Как камнечерпательный земснаряд с ковшовой цепью извлекает крупный гравий и камень
Крупный гравий и камень наиболее надежно извлекаются, когда выемка, подъем и разгрузка рассматриваются как единый непрерывный процесс транспортировки материала. Сначала залежь необходимо разрыхлить на правильной глубине, затем поднять материал без чрезмерного обратного просыпания и, наконец, подать его к точке грохочения или складирования, не перекрывая путь разгрузки. Цепная ковшовая схема подходит для этой задачи, поскольку она физически переносит крупные плотные частицы, а не полагается только на транспортировку пульпы.
Для подводных залежей, содержащих валуны, крупный гравий, смешанный песок и отдельные негабаритные камни, эффективность извлечения определяется взаимосвязью между геометрией ковшей, скоростью цепи, глубиной разработки, состоянием залежи и производительностью приемного оборудования. Земснаряд, который интенсивно разрабатывает грунт, но подает материал быстрее, чем могут принять грохот, желоб или транспортная баржа, не обеспечит стабильную производительность. Это приведет к циркуляции материала, просыпанию, излишнему износу и остановкам для очистки.
От контакта с дном до разгрузки
Цикл извлечения начинается у нижнего барабана, где ковшовая цепь входит в залежь. Ковши последовательно огибают барабан и врезаются в грунт. Их копающее действие наиболее эффективно, когда угол наклона рамы и вход ковша позволяют режущей кромке постепенно входить в материал. Если ковши слишком резко ударяются о плотный слой, они, как правило, скользят по камню или захватывают только рыхлые поверхностные мелкие фракции. Если они входят слишком глубоко, нагрузка на цепь резко возрастает, а ковши могут заполняться неравномерно.
После заполнения ковши поднимают материал вдоль рамы. Во время этого подъема вода стекает через отверстия в корпусе ковша или вокруг груза. Такой дренаж уменьшает количество ненужной воды, переносимой к разгрузочному концу, однако при неподходящих перфорации ковша, размере отверстий или скорости движения мелкий песок может теряться еще до переработки. Для операции по извлечению камня такая потеря мелочи может быть допустимой. Для производства заполнителей, где необходимы и песок, и гравий, дренаж и последующее улавливание материала необходимо оценивать совместно.
В головной части каждый ковш поворачивается через верхний барабан и под действием силы тяжести разгружается в бункер, желоб, колосниковый грохот, конвейер или промывочно-сортировочный контур. Этот переход выглядит простым, однако часто является источником нестабильности производства. Крупные камни не текут так, как песок. Они могут образовывать своды на узких входах бункера, ударяться о стенки желоба и отскакивать либо накапливаться на первой деке грохота. Разгрузочная система должна иметь достаточную ширину, ударопрочность и контроль траектории падения для самого крупного ожидаемого камня, а не только для номинального размера заполнителя.
Почему крупный материал требует иного подхода к разработке
Пласты крупного гравия редко имеют равномерное сопротивление. Рыхлый слой гравия может залегать над плотно уложенными валунами, материалом, связанным глиной, выветрелыми обломками породы или отдельными крупными глыбами. Поэтому внешне сходное снижение производительности может быть вызвано совершенно разными условиями. Постепенное падение производительности при росте нагрузки на цепь часто указывает на более плотный или сильнее сцепленный материал. Низкое заполнение ковшей при нормальной нагрузке на цепь может свидетельствовать о слишком малом угле наклона рамы, неудачной траектории резания или скольжении ковшей по дну. Повторяющиеся ударные нагрузки почти в одном и том же месте указывают скорее на препятствие или твердый слой, чем на общую недостаточную производительность машины.
Один только размер ковша не определяет эффективность извлечения. Более крупный ковш может увеличить теоретический объем переносимого материала, но ему также необходим достаточный зазор у барабана, бункера и подачи на грохот. Когда размер камней приближается к размеру горловины ковша, загрузка становится неравномерной: некоторые ковши несут один крупный камень, тогда как соседние ковши содержат мало материала. В результате нагрузка на привод колеблется, а подача на установку становится неравномерной. Выбирать размеры ковша с учетом самого крупного ожидаемого камня, включая его ориентацию по наибольшей длине, надежнее, чем основывать выбор на среднем размере частиц.
Форма камня также имеет значение. Округлые речные валуны обычно входят в ковши и выгружаются из них иначе, чем плоские обломки сланца или угловатая взорванная порода. Плоские частицы могут перекрывать отверстия ковша, тогда как угловатый материал зацепляется за износные кромки, колосниковые решетки и переходы желобов. Отчет о гранулометрическом составе полезен, но по возможности его следует подтверждать фактическим осмотром представительного материала. Количество глины, органических веществ и мелкого песка, окружающих камень, также влияет на легкость заполнения и опорожнения ковшей.
Параметры, которые необходимо рассматривать совместно
Производительность часто обсуждается в тоннах в час, однако одного почасового показателя недостаточно без описания материала. Влажная плотность, соотношение камня и песка, коэффициент заполнения ковша, сопротивление разработке и запланированные потери при грохочении влияют на извлекаемый тоннаж. Залежь с высокой долей крупного камня может давать меньшее количество ковшей в час, но при этом создавать более высокие механические нагрузки, чем залежь с более мелким материалом. И наоборот, большой видимый объем рыхлого песка может создавать впечатление полностью заполненных ковшей, но обеспечивать меньше извлекаемого крупного заполнителя.
Выбор источника питания должен рассматриваться в рамках того же обсуждения. Генератор должен покрывать постоянную потребность привода цепи, вспомогательных приводов, освещения, насосов, а также кратковременные пиковые нагрузки, вызванные сложной разработкой или неравномерной загрузкой. Приводная система, которая кажется достаточной при пусконаладке без нагрузки, может стать нестабильной, когда ковши многократно поднимают мокрый камень с плотного дна. Распределение электроэнергии, прокладку кабелей, вентиляцию, хранение топлива и доступ для технического обслуживания следует определить до монтажа, поскольку последующие изменения вокруг работающего оборудования вызывают серьезные неудобства.
Для проектов, ориентированных на добычу камня, спецификация должна связывать ожидаемую производительность в тоннах в час и глубину черпания с размером камня и местным соотношением песка и камня. Это является практической основой для определения конфигурации цепного ковшового земснаряда для добычи камня, а не для выбора только по производительности.
Управление забоем
Качество извлечения зависит от поддержания контролируемого продвижения по залежи. Земснаряд позиционируется таким образом, чтобы рама работала в пределах запланированного реза, а не многократно принудительно вводилась в отдельные возвышенные участки. Якоря, сваи, лебедки или другое позиционирующее оборудование должны удерживать машину достаточно устойчиво, чтобы цепь последовательно входила в дно. Чрезмерное боковое перемещение изменяет траекторию черпания, создает неравномерную нагрузку на раму и может привести к тому, что ковши будут скрести, а не заполняться.
Толщина реза должна соответствовать состоянию материала. Тонкие резы полезны при приближении к твердому слою, при наличии в дне неизвестных препятствий или когда требуемый сорт сосредоточен в узком горизонте. Они снижают ударные нагрузки и облегчают наблюдение за изменениями состава материала. Более толстые резы могут быть производительными в рыхлом однородном гравии при условии, что ковши по-прежнему чисто разгружаются в головной части. Принудительная разработка толстых резов в сцементированном гравии часто приводит к частичному заполнению ковшей и высокому натяжению цепи, а не к увеличению производительности.
Профилирование дна до и во время работ позволяет избежать распространенной ошибки: считать заявленную глубину воды фактической глубиной разработки. Глубина воды не показывает толщину осадков, погребенные гряды, старый строительный мусор или локальные размывы. Промер на небольшой глубине и регулярные проверки глубины устанавливают рабочую точку отсчета. Они также помогают предотвратить чрезмерную выемку, которая может вовлечь нежелательный подстилающий материал, нарушить устойчивый берег или оставить неровное дно, требующее корректирующих проходов.
Разделение начинается до грохота
Хотя окончательное разделение по размерам происходит на колосниковом грохоте, вибрационном грохоте, барабанном грохоте или другом перерабатывающем оборудовании, первое разделение начинается в ковшах и зоне разгрузки. Стекающая во время подъема вода удаляет часть мелкой фракции. Материал, падающий из ковша в бункер, получает удар, который может разрушить слабо сцементированные комья и высвободить прилипшие мелкие частицы. Цель конструкции состоит в передаче этого материала без образования узкого места или неконтролируемой зоны разбрызгивания.
Колосниковый грохот перед основным грохотом может защитить последующее оборудование от камней, превышающих расчетный размер питания. Расстояние между его колосниками должно выбираться тщательно. Если оно слишком мало, качественный продукт накапливается над колосниками, увеличивая объем ручной очистки и останавливая процесс. Если оно слишком велико, негабаритный материал попадает на конвейеры или грохоты, не рассчитанные на него. Угол наклона колосникового грохота также влияет на работу: крутая установка быстро сбрасывает материал, но может позволять округлым камням катиться слишком быстро; пологая установка удерживает материал дольше, но более склонна к сводообразованию при наличии плоских или удлиненных частиц.
Когда гравий покрыт глиной, простое увеличение вибрации грохота не устраняет первопричину. Глина может связывать несколько камней в комья, закрывать отверстия грохота и приводить к тому, что пригодный гравий уходит вместе с отходами. Подача воды, выбор скруббера, время удержания и просеивающая поверхность должны учитывать степень прилипания. Чистый речной гравий и гравий, связанный глиной, могут иметь схожие номинальные размеры частиц, но требовать совершенно разных схем переработки.
Точки износа, влияющие на извлечение до возникновения отказа
Наиболее заметный износ возникает на режущих кромках и губах ковшей, боковых пластинах, пальцах, втулках, звеньях цепи, звездочках и поверхностях барабанов. Их состояние влияет на извлечение еще до того, как компонент становится непригодным к использованию. Закругленная режущая кромка хуже проникает в плотное дно, что снижает заполнение ковшей и побуждает оператора увеличивать усилие черпания. Изношенные пальцы или втулки изменяют выравнивание ковшей и могут вызывать неравномерную разгрузку ковшей. Неравномерный износ звездочек изменяет зацепление цепи, ускоряя повреждение множества звеньев.
Проверка должна быть сосредоточена на закономерностях, а не на отдельных деталях. Более быстрый износ с одной стороны линии ковшей может указывать на смещенную от центра раму, неравномерную боковую нагрузку или повторяющееся боковое тяговое усилие от позиционирующего оборудования. Повторяющиеся повреждения возле пятки ковша могут указывать на неправильный угол черпания. Истирание, сосредоточенное на разгрузочном желобе, свидетельствует о том, что удар камня не направляется в приемное оборудование. Устранение эксплуатационной причины или причины выравнивания эффективнее, чем более частая замена изнашиваемых деталей.
Натяжение цепи требует аналогичного внимания. Недостаточное натяжение приводит к плохому зацеплению и ударам по барабану; чрезмерное натяжение увеличивает нагрузки на подшипники и привод. Регулировку следует выполнять в соответствии с конструкцией оборудования и измеренным рабочим состоянием, а не пытаться устранить любое видимое движение цепи. Нагруженная цепь естественным образом ведет себя иначе, чем пустая цепь, особенно при неравномерной загрузке ковшей.
Монтаж и передача в производство
До начала производства маршрут разгрузки следует испытать с использованием представительного крупного материала, если он доступен. Вращение без нагрузки подтверждает направление механического движения и основные зазоры, но не показывает, как камни ведут себя на головном барабане, в бункере, на колосниковом грохоте или в точках перегрузки конвейера. Контролируемое испытание под нагрузкой выявляет сводообразование, отскок, недостаточное ограждение и скачки подачи, пока корректировки еще можно внести без затруднений.
Первичная эксплуатационная запись должна включать уровень воды, рабочую глубину, скорость цепи, толщину реза, наблюдаемое заполнение ковшей, тенденцию нагрузки привода, внешний вид материала и состояние разгрузки грохота. Эти наблюдения создают базу для последующего поиска неисправностей. При изменении производительности сравнение текущих условий с этой записью позволяет отделить реальную проблему оборудования от изменения состава залежи или метода разработки.
Надежное извлечение крупного камня обеспечивается поддержанием баланса между забоем, ковшовой цепью и приемным контуром. Когда каждый этап рассчитан на фактический диапазон размеров камня и состав материала, земснаряд может поддерживать устойчивый цикл черпания вместо чередования перегрузок, засоров и корректирующих работ.