РПЭ) — это крупногабаритная тяжелая машина, используемая при открытых горных работах .
Их основная функция — непрерывная рытье траншей в крупномасштабных открытых горных работах, удаление тысяч тонн вскрышных пород в день. Что отличает их от другого крупномасштабного горнодобывающего оборудования, такого как цепные экскаваторы , так это использование большого колеса, состоящего из непрерывного рисунка ковшей , которые зачерпывают материал по мере вращения колеса. Они являются одними из самых больших наземных или морских транспортных средств, когда-либо произведенных. 14 200-тонный Bagger 293 удерживает мировой рекорд Гиннесса как самое тяжелое наземное транспортное средство, когда-либо созданное.
Роторные экскаваторы использовались в горнодобывающей промышленности в течение прошлого столетия, некоторые из первых были изготовлены в 1920-х годах. [1] Они используются в сочетании со многими другими частями горнодобывающей техники ( конвейерные ленты , отвалообразователи , дробильные станции , системы кучного выщелачивания и т. д.) для перемещения и добычи огромных объемов вскрышных пород (отходов). Хотя общие концепции, которые входят в BWE, не сильно изменились, их размер резко вырос с конца Второй мировой войны.
В 1950-х годах две немецкие горнодобывающие компании заказали первые в мире чрезвычайно большие BWE и построили три BWE для добычи лигнита недалеко от Кельна, Германия. Немецкие BWE имели колесо диаметром более 16 м (52 фута), весили 5500 коротких тонн (5000 т) и были длиной более 180 м (600 футов), с восемнадцатью гусеничными блоками для передвижения и могли срезать полосу более 180 м (600 футов) за один раз [2]
BWE, построенные с 1990-х годов, такие как Bagger 293, достигли размеров до 96 м (315 футов) в высоту, 225 м (738 футов) в длину и до 14 200 т (31 300 000 фунтов). Само ковшовое колесо может быть более 21 м (70 футов) в диаметре с 20 ковшами, каждый из которых может вмещать более 15 м 3 (20 куб. ярдов) материала. BWE также продвинулись в отношении экстремальных условий, в которых они теперь способны работать. Многие BWE были спроектированы для работы в климате с температурами до −45 °C (−49 °F). Разработчики теперь переключают свое внимание на автоматизацию и использование электроэнергии. [3]
Роторный экскаватор (РПЭ) состоит из надстройки , к которой крепятся еще несколько компонентов.
Ковшовое колесо, от которого машины получили свое название, представляет собой большое круглое колесо с конфигурацией совков, которое закреплено на стреле и способно вращаться. Материал, собранный режущим колесом, передается обратно вдоль стрелы. В ранних ячеистых колесах материал передавался через желоб, ведущий от каждого ковша, в то время как более новые конструкции без ячеек и полуячеек используют стационарный желоб, через который разгружаются все ковши. [4]
Разгрузочная стрела принимает материал через надстройку от режущей стрелы и переносит его от машины, часто на внешнюю конвейерную систему.
Противовесная стрела уравновешивает режущую стрелу и консольно закреплена либо на нижней части надстройки (в случае компактных BWE), либо на верхней части (в случае BWE среднего размера с С-образной рамой). В более крупных BWE все три стрелы поддерживаются тросами, проходящими через башни в верхней части надстройки. [5]
Под надстройкой располагались системы движения. На старых моделях это были рельсы, по которым машина могла двигаться, но более новые BWE часто оснащаются гусеницами , которые обеспечивают им повышенную гибкость движения.
Чтобы позволить ему выполнять свои обязанности, надстройка BWE способна вращаться вокруг вертикальной оси (поворот). Режущая стрела может наклоняться вверх и вниз (подъем). Скорости этих операций составляют порядка 30 м/мин и 5 м/мин соответственно. Поворот осуществляется большими шестернями, в то время как подъем обычно осуществляется с помощью тросовой системы. [4]
Масштаб BWE значительно варьируется и зависит от предполагаемого применения. Компактные BWE, разработанные ThyssenKrupp, могут иметь длину стрелы всего шесть метров (20 футов), весить 50 тонн и перемещать 100 м 3 (3500 куб. футов) земли в час. Их более крупные модели достигают длины стрелы 80 м (260 футов), весят 13 000 тонн и перемещают 12 500 м 3 (440 000 куб. футов) в час. [6] Самый большой BWE, когда-либо построенный, — это Bagger 293 компании TAKRAF , высота которого составляет 93 метра, длина — 225 метров, вес — 14 200 тонн , и он способен перемещать 240 000 м 3 (8 500 000 куб. футов) вскрыши каждый день. [1] Зафиксированы объемы выемки грунта в 380 000 м 3 (13 000 000 куб. футов) в день. [4] BWE, используемые в Соединенных Штатах, как правило, меньше тех, которые построены в Германии. [5]
BWE используются для непрерывного удаления вскрышных пород при открытых горных работах. Они используют свои режущие диски для снятия части земли (рабочего блока), определяемой размером экскаватора. Благодаря подъему рабочий блок может включать область как выше, так и ниже уровня машины (уровень уступа). Благодаря повороту экскаватор может достигать горизонтального диапазона.
Затем вскрышная порода подается на разгрузочную стрелу, которая переносит срезанную землю на другую машину для передачи на распределитель. Это может быть фиксированная ленточная конвейерная система или мобильный конвейер с гусеницами, похожими на те, что используются на BWE. Мобильные конвейеры, постоянно прикрепленные к экскаватору, снимают с оператора бремя направления материала. [4] Вскрышная порода также может быть передана непосредственно на поперечный распределитель , который достигает через карьер и разбрасывает вскрышную породу на свалке.
Автоматизация BWE требует интеграции множества датчиков и электрических компонентов, таких как GPS , системы сбора данных и возможности онлайн-мониторинга. Цель этих систем — снять часть работы с операторов, чтобы достичь более высоких скоростей добычи. Руководители проектов и операторы теперь могут отслеживать важные данные, касающиеся BWE и другого оборудования в горнодобывающих операциях, через Интернет. Датчики могут определять, сколько материала зачерпывается на конвейерную ленту, а затем система автоматизации может изменять скорость конвейерных лент, чтобы подавать непрерывное количество материала.
Роторные экскаваторы и цепные экскаваторы берут на себя работу, которую раньше выполняли канатные экскаваторы и драглайны . В большинстве случаев их заменили гидравлические экскаваторы , но они по-прежнему используются для очень крупных операций, где их можно использовать для перемещения сыпучих материалов или выемки мягких и полутвердых вскрышных пород. [3]
Основное применение BWE — добыча лигнита (бурого угля), где они используются для удаления мягких пород вскрышных пород без взрывных работ. Они полезны в этом качестве из-за своей способности непрерывно доставлять большие объемы материалов на переработчики, что особенно важно, учитывая постоянный спрос на лигнит.
Из-за большого спроса на лигнит, добыча лигнита также стала одной из областей наибольшего развития для BWE. Добавление автоматизированных систем и большей маневренности, а также компонентов, разработанных для конкретного применения, повысило надежность и эффективность, с которыми BWE доставляют материалы. [3]
Технология роторного колеса широко используется в обработке сыпучих материалов. Роторные реклаймеры используются для сбора материала, который был размещен штабелеукладчиком для транспортировки на перерабатывающий завод. Штабелеры/реклаймеры, которые объединяют задачи для сокращения количества требуемых машин, также используют роторные колеса для выполнения своих задач.
На судостроительных заводах ковшовые колеса используются для непрерывной загрузки и разгрузки судов, где они забирают материал со двора для передачи в систему доставки. Цепи ковша могут использоваться для выгрузки материала из трюма судна. Непрерывный разгрузчик судов TAKRAF способен удалять до 95% материала из трюма судна благодаря гибко настраиваемому приспособлению для копания. [1]
Расширение их других применений, BWE используются в процессах кучного выщелачивания . Кучное выщелачивание подразумевает создание штабелей из дробленой руды, через которые пропускается растворитель для извлечения ценных материалов. Создание и удаление штабелей являются очевидным применением технологии укладки и рекультивации.
Немногие компании готовы или способны производить массивные, дорогие шестерни, необходимые для BWE. [3] Unex, Чешская Республика, все еще имеет оригинальные литейные формы и все еще может производить BWE. Однако эти машины были построены так, чтобы служить бесконечно долго при постоянном интенсивном использовании, а открытая добыча сейчас менее популярна, поэтому спрос на новые машины невелик. Производители BWE и аналогичных горнодобывающих систем теперь получают некоторую прибыль от проектов по техническому обслуживанию и восстановлению, но также производят крупные стальные детали для других целей. Текущее использование роторных экскаваторов в основном сосредоточено в области добычи лигнита (бурого угля) для производства электроэнергии, в основном в Германии и Восточной/Юго-Восточной Европе. Unex также изготовила BWE для добычи алмазов из вечной мерзлоты Сибири.
