Рабочим органом цепных экскаваторов является ковшовая (направляющая) рама и цепь с ковшами. Угол наклона рамы изменяется с помощью канатной подвески. Различают цепные экскаваторы:
- по конструкции рабочего органа – многоковшовые, скребково-ковшовые и фрезерно-ковшовые;
- по способу экскавации – поперечного и продольного черпания, когда направленное движение рабочего органа соответственно перпендикулярно к направлению движения самого экскаватора и совпадает с ним;
- по конструкции ходового оборудования – на рельсовом, гусеничном и шагающем ходу;
- по виду привода – с электрическим, дизель-электрическим и дизельным приводом.
У скребково-ковшовых экскаваторов длинная скребковая цепь с врубовыми звеньями предназначена для отделения плотных пород от забоя, а короткая ковшовая цепь – для дальнейшего перемещения скатывающейся к подошве уступа породы. Эти экскаваторы используют сейчас только в единичных случаях при валовой выемке бурых углей с целью увеличения высоты уступа.
Для продления сезонной работы и увеличения высоты уступа созданы конструкции фрезерно-ковшовых экскаваторов, разрушающих породу в целике укрепленными на раме вращающимися фрезами.
Для проведения вспомогательных горных выработок (дренажных, для подземных коммуникаций и т. д.) применяются траншейные цепные экскаваторы продольного черпания (на гусеничном ходу) производительностью до 150 м3/ч. Глубина проводимых траншей изменяется от 0.5 до 2.5 – 3 м, ширина их составляет 0.8 – 1.1 м.
Наиболее распространенные на открытых горных работах получили многоковшовые цепные экскаваторы поперечного черпания средней и большой мощности (емкость ковшей 300 – 600 л и более) на рельсовом и гусеничном ходу (рис. 22.1). Малые модели используют главным образом на карьерах по добыче глин и песков.
Рисунок 22.1 Схема мощного многоковшового цепного экскаватора поперечного черпания на рельсовом ходу
Помимо указанных выше квалификационных признаков цепные экскаваторы различаются:
- по способу черпания – только верхнего или нижнего черпания, последовательно верхнего и нижнего черпания (обязательно поворотные экскаваторы);
- по поворотности – неповоротные, неполно- и полноповоротные;
- по способу разгрузки – с портальной и боковой разгрузкой;
- по конструкции ковшевой рамы - с жесткой или шарнирной рамой при наличии или отсутствии планирующего звена, со свободно провисающей цепью, с телескопической рамой.
При верхнем черпани уменьшаются затраты энергии на подъем и резание породы, увеличивается возможное число разгрузок в единицу времени. Нижнее черпание производительнее при плотных глинистых породах.
Неповоротные экскаваторы верхнего или нижнего черпания работают только в продольных забое. Поворотные экскаваторы (обычно верхнего и нижнего черпания) могут иметь и торцовый забой. Продолжительность поворота ковшевой рамы для перехода от верхнего черпания к нижнему составляет 15 – 25 мин.
Однопортальная разгрузка характерна для цепных экскаваторов малой и средней мощности на железнодорожном ходу при небольшой длине фронта работ и одном пути на уступе, а двухпортальная – для экскаваторов большой и средней мощности при длине фронта работ более 1.5 км и двух путях на уступе. Боковую разгрузку имеют все цепные экскаваторы на гусеничном ходу и малые модели на рельсовом ходу; производится она через лоток или конвейер. Обычно разгрузочный конвейер неполноповоротный (110 - 130°), что увеличивает шаг передвижки рельсовых путей.
Жесткие рамы без планирующего звена применяют при валовой выемке однородных пород верхним и реже нижним черпанием. Экскаваторы со свободно провисающей ковшовой цепью предназначены для разработки мягких пород с включениями валунов (размером 200 – 250 мм при объеме ковшей более 600 л), которые цепь обходит; это снижает наполнение ковшей, но предотвращает аварии. Планирующие звенья (в конце рамы при нижнем черпании и в начале – при верхнем) применяются для планировки площадок, уборки гребней и т. п.; их длина – 2 – 6 м. Многошарнирные рамы предназначены для раздельной выемки. Ковшовая цепь состоит из шарнирно-соединенных звеньев длиной 300, 600 или 900 мм. Ковши прикрепляют через 4, 6, 8 или 11 звеньев (шаг цепи). Меньший шаг цепи устанавливают при экскавации сухих песков, а больший шаг – при липких глинистых породах.
Максимально преодолеваемые уклоны экскаваторами на рельсовом ходу – 1: 50 и 1: 30 соответственно при работе и холостом проходе.
