UTOVARAČI

1. UTOVARAČI • Utovarači su strojevi namijenjeni za utovar iskopanog ili miniranog materijala. • Osnovna podjela na: • jamske utovarače – cikličkog ili kontinuiranog načina rada • površinske utovarače – uglavnom cikličkog načina rada

2. JAMSKI UTOVARAČI • Razlikuju se prema: • a) načinu rada • utovarači cikličkog načina rada • utovarači kontinuiranog načina rada • b) tipu radnog elementa • utovarači s lopatom (ciklički) • utovarači s prigrtajućim elementima (kontinuirani) c) načinu daljnjeg postupka s utovarenim materijalom • s neposrednim prebacivanjem u transportno sredstvo • s posrednim prebacivanjem posredstvom kraćeg transportera • s deponiranjem određene količine materijala na samom utovaraču

3. JAMSKI UTOVARAČI • d) načinu predavanja utovarenog materijala daljnjem uređaju u utovarno-transportnom lancu • s predavanjem direktno (u pravcu) iza stroja • s dodavanjem u jednom pojasu iza stroja • s bočnim dodavanjem • e) mogućnostima manevriranja (stražnjim) predajnim dijelom • s predavanjem materijala daljnjem sredstvu na fiksnoj, konstruktivno određenoj visini • s mogućnošću promjene (prilagođavanja) visine predavanja materijala • f) načinu manevriranja pri zahvaćanju pojasa materijala određene širine • utovarni element zahvaća pojas zakretanjem cijelog stroja • utovarni element zahvaća pojas isključivo vlastitim zakretanjem

4. JAMSKI UTOVARAČI • g) vrsti pogona • na komprimirani zrak • električnu energiju • motorom s unutrašnjim izgaranjem (redovno diesel motori) h) tipu voznog uređaja • na tračnicama (danas vrlo rijetka primjena) • na gumenim kotačima • na gusjenicama i) broju motora za pogon pojedinih funkcija (sklopova) • jednomotorni pogon • višemotorni pogon (svaka funkcija pogonjena je posebnim motorom) • j) načinu upravljanja funkcijama (sklopovima) • mehaničko • električno • zračno (pneumatsko) • hidrauličko

5. JAMSKI UTOVARAČI CIKLIČNOG NAČINA RADA Mehanički utovarači s lopatom tipa Eimco A MACHINE IS INVENTED “John Spence Finlay, Superintendent of the North Lilly Mine, Eureka, Utah revolutionized mining with the development of his Overshot Loader. Back in 1931 he built and sold four of these units for $1,600 each.”

6. JAMSKI UTOVARAČI CIKLIČNOG NAČINA RADA Mehanički utovarači s lopatom tipa Eimco Slika 1. Utovarač cikličkog načina rada s lopatom (tipa Eimco) Slika 2. Utovar materijala: direktno u vagonet (a) i posredstvom grabuljastog transportera (b)

7. JAMSKI UTOVARAČI CIKLIČNOG NAČINA RADA Mehanički utovarači s lopatom tipa Eimco

8. 3 3 1 2 2 1 transport istresanje utovar JAMSKI UTOVARAČI CIKLIČNOG NAČINA RADA Bunkerski utovarači 1 – vozno postolje na gumenim kotačima 2 – lopata 3 – spremnik (sanduk, bunker) Slika 3. Utovarno-transportni stroj s bunkerom

9. JAMSKI UTOVARAČI CIKLIČNOG NAČINA RADA LHD strojevi (Load-Haul-Dump = Utovar-Transport-Istresanje)

10. Zajedničke karakteristike današnjih LHD utovarača 1. Mogućnost odabira, kod istog modela, između električnog i diesel pogonskog motora (diesel opcija uključuje kondicioniranje ispušnih plinova) 2. Zglobno upravljanje 3. Mogućnost daljinskog upravljanja u opasnim zonama 4. S-zaštita motora 5. Robusna konstrukcija 6. Mala visina i širina 7. Pogon na sva četiri kotača 8. Upravljačko sjedište je smješteno bočno • Učinak (kapacitet) bunkerskih utovarača i LHD strojeva ovisi o: • volumenu lopate • brzini kretanja (vožnje) stroja • duljini transporta (odvoza) materijala

11. Transportni put 1. “Siromašni” beton 2. Mehanička stabilizacija 3. Cementna stabilizacija 4. Stabilizacija vapnom 5. Stabilizacija bitumenom 6. Stabilizacija anhidritom 7. Prethodno izlivene betonske ploče Tipovi slobodno pogonjenih vozila 1. LHD 2. Za prijevoz ljudi 3. Vozila s više namjena 4. Jamski kamioni

12. Prednosti LHD utovarača pred čelnim površinskim utovaračima pri iskopu tunela • Za isti volumen utovarne lopate LHD utovarači imaju manje dimenzije (visina i širina) u odnosu na površinske utovarače (dužina je povećana) • S obzirom na mnogo bolji odnos između vlastite mase i nosivosti LHD utovarači osiguravaju ekonomičan transport materijala na veće udaljenosti (čak do 500 m) • Mogućnost električnog pogona reducira operativne troškove i smanjuje zahtijeve na ventilaciji • Veća udobnost vozača zbog manje visine stroja • Brzina vožnje prema naprijed i prema natrag je kod LHD-a ista što nije slučaj kod površinskih utovarača

16. 1. Nepromjenljivo vrijeme - Utovar - Istovar - Zaokretanje - Manevar - Ubrzavanje - Usporavanje 2. Promjenljivo vrijeme - sastoji se od vremena za prijevoz materijala do mjesta istresanja i vraćanje praznog vozila Ulazni podaci za proračun učinka LHD utovarača 1. Nasipna gustoća materijala 2. Ganulometrijski sastav materijala 3. Tvrdoća i abrazivnost materijala 4. Karakteristike transportnog puta (broj i veličina krivina, površinske karakteristike, širina, itd.) Ciklus rada LHD-a

17. Nagib=0; srednji uvjeti puta Nasipna gustoća: r=1,7 t/m3; Volumen utovarne lopate Vl=3 m3; Koeficijent punjenja kp= 0,9 Konstantna brzina vozila: vc= 8,5 km/h=2,36 m/s Transportna udaljenost: L=150 m, Lu= 300 m Maksimalno ubrzanje: a=0,3 m/s2; Maksimalno usporenje: au=0,6 m/s2 Vrijeme zapunjenja lopate uz potrebno manevriranje: tu=30s Vrijeme istresanja lopate uz potrebni manevar: ti=20s Ukupno vrijeme ubrzanja: ta= 2vc/a= 2 · 2,36/0,3=15,73 s Ukupno vrijeme usporenja: tau= 2vc/au= 2 · 2,36/0,6=7,87 s Nepromjenljivo vrijeme ciklusa: T1=tu+ti+ta+tau=30+20+15,73+7,87=73,6 s Ukupna udaljenost koju vozilo prevali kod ubrzanja: la=(vcta)/2=(2,36 · 15,73)/2=18,56 m Ukupna udaljenost koju vozilo prevali kod usporenja: la=(vctau)/2=(2,36 · 7,87)/2=9,28 m Primjer proračuna

18. Ukupna udaljenost koju vozilo prevali kod jednolike vožnje: lc=Lu-la-lau=300-18,56-9,28=272,16 m Promjenljivo vrijeme: T2=lc/vc=272,16/2,36=115,3 s Ukupno vrijeme ciklusa: Tc=T1+T2=73,6+115,3=188,9 s Broj ciklusa na sat: nc=(50 · 60)/Tc=(50 · 60)/188,9=15,88 ciklusa /h Masa tereta u lopati: ml=Vl · r · kp=3 · 1,7 · 0,9=4,59 t Satni učinak LHD utovarača: Qh=nc · ml=15,88 · 4,59=72,89 t/h

19. JAMSKI UTOVARAČI CIKLIČNOG NAČINA RADA Utovarači s bočnim istresanjem materijala (a) 1 – utovarač 2 – lokomotiva 3 – vagonet (b) Slika 7. Utovarač s bočnim istresanjem materijala: princip rada (a) i utovar u vagonete (b)

20. 2 4 1 5 2 3 4 4 1 JAMSKI UTOVARAČI KONTINUIRANOG NAČINA RADA Utovarač kontinuiranog načina rada s prigrtačima 1 – prigrtači 2 – kosa rampa (ploča) 3 – grabuljasti transporter (jednolančani) 4 – cilindri za pokretanje 5 – gusjenice Slika 8. Utovarač kontinuiranog načina rada s prigrtačima u obliku ruku (tvrtka 'JOY', SAD)

21. POVRŠINSKI UTOVARAČI • uglavnom su cikličkog načina rada • radni element: utovarna lopata (volumena od oko 0,3 do 10 m3) • vozni uređaj: na gusjenicama ili gumenim kotačima • pogonski motor: diesel motor • pomoćni pogon: hidraulički (hidraulički cilindri + hidraulička pumpa) • odstupanja od gorenavedenih značajki su rijetka ( strojevi za specifične uvjete ili namjene) • unutar navedene sheme, razlikuju se 2 osnovna tipa utovarača: b) s nezakretnim radnim elementom čelni utovarač a) sa zakretnim radnim elementom

22. POVRŠINSKI UTOVARAČI • Radni element čelnog utovarača: • utovarna lopata montirana na kraju sustava poluga koje imaju oslonac na tijelu stroja • lopata je sandučastog oblika, zaobljena na dnu i otvorena s gornje strane; prednji rub ojačan nožem od tvrđeg materijala ili su na njega navareni ili pomoću vijaka pričvršćeni zubi (ovisno o materijalu koji se utovaruje) • kretanje lopate, tj. njeno podizanje i spuštanje, te zakretanje u položaj za punjenje i pražnjenje, postiže se djelovanjem hidrauličkih cilindara na sustav poluga

23. POVRŠINSKI UTOVARAČI Podijela čelnih utovarača prema načinu rada: 1.) utovarači koji zahvaćaju i istresaju materijal ispred sebe (najčešći tip) 2.) utovarači koji materijal zahvaćaju ispred sebe, a i istresaju ga iza sebe ("preko glave") 3.) utovarači s obje mogućnosti Utovarač s istresanjem iza sebe ("preko glave") Utovarač s bočnim istresanjem

24. POVRŠINSKI UTOVARAČI • Podjela čelnih utovarača prema voznom uređaju (načinu kretanja): • utovarači na gusjenicama

25. zglobni spoj koji dijeli utovarni stroj u 2 dijela POVRŠINSKI UTOVARAČI • Podjela čelnih utovarača prema voznom uređaju (načinu kretanja): • 2. utovarači na gumenim kotačima • 2.1. s neupravljivim kotačima • 2.1.1. s krutim tijelom voznog uređaja • 2.1.2. s voznim uređajem u 2 ili 3 dijela (međusobno zglobno spojena) • 2.2. s upravljivim kotačima

26. POVRŠINSKI UTOVARAČI Prema prijenosu snage - hidrostatički prijenos (laki utovarači) - hidrodinamički prijenos (srednji i teški) • Podjela površinskih utovarača prema masi, snazi motora i volumenu utovarne lopate: • - vrlo laki: do 5 t/do 50 kW/ 0,6-1,5 m3 • - laki: do 10 t/50-100 kW/ 1,8-2,8 m3 • - srednji: 10-25 t/ 100-200 kW/ 2,4-3,1 (3,5) m3 • - teški: 25-35 t/ 200-300 kW/ 2,7-3,1 (3,5)/ 4,0-5,0 m3 • - vrlo teški: 87,5 t/ 515 kW/10,5 m3 • Primjena čelnih utovarača: • utovar materijala na odlagalištima mineralne sirovine i jalovine, kamenolomima, pri iskopu (cestovnih i željezničkih) tunela

27. POVRŠINSKI UTOVARAČI

28. PRAKSA • Zadan tip utovarača i potrebni učinak - kontrola da li zadovoljava tj. proračun vremena potrebnog za utovar zadane količine materijala • Zadan potrebni učinak - odabir tipa utovarača koji zadovoljava

29. RADNI UČINAK UTOVARAČA V - obujam utovarne lopate, m3 Tc - vrijeme radnog ciklusa, h kp - faktor punjenja lopate kr - faktor rastresitosti materijala

30. Tc - vrijeme radnog ciklusa L - ukupna transportna udaljenost, m l - =15m, približna udaljenost potrebna za manevar utovarača prilikom istresanja ili punjenja lopate, ovisi o dimenzijama utovarača vs - srednja brzina vožnje, m/s (ovisi o uvjetima puta i karakteristikama utovarača) tn - nepromjenljivo vrijeme potrebno za manevar (ovisi o tipu utovarača)

31. Koeficijent punjenja lopate, kp

32. Odabir utovarača obzirom na zadani učinak utovara • Određivanje potrebnog učinka • Određivanje trajanja ciklusa utovarača i broj ciklusa u jednom satu • Određivanje volumena po ciklusu • Određivanje obujma utovarne lopate • Odabir tipa utovarača s obzirom na nosivost i obujam utovarne lopate

33. 1. Određivanje potrebnog učinka Zahtijevana učinkovitost utovarača se mora odrediti s obzirom na zadanu prizvodnju kamenoloma ili na zahtijevanu učinkovitost s obzirom na učinak primarne drobilice. Zahtijevana učinkovitost se mora odrediti vrlo pažljivo kako bi se odabrao odrgovarajući utovarač. 2. Vrijeme ciklusa utovarača Vrijeme ciklusa utovarača se sastoji od nepromjenljivog vremena i vremena potrebnog za transport materijala do transportnog sredstva. Nepromjenljivo vrijeme ovisi o vrsti (proizvođaču) i tipu utovarača (tehničkim karakteristikama) a uključuje vrijeme potrebno za utovar i istovar lopate, te vrijeme potrebno za manevriranje. LIEBHERR Tip utovarača Srednje vrijeme trajanja ciklusa L 512 - L 522 0,35 - 0,45 min L 531 - L 541 0,45 - 0,50 min L 551 0,50 - 0,55 min Svi proizvođači daju također i korekcione faktore za nepromjenljivo vrijeme ciklusa koji ovise o vrsti i granulometrijskom sastavu materijala (od +0,02 do +0,04 min), o obliku hrpe materijala s koje se puni lopata utovarača (+0,01 - +0,02 min), itd. Vrijeme transporta materijala ovisi o transportnoj udaljenosti, tehničkim karakteristikama utovarača (snaga motora, koeficijent iskorištenja prijenosa) i o karakteristikama transportnog puta (otpor kotrljanja, otpor uslijed nagiba). Ako su poznate osnovne teh. karkteristike (npr. maksimalno moguća brzina u pojedinom stupnju prijenosa) i koeficijent trenja između podloge i kotača (ili gusjenica) te nagib transportnog puta moguće je izračunati vrijeme transporta za svaku pojedinu dionicu. Prizvođači opreme često puta daju već izračunate te podatke za svaki pojedini tip utovarača i to u obliku dijagrama ili tablica.

34. f - koeficijent otpora kotrljanja, daN/t G - masa utovarača, t G - masa utovarača, kg n - nagib kosine, % g - ubrzanje sile teže

36. 3. Određivanje volumena po ciklusu Qz - zahtijevana proizvodnja, m3/h Pz - zadana učinkovitost utovara, t/h ρ - nasipna gustoća materijala, t/m3 Vc - volumen po ciklusu Bcs – broj ciklusa u jednom satu 4. Određivanje obujma utovarne lopate

37. 5. Odabir tipa utovarača s obzirom na nosivost i obujam utovarne lopate N - nosivost utovarača s obzirom na volumen materijala po ciklusu i nasipnu gustoću materijala