Экскаватор-драглайн

Драглайн экскаватор кусок тяжелой техники используются в гражданском строительстве и горных работ .

Драглайн Page 725 Турецкой угольной ассоциации - Угольный разрез Yenikoy, Милас

Драглайны делятся на две большие категории: те, которые основаны на стандартных подъемных кранах, и тяжелые агрегаты, которые должны быть построены на месте. Большинство гусеничных кранов с дополнительным барабаном лебедки на передней части могут работать как драглайн. Эти агрегаты (как и другие краны) предназначены для демонтажа и транспортировки по дороге на бортовых прицепах. Драглайны, используемые в гражданском строительстве , почти всегда относятся к этому меньшему типу кранов. Они используются для дорог , строительства порта, пруд и канал дноуглубительных работ, а так же свая вождения установок. Эти типы производятся такими производителями кранов, как Link-Belt и Hyster .

Гораздо больше типа , который построен на месте обычно используется в стрипе-горнорудные операции по удалению вскрыши выше угля и в последнее время для нефтяных песков добычи. Самые большие тяжелые драглайны - одни из самых больших когда-либо построенных мобильных наземных машин. Самый маленький и самый распространенный из тяжелых типов весит около 8000 тонн, а самый большой из построенных - около 13000 тонн.

Ковшовая система драглайна состоит из большого ковша, который подвешен к стреле (большая ферменная конструкция) с помощью тросов . Ковш перемещается с помощью нескольких тросов и цепей. Подъемный канат, приводимый в движение большим дизельным или электродвигателем , поддерживает ковш и подъемно-сцепное устройство со стрелой. Драгрос используется для горизонтального рисования ковша в сборе. Благодаря умелому маневрированию подъемника и тележки ковш управляется при выполнении различных операций. Схема большой системы ковшей драглайна показана ниже.

Драглайн был изобретен в 1904 году Джоном У. Пейджем (в качестве партнера фирмы Page & Schnable Contracting) для рытья Чикагского канала . К 1912 году Пейдж понял, что строительство драглайнов более прибыльно, чем заключение контрактов, поэтому он создал компанию Page Engineering Company, чтобы строить драглайны. Пейдж построил свой первый грубый шагающий драглайн в 1923 году. В них использовались стойки с реечной передачей на отдельной раме, которая поднимала кран. Затем тело тащили вперед цепью по роликовой направляющей, а затем снова опускали. [1] Пейдж разработал первые дизельные двигатели исключительно для драглайнов в 1924 году. Пейдж также изобрел арочный ковш драглайна, конструкция которого до сих пор широко используется драглайнами многих других производителей, а в 1960-х годах впервые разработал конструкцию ковша без арки. Поскольку его шагающий механизм сильно уступает механизму конкурента Monighan (см. Ниже), Пейдж обновил свой механизм до эксцентрикового привода в 1935 году. Этот значительно улучшенный механизм давал правильное эллиптическое движение и использовался до 1988 года. Пейдж дополнительно модернизировал свои драглайны, выпустив серию 700. в 1954 году. Самым большим драглайном Пейджа была модель 757, поставленная на рудник Обед недалеко от Хинтона, Альберта, в 1983 году. Он отличался 75-ярдовым ковшом на 298-футовой стреле и рабочим весом 4500 тонн. В 1988 году Harnischfeger Corporation ( P&H Mining Equipment ) приобрела Page Engineering Company.

Harnischfeger Corporation была основана как P&H Mining в 1884 году Алонзо Полингом и Генри Харнишфегером . В 1914 году компания P&H представила первый в мире драглайн с бензиновым двигателем. В 1988 году компания Page была приобретена компанией Harnischfeger, которая производит линейку экскаваторов , драглайнов и кранов P&H . Самый большой драглайн P&H - 9030C с ковшом длиной 160 ярдов и стрелой длиной до 425 футов.

"> File:Marion 111-M Dragline at New Athens, Ohio.ogvВоспроизвести медиа
Драглайн Марион 111-М в действии. (30 секунд)

В 1907 году машиностроительный завод Монигана в Чикаго заинтересовался производством драглайнов, когда местный подрядчик Джон У. Пейдж разместил заказ на подъемное оборудование для его установки. В 1908 году Monighan сменила название на Monighan Machine Company. В 1913 году инженер Монигана по имени Оскар Мартинсон изобрел первый шагающий механизм для драглайна. [2] [3] [4] Устройство, известное как трактор Мартинсона, было установлено на драглайне Мониган, создав первый шагающий драглайн. Это дало Monighan значительное преимущество перед другими драглайнами, и компания преуспела. В 1925 году кулачковый механизм был дополнительно улучшен за счет устранения тормозных цепей для башмаков и перехода на кулачковое колесо, работающее по овальной дорожке. Это придало обуви правильное эллиптическое движение. [5] [6] Первым драглайном, использующим новый механизм, был 3-W, доступный в 1926 году. Эти машины были настолько популярны, что название Monighan стало общим термином для драглайна. В начале 1930-х Bucyrus-Erie начал покупать акции Monighan с одобрения Monighan. Bucyrus приобрел контрольный пакет акций, и совместная компания стала называться Bucyrus-Monighan до официального слияния в 1946 году. Первый шагающий экскаватор-драглайн в Соединенном Королевстве был использован на железном карьере Веллингборо в 1940 году [7].

Компания Ransomes & Rapier была основана в 1869 году четырьмя инженерами для производства железнодорожного оборудования и других тяжелых работ. В 1914 году по запросу клиента они начали строительство двух небольших паровых экскаваторов. Созданная ими для этого система вытеснения с тросом была запатентована [8] и позже продана Bucyrus. После Первой мировой войны спрос на экскаваторы увеличился, и в 1924 году было достигнуто соглашение о строительстве драглайнов Marion объемом от 1 до 8 кубических метров. В 1927 году построили 1-ярдовые модели Тип-7 и 1,5-ярдовые модели Тип-460. Сделка по производству машин Marion завершилась в 1936 году. R&R начала строить свои собственные проекты с Type-4120, за которым последовал 4140 объемом 3,5 кубических ярда. В 1958 году подразделение Ramsomes & Rapier было продано компании Newton, Chambers & Co. Ltd из Шеффилда, которая объединилась с подразделением NCK Crane & Excavator. Это стало NCK-Rapier. Подразделение шагающих драглайнов NCK-Rapier было приобретено Bucyrus в 1988 году.

Компания Marion Power Shovel Company (основанная в 1880 году) построила свой первый шагающий драглайн с простым однокривошипным механизмом в 1939 году. Самый большой драглайн 8950 был продан Amax Coal Company в 1973 году. Он имел ковш объемом 150 кубических ярдов на модели 310. Стрела опорная и весила 7300 тонн. Марион была приобретена Bucyrus в 1997 году.

Bucyrus Foundry and Manufacturing Company вышла на рынок драглайнов в 1910 году, купив права на производство экскаватора-драглайна Heyworth-Newman. Их драглайн «Класс 14» был представлен в 1911 году как первый гусеничный драглайн. В 1912 году Bucyrus стал пионером в использовании электричества в качестве источника энергии для больших экскаваторов и драглайнов, используемых в горнодобывающей промышленности. Итальянская компания Fiorentini с 1919 года производила экскаваторы-драглайны по лицензии Bucyrus. После слияния с Monighan в 1946 году Bucyrus начала производить гораздо более крупные машины с шагающим механизмом Monighan, такие как 800-тонная 650-B с 15-ярдовым ковшом. Самый большой драглайн Bucyrus был Big Muskie, построенный для компании Ohio Coal в 1969 году. Эта машина имела 220-ярдовый ковш на 450-футовой стреле и весила 14 500 тонн. Сам Bucyrus был приобретен компанией Caterpillar, производящей тяжелое оборудование и дизельные двигатели, в 2011 году. Самый большой драглайн Caterpillar - это 8750 с ковшом длиной 169 ярдов, стрелой длиной 435 футов и массой 8350 тонн.

Рынок драглайнов начал быстро сокращаться после бума 1960-х и 1970-х годов, который привел к большему количеству слияний. Приобретение P&H компании Page в 1988 году вместе с приобретением Bucyrus компаний Ransomes & Rapier в 1988 году и Marion в 1997 году сократило количество мировых поставщиков тяжелых драглайнов более чем наполовину. Сегодня P&H и Caterpillar - единственные оставшиеся производители больших драглайнов.

Другие производители

Heavy Engineering Corporation Limited была первой индийской компанией, которая произвела шагающий драглайн с ковшом вместимостью 31 ярд. HEC составляет до 44 ярдов ведра. Для сравнения, это можно сравнить с малыми драглайнами Caterpillar серии 8000 с ковшом длиной 42 ярда. HEC поставила пятнадцать драглайнов для горнодобывающей промышленности Индии.

Экскаватор-драглайн.

В типичном цикле выемки ковш располагается над вынимаемым материалом. Ковш опускают и dragrope затем обращается так , что ведро валяется поверхности материала. Затем ковш поднимается с помощью подъемного троса . Затем выполняется операция поворота, чтобы переместить ковш к месту, где должен быть выгружен материал. Затем драгроп отпускается, в результате чего ведро наклоняется и опорожняется. Это называется операцией дампа.

На драглайнах кранового типа ковш также можно «выбросить», намотав его на гуськ, а затем отпустив сцепление на тросе. Тогда ведро будет раскачиваться как маятник . Как только ковш пройдет вертикаль, подъемный трос отпустит, тем самым выбросив ковш. На небольших драглайнах опытный оператор мог бы заставить ковш приземлиться примерно на половину длины стрелы дальше, чем если бы его только что уронили. На больших драглайнах это не обычная практика.

Драглайны имеют разную последовательность резания. Первый - это метод бокового заброса с использованием офсетных станков; это включает в себя бросание покрывающей породы боком на взорванный материал, чтобы получилась скамья. Второй - ключевой. Этот проход разрезает ключ на носке новой высокой стены, а также сдвигает скамейку дальше к нижней стене. Это также может потребовать прохода срезки, если стена блочная. При проходе срезки ведро опускается на наклонный высокий вал для масштабирования поверхности. Следующая последовательность - самая медленная операция, блоки проходят. Однако этот проход перемещает большую часть материала. Это включает использование ключа для доступа к нижней части материала, чтобы поднять его до порчи или на приподнятый уровень скамейки. Последний разрез, если требуется, - это оттягивание материала назад к стороне с низкими стенками. [9]

Драглайн на угольной шахте Курра

Большая система драглайна, используемая в горнодобывающей промышленности открытым способом, стоит примерно 50–100 миллионов долларов США. Типичный ковш имеет объем от 40 до 80 кубических ярдов (от 30 до 60 кубических метров), хотя очень большие ковши имеют объем до 168 кубических метров (5900 кубических футов). [10] Длина стрелы составляет от 45 до 100 метров (от 148 до 328 футов). За один цикл он может перемещать до 450 тонн материала.

Большинство горных драглайнов не имеют дизельного двигателя, как большинство другого горнодобывающего оборудования. Их потребляемая мощность порядка нескольких мегаватт настолько велика [ количественно ], что они имеют прямое подключение к высоковольтной сети при напряжении от 6,6 до 22 кВ. Типичный [ дополнительное объяснение необходимости ] драглайна весом от 4000 до 6000 тонн, с 55 кубических метров ведро, можно использовать до 6 мегаватт во время нормальной работы землеройных. Из-за этого было рассказано много (возможно, апокрифических ) историй [ необходим пример ] о влиянии горнодобывающих драглайнов, вызывающем затемнение. Например, есть история-долгожитель [ по чьей? ], что еще в 1970-х годах, если все семь драглайнов на шахте Пик Даунс (очень крупная угольная шахта BHP в центральном Квинсленде , Австралия) повернутся одновременно, они отключат весь Северный Квинсленд . Однако даже сейчас [ когда? ] если они были выключены, они всегда перезапускаются по одному из-за огромных требований к мощности при запуске. [ необходима цитата ]

Анимация "шагающего" драглайна на основе патента Мартинсона 1926 года.

Во всех драглайнах, кроме самых маленьких, движение осуществляется «ходьбой» с использованием опор или понтонов , поскольку гусеничные гусеницы оказывают слишком большое давление на землю и испытывают большие трудности под огромным весом драглайна. Максимальная скорость составляет не более нескольких метров в минуту [11], поскольку ступни необходимо менять на каждом шаге. [12] При перемещении на средние расстояния (около 30–100 км) для транспортировки драглайна можно использовать специальный драглайновый перевозчик. При превышении этого расстояния обычно требуется разборка. Но горные драглайны из-за их досягаемости могут работать на большой площади с одного места и им не нужно постоянно перемещаться вдоль забоя, как машины меньшего размера.

Основными ограничениями драглайнов являются высота и длина стрелы, которые ограничивают место, где драглайн может сбрасывать отходы. Еще одним основным ограничением является их глубина копания, которая ограничивается длиной троса, который может использовать драглайн. В соответствии с их конструкцией, драглайн наиболее эффективен при выемке грунта ниже уровня основания. Хотя драглайн может копать над собой, он делает это неэффективно и не подходит для погрузки скопившегося материала (как канатная лопата или колесный погрузчик ).

Несмотря на свои ограничения и чрезвычайно высокие капитальные затраты, драглайны остаются популярными на многих рудниках благодаря своей надежности и чрезвычайно низкой стоимости удаления отходов.

Шагающий механизм на сохранившемся драглайне Bucyrus-Erie 1150 в Великобритании

Драглайн для добычи угля, известный как Big Muskie , принадлежащий Central Ohio Coal Company (подразделение American Electric Power ), был самой большой в мире мобильной землеройной машиной, весившей почти 13000 тонн и высотой почти 22 этажа. [13] Он работал в округе Маскингам , штат Огайо, с 1969 по 1991 год, и получал питание от источника питания 13 800 вольт. В 1999 году его разобрали за переработанный металл на сумму 700000 долларов.

Британская фирма Ransomes & Rapier произвела несколько больших (1400-1800 тонн) экскаваторов, самых больших в Европе на то время (1960-е годы). Энергия была от двигателей внутреннего сгорания, приводящих в действие электрогенераторы. Один, названный SUNDEW , использовался в карьере с 1957 по 1974 год. После того, как его рабочая жизнь на первом участке в Ратленде закончилась, он прошел 13 миль до новой жизни в Корби ; прогулка длилась 9 недель. С января по июнь 1987 г. росянка была списана.

Меньшие драглайны также обычно использовались до того, как гидравлические экскаваторы вошли в широкое использование, меньшие драглайны сейчас редко используются, кроме как на речных и гравийных карьерах. Малые машины имели механический привод со сцеплениями. Такие фирмы, как Ruston и Bucyrus, производили такие модели, как RB10, которые были популярны для небольших строительных и дренажных работ. Некоторые из них до сих пор можно увидеть в английских болотах в Кембриджшире , Линкольншире и некоторых частях Норфолка . Компания Ruston's также занимается производством дренажных насосных двигателей. Системы электропривода использовались только на более крупных горных машинах, в большинстве современных машин используется дизель-гидравлический привод, поскольку машины редко находятся в одном месте достаточно долго, чтобы оправдать затраты на установку подстанции и кабелей питания.

Драглайны, в отличие от большинства оборудования, используемого при землеройных работах, в течение почти 100 лет оставались относительно неизменными в конструкции и системах управления. За последние несколько лет произошел некоторый прогресс в системах и методологиях драглайнов.

Автоматизация

У исследователей из CSIRO в Австралии есть долгосрочный исследовательский проект [14] по автоматизации драглайнов. Команды автоматизации майнинга в QCAT, подразделении CSIRO; разрабатывают технологии автоматизации с 1994 года. Автоматизированные системы включают круиз-контроль и цифровую картографию местности . Рабочие решения включают проверенный концепцией круиз-контроль поворота драглайна на Tarong BE1370. [15]

Программное обеспечение для моделирования

Поскольку драглайны обычно большие, сложные и очень дорогие, обучение новых операторов может оказаться непростым процессом. Таким же образом, как и имитаторы полета , разработанные для обучения пилотов, программное обеспечение имитатора горных работ было разработано, чтобы помочь новым операторам научиться управлять машинами.

UDD

UDD расшифровывается как Universal-Dig-Dump. Он представляет собой первое фундаментальное изменение драглайнов за почти столетие с момента изобретения «чудо-сцепки». Вместо использования двух тросов (подъемный трос и тяговый трос) для управления ковшом машина UDD использует четыре троса, два подъемника и два троса. Это позволяет оператору драглайна иметь гораздо большую избирательность в том, когда поднимать ковш и как его можно выгрузить. Машины UDD обычно имеют более высокую производительность, чем стандартный драглайн, но часто имеют более серьезные механические проблемы. В горнодобывающей промышленности до сих пор ведется много споров о том, оправдывают ли усовершенствования UDD свои затраты.

  • Роторный экскаватор - альтернативная горная машина
  • Экскаватор - общий класс машин, подклассом которых являются драглайны.
  • Экскаватор - тип карьерной машины (также называемой прямой лопатой)
  • Паровая лопата - самый ранний тип карьерных экскаваторов.

  1. ↑ Редакторы (29 июля 1916 г.). «Шагающий экскаватор» . Литературный дайджест . п. 249 . Проверено 30 августа 2019 .CS1 maint: дополнительный текст: список авторов ( ссылка )
  2. ^ США 1095464 , Мартинсон, Oscar J., "Экскаватор-трактор.", Выданных 5 мая 1914, назначена Monighan Machine Co. 
  3. ^ США 1101459 , Мартинсон, Oscar J., "Трактор" . , Выданных 23 июня 1914, назначена Monighan Machine Co. 
  4. ^ США 1101460 , Мартинсон, Oscar J., "Экскаватор-трактор.", Опубликованном 23 июня 1914, назначен Monighan Machine Co. 
  5. ^ США 1591764 , Мартинсон, Оскар J., "Тяговый механизм.", Опубликованном 6 июля 1926, назначен Monighan Machine Co. 
  6. ^ США 1627984 , Мартинсон, Оскар J., "тяговая машина.", Выданном 10 мая 1927, назначен Monighan Machine Co. 
  7. ^ Куайн, Дэн (2016). Четыре трамвая из Айронстоун Ист-Мидлендс Часть третья: Веллингборо . 108 . Garndolbenmaen : Обзор моделирования узкоколейных и промышленных железных дорог .
  8. ^ GB 110458 , Bowtell, Уильям Джон, "Усовершенствование или связанное с Luffing журавлей"., Выданный 25 октября 1917 г., назначен Ransomes и Rapier Ltd. 
  9. ^ Мирабедини, Х .; Баафи, Э. (1 января 1998 г.). «Методы рытья драглайном в австралийских шахтах - обзор» . Конференция угольщиков .
  10. ^ Кейт Хэддок, «Экстремальные горные машины - лопаты и драглайны», издано MBI, Приложение 4 Таблицы грузоподъемности стр. 127 ISBN  0-7603-0918-3
  11. ^ «Путешествие Девы Мариан становится« перетаскиванием »» The Daily Gleaner (10 октября 2008 г.) по состоянию на 1 ноября 2008 г.]
  12. ^ "Рай для смотрителей тротуаров" Popular Mechanics , октябрь 1947, стр. 153-157, детальные чертежи и фотографии работы драглайна
  13. ^ http://little-mountain.com/bigmuskie/
  14. ^ Исследовательский проект CSIRO
  15. ^ "Dragline Automation" Dr Jonathan Roberts CSIRO (11 декабря 2009 г.), по состоянию на 19 декабря 2011 г.
  • К. Патак, К. Дасгупта, А. Чаттопадхьяй, «Определение рабочей зоны ковша драглайна - графический подход», Донкастер, Институт горных инженеров , 1992.
  • Питер Ридли, Питер Корк , "Расчет положения ковша драглайна при гравитационной нагрузке", Теория механизмов и машин , Vol. 35, 2000.

  • Драглайны P&H
  • Драглайны Bucyrus
  • Драглайны HEC