Размерные группы универсальных одноковшовых экскаваторов
| Размерная группа | Масса экскаватора, т | Вместимость ковшей, м3 | |
| Свыше | До | ||
| - | 6,3 | 0,1…0,2 | |
| 6,3 | 0,25…0,28 | ||
| 0,40…0,65 | |||
| 0,65…1,00 | |||
| 1,00…1,60 | |||
| 1,60…2,5 | |||
| - | 2,5…4,00 |
В качестве основного для отечественных гидравлических экскаваторов до 5-ой размерной группы включительно принято рабочее оборудование обратная лопата, а для 6-ой размерной группы - прямая лопата.
На экскаваторах устанавливают ковши различной вместимости: основные (типа 02),узкие (01)- меньшей вместимости, для разработки - прочных грунтов и широкие (03)- большей вместимости, для слабых грунтов.
Пневмоколесные экскаваторы используют на рассредоточенных строительных объектах с небольшими объемами работ. Благодаря высокой скорости передвижения (на порядок выше, чем у гусеничных машин), они способны преодолевать большие расстояния при смене строительных объектов.
Гусеничные экскаваторы, обладая повышенной проходимостью, передвигаются со скоростью, не превышающей 4...6 км/ч. Их применяют, в основном, на строительных объекты с большими объемами земляных работ без специальной подготовки рабочих площадок, а также на карьерных работах.
Для перевозки этих машин на большие расстояния используют специальные транспортные средства (тяжеловозы, железнодорожный транспорт и т. п.). Погружается экскаватор на транспортное средство собственным ходом.
Полноповоротныйпневмоколесный (рис. 2, а)или гусеничный гидравлический экскаватор (рис. 2, б)состоит из базовой части и рабочего оборудования. При замене последнего базовую часть обычно сохраняют в неизменном виде.
Базовая частьэкскаватора включает ходовую тележку с нижней рамой 3 (рис. 2, а и б), опорно-поворотное устройство 7 и поворотную платформу 6 с расположенными на ней насосно-силовой установкой, узлами гидравлической системы привода и кабиной машиниста 15.
Ходовое оборудование пневмоколесного экскаватора (рис. 2, а)состоит из сварной рамы, опирающейся на два ведущих моста 2 и 4. Для работы экскаватор устанавливают на откидные опоры 5, закрепленные на поперечной балке рамы за задним мостом. Чаще в качестве передней опоры для работы в том же режиме используют, кроме прямого назначения, бульдозерный отвал 1, установленный перед передним мостом и приводимый гидроцилиндром.
Каждая их гусеничных тележек 16 (рис. 2, б) гусеничного экскаватора приводится в движение гидромотором и зубчатыми передачами. При совместной работе механизмов привода каждой гусеницы в одном направлении обеспечивается прямолинейное передвижение машины, а при их работе во взаимно противоположных направлениях или при работе только одного механизма и заторможенной второй гусенице - поворотное движение (относительно центра опорного контура в первом или относительно центра опорной поверхности заторможенной гусеницы - во втором случае). Во избежание произвольного отката гусеничной тележки при работе экскаватора из-за реактивных нагрузок или уклона рабочей площадки механизм привода гусениц затормаживают или стопорят.
Опорно-поворотное устройство пневмоколесных и гусеничных экскаваторов, как и у кранов, закрытого шарикового или роликового типа предназначено для передачи на нижнюю раму внешних нагрузок от поворотной части экскаватора и обеспечения вращения последней. Механизм поворота состоит обычно из низкомоментного гидромотора и зубчатого редуктора, на выходном валу которого закреплена шестерня, зацепляющаяся с зубчатым венцом, неподвижно соединенным с нижней рамой экскаватора. При вращении шестерня обегает вокруг зубчатого венца, увлекая за собой поворотную платформу. Известны также безредукторные устройства с высокомоментыми гидромоторами. В приводе поворотного механизма установлен тормоз для полной остановки поворотной платформы в рабочем режиме экскаватора, а также для ее стопорения при переездах.
Поворотная платформа выполнена в виде рамной конструкции, способной неограниченно вращаться относительно нижней рамы. Для ее уравновешивания при работе экскаватора в хвостовой части платформы размещен чугунный противовес и, кроме того, - насосно-силовая установка и другие наиболее тяжелые агрегаты. В передней части платформа оборудована стойками-пилонами 8 (рис. 2, а)для шарнирного соединения с ней стрелы, а также проушинами для установки одного 9 или двух 19 (рис. 2, б)гидроцилиндров привода стрелы. Кабину машиниста 15 с органами управления устанавливают с одной стороны поворотной платформы.
Обычно в приводах рукояти и ковша устанавливают по одному гидроцилиндру. В приводе же стрелы могут быть как один (обычно для экскаваторов малой мощности 2-й и 3-й, иногда 4-й размерных групп), так и два гидроцилиндра (на экскаваторах 4 - 6-й размерных групп).
Рабочее оборудование обратная лопата(см. рис. 2, а и б)включает последовательно соединенные между собой шарнирами стрелу 10, рукоять 14 и ковш 13. Стрела, кроме того, шарнирно соединена с поворотной платформой. Вместе с последней элементы рабочего оборудования образуют шарнирно-рычажный четырехзвенный механизм, позволяющий занимать ковшу и режущим кромкам его зубьев различные положения в пределах рабочей зоны экскаватора на всех операциях его рабочего цикла. Рабочее оборудование обратная лопата предназначено для разработки грунтов в основном ниже уровня стоянки экскаватора.
Стрела может быть моноблочной и составной (рис. 3), состоящей из двух секций: корневой 1, шарнирно соединенной с поворотной платформой, и удлиняющей 3, соединяемой с корневой секцией болтами или шарниром и ригелем 2, перестановкой которого в проушины 4 на удлиняющей секции можно изменять расстояние между концевыми шарнирами стрелы.
Чаще составными стрелами комплектуют универсальные экскаваторы. При замене рабочего оборудования обратной лопаты на прямую сохраняют только корневую секцию, а удлиняющую секцию либо используют в качестве рукояти прямой лопаты, соответственно перемонтировав ее, либо заменяют новой.
Моноблочная стрела (рис. 2) коробчатого поперечного сечения, обычно с разнесенными шарнирами для соединения с поворотной платформой и вилкой на противоположном конце, в ее головной части, для соединения с рукоятью. Стрелу поднимают и опускают одним (рис. 2, а)или двумя (рис. 2, б и 3) гидроцилиндрами. Рукоять, также коробчатого поперечного сечения, приводится гидроцилиндром 11 (рис. 2). На экскаваторах можно устанавливать рукояти различной длины и удлиняющие секции стрелы.
Ковшв форме емкости, открытой с одной стороны, с зубьями на его передней стенке, или без них (для разработки легких грунтов), соединен с рукоятью шарнирно в ее головной части и приводится шарнирно установленным одним концом на рукояти гидроцилиндром 12 непосредственно (рис. 2, а)или через шарнирно-рычажный механизм (рис. 2, б),состоящий из коромысла 18 и тяги 20 и выполняющий функцию мультипликатора. Для предупреждения заклинивания ковшей в траншее на их боковых стенках устанавливают, кроме того, подрезные зубья 17. Кроме обычных экскавационных ковшей (основных, широких и узких) на экскаваторе могут быть установлены ковши для дренажных работ по форме профиля очищаемой выемки.
Копают грунт либо поворотом рукояти при фиксированном на ней ковше - от дна выемки вверх, либо поворотом ковша при фиксированных стреле и рукояти, либо совместным поворотом рукояти и ковша. В конце операции копания для предотвращения от просыпания грунта из ковша на следующей транспортной операции ковш подворачивают к рукояти, после чего рабочее оборудование поднимают стреловым гидроцилиндром. Поворотное движение платформы начинают после того как рабочее оборудование будет выведено из выемки. Одновременно с подъемом стрелы маневровыми движениями рукояти и ковша добиваются установки последнего в конце поворота платформы в положение выгрузки.
Разгружают грунт отворотом ковша от рукояти. Различают разгрузку в отвал и в транспортное средство. В первом случае эта операция не требует полной остановки платформы - разгрузку начинают в конце поворотного движения в прямом направлении и заканчивают в начале возвратного вращения. Во втором же случае, во избежание просыпания грунта при его разгрузке, требуется четкая координация ковша относительно кузова транспортного средства. Для этого платформу останавливают и включают на возвратное вращение только после полной выгрузки ковша. Разгрузка в транспортное средство требует большего времени чем разгрузка в отвал, а следовательно, она менее производительна по сравнению с последней.
После разгрузки ковша операция возврата рабочего оборудования на исходную позицию для следующего рабочего цикла аналогична операции транспортирования грунта на разгрузку, но выполняется в обратной последовательности указанных движений.
На гидравлический экскаватор для разработки грунтов, выше уровня стоянки навешивают рабочее оборудование прямая лопата(рис. 4, а), состоящее из стрелы 1, рукояти 3 и ковша 5. Стрела обычно короче, чем у обратной лопаты. Привод стрелы обеспечивается двумя гидроцилиндрами 8, а рукояти - гидроцилиндром 2.
Относительно рукояти ковши могут быть поворотными (рис. 4, а) и неповоротными (рис. 4, б).
Поворотный ковш может изменять свое положение относительно рукояти для установки требуемого угла резания, а также для выгрузки грунта с помощью гидроцилиндра 4 рис. 4, а),коромысла 7 и тяги 6.
Неповоротные ковши устанавливают на рукояти с постоянным углом резания, который может быть изменен заменой тяги 10 (рис. 4, б) соответствующей длины. В нижней части корпуса ковша на шарнире 11 установлено откидывающееся днище 13, закрываемое подпружиненной щеколдой 15. Для разгрузки грунта посредством гидроцилиндра 9 через рычаг 12 и цепь 14 щеколду выдергивают из гнезда на корпусе, после чего днище открывается под действием собственной силы тяжести. Захлопывается днище автоматически при опускании ковша в нижнее положение для начала копания.
На некоторых моделях устанавливают также челюстные ковши (рис. 4, в),состоящие из шарнирно соединенных между собой двух челюстей - корпуса 18 и днища 17. В режиме копания и транспортирования грунта челюсти сомкнуты, а для разгрузки грунта они размыкаются гидроцилиндром 16, вмонтированным в днище ковша.
Экскаватор с рабочим оборудованием прямая лопата разрабатывает грунт движением ковша снизу (от уровня стоянки экскаватора) вверх (до верхнего обреза забоя). Максимальная кинематическая высота копания реализуется лишь в случае маневровых движений. Из-за опасности обрушения грунта из образующихся навесов (козырьков) копать на этой высоте нельзя. При копании на максимальном вылете ковша козырьки образуются уже начиная с высоты оси пяты стрелы. Соблюдая требования безопасности, высоту забоя можно довести до 2/3 максимальной кинематической высоты. Хотя кинематика рабочего оборудования позволяет разрабатывать грунт ниже уровня стоянки экскаватора, реализовать это удается крайне редко - лишь на последней по ходу движения позиции экскаватора, так как отрытая перед ним выемка не позволяет экскаватору перемещаться вперед "на забой".
Копают грунт поворотом рукояти относительно стрелы, а толщину грунтовой стружки регулируют кратковременными перемещениями стрелы "на забой" или от него. В случае поворотных и челюстных ковшей возможна разработка грунта поворотом ковша. Структура рабочего цикла такая же, как и у экскаватора с рабочим оборудованием обратная лопата.
Неполноповоротные экскаваторы(рис. 5) изготовляют, в основном, на базе пневмоколесных тракторов небольшой мощности и фронтальных погрузчиков. Это мобильные малогабаритные землеройные машины с большим количеством (до 25) сменных видов рабочего оборудования. Наиболее эффективно их использовать в стесненных условиях, а также при небольших объемах рассредоточенных земляных работ.
Основным рабочим органом обычно служит унифицированный ковш прямой и обратной лопат вместимостью 0,2...0,3 м3. Сменными являются узкий и специальный ковши для рытья узких траншей, погрузочные ковши вместимостью 0,2...0,6 м3, крановая подвеска грузоподъемностью 0,3...0,8 т, грейфер вместимостью 0,2...0,3 м3, однозубый рыхлитель, гидравлический молот, грузовые вилы, буровое оборудование, захват для укладки бордюрных камней, оборудование обратная лопата со смещенной осью копания для рытья траншей вблизи зданий и сооружений и т. п. Рабочее оборудование заменяется машинистом непосредственно на строительном объекте.
Рабочее оборудование 11, состоящее из стрелы, рукояти и ковша, вместе с гидроцилиндрами привода этих элементов смонтировано на поворотной колонке 10, установленной на раме 9 базового трактора. Поворот колонки вместе с рабочим оборудованием на 90° в каждую сторону обеспечивается двумя гидроцилиндрами 5, приводящими цепь 4, охватывающую звездочку 3,жестко посаженную на вал колонки. Применяются также реечные и рычажные механизмы поворота. Для разработки грунта машину устанавливают на две выносные опоры 2 и смонтированный на дышле 6 бульдозерный отвал 7, управляемые гидроцилиндрами 1 и 8.