بیل مکانیکی چیست؟

نوع اصلی ماشین طراحی شده برای حفر سنگ های جامد، نرم یا زمین یا سنگ های سخت تکه تکه شده و بارگیری مواد در واحدهای حمل و نقل، مانند وسایل نقلیه موتوری و واگن های راه آهن، یا ذخیره آن در بانک های خراب. در اتحاد جماهیر شوروی، بیل مکانیکی تقریباً ۳۵ درصد از کارهای خاکی در ساخت و ساز و بیش از ۸۰ درصد از حفاری های معدن روباز را انجام می دهد. حجم کل سالانه کاوش ها در اتحاد جماهیر شوروی (۱۹۷۶) ۱۵ میلیارد متر مربع است.

انواع مختلف بیل مکانیکی ها

در اتحاد جماهیر شوروی، بیل مکانیکی ها بر اساس اصل کار به دو گروه تقسیم می شوند: بیل های تک سطلی (بیل های برقی) با بیل های ناپیوسته، یا چرخه ای، عمل و چند سطلی با عملکرد مداوم. در گروه اول، تمام عملیات اصلی در یک چرخه در یک دنباله ثابت انجام می شود. در گروه دوم به طور همزمان رخ می دهند.

بیل مکانیکی تک سطلی. چرخه عملیاتی کلاس بیل مکانیکی تک سطلی پرکاربرد شامل برش یا حفر زمین در زمانی که سطل پر می شود، انتقال سطل کامل به نقطه تخلیه، تخلیه سطل و برگرداندن سطل به صورت است. بسته به قدرت و نوع بیل مکانیکی و شرایط کاری، مدت زمان سیکل از ۱۲ تا ۸۰ ثانیه متغیر است. خروجی یک بیل مکانیکی تک سطلی با ظرفیت سطل ۱ متر مکعب از ۱۰۰۰۰۰ تا ۳۵۰۰۰۰ متر مکعب در سال یا از ۸۰ تا ۱۸۰ متر مکعب در ساعت متغیر است. چنین ماشین هایی برای حفاری هر نوع زمین، از جمله زمین های بسیار سخت و ناهمگن حاوی آخال های بزرگ و جامد استفاده می شود. هنگامی که برای کار با زمین نرم تر استفاده می شود، می توان آنها را به سطل هایی با ظرفیت بیشتر مجهز کرد. سنگ های سخت و زمین یخ زده (معمولاً با انفجار) قبل از استفاده از بیل مکانیکی شکسته می شوند.

بیل مکانیکی های تک سطلی بر اساس ابزار کار به انواع خزنده، چرخ دار، راهپیمایی، ریلی، شناور و ترکیبی لاستیکی-لاستیک-خزنده طبقه بندی می شوند. آنها ممکن است توسط یک موتور واحد یا درایوهای ترکیبی و/یا مجزا برای همه تجهیزات عملیاتی هدایت شوند. واحد قدرت ممکن است یک موتور احتراق داخلی (موتورهای دیزل یا گاهی موتورهای کاربراتوری یا گازسوز) با موتورهای الکتریکی، هیدرولیک، پنوماتیک یا ترکیبی باشد. بیل مکانیکی تک سطلی نیز ممکن است بر اساس نوع کنترل – دستی، هیدرولیک، پنوماتیک، الکتریکی و کامپوزیت – و با توجه به نوع تجهیزات عملیاتی مورد استفاده – یک سطل با یک لولا و اتصال کشویی به بوم (به جلو) طبقه بندی شوند. dipper)، یک سطل با اتصال لولا به بوم (بکهو)، و یک سطل با اتصال انعطاف پذیر به بوم (کشنده، تاشو، و انواع دیگر). متداول ترین نوع، شیب جلویی است (شکل ۱، a). ممکن است هر نوع توان و ظرفیت سطل تا ۱۵۳ متر مکعب داشته باشد (به بیل برق مراجعه کنید). دیپرهای جلویی که برای بارگیری مواد حفاری شده در واحدهای حمل و نقل یا ته نشینی آن در زباله دان ها طراحی شده اند، برای کارکرد رسوبات معدنی و حفر گودال های فونداسیون، عمدتاً در سنگ های سخت و زمین های سنگی و همچنین در خاک های جامد با سختی متوسط، بهترین گزینه هستند.

بكهو (شكل l,b) برای حفر ترانشه های باریک به عرض ۰٫۷-۱٫۵ متر و عمق تا ۸ متر، به ویژه ترانشه هایی با دیواره های عمودی (برای اجرای سیستم های فاضلاب، خطوط لوله نفت و سازه های فونداسیون در زمین های سخت و سنگی) و چاله های پایه کوچک

تجهیزات عملیاتی یک دراگلین (شکل ۱، ج) شامل یک بوم و یک سطل است که با استفاده از کابل های بالابر و کشنده (کشنده) از بوم آویزان می شود. این دستگاه معمولاً زمین را از سطحی پایین تر از سطحی که روی آن قرار دارد، جدا می کند. سطل هایی با ظرفیت های مختلف استفاده می شود – بیش از ۱۰ متر مکعب برای سنگ هایی که از قبل شکسته شده اند. مدت زمان یک چرخه معمولاً ۱۰ تا ۲۰ درصد بیشتر از مدت زمان یک چرخه جلویی است. تقریباً ۴۰ درصد از تمام بیل مکانیکی ها با تجهیزات دراگلاین کار می کنند. آنهایی که به صورت پلکانی حرکت می کنند، دراگلین های راهپیمایی نامیده می شوند.

تجهیزات تاشو (شکل ۱، د) برای عملیات بارگیری، حفر گودال های فونداسیون با دیواره های عمودی و کار در زیر آب استفاده می شود. واحدهای گاوآهن (شکل ۱، ه) برای عملیات دانه بندی، حذف روسازی و موارد مشابه مناسب هستند. برخی از مدل‌های بیل مکانیکی که عمدتاً برای کارهای ساختمانی طراحی شده‌اند (با ظرفیت سطل تا ۵ متر مکعب) با تجهیزات مختلف قابل تعویض برای خاک‌برداری، مونتاژ، بالا‌بردن و انتقال، بارگیری و تخلیه، عملیات شمع‌زنی و حفاری، قطع الوار و کنده‌کردن پایه‌ها ارائه می‌شوند. ، و غیره. آنها را معمولاً بیل مکانیکی همه منظوره، بیل مکانیکی جهانی یا بیل های قابل تبدیل می نامند، زیرا در بسیاری از انواع کارهای خاکی و ساختمانی به کار می روند. اگر تعداد واحدهای تجهیزات قابل تعویض بیش از سه نباشد (مثلاً بیل، دراگلین و جرثقیل)، به عنوان بیل مکانیکی نیمه جهانی شناخته می شوند.

بیل مکانیکی مجهز به درایو هیدرولیک به طور گسترده استفاده می شود. آنها برای استفاده با انواع تجهیزات عملیاتی مناسب هستند. تجهیزات به یک پلت فرم دوار لولا شده و با استفاده از سیلندرهای هیدرولیکی که توسط پمپ های فشار بالا (۱۰ تا ۴۰ مگاپاسکال) حرکت می کنند، حرکت می کنند. در این حالت معمولاً از موتورهای هیدرولیک برای انتقال چرخش استفاده می شود.

tion (چرخش و حرکت). این نوع بیل مکانیکی تک سطلی با سطل هایی با ظرفیت های کوچک (تا ۱٫۸ متر مکعب)، متوسط ​​(۲ تا ۳ متر مکعب) و بزرگ (۳٫۲-۶ متر مکعب) تولید می شود. مدل‌هایی با ظرفیت سطل ۱۲ تا ۲۰ متر مکعب اکنون در اتحاد جماهیر شوروی تولید می‌شوند که عمدتاً مجهز به هول‌های پشتی هستند. توان ویژه بین ۱۳۳ تا ۲۱۳ کیلووات در هر متر مکعب سطل بسته به شرایط عملیاتی (زمین نرم یا سخت) متغیر است.

بیل مکانیکی های تک سطلی

را می توان بر اساس هدف به عنوان بیل مکانیکی، روباز، ساخت ترکیبی و روباز، و بیل مکانیکی طبقه بندی کرد. تونلی، شناور و انواع دیگر نیز وجود دارد. بیل مکانیکی های ساختمانی رایج ترین نوع تک سطلی هستند (تقریباً ۶۰ درصد در سراسر جهان). حدود ۲۰۰ مدل در بیش از ۸۰ کارخانه داخلی و خارجی تولید می شود. آنها شامل بیل مکانیکی همه منظوره و سبک با ظرفیت سطل ۰٫۰۵-۱٫۸ متر مکعب، ظرفیت بالابری جرثقیل ۰٫۷-۴۵ تن و وزن ۱٫۵-۶۵ تن هستند. بیل مکانیکی نیمه جهانی، متوسط ​​با ظرفیت سطل ۲ تا ۳ متر مکعب، ظرفیت بالابری جرثقیل ۶۰ تا ۸۰ تن و وزن ۷۲ تا ۱۰۵ تن. و بیل مکانیکی نیمه جهانی، سنگین با ظرفیت سطل ۳٫۲۵-۶ متر مکعب، ظرفیت بالابر جرثقیل ۱۰۰-۱۵۰ تن و وزن ۱۱۵-۲۱۰ تن. وزن مخصوص هر متر مکعب ظرفیت سطل برای کار زمین سخت ۳۳ تا ۳۶ تن برای چنین بیل مکانیکی است. برای کارآمدترین استفاده، بیل مکانیکی به سطل هایی با ظرفیت ۲۵ تا ۶۰ مجهز شده است

درصد برای زمین نرم کار بیشتر و ۲۰ تا ۲۵ درصد برای زمین خیلی سخت کوچکتر است. ماشین‌های سبک اغلب دارای خزنده و چرخ دنده لاستیکی قابل تعویض و یک درایو تک موتوره هستند. بیل مکانیکی هیدرولیک ممکن است دارای محرک های جداگانه یا کامپوزیت باشد.

بیل مکانیکی روباز معمولاً با تجهیزات بیل و فقط به ندرت با تجهیزات دراگلین و جرثقیل قابل تعویض ساخته می شوند. آنها به دلیل قدرت بالای تجهیزات کار، نیروها و سرعت های عملیاتی بالا و چرخه عملکرد کوتاه، که مسئول خروجی بالا (در مقایسه با سایر بیل مکانیکی های هم اندازه) هنگام بارگیری واحدهای حمل و نقل، به ویژه هنگام کار هستند، قابل توجه هستند. زمین سخت بیل مکانیکی متوسط ​​با ظرفیت سطل ۲ تا ۴ متر مکعب و بیل مکانیکی سنگین با ظرفیت ۵ تا ۲۰ متر مکعب و وزن ۷۶ تا ۹۰۰ تن برای عملیات روباز طراحی شده اند، به ویژه با سنگ سخت و خاک که قبلا منفجر شده و برای بارگیری کامیون های کمپرسی بزرگ. آنها هم به عنوان بیل مکانیکی نیمه جهانی و هم به عنوان بیل مخصوص با تجهیزات استاندارد و طولانی مدت برای بارگیری سربار واحدهای حمل و نقل واقع در لبه یک صفحه کاری یا حفاری تولید می شوند. آنها مجهز به چرخ دنده خزنده و تجهیزات قدرت الکتریکی با درایوهای جداگانه برای تجهیزات عملیاتی هستند که توسط یک ژنراتور موتور محور تغذیه می شوند. قدرت ویژه موتور محرک ۶۰ تا ۸۰ کیلووات بر متر مکعب ظرفیت بیل، فشار وارد شده بر روی زمین ۰٫۱۵-۰٫۲۵ مگا پاسکال و سرعت ۰٫۶-۱٫۵ کیلومتر در ساعت است. بیل‌های روباز هیدرولیک ظرفیت بیل‌هایی تا ۸ تا ۹ متر مکعب دارند و مدل‌هایی با ظرفیت ۱۲ تا ۲۰ متر مکعب در دست توسعه هستند.

ساخت و ساز ترکیبی و بیل مکانیکی روباز با توان متوسط ​​و بالا عمدتاً برای استخراج روباز مصالح ساختمانی غیرفلزی طراحی شده اند. در طراحی آنها در میانه راه بین ساخت و ساز و بیل مکانیکی روباز قرار دارند.

بیل مکانیکی معمولاً مجهز به بیل هایی برای جابجایی زمین کنده شده از گودال های روباز به زباله دان ها هستند. آنهایی که ظرفیت بیل تا ۱۵ متر مکعب دارند نیز برای بارگیری واحدهای حمل و نقل واقع در لبه صورت استفاده می شوند. ظرفیت سطل بین ۶ تا ۱۵۳ متر مکعب و وزن واحدها از ۷۰۰ تا ۱۲۷۰۰ تن است. چرخ دنده های مدل های سنگین از چهار آج خزنده جفت تشکیل شده است. تجهیزات برق مانند بیل مکانیکی روباز است. وزن مخصوص از ۴۵ تا ۹۰ تن در هر متر مکعب ظرفیت سطل و سرعت ۰٫۳-۰٫۵ کیلومتر در ساعت است. علاوه بر بیل‌های برقی، عملیات سلب‌کشی ممکن است نیاز به استفاده از کشنده‌های پیاده‌روی با بوم‌هایی تا طول ۱۰۰ متر، سطل‌هایی با ظرفیت ۵ تا ۱۶۸ متر مکعب و وزن‌های تا ۱۴۰۰۰ تن داشته باشد. آنها تجهیزات اصلی مورد استفاده برای استخراج ذخایر معدنی بدون سیستم حمل و نقل هستند. در سال ۱۹۷۷ یکی از بزرگترین خطوط پیاده روی جهان در اتحاد جماهیر شوروی به بهره برداری رسید. دارای بوم به طول ۱۰۰ متر و ظرفیت سطل ۱۰۰ متر مکعب است.

بیل‌های تونل و معدن در حفاری‌هایی که دارای سطح مقطع بزرگ هستند، در زیرزمین برای راه‌اندازی تونل‌ها، ساخت اتاقک‌های سازه‌های زیرزمینی و حفاری مواد معدنی استفاده می‌شوند. ظرفیت سطل از ۰٫۷۵ تا ۱ متر مکعب و وزن آن از ۱۶ تا ۳۰ تن است.

بیل مکانیکی های چند سطلی

بیل مکانیکی چند سطلی شامل تجهیزات عملیاتی (سطل، قاب سطل مفصلی و بوم)، روبنای فلزی که تجهیزات عملیاتی به آن محکم می شود، مکانیزم های محرک (تجهیزات نیرو)، کنترل ها، سکویی که تمام زیر مجموعه ها و واحدها بر روی آن نصب می شوند، می باشند. ، و چرخ دنده (قاب پایین و موتور). وسایل دویدن ممکن است از نوع خزنده (برای هر وزن)، تایر لاستیکی (واحدهای حداکثر ۳۰ تا ۴۰ تن)، ریلی، پیاده روی یا راه رفتن راه آهن باشد. دو مورد آخر برای هر وزنی و برای حرکت روی زمین نرم مناسب هستند. در حین کار، یک بیل مکانیکی چند سطلی حفاری، اسکوپ، حمل و نقل و تخلیه زمین را در یک نوار نقاله شریانی یا ماشین ها تخلیه می کند.

بیل مکانیکی چندسطلی بسته به اینکه تجهیزات عملیاتی از نوع زنجیری یا چرخی باشد به دو دسته اصلی تقسیم می شوند. در بیل های زنجیره ای با ۱۲ تا ۴۰ سطل، سطل ها به یک زنجیره بی پایان متصل می شوند که در امتداد غلتک ها در راهنماهای روی قاب سطل حرکت می کند. اکثر مدل ها می توانند پیکربندی نهایی دقیقی را برای کناره های حفاری ارائه دهند و بنابراین در عملیات پروفیل سازی استفاده می شوند (شکل های ۲، a و ۲، b). در بیل مکانیکی چرخ، عضو عامل چرخی است که از شش تا ۱۲ (گاهی تا ۲۴) سطل دارد (شکل ۲، د). زمین از سطل چرخ ها مستقیماً بر روی یک نوار نقاله واقع در یک بوم چرخان یا از طریق یک تغذیه کننده تخلیه می شود. سپس به یک نوار نقاله تخلیه منتقل می شود. کل مسافتی که زمین منتقل می شود ممکن است تا ۱۵۰ متر باشد، ارتفاع حفاری ممکن است به ۵۰ متر برسد و عمق حفاری ممکن است تا ۲۵ متر باشد. چرخ تقریباً به طور کامل از وظیفه حمل و نقل زمین رها شده است، به طوری که نرخ حفاری را می توان به ۳-۴٫۴ متر در ثانیه به جای ۰٫۴-۱٫۲ متر در ثانیه ماشین های زنجیره ای افزایش داد. مدل های سبک با سطل های دارای ظرفیت های بین ۲۵ تا ۱۵۰ لیتر (لیتر) را می توان در گودال های روباز برای e استفاده کرد.

حفاری مصالح ساختمانی غیرفلزی؛ آنهایی که توان متوسط ​​دارند با سطل هایی با ظرفیت ۲۰۰ تا ۴۵۰ لیتر برای پروژه های ساختمانی بزرگ استفاده می شوند. و مدل های سنگین با سطل هایی با ظرفیت ۵۰۰ تا ۴۵۰۰ لیتر در چاله های باز بزرگ استفاده می شود. بیل مکانیکی چرخ نیز برای ذخیره و تخلیه حجم زیادی از مواد با نرخ تا ۱۲۵۰۰ متر مکعب در ساعت یا بیشتر استفاده می شود. وزن بیل مکانیکی در هر لیتر ظرفیت سطل از ۰٫۹ تا ۱٫۵ تن متغیر است. میانگین بهره وری از ۱٫۸ تا ۲٫۵ متر مکعب در ساعت در هر لیتر ظرفیت سطل متغیر است.

بین بیل‌های چندسطلی که دارای سطل‌هایی هستند که نسبت به حرکت بیل مکانیکی به صورت عرضی حرکت می‌کنند، بیل‌های با سطل‌هایی که به صورت طولی حرکت می‌کنند و بیل‌های گردان تمایز قائل می‌شوند. بیل های عرضی (شکل ۲) عمدتاً انواع زنجیره ای هستند که در حالی که در جهت عمود بر صفحه حرکت سطل ها کار می کنند حرکت می کنند. آنها قادر به حفاری در بالای سر و زیر هستند و بر روی ریل یا چرخ خزنده نصب می شوند. بیل‌های طولی ممکن است از نوع زنجیره‌ای یا چرخی باشند که در حین کار در جهتی موازی یا منطبق با صفحه حرکت سطل‌ها حرکت می‌کنند. بنابراین آنها به عنوان سنگرگیر عمل می کنند. این گونه ماشین ها معمولاً دارای قدرت کم و وزن تا ۷۵ تن هستند و بر روی خزنده یا چرخ دنده های لاستیکی نصب می شوند. آنها برای حفر ترانشه هایی به عرض ۰٫۳۵-۲ متر (به ندرت ۳ متر) با عمق ۱٫۲-۲ متر (برای بیل مکانیکی چرخ دار) تا ۸ متر (برای بیل مکانیکی های زنجیره ای) طراحی شده اند. آنها همچنین به عنوان واحدهایی برای نصب بر روی تراکتورها، موتورهای پرایم تایر لاستیکی و کامیون ها تولید می شوند. بیل مکانیکی چندسطلی گردان از نوع زنجیره ای هستند، با یک قاب سطلی که بر روی یک سکوی دوار نصب شده است که روی یک دایره نگهدارنده می چرخد. آنها معمولاً دارای تجهیزات خزنده هستند (شکل ۲، ج). تدارک چرخش ۳۶۰ درجه، وزن بیل مکانیکی را ۳۰ تا ۴۰ درصد افزایش می دهد. ظرفیت سطل ممکن است به ۳۶۰۰ لیتر برسد. چنین بیل مکانیکی برای کار کردن جاده های ساختگی و حفاری دو سطل به طور متناوب از یک افق توسط یک وجه بالا و پایین استفاده می شود.

بیل‌های چندسطلی برای عملیات‌های روباز متمرکز و کارهای خاکی در زمین‌های نرم، متوسط ​​و یکنواخت سخت، به‌ویژه زمانی که خطوط عرضی وجه‌ها ثابت هستند یا کمی تغییر می‌کنند و شیب‌های گودبرداری منظم هستند، بیشترین بهره‌وری را دارند. بیل مکانیکی سبک با ظرفیت سطل تا ۱۵۰ لیتر می تواند با هر نوع واحد حمل و نقل کار کند. ماشین آلات متوسط ​​و سنگین با حمل و نقل راه آهن و نوار نقاله کار می کنند.

علاوه بر عملیات بره کاری در گودال های روباز، از بیل مکانیکی چند سطلی برای احیای زمین و تخلیه زباله استفاده می شود. در احیای زمین، معمولاً از ماشین های زنجیره ای برای حفاری عرضی استفاده می شود. آنها به دلیل فشار ویژه کم اعمال شده بر روی زمین (تقریباً ۳ × ۱۰۴ پاسکال) قابل توجه هستند و برای حفر ترانشه های لبه دار و کانال های کوچک طراحی شده اند (شکل ۲، e). آنها می توانند تا عمق ۲٫۵ متر حفاری کنند و کانال هایی به عرض ۱۲ متر حفر کنند. ظرفیت سطل بین ۲۵ تا ۷۵ لیتر و وزن بیل مکانیکی بین ۱۲ تا ۲۰ تن است. توان ویژه تقریباً یک کیلووات در هر لیتر ظرفیت سطل است و بهره وری از ۱٫۵ تا ۳ متر مکعب در ساعت در هر تن وزن متغیر است (مقدار بالاتر برای مدل های کوچک اعمال می شود). ماشین هایی که به صورت طولی حفاری می کنند گهگاه با تجهیزات خاصی استفاده می شوند. بیل های برهنه (شکل ۲، f) با تجهیزات عملیاتی چرخ یا زنجیر و یک نوار نقاله تخلیه کنتیلور برای رسیدگی به عملیات تخلیه با حجم زیاد زمانی که بار اضافی در معادن روباز با بیل مکانیکی چند سطلی حفاری می شود، استفاده می شود. آنها زمین سست روباره را روی سواحل فساد بالایی تا ارتفاع ۲۵ متری یا روی سواحل فساد پایینی تا ارتفاع ۵۰ متری انباشته می کنند.

تاریخ ایده ایجاد یک ماشین متحرک زمین به لئوناردو داوینچی نسبت داده می شود که در اوایل دهه ۱۵۰۰ طرحی را برای یک بیل مکانیکی دراگلین پیشنهاد کرد. اولین لایروبی بخار در کارخانه ایزورا به سرپرستی A. A. Béthenc-ourt در سال ۱۸۱۰ ساخته شد و یک بیل مکانیکی تک سطلی و بدون چرخش در سال ۱۸۳۵ توسط W. S. Otis (ایالات متحده آمریکا) به ثبت رسید. بیل مکانیکی تک سطلی در اواخر دهه ۱۸۰۰ با گسترش ساخت و ساز راه آهن مورد استفاده عمومی قرار گرفت. اولین بیل مکانیکی الکتریکی در سال ۱۹۱۰ ظاهر شد و بیل مکانیکی تمام چرخشی و خزنده با موتورهای احتراق داخلی در سال ۱۹۱۲ (با موتورهای دیزلی در سال ۱۹۱۶) ظاهر شد. بیل مکانیکی تمام چرخشی با توان متوسط ​​با تجهیزات عملیاتی بزرگ که بر روی شاسی راه آهن نصب شده بودند، برای اولین بار در دهه ۱۹۲۰ برای استخراج معادن روباز استفاده شدند. در روسیه تولید بیل مکانیکی تک سطلی در سال ۱۹۰۱ در کارخانه پوتیلوف (در حال حاضر کارخانه لنینگراد کیروف) آغاز شد. تولید بیل مکانیکی در سال ۱۹۳۱ در اتحاد جماهیر شوروی سازماندهی شد. در سال ۱۹۴۷ کارخانه ماشین سازی سنگین اورال اولین کارخانه ای در جهان بود که تولید سری بیل های روباز با ظرفیت سطل ۳-۵ متر مکعب را آغاز کرد. در سال ۱۹۵۸ این کارخانه یک بیل مکانیکی پیاده روی با ظرفیت سطل ۲۵ متر مکعب و بوم به طول ۱۰۰ متر تولید کرد. در سال ۱۹۶۵ کارخانه ماشین سازی Novokramatorskii یک بیل برقی با سطل ۳۵ متر مکعبی برای وزن تولید کرد.