3.3. BAGERI SA VIŠE RADNIH ELEMENATA Bageri sa više radnih elemenata ostvaruju neprekidno otkopavanje stenske mase pomoću većeg broja vedrica koje su ravnomerno raspoređene na beskonačnom lancu (vedričar) ili na rotornom točku (rotorni bager).

Slika 3.67. Upoređenje načina rada bagera vedričara i rotornog bagera; rotorni bager i bager vedričar Za razliku od bagera sa jednim radnim elementom kod kojih ukupno vreme potrebno za otkopavanje stenske mase iznosi svega 20-40% od ukupnog trajanja ciklusa, kod ovih bagera otkopavanje (bagerovanje) se obavlja neprekidno tokom celog radnog ciklusa. Prednosti: (manja inerciona opterećenja veće iskorišćenje transportnih sredstava, veći kapacitet, manja specifična potrošnja energije, visoka produktivnost, i dr.). Nedostaci: (manja specifična sila kopanja). Klasifikacija

• Po konstrukciji radnog organa: – Bageri vedričari, – Rotorni bageri.

• Po tipu transportnog uređaja: – Bageri na gusenicama, – Bageri na šinama, – Koračajući bageri, – Koračajuće-šinski bageri.

• Po načinu pogona:

– Sa električnim pogonom, – Sa dizel pogonom.

• Po načinu utovara: – Bageri sa portalom za utovar, – Bageri sa bočnim utovarom pomoću konzolnih tračnih transportera.

• Po načinu kopanja: – Bageri samo za visinski rez, – Bageri samo za dubinski rez, – Bageri za dubinski i visinski rez naizmenično, – Bageri za visinski i dubinski rez istovremeno.

3.3.1. ROTORNI BAGER Rotorni bager predstavlja samohodnu mašinu kontinuiranog dejstva namenjenu za otkopavanje jalovine i korisne supstance na površinskim kopovima.

Slika 3.68. Rotorni bager SRs1300 na površinskom kopu ’’Drmno’’ Otkopavanje materijala vrši se vedricama koje su ravnomerno raspoređene i pričvrćene na obodu rotornog točka. Istovremeno sa obrtanjem rotornog točka u vertikalnoj ravni i okretanjem rotorne strele zajedno sa platformom u horizontalnoj ravni svaka vedrica otkopava iz masiva odrezak koji je određen oblikom i geometrijskim parametrima. Obrtanjem rotornog točka i nailaskom punih vedrica u zonu istovarnog sektora, materijal se prazni iz vedrica, predaje prijemmnom transporteru na rotornoj streli i dalje redom, zavisno od broja trensportera na bageru, zadnjem istovarnom transporteru. Kod rotornih bagera se, dakle, istovremeno sa otkopavanjem vrši transport i utovar otkopanog materijala u transportna sredstva, ređe direktno prebacivanje u odlagališni prostor ili skladištenje na deponiji. Razvoj i oblast primene Zamisao da se konstruiše bager koji bi objedinio pokretljivost i relativno malo habanje kašika bagera sa kontinuiranim radom i velikim kapacitetom bagera vedričara dovela je do konstrukcije rotornog bagera.

Istorijat Švander (Francuska) je 1913. godine patentirao radni točak sa kašikama, koji iskopani materijal za vreme okretanja istovaruje direktno na transporter. Vlasnik patenta nemačka firma Humbolt je na osnovu toga 1916. godine konstruisala prvi rotorni bager na šinama, koji je sledeće godine pušten u rad na kopu Bergwitz. Ovaj bager je neuspešno radio pa je 1923 godine bačen u staro gvožđe, ali je na bazi stečenog iskustva konstruisan novi rotorni bager (zapremina kašine 75 litara) koji je 1925 godine pušten u rad na površinskom kopu Luize. Već 1933. izgrađen je bager sa kapacitetom od 760 m3/h, visinom kopanja od 13 m, snagom motora rotornog točka od 74 kW, ukunom instalisanom snagom od 300 kW i čija masa je iznosila 352 tone. Prvi put je primenjen trogusenični transport 1934. godine, a 1937. devetogusenični. Do 1938. godine izgrađeno je preko 50 rotortnih bagera, a pedeset godina kasnije preko 800. Proizvodnja u SAD počinje 1943. godine. Do 1951. godine bageri su bili sa rotornim točkom ćelijskog tipa, kada je privi put primenjen polućelijski tip, što im je znatno povećalo kapacitet. Od 1955. godine počinje sve masovnija proizvodnja bagera i za dubinski i za visinski rad. Kasnije su proizvedeni i prvi bageri sa promenljivom dužinom strele. Od 1960. proizvedeni su bageri sa povećanom reznom silom i većim kapacitetom (1987. KRUPP u Hambahu je isporučio bager teoretskog kapaciteta 19200 m3/h).

� � Godina proizvodnje: 1933. 1979.

Prečnik rotornog točka, m: 5.0 21.6 Snaga pogonskih motora na rotoru, kW: 74 3360

Ukupna instalisana snaga motora, kW: 300 16900 Radna masa, t: 352 13265

Sekundni teoretski kapacitet, m3/s: 0.21 5.28 Teoretski kapacitet, m3/h: 756 19000

Slika 3.69. Poređenje veličina rotornih bagera u vremenskom intervalu od 50 godina

Klasifikacija Klasifikacija rotornih bagera može se vršiti po brojnim i veoma raznovrsnim konstrukcionim i tehnološkim obeležjima. Shodno zahtevima korisnika, a u cilju zadovoljavanja specifičnih uslova radne sredine, kod ovih bagera je prosutna veoma široka varijacija tehnoloških i kinemtskih parametara koji su po pravilu zahtevali i specifična konstrukciona rešenja cele mašine ili pojedinih vitalnih delova ili sklopova. Rotorni bager možemo klasifikovati po:

– nameni, – teoretskom kapacitetu, – specifičnoj sili kopanja, – načinu otkopavanja bloka, – načinu usecanja u blok, – transportnom uređaju, – uzajamnom položaju gornjeg okretnog i donjeg neokretnog dela bagera – tipu i položaju ose okretanja pretovarnog uređaja, – stepenu okretljivosti radnog organa, – tipu rotorne strele – tipu prijemnog transportera na rotornoj streli, – stepenu uravnoteženosti i načinu oslanjanja donjeg rama bagera na transportni uređaj i dr.

• Po nameni:

– bageri za površinske kopove, – bageri za građevinske radove, – specijalni bageri.

• Po teoretskom kapacitetu: – malog kapaciteta (do 630 m3/h), – srednjeg kapaciteta (od 630 do 2500 m3/h), – velikog kapaciteta (od 2500 do 5000 m3/h), – vrlo velokog kapaciteta (od 5000 do 10000 m3/h), – izuzetno velikog kapaciteta (preko 10000 m3/h).

• Po specifičnoj sili kopanja: – sa normalnom specifičnom silom kopanja (do 70 N/cm2), – sa povećanom specifičnom silom kopanja (od 70 do 140 N/cm2), – sa velikom specifičnom silom kopanja (od 140 do 210 N/cm2), – sa vrlo velikom specifičnom silom kopanja (preko 210 N/cm2).

• Po načinu otkopavanja bloka: – za visinski rad (sa dubinom kopanja ispod nivelete radnog planuma bagera ne

većom od poluprečnika radnog točka), – za visinski i dubinski rad.

• Po načinu usecanja u blok: – sa usecanjem u blok pri pomeranju celog bagera (bageri sa rotornim strelama

konstrantne dužine i fiksnim osloncima strele), – sa usecanjem u blok pri isturanje rotorne strele (bageri sa teleskopskim

strelama i bageri sa strelama konstantne dužine ali sa pomerljivim osloncima). • Po tipu transportnog uređaja:

– sa guseničnim transportnim uređajem, – sa koračajuće-šinskim transportnim uređajem, – sa šinsko-guseničnim transportnim uređajem,

– sa šinskim transportnim urešajem, – sa koračajućim transportnim uređajem.

• Po uzajamnom položaju gornjeg okretnog i donjeg neokretnog dela bagera: – sa uređajem za horizontiranje gornjeg okretnog dela bagera, – bez uređaja za horizontiranje.

• Po tipu i položaju ose okretanja pretovarnog uređaja: – sa istovarnom konzolom čija se osa okretanja poklapa sa osom centralne

okretne platforme, – sa istovarnom konzolom čija se osa okretanja ne poklapa sa osom centralne

okretne platforme, – sa pretovarnim mostom na sopstvenom pretovarnom uređaju čija se osa

oslonca na bageru poklapa sa osom centralne okretne platforme, – sa pretovarnim mostom na sopstvenom pretovarnom uređaju čija se osa

oslonca na bageru ne poklapa sa osom centralne okretne platforme. • Po šemi rasporeda osnovnih uređaja:

– sa jednom centralnom okretnom platformom na kojoj su oslonci za radni organ i istovarni uređaj,

– sa jednom centralnom okretnom platformom na kojoj je oslonac za radni organ, dok je oslonac za istovarni uređaj na donjem neokretnom delu bagera,

– sa dve okretne platforme pri čemu je na gornjoj oslonac za radni organ, a na donjoj za istovarni uređaj.

• Po stepenu okretljivosti gornjeg okretnog dela bagera: – delimično okretni, – potpuno okretni.

• Po tipu rotorne strele: – sa rotornom strelom konstantne dužine i fiksnim osloncem na gornjem

okretnom delu bagera, – sa strelom konstantne dužine i pomerljivim osloncem na gornjem okretnom

delu bagera, – sa teleskopskom (produžnom) strelom.

• Po tipu prijemnog transportera na rotornoj streli: – sa klasičnim transporterom za rad na usponu do 20 stepeni, – sa specijalnim (pokrivnim) transporterom za rad na usponu i do 40 stepeni.

• Po stepenu uravnoteženosti bagera: – potpuno uravnoteženi, – delimično uravnoteženi.

• Po načinu oslanjanja donjeg rama bagera na transportni urađaj: – sa statički određenim oslanjanjem u tri tačke ili pri korišćenju hidrauličkih

oslonaca u četirir tačke, – sa statički neodređenim oslanjanjem.

Konstrukcija Veličina, oblik i konstrukcija rotornog bagera zavise posebno od zahtevanog kapaciteta, načina utovara materijala, i specifičnih uslova rada na kopu. Na oblik i konstrukciju bitno utiče dozvoljeni nagib kosina, zatim čvrstoća materijala koji se otkopava, i dozvoljeni specifični pritisak na tlo. Oblik i konstrukcija moraju biti prilagođeni uslovima dobrog i lakog održavanja.

• Osnovni i pomoćni uređaji U osnovne uređaje možemo svrstati radni eskavacioni uređaj, transportni uređaj, uređaj za transport materijala (transoprteri na bageru), pogonski uređaj i uređaj za upravljanje. U pomoćne uređaje spadaju: uređaji za podmazivanje, uređaji za zagrevanje, rasvetu, uređaji za potrebe tehničkog održavanja i remonta itd.

A) Šema ramovske konstrukcije u obliku slova C gornjeg obrtnog dela rotornog bagera

B) Šema konstrukcije gornjeg obrtnog dela rotornog bagera sa jednom vertikalnom rešetkom

C) Šema konstrukcije gornjeg obrtnog dela rotornog bagera sa dve vertikalne rešetke

D) Šema rotornog bagera sa teleskopskom konzolom radnog točka: 1 – teleskopska konzola radnog točka; 2 – kolica sa uređajem za pomeranje konzole radnog točka; 3 – povratni transporter; 4 – dužina izvlačenja teleskopske konzole radnog točka

Slika 3.70. Osnovne konstruktivne izvedbe rotornih bagera Konstrkcija rotornog bagera je predstavljena na slici 3.71.

1 2

3

4

5

6

7 8 9

Slika 3.71. Rotorni bager: 1. rotorni točak s vedricama, koji se nalazi na rotornoj streli zajedno sa pogonom; 2. strela rotornog točka (katarka), koja se svojim krajem oslanja na okretnu platformu (gornju gradnju);

3. istovarna strela ili istovarni most; 4. konzola protivtega i protivteg za uravnoteženje konstrukcije rotornog bagera u odnosu na okretnu platformu i transportni mehanizam; 5. nadgradnja rotornog bagera, koja služi kao oslonac za vešanje rotorne strele, konzole protivtega, istovarne strele; 6. okretna platforma, na kojoj se nalazi oprema rotornog bagera (uređaji, oprema, postrojenja, instalacija); 7. oslono-okretni mehanizam na kome se

nalazi okretna platforma; 8. donje postolje (donja gradnja); 9. transportni mehanizam.

Tipovi rotornih bagera su dati na slici 3.72.

Tip malog rotornog bagera (SRs 220.9,5/0.5)

Tip srednjeg rotornog bagera (SRs 1000.26/1.5)

Tip velikog rotornog bagera (SchRs 2300.32/5)

Slika 3.72. Tipovi rotornih bagera

Slika 3.73. Glavne komponente rotornog bagera: 1. gusenični transportni mehanizam, 2. donja gradnja, 3.

oslono-obrtni deo, 4. gornja gradnja sa protivtegom, 5. strela radnog točka, 6. radni točak, 7. pogonski sistem za dizanje i spuštanje strele radnog točka, 8. istovarna strela

3.3.1.1. Radni organ rotornog bagera Radni organ rotornog bagera čine:

• Strela rotornog točka i • Rotorni točak sa elementima i pogonom (telo rotornog točka, vedrice, skliznice,

pogonski motor, reduktor, spojnica).

Strela radnog tocka

Rotorni tocak

Slika 3.74. Radni organ rotornog bagera

Veliki uticaj na oblik konstrukcije strele ima dispozicija rotornog točka sa pogonskim agregatima i presipnim mestom. Na oblik strele utiče opterećenje, zahtevana tehnologija otkopavanja, pozicioniranje pomoćnih konstrukcija, ugradnja instalacija, položaj rotornog točka, presipnih mesta, transportera i naravno zahtevi održavanja. Strela radnog točka Strela radnog točka pripada glavnoj nosećoj čeličnoj konstrukciji bagera. Slobodno se može istaći da je strela najopterećeniji i najodgovorniji deo konstrukcije bagera. Rad bagera se sastoji od glavnih kretanja (obrtanje rotornog točka i kružno kretanje gornje gradnje) i pomoćnih kretanja (kretanje u pravcu nastupa i promena visinskog položaja rotornog točka u vertikalnoj ravni). Zauzimanje željenog položaja točka u vertialnoj ravni vrši se dizanjem i spuštanjem strele. Pored funkcije dizanja rotornog točka strela ima i niz drugih funkcija. Na osnovnoj konstrukciji strele su ugrađeni elementi za kopanje i transport materijala kao i više pomoćnih konstrukcija. Od pomoćnih konstrukcija treba istaći konstrukciju za vešanje kabine sa mehanizmom za podešavanje položaja, konstrukciju gazišta, presipnih mesta i niz mehanizama, uređaja i instalacija neophodnih za rad bagera. Velika opterećenja strele dinamičkim i statičkim silama, a takođe i sopstvenom masom mehanizama i uređaja, čine je izuzetno opterećenom konstrukcijom sa složenim naponskim stanjima visoke vrednosti. Strela kao najopterećeniji deo konstrucije bagera mase čini svega 6 do 13 % od mase celog bagera. Smanjene naprezanja povećanjem poprečnih preseka delova konstrukcije, dovodi do znatnog povećanja mase celog bagera. Noseća konstrukcija strele treba da prenese sve sile koje se javljaju (u radu, transportu i mirovanju) na centralnu konstrukciju bagera. Oblik noseće konstrukcije proizlazi iz pravaca delovanja opterećenja i takođe od zahtevanih tehnoloških parametara bagera. Veliki uticaj na oblik konstrukcije strele ima dispozicija rotornog točka sa pogonskim agregatima i presipnim mestom. Glavna konstrukcija strele mora se oblikovati tako da omogući ugradnju pomoćnih konstrukcija pri čemu se mora voditi računa o slobodnom prostoru delova koji su u međusobnom kretanju. Pored navedenih zahteva, konstrukcija mora biti pogodna za izvođenje radova održavanja koji se redovno i često obavljaju na pogonskim mehanizmima, sklopovima i instalacijama. U konstrukciji strele se mora obezbediti dovoljan prostor za rad ljudi i pristup dizaličnim sredstvima pri zameni pojedinih sklopova. Rotorni vek bagera je izuzetno dug, nekoliko decenija, pa se bez obzira na visoku pouzdanost ugrađenih agregata i sklopova oni moraju zamenjivati više puta u toku eksploatacije bagera. Dakle, na oblik strele utiče opterećenje, zahtevana tehnologija otkopavanja, pozicioniranje pomoćnih konstrukcija, ugradnja instalacija, položaj rotornog točka, presipnih mesta, transportera i naravno zahtevi održavanja. Tip izvedene konstrukcije strele zavisi u prvom redu od gabarita bagera, a samim tim i strele. Primenjuju se dva osnovna tipa konstrukcije i to su:

– konstrukcija strele punih zidova i – konstrukcija strele u obliku rešetke.

Slika 3.75. Konstrukcija strele rotornog bagera: konstrukcija strele punih zidova i u obliku rešetke Strelu čine dva osnovna nosača od tačke vešanja do uležištenja rotornog točka. Poprečni presek nosača je u obliku I profila ili u obliku pravougaone kutije. Poprečnim nosačima glavni nosači su međusobno povezani u jedinstvenu noseću strukturu. Nosači kutijastog preseka imaju relativno veću krutost na uvijanje od I preseka. Nedostatak uočen na bagerima sa strelama kutijastog preseka je mogućnost prodora vode u unutrašnjost nosača, što je nepovoljno zbog povećane korozije. Ako se blagovremeno ne uoči prodor vode u zimskim uslovima može doći do zamrzavanja i plastičnih deformacija zidova nosača. Glavni nosači strele u obliku I preseka se daleko lakše montiraju i jednostavno kontrolišu u toku eksploatacije bagera. Kako nema zatvorenih kutija antikoroziona zaštita se izvodi daleko kvalitetnije. Krutost pri uvijanju se postiže ugradnjom dodatnih poprečnih ukrućenja. Kod bagera većih dimenzija strela rotornog točka se izrađuje u obliku prostorne rešetkaste konstrukcije. Na slici 3.76 je prikazana strela velikog rotornog bagera (a) i bagera srednje veličine (b). Na streli se uočava levi i desni noseći zid koji su međusobno povezani gornjom i donjom poprečnom vezom. Glavni nosači rešetkastih zidova se izrađuju u obliku I profila. Ispuna rešetke se izvodi od standardnih profila odgovarajućeg kvaliteta i dimenzija.

1. desni noseći zid 2. levi noseći zid 3. donja poprečna veza 4. gornja poprečna veza 5. poprečna pregrada iza radnog točka 6. fiksni ležaj vratila radnog točka 7. slobodni ležaj vratila radnog točka 8. konstrukcija za uležištenje pogonskih motora radnog točka

1. desni noseći zid 2. levi noseći zid 3. donja poprečna veza 4. gornja poprečna veza 5. potporna greda iza radnog točka 6. slobodni ležaj vratila radnog točka7. fiksni ležaj vratila tadnog točka

a) b)

Slika 3.76. Čelična konstrukcija nosača radnog točka

Materijal od koga se izrađuje strela treba da ima sledeće osnovne odlike: – visoku zateznu čvrstoću; – visoku granicu tečenja; – visoku otpornost prema krtom lomu; – dobru zavarljivost; – pristupačnu cenu.

Glavni uzroci pojave krtog loma u nosećoj čeličnoj konstrukciji su posledica sledećih uticaja:

– stanje napona u konstruktivnom elementu, – brzina nanošenja opterećenja na konstrukciju, posebno opterećenja u vidu

udara, – metalurške osobine ugrađenog čelika, od kojih mogu biti značajne pojave

segregacije ugljenika u poprečnom preseku i pojave nemetalnih uključaka u vidu lunkera,

– temperaturni uslovi eksploatacije, posebno pojava niskih temperatura. Dobra zavarljivost, je neophodan zahtev koji mora ispuniti materijal od koga se izrađuje čelična konstrukcija. Primenom čelika sa lošim tehnološkim svojstvima zavarivanja stvara mogućnost za pojavu mikro naprslina. Naprsline koje se mogu javiti u toplom i hladnom stanju prilikom zavarivanja prestavljaju izvor koncentracije napona i otvaraju put ka češćim lomovima i havariji bagera. Hemijski sastav čelika je merodavan za sagledavanje njegove zavarljivosti i postoji niz formula koje na osnovu hemijskog sastava daju kvalitetnu ocenu pogodnosti čelika za zavarivanje. Hemijski elementi koji bitno utiču na zavarivanje su C, Mn, Cr, Ni, Mo, Cu, P, Si, i V. Povećan sadržaj navedenih elemenata pozitvno utiče na mehaničke osobine čelika, ali negativno na njegovu sposobnost zavarivanja. Materijal koji se po pravilu primenjuje za izradu strele mora da zadovoljiti niz zahteva i svega jedan mali broj materijala ih u potpunosti zadovoljava. To su prema nemačkim DIN normama sledeći materijali: St-37-3, St-44-3,i St 52-3. Ekvivalentni materijali prema JUS standardima su Č.0363, Č.0483 i Č.0563. Čelici St-37-3 i St-44-3 se primenjuju za pomoćne konstrukcije i za manje odgovorne detalje, a za glavnu noseću konstrukciju strele se koristi isključivo St-52-3, odnosno prema JUS-u Č.0563. Izrada i montaža čelične konstrukcije strele Izrada i montaža strele se odvija u više faza:

– izrada elemenata od lima i profilisanih nosača u fabrici, – sklapanje pojedinih celina vodeći računa o mogućnostima transporta tih

elemenata, – montaža sklopova na montažnom placu u blizini mesta eksploatacije, – montaža strele na gornju gradnju bagera.

Osnovno obeležje izrade strele predstavlja način ostvarivanja veze između konstruktivnih elemenata, pri čemu se razlikuju sledeće vrste:

– veze ostvarene zakivcima, – veze ostvarene zavrtnjevima i – veze ostvarene zavarivanjem.

Za čelične konstrukcije bagera upotrebljavaju se tri tipa zavrtanjskih veza:

– nepodešeni zavrtnji sa visokom silom pritezanja (HV),

– podešeni zavrtnji, sa niskom silom pritezanja i – podešeni zavrtnji sa visokom silom pritezanja (HPV).

Savremeno konstruisani bageri imaju sledeće konstruktivne karakteristike:

– materijal glavne konstrukcije je čelik St-52-3 (Č.0563); – konstrukcija je izrađena tehnologijom zavarivanja; – samo glavna čvorna mesta su izvedena zavrtnjima, nepodešenim, sa visokom

silom zatezanja (HV); – primena ostalih načina spajanja je zastupljena u znatno manjoj meri.

Dužina strele Dužina strele je u određenoj srazmeri sa sledećim parametrima:

– prečnikom rotornog točka; – dispozicijom uređaja i agregata ugrađenih na streli; – visinom tačke vešanja strele od planuma; – poprečnom preseku strele; – gabaritima hodnog uređaja.

Odnos dužine strele i prečnika radnog točka za kompaktne bagere: Dispozicija pogona rotornog točka, presipnog mesta i položaja transportera u konstrukciji strele su elementi od kojih zavise uglovi slobodnog rezanja bagera. Navedeni uglovi zavise i od dužine strele, pri čemu se povećanjem njene dužine postižu povoljnije vrednosti ovih uglova. Poprečni presek strele je u zavisnosti od njene dužine i instalisane snage pogona za kopanje, kružno kretanje gornje gradnje i mase ugrađenih elemenata. Očekivana opterećenja u horizontalnoj i vertikalnoj ravni su polazne osnove za dimenzionisanje poprečnog preseka strele i u direktnoj su vezi sa njenom dužinom. Strele na bagerima koji otkopavaju materijale male čvrstoće i gustine su manjeg poprečnog preseka odnosno imaju veću vitkost od bagera predviđenih za čvrste materijale, što se posebno uočava na deponijskim rotornim bagerima. Naime, ove kombinovane mašine otkopavaju, preciznije rečeno utovaraju već rastresiti materijal sa deponije koji pruža izuzetno niske otpore kopanju, pa samim tim i trele su izuzetno vitke. Opterećenje strele

• opterećenja od sopstvene težine ugrađenih elemenata; • opterećenja strele spoljnim silama; • dinamička opterećenja strele.

lc= ( 1.95 -2.4)*DrtKompaktni bageriTAKRAF

lc= ( 1.5 - 1.9)*DrtKompaktni bageriO&K

lc=( 1.7 - 2.1)*DrtKompaktni bageriKRUPP

Odnos dužine strele i prečnika radnog točkaTip bageraProizvođač

lc= ( 1.95 -2.4)*DrtKompaktni bageriTAKRAF

lc= ( 1.5 - 1.9)*DrtKompaktni bageriO&K

lc=( 1.7 - 2.1)*DrtKompaktni bageriKRUPP

Odnos dužine strele i prečnika radnog točkaTip bageraProizvođač

lc= ( 2.40 - 4.55 )*DrtBageri klasične konstrukcijeTAKRAF

lc=( 3.22 - 4.02 )*DrtBageri klasične konstrukcijeKRUPP i O&K

Odnos dužine strele i prečnika radnog točkaTip bageraProizvođač

lc= ( 2.40 - 4.55 )*DrtBageri klasične konstrukcijeTAKRAF

lc=( 3.22 - 4.02 )*DrtBageri klasične konstrukcijeKRUPP i O&K

Odnos dužine strele i prečnika radnog točkaTip bageraProizvođač

Sopstvena opterećenja strele nastaju usled težine elemenata čelične konstrukcije strele. Velika dužina strele sama po sebi ima znatnu težinu koja izaziva određena naponska stanja u konstrukciji. Takođe, pomoćne konstrukcije pogonski agregati, transporteri, mehanizmi i instalacije itd., svojom težinom opterećuju noseću konstrukciju strele i izazivaju u njoj određena naprezanja. Navedena opterećenja se na osnovu mase pojedinih elemenata mogu tačno definisati i na osnovu toga ustanoviti naponska stanja u konstrukciji. Pri projektovanju bagera moraju se tačno predvideti stanja u kojima će se mašina nalaziti u pocesu eksploatacije, kao što su: rad bagera, transport bagera, posebni položaji pri remontu i stajanje bagera. U navedenim slučajevima bager je opterećen određenim spoljnim silama. Te sile se mogu podeliti u dve grupe :

– normalna pogonska opterećenja i – dodatna pogonska opterećenja (ekstremna opterećenja)

Oslonci strele i mehanizam za dizanje strele Oslonci su izvedeni u vidu dva ležaja na određenom rastojanju sa zajedničkom osom obrtanja. Primenju se ležajevi kliznog ili kotrljajućeg tipa. Kod izvođenja sa kliznim ležajevima moguće su dve varijante, klizni ležaj bez mogućnosti podešavanja ose i ležajevi sa samopodešavanjem ose obrtanja. Nepodesivi tip ležajeva zahteva besprekorno podešavanje ose obrtanja strele, što je veoma teško izvodljivo. Kod pogrešne montaže javljaju se dopunska opterećenja na konstruciji strele i centralnom stubu. Ležišta, nepodesivog tipa, izrađuju se od bronze, a osovina je čelični otkivak sa poboljšanom strukturom. Primena samopodesivih kliznih ležajeva omogućava i određenu međusobnu nesaosnost ležajeva. I pored nesuosnosti, usled samopodešavanja košuljica ležajeva, osa obrtanja strele je jedinstvena i nema pojave dodatnih opterećenja pri kretanju strele u vertikalnoj ravni. Primenjuju se ležajevi sa i bez podmazivanja. Prodor maziva u opterećenu zonu ležaja je veoma otežan, pa često u pogonskim uslovima tarne površine ostaju potpuno nepodmazane. Primena samopodesivih ležajeva čije su klizne površine obložene teflonom omogućavaju trajan rad bez podmazivanja. Mehanizam za dizanje stele ne pripada konstrukciji strele ,ali je neophodan za dovođenje strele u željene radne položaje. Zadatak mehanizma je:

– da dovede strelu u željeni visinski položaj, da zadrži taj položaj i po potrebi vrši promenu visinskog položaja. Navedene promene visinskog položaja strele moraju biti precizne radi selektivnog rada.

– da pri pojavi neželjenih slučajeva opterećenja zaštiti konstrukciju strele i sačuva bager od moguće havarije. U prvom redu se misli na mogući slučaj oslanjanja strele na radnu kosinu kada se narušava stabilnost celog bagera. Takođe, čest slučaj je da se obrušavanjem kosine preoptereti strela rotornog točka kada mehanizam za dizanje mora obezediti sigurnost bagera.

– da u radovima pri zameni vedrica obezbedi precizne položaje rotornog točka (visinska pomeranja od 2 do 5 mm), i da kod dužeg stajanja bagera zadrži konstantan položaj strele.

Navedene zahteve mehanizma za dizanje strele ispunjavaju dva sistema koji su i jedino u primeni na bagerima:

– hidraulički sistem sa cilindrom za dizanje strele i – sistem vitla sa užadima za dizanje strele.

Rotorni točak Rotorni točak predstavlja najkarakterističniji konstruktivni deo bagera, po kome je i dobio ime. Kroz višedecenijski razvoj rotornih bagera razvijeno je više tipova rotornih točkova uz stalno dalje usavršavanje sa ciljem da se što bolje odgovori tehnološkim zahtevima proizvodnje, uz smanjenje njegove težine, boljeg i kvalitetnijeg održavanja kao i uz povećanje pouzdanosti rada. Zahtevi ka većim jediničnim kapacitetima uslovljavali su povećanje dimenzija rotornog točka. Prečnik rotornog točka se kreće u dijapazonu od 4.2 m pa do 21.6 m, u zavisnosti od veličine bagera, ali i namene.

Slika 3.77. Rotorni točak D = 21.6 m, q = 6.6 m3, 18 vedrica (SchRs-6300, površinski kop Hambach)

Rotorni točak se sastoji iz sledećih osnovnih elemenata: - noseće konstrukcije rotornog točka, - vratila sa ležajevima, - vedrica sa reznim elementima.

Pod pogonskim mehanizmom rotornog točka podrazumevamo:

- reduktor rotornog točka (jedan ili dva), - spojnice, - elektromotor (jedan ili više, čak do četiri komada), - zglobna vratila za vezu motora i reduktora (samo kod nekih bagera).

U koncepciji konstrukcije rotornog točka, počevši od prvih – ćelijskih i zatim bezćelijskih (najviše primenjeni), sa njihovim prednostima i nedostacima, došlo je se i do polućelijskih, što je svakako posledica sve raznovrsnijih uslova rada bagera. Povećanjem visine prstenastog sektora i produženjem zadnjeg dela vedrice u ovaj prostor, dobijena je kombinacija ćelijskog i bezćelijskog rotornog točka. Najveći bager, nominalnog kapaciteta 240.000 m3/dan čvrste mase, ima točak polućelijskog tipa. Pored ovih, može se reći osnovnih tipova, postoje i rotorni točkovi sa gravitaciono-inercionim ili samo inercionim pražnjenjem. Treba još napomenuti da kod rotornih bagera koji su predodređeni samo za dubinski rad, na rotornom točku su vedrice zaokrenute za 1800, a smer obrtanja suprotan u odnosu na bagere za visinski rad. Na slikama 3.78. – 3.80. prikazani su ćelijski, polućelijski i bezćelijski rotorni točkovi.

Slika 3.78. Rotorni točak ćelijskog tipa; 1 – telo rotornog točka, 2 – istovarni sektor, 3 – skliznica, 4 – ćelijski prostor, 5 – gumena traka, 6 – vedrica.

Slika 3.79. Rotorni točak polućelijskog tipa; 1 – prsten, 2 – istovarni sektor,

3 – polućelijski prostor, 4 – skliznica, 5 – vedrica.

Slika 3.80. Rotorni točak bezćelijskog tipa; 1 – prsten, 2 – istovarni sektor, 3 – bunker,

4 – prstenasti prostor, 5 – gumena traka, 6 – vedrica, 7 – telo rotornog točka, 8 – vratilo rotornog točka, 9 – reduktor, 10 – elektromotor.

Poseban problem konstrukcije bagera je i pogon rotornog točka, što je iskazano kroz raznolikost u konstruktivnim koncepcijama. Prvobitna rešenja sa zupčastim vencem na rotornom točku, prikazan je na slici 3.81-a, omogućuju postizanje najmanjih težina za isti obrtni moment u grupi mehaničkih pogona uz primenu prostih konstrukcija prenosnika snage, ali su kasnije otpala zbog teških uslova rada bagera i nemogućnosti ostvarenja efikasnog

zaptivanja. Iako je sa tehnološkog aspekta ovo rešenje zadovoljavalo zbog smanjenja slobodnog ugla rezanja, ono je potpuno napušteno zbog navedenih problema. Na slici 3.81-b, prikazan je stari način konstrukcionog rešenja (primenjivan pre II svetskog rata), pogotovu sa aspekta načina rešavanja transportnog puta otkopanog materijala. Njegova specifičnost se ogledala u tome što je materijal iz ćelijskog rotornog točka padao na utovarni bubanj, a preko njega na transporter. Treba naglasiti da je način oslanjanja vratila bio takav da ga je činilo statički neodređenim nosačem. Na slici 3.81-c, prikazano je konstrukciono rešenje koje je omogućavalo povoljne uglove slobodnog rezanja zbog položaja reduktora neposredno uz rotorni točak. Problemi sa utovarom materijala na transporter, zbog male dužine istovarnog sektora i otežane zamene reduktora, uslovili su da se ovakvo rešenje veoma retko koristi.

a

b

1 – telo rotornog točka

2 – vratilo 3 – reduktor

4 – odbojni bubanj 5 – povratni bubanj trake

c

Slika 3.81. Stara konstruktivna rešenja izvođenja rotornog toška

U tabeli 3.5. date su različite klasifikacije rotornog točka.

Tabela 3.5. Klasifikacija rotornih točkova po određenim karakteristikama

Po načinu pražnjenja iskopanog materijala

- sa gravitacionim pražnjenjem - sa inercionim pražnjenjem - sa gravitaciono-inercionim pražnjenjem (Gravitaciono pražnjenje sa bočnim istovarom materijala na transporter, primenjuje se danas redovno kod bagera koji se koriste u eksploataciji. Inerciono pražnjenje primenjuje se kod sipkih materijala ali i to veoma retko; ista konstatacija se odnosi i na gravitaciono-inerciono pražnjenje)

Po konstruktivnom

rešenju

- ćelijski rotorni točkovi, sa jednom ćelijom (komorom) za svaku vedricu ili sa jednom ćelijom (komorom) za dve vedrice

- bezćelijski - polućelijski

Po načinu izvođenja prijemnog

uređaja

- sa nepokretnom sipkom - sa nepokretnom sipkom i čistačima vedrica - sa obrtnim konusom - sa tračnim dodavačem - sa tanjirastim dodavačem (obrtnim diskom) - sa jednodobošnim ili dvodobošnim dodavačem

Po obliku vedrica

- lučnog oblika - trapeznog oblika - pravougaonog oblika (Sve su sa čvrstim ili elastičnim dnom – lanci, kao i bez dna - koriste se kao međurezači)

Po obliku reznog dela vedrice

- kontinualni nož - nož sa ugrađenim zubima

Po ugradnji pogona rotornog

točka

- pogon ugrađen u rotorni točak - pogon postavljen van rotornog točka - pogon ugrađen delom u rotorni točak, delom izvan

Po položaju pogona kada je

ovaj van rotornog točka

- na strani transportera - na strani rotornog točka - sa obe strane

Po izvođenju pogona rotornog

točka

- sa reduktorom običnog izvođenja - sa planetarnim reduktorom - kombinovan, reduktor običnog izvođenja sa planetarnim delom - hidraulični - elektromotorni, bez prenosnika, sa specijalnim elektromotorom

Po vezi pogona za rotornu strelu

- kruto - elastično, u jednoj tačci, sa odgovarajućim amortizerom

Po ostvarenju veze pogona sa

točkom

- direktnom vezom, kada se obrtni moment rotornom točku predaje preko vratila - posrednom vezom, kada se obrtni moment predaje rotornom točku preko zupčastog

venca Po broju

pogonskih motora - sa jednim pogonskim motorom - sa više motora

Po tipu sigurnosnih

spojnica

- sa frikcionom spojnicom - sa hidrodinamičkom spojnicom - sa elektromagnetnom spojnicom

Dispozicija sklopa rotornog točka u odnosu na strelu rotornog točka (principijelan položaj) kao i položaj prijemnog uređaja i transportera u odnosu na sam sklop rotornog točka, dat je na slikama 3.82 i 3.83. Najbolji položaj rotornog točka za otkopavanje materijala je onaj kod kojeg odnosi rezanja po mogućstvu zavise od visinskog položaja reza i pravca kružnog kretanja rotornog točka. To se postiže ako se ravan rotornog točka vodi kroz osu okretanja gornje gradnje, pri čemu ravan točka menja svoj položaj sa visinskim položajem rotornog točka. Ovaj položaj, zbog prosipanja materijala sa rotornog točka, retko se postiže, pošto traka ne može da se uvede u točak već ide pored njega. Međutim, isti efekat se postiže obrtanjem ravni rotornog točka oko horizontalne ose.

Slika 3.82. Položaj rotornog točka u odnosu na strelu; 1 – rotorni točak, 2 – osa okreta gornje gradnje, VR – vektor

ravni točka, y – osa dizanja i spuštanja strele, a – ravan točka ide kroz osu obrtanja gornje gradnje, b – ravan točka je zaokrenuta oko vertikalne ose, c – ravan točka je zaokrenuta oko vertikalne ose i oko horizontalne ose

Slika 3.83. Tipovi prijemnog uređaja na rotornom točku

Telo rotornog točka Zadatak tela rotornog točka je da obezbedi čvrstu vezu između vratila rotornog točka i vedrica kako bi se sve sile i momenti preneli između ova dva elementa. Takođe, funkcija tela rotornog točka je da obezbedi, uz minimalna prosipanja, odvođenje materijala iz vedrica preko kliznih površina na prijemni transporter. Telo rotornog točka izvodi se zavarivanjem od čeličnih limova kao jednostavna noseća konstrukcija. U toku rada cela konstrukcija je opterećena širokim spektrom dinamičkih opterećenja, a u izvesnim slučajevima i opterećenjima havarijske prirode. Površine koje su u procesu rada u kontaktu sa otkopanim materijalom zaštićene su antihabajućim oblogama, ali se, međutim, ne može u potpunosti eliminisati habanje noseće konstrukcije, što ima za posledicu smanjenje njene ukupne čvrstoće. Uticaj korozije je takođe izrazit na vezama koje su izvedene zavarivanjem ili zavrtnjima, što naravno, povlači za sobom slabljenje ukupne čvrstoće konstrukcije. Dugo vreme izrade rotornog točka sa velikim stepenom složenosti, uz navedene nepovoljne uslove rada, zahteva usvajanje visokog stepena sigurnosti konstrukcije tela rotornog točka. Veliki stepen sigurnosti povlači za sobom povećanje mase tela rotornog točka. Ovde treba napomenuti da povećanje mase rotornog točka za jednu tonu zahteva povećanje mase cele konstrukcije bagera uz korekciju protivtega, za oko četiri do pet tona. Noseća konstrukcija rotornog točka se sastoji od sledećih radnih elemenata:

� telo rotornog točka, � prstenasti kutijasti nosač spoljni i prstenasti nosač unutrašnji, � poprečni nosači i � ušice za fiksiranje vedrice.

Najviše u upotrebi su sledeće konstrukcione forme za izvođenje tela rotornog točka, koje su date na slici 3.84:

� telo rotornog točka sa dvostrukim zidovima, � telo rotornog točka sa jednim zidom i paocima, i � telo rotornog točka u obliku zarubljene kupe sa jednim zidom.

Telo točka sa dvostrukim

zidovima

1. Unutrašnji noseći zid tela rotornog točka 2. Spoljni noseći zid tela rotornog točka 3. Segmentni prsten, 4. Poprečna greda, 5. Vedrica, 6. Osovina rotornog točka, 7. Skliznica i 8. Prijemna traka.

Telo točka sa jednim zidom

i paocima 1. Unutrašnji noseći zid tela rotornog točka, 2. Paok, 3. Segmentni prsten, 4. Poprečna greda i 5. Vedrica.

Telo točka u obliku zarubljene

kupe sa zidom 1. Noseći zid u obliku zarubljene kupe; 2. Konstrukcija za povezivanje sa vratilom rotornog točka; 3. Prsten na unutrašnjoj strani; 4. Prsten otporan na uvijanje na spoljašnjoj strani; 5. Poprečni nosači; 6. Skliznica; 7. Vratilo rotornog točka; 8. Vedrica.

Slika 3.84. Konstrukcione forme tela rotornog točka Pored ovih tipskih rešenja tela rotornog točka, postoje i različite izvedene konstrukcije sa samo jednim zidom odnosno pločom kao telom točka, sa uvođenjem novih membranskih oslonaca između tela rotornog točka i vratila, itd. Kod rotornog točka sa dvostrukim zidovima noseća konstrukcija se sastoji od spoljašnjeg zida u obliku kružne ploče i unutrašnjeg zida u obliku zarubljene kupe. Povezivanje unutrašnjeg i spoljašnjeg zida se vrši pregradnim limovima. Dobre strane ovakvog izvođenja se sastoje u visokoj krutosti i čvrstoći noseće konstrukcije rotornog točka i veoma dobrom prenosu sila od vedrica na vratilo. Visoka krutost konstrukcije tela rotornog točka omogućava jednostavno povezivanje poprečnih nosača i unutrašnjeg prstena u noseću strukturu. Nedostatak, koji je uočen u eksploataciji rotornih bagera sa ovakvim rotornim točkom, je mogućnost pojava nagomilavanja materijala u komore između nosećih zidova. Količina nagomilanog materijala može biti znatna pa time i ugroziti stabilnost gornje gradnje bagera. Ovaj nedostatak nalaže potrebu česte kontrole komore kroz revizione otvore na spoljašnjem nosećem zidu, koji treba da omoguće ulaz osoblja za čišćenje. Treba napomenuti da je na jednom bageru u Nemačkoj masa nagomilanog materijala unutar rotornog točka dostigla vrednost od 80 tona. Izvođenje tela rotornog točka sa jednim zidom i paocima se sastoji od jednog zida u obliku zarubljene kupe koja se nalazi do prijemnog transportera, dok se preostala noseća konstrukcija sastoji od radijalno raspoređenih nosača u obliku paoka. Ugradnja poprečnih nosača i unutrašnjeg prstena u noseću strukturu rotornog točka je relativno jednostavna, a prenos sila

sa vedrica na vratilo rotornog točka je veoma povoljan. Navedena konsrukcija predstavlja u stvari modifikaciju prethodne varijante sa poboljšanjem da se nagomilani materijal unutar rotornog točka može lako uočiti i blagovremeno odstraniti. Međutim, postojanje mnogih otvorenih ”džepova” pruža mogućnost lakog nagomilavanja materijala pa se zbog toga rotorni točak mora često čistiti što, naravno, povlači za sobom česta zaustavljanja bagera. Telo rotornog točka u obliku kupe sa jednim zidom izgrađeno je od čeličnog lima u obliku zarubljene kupe konstrukcije koja povezuje vratilo i navedenu kupu. Ovaj tip konstrukcije omogućava minimalno nagomilavanje materijala unutar rotornog točka tako da i maksimalna zaprljanost ne utiče na poremećaj stabilnosti gornje gradnje bagera, a eventualno čišćenje nagomilanog materijala ne zahteva duže zastoje i veći broj ljudi. Krutost tela rotornog točka se postiže preko kutijastog prstenastog nosača na spoljašnjoj strani koji sa oblogom čini jednu celinu. Nedostatak ove konstrukcije se ogleda u složenoj raspodeli sila zbog različitih naprezanja u toku obrtanja rotornog točka. Međutim, u novije vreme metodom konačnih elemenata moguće je precizno definisati raspored sila i napona u konstrukciji ovog tipa rotornog točka. Pomenute tri konstrukcije rotornih točkova se po ukupnoj masi malo razlikuju, pa se sa aspekta mase ne može dati prednost niti jednoj od pomenutih izvođenja. Za izradu tela rotornog točka upotrebljavaju se kvalitetni čelični limovi sa visokom zateznom čvrstoćom, a pogodni za zavarivanje. Uobičajeni materijal koji primenjuju nemački proizvođači (O&K, KRUPP, MAN-Takraf) je St-52-3 (odgovara po JUS Č. 0563 – upotreba: čelik za odgovorne zavarene konstrukcije osigurane od krtog loma i konstrukcije sa teškim uslovima oblikovanja). Osnovni podaci o mehaničkim osobinama i hemijskom sastavu materijala za izradu tela rotornog točka dati su u tabeli 3.6. Tabela 3.6. Materijali za izradu rotornog točka

Oznaka lima

Standard C %

Si %

Mn %

P %

S %

Zatezna čvrstoća N/mm2

Izduženje min, %

Žilavost J (-20OC)

St52-3 DIN 0.20 0.55 1.5 / / 520÷620 22 27 Č.0563 JUS 0.20 0.55 1.5 0.045 0.045 520÷620 22 27 18G2A PN (Poljska) 0.20 0.55 1.5 0.040 0.040 520÷620 22 27

Čelici koji su navedeni u tabeli 3.6, pripadaju kategoriji konstrukcionih normalizovanih čelika sa garantovanim mehaničkim osobinama. Kod ovih vrsta čelika hemijski sastav se ne garantuje (date su maksimalne vrednosti primesa), ali sadržaj ugljenika i ostalih primesa je nizak, tako da se obezbeđuje potrebna visoka žilavost. Može se takođe konstatovati da oni pripadaju kategoriji specijalno umirenih čelika sa garantovanom udarnom žilavošću na niskim temperaturama i sa mogućnošću primanja dinamičkih opterećenja. Jedna od bitnih osobina, imajući u vidu funkciju ovih limova odnosno čelika u sklopu rotornog točka, je i njegova zavarljivost. Može se reći da je zavarljivost ovih čelika na visokom nivou uz otpornost na krti lom. Zavarivanje se izvodi jednosmernom strujom sa baznim oblogama elektroda. Kvalitet i mehaničke osobine elektrode, odnosno zavara, su propisane brojnim standardima koji propisuju i uslove potrebne pri zavarivanju, a takođe propisuju i ostale uslove za ispitivanje čeličnih limova pri preuzimanju iz železara, kao što je, primera radi, dvoplatnost, mikroprskotine itd.. Što se tiče poštovanja tehničkih propisa vezanih za zavarivanje, prilikom izrade tela rotornog točka potrebno je dosledno primenjivati sledeće operacije: predgrevanje limova, upotreba odgovarajućih elektroda, sušenja elektroda, kvalitetna mehanička priprema zavarivanja itd.. Izvedene zavarene veze bezuslovno je potrebno ispitati nekom od standardnih metoda za utvrđivanje kvaliteta varova – rentgenskom

ili ultrazvučnom metodom. Preciznost u toku izrade je nužna kako bi se deformacije usled toplotnog dejstva zavarivanja svele na minimalnu meru. Ako su odstupanja veća od dozvoljenih može doći do nemirnog rada rotornog točka i prenosa vibracije na konstrukciju bagera, pre svega pri otkopavanju čvrstog tla i uglja. Radijalno odstupanje treba da je

DR ⋅±≤∆ 002.0 , a bočna odstupanja DB ⋅±≤∆ 0025.0 . Za manje prečnike rotornog točka, prema navedenim dozvoljenim odstupanjima, ukupna radijalna odstupanja treba da budu manja od 20 mm, a odstupanja u bočnom pravcu do 25 mm. Za veće prečnike rotornog točka maksimalno radijalno odstupanje mora biti manje od 50 mm, pri čemu su bočna odstupanja manja od 60 mm. Navedenu preciznost, zbog složenosti prostorne konstrukcije tela rotornog točka, nije jednostavno ostvariti pa se pri izradi mora propisati tehnologija zavarivanja kako po redosledu zavarnih veza, tako i po načinu zavarivanja. Imajući u vidu velike gabarite rotornih točkova, odnosno zbog nemogućnosti transporta, rotorni točkovi se po pravilu izrađuju iz dva ili tri dela koja se montažno sastavljaju u radionici. Sa tako izvršenom predmontažom vrši se mehanička obrada otvora za fiksiranje vedrica i otvora za zavrtnje (borverk) koji vežu telo rotornog točka sa njegovim vratilom. Po završenoj mehaničkoj obradi vrši se ugradnja vratila pojedinačnim razbušivanjem otvora za zavrtnje. Zbog visokih opterećenja primenjuju se specijalni podešeni visoko vredni zavrtnji. Prilikom kontrole spoja, i pored visokog kvaliteta ostvarene veze, konstatovana su oštećenja otvora za zavrtnje kao i samih zavrtanja (pojava labavosti veze).

Vratilo rotornog točka sa ležajevima Vratilo rotornog točka u osnovi predstavlja element koji vezuje pogonski agregat odnosno strelu rotornog točka sa jedne strane i sam rotorni točak sa druge strane. Vratilo ima višestruku ulogu:

� da na strelu rotornog točka prenese opterećenja od sopstvene težine reduktora, vratila rotornog točka i vedrica,

� da prenese sve sile i momente koji se javljaju u procesu kopanja, � da čvrsto zadrži međusobno položaje ležajeva i da preko njih prenese sva nastala

opterećenja, a da pri tome omogući obrtanje rotornog točka uz minimalne otpore.

U samom vratilu javljaju se veoma složena naponska stanja, jer je vratilo rotornog točka opterećeno promenljivim silama i momentima, tj. usled velikih sila i obrtnih momenata vratilo je istovremeno opterećeno na savijanje i uvijanje. Promenljivost se ogleda u različitim intenzitetima i pravcima delovanja opterećenja. Ovo sve zahteva izuzetno odgovoran prilaz u izboru materijala za izradu vratila kao i samog tehnološkog procesa njegove izrade. Biraju se legirani čelici sa visokom čvrstoćom pri dinamičkim opterećenjima i sa dovoljnom žilavošću. Shodno ovome kao proces izrade dolazi u obzir isključivo kovanje. Otkivak se takođe podvrgava termičkoj obradi u cilju postizanja veće čvrstoće i povoljnije unutrašnje strukture. Od postupaka termičke obrade najčešće se vrši poboljšanje. Radi postizanja kvalitetne termičke obrade po celoj dubini metalnog preseka, vratila se po pravilu izrađuju šuplja. Uobičajeni materijali za izradu vratila po DIN-u su 36 Mn5V, 30 Mn5V, 42 Cr Mo4V što po JUS-u odgovara Č.4732. Tabela 3.7. Materijali za izradu vratila rotornog točka

Oznaka materijala 36 Mn 5V 30 Mn 5V 42 Cr Mo 4V Č.4732 Standard DIN DIN DIN JUS

Zatezna čvrstoća, N/mm2 750 646 1000 1000 Granica plastičnosti, N/mm2 450 380 780 780

U poslednje vreme prednost je davana materijalima sa većom čvrstoćom, pa bageri isporučeni posle sedamdesetih godina imaju vratila izrađena od čelika 42 Cr Mo 4V, što po JUS-u odgovara čeliku Č.4732. Materijali veće čvrstoće omogućavaju relativno manje dimenzije vratila, a samim tim i manje mase. Međutim, poznato je da su ti čelici veoma osetljivi na koncentracije napona pri dinamičkim opterećenjima, pa tome treba dati poseban značaj u fazi projektovanja vratila i njegove izrade. Pri projektovanju i izradi vratila rotornog točka potrebno je ostvariti sledeće zahteve kako bi se ispunio dug eksploatacioni vek vratila:

� promenu prečnika treba izvoditi sa maksimalnim radijusima; pri izvođenju radijusa ostvariti visok kvalitet obrade sa minimalnom hrapavošću; renomirani proizvođači bagera (O&K, KRUPP, TAKRAF) zahtevaju poliranje svih prelaznih zaobljenja na vratilu rotornog točka; u zonama sa konstantnim prečnikom vratila takođe se zahteva visok kvalitet obrade sa minimalnom hrapavošću, finim struganjem ili brušenjem;

� površine vratila koje su slobodne, odnosno koje nisu u sklopu sa ostalim delovima (ležajevi, telo rotornog točka, itd.), neophodno je kvalitetno zaštititi od korozije; zaštita se izvodi specijalnim premazima koji su u stanju da više godina uspešno zaštite ugrožene površine; kako se vratila izvode u vidu debelozidnih cevi, takođe je potrebno i unutrašnju površinu zaštititi od korozije.

Preduzimanje ovih mera neohodno je kako bi se izbegao lom vratila. Naime, evidentno je da elementi velikih dimenzija pokazuju veću sklonost ka dinamičkim lomovima od elemenata manjih dimenzija, a istog su materijala. Pre ugradnje vratila potrebno je proveriti postojanje eventualnih prskotina ili lunkera. Takođe, potrebno je sprovesti identična ispitivanja pri reparaturnim radovima na vratilu. Zajedničke karakteristike različitih konstrukcionih oblika vratila su sledeće: vratila se izrađuju šuplja zbog kvalitetnije termičke obrade, a i smanjene mase, bez oštrih prelaza i zareza kako bi se ublažila koncentracija napona. Sve pomenute mere se preduzimaju zbog činjenice da je cena vratila vrlo visoka, a da je vreme izrade dugo, prosečno do dve godine, a minimum godinu dana, i da lom vratila može izbaciti bager iz eksploatacije na duži period vremena. Razvojem različitih bagerskih konstrukcija izvedeno je više tehničkih rešenja i to u cilju zadovoljenja zahteva sve složenije tehnologije otkopavanja, naravno, uz postojeće mogućnosti mašinogradnje. Poseban problem predstavljao je rotorni točak sa pogonskim agregatima, odnosno dispozicija pogonskog agregata i prijemnog transportera u odnosu na rotorni točak. Pravci delovanja proizvođača bagera su se kretali u sledećem:

� smanjenje mase rotornog točka i pogonskih agregata, � postizanje povoljnijih uglova rezanja, � ostvarivanje besprekornog toka materijala na prijemni transporter.

Eksploataciona iskustva, kao i težnja da se bager maksimalno prilagodi radnim uslovima, iskristalisala su određena rešenja rotornog točka i pogonskih agregata. Osnovne varijante, vide se na slici 3.85, su modifikovane tako da su tipična rešenja dispozicije pogonskih agregata i načina uležištenja rotornog točka sledeća (normalno, prisutne su i određene modifikacije):

� rotorni točak i reduktor između ležajeva, � telo rotornog točka između ležajeva, a reduktor izvan ležajeva, � rotorni točak i reduktor izvan ležaja.

Rotorni točak i reduktor

između ležajeva

1. Rotorni točak; 2. Reduktor rotornog točka; 3. Vratilo rotornog točka; 4. Strela rotornog točka; 5. Slobodni ležaj; 6. Fiksni ležaj.

Telo rotornog točka između

ležajeva, a reduktor izvan ležajeva 1. Rotorni točak; 2. Reduktor rotornog točka; 3. Vratilo rotornog točka; 4. Strela rotornog točka; 5. Slobodni ležaj; 6. Fiksni ležaj;

Rotorni točak i reduktor

izvan ležaja

1. Rotorni točak; 2. Reduktor rotornog točka; 3. Vratilo rotornog točka; 4. Strela rotornog točka; 5. Slobodni ležaj; 6. Fiksni ležaj.

A - rastojanje između ležajeva Slika 3.85. Dispozicije pogonskih agregata i načina uležištenja rotornog točka

Podjednaka opterećenost oba ležaja predstavlja prednost tehničkog rešenja sa rotornim točkom i reduktorom između ležajeva, budući da se masa rotornog točka, vratila i reduktora podjednako raspoređuje na oba uležištenja. Zbog velikog rastojanja između ležajeva uticaj bočnih sila je neznatan, a rastojanje između reduktora i rotornog točka je minimalno tako da je ukupna dužina vratila relativno mala. Obrtni moment od reduktora na rotorni točak može se preneti preko posebnog šupljeg vratila. Primenom šupljeg vratila osnovno vratilo se rasterećuje od uvijanja i isključivo je opterećeno na savijanje, te na taj način postaje osovina pri čemu se umanjuje složenost naponskog stanja koje bi se javilo u vratilu. Nedostaci ovog rešenja se ogledaju u otežanoj demontaži reduktora. Naime, demontaža reduktora zahteva demontažu uležištenja (5) i dela konstrukcije uz obavezno oslanjanje rotornog točka. Oslanjanje rotornog točka se mora izvesti precizno kako se ne bi oštetio ležaj (6) koji je na suprotnoj strani. Drugi krupan nedostatak ovog rešenja je vezan za primenu planetarnih reduktora. Konstrukcija planetarnog reduktora, bez obimnih prilagođavanja u kinematskom smislu, ne omogućava ovakav način ugradnje, sa vratilom koje prolazi kroz reduktor. Primenom planetarnih reduktora na bagerima ova šema gubi na značaju. Relativno laka demontaža reduktora je prednost rešenja gde je telo rotornog točka između ležajeva, sa reduktorom izvan ležajeva. Pošto se reduktor nalazi na slobodnoj strani vratila izvan ležaja, demontaža se obavlja bez oslanjanja rotornog točka, već sa razdvajanjem veze reduktor-vratilo. Slobodan kraj vratila sa prirubnicom omogućava ugradnju klasičnih, kombinovanih i planetarnih reduktora bez posebnih prilagođavanja. Nedostaci se ogledaju u nejednakoj raspodeli opterećenja ležajeva. Ležaj između reduktora i rotornog točka (4) je daleko više opterećen od ležaja na suprotnoj strani, a to je proizašlo iz raspodela masa reduktora i rotornog točka. Uticaj bočnih sila koje deluju na rotorni točak veoma se nepovoljno manifestuju na opterećenje ležajeva. Naime, zbog malog rastojanja između ležajeva u odnosu na poluprečnik rotornog točka bočne sile se uvećavaju u osloncima. Vratilo u celosti prenosi obrtni moment od reduktora rotornog točka tako da je opterećenije nego u prethodnom slučaju.

Najpovoljnije uglove slobodnog rezanja omogućava tehničko rešenje gde su rotorni točak i reduktor izvan ležaja, odnosno rotorni točak je sasvim slobodan na jednoj strani. Materijal koji rotorni točak ne istovari u bunker, već prebacuje preko sebe, slobodno pada na planum ne oštećujući delove strele rotornog točka. Zbog rasporeda masa i delovanja sila opterećenje ležajeva je nejednako, a po pravilu je znatno opterećeniji ležaj do rotornog točka. Vratilo je celom dužinom opterećeno momentom uvijanja i savijanja. Demontaža rotornog točka i reduktora je pogodna bez zahvata na konstrukciji strele rotornog točka.

Slika 3.86. Poboljšano rešenje oslanjanja pomoću membranskih oslonaca

Vratilo rotornog točka je uležišteno preko ležajeva u nosačima strele rotornog točka. Vratilo je, statički posmatrano, u suštini prosta greda, ili greda sa prepustima sa jednim fiksnim i jednim slobodnim osloncem. Slobodni ležaj prima radijalne sile nastale usled težine sklopova i sile nastale usled otpora na kopanje. Fiksni ležaj je opterećen pored radijalnih sila i aksijalnim silama koje se javljaju u procesu rada bagera. Pokretljivost slobodnog ležaja u aksijalnom pravcu vratila obezbeđuje se pogodnim izborom zazora između spoljašnjeg prečnika ležaja i kućišta, a između bočnih poklopaca kućišta i spoljašnjeg prstena ležaja ostavlja se konstrukcioni zazor (3 do 5 mm). Za slobodan ležaj, po pravilu, uzima se onaj koji je opterećeniji većim radijalnim silama, a fiksni ležaj je na strani manjeg opterećenja, pa se stoga tom ležaju prepuštaju aksijalne sile. Vratilo je izloženo znatnim ugibima, usled velikih sila i velike sopstvene dužine, a posledice tog ugiba vratila su da osa obrtanja nije normalna na ravan ležajeva. Problem je, takođe, što kućišta ležajeva nemaju zajedničku bazu oslanjanja, već je njihov međusobni položaj izuzetno zavisan od krutosti čelične konstrukcije strele i nosača u kome su smeštena kućišta. Elastična deformacija čelične konstrukcije deluje veoma nepovoljno na opterećenje ležaja i drastično smanjuje njegov eksploatacioni vek. Najčešće u primeni su sferni valjkasti dvoredni ležajevi koji imaju veću radijalnu nosivost nego ostali tipovi ležaja i sposobni su da kompenzuju znatnu nesaosnost, znatne ugibe vratila, što je izvedeno unutrašnjom konstrukcijom ležaja koja omogućava takozvano samo-

podešavanje. Aksijalne sile primaju do 25 % od neiskorišćenog radijalnog opterećenja i to bez obzira na smer delovanja.

Slika 3.87. Uležištenje vratila rotornog točka; 1. radni točak, 2. vratilo radnog točka, 3. kruti ležaj, 4.

slobodni ležaj, 5. šuplje vratilo reduktora, 6. osigurači (čivije), 7. zaštita ležaja, 8. gumena traka

Ležajevi sa cilindričnim unutrašnjim otvorom manje se primenjuju od ležajeva sa konusnim unutrašnjim otvorom, jer ova druga konstrukcija omogućava lakšu montažu i zamenu ležajeva. Kod velikih prečnika vratila, ležaj može konstruktivno da se izvede iz segmenata što u velikoj meri olakšava zamenu ležajeva. Pravilno podmazivanje i zaptivanje direktno utiče na upotrebni vek ležajeva rotornog točka. Pored velikih opterećenja, ležajevi su ugroženi i stalnim mogućnostima prodora nečistoća (prašina, voda itd). Podmazivanje se izvodi tako, da izrađena mast ujedno odstranjuje nečistoću koja bi prodrla u ležaj pa se zbog toga ležajevi podmazuju obimnije nego za standardne uslove rada. Često se vrši i podmazivanje ležajeva uljem, a mast se dovodi u labirintske poklopce kućišta ležaja sa zadatkom da spreči prodore nečistoća. Nominalni radni vek ležajeva rotornog točka se predviđa sa preko 75.000 efektivnih radnih sati, po FAG-u (proračunava se po standardnoj proceduri proizvođača). Za radni vek ležajeva od najveće važnosti su njihova zaptivenost i ispravno podmazivanje. Međutim, dominantan uticaj na vek ležaja ima i stanje čelične konstrukcije, odnosno njena geometrijska ispravnost.

Na slici 3.88. prikazan je novi pristup izrade podsklopa vratila rotornog točka od strane Takraf-a.

Slika 3.88. Uporedni prikaz dve varijante uležištenja Takraf-a

Reduktor za pogon rotornog točka Reduktor rotornog točka služi za prenos snage od pogonskih motora na vratilo rotornog točka pri čemu vrši redukciju broja obrtaja i povećava obrtni moment. Kod pogona elektromotorom, broj obrtaja ulaznog vratila je po pravilu od 1000 do 1500 min-1, a broj obrtaja rotornog točka od 6,0 do 7,0 min-1. Za ovako veliku redukciju broja obrtaja potrebni su reduktori sa prenosnim odnosom i=150÷350. Ovakav prenosni odnos moguće je ostvariti višestepenim reduktorima. Reduktori za pogon rotornog točka su dugi niz godina izvođeni u klasičnoj koncepciji odnosno kao konusno-cilindrični reduktori. Dobre strane tih reduktora se ogledaju u jednostavnoj i lako preglednoj konstrukciji, jednostavnom održavanju i remontu. Nedostaci se sastoje u velikoj masi i velikim gabaritima. Zbog daleko manje težine i gabarita, primena planetarnih reduktora je sve izraženija. Manje dimenzije kućišta omogućavaju povoljnije formiranje bočne kosine. Međutim, planetarni reduktori su komplikovaniji za izradu i vrlo osetljivi na netačnosti u izradi i montaži. Zbog zbijenosti unutrašnje konstrukcije kontrola je vrlo otežana, a čest je slučaj da lom jednog elementa izazove havariju većeg dela pogonskih elemenata reduktora.

Slika 3.89. Višestepeni konusno-cilindrični reduktor rotornog točka bagera SRs2000

(dva motora 2x670 kW i mase 50 t) Kombinovani reduktori, kojima je poslednji stepen planetarnog tipa, a prethodni u klasičnom izvođenju, vrlo su pouzdani, jer su preuzeli dobre strane klasičnih i planetarnih prenosnika uz smanjenje navedenih negativnih osobina. Primer je dat na slici 3.90.

Slika 3.90. Kombinovani reduktor (presek)

Reduktori se oslanjaju, u osnovi, na tri oslonca: dva predstavljaju ležajevi izlaznog stepena reduktora, a treći se obično postavlja u zoni ulaznog vratila. Ovaj treći oslonac mora biti tako izveden da se elastične deformacije vratila rotornog točka prenesu na strelu, a da se pri tom ne pojave dodatna opterećenja u osloncima reduktora. Pogrešnim oslanjanjem, odnosno pogrešnim konstruisanjem kućišta, može se izazvati oštećenje zupčanika izlaznog stepena reduktora. Kod pojedinih konstrukcija postoje i takozvane momentne poluge čiji je zadatak da se reaktivni moment, koji se javlja kod kopanja, preko posebne poluge prenese na strelu. Na taj način kućište se u velikoj meri rasterećuje, jer osnovno opterećenje se direktno sa izlaznog

stepena reduktora uvodi u noseću konstrukciju strele, a kućište je pored sopstvene težine opterećeno samo manjim dodatnim silama. Na slici 3.91. dati su tipični primeri za izvođenje reduktora za pogon rotornog točka.

� Konusno-cilindrični planetarni reduktor: � 150 ≤ i ≤ 310 � Mab ≤ 1.700 kNm � m ≤ 25.000 kg � Reduktor sa jednim pogonskim motorom

� Konusno-planetarni reduktor: � 100 ≤ i ≤ 300 � Mab ≤ 2.200 kNm � 3000 ≤ m ≤ 25.000 kg � Reduktor sa jednim pogonskim motorom

� Konusno-planetarni cilindrični reduktor: � 150 ≤ i ≤ 230 � Mab ≤ 2.000 kNm � m ≤ 25.000 kg � Reduktor sa dva pogonska motora

� Cilindrično-planetarni cilindrični reduktor: � i ≤ 240 � Mab ≤ 12.000 kNm � m ≤ 170.000 kg � Reduktor sa tri ili četiri pogonska motora

� Konusno-cilindrični planetarni reduktor: � 100 ≤ i ≤ 320 � Mab ≤ 7.000 kNm � m ≤ 55.000 kg � Reduktor sa dva ili tri pogonska motora

Slika 3.91. Tipični reduktori za pogon rotornog točka

Nov pristup izgradnji reduktora za pogon rotornog točka dao je MAN-Takraf, tako što je pokušao da iskoristi dobre osobine napred navedenih tipova: klasičan ulazni par, sledeći prenos diferencijalni odnosno planetarni, i izlazni cilindrični zupčanik.

Slika 3.92. Planetarno-diferencijalni reduktor sa izlaznim cilindričnim zupčanikom

(P=2x630kW, n=985min-1, i=193.14)

Pogonski motori U najvećem broju izvedenih konstrukcija na rotornim bagerima za pogon rotornog točka, primenjeni su elektromotori, a na jednom manjem broju i to na bagerima manjeg kapaciteta (uglavnom kod kompaktnih bagera) u primeni su hidromotori. Tabela 3.8. Osnovne karakteristike pogonskih motora sa aspekta broja obrtaja

Hidromotori Elektromotori

Zatvoren sistem

Otvoren sistem

Sa konstantnim brojem obrtaja

Sa promenljivim brojem obrtaja

Hidraulični sistem sa konstantnim brojem

obrtaja

Hidraulični sistem sa promenljivim brojem

obrtaja

Sa stepenastom regulacijom

Sa kontinualnom regulacijom

Slika 3.93. Hidromotor (klipno-aksijalna pumpa)

Osnovne karakteristike pogonskih motora sa aspekta broja obrtaja prikazane su u tabeli 3.9. Slična podela se može prezentirati po vrsti struje i naponu. Primenjuju se motori naizmenične struje, a retko motori jednosmerne struje. Standardni naponi na bagerima su 380, 500 i 6000 V za napajanje motora rotornog točka. Visoko naponski motori (6000 V) primenjuju se za veće motore, zbog manjeg opterećenja bagerskog transformatora polaznim strujama. Od motora sa konstantnim brojem obrtaja primenjuju se kratko spojeni asinhroni motori i to u većini slučajeva motori sa kliznim prstenovima koji omogućavaju postepeno zaletanje. Ugradnjom hidrodinamičke spojnice postiže se sličan efekat pri zaletanju i kod motora bez kliznih prstenova.

Motor Reduktor Spojnica

Telo RT

Vedrica

Vratilo

Slika 3.94. Dispozicija elemenata na primeru rotornog točka bagera SRs-1300 (MAN Takraf)

Sigurnosna spojnica Usled nailaska vedrice rotornog točka na čvrstu prepreku, pri procesu kopanja, isti se blokira, pri čemu se u sistemu prenosa snage javljaju velike sile koje su u stanju da izazovu lom pojedinih elemenata. Pojava velikih sila je posledica kinetičke energije obrtnih masa elektromotora, reduktora vratila rotornog točka i rotornog točka. Poznato je da je kinetička energija obrtnih delova funkcija kvadrata ugaone brzine, odnosno da brzo rotirajući delovi imaju pri istim masama daleko veću kinetičku energiju od sporo rotirajućih masa. Kod izvedenih konstrukcija uočava se da rotoru elektromotora pripada 65 do 80 % kinetičke energije obrtanja, odnosno ugradnjom sigurnosne spojnice, između motora i reduktora se u slučaju udara rotornog točka o čvrstu prepreku, značajno umanjuju nastale sile usled udara. Najčešće se primenjuju sledeće vrste sigurnosnih spojnica: rastavljači, momentne vage, lamelaste frikcione spojnice, hidrodinamičke spojnice i magnetne spojnice.

Mirovanje

Pokretanje

Stacionarni rad

Slika 3.94. VOITH hidrodinamička spojnica – tip T

Spojnice se podešavaju da pri 60 % preopterećenja reaguju. Pored spojnica, elektromotori se štite od preopterećenja na uobičajene načine.

Osnovni parametri rotornog točka Osnovni parametri rotornog točka su: prečnik, broj vedrica, zapremina i oblik vedrica i geometrija reznih elemenata

• Prečnik rotornog točka

Za izbor prečnika rotornog točka još nisu stvoreni sigurni kriterijumi, već se ovaj problem mora i danas rešavati razmatranjem nekoliko glavnih kriterijuma za izbor prečnika, kao što su: uticaj točka na teoretski kapacitet bagera, uticaj točka na dimenzije pogonskog agregata i transporta, itd. Broj uticajnih činilaca je veliki. Naime, treba imati u vidu da se sa povećanjem prečnika rotornog točka povećava masa bagera, kao i snaga za podizanje otkopanog materijala do visine pražnjenja vedrica. Veći prečnik rotornog točka omogućava povoljnije uglove otkopavanja i veće brzine rezanja materijala. Kriterijumi su sledeći:

- Prečnik rotornog točka u zavisnosti od teoretskog kapaciteta. Otkopana količina materijala zavisi od visine reza (h), debljine reza (s) i brzine okretanja gornje gradnje bagera (Vb), što se uopšteno izražava relacijom:

( )

[ ]s/mcmVshQ

V,s,hfQ

3b

b(

⋅⋅=

=

Usvajanjem parametara reza (h, s) i brzine kružnog kretanja Vb u funkciji prečnika rotornog točka i unošenjem tih veličina u prethodni obrazac, dobija se zavisnost prečnika rotornog točka od parametara otkopavanja. Ako se usvoje uobičajene vrednosti za h = 0,5 ·D i s = 0,1·D , odnosno za Vb = 0,133 m/s (8 m/min), može se dobiti sledeća zavisnost:

2D00665,0133,0D1,0D5,0Q ⋅=⋅⋅⋅⋅=

ili

[ ]mQ26,1200665,0

QD == .

Međutim, za određivanje kriterijuma može se uzeti i tehnički kapacitet:

[ ]h/mnqk

60Q 3

cr

t ⋅⋅=

gde su: q – zapremina vedrice, m3 nc – broj istresaja u minuti, min-1 kr – koeficijent rastresitosti materijala.

Primena napred navedenog obrasca za određivanje prečnika rotornog točka moguća je uz prethodno usvajanje broja vedrica, zapremine vedrice, kao i brzine rezanja. Odgovarajućom smenom usvojenih veličina dobija se zavisnost prečnika rotornog točka od kapaciteta kao:

[ ]mQk

Vzq3600D

r

p

⋅⋅

⋅⋅⋅=π

gde su: z – broj vedrica, q – zapremina vedrice, m3 Vp – brzina rezanja, m/s.

Broj vedrica i zapremina vedrice takođe mogu poslužiti za određivanje prečnika rotornog točka. Ovaj metod u suštini polazi od teoretskog kapaciteta.

• za tla manje čvrstoće: ( ) [ ]mqz615,045,0r 3⋅⋅÷=

• za ugalj i tla sa velikim otporom kopanja: ( ) [ ]mqz30,029,0r 3⋅⋅÷=

gde su: r – poluprečnik rezne ivice, m q – zapremina vedrice bez prst. prostora, m3 z – broj vedrica (za materijale manje čvrstoće, z=7÷10, a za ugalj i tla veće čvrstoće, z = 16 ili 18)

- Prečnik rotornog točka u funkciji dimenzija pogonskog agregata i transportera. Određivanje prečnika rotornog točka u pojedinim slučajevima može se vršiti na osnovu dimenzija i dispozicije pogonskih agregata rotornog točka i prijemnog transportera. Ovaj način određivanja uzima u obzir i slobodne uglove rezanja bagera, odnosno sagledava uticaj dimenzija reduktora, širine rotornog točka i širine transportera na slobodne uglove rezanja. Zbog većeg broja varijabilnih veličina ovaj način određivanja prečnika rotornog točka nije uvek prikladan.

- Određivanje prečnika rotornog točka na osnovu kritične brzine obrtanja rotornog točka. Brzina rotornog točka je najveća na spoljnoj ivici i opada kako se ide prema centru rotornog točka. Pošto je razlika brzine u području rezne ivice neznatna, za brzinu rezanja se može uzeti obimna brzina na spoljašnjoj ivici rotornog točka. Usled obrtne brzine i usled dejstva centrifugalne sile, materijal koji se nalazi u vedrici se potiskuje ka spoljašnjoj strani. Ova centrifugalna sila umanjuje silu teže koja deluje na pražnjenje vedrice, pa je u nekim slučajevima i potpuno potire. Tako se dolazi do granične vrednosti obimne brzine vu,gr kod koje više nema pražnjenja.

[ ]smD216.2gD5.0v gr,u ⋅=⋅⋅=

Prema tome, granična brzina zavisi samo od prečnika rotornog točka D.

Stvarna obimna brzina mora da bude znatno manja od ove granične brzine, odnosno da bude tolika da centrifugalna sila ne bude veća od 1/3 gravitacije. To je iz razloga da ostane dovoljno sile teže da bi se materijal iz vedrice praznio. Vrednosti granične brzine i obimna brzina koja se ne sme prekoračiti su prikazane na slici 3.95.

Slika 3.95. Obimna brzina vu u zavisnosti od prečnika rotornog točka;

1 – granična brzina vu,gr kod koje materijal centrifugalnom silom biva zadržan u vedrici, 2 – brzina vu koja obzirom na dobro pražnjenje vedrice ne bi trebalo da se prekorači

- Određivanje prečnika rotornog točka na osnovu statističkih podataka. Analizom većeg broja izvedenih konstrukcija i statističkom obradom podataka, izvedeno je nekoliko formula za određivanje prečnika rotornog točka.

( ) 4,0tQ4,026,0D

q

3,0q3,25,5D

⋅÷=

−⋅+=

Očigledno je da se navedene formule moraju obazrivo prihvatiti i smatrati da dobijene vrednosti imaju orijentacioni karakter.

• Broj vedrica

Vrsta materijala koja će se otkopavati bagerom, od presudnog je značaja za određivanje broja vedrica: za materijale manje čvrstoće rotorni točak ima manji broj vedrica, a za čvrsta tla i ugalj usvaja se veći broj vedrica. Mora se ipak zaključiti da prečnik rotornog točka nema uticaja pri određivanju broja vedrica, što se uočava kod bagera sa velikim prečnikom rotornog točka, a malim brojem vedrica. Ugradnjom većeg broja vedrica postiže se manja dinamičnost pri otkopavanju, odnosno manje razlike između maksimalnog i minimalnog obrtnog momenta, zbog činjenice da je veći broj vedrica u zahvatu sa materijalom; granulacija otkopanog materijala je takođe povoljnija. Negativne strane rotornog točka sa većim brojem vedrica se ogledaju u većim otporima rezanja, odnosno potrebna je veća snaga za isti kapacitet, onda u povećanom lepljenju materijala na rotornom točku, pogotovu u zimskim uslovima; povećanju gubitaka zbog trenja vedrica sa tlom, povećanju mase elemenata rotornog točka, a u srazmeri sa povećanjem mase povećavaju se i radovi održavanja. Postoji opšta preporuka, koja je potkrepljena činjeničnim stanjem na bagerima, da se za bagere koji rade na otkopavanju jalovine preporučuje od 7 do 10 vedrica, odnosno za ugalj i tla sa visokim otporom kopanju 16 ili 18 vedrica. Čvrstoća otkopavanog materijala je u direktnoj zavisnosti, preko otpora kopanja, sa obimnom silom rezanja, pa se dinamičnost može umanjiti jedino povećanjem broja vedrica u zahvatu sa meterijalom.

Izvedene statističke analize povezuju kapacitet bagera i broj vedrica putem formule koja važi za bagere koji otkopavaju mekše materijale:

Q08,06z ⋅+=

gde je: Q – kapacitet bagera, m3/h.

• Zapremina vedrice U deklasiranu zapreminu vedrice ubraja se zapremina same vedrice i deo zapremine prstenastog prostora rotornog točka što se vidi sa slike 2.28. U većini slučajeva zapremina prstenastog prostora odgovara polovini zapremine vedrice, pa je prostor za punjenje vedrice:

21 qqq += , pri čemu je 12 q5,0q ⋅=

1,2,3,4

5

6,7

8,9,10

11,12

Slika 3.96. Vedrica; 1. zub, 2. uzdužni klin, 3. poprečni klin, 4. osigurači, 5. vedrica (kofica), 6. osovinica, 7. čaure, 8. zadnja uška (treći oslonac), 9. klin, 10. osigurač, 11. prednje uške, 12. radni točak

Za određivanje teoretskog kapaciteta polazi se od pretpostavki da se u procesu otkopavanja zapremina prstenastog prostora puni sa 50 % od zapremine vedrice, pa je nominalna zapremina:

1nom

21nom

q25,1q

q5,0qq

⋅=

⋅+=

Zapremina vedrice je u direktnoj vezi sa kapacitetom bagera i kreće se od 0,1 m3 kod manjih do 5 m3 kod bagera velikog kapaciteta. Vrednost qnom je merodavna za određivanje teoretskog kapaciteta bagera.

• Oblik vedrica U odnosu na raznu ivicu razlikujemo: pravougaone, trapezne i lučne. Najzastupljenije su lučne i trapezaste, dok se pravougaone vedrice retko upotrebljavaju.

Slika 3.97. Osnovni oblici vedrica i izgled odrezaka pri različitim odnosima debljine prema širini odreska

Površina poprečnog preseka odreska zavisi od nastupa i brzine kružnog kretanja. Oblik rezne ivice vedrice ne utiče na površinu poprečnog preseka odreska. Dužina rezne ivice zavisi od oblika vedrice. Na oblik rezne ivice takođe utiče u znatnoj meri položaj rotornog točka u odnosu na osu strele (ugao zaokrenutosti i nagnutosti rotornog točka). Lučne vedrice imaju nepovoljan odnos dužine rezne ivice i površine odreska pa je zbog toga potrebna veća snaga za otkopavanje u odnosu na trapezne vedrice - lučne vedrice zahtevaju 40% veću snagu od trapeznih. Takođe, jedna od mana lučnih vedrica je i to što imaju manju zapreminu q1 od trapeznih pri istim parametrima vedrice. Pri otkopavanju tvrdih materijala potrebna sila rezanja manje zavisi od oblika rezne ivice, a više od površine poprečnog preseka odreska, pa u tim materijalima polukružne vedrice daju najpovoljnije rezultate. Lučne vedrice imaju različite dužine ivica rezanja u zavisnosti od smera kružnog kretanja. Kako je ta razlika znatna pri otkopavanju tvrđih materijala često se dešava da bager u zavisnosti od smera kružnog kretanja ima različita opterećenja i velike razlike u kapacitetu. Kao opšte pravilo može se usvojiti da za homogene materijale, koji se lako otkopavaju, prednost treba dati trapeznim vedricama, a kod materijala sa visokim otporima pri otkopavanju prednost je na strani polukružnih vedrica. U tim tvrdim materijalima lučne vedrice ispoljavaju prednosti u odnosu na trapezne vedrice. Te prednosti se manifestuju kroz ravnomernije rezanje materijala odnosno ravnomernije opterećenje rotornog točka i kružnog kretanja kao i povoljniju komadnost otkopanog materijala. Geometrija vedrica sa reznim elementima treba da zadovolji:

• da se proces rezanja i punjenja vedrice materijalom ostvaruje sa što je moguće manjim utroškom energije;

• da se eliminiše ili svede na najmanju moguću meru lepljenje materijala na unutrašnjim površinama vedrice;

• da se obezbedi potpuno pražnjenje vedrice u predelu istovarnog sektora, da se u otkopanom materijalu eliminiše pojava negabaritnih komada;

• da se eliminiše ili svede na minimum prosipanje materijala iz vedrica na etažni planum;

• da se neravnomernost spoljašnjih opterećenja kao rezultat periodičnog ulaska i izlaska reznih elemenata iz masiva otkopnog bloka svede u prihvatljive granice;

• da je tehnologija izrade jednostavna a pouzdanost velika i da je zamena vedrica i reznih elemenata jednostavna i brza.

• Rezni elementi U zavisnosti od materijala koji se otkopava, vedrice se opremaju sledećim elementima za rezanje:

- noževima, - ugaonim sečivima i - zubima.

Pod nožem se podrazumeva rezna ivica vedrice, pri ćemu se vedrice sa nožem upotrebljavaju za otkopavanje tla sa veoma malim otporom na kopanje. Radi zaštite od habanja rezne ivice se ojačavaju navarivanjem sa tvrdim elektrodama. Kako su prelazne krivine vedrica najviše izložene habanju često se štite ugradnjom ugaonih sečiva koja učestvuju u procesu otkopavanja, štiteći time preostali deo rezne ivice vedrice. Za čvrste materijale vedrica se oprema pojedinačnim zubima na najopterećenijim mestima. Kod pravougaonih vedrica na uglovima, a kod polukružnih vedrica po celoj reznoj ivici. Primenom zuba raspoloživa sila rezanja se koncentriše na malu dužinu rezanja i na taj način se olakšava prodiranje vedrice u materijal. Zubi moraju da zadovolje više zahteva, od kojih su najvažniji:

- povoljna geometrija sa aspekta rezanja, - visoka otpornost na habanje, - visoka mehanička čvrstoća, - laka zamenljivost.

Geometrijski parametri zuba su: dužina rezne ivice, ugao oštrice β, slobodan ugao α, ugao rezanja α+β i prednji ugao γ. Ugao rezanja (kopanja) čini zbir uglova oštrice β i slobodnog ugla α. Slobodni ugao se naziva i leđni ugao zuba (slika 3.98).

Slika 3.98. Zub – geometrijski parametri

Uobičajene vrednosti ugla rezanja su od 28 do 33O, uz slobodan ugao od 5 do 12O (veće vrednosti se odnose na tvrđe materijale). Manji uglovi rezanja i pored manjih otpora rezanja ne primenjuju se zbog nedovoljne čvrstoće zuba i njegovog brzog habanja. Izborom materijala koji su otporni na habanje, radni vek zuba se može znatno produžiti (do nekoliko stotina sati). Rezna ivica se može zaštititi navarivanjem tvrdih materijala; umetanjem pločice od tvrdog metala, a u novije vreme zubi se izrađuju livenjem od kvalitetnih livova otpornih na habanje. Otkopani materijal znatno utiče na vek trajanja zuba te

se moraju izvršiti ispitivanja u eksploataciji za konkretan rudnik. U toku rada zub je izložen velikim silama koje nastaju u procesu rezanja, pa to zahteva i veliku mehaničku otpornost; tačnije, telo zuba mora posedovati visoku čvrstoću i žilavost. U slučaju pogrešno izabranog materijala telo zuba se lomi ili savija, a time se drastično narušava proces rezanja. Vršena su ispitivanja putem termokreda i ustanovljeno da se zubi pri otkopavanju veoma tvrdih glinovitih škriljaca zagrevaju između 300 - 4000 C. Radi remonta vedrica i čestih lomova zuba neophodno je da se zub lako zamenjuje pa se telo zuba smešta u “džep” na vedrici i tu se učvršćuje zavrtnjem ili pogodnijom varijantom pomoću klina.

Slika 3.99. Raspodela rada zuba i noža u okviru vedrice

• Uslovi za izbor vedrice

• zadovoljavajuće punjenje i pražnjenje, • smanjenje specifične potrošnje energije pri otkopavanju, • zadovoljavajuća komadnost, • stabilnost radnog režima, • ravnomernost habanja reznog pojasa vedrice.

Optimizacija oblika vedrice je data u tabeli 3.9. Tabela 3.9

Zahtev Smernice za rešenja

Smanjenje specifične potrošnje energije

- isključenje tela vedrice iz procesa rezanja. - što bolje prilagođavanje geometrije zuba materijalima koji se otkopavaju. - upravnost reznih elemenata na trajektoriju rezanja.

Ograničenje veličine komada u otkopavanju materijala

- ugradnja međurezača. - udvostručavanje broja vedrica na rotornom točku. - ugradnja većeg broja zuba na vedrici. - modulni raspored zuba.

Ravnomernost radnog režima - veći broj vedrica na rotornom točku (najmanje tri u kontaktu sa materijalom). - što bolja usaglašenost rezne sile i otpora na kopanje materijala. - automatsko regulisanje radne brzine radnog organa.

Zadovoljavajuće punjenje i pražnjenje vedrica

- optimalna geometrija vedrice (proširena na strani zahvata materijala, eliminisanje mogućnosti pojave praznih "džepova" unutar vedrice). - zaštita od lepljenja na unutrašnjim površinama vedrica (perforirana vedrica, ugradnja lanaca, oblaganje plastičnim masama).

3.3.1.2. Mehanizam za dizanje strele Mehanizam za dizanje stele ne pripada konstrukciji strele ,ali je neophodan za dovođenje strele u željene radne položaje. Zadatak mehanizma je:

– da dovede strelu u željeni visinski položaj, da zadrži taj položaj i po potrebi vrši promenu visinskog položaja. Navedene promene visinskog položaja strele moraju biti precizne radi selektivnog rada.

– da pri pojavi neželjenih slučajeva opterećenja zaštiti konstrukciju strele i sačuva bager od moguće havarije. U prvom redu se misli na mogući slučaj oslanjanja strele na radnu kosinu kada se narušava stabilnost celog bagera. Takođe, čest slučaj je da se obrušavanjem kosine preoptereti strela rotornog točka kada mehanizam za dizanje mora obezediti sigurnost bagera.

– da u radovima pri zameni vedrica obezbedi precizne položaje rotornog točka (visinska pomeranja od 2 do 5 mm), i da kod dužeg stajanja bagera zadrži konstantan položaj strele.

Navedene zahteve mehanizma za dizanje strele ispunjavaju dva sistema koji su i jedino u primeni na bagerima:

– hidraulički sistem sa cilindrom za dizanje strele i – sistem vitla sa užadima za dizanje strele

Hidraulički sistem se primenjuje kod bagera sa kratkim strelama. Kod bagera sa većim dužinama strele nije moguća primena cilindara za dizanje strele, jer bi to zahtevalo ugradnju cilindra izuzetne dužine, od nekoliko desetina metara. Sam cilindar se ugrađuje ispod strele, gde se nalazi jedan oslonac, dok je drugi oslonac na obrtnoj platformi. Konstrukcija na mestima oslonaca cilindra je dodatno ojačana kako bi se obezbedio prenos sila kroz konstrukciju. Hidraulični sistem za dizanje strele je tipičan kod bagera kompaktnog tipa. Krutost strele mora biti takva da ne dozvoli pojavu bočnih opterećenja na cilindru jer to može izazvati njegovo oštećenje. Naime, cilindar može primati opterećenja samo u pravcu svoje podužne ose. Oslonci cilindra se opremaju samopodesivim zglobnim ležajevima (slično kao kod oslonaca strele) kako bi se pojava bočnih sila na telo cilindra eliminisala. Mehanizam se izvodi sa jednim cilindrom dovoljne nosivosti, ugradnjom dva cilindra se javlja problem njihovog sihronizovanog kretanja pa se takva konstrukciona izvođenja izbegavaju kod mehanizma za dizanje strele. Najvažniji element celog hidrauličkog sistema predstavlja cilindar, zbog svojih karakterističnih dimenzija koje moraju odgovarati geometriji strele bagera kako bi se postigli zahtevani tehnološki parametri, kao što su maksimalna visina i dubina otkopavanja. Ostali elementi hidrauličkog sistema se lako mogu prilagoditi radnim zahtevima hidro sistema. Po načinu dejstva i konstrukcionom izvođenju ugrađuje se cilindar jednosmernog dejstva. Smer opterećenja je ka sabijanju cilindra tako da u radnoj komori uvek vlada pritisak, bez obzira da li se strela diže ili spušta. Radni pritisak u komori, pored spoljašnih opterećenja strele zavisi i od ugla između strele i cilindra. Najveći pritisak se javlja u najnižem položaju strele i opada sa dizanjem strele. Spuštanje strele se vrši usled njene trežine bez dejstva pumpe. Brzina spuštanja je kontrolisana protkom ulja iz cilindra, prigušivanjem slobodnog protoka vrši se smanjivanje brzine spuštanja na željenu meru. Priključna mesta na cilindru se opremaju hidrauličkim elementima koji obezbeđuju dodatnu sigurnost u radu. To su venitli za ograničenje pritiska, prigušni ventil i pritisni prekidači. Svrha ovih elemenata je da u

slučaju pucanja cevovoda strela zadrži svoj položaj. Pritisni prekidači preko pritiska ulja ukazuju da li je strela preopterećena ili je oslonjena na planum. Preostali deo hidrauličkog postrojenja (pumpa, razvodnici i rezervoar sa priborom) se postavlja na gornjoj gradnji, zaštićen je od nečistoća i sa dobrim provetravanjem. Konstrukciono izvođenje cilindra treba da je takvo da pri maksimalno izvučenoj klipnjači, odnosno pri najvećoj dohvatnoj visini bagera, u cilindru ostane dovoljno dužine za vođenje klipnjače, kako bi se izbegla poprečna opterećenja kliznih površina cilindra.Sistem hidrauličnog dizanja strele ne zahteva veći obim održavanja. Povećanu pažnju potrebno je posvetiti čistoći i kvalitetu ulja, jer 90% smetnji u radu hidro sistema nastaje zbog lošeg ulja. U našim klimatskim uslovima rezervoar je potrebno opremiti grejačima ulja i sistemom za hlađenje ulja kako bi se obezbedila optimalna viskoznost ulja.

Slika 3.100. Hidraulički cilindar mehanizma za dizanje nosača radnog točka i pretovarne trake; 1. cilindar za dizanje nosača radnog točka, 2. cilindar za dizanje pretovarne trake

Mehanizam za dizanje strele sa vitlom i užadima. Na bagerima klasične konstrukcije, većih gabarita, za kretanje strele u vertikalnoj ravni se koristi isključivo sitem vitla sa čeličnim užadima. Sile koje se javljaju kod bagera na streli i na mehanizmu za dizanje su izuzetno velike i moguće ih je savladati samo užetnim sistemima. Osnovni elementi ovog mehanizma su:

– sistem koturača sa užadima, – bubanj za namotavanje užadi, – pogonski reduktori, – pogonski elektromotori, – kočioni mehanizmi, i – merno-regulacinioni elementi.

Navedeni elementi se ugrađuju na svim modelima bagera, ali njihov broj i raspored zavise od veličine i tipa bagera i konstrukcionih izvođenja. Sigurnost bagera u velikoj meri zavisi od sigurnosti i nosivosti užadi. Kod manjih mašina se ugrađuje jedno uže, a kod mašina srednje veiličine kao i kod najvećih modela ugrađuju se dva užeta. Sistem sa dva užeta se izvodi tako da pri otkazu jednog drugo uže u potpunnosti prihvati teret na sebe i zadrži položaj strele do sanacije otkaza. Stepen sigurnosti užeta na kidanje je definisan propisima u SRN-BG-1986 i TGL standardima u (bivša DDR). Čelično uže važi za pouzdan i suguran mašinski elemnt u bagerskoj konstruciji. Zbog velikog broja previjanja i pri viskom naprezanju dolazi do zamora užeta. Ispitivanja sprovedena u

RBW- Liezeltenu na jednom velikom bageru posle pet godina rada užeta su ukazala na visoku zamorenost, pri čemu se nosivost užeta smanjila za 15 do 20% u odnosu na računsku vrednost. Opterećenost užeta u toku radnog veka je visoka i kreće se u granicama od 70 do 100% u odnosu na dozvoljenu nosivost. Rad na otvorenom prostoru pri svim klimatskim uslovima izaziva pojave korozije na žicama užeta i time mu dodatno umanjuje nosivost. Samo čestim podmazivanjem odgovarajućim mazivima moguće je sprečiti pojavu korozije užeta. Nepokretni krajevi užeta se fiksiraju na konstrukciji protivtega. Između kraja užeta i konstrukcije se ugrađuje kutija za merenje sile u užetu. Merna kutija se izvodi u vidu sistema poluga i opruga, a na pojedinim bagerima se ubacuje hidrocilindar pa se preko pritiska ulja meri opterećenje koje vlada u užetu. Pri rasterećenju uždadi (oslanjanje rotornog točka) merna kutija daje signal za automatsko dizanje strele i na taj način dovodi bager u sigurnu poziciju. Pri pojavi preopterećenja (zagušen prijemni bunker) zaustavlja se rad bagera i otklanja zagušenje. Drugi kraj užeta se fiksira na bubnju za dizanje. Pri ugradnji užeta potrebo je obezbediti da kod maksimalno spuštene strele ostane namotano još 2.5 zaštitna namotaja. Navedene specifičnosti kod bageriskih užadi upućuju na posebnu pažnju u eksploataciji. Njihova zamena se obavlja na osnovu pogonskog stanja (preporuke TAKRAFA) ili na osnovu vremenskog korišćenja (preporuke O&K). Sama zamena prestavlja posebno stanje bagera u statičkom smislu kada je smanjena sigurnost celog bagera mi kada se moraju preduzeti dodatna osiguranja bagera. Kod sistema sa dva ili više užadi neophodno je omogućiti međusobno izravnavanje opterećenja u užadima .To se postiže putem navojnih vretena na fiksnom kraju užeta. Kod užeta čiji su krajevi opremljeni hidrauličkim cilindrima izravnavanje sile u užadima se postiže automatski, hidrauličkim povezivanjem radnih komora cilindara. Bubanj za namotavanje užeta se sastoji od cilinričnog plašta, vratila, ležajeva sa kućištima i ozubljenog venca. Cilindrični plašt se izrađuje od čeličnog lima savijanjem i zavarivanjem. Celokupna konstrukcija bubnja se podvrgava žarenju radi smanjivanja unutrašnjih naprezanja koja nastaju zbog procesa zavarivanja. Po plaštu bubnja se urezuju žlebovi za naleganje čeličnog užeta. Profil žleba mora biti usklađen sa prečnikom užeta. Kod nepravilno izvedenog žleba uže se lako oštećuje. Na osnovnu konstrukciju bubnja se ugrađuje ozubljeni venac. Uloga tog venca je da prenese obrtni moment sa pogonskih reduktora na bubanj. Dimenzionisanje i konstrukciono izvođenje bubnja vrši se sa povećanim stepenima sigurnosti, jer bi eventualni lom elemenata bubnja izazvao havariju bagera. Na bagerima manjih dimenzija ugrađuje se jedan bubanj za namotavanje užeta. Na većim mašinama ugrađuje se najćešće dva bubnja, a kod najvećih bagera se ugrađuju četiri bubnja. Pogonski reduktori koji se primenjuju na mehanizmu za dizanje strele odlikuju se povećanim stepenom pouzdanosti i sigurnosti. Na bagerima malih dimenzija primenjivali su se jednostepeni pužni reduktori. Razlog primene leži u njihovoj mogućnosti samokočenja. Povećanjem mase bagera, a time ujedno i mase strele, uvode se klasični višestepeni reduktori. Ulazno vratilo se izvodi tako da omogućava ugradnju dva kočiona mehanizma, a na izlaznom vratilu reduktora ugrađuje se zupčanik koji se spreže sa ozubljenim vencem bubnja za namotavanje užeta. Reduktori se ugrađuju na konstrukciju protivtega. Po pravilu reduktori se oslanjaju elastično u vertikalnoj ravni. Način oslanjanja mora obezeđivati konstanto osno rastojanje i paralenost zuba sprege izlaznog zupčanika i ozubljenog venca bubnja.

Kod manjih bagera ugrađuje se jedan pogonski reduktor, koji se veže sa jednim bubnjem. Kod srednjih bagera izlazno vratilo se veže za dva bubnja a kod mašina sa strelama velike mase ugrađuju se po dva čak i četiri reduktora. Posebnim spojnicama se vrši međusobno povezivanje i sprezanje redukora, odnosno bubnjeva u jedinstvenu kinematsku celinu. Ovo povezivanje je nužno kako bi se izvršila ravnomerna raspodela opterećenja na bubnjeve i užad, odnosno otklonila mogućnost preopterećenja jednog užeta. Navedene spojnice se koriste i pri zameni užadi za rasterećenje jednog bubnja i užeta. U zavisnosti od veličine i mase strele primenjuju se elektro motori naizmenične i jednosmerne struje. Za najmanja opterećenja u primeni su asihroni motori sa kratko spojenim rotorom. Za bagere srednjih gabarita primenjuju se motori sa kliznim prstemovima. Veličina obrtnog momenta ovog tipa motora zavisi od otpora u kolu rotora. Njegova spoljna karakteristika se menja u zavisnosti od priključenih otpora. Primena klizno prstenih motora omogućava promenljivu brzinu dizanja, ne kontinualno već stepenasto, i lagana postepena ubrzanja strele bez udara. Spuštanje strele se vrši sa smerom motora, kao u procesu dizanja, ali sa manjim momentom, koji se postiže uključivanjem dodatnih otpora. Nepovoljnost kod ove vrste izvođenja se ogleda u tome što je brzina spuštanja zavisna od opterećenja strele i može kod većih sila prekoračiti dozvoljenu brzinu spuštanja. Zaštita od prevelikih brzina spuštanja strele se izvodi preko tahografa. Uloga uređaja se sastoji da kontroliše brzinu i da pri pojavi prekoračenja zaustavlja proces spuštanja. Kod bagera kod kojih se zahteva stabilna brzina spuštanja (za rad bagera vertikalnim rezovima), ugrađuje se dodatni pomoćni motor, manje snage. Pomoćni motor se uključuje samo u procesu spuštanja zajedno sa glavnim motorom da dodatnim momentom obezbedi stabilnu brzinu spuštanja. Na bagerima velike mase nije moguće primeniti motore naizmenične struje zbog nestabilnih brzina spuštanja. Primenom motora jednosmerne struje, čija momentna karakterisitka ne zavisi bitno od opterećenja, postiže se stabilnost brzine spuštanja strele. Kod ovog tipa pogona brzine pri dizanju i spuštanju mogu se kontinalno podešavati od minimalne do maksimalne vrednosti. Kočioni mehanizmi na sistemu dizanja strele imaju veoma odgovoran i delikatan zadatak vezan za sigurnost bagera. Funkcija kočenja mora biti precizno sihronizovana sa pogonskim elektromotorima. Pokretanje, rad i zaustavljanje motora mora biti vremenski povezano sa delovanjem kočionih mehanizama. U stanju mirovanja strele kočioni mehanizam je zatvoren i čvrsto priljubljen uz kočioni bubanj. Neposredno po pokretanju motora mehanizam se otvara i oslobađa kočioni bubanj. Vremenska razlika od pokretanja motora do otvaranja kočionog mehanizma zavisi od momentne karakteristike motora i inercionih sila strele. Prerano otvaranje kočnice dovodi do gravitacionog propadanja strele, što je veoma opasno, a kasno otvaranje kočnice preopterećuje pogonski motor. Pravi trenutak otvaranja kočnice je kada moment elektromotora nadvlada inercione sile strele, odnosno kada je motor u stanju da u potpunosti nadvlada opterećenje i da ne dozvoli zaletanje strele ka planumu. Samo izvođenje kočionog mehanizma se sastoji od duplih kočnica od kojih je jedna radna a druga sigurnosna. Radna kočnica se kasnije otvara kod pokretanja strele i ranije se zatvara kod zaustavljanja strele. To obezbeđuje da sigurnosna kočnica ne haba svoje obloge i da u slučaju otkaza radne kočnice sigurnosna deluje besprekorno i sigurno. Od merno-regulacionih uređaja, čiji je zadatak da prate i regulišu proces dizanja i spuštanja strele, najvažniji su: uređaji za merenje sile u užetu, uređaj za izravnavanje sile užadima, uređaj za merenje brzine elektromotra-tahogenerator, indikatori pohabanosti kočionih obloga,

indikatori zazora kočionih obloga i otvorenost kočnice, uređaji za vremensku zadršku otvaranja kočnice i merni instrumenti za elektromotore. Mehanizmi za dizanje se izvode tako da se brzina dizanja rotornog točka kreće u granicama od v=3.2 m/min do v=6 m/min. Najveći broj bagera ima brzinu od v=5 m/min. Primena većih brzina od v=5 m/min zahteva veliko povećanje snage motora i kao prateću pojavu porast inercionih i dinamičkih sila. Izvođenja sa manjim brzinama od v=3 m/min imaju nedostatak koji se ogleda u dugom vremenu potrebnom za promenu podetaže. Odnos ugaone brzine elektromotora i ugaone brzine strele predstavlja ukupan prenosni odnos mehanizma za dizanje strele. Veličina ukupnog prenosnog odnosa prestavlja proizvod parcijalnih prenosnih odnosa reduktora,zupčastog venca bubnja i sistema koturača. Primenjuju se sledeći kinematski sistemi:

• sa vučnim lamelama i kolicima na konstrukciji protivtega, • sa vučnim lamelama i pokretnom pomoćnom strelom i • sa direktnim vešanjem strele preko sistema užadi.

Slika 3.101. Vitlo za dizanje radnog točka; 1. pogonski motor, 2. zglobno vratilo, 3. kočnice, 4. reduktor, 5a. mali pogonski zupčanik za sistem A, 5b. mali pogonski zupčanik za sistem B, 6a. veliki zupčanik sistema A,

6b. veliki pogonski zupčanik sistema B, 7a. doboš vitla sistema A, 7b. doboš vitla sistema B

Slika 3.102. Vitlo za dizanje radnog točka na velikom rotornom bageru; A sistem užeta A, B sistem užeta B, GA pogon sistema A, GB pogon sistema B, E spojnica, C kočnica za držanje, D pogonska (radna) kočnica,

SA doboš za uže sistema A, SB doboš za uže sistema B

Slika 3.103. Smeštaj koturače između nosača radnog točka i konstrukcije koja se nalazi ispred gornje gradnje; A sistem užeta A, B sistem užeta B, 1. pričvršćivanje krajeva užeta, 2. krajnje uže sistema, 3. merni uređaj za silu u užetu (slika 3.104), Sg ukupna sila užeta, a rastojanje Sg do tačke obrtanja nosača radnog točka

Slika 3.104. Merni uređaj za silu u užetu; Se sila jednog užeta, 1. fiksni kraj užeta, 2. merni članak (pritisna

merna kutija), 3. uređaj za rasterećenje mernog članka

Slika 3.105. Rotorni bager sa užetnim mehanizmom 3.3.1.3. Transportni put otkopanog materijala Transportni put otkopanog materijala obuhvata sve one delove koji transportuju materijal koji otkopa radni točak do predaje na pretovarni uređaj ili etažni transporter. Prema tome on obuhvata sva presipna mesta i transportere na bageru

Slika 3.106. Transportni put materijala na rotornom bageru

Presipna mesta Presipna mesa su prekidi toka materijala. Najvažnija presipna mesta su:

– Presipno mesto na radnom točku – Presipno mesto u vertikalnoj osi obrtanja bagera

Slika 3.107. Sklopne grupe u području presipa radnog točka (presipi sa skliznicama); 1. prstenasta skliznica,

2. isipni otvor, 3. skliznica u radnom točku, 4. zaptivka prema traci, 5. zaštitini zid na suprotnoj strani skliznici, 6. slobodna širina transportne trake, 7. zadnji zid skliznice, 8. zaštita od habanja, 9. zaštita od habanja,

10. traka u nosaču radnog točka, 11. potrebna visina, 12. položaj prvog sloga valjaka za koritasto ulegnuće trake

Slika 3.108. Presip u radnom točku sa obrtnom pločom bez skliznice; 1. prstenasta skliznica,

2. obrtna ploča i zadnji zid, 3. strugač, 4. zaštita od habanja, 5. zaštitini zid transportera, 6pogon obrtne ploče, 7. traka u nosaču radnog točka, 8. povratni doboš trake, 9. isipni otvor, 10. zadnji zid za obrtnu ploču iza strugača

Slika 3.109. Upoređenje obrtna ploča – skliznica; A – radni točak sa obrtnom pločom - D1 prečnik radnog točka,

B – radni točak sa skliznicom - D2 prečnik radnog točka; D2 > D1

Slika 3.110. Presip u centru obrtanja; 1. istovarni doboš trake u nosaču radnog točka, dr prečnik doboša,

2. odbojna klapna, 3. skliznica trake u radnom točku, 4. izlazni otvor skliznice, 5. skliznica odvozne trake sa kompenzacijom nagiba, 6. zaštita od habanja, 7. visina presipa, 8. tačka obrtanja odvozne trake, 9. visina

prolaza odvozne trake, 10. traka u radnom točku

Slika 3.111. Presipno mesto u centru obrtanja – odbojna greda; 1. traka u nosaču radnog točka, 2. odvodna

traka, 3. odbojna greda, 4. tok materijala koji pada, H visina presipnog mesta

Slika 3.112. Presipno mesto u centru obrtanja – odbojna greda i odbojni valjci; 1. traka u nosaču radnog točka,

2. odvodna traka, 3. tok materijala koji pada, 4. odbojna greda, 5. odbojni valjci, H visina presipnog mesta Transporteri na bageru

• Transporteri na streli radnog točka, • Ostali transporteri, • Transporter za otpadni materijal (prljava traka).

Transporter na streli rotornog točka Transporter na streli rotornog točka prestavlja veoma važan element transportnog puta. Njegova uloga je da otkopani materijal iz presipa u rotornom točku transportuje do presipa u obrtnoj osi bagera. Položaj. Prijemni transporter u procesu rada stalno menja svoj položaj. U vertikalnoj ravni, od najnižeg do najvišeg položaja strele, vrednosti uglova nagiba transportera se kreću od -19O do +22O u odnosu na horizontalni položaj strele. Kružno kretanje gornje gradnje permanentno menja uslove pod kojima se materijal predaje presipu u centru obrtanja bagera. Navedene promene položaja transportera u prostoru su veoma česte tako da dodatna podešavanja transportera ili presipa ne dolaze u obzir. Položaj konstrukcije transportera na streli rotornog točka. Dispozicija rotornog točka, presipnog mesta, prijemnog bunkera i pogonskih agregata uslovljavaju određen položaj

transportera. Podužna osa konstrukcije transportera se, kod većine bagera, ne poklapa sa podužnom osom strele. Navedene ose se seku u obrtnoj osi gornje gradnje, kako bi se obezbedilo da transportovani materijal pada u centar odložnog transportera. Vrednost ugla između osa transportera i strele zavisi od dispozicije rotornog točka u odnosu na strelu i od dužine strele. Bageri sa dužim strelama imaju manju vrednost ugla od bagera sa kraćim strelama. Ovakav međusobni odnos podužnih osa se može izbeći kod bagera kod kojih je rotorni točak konzolno postavljen. Kapacitet transportera na streli rotornog točka. Kapacitet transportera zavisi u osnovi od širine trake, njene brzine i ugla nagiba bočnih valjaka. Ta zavisnost važi i za transportere na bagerima uz određena specifična ograničenja. Polazna osnova za dimenzionisanje transportera je proizvodna mogućnost rotornog točka, odnosno njegov teoretski kapacitet. Kapacitet transportera treba da je usklađen sa teoretskim kapacitetom rotornog točka. Prilikom usklađivanja ova dva kapaciteta naročito treba obratiti pažnju na osobine transportovanog materijala i na uglove nagiba strele u vertikalnoj ravni. 3.3.1.4. Mehanizam za kružno kretanje Ovaj mehanizam ima zadatak da dovede radni točak u željeni položaj, da obavlja kružno kretanje u toku rada i da u stanjima zastoja drži točak, a time i celu gornju gradnju u određenom položaju. Na bagerima koje su opremljene jednostavnom odložnom trakom pored mehanizma za okretanje gornje gradnje postoji još jedan mehanizam (za kretanje odložne strele). Ovaj mehanizam je smešten između donje gradnje koja je povezana sa voznim mehanizmom i obrtne gornje gradnje. Sastoji se od obrtne veze i pogona za kružno kretanje.

Slika 3.113. Mehanizam za kružno kretanje gornje gradnje; 1. obrtna kuglična veza, 2. zupčasti venac, 3.

reduktor za kružno kretanje, Dk prečnik obrtne kuglične veze Obrtna veza U primeni su sledeće vrste obrtnih veza:

– Venac sa kuglama – Venac sa valjcima – Specijalne konstrukcije obrtnih veza – Valjci na hidrauličnim osloncima

Kuglični venac Venac sa kuglama sastoji se od dva prestena kružnog oblika između kojih se kreću kugle. Svaka pojedinačna kugla na stazu prenosi deo vertikalnog opterećenja i horizontalnu silu u radijalnom smeru. U tangentnom smeru staze po kojoj se kugle kreće one ne mogu preuzeti nikakvo opterećenje.

Slika 3.114. Kuglični venac; SC centar obrtanja, Dk prečnik kugličnog prstena, 1. donji kuglični prsten, 2. gornji kuglični prsten, 3. kugla, 4. kavez za kugle, 4a i 4b. kavez za kugle, 5. gornja ploča donje gradnje, 6. podloga za

donji kuglični prsten, 7. zavrtnji za pričvršćavanje donjeg kugličnog prstena, 8. donja ploča obrtne ploče, 9. podloga gornjeg kugličnog prstena, 10. zavrtnji za pričvršćavanje gornjeg kugličnog prstena, 11. unutrašnja

zaptivka, 12. spoljašnja zaptivka, 13. kanal za prihvatanje ulja, 14. zaštita Venac sa valjcima Kod ove veze za prenošenje vertikalnih sila sa gornje na donju gradnju koriste se konični valjci koji se kreće između dve kružne staze. Valjke u horizontalnom radijalnom smeru vode šinske vođice i oni ne preuzimaju horizontalne sile. Vertikalne sile se sa gornje na donju gradnju moraju prenosti posebnim konstrukcijama – rukavcima.

Slika 3.115. Venac sa valjcima; 1. donji prsten za valjke, 2. gornji prsten za valjke, 3. konični valjci,

4. Konig-ov rukavac

Mehanizam za kružno kretanje Ovaj mehanizam se sastoji od zupčastog venca i pogona za kružno kretanje sa malim zupčanikom. Mali zupčanik obuhvata veliki i moraju biti postavljeni na različitim mestima.

Slika 3.116. Pričvršćivanje zupčastog venca; A presek A-B, B sastav, 1. segment sa zupcima, 2. podloga

zupčastog venca, 3. zavrtanj na sastavu, 4. zavrtanj za pričvršćivanje zupčastog venca

Slika 3.117. Pogonska grupa kružnog kretanja; 1. reduktor za kružno kretanje, 2. pogonski motor, 3. pogonska

(radna) kočnica, 4. zaštita od preopterećenja, 5. kočnica za držanje, 6. regulator brzine, 7. mali zupčanik za kružno kretanje

3.3.1.5. Tehnologija rada rotornog bagera Rotorne bagere karakteriše proces kontinualnog rada. Radni organ je rotorni točak na kome se nalaze vedrice čiji broj zavisi od prečnika rotornog točka, broja obrtaja istog i zadatog kapaciteta. Rad svake vedrice ima periodičan karakter. Kontinualnost procesa uslovljava postojanje određenog broja vedrica, koje neprekidno smenjuju jedna drugu u radu, odnosno u zahvatu materijala. Pražnjenje vedrica se ostvaruje u prijemnom levku (bunkeru), iz kojeg se

materijal predaje na transportnu traku rotorne strele. Dalje se materijal predaje na transporter istovarne strele. Tehnologija rada rotornog bagera je ista za sve tipove i veličine bagera, sa neznatnom izmenom kod rotornih bagera sa teleskopskom strelom rotornog točka (sa pomakom).

Rezovi

1

2

3

4

B

V

Slika 3.118. Rezovi rotornog bagera sa pomakom; 1. položaj vertikalne ose okretanja bagera za otkopavanje

bloka BL1, 2. položaj vertikalne ose okretanje bagera za otkopavanje bloka BL2, 3. početak otkopavanja, radni točak uvučen, 4. završetak otkopavanja, radni točak isturen, B širina bloka, V pomak nosača radnog točka

Slika 3.119 Rezovi rotornog bagera bez pomaka; 1a. Položaj bagera na početku otkopavanja bloka BL1 sa

vertikalnim rezovima, 1e. položaj bagera na završetku otkopavanja bloka BL1, 2e. položaj bagera na završetku otkopavanja bloka BL2, B širina bloka

Uticaj na samu tehnologiju rada bagera ima, pre svega, visina otkopavanja, zatim ugao nagiba radne kosine, širina bloka, debljina reza i prečnik rotornog točka. Ostali elementi, kao brzina rezanja, broj pražnjenja vedrica, brzina obrtanja strele rotornog točka i oblik odreska, imaju bitan uticaj na kapacitet rotornog bagera, ali ne i na tehnologiju rada. Po načinu rada rotornog bagera razlikuju se sledeće tehnologije: rad u bloku, frontalni rad, rad u bočnom bloku, dubinski rad. Rotorni bager je konstruktivno predodređen za otkopavanje materijala u bloku i to za visinski rad najčešće, što se vidi sa slika 3.120. i 3.121. Blok predstavlja deo etaže koji se otkopava nizom uzastopnih povezanih i neprekidnih tehnoloških operacija koje čine tehnološki ciklus.

BL2

Slika 3.120 Visinski rad rotornog bagera u bloku; H – visina bloka, B – širina bloka, L – dužina bloka

Osnovni konstrukcioni-kinematski parametri rotornog bagera su: - visina, odnosno dubina kopanja, H (m), - radijus kopanja rotornog bagera, R (m), - prečnik rotornog točka, D (m), - zapremina vedrice, q (m3), - broj istresaja u minuti, n (min-1), - brzina okretanja gornje gradnje bagera (u osi i maksimalna brzina), Vb (m/min), - brzina dizanja i spuštanja strele, Vd (m/min), - brzina transporta bagera, Vt (m/min), - visina zglobne veze strele od planuma, y (m), - horizontalno rastojanje od vertikalne ose bagera do zglobne veze strele, e (m), - horizontalno rastojanje od obrtne ose bagera do prednje ivice gusenica, F (m), - ugao slobodnog rezanja, ψ (o), - horizontalno rastojanje od bočne ivice gusenica do podužne ose bagera, E (m), - odstojanje donje ivice strele od njene ose, d (m), - granična udaljenost približavanja konstrukcije strele gornjoj ivici niže podetaže, t (m), - sigurnosno rastojanje, f ’ (m), - minimalno rastojanje prednje ivice gusenica do donje ivice kosine, f (m).

Pri otkopavanju, rotorni točak se okreće oko svoje ose, uz istovremeno okretanje rotorne strele oko vertikalne ose bagera. Ovde se radni element, pri prolazu kroz materijal, kreće po rezultanti obodne brzine pri okretanju rotornog točka oko svoje ose i obodne brzine okretanja rotorne strele oko vertikalne ose bagera. Pri ovome se iz masiva otkopavaju rezovi srpastog oblika, koji u zavisnosti od načina rada mogu biti vertikalni i horizontalni. U radu se primenjuju samo vertikalni, samo horizontalni ili kombinovano i jedni i drugi, a što je prikazano na slici 3.121.

Slika 3.121. Otkopavanje etaže rotornim točkom: vertikalni i horizontalni rez

Otkopavanje bloka vertikalnim rezovima ima niz odlučujućih prednosti u odnosu na rad sa horizontalnim i kombinovanim rezovima (npr. veća otkopna visina, manji dinamički udari, laka primena programiranog rada, manja potrošnja energije usled kopanja i dizanja materijala do visine pražnjenja – manji put, pri čemu planum ostaje ravan), pa je potrebno, tamo gde je moguće, vršiti otkopavanje vertikalnim rezovima. Pri otkopavanju materijala, rotorna strela kao nosač rotornog točka, se zaokreće u horizontalnoj ravni za ugao αF ka slobodnoj strani i αB ka strani unutrašnje kosine, što je prikazano na slici 3.122. Uzastopnim rezanjem u horizontalnoj ravni i pomeranjem bagera napred ciklično za debljinu pojedinačnih rezova, dolazi se do određene dužine otkopavanja podetaže, koja je ograničena dodirom konstrukcije nosača rotornog točka i gornje ivice donje podetaže ili drugim ograničenjem – prilaskom bagera donjoj ivici čeone kosine.

Slika 3.122. Uglovi zaokretanja rotornog bagera i šema odreska reza

Može se zaključiti, da ono što karakteriše rad rotornog bagera je neprekidan, kontinualan proces kopanja. Pri tome proces kopanja čine sledeće celine:

� okretanje rotornog točka (u vertikalnoj ravni), � okretanje strele rotornog točka odnosno okretanje gornje gradnje (u horizontalnoj ravni), � napredovanje bagera za debljinu odreska (kod vertikalnog reza).

Tehnologija rada rotornog bagera u bloku Osnovna tehnološka šema rada rotornih bagera na površinskom kopu je visinski rad u bloku (slika 3.123). Površinski kop je podeljen po vertikali na etaže, koje se otkopavaju u blokovima. Pod blokom se podrazumeva deo etaže koji se otkopava nizom uzastopnih, povezanih i neprekidnih operacija od vrha do dna etaže, što predstavlja jedan tehnološki ciklus. Rotorni bageri mogu raditi i dubinski u bloku, ali je dubina otkopavanja ograničena maksimalnim usponom trake rotora. Dubinski rad zahteva i dodatne radove koji utiču na smanjenje kapaciteta bagera.

Slika 3.123. Otkopavanje u blokovskom radu sa rotornim bagerom bez pomaka strele; h – visina podetaže (reza),

H – visina bloka, B – širina bloka, D – prečnik rotornog točka, t – debljina reza, V – dužina otkopavanja podetaže, αB – zaokretni ugao prema unutrašnjoj kosini, αF – zaokretni ugao prema spoljašnjoj kosini, 1 – čeona kosina,

2 – bočna kosina, nova, 3 – osa kretanja bagera, 4 – zadnji rez u podetaži, 5 – bočna kosina, stara, 6 – težište odreska

• Visina bloka Visina bloka (H) može ali ne mora da odgovara maksimalnoj otkopnoj visini bagera (Hmax). Na kopu se najčešće teži da se visina bloka izjednači sa maksimalnom visinom kopanja bagera jer se na taj način povećava opšta koncentracija radova na kopu odnosno, smanjuje se broj etaža i zahvataju veće mase za jedan korak pomeranja etažnih transportera. Takva nastojanja nije uvek moguće realizovati u realnim uslovima na kopu jer je visina bloka veoma često limitirana geomehaničkim uslovima stabilnosti etažnih kosina i mogućnošću vertikalne podele bloka na rezove određenih visina.

Maksimalna visina bloka može se odrediti iz zavisnosti:

sinmax rhyLH Ig −++= α , (m)

gde je:

L - dužina strele rotora, merena od zglobne veze sa platformom do ose rotora (m), αg - vertikalni granični ugao nagiba strele rotora pri otkopavanju prvog reza u odnosu na horizontalnu ravan povučenu kroz zglobnu vezu nosača sa platformom (o),

y - visina zglobne veze strele rotora sa okretnom platformom merena od nivelete etažnog planuma (m), hI - visina prvog (gornjeg) reza (m), r - poluprečnik rotora (m). U kataloškim podacima obično se daju maksimalne visine podizanja strele rotora (hrg) ili maksimalne visine otkopavanja a ne granični uglovi nagiba strele rotora. Maksimalna visina otkopavanja u bloku po tom uslovu (slika 3.124) je:

Y

R

Rd

L

o

hrg

Hvm

ax

Hd

max

Hvk

αg

αd

Slika 3.124. Šema za određivanje maksimalne visine bloka

Hmax=hrg + 0,2D gde je: hrg - visina otkopavanja merena od nivelete planuma do ose rotora, (m)

hrg=L sin αg + y

D - prečnik rotora (m). Maksimalna dubina otkopavanja ograničena je maksimalnim uglom uspona prijemnog transporetera na streli rotora, odnosno maksimalnim uglom nagiba strele rotora ( αdmax ):

Hdmax=L sinαdmax – y + r, (m)

Maksimalna visina kopanja bagera prema tome iznosi:

Hmax=Hvmax+Hdmax, (m).

• Visina i broj reza u bloku Visinski rad rotornog bagera u bloku sa vertikalnim rezovima sastoji se u otkopavanju celokupne visine bloka u nekoliko rezova. Visine rezova po pravilu treba da iznose:

0,5 D < hi < 0,7 D

Broj rezova po visini bloka, koji treba da bude ceo broj, može se dobiti iz datog uslova:

D

HN

D

H

7,05,0>>

H hII

Ih

IIh

gh

IVh

d

rh

Vh

IVh

III

hII

βè hrd

hrI

V

hrI

II

hrI

I

hrg

Slika 3.125. Šema za određivanje visina rezova Visine pojedinačnih rezova su:

- gornji (prvi) rez

hg = H - hrg+ r, (m)

- ostali rezovi

hi = hr (i - 1) - hri

- donji (najniži) rez

hd = hr (N - 1) - r

• Ugao nagiba bočne kosine Izrada bočne kosine etaže rotornim bagerom se vrši tako što se sukcesivno smanjuje unutrašnji ugao okretanja strele rotora pri otkopavanju nižih rezova. Ugao nagiba bočne kosine (βb) zavisi od:

- radijusa otkopavanja prvog reza (Rg), - graničnog ugla okretanja strele rotora pri otkopavanju najnižeg reza (φudgr), - visine bloka (H).

Ugao okretanja strele rotora prema unutrašnjoj bočnoj kosini pri otkopavanju najnižeg reza mora biti veći ili jednak uglu slobodnog rezanja, φudgr ≤ ψ.

βo

Vert

ika

lna o

sa o

kre

tanja

bagera

lg

ld

r

hrgH

Slika 3.126. Šematski prikaz bočne kosine Ugao nagiba bočne kosine može se odrediti iz relacije:

d

rgb

l

rharctg

−

−=

glβ

gde je:

hrg - visina otkopavanja merena od nivoa planuma do centra ose rotora pri otkopavanju prvog reza (m),

r - poluprečnik rotora (m), lg - horizontalno rastojanje između podužne ose bagera i ose rotora pri otkopavanju prvog reza (m),

ld - horizontalno rastojanje između podužne ose bagera i donje ivice bočne kosine, (m)

lg = Rg sin ψg

ld = Rd sin ψd

gde je: Rg - radijus otkopavaja prvog (najgornjeg) reza (m), Rd - radijus otkopavanja poslednjeg (najdonjeg) reza (m), φg - unutrašnji ugao okretanja strele rotora pri otkopavanju prvog reza (º), φg - unutrašnji ugao okretanja strele rotora pri otkopavanju poslednjeg reza (º). Radijus otkopavanja prvog reza, meren od ose rotora do vertikalne ose okretanja bagera, definisan je izrazom:

Rg = L cos αg + e, (m) a radijus otkopavanja poslednjeg reza, meren od ose rotora do vertikalne ose okretanja bagera, definisan je izrazom:

Rd = L cos αd + e, (m)

gde je: αg, αd - uglovi nagiba strele rotora pri otkopavanju prvog (najgornjeg) odnosno poslednjeg (najdonjeg) reza (m), e - horizontalno rastojanje između zglobnog oslonca strele rotora na platformi i vertikalne ose okretanja bagera (m).

• Ugao nagiba čeone kosine

Pri izradi čeone kosine rotor bagera je postavljen upravno na etažnu kosinu pa luk koji u rezu formira rotor predstavlja deo kruga. Ugao nagiba čeone kosine može se kretati u granicama:

2

πββ << ččgr

Rg

αg

hg

hrg

-r

r βègr

Slika 3.127. Šema za određivanje graničnog ugla nagiba čeone kosine

Granični ugao nagiba čeone kosine zavisi od visine otkopavanja i konstruktivnih karakteristika bagera (slika 3.127):

)( fFRg

rhrgarctgčgr

+−

−=β

gde je: F - dužina gusenica merena od vertikalne ose okretanja bagera do njene prednje ivice (m), f - minimalno odstojanje krajnje prednje ivice gusenica do donje ivice etažne kosine (m). Veličina f obuhvata vrednost f’ koja proizilazi iz polukružnog oblika donje ivice čeone kosine i vrednosti f'' kao graničnog sigurnosnog rastojanja gusenica od donje ivice kosine (slika 5.7.).

f = f'+ f''

22)"("' EfRfRf pp −−−= −

gde je: E - odstojanje od krajnje bočne ivice gusenice do podužne ose bagera (m), f'' - sigurnosno odstojanje gusenica od donje ivice etažne kosine s obzirom na mogućnost pojave odrona iz kosina, obično 1,5 - 2 m.

F

f`

Rp

E

Slika 3.128. Šema za određivanje minimalnog odstojanja gusenica od donje ivice bloka Granični ugao nagiba čeone kosine ima smisla samo kao završni ugao kosine na kraju etaže. Prema tome, za određene dužine otkopavanja bloka moguće je bagerom izvesti i određene minimalne uglove nagiba čeonih kosina prema obrascu:

)(min

ZfFR

rhtgarc

g

rgč

++−

−=β

gde je: Z - dužina otkopavanja bloka (m).

• Širina bloka

Širina bloka je u funkciji radijusa otkopavanja prvog reza i donjeg reza, visine bloka, ugla nagiba bočne kosine i uglova zaokretanja strele rotora prema unutrašnjoj bočnoj kosini pri otkopavanju prvog reza i ugla zaokretanja prema spoljnoj bočnoj kosini pri otkopavanju najnižeg reza.

Parametri koji ograničavaju širinu bloka su: - udaljenost gornje ivice unutrašnje bočne kosine od podužne ose bagera, širina bloka

prema masivu ili takozvana unutrašnja gornja širina bloka (βg), - udaljenost donje ivice spoljašnje kosine od podužne ose bagera, širina bloka prema

otkopanom prostoru ili takozvana spoljašnja donja širina bloka (βd).

Maksimalna vrednost unutrašnje gornje širine bloka se postiže kod punog zaokretanja strele rotora prema unutrašnjoj bočnoj kosini pri otkopavanju prvog reza za ugao φgu=90º. Veličina Bg je tada jednaka radijusu otkopavanja prvog reza. Veličina Bd zavisi od ugla zaokretanja strele rotora prema spoljašnjoj bočnoj kosini pri otkopavanju najnižeg reza (φds).

Rg ϕgu Rd

ϕds

B

Bds

hrg

-r

B1

Bgu Bgs

B

hrg-r/cotgβο

Slika 3.129. Šema za određivanje širine bloka

Širina bloka (slika 3.129) iznosi:

B=B1=Bgu+Bgs

Širina gornjeg unutrašnjeg dela bloka je:

Bgu=Rg sinφgu Za ugao φgu=90º, Bgu =Rg, širina gornjeg spoljašnjeg dela bloka je:

Bgs=Bds–(hrg – r) cotgβb

S obzirom da je širina spoljašnjeg donjeg dela bloka

Bds=Rd sinφds sledi da je ukupna širina bloka:

B = Rg sinφgu + Rd sinφds – (hrg – r) cotgβb, (m). Maksimalna širina bloka koja se može ostvariti rotornim bagerom pri određenom uglu zaokretanja strele rotora prema spoljašnjoj kosini pri otkopavanju donjeg reza smanjuje se porastom visine bloka i smanjenjem ugla nagiba bočne kosine. Gornja vrednost ovog ugla je ograničena na 50º (najčešće se usvaja 30º) jer pri prekoračenju ove vredosti nastaje potiskivanje materijala u stranu iz oblasti postojećeg “klina” što osetno smanjuje punjenje vedrica i povećava obim radova pomoćne mehanizacije.

• Dužina otkopavanja bloka Dužina otkopavanja bloka predstavlja zbir debljina pojedinačnih rezova po dubini bloka koji se otkopavaju u jednom nastupanju bagera po njegovoj osi kretanja. Dužina nastupanja po dubini bloka posle koje se bager vraća nazad za prelazak u sledeći niži rez, zavisi od visine bloka, ugla nagiba čeone kosine i gabarita strele rotora i guseničnog transportnog uređaja. Za stvarnu maksimalnu dužinu otkopavanja bloka usvaja se manja vrednost koja se dobija po osnovu dva ograničenja:

Zmax=min (Z1, Z2) gde je: Z1 - dužina otkopavanja bloka ograničena prilaskom bagera donjoj ivici čeone kosine (m), Z2 - dužina otkopavanja bloka ograničena dodirom konstrukcije strele rotora i gornje ivice nižeg reza (m).

βc

αg

r

hrg

Rg

f F

z1

Slika 3.130. Šema za određivanje dužine bloka iz uslova prilaska bagera donjoj ivici bloka Dužina otkopavanja bloka koja proizilazi iz ograničenja prilaska bagera donjoj ivici čeone kosine može se odrediti po šemi na slici 3.130:

Z1 = Rg – (f - F) – (hrg – r) cotgβč

dt

m

n

βè

h1

z2

αg

αg

p

Slika 3.131. Šema za određivanje dužine bloka iz uslova dodira konstrukcije Dužina otkopavanja bloka koja proizilazi iz ograničenja dodira konstrukcije strele rotora i gornje ivice drugog reza može se odrediti po šemi na slici 3.131.

čgg

tgcohtgcotd

rrZ βαα

12 )cos

( −+

−+=

gde je: d - odstojanje krajnje donje ivice strele rotora od njene ose (m), t - granična udaljenost prilaska konstukcije strele rotora gornjoj ivici drugog reza (m), hi - visina prvog reza (m), αg - vertikalni ugao nagiba strele rotora pri otkopavanju prvog reza (º). Tehnološki parametri odreska h - visina odreska koja odgovara visini reza, (m) s - debljina odreska koja je u funkciji ugla zaokretanja strele rotora u odnosu na podužnu osu bagera φ i ugla rezanja ρ, (m) b - širina odreska koja je u funkciji brzine zaokretanja strele rotora, Vψ odnosno ugla zaokretanja strele rotora u odnosu na podužnu osu bagera φ.

b

S0

hr

sb

smax

r

h

Slika 3.132. Tehnološki parametri odreska

• Visina odreska Visina odreska h (slika 3.132) je identična visini reza i konstantna je u okviru reza, izuzimajući veoma malu dužinu reza u predelu sučeljavanja čeone i spoljašnje bočne kosine, gde se visine odrezaka naglo smanjuju. Sa aspekta kapacitativnog iskorišćenja bagera, visine odrezaka treba da se kreću u dijapazonu:

0,5 D < h < 0,7 D pri čemu se gornja vrednost h = 0,7 D, po pravilu usvaja za prvi rez. Ukoliko se kod izbora visine odreska ne ispoštuje napred navedeni kriterijum,odnosno ako se za visine odrezaka usvoje vrednosti h=0,5D tada najčešće nije moguće ostvariti zadovoljavajuće punjenje vedrice, čak ni sa kombinacijom maksimalnih širina i debljina odrezaka.

• Debljina odreska

Debljina odreska s (slika 3.132), se ostvaruje pomeranjem bagera na početku ulaska u novi rez odnosno kada je strela rotora u krajnjem levom ili krajnjem desnom položaju gde ujedno menja smer okretanja. Debljina odreska se menja u zavisnosti od ugla okretanja strele rotora levo i desno od podužne ose bagera po zavisnosti:

sψ = so cosφ

i u zavisnosti od ugla okretanja vedrice oko horizontalne ose rotora po zavisnosti:

sψ = so sinφ

U opštem slučaju debljina odrezaka, u zavisnosti od ugla okretanja strele rotora, u odnosu na podužnu osu bagera i položaja vedrice u okviru ugla rezanja, može se odrediti shodno zavisnosti:

sψψ = so cosφ sinρ

gde je: sψψ - tekuća vrednost debljine odreska u funkciji od ugla zaokretanja strele rotora φ i ugla rezanja ρ, so - debljina odreska merena na visini poluprečnika rotora (ρ=90º) i za položaj strele rotora u pravcu podužne ose bagera (ρ=0º), u kom slučaju je so=smax.

Konstruktivno ograničenje maksimalne debljine odreska je bočna dužina vedrice, odnosno smax ≤ Lbv.

• Širina odreska

Širina odreska b (slika 3.132), se menja u zavisnosti od brzine okretanje strele rotora u odnosu na podužnu osu bagera i broja pražnjenja vedrica u minuti.

Pri konstantnoj brzini okretanja strele rotora, širine odrezaka u okviru reza su jednake i iznose:

n

Vb

b=

Pri promenjljivoj brzini okretanja rotorne strele promenjljive su i širine odrezaka:

n

Vb

bϕϕ =

pri čemu je:

ϕϕ

cos

bob

VV =

gde je: Vb - konstantna brzina okretanja strele rotora (m/min), Vbo - osnovna linearna brzina pomeranja strele rotora merena u pravcu podužne ose bagera tj. za φ = 0º (m/min), Vbψ - promenjljiva brzina okretanja rotorne strele (m/min), n - broj pražnjenja vedrica (min-1).

Maksimalna širina odreska ograničena je širinom vedrice:

bmax ≤ Bv

Selektivni rad rotornog bagera

Slika 3.133. Selektivno otkopavanje Selektivno otkopavanje: Hmax – visina kopanja, Ha – visina selektivnog rada, T – dubina kopanja ispod bagerskog planuma, 1 – visinsko kopanje, 2 – dubinsko kopanje. Visine i dubine pri radu u nagibu: Hmax – visina otkopavanja, Ha – visina selektivnog rada, T – dubina kopanja ispod bagerskog planuma, 1 – visinsko kopanje, 2 – dubinsko kopanje. Radno područje rotornog bagera sa trakom za odbacivanje materijala

Radno podrucje rotornog bagera sa

trakom za odbacivanje materijala

E – nivo etažne transportne trake

1 – nivo kretanja rotornog bagera

(isto kao E)

2 – nivo kretanja rotornog bagera

(HT je ispod E); predaja materijalasa odložne trake u utovarna kolica

mora biti zagarantovana

3 – utovarna kolica

4 – etažna transportna traka

HH – visina otkopavanja u visinskom bloku

HT – moguci radni položaj bagera ispod etažne transportne trake

HG – ukupna visina otkopavanja, HG=HH+HT

Slika 3.134. Radno područje rotornog bagera sa trakom za odbacivanje materijala

Rotorni bager sa samohodnim transporterom (bandwagenom)

Slika 3.135. Rotorni bager sa samohodnim transporterom

Radno podrucje rotornog bagera sa

bandwagenom iza njega

Radno podrucje rotornog bagera sa

bandwagenom iza njega – povecanje

ukupne visine kopanja Hg

Slika 3.136. Radno područje rotornog bagera

3.3.1.6. Kapacitet rotornog bagera Kapacitet bagera predstavlja jedan od najznačajnih tehničko-tehnoloških parametara. Računsko određivanje kapaciteta bagera spada u red veoma složenih i odgovornih zadataka. Složenih, jer se radi o mnoštvu uticajnih faktora, a odgovornih jer od tačnosti prognoziranja kapaciteta bagera zavisi projektovana dinamika odvijanja radova na površinskom kopu. Pod kapacitetom rotornog bagera podrazumeva se zapremina materijala koju bager otkopa iz masiva i prenese preko svojih transportera na rastojanje koje je određeno njegovim radnim parametrima u jedinici vremena. U zavisnosti od ciljeva za koji se određuje kapacitet i faktora koji ga određuju, za jedinicu vremena se usvaja čas, smena, dan, mesec ili godina. Faktori koji utiču na kapacitet rotornog bagera mogu se podeliti u nekoliko grupa:

• Konstruktivni i kinematički parametri kopanja i transporta: prečnik rotora i dužina strele rotora, zapremina, broj i konstrukcija vedrica, broj obrtaja rotora, tip i brzina transportnog uređaja, brzina podizanja, spuštanja i kružnog kretanja nosača (strele) rotora, opremljenost bagera sredstvima automatske regulacije brzine kružnog kretanja strele rotora, trajnost i pouzdanost glavnih sklopova.

• Fizičko-mehaničke karakteristike materijala koji se otkopava, u prvom redu otpor na kopanje, rastresitost, vlažnost, lepljivost, abrazivnost, raspucalost u masivu i drugi.

• Stepen usaglašenosti tehnološke šeme rada i parametara etaže i bloka (širina i dužina bloka, visina etaže, ugao nagiba bočne i čeone kosine i drugi) sa konstruktivnim parametrima bagera.

• Organizacioni i ostali faktori kao što su: organizacija tehnološkog procesa u površinskom kopu, sistem eksploatacije, organizacija održavanja opreme, trajanje i broj radnih smena u toku godine i dr.

Među nabrojanim uticajnim faktorima, samo su konstruktivni i kinematički faktori određeni konstrukcijom bagera i za određeni model bagera su nepromenjivi. Ostali uticajni faktori su promenjivi u okviru jednog površinskog kopa i u okviru jedne etaže i bloka, pa izazivaju stalne i osetne oscilacije kapaciteta. Razlikuje se više vrsta kapaciteta: teoretski, tehnički i eksploatacioni. Teoretski kapacitet Teoretski kapacitet rotornog bagera određen je proizvodom računske zapremine vedrice i maksimalnog broja pražnjenja u minuti. Ovaj kapacitet može se izraziti sledećom jednačinom:

Qt = 60 q n, (rm3/h) gde je: q - zapremina vedrice (m3), n - broj pražnjenja vedrica u minuti pri maksimalnom broju obrtaja rotora (min-1). Pri određivanju teoretskog kapaciteta podrazumevaju se računske vrednosti brzina i specifične sile kopanja rotornog bagera, a usvaja se i da su vrednosti koeficijenta punjenja vedrice i koeficijent rastresitosti materijala u vedrici jednaki jedinici. Vedrice se u procesu kopanja pune rastresitim materijalom pa se i teoretski kapacitet prikazuje u m3/h rastresite mase.

Upotrebljivost teoretskog kapaciteta bagera datog u katalozima proizvođača, kao pokazatelja za ocenu proizvodnog potencijala bagera, moguć je i ima smisla samo ako su ispunjeni sledeći uslovi: Prvi uslov:

ro

o

ri

i

kk

γγ<

gde je: γi, kri - zapreminska masa i koeficijent rastresitosti materijala koji se otkopava, γo, kro - zapreminska masa i koeficijent rastresitosti materijala koji su usvojeni od strane proizvođača bagera kod proračuna i konstruisanja istog. Ako ovaj uslov nije ispunjen ili ako je odnos obrnut, pojavljuje se opasnost preopterećenja vitalnih delova konstrukcije bagera i motora transportera sa trakom na bageru i BTO sistemu. Ako je

ro

o

ri

i

kk

γγ>

teoretski kapacitet bagera se određuje po zavisnosti:

roi

riott

k

kQQ

γ

γ='

Drugi uslov:

KFB > KF ; KLB > KL gde je: KF (KL) – specifični otpor materijala na kopanje N/cm2 (N/cm), KFB (KLB) – računska specifična sila kopanja bagera N/cm2 (N/cm). Ukoliko ovaj uslov nije ispunjen ili je KFB < KF (KLB < KL), dati teoretski kapacitet bagera se ne može ostvariti i limitiran je raspoloživom snagom motora za kopanje. Navedena formula za određivanje teoretskog kapaciteta rotornog bagera zapostavlja fizičku suštinu procesa bagerovanja. Da bi se kapacitet bagera posmatrao sa aspekta uzajamne zavisnosti između konstruktivnih parametara bagera i tehnoloških parametara mora se poći od tehnoloških parametara reza i odreska. Ako se pođe od pretpostavke da je zapremina odreska koji se otkopava jednaka zapremini vedrice, odnosno:

q=h s b, (rm3) teoretski kapacitet je:

Q=60 h s b n kr, (rm3/h)

gde je: h - visina odreska (m), b - širina odreska (m), s - debljina odreska (m), kr - koeficijenat rastresitosti materijala. Između širine odreska, broja pražnjenja vedrica i brzine okretanja strele rotora postoji zavisnost:

n

Vb

b=

Zamenom ovog odnosa u gornju jednačinu obrazac dobija oblik:

Q = 60 h s Vb kr, (rm3/h)

odakle se može videti da teoretski kapacitet ne zavisi samo od računske zapremine vedrice i broja pražnjenja vedrica, već da kod date visine odreska i moguće debljine odreska, brzina strele rotora mora biti tako podešena da se ostvari 100 % punjenje računske zapremine vedrice. Konstantnom brzinom okretanja strele rotora, zbog srpastog oblika odreska, ovakav zahtev nije moguće ispuniti duž celog reza pa su neminovni gubici u kapacitetu. Pri otkopavanju reza konstantnom brzinom okretanja strele, debljine odrezaka, a sa njima i koeficijent punjenja vedrice materijalom, opadaju u zavisnosti od ugla zaokretanja strele rotora u odnosu na podužnu osu bagera. Da bi se proizvod parametara odreska zadržao konstantnim, na savremenim rotornim bagerima brzina okretanja strele rotora je promenljiva u funkciji ugla zaokretanja.

Vb = f(ψ) Na ovaj način, porast širine odreska (bψ) kao rezultat povećanja brzine okretanja strele rotora (Vb) skoro u potpunosti kompezira opadajuće vrednosti debljine odreska (sψ) u opsegu ugla automatske regulacije brzine okretanja strele rotora. Promena brzine okretanja strele rotora se vrši blisko zavisnosti:

r

bob

VV

ϕϕ

cos=

gde je: Vbψ - promenljiva brzina okretanja strele rotora u zavisnosti od ugla zaokretanja (m/min), Vbo - osnovna brzina okretanja strele rotora merena u pravcu podužn ose bagera (m/min), ψr - ugao zaokretanja strele rotora u okviru kojeg se vrši automatska regulacija brzine zaokretanja (º).

Zapremina materijala koja se otkopa u jedinici vremena može se definisati kao proizvod površine preseka u vertikalnoj ravni i brzine pomeranja težišta tog preseka u horizontalnoj ravni. Brzina pomeranja težišta preseka u horizontalnoj ravni je ustvari brzina okretanja strele rotora, pa se teoretski kapacitet može predstaviti sledećim obrazcem:

Q=60 Foψ Vbψ kr, (rm3/h)

gde je: Foψ - promenljiva površina preseka odreska u vertikalnoj ravni (m2). Kako je ova površina jednaka:

Foψ = sψ h gde je: sψ - promenljiva debljina reza u funkciji od ugla φ. S obzirom da je:

n

Vb

bϕϕ =

odnosno:

Vbψ = n bψ sledi da se teoretski kapacitet rotornog bagera može dafinisati obrazcem:

Qt = 60 h sψ bψ n kr (rm3/h)

Ovaj obrazac je sa aspekta fizičke suštine procesa bagerovanja mnogo određeniji nego predhodni obrazac za teoretski kapacitet, budući da parametre odreska, h, s, b, odnosno Vb, programski zadaje ili ručno bira rukovalac bagera, a promena kapaciteta je u direktnoj zavisnosti od promene ma kojeg od ovih parametara. Tehnički kapacitet Tehnički kapacitet rotornog bagera je određen konstruktivno kinematskim karakteristikama bagera i predstavlja njegov maksimalni kapacitet pri radu u bloku. On uzima u obzir karakteristike otkopavanih stena, dimenzije bloka i organizaciju procesa bagerovanja a izračunava se po obrazcu:

br

ptteh k

k

kQQ = , (čm3/h)

gde je: kp - koeficijent punjenja vedrice, kr - koeficijent rastresitosti materijala u vedrici, kb - koeficijent bloka.

Koeficijent punjenja vedrice je odnos zapremine materijala u rastresitom stanju i proračunske zapremine vedrice:

q

khbsk

rop =

Koeficijent punjenja zavisi od fizičko-mehaničkih osobina stena i u toku otkopavanja jednog reza, ili šire bloka, i stalno se menja. Do slučaja da je kp>1 može doći vrlo retko i u kratkom vremenskom intervalu. Kod računanja tehničkog kapaciteta, obzirom da se uzima interval od jednog sata, koeficijent punjenja u proseku za jedan sat praktično nikada ne dostiže vrednost jedan, iz sledećih razloga:

- regulisanje brzine zaokreta se obračunava na ugao φ= 60o do 70o jer uglu zaokreta od 90o odgovara brzina jednaka beskonačnosti (Vs=Vo/cosφ). Dalje od ovog ugla brzina okretanja katarke rotora je konstantna pa je proizvod Sb < Sob i teži nuli, što smanjuje koeficijent punjenja postepeno do nule,

- zbog smanjenja visine odreska od hmin do nule na kraju svakog reza na strani otkopnog prostora (masiva),

- zbog vibracije katarke rotora proračunske vrednosti odreska se ne mogu ostvariti. Koeficijent rastresitosti predstavlja odnos zapreminskih masa otkopavanog materijala u čvrstom (γ) i rastresitom stanju (γr)

rrk

γ

γ=

Koeficijent rastresitosti zavisi od fizičko-mehaničkih karakteristika materijala koji se otkopava kao i od geometrije vedrice (vrsta, raspored i oblik reznih elemenata). Koeficijent bloka uzima u obzir gubitak kapaciteta uslovljen tehnološkim zastojima koji su neizbežna posledica projektovane šeme rada. Obzirom da se tehnički kapacitet bagera može definisati i kao prosečni kapacitet bagera za jedan tehnološki ciklus, odnosno:

b

bteh

T

VQ = , (čm3/h)

pa se izjednačavanjem ovog izraza sa izrazom za tehnički kapacitet bagera može definisati koeficijent bloka, odnosno:

b

bb

r

p

T

Vk

k

knq=

60

Iz navedenog izraza sledi:

bp

rbb

Tknq

kVk

60=

gde je: Vb - zapremina materijala u bloku koju bager otkopa u okviru jednog tehnološkog ciklusa

Vb=H B Z, (čm3) gde je: H - visina bloka (m), B - širina bloka (m), Z - dužina otkopavanja bloka za jedan tehnološki ciklus (m), Tb - vreme otkopavanja bloka (h). Pored parametara bloka (H, B, Z) za određivanje koeficijenta bloka (Kb) neophodno je definisati i vreme bagerovanja tj. otkopavanja jednog bloka (Tb). Vreme otkopavanja jednog bloka može se odrediti pomoću obrasca:

Tb=Tčb+Tpo, (h) gde je:

Tčb - vreme čistog bagerovanja u okviru jednog tehnološkog ciklusa (h), Tpo - vreme pomoćnih operacija kod otkopavanja radnog bloka (h).

Eksploatacioni kapacitet

Eksploatacioni kapacitet, za razliku od teoretskog i tehničkog kapaciteta koji se računaju u idealizovanim uslovima rada, računa se za konkretne uslove rada i predstavlja potencijal rotornog bagera za određeni interval vremena (dan, mesec, godina) sa učešćem svih gubitaka i prekida u radu.

Eksploatacioni kapacitet bagera može se odrediti po sledećoj formuli:

Qe = Qteh kv Tk, (čm3/h)

gde je:

kv - koeficijent vremenskog iskorišćenja,

Tk - posmatrano kalendarsko vreme za koje se računa kapacitet (h).

Koeficijent vremenskog iskorišćenja je definisan izrazom:

k

nzpzkv

T

ttTk

−−=

gde je:

tpz - vreme planiranih zastoja (h),

tnz - vreme neplaniranih zastoja (h).

Eksploatacioni kapacitet se, kao što se vidi iz formule, dobija na bazi računski određenog teoretskog kapaciteta, koeficijenta vremenskog iskorišćenja i kalendarskog fonda vremena. Međutim, eksploatacioni kapacitet računat po ovoj metodologiji ne može se održati u dužem vremenskom periodu zbog nemogućnosti neprekidnog rada u regularnom bloku, što povlači

neminovne gubitke u kapacitetu zbog usecanja u novi blok. Zbog ovoga se formula za eksploatacioni kapacitet može napisati u sledećem obliku:

Qe = Qteh kg kv Tk, (čm3/h)

gde je:

kg - koeficijent gubitaka u kapacitetu zbog usecanja bagera u novi blok i novi rez sveden na kapacitet bagera u regularnom bloku.

Orijentaciona vrednost koeficijenta gubitka kapaciteta može se odrediti po formuli:

L

klLk

kubg

−=

gde je: L - dužina etaže (m), lub - dužina etažne zone u kojoj se vrši usecanje bagera u novi blok (m), kk - koeficijent korekcije tehničkog kapaciteta zbog ulaska u novi blok.

Eksploatacioni kapacitet se može prikazati i kao efektivni kapacitet. Pod ovim pojmom podrazumeva se stvarni kapacitet, odnosno otkopana masa materijala u jedinici vremena i definisan je izrazom:

h

VQef = , (čm3/h)

gde je: V - zapremina materijala koju bager otkopa, odnosno utovari u sredstva transporta za jedan čas bagerovanja (čm3),

h - vreme bagerovanja (h). 3.3.1.7. Rotorni bager – proračun Proračun snage voznog mehanizma rotornog bagera Pri izboru karakteristika guseničnog pogona bitna su dva stanja:

• Radni režim bagera (kopanje) • Transportni režim rada (transport)

U oba slučaja postoje i odrećeni ograničavajući faktori. Otpori koji se javljaju kod kretanja bagera su:

• Pravolinijsko kretanje bagera po horizontalnom planumu • Otpori za savlađivanje nagiba transportne trase • Otpori kod krivolinijskog kretanja • Otpori usled dejstva vetra na konstrukciju bagera • Otpori usled pretovarnog mosta

1. Pravolinijsko kretanje bagera po horizontalnom planumu - W1

W1=µ⋅db⋅mb⋅g⋅dr-1

W1 - Otpor kretanje bagera po horizontalnom planumu

µ - Koeficijent trenja između trkača i osovinice db - Prečnik osovinice trkača voznog mehanizma mb - masa bagera g - 9,81m/s2 dr - Prečnik trkača voznog mehanizma

2. Otpori za savlađivanje nagiba transportne trase - W2

W2=m ⋅g⋅tgα

α - nagib trase u stepenima 3. Otpori kod krivolinijskog kretanja - W3

W3= 0,25 ⋅m⋅g⋅µτ⋅k⋅L1⋅R-1

µτ - koeficijent trenja klizanja papuča i tla k - faktor koji uzima u obzir oblik gusenice k = 1+0,4B⋅L-1 B - ukupna širina gusenice (B=B1+B2+ ... +Bn) L - ukupna dužina svih gusenica ( L1+L2+ +Ln) R - teoretski poluprečnik vozne krivine iz centra obrtanja

4. Otpori usled dejstva vetra na konstrukciju bagera - W4 Dinamički pritisak vetra zavisi od oblika i dimenzija čelične konstrukcije vetra. Uobičajene vrednosti za proračun dejstva vetra je pritisak od p=250 Pa. 5. Otpori usled pretovarnog mosta – W5 Bageri koji imaju pretovarne mostove pored vertikalnih opterećenja u određenim slučajevima imaju i horizontalne sile koje utiči na dimenzonisanje pogona voznog mehanizma. Ukupan otpor vožnje je:

W = W1+W2+W3+W4+W5 Snaga potrebna za savlađivanje ovih otpora je u funkciji brzine kretanja bagera i definisana je:

Pef = W⋅v

Pef - efektivna snaga na turasu V - brzina kretanja bagera

Efektivna snaga po jednom pogonskom agregatu je:

Pef-n=Pef / n

n – broj pogonskih agregata

Potrebna snaga na vratilu elektro motora je definisana :

P = Pef-n / η

η - stepen korisnosti reduktora Proračun snage okreta gornje gradnje rotornog bagera Snaga za okret se određuje na sledeći način:

( )η

ω

η

ω

⋅

⋅+++=

⋅

⋅=∑

33 1010

vtnbo

MMMMMN

ω - ugaono ubrzanje gornje gradnje

30

πω

⋅=

n

n – broj obrtaja gornje gradnje Moment otpora od bočne komponente:

rPM bb ⋅=

Pb – bočna komponenta otpora na kopanje r – radijus dejstva bočne komponente sile kopanja u odnosu na vertikalnu osu okretanja

Moment otpora od nagnutosti odn. neuravnoteženosti gornjeg okretnog stroja pri radu bagera na nagibu:

( ) γsin⋅⋅+⋅= trsgsn rmmgM

mgs - masa gornjeg okretnog stroja bagera mrs - masa materijala (zemlje) na rotornoj streli rt - rastojanje vertikalne ose okretanja do težišta okretnog dela gornje gradnje γ - nagib bagera pri radu

Moment trenja u oslono-okretnom uređaju:

( ) ekprkk

rsgst fffr

RmmgM ⋅⋅⋅

⋅⋅+⋅⋅=2

01,0

R - poluprečnik obrtno-oslonog kruga meren do ose kružne staze rk - poluprečnik oslonih valjaka ili kugli fk - koeficijent trenja kotrljanja fpr - koeficijent proklizavanja oslonih kugli ili valjaka fe - koeficijent ekscentričnosti opterećenja

Moment od vetra – Mv . Koeficijent korisnog dejstva pogona η .

Proračun snage dizanja i spuštanja strele rotornog bagera

Obrtni moment na vratilu bubnja za namotavanje užeta:

2b

užod

FM ⋅=

Fuž – sila u jednom užetu na bubnju db – prečnik bubnja za namotavanje

n

FFuž

⋅=

2

n – broj koturača

Sila u užetu preko koturača:

( )α−⋅= opFF 90cos

Fp – sila u lameli α - ugao između lamele i horizontale

Sila u lameli:

( ) ( )

( ) ( )[ ]αδβαδβ

βγγβγγβ

sinsincoscosl

sinLsinFcosFcosLsinFcosFGcos2

LG

Ftrrttm

p⋅−−⋅−⋅

⋅⋅⋅+⋅+⋅⋅⋅−⋅++⋅⋅=

Gm – težina strele radnog točka, kN L – dužina strele (rastojanje između tačke vešanja strele i ose radnog točka), m Gt – težina radnog točka sa pogonskom grupom, kN Ft – sila otpora rezanja u pravcu tangente na radni točak, kN Fr – sila otpora prodiranja radnog točka u pravcu radijusa, kN l – rastojanje između tačke vešanja strele radnog točka i tačke vešanja lamele za strelu radnog točka, m b – ugao između horizontale i ose strele radnog točka (tačka Z i osa radnog točka), O d – ugao između ose strele radnog točka i ose vešanja lamele za strelu, O a – ugao između vertikalne ose radnog točka i ose lamele, O g – ugao između tangente na radni točak i vertikalne ose radnog točka, O

F

Fp

Gm

Fr

Gt

FtX

Y

90-α

α

ββ−δ

γ

Z

α=75° , β= -11° , γ=26° , δ=4.5° , β-δ= -15.5°

γ

Potrebna snaga za podizanje i spuštanje strele radnog točka preko hidrocilindra:

η

∆l⋅= cil

cilF

N

Ncil – snaga potrebna za uvlačenje ili izvlačenje cilindra, odnosno dizanje i spuštanje strele, kW Fcil – radna sila u cilindru, kN D l – promena dužine uvlačenja odnosno izvlačenja cilindra, ms-1 h – koeficijent iskorišćenja hidraulične opreme

Definisanje komponenata ukupnog otpora na kopanje i određivanje snage pogona rotornog točka PT – tangentna komponenta otpora na kopanje PB – bočna komponenta otpora na kopanje PN – normalna komponenta otpora na kopanje Tangentna (obodna) sila na rotornom točku savlađuje sledeće otpore koji su definisani izrazom:

[ ]NPPPPPP kintrpunjpodrez ++++=

Prez – otpor na rezanje odnosno odvaljivanje materijala iz masiva, uključujući pri tom i otpor trenja reznih elemenata o čelo radnog bloka; Ppod – otpor na podizanje materijala u koficama do visine pražnjenja istih u okviru istovarnog sektora; Ppunj – otpor na punjenje kofica materijalom; Ptr – otpor trenja između materijala u kofici i kružne skliznice rotornog točka u procesu podizanja materijala do visine pražnjenja; Pkin – otpor na saopštavanje kinetičke energije materijalu u kofici (ubrzanje materijala do brzine kofice). ROTORNI BAGER – PODMAZIVANJE Zadaci podmazivanja:

– Da trenje onih delova koji se međusobno kreću, održava na što manjem nivou – što istovremeno znači i manje habanje;

– Da što je moguće više smanji gubitke usled trenja i razvijanja toplote; – Da odvodi toplotu koja se stvara usled trenja.

Osnovna podela: – Podmazivanje uljem i – Podmazivanje mašću.

Podmazivanje uljem Kod reduktora razlikujemo 4 načina podmazivanja:

– Podmazivanje zadržavanjem ulja, – Podmazivanje potapanjem, – Cirkulaciono podmazivanje bez pritiska, pomoću uljnih pumpi,

– Cirkulaciono podmazivanje pod pritiskom, pomoću uljnih pumpi. Podmazivanje zadržavanjem ulja Tamo gde delovi rotornog bagera neznatno menjaju svoj položaj u prostoru, gde su vrlo mali međusobni pokreti delova.

Primer: loptasti oslonac – zglob na nosećoj konstrukciji donjeg postolja (gusenični transportni mehanizam).

Podmazivanje potapanjem Neophodno je da reduktori ne menjaju svoju poziciju u velikoj meri pri bilo kom položaju bagera, tako da uronjeni delovi i dalje ispunjavaju svoju funkciju kako treba.

Cirkulaciono podmazivanje bez pritiska, pomoću uljnih pumpi Primenjuje se kod svih reduktora čiji je položaj u prostoru prilikom rada bagera podložan velikim promenama (reduktor radnog točka, ±25o). Cirkulaciono podmazivanje pod pritiskom, pomoću uljnih pumpi Primer: snabdevanje obrtne kuglične staze mazivom (usled kretanja kugli mazivo se raspoređuje po donjoj stazi, po obimu kugli i po gornjoj stazi – osnovni preduslov je da se obrtna kuglična veza kreće).

1. Rezervoar za ulje, 2. Grubi filter, 3. Uljne pumpe, 4. Kontrolnik prevelikog pritiska, 5. Kontrolnik protoka, 6. Filter dvostruki, 7. Manometar, 8. Mesta za ubrizgavanje, 9. Mesta za ubrizgavanje, 10. Slavina za zatvaranje.

Podmazivanje kugličnog venca: 1. Donji kuglični prsten, 2. Gornji kuglični prsten, 3. Kugla, 4. Kavez, 5.

Spoljašnji kanal za skupljanje ulja, 6. Unutrašnji kanal za skupljanje ulja, 7. Spoljašnja zaptivka, 8. Dovod ulja, 9. Povratni uljni vod.

Ulja za podmazivanje – Visokokvalitetna ulja, otporna na starenje, od poznatih proizvođača; – Dodaci uljima za visoke pritiske; – Fizički kriterijum za ulja za podmazivanje je njihova dinamička viskoznost,

koja je veoma zavisna od temperature ulja (moraju se predvideti ulja za rad u letnjim i zimskim uslovima, ili višenamenska ulja stabilna na smicanje);

– Da bi se i pri niskim temperaturama obezbedila polazna i radna viskoznost ulja koje pumpa treba da savlada, predvideti grejanje i to samo kada pumpe rade.

Podmazivanje mašću Elementi podmazivanja: kotrljajni ležajevi, klizni ležajevi, klizne šine, klizne staze, labirintske zaptivke, obrtni venci, otvoreni zupčanici ... Mogu se podmazivati ručno pomoću mazalica sa odgovarajućom mašću ili pomoću postrojenja za centralno podmazivanje. Doziranje maziva se vrši razdelnicima koji imaju regulator količine. Sistemi za podmazivanje mašću su prema uslovima rada podeljeni u grupe, tako da se gornja gradnja i donja gradnja bagera, podmazuju isključivo zasebnim sistemima.

Podmazivanje noseće osovine guseničnog voznog mehanizma

Podmazivanje velikog rotornog bagera

Ugradnja modernih dvovodnih sistema za podmazivanje mašću pod pritiskom, sa pritiscima do max 400 bara, omogućila je da se pumpom mogu snabdevati mazivom delovi postrojenja koji se nalaze na udaljenosti od 100-120 m, pri okolnim temperaturama do -20oC.

Dvolinijski sistem

Višelinijski sistem

Sistem za podmazivanje raspršivanjem

Na bagerima postoji dosta mesta koje je potrebno podmazivati posebnim mazivima koje preporučuje njihov proizvođač. Mesta: turbospojnice, otkočnici, kompresori, transformatori, uljni prekidači, hidraulična postrojenja, vučna i noseća čelična užad. Daje se posebno uputstvo za podmazivanje, sa specifikacijama ulja i masti za podmazivanje, hidrauličkih ulja, izolacionih ulja, sredstava za podmazivanje užadi; daju se i rokovi kada je potrebno izvršiti naknadno podmazivanje i intervali za zamenu ulja. Proizvođač bagera mora da utvrdi kvalitet i dozu maziva za pojedinačna mesta koja se podmazuju, pri čemu se mora voditi računa i o okolnoj temperaturi mesta.

ROTORNI BAGER – ZAŠTITE OD SUDARA (KRAJNJI PREKIDAČI - GRANIČNICI) Zaštita od sudara Na rotornom bageru postoje razne komponente koje se kreću jedna u odnosu na drugu, pa može doći do njihovog sudara. Ovakvi sudari mogu da izazovu teška oštećenja na konstrukciji kao i na delovima koji se sudaraju, pa ih zbog toga treba sprečiti. Ovo se radi pomoću krajnjih prekidača, koji pravovremeno isključuju i zaustavljaju (koče) pogone za kretanje tih delova. Kretanja, koja prilikom prekoračenja krajnjih prekidača, mogu da dovedu mašinu u veliku opasnost, se po pravilu obezbeđuju pomoću dva krajnja prekidača, koji su postavljeni jedan iza drugog. Pošto može da se desi da prvi krajnji prekidač otkaže, iza njega je postavljen drugi koji u slučaju kada prvi otkaže, obezbeđuje zaustavljanje kretanja pre nego što dođe do sudara delova. Kretanja koja zahtevaju po dva krajnja prekidača su naprimer kružno kretanje pretovarne trake ili pretovarnog mosta u odnosu na konstrukciju gornje gradnje, ili pomeranje pretovarnog mosta po pretovarnoj stanici. U prvom slučaju može da dođe do oštećenja noseće konstrukcije, a u drugom do ispadanja pretovarnog mosta iz oslonca i do njegovog pada.

Plan postavljanja krajnjih prekidača

Vrstu i položaj krajnjih prekidača određuje proizvođač rotornog bagera. Pre puštanja mašine u pogon, mora se proveriti pravilnost njihovog položaja kao i besprekorno funkcionisanje. Krajnji prekidači moraju uvek da funkcionišu i na ekstremno visokim ili niskim temperaturama, u uslovima velike količine prašine i vlage. Primer:

Naziv Broj komada Način

delovanja Prekidač Funkcija

Mesto postavljanja

Mesto gde se javlja

Signal

Sigurnosni krajnji preki-dač za polo-žaj pretovar-

ne trake

1 Dvostruko delujući

Polužni krajnji

prekidač

Glavni prekidač isključuje

Gornja gradnja –

vezna tačka pretovarne

trake

Kabina rukovaoca

Optički i akustički

Kontrola proklizavanja

pretovarne trake

1 Jednostruko

delujući BERO

Isključivanje transportne

linije kada je proklizava-

nje oko 30%

Gornja gradnja – povratni bubanj

pretovarne trake

Kabina rukovaoca

Optički i akustički

Blokade Na rotornom bageru se primenjuju dve vrste blokada:

1. Pogon radnog točka u blokadi sa svim pogonskim kretanjima, 2. Blokada sa transportnom linijom.

Blokadom radnog točka sa svim pogonskim kretanjima kao što su vožnja, kružno kretanje i dizanje ili spuštanje, postiže se to da ova kretanja mogu da se obavljaju samo onda kada se radni točak okreće i na taj način, kod nepažljivog uključenja nekog drugog kretanja, ako radni točak ne može da se oslobodi reaguju uređaji za zaštitu od preopterećenja. Na taj način ne može da dođe do velikih opterećenja mašine, ako se nepravilno izvede neko kretanje. Naročito velika opterećenja na radnom točku može da izazove vozni mehanizam, ako se radnim točkom koji se okreće uđe u etažnu kosinu. Radom u blokadi sa transportnom linijom se postiže da se otkopani materijal uvek predaje sa trake u pokretu i na taj način u velikoj meri spreče zagušenja. To znači da prvo moraju da budu uključene trake i to u redosledu koji je suprotan kretanju materijala koji se transportuje, pa se tek onda uključuje radni točak. U slučaju kada se isključi radni točak, transportne trake nastavljaju da se kreću, a zaustavljaju se sa vremenskom zadrškom, jedna za drugom. Ova vremenska zaštita mora biti tako odabrana, da se trake potpuno isprazne, pre nego što se one potpuno zaustave. Ukoliko stane jedna traka, onda se odmah zaustavljaju sve trake koje se nalaze ispred nje u smeru transportovanja i radni točak – u takvom slučaju su neizbežna nagomilavanja materijala u presipnim skliznicama, jer se svaka traka od momenta isključenja do potpunog zaustavljanja još kratko vreme kreće sve dok brzina kretanja trake ne padne na nulu.

Prekidači u slučaju nužde – nužni prekidači Ako postoji neposredna opasnost po ljudski život, ili po delove mašine, ili po celu mašinu, mora da postoji mogućnost da se trenutno isključe pojedini ili svi pogoni. U tu svrhu je po celoj mašini postavljen čitav niz prekidača za slučaj nužde. Duž traka su postavljeni potezni prekidači, čijim se povlačenjem, u slučaju neke opasnosti, dotična traka može odmah zaustaviti. U području voznih mehanizama, staze za kružno kretanje obrtne gornje gradnje, postavljen je čitav niz nužnih prekidača, čijim se aktiviranjem zaustavlja cela mašina. Osoblje koje stalno radi na mašini, mora da bude tačno upoznato sa mestima gde se ti nužni prekidači nalaze, da bi u slučaju potrebe mogli da otklone opasnost.

Raspored prekidača za slučaj opasnosti

3.3.2. BAGER VEDRIČAR Otkopavanje materijala vrši se vedricama koje su okačene na dva beskonačna lanca koja se kreću po nosaču lanca. Osnovni nedostatak jako izraženo habanje. Osnovna prednost što može da otkopava veliku visinu radilišta, posebno što može otkopavati veliku dubinu, zatim dobro planiranje etažnih ravni, dobar selektivan rad, velika stabilnost. Razvoj vedričara

• 1827. – pojavljuje se mašina sa vedricama na beskonačnom lancu, • 1863-1868. – koriste se za prokopavanje Sueckog kanala, • 1890. – prvi put se primenjuje za otkopavanje lignita (nemačka) – mogućnost

dubinskog kopanja 5.8 m, zapremina vedrice 230 l, kapacitet 150-230 m3/h, instalisana snag 53 kW, masa 53 tone,

• 1898. koristi se elektropogon, • 1927. primenjuje se gusenični transportni uređjaj.

Klasifikacija Prema konstrukciji i tehnologiji rada

– Dubinski, – Visnski, – Obrtni, – Kombinovani.

Prema konstrukciji nosača lančanika sa vedricama

– Sa krutim nosačem – Sa lomljenim nosačem

Prema postojanju planirnog uređaja

– Sa planirnim uređajem – Bez planirnog uređaja

Prema konstrukciji transportnog uređaja

– Na gusenicama – Na šinskom transportu – Na koračajućem transportnom uređaju

Prema konstrukciji utovarnog uređaja

– Portalni bager sa utovarom pomoću sipke – Portalni bager sa utovarom pomoću traka – Bager sa bočnim transporterom

Slika 3.137. Obrtni bager vedričar

3.3.2.1. Konstrukcija i funkcija osnovnih sklopova bagera vedričara Bager vedričar se sastoji od donjeg dela bagera 1, koji je oslonjen na transportni uređaj 2 na šinama ili gusenicama i gornjeg dela sa čeličnom konstrukcijom 3, koji obuhvata konzolu – nosač 4, vođice 5, lančanik sa vedricama 6 i planirni deo 7, kao što je prikazano na slici 3.137. Donji deo obuhvata i slobodni oslonac 8, te čvrsto vezane oslonce 9, koji su po pravilu smešteni na strani dubinskog reza. Gornji deo bagera oslanja se obično na donji deo u tri tačke. Kod obrtnih bagera gornji deo se odvaja od donjeg posredstvom obrtnog postolja 10, koje se može okretati sa gornjim delom bagera i vođicom lančanika sa vedricama za 270o do 360o. Gornji deo bagera vedričara obuhvata osim čelične konstrukcije sa mašinskom kućicom 11 i nosačem vođice lančanika sa vedricama 4, i vođice lančanika bez ili sa planirnim delom za visinsko planiranje 7 i dubinsko planiranje 7a, pogon lančanika sa vedricama 11a, uređaj za utovar 12, odgovarajući protivteg 13, kao i vitlove 14 za dizanje i spuštanje konzole, odnosno nosača lančanika sa vedricama. Donji deo bagera vedričara konstruisan je u vidu portala (kod izvedbi sa šinama), da bi se ispod omogućio prolaz jednog ili više koloseka, odnosno transportera. Kod bagera vedričara sa transportnim uređajem na gusenicama između gornjeg i donjeg dela bagera nalazi se i obrtna konstrukcija sa utovarnim transporterom, koji se može, kao i gornji deo bagera, nezavisno obrtati oko osovine za 360o, što omogućuje utovar u odgovarajuće transportno sredstvo bez obzira da li bager vrši otkopavanje dubinski ili visinski, te da liradi u bloku ili frontu. Vođica lančanika sa vedricama Vođica lančanika sa vedricama smeštena je na nosaču i služi za vođenje lančanika sa vedricama. Kod bagera vedričara za dubinski rad ona se sastoji samo od dva dela nosača, odnosno od vođice i priključenog dela za dubinsko planiranje. Nosač sa vođicama se može obrtati oko horizontalne osovine. Presek kroz nosač lančanika prikazan je na slici 3.138.

Slika 3.138. Presek nosača sa vođicama lančanika vedrica bagera vedričara; 1. vedrica, 2. vođica lančanika vedrica, 3. vodeći valjci

Nosač lančanika produžava se u zatvoreno limeno korito, koje se pruža od planuma do bunkera za istovar materijala iz vedrica (slika 3.139). Uloga korita je da sprečava rasipanje otkopanog materijala pri pražnjenju vedrica, odnosno povlaćenju otkopanog materijala po koritu od kosine do bunkera za pražnjenje. Ugao korita mora imati isti nagib kao i kosina radne etaže, jer se inače otkopani materijal rasipa na kontaktu korita i planuma etaže.

Slika 3.139. Korito lanca vedrica Kod obrtnih bagera vedričara nosač vođica lančanika je sa više zglobova podeljen u delove nosača, kao i delove za visinsko i dubinsko planiranje. Pri dizanju i spuštanju nosača voica lančanika vedrica u mestima zglobova vođenje lančanika preuzimaju takozvani prelomni valjci. Na kraju nosača, odnosno delu za dubinsko planiranje, nalazi se povratni točak (turas), koji se može uzdužno pomerati i na taj način zatezati lančanik (slika 3.140).

Slika 3.140. Vrh radnog elementa sa zateznim točkom Nosač vođica lančanika se preko konzole i kotura povlači i spušta odgovarajućim vitlovima smeštenim u mašinskoj kućici ispod protivtega. Prilikom spuštanja i dizanja pomera se i protivteg, čime se održava ravnoteža bagera. Lančanik sa vedricama Lančanik sa vedricama predstavlja radni organ bagera vedričara. On se sastoji od dva člankasta beskonačna lanca i vedrica bagera, koje su u određenim razmacima pričvršćene između oba lančanika. Slika 3.141 prikazuje konstrukciju lančanika sa vedricama. Svaki četvrti ili šesti članak u lančaniku predstavlja članak vedrice, za koji je ona pričvršćena varenjem ili zakivcima. Broj članaka sa vedricama utvrđuje razmak između vedrica, te u zavisnosti od brzine lančanika određuje i broj pražnjenja vedrica u minuti. Ovo direktno utiče i na teoretski kapacitet bagera vedričara. Pojedini članci se međusobno spajaju osovinicama i lako menjaju, što je potrebno zbog velikog habanja i opterećenja, kome su izložene pri kopanju i klizanju po vođicama lančanika.

Slika 3.141. Konstrukcija lančanika sa vedricama; 1. vedrica, 2. nož vedrice, 3. članci lančanika

Pogon lančanika sa vedricama Lančanik sa vedricama pogone preko osovine 1 pogonski zupčanici 2 (tzv. turas), koji se sastoje od dva šestougaona ili kod većih bagera od dva osmougaona točka pričvršćena

klinovima na pogonsku osovinu. Pogonsku osovinu preko reduktora 3 i hidraulične spojnice 4 pokreću elektromotori 5, smešteni na svakoj strani pogonske osovine, kao što je prikazano na slici 3.142.

Slika 3.142. Pogon lančanika sa vedricama Lančanik sa vedricama postiže brzinu od 1.0 do 1.6 m/s, pa je u slučaju opravke predviđen pomoćni motor 6 za pokretanje lančanika manjom brzinom. U slučaju havarije predviđena je sigurnosna spojnica 7, koja sprečava kidanje lančanika i preopterećenje pogona lančanika.

Slika 3.143. Pogon lančanika sa vedricama sa sigurnosnom spojnicom Presek A-A na slici 3.142 prikazuje zupčasti točak (turas) za pogon lančanika sa vedricama. Zbog velikog opterećenja i habanja ovi zupčasti pogonski točkovi se često menjanju odnosno navaruju habajući zubi (kandže). Naime, usled neujednačene brzine lančanika, koja nastaje

zbog stalne promene odstojanja od pogonske osovine, dolazi do udarnog opterećenja lančanika, a tako i do habanja uglova pogonskog točka. Habanje je manje kod pogonskog točka sa više zuba (uglova). Vedrice Vedrice kod bagera vedričara služe za otkopavanje i transport otkopane otkrivke odnosno uglja do mesta pražnjenja. Istovremeno održavaju razmak između oba lančanika vedrica. Vedrice su sastavljene od limenog plašta i noža. S obzirom da je nož kod kopanja izložen velikom habanju, izrađen je od manganskog čelika sa mogućnosšću izmene. Kod vrlo čvrstog lignita nože se dodatno oprema i zubima. Oblik vedrica mora omogućiti dobro pražnjenje prilikom okretanja oko pogonske osovine i dobro punjenje pri odgovarajućem nagibu radne kosine i sprečavati zaglavu vedrice.

Slika 3.144. Vedrica

Na slici 3.145 prikazani su pravilan (slika 3.145.a) i nepravilan (slika 3.145.b) položaj vedrice. Naime, zadnji deo vedrice mora biti tako visok, da materijal ni kod najvećeg ugla nagiba kosine ne ispadne iz vedrice. Međutim, suviše velika visina zadnjeg dela vedrice može suziti prostor za pražnjenje, pa i na to treba obratiti pažnju.

Slika 3.145. Pravilan položaj vedrice bagera vedričara pri procesu otkopavanja Do zaglave vedrica može doći pri nailasku na veći kamen ili panj. Da bi se sprečila zaglava, odnosno omogućilo izbegavanje takve prepreke, vedrica je u odnosu na početak članka povučena unazad, kao što je prikazano na slici 3.145.c. Učvršćivanje vedrica za članak, tako da se nož nalazi ispred prednje osovinice članka, je nepravilno, jer se vedrica kod okretanja na povratnom točku ili pri nailasku na prepreku dublje ukopa i izaziva velike udare na pogonskoj osovini (slika 3.145.d). Utovarni uređaj Vedrice se prazne pri okretanju oko pogonske osovine i otkopani materijal, po pravilu, sipaju u protočni bunker (sipku), koji se odatle preko uređaja predaje transportnoj traci ili utovaruje u vagone.

Slika 3.146. Proces pražnjenja vedrica oko pogonske zvezde (osovine)

Utovarni uređaji bagera vedričara su vrlo jednostavni, kad se materijal predaje na transportnu traku. Praktično, samo se, kao i kod rotornog bagera, tok otkopanog materijala u protočnom bunkeru nešto suzi i preko obrtne transportne trake preda etažnom transporteru. Kod utovara otkopanog materijala u vagone utovarni uređaji su nešto komplikovaniji, jer se pri prelasku iz vagona u vagon moraju premostiti razmaci između vagona. Pored toga, utovar se, po pravilu, vrši na dva paralelna koloseka, te se moraju premostiti i razmaci između koloseka.

Slika 3.147. Utovarni uređaj; 1. dopremna traka, 2. reverzibilna raspodelan traka, 3. utovarna traka Transportni uređaj na šinama Donji deo bagera obuhvata oslonce i transportni uređaj. Po pravilu, oslanjanje na transprtni uređaj vrši se u tri tačke, kao što je to shematski prikazano na slici 3.148. Na jednoj strani su dva čvrsto vezana oslonca, dok je na drugoj strani pokretni oslonac, koji se obično oslanja na zglob u obliku kugle. Kod velikih bagera opterećenje se preko pokretnih nosača prenosi na mnogobrojna transportna postolja (kolica), koja obezbeđuju revnomerno opterećenje točkova, šina, a preko pragova i tla.

Slika 3.148. Šematski prikaz transportnog uređaja na šinama sa osloncima u tri tačke

Broj točkova kod bagera vedričara na šinama određuje se prema radnoj težini, konstrukciji bagera, dozvoljenom osovinskom pritisku, vrsti šina i dozvoljenom opterećenju tla. Kod bagera vedričara koji su konstruisani samo za dubinski ili samo za visinski rad, čvrsti oslonci nalaze se uvek na strani prema lančaniku sa vedricama i imaju obično dvostruki broj točkova od strane sa pokretnim osloncem. Kod obrtnog bagera vedričara broj točkova je na obe strane isti. Transportna postolja, odnosno kolica se, prema veličini bagera, izrađuju za dve ili četiri šine. Transportna postolja za dve šine (slika 3.149) konstruisana su od horizontalnog sistema pokretnih nosača u osovini postolja. Između oba sistema su smešteni oslonci sa kuglama, koji pri vožnji u pravcu imaju zajedničku osovinu u oravcu vožnje, a pri vožnji u krivini omogućuju okretanje oko vertikalne osovine. Isto tako omogućuju i savlađivanje manje neravnine pokretanjem u vertikalnoj ravni. Poprečno kretanje je, međutim, sprečeno konstrukcijom oslonca, koji omogućuje samo kretanje u dva pravca slično krstastom zglobu. Raspon svakog nosača određen je tako, i osloncem sa kuglama podeljen, da svaka veličina sile oslonce odgovara pripadajućem broju točkova. Donji sistem sastoji se od međusobno nezavisnih transportnih postolja sa po 8, 6 odnosno 4 točka. Kod prva dva postolja zadržava se oslanjanje u tri tačke, što pokazuje postolje sa 8 točkova.

Slika 3.149. Transportni uređaj na šinama sa postoljem (kolicima) za dve šine

Kod vrlo velikih bagera vedričara, zbog velike težine, transportni uređaj se sastoji od velikog broja točkova. Zato se primenjuju transportna kolica za četiri šine. Jer bi za dve šine ceo uređaj bio vrlo velik, a samim tim i neekonomičan. Postolja, odnosno kolica za četiri šine zahtevaju skoro polovinu dužine od onih sa dve šine. Transportni uređaj na gusenicama Transportni uređaj na gusenicama je kod bagera vedričara u principu isti kao i kod rotornog bagera. Za bagere vedričare konstruisan je i poseban tip takozvanih gusenica sa šinskim

transportom, koji je više puta primenjen, ali bez naročitog uspeha zbog velikog habanja zglobova.

Slika 3.150. Primenjeni transportni uređaji bagera vedričara Dubinski bager vedričar Dubinski bager vedričar ili bager vedričar za isključivo dubinski rad je takozvani kruti bager. Gornji deo bagera je, uključujući i nosač lančanika, čvrsto i nepokretno vezan sa donjim delom bagera. Zato se može primeniti samo za dubinski rad, a eventualna promena za visinski rad zahtevala bi demontiranje bagera, okretanje za 180o i rekonstrukciju nosača nosača lančanika vedrica. Slika 3.151 prikazuje noseću konstrukciju dubinskog bagera vedričara, koja je sastavljena od čelične konstrukcije bagera 1, konzole nosača lančanika vedrica 2, nosača lančanika vedrica za duninski rad 3, planirnog dela nosača lančanika vedrica 4, čvrstog (nepokretnog) oslonca 5 i slobodnog oslonca 6.

Slika 3.151. Osnovna konstrukcija dubinskog bagera vedričara

Dubinski bager vedričar se primenjuje za otkopavanje otkrivke i uglja sa utovarom na transportnu traku ili u vagone. Bagerovanje se vrši kontinualnim pomeranjem koloseka u paralelnom radu, tj. Sa nosačem lančanika sa vedricama, koji je stalno paralelan sa kosinom dubinske etaže. Ovaj tip bagera se najčešće koristi u radu sa transportnim mostom za jalovinu. U tom slučaju se umesto utovarnog uređaja u vagone koristi dodatni transporter za vezu sa mostom. Visinski bager vedričar Visinski bager vedričar je konstruisan isključivo za visinski rad i po konstrukciji se ne razlikuje od bagera za dubinski rad, sem u različitoj konstrukciji nosača lančanika sa vedricama. Slika 3.152 prikazuje visinski bager E 1120, koji zbog visinskog rada umesto

krutog nosača lančanika sa vedricama (kao kod dubinskog bagera) ima lomljeni nosač, koji omogućuje formiranje i otkopavanje visinske etaže pod odgovarajućim stabilnim uglom nagiba kosine. Primenjuje se, kao i dubinski bager, za otkopavanje otkrivke i uglja, odnosno za otkopavanje otkrivke kod rada sa transportnim mostom za jalovinu. Zbog čvrste veze gornjeg i donjeg dela bagera radi samo u paralelnom radu uz stalno pomeranje koloseka.

Slika 3.152. Visinski bager vedričar tipa E-1120/15

Obrtni bager vedričar Ovaj tip bagera vedričara se najčešće upotrebljava na površinskim kopovima lignita sa transportnim trakama ili železnicom. Izrađuje se kao portalni i sa bočnom utovarnom transportnom trakom. Savremene konstrukcije, po pravilu, imaju transportni uređaj na gusenicama, ali se primenjuje i transportni uređaj na šinama. Kod obrtnog bagera vedričara gornji deo bagera, u odnosu na donji, postavljen je tako, da se može obrtati za 360o. To omogućuje rad bagera ne samo u frontalnom radu, već i u bloku. Nosač lančanika sa vedricama izveden je kod ovih tipova bagera sa više zglobno lomljenih delova, koji omogućuju otkopavanje različitim rezovima. Takva konstrukcija nosača lančanika sa vedricama omogućuje i selektivno otkopavanje. Tip obrtnog bagera vedričara primenjuje se za otkopavanje otkrivke i uglja u visinskom i dubinskom radu. Ako bager ima transportni uređaj na gusenicama, primenjuje se rad u bloku, pri čemu bager iz mesta otkopava samo obrtanjem nosača lančanika sa vedricama. Na taj način se štedi transportni uređaj sa gusenicama. Ukoliko se otkopavanje vrši frontalnim radom, tada se bočno pomeranje nosača lančanika sa vedricama vrši neprekidnim kretanjem gusenica. Prednost ovog bagera, u odnosu na prethodne tipove bagera vedričara, je u tome, što može vršiti otkopavanje u bloku i na krajevima etaža, te nije potrebna nikakva pomoćna mehanizacija za otkopavanje.

Slika 3.153. Rad obrtnog bagera vedričara bagera Kombinovani bager vedričar Kombinovani bager vedričar, koji je prikazan na slici 3.154, predstavlja kombinaciju dubinskog i obrtnog bagera koji radi u visinskom radu. Nosač lančanika sa vedricama, koji otkopava dubinski 1 se ne može pomerati, već samo dizati i spuštati prko zglobne veze na donjem delu bagera 2. Nosač lančanika sa vedricama 3, koji otkopava visinski, vezan je za gornji obrtni deo bagera 4 i može se okretati za ±90o u stranu.

Slika 3.154. Skica kombinovanog bagera vedričara

Kombinovani bager vedričar istovremeno vrši otkopavanje sa oba nosača lančanika vedrica, koji imaju svoj sopstveni pogon. Prednost ovakvog bagera je u mogućnosti istovremenog otkopavanja otkrivke i uglja kod povoljnih ležišnih prilika. Nedostatak kombinovanog bagera je, da se prilikom kvara na jednoj strani, mora obustaviti rad na otkopavanju i na drugoj strani, što sa sobom povlači gubitke u kapacitetu. Razvojem modernih obrtnih bagera vedričara tip kombinovanog bagera vedričara postao je manje interesantan.

Slika 3.155. Rad bagera u bloku i u frontu 3.3.2.2 Tehnološki parametri bloka bagera vedričara

Slika 3.156. Parametri bloka kod rada bagera vedričara

• dubina (visina) bloka - H • širina bloka - B • dužina otkopavanja bloka – Z • ugao nagiba bočne kosine - βb • ugao nagiba čeone kosine - βč

Visina pri radu u bloku

αsinLH ⋅=

L – dužina nosača lančanika sa vedricama α – ugao nagiba lančanika sa vedricama u odnosu na horizontalnu ravan

L

H

α

Slika 3.157. Parametri visine bloka Visina pri radu u frontu

αsin)LL(H 1 ⋅−=

L1 – dužina segmenta za planiranje u dubinskom radu Širina bloka

pp MNB +=

( ) oomo sinRsinLRB ϕϕ ⋅+⋅+=

B - širina bloka Np - deo širine bloka do trake Mp - deo širine bloka do otkopanog prostora Ro - dužina radnog elementa redukovana na podinu L - aktivna dužina nosača lančanika sa vedricama merena u ravni etaže ϕm - ugao okretanja radnog elementa u stranu etažne trake ϕm1 - ugao okretanja radnog elementa u stranu etažne trake do gornje ivice bočne kosine ϕo - ugao okretanja radnog elementa u stranu otkopanog prostora

Slika 3.158. Određivanje širine bloka

Slika 3.159. Određivanje maksimalne širine bloka u zavisnosti od minimalnog dozvoljenog ugla između nosača

lančanika sa vedricama i odložnog transportera

Dužina otkopavanja bloka

Slika 3.160. Dužina otkopavanja bloka

Ugao nagiba bočne kosine bloka

L

L1minb ββ =

βmin – minimalni ugao nagiba bočne kosine (jednak uglu slobodnog rezanja)

1

2

34

5

6

Slika 3.161. Način formiranja bočne kosine

Slika 3.162. Ugao slobodnog rezanja

Ugao nagiba čeone kosine bloka Određen je uglom nosača lanca vedrica (uglavnom iznosi oko 45O). Rad bagera u bloku

Slika 3.163. Rad bagera vedričara u bloku (primer bagera ERs710)

3.3.2.3. Tehnološki parametri reza Tehnološki parametri reza su:

• visina reza - hr • širina reza - br • dužina reza - lr • broj reza u bloku - nr

Slika 3.164. Rez bagera vedričara

Slika 3.165. Ostvarivanje reza bagera vedričara

Visina reza - hr

rr sh = ϕcosss 0=

Jednaka je debljini reza i ostavaruje se spuštanjem nosača lanca sa vedricama. Širina reza - br

Bbr = Jednaka je širini bloka. Dužina reza - lr – promenljiva. Broj reza u bloku - nr

rr s

Hn =

H – dubina bloka, sr – visina spuštanja (debljina reza)

3.3.2.4. Tehnološki parametri odreska

• visina odreska – hod • širina odreska – bod • dužina odreska – lod

Visina odreska – hod

rr sh = Jednaka je veličini spuštanja radnog elementa. Širina odreska – bod Promenljiva po dužini. Dužina odreska – lod Stalno promenljiva vrednost.

Slika 3.166. Izgled odreska prilikom rada vedričara u bloku lepezastim rezovima

3.3.2.5. Određivanje osnovnih tehnoloških parametara bloka, reza i odreska kod rada bagera vedričara

Slika 3.167. Rad bagera vedričara paralelnim rezovima

Slika 3.168. Rad bagera vedričara lepezastim rezovima

3.3.2.6. Kapacitet bagera vedričara Tehnički kapacitet bagera vedričara:

⋅⋅=⋅⋅⋅=r

pt

r

pteh K

KQ

K

Knq60Q

nsbL60Q sbLK

Kq th

r

p⋅⋅⋅⋅=⇒⋅⋅=⋅

kako je:

:je da sledi ,T

V60n i ,

V60

TVb ,

sin

HL k

k

b ⋅=

⋅

⋅==

α

αsin

sVH60Q b

teh⋅⋅⋅

=

Proračun vremena bagerovanja (otkopavanja) bloka kod rada bagera vedričara

pocbb ttT +=

- vreme čistog bagerovanja - vreme pomoćnih operacija

21cb ttt +=

2b

const02

1b

max01

kV180

Rt odnosno, ,

kV180

Rt

⋅⋅

⋅⋅=

⋅⋅

⋅⋅=

ϕπϕπ

R0 - radijus otkopavanja na planumu; k1 i k2 - korekcioni koeficijenti brzine; ϕmax, ϕconst - uglovi zaokretanja nosača lančanika sa vedricama

Vreme spuštanja nosača lančanika sa vedricom, odnosno promena reza:

dizsp V

st =

Broj rezova u okviru bloka:

s

hn i

rez =

Vreme otkopavanja bloka sastoji se od od zbira vremena potrebnih za otkopavanje pojedinačnih rezova:

)tT(nt spcbrezbl +⋅=

Vreme promene bloka:

diz

b

trprbloka V

H

V

Zt +=

Vtr – brzina transporta bagera Vdiz – brzina dizanja nosača lančanika sa vedricama Z – dužina odstupa Hb – dubina bloka

Ukupno vreme otkopavanja bloka predstavlja zbir vremena otkopavanja bloka i zastoja prilikom promene bloka:

prblokablbloka ttT += 3.3.2.7. Bager vedričar – proračun Potrebna snaga motora za pogon lančanika sa vedricama

( )ηη ⋅

⋅++=

⋅⋅=

3ktdktdk

10

VPPPNNNN

a) sila potrebna za kopanje – Pk :

FknP.odnFkP FvkFk ⋅⋅=⋅=

b) sila potrebna za dizanje materijala – Pd :

32d

21dd PPP −− +=

Ho

H

α1

2

3

αGi

Gi sinαGi cosα

Slika 3.169. Sektor otkopavanja 1-2, sektor podizanja materijala do mesta pražnjenja 2-3

α

α

sinGn2

1P

sinGP

iv21

d

i21

d

⋅⋅⋅=

⋅=

−

−

Analogno za drugi sektor. c) sila potrebna za savlađivanje trenja – Pt :

32t

21tt PPP −− +=

( ) ( ) αγµαµ

αµ

cosk

kq

T

L

2

1cosGn

2

1P

cosGP

r

piv

21t

i21

t

⋅⋅⋅⋅⋅⋅=⋅⋅⋅⋅

=

⋅⋅=

−

−

Analogno za drugi sektor. Stabilnost bagera vedričara

pv

A

α

Gpr

Ggp

Gdp

Gre

Pk

rk

rre

rdp

rgp

rpr

hv

Slika 3.170. Proračunska šema bagera vedričara u radu za određivanje stabilnosti

Koeficijent stabilnosti bagera vedričara u radu:

25.1M

Mk

p

zs ≥=

∑∑

Za neradno stanje (transport ili montaža): ks = 1.3÷1.4 . Suma zadržnih momenata:

dpdpgpgpprprz rgmrgmrgmM ⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅=∑

Suma prevrtnih momenata:

vvrerekkp hFprgmrsinPM ⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅=∑ α

Slika 3.171. Proračunska šema bagera vedričara pri transportu i pri montaži za određivanje stabilnosti