Partner serwisu
04 sierpnia 2017

Wszechstronne ładowarki

Kategoria: Artykuły z czasopisma

Plac budowy, plac składowy materiałów sypkich, teren odkrywkowej kopalni kruszyw… Miejsca te łączy ze sobą przynajmniej jeden wspólny element. Są nim maszyny, a wśród nich ładowarki kołowe na podwoziach oponowych, cenione głównie ze względu na swoją wszechstronność.

Wszechstronne ładowarki

Pod hasłem „roboty ziemne” kryje się cały szereg prac, obejmujący swoim zasięgiem odspajanie, przemieszczanie, układanie i zagęszczanie gruntu z ewentualnym jego ulepszaniem spoiwami mineralnymi oraz doraźnym lub trwałym odwodnieniem. Wszystkie wymienione prace to podobne technologie, jak i metody realizacji. Główny cel robót stanowi najczęściej wykonanie wykopu budowlanego, przekopu lub nasypu. Natomiast ich ilość i zakres powoduje, że jedynym sposobem efektywnej realizacji jest zastosowanie właściwych do tego celu maszyn, do których można zaliczyć m.in. ładowarki kołowe.

Ładowarki należą do grupy maszyn roboczych ciężkich. Używane są najczęściej do załadunku urobku, transportu na bliskie odległości oraz jego wyładunku. Stosowane w kopalniach podziemnych i odkrywkowych, przy robotach inżynieryjnych (maszyny duże i bardzo duże), przy odspajaniu niezamarzniętych gruntów czy przewozie materiałów budowlanych na placach budów (maszyny średnie i małe), najczęściej z wykorzystaniem osprzętu w formie łyżek. Właśnie ich uniwersalność sprawia, że są tak powszechne. W kopalniach odkrywkowych natomiast stanowią jedno z podstawowych ogniw mechanizacji procesów wydobywczych.

Charakterystyczny dla ładowarek jest proces napełniania łyżki, gdyż realizuje się go za pomocą mechanizmu jazdy. Inna cecha to przemieszczanie łyżki w płaszczyźnie poziomej, które dokonuje się drogą zmiany położenia całej maszyny. Pozwala to ładowarkom wyróżniać się dużą zwrotnością, co często na niewielkich przestrzeniach, w których przychodzi im pracować, stanowi niepodważalny walor użytkowy. Ponadto można im przypisać stosunkowo dużą prędkość jazdy oraz nierzadko możliwość jej kontynuacji po drogach publicznych.

Ładowarki pracujące zgodnie z wytycznymi producenta to przede wszystkim duża wydajność, a także korzystne wskaźniki materiałochłonności i energochłonności.

Obecnie większość ładowarek łyżkowych produkowana jest na podwoziach oponowych. Kołowe oponowe zespoły jazdy maszyn roboczych, ze względu na swoją podatność na odkształcenia, ale i bardzo duże zdolności manewrowe, są podstawowymi elementami wyposażenia tych maszyn. Przemieszczanie się maszyny z zespołem wyposażonym w koła jezdne jest możliwe dzięki zjawisku toczenia się ich w polu grawitacji po podłożu. Jeżeli osie kół są dodatkowo wyposażone w układy napędowe, mamy do czynienia z maszynami roboczymi samojezdnymi. Tak rozumiane maszyny samojezdne mogą poruszać się po prawie dowolnym podłożu, gdyż cechują się znaczną zwrotnością i względnie dużymi prędkościami jazdy (od 30 do 50 km/h, a po drogach terenowych od 5 do 20 km/h), dlatego też stosowane są w budownictwie i górnictwie do najrozmaitszych prac w różnych miejscach. Mają także małe opory ruchu podczas jazdy po podłożach utwardzonych i zbytnio nie niszczą takich podłoży.

Opony specjalnej konstrukcji

W maszynach samojezdnych używanych w kopalniach stosuje się opony specjalnej konstrukcji. Projektowane są one z przeznaczeniem do pracy w ciężkich warunkach, do przejazdu na niezbyt dużych odległościach i zazwyczaj z ograniczoną prędkością. Pomija się przy tym ograniczenia stawiane oponom przeznaczonym do pojazdów korzystających z dróg publicznych, stąd nazwa tej klasy opon off the road. W podwoziach kołowych ogumionych stosuje się koła pneumatyczne lub koła gumowe pełne. W maszynach górniczych koła gumowe pełne nie mają praktycznie żadnego znaczenia. Najczęściej wykorzystywane są opony charakteryzujące się dużą elastycznością, co ułatwia poprawne układanie się opony na powierzchni, w wyniku czego obniżają się naciski jednostkowe między oponą a podłożem oraz poprawiają warunki przyczepności. Po skomasowaniu tych czynników daje się zauważyć korzystny wpływ na trwałość opony, a także zmniejszenie zużycia nawierzchni. W przypadku ładowarek, których praca cechuje się krótkimi przejazdami przy stosunkowo długich postojach, a prędkość jazdy jest ograniczona, można pominąć problemy cieplne, czyli zagadnienia grzania się opon w trakcie jazdy.

Różne pojemności

Współczesne ładowarki w przeważającej mierze wyposażone są w napęd spalinowo-hydrauliczny i rozładunek przedni. Należą one do grupy maszyn o cyklicznym sposobie pracy. Pracują wyłącznie ponad poziomem, na którym się przemieszczają. Mogą urabiać ściany o wysokościach od 5,0 do 10,0 m. Proces ładowania obejmuje dostawienie łyżki ładowarki do pryzmy urobku, zagłębienie łyżki podczas jazdy maszyny do przodu, napełnienie jej przez obrót, podniesienie wysięgnika z łyżką, jazdę do miejsca wyładowania, opróżnienie łyżki oraz opuszczenie jej i powrót do miejsca załadunku.

Ładowarki łyżkowe na podwoziach oponowych charakteryzują się bardzo zróżnicowanymi pojemnościami łyżek. Są to wielkości od 0,5 do ponad 30 m3. Najczęściej spotyka się ładowarki o pojemności łyżek od 4 do 8 m3, przy mocach silników od 130 do 514 kW i wydajnościach od 300 do 800 m3/h, a nawet większych. Niezależnie od przeznaczenia i konstrukcji, wszystkie ładowarki jednołyżkowe składają się z dwóch podstawowych zespołów: jezdnego i ładującego (łyżka z wysięgnikiem).

Wydajność przede wszystkim

Zarówno w nowoczesnym budownictwie, jak i światowym górnictwie odkrywkowym kopalin pospolitych urabianych ze złóż suchych, nieprzerwanie pojawia się coraz więcej ładowarek przystosowanych parametrami technicznymi do trudnych i czasami bardzo uciążliwych warunków pracy. Niestety nie oznacza to mniejszego narażenia maszyn na ryzyko uszkodzenia czy mniejszych kosztów użytkowania. Ryzyko to jest spore, choćby ze względu na ciągły, bardzo bliski podjazd do innych środków transportu podczas procesów załadowczych. W sposób istotny na koszty eksploatacyjne wpływa chociażby ryzyko przecięcia, a w efekcie zniszczenia kosztownego ogumienia nierzadko wystającymi z podłoża prętami zbrojeniowymi czy odłamkami skalnymi i wynikająca stąd konieczność stosowania łańcuchów ochronnych, na co również nie każdy może sobie pozwolić.

Zadania budowlane lub wydobywcze realizowane są zwykle przy określonych uwarunkowaniach i ograniczeniach. Mowa tu w dużej mierze o czynnikach ekonomicznych, takich jak długi okres zwrotu nakładów inwestycyjnych, stosunkowo wysokich kosztach pracy czy stale wzrastających cenach gruntów. Dlatego też niezwykle istotne wydają się dyskusje na temat kryteriów doboru i efektywności wprowadzanych maszyn, nawet na poziomie naukowym. Zagadnienia te są rozpatrywane zarówno w aspekcie ich produkcji, jak i eksploatacji. Stąd poszukiwanie metod oceny efektywności ładowarek łyżkowych pracujących w złożonych warunkach, objawia się jako problem trudny na gruncie nauk technicznych czy ekonomicznych.

Wydajność ładowarek łyżkowych współpracujących ze środkami transportu samochodowego zależy głównie od właściwego sposobu napełnienia środka transportowego, a także od odpowiedniego jego ustawienia względem pracującej ładowarki. Ustawienie to powinno zapewnić maszynie ładującej możliwie krótką i nieskomplikowaną drogę podjazdu. W przypadku ładowarki kołowej charakter procesu zaczerpywania i załadunku urobku wymusza określony sposób manewrowania pod załadunek wozideł technologicznych. Ładowarka może napełnić skrzynię ładunkową wozidła tylko przy bocznym wysypie łyżki do skrzyni ładunkowej, co utrudnia często system podjazdu pod maszynę ładującą – wydłużając czas cyklu.

Podczas eksploatacji maszyny brana jest także pod uwagę podstawowa porównawcza wielkość produkcyjna, czyli wydajność techniczna. Określa ona maksymalną zdolność produkcyjną ładowarki w rzeczywistych warunkach pracy. Zależy między innymi od rodzaju i stanu podłoża oraz umiejętności operatora. W wielu przypadkach oblicza się również wydajność efektywną. Uwzględnia się przy tym pracę zmianową, warunki i organizację pracy, podstawianie środków transportowych, zamierzone i niezamierzone przerwy i postoje w pracy, konserwacje itp. Podobnie jest z określaniem wydajności eksploatacyjnej (ruchowej), uzyskiwanej w ciągu roku eksploatacji maszyny, która z kolei uwzględnia czasy zmiany miejsca pracy ładowarki czy napraw głównych.

***

Zastosowanie ładowarek łyżkowych w pracach budowlanych, jak i przy mechanizacji procesów wydobywczych kopalin pospolitych, jest w wielu przypadkach bardzo efektywne ze względu na dużą mobilność i możliwość wykonywania prac bez stosowania maszyn pomocniczych. Ponadto niezależnie od rodzaju wykonywanej pracy i swojej mobilności, maszyny mogą współpracować z każdym innym środkiem transportu. Poprzez swoje eksploatacyjne zalety, ładowarki łyżkowe uznane zostały jako niezbędne wyposażenie technologiczne w budownictwie i kopalniach odkrywkowych. Nie oznacza to jednak, że maszyny można opisywać wyłącznie w świetle ich zalet. Wadami ładowarek łyżkowych są przede wszystkim małe siły kopania, długi czas cyklu roboczego czy stosunkowo mniejsze zasięgi urabiania i wyładunku, w porównaniu chociażby do koparek łyżkowych. Ponadto trudności z poruszaniem się po śliskim i grząskim terenie oraz większe zagrożenia przy załadunku materiału na samochody czy konieczność bliskiego do nich podjazdu.

W eksploatacji mamy do czynienia z maszynami, które przepracowały już sporą ilość godzin. Niektóre zostały zaprojektowane wiele lat temu i zwykle dąży się do zastąpienia ich innymi zespołami maszyn czy urządzeń. Mimo to ładowarki kołowe, ze względu na swoją uniwersalność, wciąż zachowują swoją mocną pozycję i można przypuszczać, że ten trend szybko nie ulegnie zmianie.

 

Artykuł został również opublikowany w numerze 4/2017 dwumiesięcznika "Surowce i Maszyny Budowlane".

 

Strona używa plików cookies w celu realizacji usług i zgodnie z Polityką Plików Cookies. OK, AKCEPTUJĘ