Землеройно-фрезерные машины Vermeer Terrain Leveler

На страницах периодических изданий уже неоднократно освещалась тема применения машин послойного фрезерования на горных работах. Часто упоминаются в последнее время комбайны Wirtgen SM (майнеры) по причине их активного продвижения на российский рынок. Впрочем, опыт применения майнеров неоднозначен. Наряду с успешными показателями присутствуют и по-настоящему провальные. И речь идет не только о комбайнах Wirtgen SM, в памяти специалистов еще свежа эпопея внедрения КСМ-2000Р фирмы ThyssenKrupp Fördertechnik.

Эффективность работы майнеров зависит от крепости разрабатываемых пород, их склонности к налипанию, от структуры массива, погодных условий и др. Опыт дает возможность утверждать, что разработка классическим фрезерованием горных пород с крепостью выше 6 по шкале Протодьяконова неэффективна (см. «Майнеры. Вопросы целесообразности применения»). Второй аспект – вяжущие свойства полуфабриката. Налипание и намерзание влажной массы на ленты и ролики конвейеров, заштыбовка перегрузочных устройств, расход дорогостоящих лент – все это возможно при эксплуатации майнеров. Универсальных методов борьбы с этими проблемами нет. Зачастую экскавационное оборудование непрерывного действия, занятое на разработке склонных к налипанию и намерзанию грунтов, эксплуатируется сезонно. Заказчику надо самому оценить характеристики пород, планируемых к разработке майнерами, и наметить определенные мероприятия для предотвращения негативных последствий. Отдельные производители решают эту проблему проще – вообще не оснащают фрезерную машину погрузочными устройствами.

Существует много объектов, где необходимо отработать массив крепких пород либо мощных бетонных площадей, при этом рыхление взрывом по каким-то причинам произвести невозможно. Например, отработка участка карьера вблизи рабочего поселка или промышленных объектов или разрушение старого бетонного полотна большой площади. Здесь фрезерующая машина может стать самым подходящим инструментом для проведения работ.

Для объектов с большим объемом планировочных и просто землеройных работ зарубежные компании выпускают семейство мощных землеройно-фрезерных машин (ЗФМ). Это машины Roadminer компании Trencor, горные фрезы MAN Takraf, фрезы Terrain Leveler компании Vermeer. От уже хорошо знакомых горных комбайнов Surface Miner компании Wirtgen эти машины отличаются отсутствием погрузочных органов, выносом исполнительного органа за пределы базы, более широким захватом и глубиной фрезерования, тракторным гусеничным ходом.

В России пока работает только одна мощная ЗМФ Т1255 производства Vermeer. Компания Vermeer разработала свою версию землеройно-фрезерных машин Terrain Leveler, предназначенных только для фрезерования.

ЗФМ Т1055 и Т1255 созданы на основе траншеекопателей Commander и оборудуются фрезой, установленной на своеобразной «качалке». Машина фрезерует блок позади себя по ходу движения, при этом резцы внедряются в массив сверху вниз, скалывая куски породы. Глубину фрезерования устанавливают, регулируя угол наклона «качалки», но она не может превышать диаметр фрезерного барабана. Отсутствие погрузочных органов упрощает конструкцию машины по сравнению с классическими майнерами. Преимущество конструктивной схемы машин типа Vermeer еще и в том, что исполнительный орган находится на выносе и влияние ударных колебательных нагрузок на основные механизмы ослаблено, чего не скажешь о майнерах Wirtgen, на которых барабан расположен по центру под силовым агрегатом. Заднее расположение фрезерного барабана в данном случае предпочтительнее, так как тяговая машина идет по целику, а не по разрыхленной массе, обеспечивая лучшее сцепление гусениц с грунтом и горизонтирование.

Наследие от траншеекопателей – значительная масса машины. Толщина стальных листов, из которых сварены несущие конструкции, составляет от 20 до 50  мм. Гусеничный ход мощный, многоопорный. Все металлоконструкции выполнены таким образом, чтобы выдерживать экстремальные нагрузки. А именно такие нагрузки испытывает землеройная машина при работе на крепких породах.

Привод фрезерного барабана гидравлический через приводную цепь, которая также является исполнительным органом и оснащена резцами. Гидромоторы с планетарными редукторами при этом расположены над барабаном. Гидропривод позволяет плавно регулировать частоту вращения барабана во всем диапазоне, от нуля до максимума. Ход машины также гидростатический. Дизель Caterpillar расположен в передней части, там же установлены главные насосы. Вынос силовой установки за пределы гусеничной базы служит для создания противовеса исполнительному органу и манипулятору. Удаленность снижает и воздействие на агрегаты установки вибрации от фрезерного барабана.

В кабине машины установлена электронная контрольная система ТЕС 2000.2, позволяющая регулировать нагрузку агрегатов в зависимости от эксплуатационной нагрузки в режиме реального времени. Кабина поднимается на необходимую высоту в зависимости от условий видимости для оператора.

Главный плюс рабочего органа Terrain Leveler заключается в том, что он вращается сверху вниз по ходу подачи. У остальных производителей (кроме MAN Takraf) барабан вращается снизу вверх по ходу подачи. У Terrain Leveler резец встречает породу почти по нормали к поверхности, чем достигаются наилучшие условия его работы. При внедрении резец порождает в массиве трещину, а затем отжимает кусок породы от забоя. Как бы «наезжая» на забой, барабан использует бо'льшую часть массы всей машины, усилие внедрения достаточно значительной величины достигается без перегрузки хода. Фрезерный барабан с цепью – это заднее приводное «колесо» машины, способствующее ходу, а не противодействующее ему, как на машинах конкурентов. В связи с этим практически вся мощность силовой установки расходуется на разрушение массива, тогда как на классических майнерах мощность распыляется на противодействующие друг другу ход и исполнительный орган и на погрузку горной массы.

Гидропривод позволяет достигать большого крутящего момента, достаточного для разрыва арматуры, связанных блоков и т. д. Это свойство машин Terrain Leveler с успехом используют строители при разрушении старых железобетонных оснований, где обычный гидромолот не справляется с арматурой. Например, разрушение бетонного покрытия в зоне аэропорта Шереметьево в Москве (диаметр арматуры 18 мм). При традиционных методах с применением гидромолотов и резаков на такой объем работ ушли бы многие месяцы тяжелого труда.

ЗФМ с успехом применяются и на горных работах в случаях, когда применение взрывного рыхления невозможно или связано с большими трудностями.

При работе Т1255 в карьере в окрестностях Бирмингема (Англия) контактная прочность пород достигала 1400…1750 МПа (не путать с прочностью на сжатие). Расход топлива при этом составил до 100 л/ч при толщине слоя за проход 700 мм. На барабане были установлены 120 зубьев TS-10 (диаметр вставки 10 мм), ширина барабана – 3600 мм. Угол наклона барабана с каждой стороны – 5°. При работе машины использовали лазер с микропроцессором (для горизонтирования) и систему пылеподавления. Погрузка горной массы осуществлялась фронтальным погрузчиком. Ровная отфрезерованная поверхность способствовала легкому внедрению ковша погрузчика в отбитую массу.

В подобном качестве ЗФМ уже работают в США, Египте, Португалии, Восточной Европе. Корпорация «Трансстрой» (Россия) периодически эксплуатирует одну ЗФМ Т1255 при производстве большого объема планировочных работ. Начали проявлять интерес к подобным машинам и недроразработчики, в том числе производители цементного сырья.