RUDARSKO GEOLOKO NAFTNI FAKULTET

44

OPENITO O STROJNOM ISKOPU STIJENA

Jo od prvih zaetaka civilizacije, ovjek je u svojem neprekidnom hodu za boljitkom izmiljao i koristio razliita orua za najrazliitije namjene. Prvi alati i orua jo iz kamenog doba izraena su od ivotinjskih kostiju, rogova jelena, drveta, bjelokosti i kamena. Prva orua ili oruja su bili sluajno pronaeni komadi kostiju ili kamena zgodnog oblika. S vremenom je ovjek poeo svjesno koristiti te izraivati mnogo sofisticiranija orua. Pa je tako odbaeni jelenski rog, komad iljaste kosti postao klin, grablje ili eki, komad kamena je postao sjekira ili no. Vrlo brzo, ovjek je nauio razlikovati kremen od obinog kamena. Uvidio je da se drugim komadom kremena moe udaranjem oblikovati te da je mnogo tvri od ostalih tada raspoloivih materijala. Kad je prethistorijski ovjek u svojoj neposrednoj okolici iscrpio povrinske zalihe dragocjenog kamena poeo je u potrazi za njim kopati u podzemlje. Iz toga proizlazi da je rudarenje za kremenom najraniji ovjekov organizirani rad nekoliko milenija stariji od poljodjelstva. Dokaz tomu su irom svijeta razasuti rudnici kvarca jo iz kamenog doba kao to je npr. lokacija Grimes Graves u blizini Brandona u pokrajini Suffolk u Engleskoj za koju se zna da je starija od 10000 godina. Upotreba kremena kao alata zadrala se ak do poetka eljeznog doba. Interesantno je da je veina eljeznih predmeta pronaena u Egiptu i drugdje irom svijeta bila oruje i ukrasi a ne alati. Alati su se pojavili mnogo kasnije (G. Clark et all., 1933.).

Podjela i kronologija razvoja strojeva za iskop stijena

Nakon alata za kopanje iz eljeznog doba, u XVII stoljeu se pojavljuju strojevi za razruavanje stijena tj. iskop, povezani uz upotrebu i primjenu eksploziva. Buenje minskih buotina je u poetku bilo runo, jedan radnik je drao dlijeto stalno prislonjeno uz stijenu te ga nakon svakog udarca ekiem zakretao a drugi radnik je udarao ekiem mase 4-5 kg na drugi kraj dlijeta. Ukoliko je bilo potrebno izbuiti buotinu vee duine, dva su radnika naizmjence udarala ekiima. To je bio mukotrpan i dugotrajan posao. Upravo zbog toga su se prve pojavile builice za buenje buotina.

Gotovo istovremeno s poetkom razvoja builica poeli su se razvijati strojevi za podsijecanje ugljena tzv. podsjekaice. Za podsjekaice moemo rei da su to bili strojevi iz kojih se kasnije razvila cijela grupa strojeva za kontinuirani iskop stijena. Stotinama godina su lopata i pijuk a kasnije i eksploziv bili jedini alati koji su se koristili u rudarstvu. Poetkom industrijske ere polako se poela materijalizirati ideja o stroju koji bi olakao teki rudarski posao. Michael Menzies iz Newcastlea u Engleskoj 1761. godine prvi patentira stroj za podsijecanje ugljena. Menziesov patent predlae upotrebu reznih alata privrenih na seriju tekih lanaca koji se pokreu ljudskim radom ili konjima. No ti prvi pokuaji uvoenja mehanizacije su propali uslijed nepostojanja prikladne pogonske energije i zbog jeftine radne snage. Gotovo sto godina kasnije, pojavljuju se prvi ozbiljniji strojevi za podsijecanje ugljena. William Peace 1853 patentira stroj koji je imao na lancu privrene iljke a 1861. godine William Firth predstavlja stroj koji je oponaao ljudski rad na podsijecanju pa je popularno nazvan eljezni ovjek. Ve 1864. godine William Baird proizvodi stroj iji su koncept, gotovo u cijelosti, zadrale sve kasnije verzije podsjekaica. Te prve podsjekaice su pogonjene komprimiranim zrakom. Prva podsjekaica pogonjena elektrinom energijom patentirana je 1856. godine u Engleskoj ali je prvu ozbiljnu primjenu doivjela tek 1888. godine. Osim to je pogonjena el. strujom, umjesto lanca s reuim elementima radni organ je bila rotirajua ipka s reznim elementima zubima. Na slici 96 prikazana je podsjekaica pogonjena elektrinom energijom. Dok je razvoj podsjekaica u Engleskoj bio usko povezan sa irokoelnom otkopnom metodom pa su podsjekaice povlaene uetom ili lancem uzdu dugog ela, u Americi se gotovo iskljuivo koristila stupno komorna otkopna metoda (room and pillar) pa su podsjekaice postavljane na podvozja koja su se pokretala na kotaima ili gusjenicama zbog vee mobilnosti (slika 97).

Slika 96 podsjekaica pogonjena elektrinom energijom

Slika 97 Mobilne podsjekaice

Iz podsjekaica, u Engleskoj se razvila cijela grupa strojeva za rad na irokom elu. To su bili kombajni, strugovi (dinamiki i statiki), itd. Zajednike karakteristike su im bile:

1. kontinuirano dobivanje mineralne sirovine (ugljen, fosfati,)

2. istovremeni utovar mineralne sirovine

3. kontinuirani transport otkopane mineralne sirovine (grabuljari, transporteri s beskonanom trakom)

4. Upotreba samopremjetajue hidrauline podgrade

Nakon to je upotreba podsjekaica na irokoelnom iskopu u Engleskoj ve postala uobiajena a njihov razvoj ve uveliko poodmakao, 1875. godine William Johnson iz Bretbya, predlae po prvi put upotrebu strojeva za punoprofilni iskop pripremnih hodnika, no iduih 10 godina nije bilo niti jednog pokuaja. U razdoblju od 1885 do 1890 godine Reginald Stanley isprobava razne prototipove strojeva za punoprofilni iskop u njegovom ugljenokopu u Nuneatonu.

Stanleyevim strojevima prethodio je rad Cookea i Huntera na razvoju strojeva za iskop kriljavca u kamenolomima sjevernog Walesa od 1865.-1867. godine. Njihov stroj je imao robusno podvozje na kotaima na kojem su se sprijeda nalazile dvije rotirajue rezne glave od kojih je svaka bila sastavljena od dva polucilindrina segmenta. Svaka rezna glava je na prednjem rubu imala rezne elemente, slika 98. Osim toga u centru svake rezne glave se nalazilo svrdlo koje je builo buotinu u centru jezgre dobivene rotacijom reznih glava. Nakon buenja stroj bi se povlaio a jezgre bi se vadile cijepanjem klinovima ako je bio dobar materijal a ako ne miniranjem.

Slika 98. Stroj za iskop kriljavca (Cooke i Hunter, 1865-1867. godine)

Stanley je nastavio razvoj svojih strojeva sve do 1905. godine te prijavio 11 patenata. Naalost, njegovi strojevi nisu doivjeli iru primjenu iz tri razloga:

1. U Engleskim ugljenokopima u to vrijeme razvoj je uglavnom bio usmjeren na razvoj strojeva za irokoelni iskop

2. Podsjekaice su bile jeftinije a rezervni dijelovi mnogo jeftiniji nego za punoprofilne strojeve

3. Ljudski rad je i dalje bio ekstremno jeftin.

Razvoj Stanleyevih inovacija nastavio je Edward Scofield McKinlay. On je svoj stroj za punoprofilni iskop dizajnirao i razvio u Engleskoj ali ga nije tu izgradio i patentirao ve ga je odluio patentirati u Americi 1918. godine gdje je po prvi put i sastavljen. Tijekom ranih 1920-tih, proizvedeno je i puteno u rad oko dvadeset njegovih strojeva u razliitim rudnicima irom Amerike. No njihov je rad uglavnom bio neuspjean zbog toga to je ugljenarstvo u to vrijeme u Americi bilo na ranom stupnju razvoja a mnogi rudnici nisu imali mogunosti niti sredstva za daljnji razvoj i otklanjanje nedostataka koji su se pojavili u njihovom radu. McKinlayevi strojevi bi ubrzo pali u zaborav da ih uprava, u ono vrijeme najveeg ugljenokopa na svijetu, New Orient Mine 1926 godine nije predvidjela za izradu pripremnih hodnika. To je bio ugljenokop koji je postigao do tada najveu dnevnu proizvodnju ugljena od 15000 t. Normalno da je izrada pripremnih hodnika u takvom rudniku bila znatno vea nego drugdje pa je jedino upotreba takvih strojeva mogla osigurati dovoljno brzu izradu pripremnih radova. McKinleyevi strojevi su u tom rudniku uspjeno eksploatirani slijedeih 25 godina te je njihovom primjenom iskopano ukupno 160 kilometara pripremnih hodnika.

Iz tih prvih strojeva za punoprofilni iskop pripremnih hodnika u rudarstvu razvila se cijela grupa strojeva za punoprofilni iskop tunela popularno nazvanih krtice odnosno tuneleri (slika 99).

Odlikuju se slijedeim bitnim znaajkama:

cijeli se profil izgrauje odjednom,

veliina profila je za dani tip stroja konstantna, odnosno moe se malo mijenjati samo promjenama na radnom elementu,

proces kopanja, odnosno izdvajanja materijala iz sklopa temelji se na principu buenja (slika 100),

mogunost napredovanja je samo u pravcu odnosno krivinama velikog radijusa (80 - 200 m),

stroj se ne moe, odnosno izvanredno je komplicirano, vraati unatrag. Ovi strojevi stoga redovno uu s povrine na jednom kraju i po izradi zadanog tunela iziu ponovo na povrinu na suprotnom kraju. Otuda i popularni naziv "krtica" (odnosno u njemakom "jazavac").

Slika 99 Krtica

Slika 100 Princip iskopa tunela krticom

Iz izloenog proizlazi da je ovakav tip mehanizacije primjenjiv u tunelogradnji, gradnji metroa, podzemnih rovova za dovod odnosno odvod vode za hidroelektrane, opskrbe vodom gradova ili velikih industrijskih kompleksa. U svim ovim sluajevima tunel je i temeljni cilj tog iskopa, dok su u rudarstvu pripremni radovi samo posredni stadij za glavni cilj, a to je proizvodnja mineralne supstance.

Prednosti ove vrste strojeva su:

zbog otpadanja miniranja mogue je izraivati tunele ispod gradskih podruja, plitko ispod povrine, kao i svagdje tamo gdje bi rastresanje i potresanje bilo tetno odnosno opasno,

izraeni profil je veoma gladak, to u veini sluajeva iskljuuje potrebu kasnijeg oblaganja, betoniranja, torkretiranja ili drugih slinih postupaka (slika 101),

relativno veliki napredci u usporedbi s klasinim nainom izrade (buenje-miniranje-utovar-odvoz).

Slika 101 Izgled profila tunela nakon iskopa tunelerom

Tipian tuneler se sastoji od slijedeih funkcijskih grupa (slika 102):

Radni (rezni) element - glava s vedrima koja podiu izbueni materijal i istresaju u otpremni transporter. Ovaj sklop rotira prilikom rada, i biva hidraulino potiskivan uz elo koje se bui, ostvarujui potrebni pritisak za ruenje stijene;

Izmeu ovog sklopa i daljnjih (u smjeru prema kraju stroja) smjeten je tit koji iskopani profil gotovo potpuno zatvara (malu razliku u promjerima tita i tunela brtvi gumena zavjesa). Time je neposredni radni prostor odvojen od ostalog dijela, u kojem se nalazi najosjetljiviji i najskuplji dio stroja, kao i posada koja njime rukuje;

Ureaj za podgraivanje pomou tibing segmenata sastoji se iz transportera za dopremu tih segmenata i hidraulinih klijeta kojima se svaki pojedini segment zakretanjem dovede do odreenog mjesta u krunom nizu, i zatim pomou hidraulike utisne u svoje predvieno mjesto. Nakon to se segment vijcima uvrsti za segmente susjednog zavrnog niza (okvira) i za susjedni prethodni u istom nizu, hidraulina klijeta oslobaaju segment, uvlae se i zakreu u poetni poloaj da prihvate novi segment;

Transporter u stroju kojim se dopremaju segmenti postavljen je tako da ih direktno doprema na gornji kraj, ili pak uz tlo, pri em ih dodaje na donji kraj rotacijskih hidraulinih klijeta. Dalja je manipulacija u oba sluaja ista;

Ureaj za gibanje stroja sasvim je specifine izvedbe, pa ga se ovdje niti ne naziva vozni postroj ili ureaj. Ureaj se dakle sastoji iz dvije skupine hidraulinih stupova i papua za oslanjanje o stijenku tunela (slika 103). Cijeli je stroj u predjelu izmeu tih grupa prekinut, dok je meusobni spoj izveden posredstvom hidraulinih cilindara. Napredovanje stroja izgleda ovako: oba dijela stroja primaknuta su maksimalno jedan drugome (1). Ovo znai da su hidraulini cilindri koji spajaju ta dva dijela stroja maksimalno uvueni. Istovremeno su hidraulini cilindri (stupovi) sa stopama za oslanjanje stranjeg dijela stroja uvueni, dok su hidraulini cilindri prednjeg dijela (gledano u smjeru napredovanja) upeti o stijenku tunela. Izvlaenjem spojnih hidraulinih cilindara gura se i prednji dio s radnim elementom na elo stijene, postiui pri tom dovoljnu odnosno potrebnu silu na reznim elementima za ruenje stijene (2). Ovi cilindri se pri tom guranju prednjeg dijela oslanjaju na stranji dio, koji je pak uvren pomou hidraulinih cilindara sa stopama upetim o stijenku tunela. Kad je napredovanjem iskopa dosegnut maksimalni domet spojnih hidraulinih cilindara mijenja se situacija s upornim cilindrima: prednji se oslobode a stranji upiru o stijenku tunela (3), nakon ega se spojnim cilindrima privlai stranji dio stroja (4). Napredovanje nije, kako je iz opisa vidljivo, stalno, kontinuirano, ve s prekidima. Ovako se gibanje moe usporediti s gibanjem (nekih) gusjenica!

Slika 102 Glavni dijelovi tunelera

Slika 103 Shematski prikaz gibanja tunelera

U Engleskoj je daljnji razvoj strojeva za punoprofilni iskop pripremnih hodnika za iroko elnu otkopnu metodu rezultirao strojevima koji su mogli raditi i u tvrim stijenama. U Americi, uslijed primjene komorno-stupne otkopne metode (room and pillar) dolo je do razvoja nove grupe strojeva namijenjenih za kontinuiranu eksploataciju ugljena u komorama(Continuous Miners). Do tada je ugljen u Americi eksploatiran podsijecanjem, buenjem minskih buotina, miniranjem te nakon toga utovarom odminiranog ugljena ciklikim nainom rada. Upotrebom strojeva za kontinuirani punoprofilni iskop, iz procesa dobivanja otpalo je buenje i miniranje a utovar se odvijao istovremeno jer je zajednika karakteristika svih tipova strojeva bio ureaj za istovremeni kontinuirani utovar. Prvi strojevi za kontinuirani iskop pojavljuju se u Americi 1948 godine i to redom modeli s reuim lancima, slika 104. Radni ciklus tih strojeva odvijao se na slijedei nain: Prilaskom stroja radnom elu, rezna glava s lancima bi urezala rez u dnu ela zatim bi se polako pomicala prema krovini sloja. Rezni lanci bi svojom rotacijom otkopani ugljen prenosili do grabuljara kojim je ugljen dalje transportiran do stranje strane stroja. Gotovo dvadeset godina kasnije pojavljuju se 1967 godine prvi modeli s rotirajuim bubnjem na kojem su se nalazili helikoidalno privreni rezni elementi zubi, slika 105. Radni ciklus strojeva s rotirajuim bubnjem razlikovao se utoliko to je otkopavanje napredovalo od krovine sloja prema podini. Strojevi s rotirajuim bubnjem su iskopani ugljen utovarali ekscentrino oscilirajuim polugama, smjetenim na koso poloenoj metalnoj rampi, koje su ugljen prigrtale do grabuljara koji je ugljen istovarao sa stranje strane stroja.

Slika 104 Stroj za kontinuirani punoprofilni iskop s reznim lancima (Harold Silver, 1940)

Slika 105 Stroj za kontinuirani punoprofilni iskop s rotirajuim reznim bubnjem

Vrlo esto znanstvenici, inenjeri ili projektanti istovremeno u razliitim dijelovima svijeta prepoznaju potrebu za razvojem novih strojeva. Pa je tako u Engleskoj i ostatku Evrope panja bila koncentrirana na razvoju daljinskog upravljanja irokoelnom mehanizacijom dok je u isto vrijeme u Americi, u razdoblju od 1946. do 1958. godine, veliki trud uloen na razvoj daljinskog upravljanja strojeva za kontinuirani iskop. U Americi su ti strojevi s daljinskim upravljanjem prvi put upotrijebljeni za buenje paralelnih buotina u ugljenom sloju za dovod zraka kod uplinjavanja ugljena. Buotine su bile 914 mm promjera. Vrlo brzo je uplinjavanje ocijenjeno neekonomino pa je daljnji razvoj usmjeren na razvoj strojeva za eksploataciju ugljena iz tankih slojeva na povrini gdje je debljina otkrivke bila prevelika i neekonomina za otkop s obzirom na malu debljinu ugljenog sloja. Ugljen je otkopavan buenjem serije paralelnih tunela u sloju izmeu kojih je ostavljan razmak od 61 do 121 cm u svrhu osiguranja iskopa od zaruavanja krovine, slika 106. Stroj se sastojao od otkopne jedinice koja je na sebi imala etiri meusobno preklapajue rezne glave. Otkopna jedinica je bila smjetena na podvozje s gusjenicima. Svijetli otvor izbuenog tunela je bio 965 mm visok i 2,95 m irok. Otkopani ugljen je rotacijom reznih glava usmjeravan na centralno smjeteni kratki grabuljar kojim je ugljen otpreman na lanac nastavljajuih sekcija grabuljara koje su slijedile otkopnu jedinicu. Duina svakog pojedinog tunela je bila u poetku razvoja 210 m da bi dosegla duljinu od ak 305 m.

Slika 106 Eksploatacija tankih ugljenih slojeva na povrini daljinski upravljanim strojem za kontinuirani iskop

Otkopna jedinica je daljinski upravljana s kontrolnog mjesta preko senzora smjetenih u reznim glavama koji su registrirali silu otpora rezanju. Ukoliko bi otkopna jedinica poela otkopavati stijenu krovine ili podine otpor bi se poveao na to bi operator preko hidraulinih cilindara, takoer daljinski upravljanih, promijenio smjer napredovanja otkopne jedinice. Na taj nain je bilo mogue slijediti prostorna povijanja sloja. Krajem dvadestog stoljea, poetkom osamdesetih godina, tvrtka Wirtgen iz Njemake predstavlja na tritu strojeve za kontinuirani iskop mineralne sirovine namijenjene za rad iskljuivo na povrini, slika 107.

Slika 107 Stroj za kontinuirani iskop stijena na povrini tvrtke Wirtgen

Osnovni princip otkopavanja im je bio gotovo identian strojevima s rotirajuim reznim bubnjem za kontinuirani iskop ugljena u podzemlju s tom razlikom to se bubanj na Wirtgenovim strojevima nije vie nalazio na konzolnoj ruci nego je smjeten centralno ispod stroja. Rezni zubi su na bubnju privreni helikoidalno tako da se rotacijom bubnja otkopani materijal usmjerava prema sredini bubnja gdje se utovaruje na primarni transporter s gumenom trakom koji materijal dalje transportira do transportera za utovar kamiona ili za bono odlaganje iskopane mineralne sirovine, slika 108. Rotacijom bubnja je osim primarnog iskopa osigurano i usitnjavanje mineralne sirovine na granulaciju prikladnu za transport gumenim trakama.

Slika 108 Osnovne konstrukcijske znaajke Wirtgenovih strojeva

Strojevi tvrtke Wirtgen su podijeljeni u tri kategorije s obzirom na vrstou materijala za iji iskop su predvieni, tablica 13.

Tablica 13 Podjela i uinkovitost Wirtgenovih strojeva s obzirom na tlanu vrstou stijena

Podaci o uinkovitosti su preuzeti iz reklamnih materijala tvrtke a vrijede za volumnu gustou materijala od:

1,3 t/m3 za materijal od 10 MPa srednje tlane vrstoe i

2,5 t/m3 za materijal od 50 - 80 MPa srednje tlane vrstoe

Osim o tlanoj vrstoi, uinkovitost im ovisi i o vlanoj vrstoi, abrazivnosti te o strukturnom sklopu stijenske mase (npr. broj, razmak i poloaj pukotina u prostoru).

S obzirom na trend stagnacije broja povrinskih kopova u svijetu a s druge strane stalnim zahtijevom za poveanjem produktivnosti i ekonominosti uz mnogo stroe uvijete zatite okolia i iskoritenja mineralne sirovine, nametnula se potreba za selektivnim otkopavanjem tankih slojeva mineralne sirovine koji su se prije odstranjivali zajedno s jalovinom jer ih buenjem i miniranjem nije bilo mogue isplativo otkopavati. Pa je tako 1993. godine, na zahtjev povrinskog ugljenokopa Kleinkopje iz Junoafrike Republike, tvrtka Voest-Alpine, razvila svoj prototip stroja za kontinuirani iskop, slika 109.

Slika 109 Stroj za kontinuirani iskop stijena na povrini tvrtke Voest-Alpine

Koncepcija stroja je u potpunosti jednaka prvim strojevima za punoprofilni kontinuirani iskop u podzemlju s rotirajuim reznim bubnjem koji je bio uvren na konzolno smjetenoj ruci s prednje strane stroja (slika 105), jedino su dimenzije stroja bile mnogo vee to je i razumljivo s obzirom da je namijenjen za povrinsku eksploataciju. Za vrijeme pokusnog perioda, ciljana uinkovitost mu je bila 850 t/h to je (prema podacima tvrtke Voest-Alpine) s lakoom ostvareno sa stvarnom srednjom proizvodnjom od 1000 t/h.

Strojeve s centralno smjetenom radnom rukom koja je konzolno uvrena s prednje strane stroja (Boom-type) moemo podijeliti na tri osnovne grupe s obzirom na tip radnog elementa na zavretku ruke:

1. Strojevi za sukcesivni iskop s radnim elementom u obliku rotirajue rezne glave (Roadheaders)

2. Strojevi kojima je radni element udarni eki

3. Bageri

Strojeve za sukcesivni iskop moemo podijeliti na dva osnovna tipa, na strojeve s longitudinalno rotirajuom reznom glavom i transverzalno rotirajuom reznom glavom (slika 110).

a)

b)

Slika 110 Strojevi za sukcesivni iskop stijena: a) strojevi s longitudinalno rotirajuom reznom glavom, b) strojevi s transverzalno rotirajuom reznom glavom

Strojevi s longitudinalno rotirajuom reznom glavom imaju reznu glavu u obliku cilindra ili ananasa koja svojom rotacijom otkida materijal s ela iskopa i izbacuje ga na stranu. Kod strojeva s transverzalno rotirajuom glavom materijal se otkida s ela iskopa na slian nain kao kod strojeva za kontinuirani punoprofilni iskop ugljena s rotirajuim bubnjem ili strojeva s lancima na kojima su postavljeni rezni zubi. Veina strojeva za sukcesivni iskop je postavljena na podvozje s gusjenicama. Pri iskopu tvreg tj. vreg materijala, stabiliziraju se pomou vertikalno ili horizontalno izduujuih hidraulinih cilindara koji se odupiru o bokove (horizontalni cilindri) ili se razupiru izmeu stropa i poda prostorije (vertikalni cilindri). S obzirom da se pri iskopu takvim strojevima stvara velika koliina praine, neposredno iza rezne glave nalaze se smjetene mlaznice za vodu usmjerene prema elu iskopa ili je na nekim modelima to rjeeno tako da mlazevi vode izbijaju iz svakog reznog elementa na rotirajuoj glavi. Rezna glava je smjetena na robusnoj, hidrauliki upravljanoj ruci, koja je obino centralno uvrena s prednje strane stroja u obliku konzole. Ruka se moe vertikalno podizati prema gore ili sputati prema dole, moe se zakretati po lunoj putanji s jedne na drugu stranu a na nekim modelima strojeva se moe teleskopski izduivati. Otkopani materijal se prigre oscilirajuim polugama smjetenim na koso poloenoj metalnoj rampi koja se nalazi s prednje strane stroja, uz tlo, ispod ruke s reznom glavom. Oscilirajue ruke iskopani materijal prigru do grabuljara centralno smjetenog na kraju metalne rampe, koji transportira otkopani materijal kroz tijelo stroja do stranje strane gdje se istresa u neko drugo transportno sredstvo. Strojevi za sukcesivni iskop imaju manji otkopni uinak u odnosu na strojeve za kontinuirani iskop u otkopnim komorama iz kojih su se razvili no njihova velika prednost je u tome to mogu selektivno otkopavati te je njima mogue postii bilo koji oblik poprenog presjeka otkopavane prostorije. Osim toga, zbog injenice da je kod strojeva za sukcesivni iskop sva snaga stroja koncentrirana u relativno malu reznu glavu u odnosu na veliinu stroja, strojevi za sukcesivni iskop mogu otkopavati mnogo vri materijal nego to je to bilo mogue sa strojevima za kontinuirani iskop u otkopnim komorama. Upravo zbog toga, ti strojevi su, inicijalno razvijeni za izradu hodnika u rudarstvu, kasnije primjenjeni u graevinarstvu za iskop tunela. Strojevi za sukcesivni iskop svoj dananji oblik te osnovne tehnike karakteristike direktno razvijaju i naslijeuju pojavom madarskog modela Tip-F, kojeg je 1949 godine patentirao Dr. Z. Ajtay, rudarski inenjer. 1953 godine, tadanji Sovjetski savez, preuzima kompletnu razvojnu i konstrukcijsku dokumentaciju madarskih strojeva tipa F i razvija svoj model nazvan PK-3 (slika 111) koji se pokazao tako uinkovit da je doivio naglu primjenu u velikom broju ruskih ugljenokopa a nakon toga je, prema navodima tvrtke Machinoexport iz Sovjetskog saveza, od 1960 godine izvaan u Poljsku, Rumunjsku, zemlje bive Jugoslavije i panjolsku.

Slika 111 Stroj za sukcesivni iskop stijena PK-3

Madarska tvrtka NIKEX, 1964 godine, prodaje Austrijskoj tvrtki Alpine Montan AK licencu za proizvodnju i prodaju strojeva za sukcesivni iskop tipa F u zemlje zapadne Evrope. Otprilike u isto vrijeme, poetkom 60-tih godina, i u ostalim evropskim zemljama (Engleska, Njemaka) strojevi za sukcesivni iskop doivljavaju svoj nagli razvoj i primjenu te se tako pojavljuju brojne tvrtke koje ih prizvode kao to su npr. Dosco, Paurat, Demag, Westfalia Lunen, Eickhoff, itd. Iz mnotva tipova i modela, svojom jedinstvenou, izdvaja se model tvrtke Dosco opremljen vodenim topom za iskop ekstremno tvrdih tj. vrstih stijena, slika 112.

Slika 112 Stroj za sukcesivni iskop stijena u podzemlju s vodenim topom (Dosco)

Vodeni top je dodatni ureaj koji se postavlja na ruku stroja a sastoji se od vodilice na kojoj je smjeten hidraulini buai eki te ureaj za generiranje visoko-tlanog vodenog impulsa za frakturiranje vrlo vrstih stijena. Kad se pri strojnom iskopu naie na dijelove koji su prevrsti za reznu glavu, hidraulinim ekiem se izbui potrebni broj buotina promjera 38 mm i dubine do 1 m. Meusobni razmak buotina se odreuje na temelju vrstoe stijene. Zatim se dovodi u funkciju vodeni top. Ureaj se postavlja na ue svake pojedine buotine nakon ega se oslobaa u njemu komprimirana voda na 2760 bara uslijed ega u buotini dolazi do snanog vodenog udara ime se frakturira okolna stijena. Energija koja se pri tome oslobaa iznosi 146000 J a to je priblino ekvivalentno energiji koju, prilikom detonacije, razvija 110 g nekog snanijeg eksploziva.

Izumitelj prvog bagera bio je William Otis 1837 u Americi. Njegov bager je bio pogonjen vodenom parom i imao je visinsku lopatu. Do pojave revolucionarnog Otisovog izuma, otkrivka se u povrinskom rudarstvu skidala pijucima, lopatama i prevozila takama. No kao to je u povijesti redovita pojava da revolucionarni izumi dugo ekaju na svoju prvu konkretnu primjenu, tako je i Otisov bager prvi put primjenjen tek 1877 za skidanje otkrivke na jednom povrinskom kopu ugljena i to na alost bezuspjeno zahvaljujui prevelikoj debljini otkrivke tj. ruka na kojoj se nalazila dralica s lopatom je bila prekratka. Bez obzira na taj neslavni pokuaj, u godinama koje su slijedile, nastavljen je razvoj Otisovog bagera to je rezultiralo konstrukcijom, u ono vrijeme, najveeg bagera na svijetu, s 20-metarskom rukom i lopatom volumena od 2.7 m3, slika 113. Bager je 1911 godine izgradila Amerika tvrtka Marion. Osnovni tehniki principi s tog bagera zadrani su sve do danas. Ve do 1930 godine ustalila se upotreba bagera za otkopavanje otkrivke te su se pojavili i prvi povlani bageri (dreglajni) te bageri s dubinskom (obrnutom) lopatom. Kasnije, razvojem hidraulike, pojavljuje se 1949 godine i prvi hidrauliki pogonjeni utovara tvrtke JCB (J.C. Bamford) a 1953 i prvi hidrauliki rovokopa Mark I.

Slika 113 Bager s visinskom lopatom tvrtke Marion

Prema nainu rada bagere moemo podijeliti na ciklike i kontinuirane. Bageri ciklinog naina rada se dalje mogu podijeliti s obzirom na nain privrenja lopate, na bagere s lopatom vrsto prikljuenom na dralicu tj. ruku i to:

bagere s visinskom lopatom (slika 114)

bagere s dubinskom lopatom (slika 115)

Slika 114 Bager s visinskom lopatom

Slika 115 Bager s dubinskom lopatom

Druga velika grupa ciklikih bagera su bageri sa slobodno zavjeenom lopatom (pomou eline uadi):

skreperski bageri (dreglajni slika 116)

bageri grabilice (grajferi slika 117)

Slika 116 Skreperski bager dreglajn

Slika 117 Bager grabilica grajfer

Bagere kontinuiranog naina rada moemo, s obzirom na oblik radnog organa, podijeliti na rotorne (slika 118) i na bagere vedriare (slika 119). Takvi tipovi bagera su posebno ekonomini pri iskopu velikih koliina mekih i srednje tvrdih materijala no susreemo ih, dodue vrlo rijetko, i na iskopu tvrdih materijala kao to je na primjer primjena rotornog bagera za iskop vapnenca u jednom povrinskom kopu u sjevernoj Njemakoj, slika 120. Prema navodima proizvoaa (Krupp Frdertechnik GmbH) uinkovitost iskopa mu je bila 1200 m3 na sat. Rotor s integriranim vjedricama mu je oblikovan kao alat za glodanje.

S obzirom na nain pokretanja bagere moemo podijeliti na: gusjeniare, bagere na kotaima, na tranicama, koraajue i plovne. Bageri su, obzirom na primarni pogon, podijeljeni na elektrine i bagere s motorom s unutarnjim sagorijevanjem (gotovo uvijek diesel motor) odnosno prema eventualnom sekundarnom pogonu mogu biti jo i hidrauliki. Prema nainu prijenosa snage na pojedine bagerske sklopove bageri mogu biti i uetni. Prema broju pogonskih jedinica bageri mogu biti jednomotorni i viemotorni.

Slika 118 Rotorni bager

Slika 119 Bager vedriar

Slika 120 Rotorni bager tvrtke Krupp za tvrde stijene

Prema volumenu lopate tj. po uinkovitosti bagere moemo podijeliti u tri grupe:

1. Mali bageri (to su u veini sluajeva univerzalne jedinice, radni element se moe izmjenjivati tj. visinska lopata se moe npr. zamijeniti dubinskom lopatom istih ili neto manjih dimenzija)

2. Veliki bageri (redovito specijalizirane konstrukcije npr. konstruirani za rad samo s visinskom lopatom)

3. Velebageri (karakteriziraju ih zapanjujue velike dimenzije i uinci uslijed ega im je i osnovna konstrukcija neto drugaija od ostalih bagera)

esto puta na jednom bageru moemo susresti konstruktivne elemente koji po svojim karakteristikama pripadaju raznim grupama no to je u dananje vrijeme rijetka pojava jer bi, na primjer, kod velebagera bilo gotovo nemogue konstrukcijski rijeiti odnosno izraditi jednomotornu verziju pa su oni redovito viemotorni (Morovi, B.; 1989.).Uetni bager s visinskom lopatom

Bager se sastoji iz dva dijela - voznog ureaja i gornje vrtive platforme odnosno bagerske kuice (slika 121).

Vozni je ureaj bagera slian voznim ureajima slinih strojeva- traktorima i utovaraima, s tim da je pogonski agregat u gornjem vrtivom dijelu bagera, odakle se sila za pogon kotaa odnosno gusjenica privodi mehanikim putem kroz os rotacije odnosno uplju stoernu osovinu (slika 122). Kod velebagera odnosno uope kod velikih jedinica nije primjenjeno takvo rjeenje zbog velikih dimenzija mehanikih elemenata kinematike pogona voznog ureaja, i isto tako velikih snaga koje bi ti elementi morali prenositi, ve se gusjenice pogone pojedinano i direktno elektromotorima. Slino je naravno i kod hidraulinih bagera, gdje se gusjenice pogone nezavisno direktno hidraulinim motorima.

Slika 121 Uetni bager s visinskom lopatom

Slika 122 Nain pogona voznog ureaja

Na gornjem vrtivom dijelu bagera nalaze se svi mehanizmi i ureaji (slika 123), tj.:

pogonski motor,

oprema radnog elementa,

oprema upravljanja radnim elementom,

oprema upravljanja voznim ureajem.

Oprema radnog elementa sastoji se iz:

katarke (strijele),

dralice (ruice) i

bagerske lopate,

dok su u samoj bagerskoj kuici smjeteni:

vitlo za dizanje - sputanje katarke,

vitlo za dizanje - sputanje lopate,

vitlo za izvlaenje - uvlaenje dralice (ukoliko ta funkcija nije rijeena drugaije), i konano

oprema pogona odnosno upravljanja radnim elementom.

Slika 123 Mehanizmi i ureaji na gornjem vrtivom dijelu bagera

Funkcioniranje radnog elementaBagerska je lopata montirana ili vrsto na kraju dralice, ili zglobno kod manjih bagera. Dralica se izrauje ili iz cijevi ili iz sanduastog profila. U prvom je sluaju redovno jedinstvena, a u drugom udvojena. Dralica prolazi kroz stremen na katarci i moe se u njemu kutno zakretati i pomicati naprijed - nazad. Kutno je zakretanje potrebno da bi lopata mogla opisati luk pri podizanju odnosno sputanju, dok je uvlaenje i izvlaenje potrebno da bi lopata mogla imati potrebni raspon dohvata. Prilikom grabljenja, tj. punjenja lopate mora se ova privui to blie bageru, a prilikom pranjenja odmai to dalje. Zahvaljujui dvojakom gibanju lopata opisuje razliite trajektorije. Od (otprilike) jedne etvrtine poloene elipse preko etvrtine kruga, do etvrtine uspravne elipse. Najee se praktino primjenjuje prva do druga trajektorija, to konkretno ovisi o nainu rada i uvjetima u odreenom sluaju (slika 124).

Slika 124 trajektorija gibanja utovarne lopate kod visinskih uetnih bagera

Uvlaenje odnosno izvlaenje dralice rijeeno je na nekoliko naina (slika 125). Kod jednomotornih bagera pogon ovog mehanizma je ili uetni ili lanani. Uetni privod moe biti dvojak: zavisni (koristi se ue za podizanje sputanje lopate) ili nezavisni (s istim uetom ali s odvojenim bubnjevima za svaki kraj ueta), te konano kombinirani privod (slika 125).

Slika 125 Naini uvlaenja tj. izvlaenja dralice: (a) zavisni, (b) nezavisni i (c) kombinirani

Kod ovog posljednjeg naina moe se jednostavnim prekapanjem vitlova prijei sa zavisnog na nezavisni (ili obratno) pogon dralice. Po tome ovaj nain predstavlja najbolje rjeenje. Naime, u izvjesnim sluajevima, pri npr. utovaru odminirane stijene, biti e pogodniji nezavisni nain. U normalnim okolnostima pogodniji je zavisni nain jer manje zamara rukovaoca. Kod zavisnog naina rukovalac upravlja samo jednom polugom- onom za regulaciju brzine vitla za dizanje - sputanje lopate.

Kod nezavisnog naina mora upravljati dvjema polugama - za dva odvojeno pogonjena bubnja, koliko ih ovaj sustav mora imati. Zavisni odnosno nezavisni nain znai da se lopata moe privlaiti odnosno udaljavati zavisno odnosno nezavisno od istovremenog podizanja odnosno sputanja. Noviji bageri su gotovo bez iznimke raeni s nezavisnim ili kombiniranim pogonom uvlaenja - izvlaenja dralice. Lanani pogon, kao i pogon zasebnim motorom su nezavisni pogoni. Dralica se izrauje kao ozubljena letva u koju zahvaa zupanik pogonjen na jedan od opisanih naina. Pri bilo kojem sustavu mora postojati konica koja aretira dralicu u odreenom poloaju. Oslobaanjem (dearetiranje) mora biti automatsko i sinhrono s ukljuenjem privoda mehanizma za pomicanje dralice. Pored sustava ozubljena letva - zupanik postoji i sustav pomicanja dralice pomou nasuprotno povlanih ueta. Zbog elastinosti ueta je i zavjes dralice elastian, to je pozitivna znaajka. Cijena ovakvog ureaja kao i odravanje su takoer pogodniji.

Katarka (strijela) je dra, oslonac cijelog radnog elementa. Na donjem je kraju arnirno spojena s bagerskom kuicom, a na gornjem slobodnom kraju katarke nalaze se uetni koturovi preko kojih se vodi ue za koje je zavjeena lopata. Ovo je ue namotano na bubanj vitla za podizanje lopate. Sva zavjeenja, kako katarke tako i lopate izvedena su kao koluture i to jednostruke kod manjih bagera i viestruke kod teih bagera.

Bagerska je lopata najee (otprilike) kockastog oblika, otvorena odozgo, s radnim bridom (za meke materijale) odnosno s izmjenjivim zubima (za tvre materijale) na prednjem gornjem rubu, te s dnom koje se otvara prilikom pranjenja. Donja stranica (dno) spojena je u tu svrhu arnirno s lopatom. Kad je lopata (dralica) u vertikalnom poloaju dno se samo zatvara. Oslobaanje dna u poloau lopate za pranjenje vri se izvlaenjem zasuna. Kod manjih se bagera to izvodi runo posredstvom tankog elinog ueta, a kod veih pomou posebnog malog dodatnog bubnja na produetku osovine vitla za dizanje sputanje lopate odnosno uvlaenje - izvlaenje dralice, na koji se bubanj namata to ue za otvaranje dna. Daljnja su rjeenja otvaranja dna pomou hidraulinog cilindra ili zranog cilindra, ovisno o sustavu upravljanja bagerom, ili pomou malog posebnog elektromotora i vitla.

Ureaj za zakretanje (sukanje) gornjeg vrtivog dijela bagera na voznom ureaju posebno je delikatan mehanizam, izloen veoma neugodnim i skupim kvarovima (slika 126).

Slika 126 Ureaj za zakretanje gornjeg dijela bagera

Bagerska se kuica vrti oko centralnog stoera (centralne osovine), a na krunoj kotrljajnoj stazi. Gornja kotrljajna ploha pripada gornjem, a donja ploha donjem dijelu bagera. Izmeu je vijenac ili valjaka ili kuglica. S obzirom na razliite poloaje dralice i lopate, teret u lopati i konano sile na zubima lopate, bit e teite gornjeg vrtivog dijela bagera jedva ikad u osi vrtnje. Kod prazne i privuene lopate bit e teite iza vrtita, a kod pune i ispruene ispred vrtita. Prilikom punjenja i naroito kopanja stijenske mase, kada se na zubima lopate javlja i znatna dodatna sila, moment prevrtanja e imati velike vrijednosti. Slina e situacija biti i kada se bager nae na kosoj podlozi. Da se kompenzira takav veliki prevrtni moment, montiraju se na gornjoj kotrljajnoj plohi drai s kotaiima koji zahvaaju ispod donje kotrljajne plohe i onemoguavaju odizanje bagerske kuice spram voznog postolja (slika 127).

Slika 127 Drai s kotaiima

Takvo odizanje odnosno naginjanje ne smije se nikako dopustiti, jer bi u tom sluaju dio ili cijeli prevrtni moment pruzela stoerna osovina. Posljedica bi bila oteenje uleitenja ili ak savijanje osovine. Upravo iz tog razloga svaki proizvoa navodi za svoj bager maksimalno doputeni nagib (uspon ili pad) na kojem se bager smije zatei, bilo za rada bilo za prebacivanja. Teke havarije nastaju ako se pod bagerom urui etaa ili se zbog nedovoljne nosivosti tla bager nejednakomjerno zaglibi.

Karakteristine veliine koje odreuju znaajke jednog bagera su:

volumen lopate,

trajanje jednog ciklusa (redovno za utovar odgovarajue odminiranog materijala) pri zakretanju za 90o,

dohvat lopate ispod planuma gusjenica (kotaa),

maksimalni visinski dohvat pri radu,

maksimalna visina pranjenja,

maksimalni dohvat pri pranjenju,

nazivna masa (teina),

instalirana snaga, privodni napon,

specifini pritisak gusjenica (kotaa) na tlo,

maksimalno dozvoljeni nagib,

brzina (brzine) gibanja bagera.

Uetni bager s obrnutom lopatom

Osim u radnom elementu ovi su bageri identini bagerima s visinskom lopatom, te se redovno kod manjih jedinica koristi isti temeljni stroj za obje izvedbe (univerzalni bageri). Dijelovi radnog elementa takoer su slini, iako ne i identini: katarka, dralica, obrnuta lopata (slika 128).

Slika 128 Uetni bager s obrnutom lopatom

Nain montiranja i kinematika gibanja radnog elementa su meutim specifini. Dralica je arnirno uvrena na slobodnom kraju katarke, dok je lopata opet arnirno uvrena na kraju dralice. Dralica je spojena na katarku otprilike u sredini, tako da tvori dvokraku polugu s vrtitem u mjestu arnirnog spoja. Svaki kraj te poluge (dralice) zavjeen je s po jednim uetom, povlanim odnosno otputajuim, pomou odnosnih vitlova. Vitlo i ue spojeno na slobodni kraj dralice odgovara vitlu i uetu za uvlaenje-izvlaenje dralice kod visinskog bagera, a vitlo i odnosno ue prikljueno na kraj dralice na kojem je lopata odgovara vitlu i uetu za dizanje - sputanje visinske lopate. Iz ovog se vidi da isti temeljni stroj moe bez preinaka posluiti za prikljuenje obaju tipova radnog elementa. Vitlo za pridravanje katarke kao i ureaj za otvaranje dna lopate kod bagera s visinskom lopatom bit e ovdje suvini.

Ue prikljueno na slobodni kraj dralice slui za ispruanje dralice s lopatom na kraju, a samim time i za podizanje katarke. Drugo ue, tj. ono prikljueno za samu lopatu, slui za privlaenje lopate prilikom punjenja odnosno kopanja materijala.

Pranjenje materijala je kod ovakvog radnog elementa donekle slaba toka. Obrnuta (dubinska) lopata imat e stranju (prema bageru) stranu otvorenu, odnosno kao donja zatvorena ploha djelovati e elna strana lopate samo u poloaju kad je maksimalno privuena bageru na bilo kojoj dubini odnosno visini dohvata. Zahvaeni e materijal stajati u lopati u takvom poloaju samo zahvaljujui unutarnjem trenju u materijalu odnosno prirodnom kutu nasipanja. Iz toga slijedi da je punjenje lopate na potpuni geometrijski volumen jedva mogue, odnosno da je koeficijent punjenja redovno manji od 1. Za pranjenje treba lopatu nagnuti za kut ~ 30 do 90o (ovisno o vrsti i stanju materijala). Materijal se ne moe zadrati dok lopata ne poprimi dovoljan nagib, pa e materijal ispadati prilikom tog naginjanja. Kako se lopata pri tom redovno i udaljuje od bagera i bagerska kuica zakree, materijal e se prosipati u prilino irokom podruju oko bagera. Materijal koji je prosut a ne utovaren u prijevozno sredstvo znai direktno daljni gubitak kapaciteta. Taj materijal prosut na platou prilaza prijevoznih sredstava predstavlja i problem sam po sebi jer oteava manipulaciju tim sredstvima.

Uetni bageri s obrnutom (dubinskom) lopatom nisu koriteni za klasino dobivanje a niti utovar, ve gotovo iskljuivo za iskope jaraka ili trani u mekim materijalima (slika 129).

Slika 129 Iskop jaraka s bagerom s dubinskom lopatom

Materijal koji ispada iz lopate pada natrag u jarak i biva zahvaen u slijedeem ili slijedeim ciklusima. Uvoenjem hidraulinih bagera, uetni bageri s dubinskom lopatom su, zbog navedenih negativnosti, gotovo upotpunosti zamijenjeni hidraulinim. Otklanjanjem tih negativnosti uz druge prednosti koje imaju hidraulini bageri, njihovim uvoenjem je proirena namjena bagera s dubinskom (obrnutom) lopatom.

Bager sa skreperskom posudom (dreglajn)

Ovo je tip bagera sa slobodno na uetima zavjeenom posudom. Katarka kod ovog bagera slui za noenje povratne koloture skreperskog ueta (ime je ostvarena klasina kinematika gibanja skreperske posude) kao i za noenje odnosno zavjeenje cijelog skreperskog ureaja (slika 130).

Slika 130 Bager dreglajn

Katarka je arnirno spojena s gornjim vrtivim dijelom bagera, Uetom i odgovarajuim vitlom dri se u odreenom nagibu. Time odreuje smjer skreperovanja i smjer pranjenja posude.

Posuda je zavjeena na ue za dizanje ili povratno ue, koje od vitla prelazi preko koluture na vrhu katarke, a privlaena je vunim uetom i odgovarajuim vitlom.

Posuda je izduenog sanduastog oblika, otvorena sprijeda radi punjenja-pranjenja, i odozgo. Toka zavjesa za diue (povratno) ue je pomaknuta od teita na suprotnu stranu od otvora za punjenje-pranjenje. Time je postignuto da se posuda, i kad je puna i kad je prazna, sama iskree s otvorom prema dolje.

Vuno je ue prikljueno za posudu preko koluture zavjeene na diuem uetu. Povlaenjem vunog ueta posuda se na taj nain ispravlja, odnosno, oputanjem ueta iskree za pranjenje. Krai komad lanca (radi oteivanja!) povezuje vuno ue direktno s prednjim krajem posude. Time je sprijeeno iskretanje posude prema gore, to bi se inae dogodilo kao posljedica povlaenja vunog ueta prebaenog preko koluture.

Radni element ovog bagera funkcionira na slijedei nain (slika 131). Prilikom punjenja odnosno kopanja spusti se, oputanjem diueg ueta, posuda na tlo. Zatim se povlaenjem pomou vunog ueta posuda zapuni. Zatezanjem diueg ueta posuda se podie, pri em se istovremeno zatee i vuno ue koje dri posudu u horizontalnom poloaju. Nakon to se bagerska kuica s katarkom i zapunjenom posudom zakrenula u odreeni pravac za pranjenje, oslobaa se vuno ue a posuda sama iskree i prazni.

Slika 131 Princip kopanja skreperske posuda

Zbog slobodnog zavjesa posude mogue je ostvariti dohvat vei nego to je uope duina katarke. Bagerist vjetim manevrom zabaci posudu koja se slobodno klati na diuem uetu. Ovo se moe izvesti i prilikom pranjenja, ali zahtjeva veu vjetinu, budui da treba u odgovarajuoj mjeri otputati pri tom i vuno ue. Materijal se u svakom sluaju na taj nain razbacuje, to u izvjesnim uvjetima predstavlja i prednost.

Kako se radnim elementom ne kopa pri vrstom osloncu lopate, mogue je na osnovnom stroju iste mase koristiti katarku znatno vee duine. Redovno je katarka znatno lake konstrukcije. Reetkasta ili cijevna konstrukcija ili ak jedna cijev ukruena uetima.

Upravo zbog mogunosti velikog dohvata koriste se ovi bageri za direktno prebacivanje raskrivke na povrinskim kopovima bez primjene transporta. Slijedei ovaj pravac razvoja napravljeni su bageri ove namjene do ogromnih dimenzija. Kao manje jedinice (redovno kao jedna od izvedbi univerzalnih bagera) ovi se bageri koriste slino kao i bageri s obrnutom lopatom, za iskope jaraka i slino u mekim materijalima. Kao jedinice za dobivanje ili raskrivanje u rudarstvu povrinskim kopovima, redovno su to veliki, specijalizirani bageri odnosno velebageri.

Bager s grabilicom (grajfer)

Hvatalica (grabilica) ili grajfer je jedna daljnja izvedba radnog elementa univerzalnih bagera. Hvatalica je slobodno zavjeena na ue prebaeno preko koloture na vrhu katarke. Za upravljanje ovim radnim elementom slue dva ueta s odnosnim vitlovima. Ue za dizanje, na koje je hvatalica zavjeena, i ue za otvaranje i zatvaranje grabilice. Treim uetom i odgovarajuim vitlom pridraava se odnosno regulira nagib katarke (slika 132).

Slika 132 Bager s grabilicom

Za vrijeme dizanja i sputanja grajferske posude gibaju se oba ueta jednako. U svrhu otvaranja posude (za koje vrijeme ona visi na diuem uetu) oputa se drugo ue, zbog ega se centralni dio posude sputa uslijed vlastite teine. Kako su krajevi posude spojeni motkama s glavom ureaja za koju je cijela posuda zavjeena, moraju se krajevi razmicati kad se glava sputa. To je razmicanje ustvari kutno zakretanje svake od polovice posude. Zatvaranje posude se izvodi istim postupkom, no ovaj put zatezanjem ueta za otvaranje-zatvaranje. Donji bridovi polovica posude, opremljeni ojaanim rubom ili zubima, opisuju pri tom luk, to osigurava prigrtanje i zahvaanje materilala.

Kod hidraulinih bagera posuda je zavjeena pomou kardanskog zgloba direktno za katarku, dok se otvaranjem i zatvaranjem posude kao i naginjanjem katarke upravlja pomou hidraulinih cilindara. Kod hidraulinih bagera koristi se i tzv. poligrajferska posuda, koja se ne sastoji iz dviju polovica, ve iz 3 do 5 segmenata (kao latice na rui), koje zatvaraju jedan kuglasti prostor. Ovakvom posudom mogue je lake nego kod posude s dvije polovice zahvatiti jedan jedini vei komad stijene, volumena i veeg nego to je sama posuda. Komad moe ostati zahvaen samo vrhovima segmenata, i tako se podie i prenosi. Pri tom dakako postoji opasnost od ispadanja, pa se mora paziti da se time ne ugrozi instalacije, oprema i prije svega ljudi.

Bageri s ovakvim radnim elementom koriste se rjee, naroito u rudarstvu. Inae slue za iskop i utovar.

Velebageri

Velebageri se opremaju samo visinskom lopatom ili skreperskom posudom. Kinematika gibanja visinske lopate razlikuje se unekoliko od klasine kinematike bagera s takvim radnim elementom, dok je kod skreperske opreme kinematika potpuno identina.

Dralica kod velebagera s visinskom lopatom je sastavljena iz dva dijela, spojena meusobno arnirnim zglobom (slika 133). Na prednjoj polovici takve dralice montirana je lopata, dok je druga polovica (ona prema bagerskoj kuici) ozubljena i u zahvatu sa zupanikom kojim se ostvaruje uvlaenje-izvlaenje dralice. Lopata se podie i sputa zajedno s prednjom polovicom dralice. Ovakve su konstruktivne mjere razumljive ako se uzmu u obzir dimenzije i mase takvih bagera (lopate do 200 m3 i mase do 5000 t).

Slika 133 Velebager s visinskom lopatom

Velebageri s visinskom lopatom i dreglajni razlikuju se meusobno i u tipu voznog ureaja. Bageri s lopatom opremaju se redovno gusjenicama i to, dvije, tri ili etiri odnosno tolikim brojem grupa s po jednom, dvije ili etiri u svakoj grupi, ovisno dakako o masi bagera i doputenom specifinom pritisku na tlo. Dreglajni se opremaju tzv. koraajuim ureajem. Bager, kod ovog ureaja, ima dvije plohe oslanjanja. Jedna je uvijek samo tijelo donjeg, statikog dijela bagera, a druga posebna (ili posebne) stopa. Najee je rjeenje s dvije bone stope, dok je rjee rjeenje (ehoslovaka) s jednom krunom stopom koja prstenasto okruuje osnovnu nalenu plohu.

Gibanje koraajuim ureajem s dvije bone stope slii kretanju invalida uz pomo dvije take. Dok je cijeli bager oslonjen na osnovnoj stopi, pomaknu se bone stope za jedan korak naprijed. Kako se one oslanjaju na tlo, tako sve vei dio ukupne teine prelazi s osnovne stope na njih, pri em se osnovna stopa i dakako cijeli bager poima odizati od tla i pomicati za duinu koraka prema naprijed. Na kraju tog puta (koraka) bager se osnovnom stopom ponovo svom svojom teinom osloni na tlo. Bone su stope ostale sada iza bagera za jedan korak, pa njihovim premjetanjem dospijevaju ponovo ispred bagera, i ciklus se ponavlja.

Ovakav se nain gibanja bagera ostvaruje pomou nekoliko razliitih mehanizama: ojnikog ureaja, ekscentra ili pomou hidraulinih cilindara (slika 134).

Slika 134 Koraajui ureaj velebagera

Koraajui ureaj s jednom osnovnom i jednom krunom stopom drugaiji je i u nainu funkcioniranja i u izvedbi. Cijeli se bager oslanja na tlo posredstvom jedne centralne osnovne stope i druge vanjske stope oblika krunog vijenca. Njihov je meusobni poloaj ili centrian ili ekscentrian u bilo kojem smjeru. Veliina i smjer ekscentriteta regulira se posebnim mehanizmom. Napredovanje bagera je posljedica naizmjeninog oslanjanja centralne i vanjske stope i pomicanja uvijek one stope koja je podignuta, tj. na koju se bager momentalno ne oslanja.

Ovaj ureaj ima nekoliko znaajnih prednosti pred ureajem s bonim stopama: zakretanje putanje napredovanja bagera i reguliranje duine koraka. Kad se eli bager zakrenuti u svom gibanju, osloni se na vanjsku stopu, a unutarnja se posebnim mehanizmom zakrene u eljeni smjer. Daljnje je koraanje opet pravocrtno, ali dakako u novom smjeru. Duina koraka lako se regulira duinom relativnog pomicanja unutarnje prema vanjskoj stopi (ili obratno). Osim opisanih ovaj nain koraanja ima i daljnju prednost to se cijeli bager ne naginje pri svakom koraku.

Bageri kontinuiranog naina rada

Prema vrsti radnog elementa dijele se ovi bageri na rotorne bagere (Slika 135) i bagere vedriare (Slika 136).

Slika 135. Rotorni bager

Slika 136. Bager vedriar

Radni organ rotornih bagera je rotor (kolo) s lopatama (vedricama) rasporeenim po opsegu (Slika 137). Kod bagera vedriara su lopate odnosno vedrice postavljene u odreenim razmacima du beskonanog lanca vodjenog vodeim okvirom (Slika 138).

Slika 137 Radni organ rotornog bagera

Slika 138 Radni organ bagera vedriara

Glavni dijelovi rotornog bagera su:

vozni ureaj

bagersko kuite

radni organ dralica s rotorom na kraju

katarka s otpremnim transporterom s beskonanom trakom

Vozni ureaj rotornih bageraomoguava gibanje du otkopne fronte i redovito je snabdjeven gusjenicama. Oslanjanje je izvedeno ili na jedan par gusjenica ili na vie gusjenica odnosno grupa gusjenica (3 ili 4). Oslanjanje na tri gusjenice (ili grupe) ima prednost zbog samopodeavanja odnosno prilagoavanja tlu. Kod oslanjanja na dvije ili etiri gusjenice ili grupe gusjenica nee oslone toke preuzimati na neravnom tlu jednake dijelove teine bagera. Projektirani i predvieni specifini pritisak na tlo e biti nejednak pa moe doi do zaglibljivanja, propadanja, naginjanja i konano do tekih havarija. Iz tog razloga je oslanjanje i kod parnog broja gusjenica odnosno grupa gusjenica redovno izvedeno u tri toke. Kod izvedbe sa samo dvije gusjenice ili grupe gusjenica biti e dvije oslone toke na krajevima jedne (grupe) gusjenice a trea oslona toka u sredini druge (grupe) gusjenice. Kod izvedbe sa etiri gusjenice ili grupe gusjenica dvije e oslone toke poivati na po jednoj (grupi) gusjenici a trea oslona toka na spojnoj konstrukciji ostalih dviju (grupa) gusjenica. Trei, osamljeni oslonac uvijek e biti izveden zglobno da se omogui upravo samopodeavanje voznog ureaja prema tlu (Slika 139)

Slika 139 Vozni ureaj rotornog bagera

Sa stanovita upravljanja pogodniji su sustavi s vie gusjenica odnosno grupa gusjenica. Upravljaka ili upravljiva gusjenica (grupa) vrtivo je privrena za okvir voznog ureaja te se posebnom kinematikom ostvaruje vonja u krivini. Takvih kinematika ima nekoliko, zavisno da li se u krivini zakree unutarnja jedna ili vanjske dvije gusjenice (grupe) ili pak samo vanjska jedna ili konano sve (grupe) gusjenice (Slika 140).

Slika 140 Kinematika vonje rotornog bagera u krivini

Gusjenice su redovno nezavisno pogonjene elektromotorima. Tek kod vrlo malih rotornih bagera koji su slini bagerima s radnim elementom u obliku lopate, mogu gusjenice biti mehaniki pogonjene od motora u bagerskoj kuici.Bagersko kuite u smislu kao kod manjih bagera ovdje ne postoji. To je tonije reeno konstrukcija koja nosi sve ostale elemente pa i komandnu kuicu ili kabinu. Cijela je kosntrukcija vrtiva na voznom ureaju to omoguuje radne manevre u luku dohvata radnog elementa. Mogunost zakretanja varira kod razliitih bagera od otprilike 270 pa do 360.Gornja vrtiva konstrukcija se sastoji u stvari iz dva nezavisna dijela. Uz prvi, donji dio, prikljuen je konzolni nosa otpremnog transportera kojim se nakopani materijal otprema do daljnjeg transportnog sredstva. Taj se dio moe nezavisno zakretati da se prilagodi poloaju i udaljenosti transportnih sredstava. Gornji dio bagerske konstrukcije ima s jedne strane arnirno spojen radni organ, povie njega kruto izbaenu katarku o koju je zavjeen radni organ te na suprotnoj strani konzolni nosa protuutega (Slika 141).

Slika 141 Gornja vrtiva konstrukcija rotornog bagera

Kompletna konstrukcija svih ovih dijelova je u reetkastoj izvedbi sa zavjeenjima i ukruenjima pomou elinih ueta. Bageri kontinuiranog naina rada redovno su velike do upravo gigantske jedinice ija je vlastita masa takoer velika. Zbog cijene takvih jedinica, potrebne energije za njihov pogon kao i zbog specifinog pritiska na tlo, vode konstruktori i proizvoai stalnu borbu za smanjenje konstruktivne teine.Radni organ ovih bagera je kolo ili rotor s lopatama (vedricama) razmjetenim u pravilnim razmacima du opsega. Rotor je montiran na kraju nosaa (odgovara dralici kod manjih bagera) i zavjeen pomou ueta o krutu katarku. Na ovaj nain se moe radni organ sputati i dizati unutar raspona dosega. Budui da se nakopani materijal otprema od rotora dalje pomou gumenog transportera, ogranien je rad ovom bageru u dubinskom zahvatu na maksimalni nagib tog transportera pri kojem jo moe podizati materijal. Taj moment uostalom ograniava i maksimalni visinski dohvat. Uz ova ogranienja rotorni bageri rade preteno u visinskom i tek u manjoj mjeri u dubinskom zahvatu. Da se dohvat bagera proiri, naroito za dubinski zahvat, primjenjuje se u nekim izvedbama specijalna konstrukcija traka. To je u stvari udvojeni sistem traka gdje je materijal noen prikljeten izmeu tih dviju paralelno se gibajuih traka (Slika 142).

Slika 142 Specijalna konstrukcija transportnih traka za poveanje nagiba nosaa radnog elementa rotornog bagera

Teina konzolno prikljuenog radnog organa time se poveava to pak iziskuje ili ojaanje cijele konstrukcije ili smanjenje duine nosaa rotora to je oboje nepovoljan moment.Rotor je montiran asimetrino na slobodnom kraju nosaa jer je otpremni transporter smjeten sredinom konstrukcije nosaa (Slika 143). Uleitenje rotora je dvostrano a pogonska grupa elektromotor ili kod veih jedinica vie njih te reduktor smjeteni su na suprotnoj strani od otpremnog transportera.

Konstrukcija rotora i lopata podeena je za pranjenje u obrtanju. U tom pogledu se razlikuju dva tipa rotora: rotor s elijama i bezelijski rotor (Slika 144).

Rotor s elijama je izraen kao jedna cjelian, gdje svakoj lopati (ponegdje i dvjema zajedno) pripada odgovarajui kruni isjeak, skoen bono (u ravnini rotacije rotora) prema otpremnom transporteru. Lopata prilikom rotacije navie podie u sebi poneseni materijal, pa kad kut nagiba stranje (u odnosu na smjer vrtnje) plohe elije dosegne i premai kut klizanja materijala, poinje pranjenje. Proces pranjenja lopate je ogranien samo na odreeni luni put odnosno kut. Naime, nakon to lopata pree taj put, materijal sa stranje stijenke pada na prednju stijenku elije koja ve ima kut manji od potrebnog da materijal po njoj klizne do otpremnog transportera.

Slika 143 Asimetrini smjetaj rotora

a)

b)

Slika 144 Rotor s elijama (a) i bezelijski rotor (b)

Taj dio materijala nee, dakle, biti otpremljen nego e pasti natrag na radilite, redovno na mjesto s kojeg se mora ponovo zahvaati. Da se ova nepeljna pojava sprijei mora brzina rotacije biti mala tolika da se svaka elija uspije potpuno isprazniti na putu (kutu) pranjenja. Ovaj moment ograniava kapacitet rotornih bagera pa se to rjeenje sve vie naputa.Drugi, suvremeniji tip rotora je sastavljen iz dva dijela: nevrtivog vodeeg diska i vrtivog vijenca s lopatama po obodu. U disku je, na plohi kojom se kruno kreu lopate, izrez na gornjem kraju na mjestu pranjenja. Kako su lopate bez dna, to nailaskom na izrez za pranjenje materijal odjednom propada u taj izrez. Materijal se otpremnom transporteru dodaje ili skoenim lijevkom koji je sastavni dio konstrukcije statinog diska ili posebnim tanjurastim dodavaem pogonjenim sinhrono s rotorom. Pranjenje lopata je kod ovog naina znatno efikasnije i bre pa je bruina rotora a time i kapacitet povean. S druge strane, mogue je za isti kapacitet upotrijebiti rotor manjeg promjera s manjim brojem lopata kao i lopate manje zapremine to rezultira smanjenjem mase rotora i posljedino lakom kompletnom konstrukcijom bagera. Ovo e biti jo jasnije kad se vidi koji parametri utjeu na kapacitet ovih bagera. Bezelijska konstrukcija rotora ima i nedostatak to su otpori, najveim djelom zbog trenja materijala koji se povlai po oplati statinog diska rotora, znatno vei. Takoer je i habanje ploha na kojima vijenac s lopatama rotira kod ove konstrukcije znatno.Kapacitet rotornog bagera je funkcija zapremine pojedinane lopate i broja pranjenja u jedinici vremena:

Qteoretski = V n 60 / 1000, [m3/h]

Gdje je:

V [l] volumen lopate, n [min-1] broj pranjenja u minuti.Ako se u gornjem izrazu broj pranjenja n izrazi kao:

n = m nrgdje je:

m broj lopata na rotoru, i

nr [min-1], broj okretaja rotoraa broj okretaja rotora nr kao:

nr= 60 v / D, [min-1]

gdje je:

v [m/s] obodna brzina ili brzina rezanja, i

D [m] promjer rotora po obodu rezanjato e konano izraz za teoretski kapacitet glasiti:

Qteoretski = 3,6 V m v / D , [m3/h]

Isti ovaj kapacitet se moe izraziti i pomou eksploatacijskih veliina:

Qteoretski = 0,5 D s B ns 60 kr / 1000, [m3/h]Gdje je:

s [m] dubina zahvata,

B [m] irina zahvata, ns [min-1] brzina zakretanja radnog elementa kr koeficijent rastresitosti materijala koji se kopa.U gornjem izrazu se moe dio B ns zamijeniti s brzinom zakretanja vs [m/min], zavisno kojim se podatkom raspolae.

Kao to se iz gornjeg izraza vidi, kapacitet rotornog bagra je funkcija dubine zahvata to je veliina koju je jako teko poveati ( samo oblikom lopate) i visine rezanja odnosno promjera rotora, ije poveanje vrlo nepovoljno utjee n cijelu konstrukciju bagera. U svrhu poveanja kapaciteta, ostaje jedina praktina mogunost u poveanju brzine zakretanja radnog organa.

Snaga potrebna za pogon rotora troi se na savladavanje dvije vrste otpora: dizanje otkopanog materijala u lopati do najvie toke odnosno toke pranjenja, to je manji dio, cca 20 25 % ukupne snage, i na rad otkopavanja, odvajanja materijala iz stjenskog sklopa.Od svih lopata na rotoru, u radnom dodiru (zahvatu) sa stijenom koja se otkopava biti e svega 2 3 i to svaka u drugaijoj fazi budui da je oblik koji svaka lopata skida, srpolik. To e znaiti i da e u svakom momentu svaka od 2 3 lopate u zahvatu nailaziti na razliit otpor a ukupna e potrebna snaga stalno kolebati. To je kolebanje znatno i iznosi 30 50 % srednje vrijednosti snage. U vrstim materijalima ta su kolebanja jo i vea.Proces kopanja rotornim radnim organom mogu je na dva naina: horizontalnim rezovima ili vertikalnim rezovima (Slika 145). Kako je ovjes nosaa rotora kao i konstrukcija i teina radnog organa neprikladna za stalno i brzo premjetanjepo visini, to se nain s vertikalnim rezovima u praksi ne upotrebljava.

Slika 145 Otkopavanje rotornim bagerom u vertikalnim rezovima (dolje) i u horizontalnim rezovima (gore)

Rad u horizontalnim rezovima mogu je i opet na dva naina:

s jednom podeenom visinom rotora otkopavaju se uzastopno pojasevi po dubini zahvata do postizanja pune dubine zahvata, nakon ega se rotor sputa na slijedei nii pojas i postupak ponavlja, ili

s jednom podeenom dubinom zahvata otkopava se pojas za pojasom dok se cijela visina otkopnog ela ne otkopa za tu dubinu, zatim se radni organ podeava na slijedei rez po dubini i tako do postizanja pune dubine zahvata.

Iz ovog opisa rada je vidljivo da se radni organ mora moi pomicati i u smjeru nosaa rotora. To je mogue ili zahvaljujui teleskopskoj izvedbi nosaa rotora ili se mora cijelim bagerom ostvariti pomicanje radnog organa prema otkopnom elu (slika 146).

Slika 146 Nain otkopavanja s bagerom s teleskopskom dralicom (gore) i s bagerom s krutom dralicom(dolje)

Teleskopska izvedba nosaa ima prednost to je znatno smanjeno gibanje cijelog bagera svedeno na jedinicu otkopanog materijala, to pridonosi uvanju voznog ureaja bagera kao i ouvanju planuma trase gibanja (u materijalima sa slabom nosivou). Nedostatak je to se masa konstrukcije bagera poveava (ak i do 25 %) to se mnogostruko negativno odraava.

Rotorni bageri s krutim nosaima rotora ostvaruju, zahvaljujui toj injenici, slabije efekte pri otkopavanju njihovi rezovi su srpoliki tj. stanjuju se pri kraju a punjenje lopata je zbog toga slabije. Taj se nedostatak moe dosta jednostavno kompenzirati poveanjem brzine zakretanja na tom uem dijelu srpolikog reza. Zapunjenost lopate je direktno proporcionalna povrini koju zahvaa, dakle umnoku dubine i irine zahvata. irina zahvata ovisi direktno o brzini zakretanja: pri veoj brzini zahvaat e svaka lopata iri pojas. Rukovatelj radnog organa koji se nalazi u kuici direktno uz rotor moe na temelju direktnog opaanja zapunjenja lopata regulirati brzinu zakretanja dralice s rotorom.Iz svega izloenog proizlazi da rotorni bageri s krutim nosaem (dralicom) postiu otprilike iste otkopne uinke uz injenicu da su laki, jednostavniji, jeftiniji i u pogonu pouzdaniji. U tlima sa slabom nosivou su ipak nepodesni (vie prevoenja) pa tu primjenu nalaze bageri s teleskopskim nosaem rotora.

Rotorni bageri beziznimno su opremljeni i posebnom konstrukcijom s gumenim transporterom za otpremu nakopanog materijala u daljnja transportna sredstva. Kod manjih bagera je ta konstrukcija konzolno spojena i uetima zavjeena za glavnu konstrukciju bagera (slika 147), dok je kod veih jedinica oslonjena na vlastito vozno postolje pogonjeno vlastitim pogonom. Taj otpremni most prati kretanje bagera a redovno ima i mogunost kutnog zakretanja spram bagera kao cjeline (slika 148).

Slika 147 Otpremni transporter s gumenom trakom zavjeen elinim uetima za glavnu konstrukciju sa stranje strane bagera

Slika 148 Otpremni most s gumenim transporterom na vlastitom voznom postoljuZbog velike teine i dimenzija ovih bagera, posebno nosaa i rotora, kao i veoma velikog momenta prevrtanja, izazivat e i najmanje promjene u geometriji poloaja radnog organa znatan nesklad izmedju momenta prevrtanja pojedinih grupa konstrukcije. Da bi u svakom momentu odnosno u svakom poloaju suma svih momenata bila (priblino) jednaka nuli, ugrauje se u konstrukciju pomini uteg. Odgovarajuim kinematikama gibanja tog utega postie se automatsko podeavanje prema mjeri pretega momenta od konstrukcije bagera. Kod manjih bagera s krutim nosaem rotora protuuteg je fiksiran na jednom konzolnom prepustu na suprotnoj strani od radnog organa i s njim se zajedno zakree.Upravljanje je kod velikih jedinica razdvojeno po funkcijama. Na kraju radnog organa je kabina iz koje se upravlja svim elementima gibanja kako radnog organa tako i cijelog bagera. Varijanta ovog rjeenja je da je upravljaka kabina na posebnom konzolnom drau to omoguava da se kabina odnosno rukovatelj postavi u najpovoljniji poloaj prema rotoru i radnom elu. Ta konzola ima naime mogunost dizanja i sputanja nezavisno od radnog organa. Ako je rotornom bageru pridodan i pretovarni most s vlastitim voznim postoljem, tada je redovno snabdjeven i upravljakom kabinom i zasebnim rukovateljem. U centralnoj bagerskoj konstrukciji postoji i centralno upravljako odnosno kontrolno mjesto. Ovdje se nadgledaju i upravljaju svi ostali pogoni (transporteri, vitla) sva elektrina, pneumatska i hidraulina oprema i sistemi. Za kontrolu i odravanje ovako velikih jedinica, koje se mogu usporediti s jednom manjom do srednjom tvornicom po instaliranim snagama i broju odnosno koliini najrazliitije strojne, elektrine i ostale opreme, brine se prilino brojna ekipa specijaliziranih i visokostrunih radnilka sve do strojarskih i elektro inenjera.

Bageri vedriari

Ovi bageri imaju mnogo slinosti s rotornim bagerima ali i sutinskih razlika. U tehnolokom pogledu, glavne su razlike ove: bageri vedriari uglavnom rade u fronti za razliku od rotornih bagera koji rade u bloku bageri vedriari podjednako dobro rade i u visinskom i u dubinskom zahvatu s nekim prednostima u korist ovog posljednjeg

U konstruktivnom pogledu razlikuju se bageri vedriari utoliko ro se dobivanje i otprema nakopanog materijala obavlja istim elementom radnim organom.

Radni organ (slika 149) je beskrajni lanac na kojem su u pravilnim razmacima privrene vedrice (lopate). Za vrijeme kopanja cijeli se bager pomie du otkopne fronte pa se vedrice gibaju u stvari po sastavljenoj putanji pod nekim kutem prema osi fronte. Uzduna komponenta gibanja (tj. u smjeru osi fronte) mora biti tolika da svakoj vedrici pripada pojas tolike irine da se na putu kopanja odnosno punjenja uspije potpuno zapuniti (uz zadanu dubinu zahvata). Poveanjem ove uzdune komponente gibanja mogue je postii da se vedrice zapune i vie nego to im je geometrijski volumen. U tom sluaju svaka vedrica gura pred sobom jo dodatnu koliinu materijala slino kao kod skreperskih posuda. Stvarni kapacitet bagera na taj nain e biti vei od teoretskog o emu treba voditi rauna pri dimenzioniranju daljnjih transportnih sredstava.

Slika 149 Beskonani lanac s vedricama na vodeem okviru

Nosau rotora kod rotornih bagera odgovara ovdje vodei okvir (slika 149) za beskonani lanac s vedricama. Okvir je sastavljen od nekoliko sekcija, segmenata. Svaki segment je zavjeen uetima za konzolnu konstrukciju i pogonjen odnosno pomican odvojenim vitlima. Na taj nain se moe okviru davati oblik po elji odnosno potrebi. Zadnja sekcija se redovno isprua horizontalno ime se postie planiranje donjeg planuma etae. Istim se vitlima cijeli okvir podie ili sputa na potrebni kut pod kojim se etaa otkopava, kao i namjeta cijeli radni organ za dubinski ili visinski zahvat. U visinskom zahvatu okvir se lomi u najmanje tri sekcije, pri em je srednja horizontalna (odravanje planuma) a krajnja uz bager je usponska za podizanje vedrica do toke pranjenja unutar bagera.Kako bageri vedriari redovno rade u fronti (slika 150), to je njihovo radno gibanje jednom u jednom smjeru prema jednom kraju otkopne fronte a nakon toga u povratnom gibanju prema drugom kraju. Da bi se u oba smjera moglo kontrolirati i upravljati radnim organom i cijelim bagerom smjetena je po jedna upravljaka kabina na svakoj strani radnog organa.

Slika 150 Rad s bagerom vedriarom u fronti

Protuuteg za kompenzaciju prevrtnog momenta od radnog organa kod bagera vedriara redovno je fiksan. Premjetanje teita kod raznih poloaja radnog organa iznosi svega do 0,5 metara. Fiksni uteg znatno pojednostavljuje konstrukciju bagera.

Lanac nosa vedrica je izloen intenzivnom habanju tako da mu je vijek svega 1,5 do 2 mjeseca (uz dvadesetsatni efktivni rad dnevno). Za izmjenu vunog lanca, to je bila operacija koja je iziskivala veoma mnogo vremena i znatno negativno utjecala na uinak bagera, koristi se danas specijalni samohodni ureaj pomou kojeg se cijeli lanac (s vedricama zajedno!) zamijeni u tri sekcije.

Zbog odravanja potrebne napetosti lanca, a to s radom opada kao posljedica habanja u spojevima pojedinih elemenata, nuno je na povratnim koturima predvidjeti ureaj za napinjanje. Ureaj se sastoji iz vretena i matice i pogonjen je elektromotorom.

Budui se na radnom organu javljaju za vrijeme rada i poprene sile kao posljedica gibanja bagera du otkopne fronte, mora se radni organ uetima tako zavjesiti da poprene zatege preuzmu te poprene sile.

Nosei ili vuni lanac za vedrice vodi se u okviru s gornje strane u zatvorenom U profilu. Zbog smanjenja trenja u profilima su na razmacima ugraeni vrtivi valjci, u novije vrijeme uleiteni na kotrljajuim leajevima. U sluaju prekida lanca na gornjoj strani dolo bi do obruavanja lanca i vedrica na njemu to prouzrokuje oteenje konstrukcije i velike zastoje, pa se na toj strani u izvjesnim razmacima ugrauju hvatai lanca. Ovi hvatai stupaju u djelovanje samo pri olabavljenju lanca. Na donjoj (radnoj otkopnoj) strani ovakvi hvatai nisu potrebni jer e zbog zahvata vedrica i trenja o tlo, vedrice zadrati lanac od obruavanja. Na donjoj strani lanac se vodi na otvorenom L elinom profilu.Pogonski lananik ima 6 8 zubi (palaca) kojima se ostvaruje gibanje lanca. Vei broj zubaca ostvaruje mirnije gibanje a manji broj prouzrokuje gibanje na mahove, trzaje. Gibanje na mahove nije dobro po konstrukciju lanca, vodeeg okvira i konano cijelog bagera (vibracije!) ali pogoduje boljem pranjenju vedrica. Kod ljepljivih materijala bira se dakle manji broj zubaca pogonskog zupanika. Izmeu pogonskog motora i lananika se ugrauje sigurnosno kvailo koje e prekinuti pogon lanca u sluaju nailaska vedrice na uklopak tvre stijene.Vozni ureaj bagera vedriara je ili traniki ili gusjenini. Ako je transport nakopine rijeen pomou kolosjenog transporta, onda je i sam bager na tranicama. Kako se u novije vrijeme ovaj transport sve vie zamjenjuje transporterima s beskonanom trakom, to se bageri sve ee opremaju gusjeninim voznim ureajem.

a)

b)

Slika 151 Gusjenini (a) i traniki (b) vozni ureaj bagera vedriara

Meusobna usporedba rotornih i bagera vedriara

Tendencija je u gradnji velikih kontinuiranih bagera ka rotornim bagerima. Meusobna usporedba tehnikih i tehnolokih karakteristika daje slijedeu sliku:a) Nain rada odnosno primjena

Rotorni bager je pogodan za rad u bloku gdje prevladava visinski zahvat. Prijelaz na dubinski zahvat, koji moe dosei najvie do 40 % visine visinskog zahvata, rijetko se primjenjuje. Rotorni se bager dakle primjenjuje tamo gdje nije nuno odravati pravolinijski profil kosine etae kao i tamo gdje je iz otkopnih razloga povoljno dobivanje u horizontalnim pojasevima.Bager vedriar e se primjeniti gdje je potrebno otkopavati mase i u dubinskom i u visinskom zahvatu jer je prelaz s jednog na drugi nain brz i jednostavan. Kod primjene transportnih mostova za direktno prebacivanje primjenit e se u pravilu bager vedriar. Zahvaljujui dugom putu punjenja vedrica mogu se bagerom vedriarom otkopavati slojevi debljine i ispod 0,5 metara dok meutim kod rotornog bagera debljina sloja nemoe biti manja od polovice promjera rotora.

b) Konstrukcija

Rotor s lopatama po obodu koji se vrti na osovini s uleitenjem na kotrljajuim leajevima znatno je povoljnije rjeenje u pogledu veliine otpora i habanja nego prilino slobodno voeni vuni lanac s vedricama. Izriitu prednost u smislu veliine otpora, habanja i konstruktivne mase (teine) ima transporter s beskonanom trakom u nosau rotora spram vunog lanca i vedrica, to u oba sluaja slui za otpremu odnosno izvlaenje nakopanog materijala do presipne toke u bageru.c) Kapacitet

Zbog znatno vee brzine rezanja i broja pranjenja lopata u jedinici vremena imaju rotorni bageri za istu veliinu lopate (vedrice) vei uinak nego bageri vedriari. Uinak se i poveava jo ako za punjenje materijala stoji na raspolaganju osim samih lopata i prstenasti prostor ispod njih (a do statinog dijela rotora tzv. kombinirani tip rotora).

Efikasnost odnosno brzina pranjenja vedrica jedva ovisi o vrsti i stanju materijala u njima kod bagera vedriara jer se vedrice iskreu za 180 a nemiran hod vunog lanca pogoduje pranjenju. Osim toga, materijal koji nije ispao na samom okretitu lanca ispast e iz vedrice ubrzo na njenom povratnom putu, kad se kree s otvorenom stranom nadole i bit e zahvaen od vedrica na donjoj, radnoj strani i prikljuen ostaloj iskopanoj masi.

Efikasnost pranjenja lopata rotora a time i uinak znatno ovisi o ljepljivosti i konzistenciji nakopanog materijala. Materijal koji ne dospije na otpremni transporter ve pada na tlo znai direktni gubitak kapaciteta.d) Teina i dimenzije

Rotorni bager ima za isti teoretski uinak i za istu visinu dohvata manju ukupnu masu (teinu) i jeftiniji je nego bager vedriar.

e) Instalirana odnosno pogonska snaga

Rotorni bager je i u ovom pogledu znatno povoljniji od bagera vedriara, najvie na raun znatno manje potrebne snage za dizanje materijala do presipne toke.

f) Habanje i pogonska pouzdanost

Kod bagera vedriara izvrgnut je lanac i vodei okvir u donjem dijelu znatnom habanju zbog suhog trenja klizanja meu njima. Kod rotornog bagera su meutim zubi lopata znatnije izloeni troenju jer je ukupni broj lopata manji nego kod bagera vedriara pa su i lopate ee u radnom zahvatu kao i zbog vee brzine rezanja. Upravo zbog vee brzine gibanja izloene su veoj opasnosti lopate kod rotornih bagera pri udaru na uloeni komad tvrdje stijene ili druge prepreke.Zbog izvjesne slobode u voenju lanca i zglobne veze meu elementima lanca kao i znatno manje dubine zahvata bit e nalet vedrice kod bagera vedriara manje opasan odnosno ak e i preskoiti prepreku.

g) Ekonominost

Ako na izbor vrste bagera ne utjeu jednoznano tehnoloki, rudarsko geoloki i geomehaniki momenti, onda odluka mora poivati na ekonomskim pokazateljima. Na ekonominost utjee toliko mnogo za odreeni sluaj specifinih elemenata, da se zakljuak moe donijeti samo na temelju opsene i temeljite studije. Veina momenata opisanih ovdje od a) do g) odnaa u sve veem broju sluajeva prevagu prema rotornim bagerima, tako da se bageri vedriari jo jedva vie grade odnosno prodaju.Ostala i pomona oprema odnosno mehanizacija (velikih) povrinskih kopova lignita

Iako je u izlaganju materije ovih skripata prihvaen princip grupiranja mehanizacije po tehnikim i tehnolokim osobinama a ne (odnosno ne iskljuivo) po namjeni, moralo se odstupiti u ovom sluaju. Naime povrinski kopovi lignita odlikuju se specifinim tehnolokim shemama za koje je razvijena i specifina mehanizacija. Konano, i upravo opisani rotorni i bageri vedriari specifina su mehanizacija povrinskih kopova lignita.

U tehnolokoj sprezi s njima primjenjuju se:

- transportni mostovi (slika 152)

- odlagai

- pokretni bunkeri i drobilice

- premicai pruge i transportnih traka.

Slika 152 Transportni most

_1081935517.xls