Первые модели отечественных экскаваторов
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине: «Строительные машины и оборудования»
на тему: «Проектирование одноковшового экскаватора»
Выполнил: ТПГС(стр) 13-6
Таласбаев Олжас
Проверил: д.т.н., академ.проф Мауленов Ж.К.
Алматы 2015
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………..……………………………………………...3
I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
1.1.Краткий исторический обзор создания экскаватора…………………….………………………………4
1.2. Классификация экскаватора………………..………………………………………..…………………7
1.3. Конструктивные особенности экскаватора..……………………………………….…………………..13
1.4 Назначение и область применения экскаваторов……..…………….……………………………….31
1.5. Экскаваторы зарубежных фирм..............……………………………………………………….……38
1.5.1. Экскаваторы России..............................................……………………………………………………..38
1.5.2. Эксаваторы Германий…...………...…………………………..……………………………………….39
1.5.3. Экскаваторы Японий………….....…………………………………………..…………………………40
1.5.4. Экскаваторы Южной Корей………………………………………………………………..………….41
1.5.5. Экскаваторы Белорусий………………………………………………………………………………...42
1.5.6. Экскаваторы Китая…………………….……………………………...………………………………...43
II. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Тяговый расчет экскаватора..................................................………………………………………..45
2.2 Определение размера отвала ................................……………………………………….…………..46
2.3 Расчет эксплуатационных показателей экскаватора ………....……….......………………………..47
2.4 Расчет производительности экскаватора .......................................................................................47
III. МЕРЫ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭКСКАВАТОРОВ
3.1 Общие требования.........................................................................................................................54
3.2 Требования перед началом и во время производства работ...........................................................55
3.3 Требования при транспортировки экскаваторов............................................................................56
3.4 Требования после оканчание работ................................................................................................57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………..………………………………...………………………………..…..58
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………………………...………………………59
ВВЕДЕНИЕ
Экскаватор (от лат. excavo - выдалбливать), землеройная машина, оборудованная навесным рабочим органом - ковшом, осуществляющим резание грунта одновременно с его наполнением. Благодаря высокой производительности при разработке грунтов различных категорий наибольшее распространение получили одноковшовые экскаваторы.
Экскаватор состоит из основной рамы, силового оборудования, трансмиссии, ходового оборудования, рабочего оборудования и транспортера. На нижней раме смонтированы двигатель с баком для горючего, коробка передач, механизм подъема ковшовой рамы, транспортер, рычажное управление. Верхняя рама имеет изогнутые направляющие, на верхние полки которых опираются ролики, поддерживающие ковшовую раму, на нижние полки изогнутых швеллеров опираются ролики коваговой рамы. Кроме того, на верхней раме расположены блоки полиспаста подъема и опускания ковшовой рамы и промежуточный вал цепной передачи на поперечный вал ковшовой цепи. Для производства работ ковшовую раму опускают на грунт и включают ковшовую цепь. Перемещающиеся ковши зубьями разрабатывают грунт. Срезанный грунт ковшами поднимается в бункер. При огибании цепей вокруг звездочек верхнего поперечного вала происходит перегрузка грунта на ленточный транспортер.
Активное строительство железнодорожных полотен в 30-х годах XIX века и нехватка рабочих сподвигли американца Отиса в 1832—1836 гг. изобрести первый одноковшовый экскаватор. Позднее появились многоковшовые экскаваторы или абзетцеры, которые имели огромные размеры и передвигались по рельсам, выкапывая желобы породы. С ними работало множество специальных машин, среди которых заметен путепередвигатель, передвигавший многочисленные рельсы экскаватора. В Советском Союзе было построенно три абзетцера, два из которых немецкого производства, работавших с начала 1960 годов до распада СССР, на добыче фосфоритов в Лопатинском руднике. На данный момент все три машины не функционируют и проданы на утилизацию, в руднике работает лишь один маленький абзетцер, добывающий фосфориты в ограниченных количествах.
Для производства работ ковшовую раму опускают на грунт и включают ковшовую цепь. Перемещающиеся ковши зубьями разрабатывают грунт. Срезанный грунт ковшами поднимается в бункер. При огибании цепей вокруг звездочек верхнего поперечного вала происходит перегрузка грунта на ленточный транспортер. При достаточном заглублении ковшей лебедку механизма подъема затормаживают и включают механизм передвижения экскаватора, передающий вращение ведущим звёздочкам гусеничного хода.
I.ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
1.1.Краткий исторический обзор создания экскаватора.
Рис 1.1. Первый паровой одноковшовый экскаватор.
Активное строительство железных дорог в США в тридцатых годах девятнадцатого века и нехватка при этом строительных рабочих привели к созданию в 1832-1836гг американцем Отисом первого парового одноковшового экскаватора(рис 1.1).
Экскаватор был неполноповоротным, имел железнодорожную ходовую часть, был оснащен ковшом 1,14 куб.м, паровым двигателем мощностью 15 л.с., обеспечивал среднюю производительность 45-50 куб.м/час и заменял примерно 50 рабочих. Уже через несколько лет экскаваторы Отиса заменяли 180 рабочих. Первоначально экскаваторы использовались преимущественно на строительстве железных дорог. Один из первых экскаваторов был продан в Англию в 1842 г, а в 1843 г четыре из семи построенных Отисом экскаваторов были проданы в Россию для использования при строительстве Николаевской железной дороги.
Первый русский одноковшовый неполноповоротный железнодорожный экскаватор со сменным ковшом (2,3 куб.м. для легких грузов и 1,5 куб.м. для тяжелых грузов) был построен на Путиловском заводе в 1902 году. Производительность его была 100-290 куб.м./час, вес 65-75 т. До 1917 года было построено 35 таких машин. В начале XX века экскаваторы использовались в России довольно интенсивно. Например, при возведении сухого дока в Кронштадте в 1909-1910 годах работы велись в две смены по 10 часов каждая. Машины этого типа (Рис.1.2) изготавливались до 30-х годов XX века.
Рис 1.2. Первый русский одноковшовый неполноповоротный железнодорожный экскаватор со сменным ковшом
В Германии применялись «строительные локомобили», оснащенные одноканатными грейферами(рис 1.3).
Рис 1.3. «Строительные локомобили», оснащенные одноканатными грейферами.
До конца века основные объемы земляных работ на строительстве железных дорог в России выполнялись вручную (лопаты, тачки, грабарки), поскольку дешевая рабочая сила существовала в избытке. Когда при строительстве западносибирского участка Транссибирской магистрали возникли затруднения с рабочей силой, были закуплены в Америке «землекопные машины». В такие машины впрягались 12-16 лошадей. Для выемки и перемещения грунта использовались, также, конные волокуши с металлическим ковшом, которые назывались «скреперами» или «землеройками».
В отдельных случаях применялись плавучие экскаваторы. Плавучие экскаваторы выполнялись, как правило, неполно-поворотными с прямой лопатой. Во второй половине XIX - начале XX веков началось строительство гигантских каналов, при котором требовалось перемещать огромные массы грунта. Суэцкий канал (длина 160 км, начало строительства - 1859 г) сооружался около 10 лет (в основном, вручную). Общая численность рабочих, занятых на постройке, достигала 40 тысяч человек. За время строительства было перемещено примерно 75 млн. кубометров грунта. При сооружении Панамского канала (1880-1913гг) было перемещено 160 млн. кубометров грунта. На втором этапе строительства (1903-1913гг) применялись более ста одноковшовых (преимущественно железнодорожных) и около 20-ти многоковшовых экскаваторов. Двигатели внутреннего сгорания и электропривод, применение гусеничного (и шагающего) хода позволили существенно увеличить мощности и мобильность экскаваторов. Экскаваторы стали полноповоротными, увеличилась номенклатура их рабочего оборудования (прямая и обратная лопата, драглайн, струг и пр.) и сфера их применения (вскрышные, тоннельные работы и пр.). В США и в России совершенствовались одноковшовые экскаваторы. В Германии начали строить все более мощные многоковшовые экскаваторы. Появились многочисленные специальные машины (канавокопатели и др.).
Уже в начале 50-х годов XX века использовались гигантские экскаваторы с ковшами объемом до 30 куб.м. (ЭГЛ-15 Ново-Краматорского завода, американские экскаваторы Марион, Бюсайрус и др.).
Во второй половине XX века традиционные типы экскаваторов совершенствовались в основном за счет применения новых машиностроительных технологий и оборудования (гидропривод и пр.).
Ручной труд на земляных работах сохранился только в тех случаях, когда имеется избыток бесплатной рабочей силы либо при малом объеме и стесненных условиях работ, не позволяющих применить необходимую землеройную технику.
Первые модели отечественных экскаваторов
Рис.1.4. Первый экскаватор России
Начало экскаваторостроения в России относится к концу XVIII в. В 1809 г. на днепровских разработках песка впервые в мире был изобретен и построен копательный ковш с ручным приводом(рис.1.4). В 1854 г. в Нижнем Тагиле был сооружен механизм с приводом от паровой машины, производивший уборку земли из забоев на горе Высокой. В 1903 г. на Путиловском заводе было организовано производство экскаваторов железнодорожного типа с ковшами емкостью 1,9 и 2,3 м3. До 1917 г. было выпущено 32 одноковшовых паровых "Путиловца", 2 одноковшовых экскаватора с ковшом 0,38 м3 и 11 многоковшовых экскаваторов. После Октябрьской революции в Советском Союзе экскаваторы не изготовлялись вообще, хотя потребность при грандиозном размахе строительных работ в них была крайне высока. Созданное в первые годы Советской власти Бюро Земмашин при ВСНХ наладило восстановление и ремонт имевшихся землеройных машин и обучение кадров машинистов. Отремонтированными экскаваторами производились земляные работы на первых советских стройках: модернизированными американскими экскаваторами-лопатами Марион 28, 31 и 46 на Туркестано-Сибирской железной дороге (1927 г.); экскаваторами Марион 4160 (3,05 м3) и Марион 37 (1,34 м3) на Днепропетровской гидроэлектростанции (1927 г.); электрическими экскаваторами Бюсайрус 120-В (3,05 м3), Марион 4120 (2,29 м3) и Бюсайрус 50-В (1,34 м3) на Магнитогорском металлургическом комбинате (1929 г.). Первые крупные экскаваторные работы были осуществлены на строительстве Кондопожской гидроэлектростанции в 1922-1925 гг. при сооружении двухкилометрового канала между озером Нига и Онежским озером.
Начало организации отечественного экскаваторостроения было положено в 1930 г. постановлением Совета Труда и Обороны СССР, которым предусматривались меры по подготовке производства экскаваторов: проведение необходимых научных работ, выбор типов экскаваторов, разработка чертежей и технологии производства, подготовка инженерно-технических кадров, выделение заводов и пр. Тогда же была создана проектно-техническая контора экскаваторостроения (ВТКЭ или Проектэкскаватор).
Собранные ей данные о работе экскаваторов послужили основой для выбора конструкций и создания первых советских экскаваторов - паровых лопат М-III-п и М-II-п с ковшами емкостью 1,5 и 0,75 м3 и электрических карьерных машин М-IV-э с ковшом емкостью 3 м3. Было решено на первое время ограничится освоением ряда машин с ковшами емкостью 0,35; 0,75; 1,5 и 3 м3 на гусеничном и лопаты с ковшом емкостью 2,5 м3 на рельсовом ходу. Анализ экскаваторостроения того времени показывал, что при проектировании экскаваторов целесообразно ориентироваться на одно из существовавших в то время направлений - американское, насчитывающее почти столетний опыт, и германский, с опытом в три десятилетия. Для разработки конструкций отечественных экскаваторов был использован опыт пионеров механизации земляных работ инж. Н.Д.Аверина, проф. Н.Н.Лукницкого, проф. Д.Д.Бизюкина, инж. С.Я. Перельмана, д.т.н., проф. Н.Г.Домбровского. На 1935 г. в Советском Союзе работало около 1100 экскаваторов, главным образом иностранного производства.
Стране Советов предстояло наверстывать колоссальную отсталость в отрасли экскаваторостроения. Выпуск первых экскаваторов был налажен на Воткинском и Ковровском заводах, а затем освоено рядом заводов в Москве, Одессе, Кенгуре, Костроме, Мотовилихе, Дмитрове и Ленинграде. И пусть у первых отечественных экскаваторов было плоховато литье, больший вес по сравнению с заграничными при той же мощности, не так надежно рабочее оборудование и ковш, но такими "детскими болезнями" наверно страдал и американский Бюсайрус, когда начинал производство, и, конечно, все они очень скоро были излечены...
1.2. Классификация экскаватора
Экскаваторы разделяют на несколько групп по назначению и мощности. Если машина производит все операции в определенном порядке, повторяя их через некоторые промежутки времени, она относится к машинам прерывного (цикличного) действия, если производит все операции одновременно – машиной непрерывного действия. К экскаваторам прерывного действия относятся одноковшовые, а к экскаваторам непрерывного действия – многоковшовые, скребковые и фрезерные. Одноковшовые и многоковшовые экскаваторы бывают сухопутные и плавучие. Сухопутные экскаваторы имеют гусеничное, пневмоколесное, рельсовое и шагающее ходовое устройство. Все механизмы экскаватора приводятся в движение дизелями, карбюраторными, паровыми или электрическими двигателями. Наиболее экономичными являются дизельные и электрические двигатели. Выбор двигателя определяется условиями, в которых будет работать экскаватор. Так, на экскаваторах, работающих в карьере, выгодно применять электродвигатели, так как электричество – наиболее дешевый вид энергии, а при работе на строительстве дорог, где машину часто перевозят с места на место, целесообразно использовать дизельные двигатели. Если все механизмы экскаватора приводятся в движение от одного двигателя, такой привод называют одномоторным. Если в экскаваторе каждый механизм (или группа механизмов) приводится в движение отдельным двигателем, такой привод называется многомоторным. С целью передачи движения от двигателя к рабочим механизмам используют следующие виды приводов:
– механический, когда движение передается с помощью валов, шестерен, червячных пар, цепных передач;
– гидравлический объемный, где роль привода выполняют гидронасос, маслопроводы и гидромоторы (или гидроцилиндры); в маслопроводах циркулирует жидкость, передающая энергию от насосов к гидромоторам (или гидроцилиндрам), приводящим рабочие механизмы в движение;
– гидромеханический, в котором для передачи энергии используют гидротрансформатор в сочетании с механической трансмиссией;
– электрический, применяемый на экскаваторах с многомоторным приводом в сочетании с механическим;
– смешанный, состоящий из приводов двух видов, например, механического и электрического.
Таким образом, экскаваторы классифицируют: по типу ходовой части гусеничные на нормальном и уширенно-удлинённом шасси; шагающие; пневмоколёсные; на автомобильном ходу и на спецавтошасси; на тракторе; рельсовые и железнодорожные (нормал. колеи); плавучие (земснаряды, землечерпательные снаряды, землечерпалки); на вездеходном шасси (например, на понтоне с возможностью «шагания» по суше); на специальном (например, крутосклонном) шасси; на комбинированном шасси (например, пневмоколёсный с опускаемыми ж-д колёсными парами). По принципу работы экскаваторы циклического действия (одноковшовые): одноковшовый экскаватор (в направлении зуба ковша экскаватора); рабочее оборудование: драглайн, прямая лопата, обратная лопата, грейфер; Экскаваторы непрерывного действия (траншейный, роторный стреловой и др.); вакуумные и вакуумно-всасывающие экскаваторы (например, землесосные земснаряды). По эксплуатационному предназначению карьерные; вскрышные; шахтные (для подземных работ); строительные универсальные. По силовому оборудованию с двигателем внутреннего сгорания (как правило — дизельные); электрические; ранее — паровые. Универсальные экскаваторы предназначены для работы с различными видами сменного оборудования; прямой и обратной лопатой, драглайном, крановой стрелой с крюковой подвеской или грейфером, копром для забивки свай и т. д. Полу универсальные экскаваторы кроме основного рабочего оборудования имеют один или два вида дополнительного сменного оборудования (прямую лопату, обратную лопату, драглайн).
Существующие типы экскаваторов в общем виде классифицируются типажом по следующим признакам:
· назначению и роду выполняемой работы;
· вместимости ковша Е, м3;
· видам рабочего, ходового и силового оборудования.
По назначению одноковшовые экскаваторы подразделяют на следующие типы:
Строительные – с ковшами емкостью от 0,15 – 2 м3, на гусеничном или пневмоколесном ходу, универсальные (снабжаются сменным рабочим оборудованием прямой или обратной лопатой, драглайн, грейфер или кран);предназначаются
основном для производства земляных и монтажных работ на строительстве;
Карьерные – с ковшами емкостью от 4 до 12,5 м3, на гусеничном ходу, имеют рабочее оборудование прямой лопаты с относительно короткой стрелой и рукоятью; применяются главным образом на карьерах при разработке породных, рудных или угольных уступов с нижней погрузкой в транспортные сосуды;
Вскрышные – с ковшами емкостью от 4 до 35 м3, на гусеничном ходу, оборудуются прямой лопатой, но с удлиненной стрелой и рукоятью; предназначаются в основном для разработки уступов с верхней погрузкой или с перемещением горной массы в отвал; шагающие драглайны – с ковшами емкостью от 4 до 80 м3 и с длинными стрелами (до 100 м); применяются для разработки уступов на карьерах с перемещением породы в отвал, для проведения траншей, рытья котлованов, насыпки дамб, плотин и др.
Одноковшовый экскаватор следует различать также по возможности использования с различными видами рабочего оборудования.
Универсальными одноковшовый экскаватор это машина, имеющяя не менее четырех видов сменного рабочего оборудования. Строительный одноковшовй экскаватор обычно выпускают универсальными, причем один вид рабочего оборудования может быть легко заменен другим бригадой, обслуживающей экскаватор.
Полууниверсальный одноковшовый экскаватор это тот который имеет два-три вида рабочего оборудования. К таким относятся машины с ковшами емкостью не более 4 – 6 м3.
Специальный одноковшовый экскаватор это экскаватор, имеющий только один вид рабочего оборудования. К ним обычно относятся машины с ковшами емкостью свыше 4 м3.
Первые экскаваторы появились в США. Причиной их появления стало строительство железных дорог. Развернув данное строительство на широкую ногу, американцы неожиданно столкнулись с нехваткой рабочих. И тут на ум одного американца пришла идея создать экскаватор. Созданный на паровой тяге агрегат, стал помощником человека при копании земли. Вот так было начато производство экскаваторов.
Различия по ковшам Сегодня экскаваторы выпускают многие известные компании, поэтому на строительном рынке спецтехники наблюдается огромное разнообразие моделей. Но, в общем, подобная техника бывает всего двух видов. Это одноковшовые экскаваторы и многоковшовые машины.
Многоковшовые экскаваторы обычно используют в открытых карьерах, где с их помощью добывают полезные ископаемые (например, руда, уголь). Часто такие машины называют шагающими экскаваторами, потому что, самостоятельно передвигаясь, они имитируют шаги.
Однако более популярны и распространены одноковшовые экскаваторы, превратившиеся в настоящего и незаменимого помощника человека.
Эти машины бывают двух видов. Первый – это полноповоротная техника, второй - неполноповоротные агрегаты. Полноповоротные экскаваторыспособны разворачиваться на 360 градусов, а неполноповоротные могут только совершать полуповороты в стороны.
Различия по шасси. Экскаваторы могут монтироваться на разные шасси. Поэтому они подразделяются на:
Рис.1.5. Гусеничная техника
Рис.1.6. Колесные агрегаты
Различия по мотору
По типу двигателя экскаваторы делятся на три вида:
-Паровые;
-Электрические;
-С двигателем внутреннего сгорания.
Первый вид машин сегодня функционирует лишь на железной дороге. Их предназначение - погрузка сыпучих грузов. Электрические модели можно встретить на карьерах и плавучих платформах. Они экономичны и безвредны для окружающей среды. Но самыми распространенными являются экскаваторы с дизельными (бензиновыми) двигателями. Причем дизельные моторы могут функционировать и на биотопливе, что имеет большое значение при росте цен на нефтепродукты. Копают грунт в направлении от экскаватора. Копают грунт в направлении от экскаватора. Прямая лопата обеспечивает наибольшее усилие копания и наибольшую производительность (за счёт минимального количества операций в одном цикле копания).
Рис.1.7. Плавучие машины
Рис.1.8. Железнодорожные машины
Различия по виду рабочего органа:
Прямая лопата — основное рабочее оборудование для разработки (копания) грунта выше уровня стоянки экскаватора(рис.1.9). Ковш прямой лопаты закреплен на рукояти. Рукоять в свою очередь шарнирно закреплена на стреле. Стрела шарнирно закреплена на поворотной платформе машины. У гидравлических экскаваторов ковш на рукояти закреплён подвижно - разгрузка ковша обеспечивается его опрокидыванием с помощью гидроцилиндра. У механических экскаваторов положение ковша относительно рукояти в процессе работы не меняется — разгрузка ковша выполняется при открывании его днища. Копают грунт в направлении от экскаватора. Прямая лопата обеспечивает наибольшее усилие копания и наибольшую производительность (за счёт минимального количества операций в одном цикле копания). Применяется для добычи полезных ископаемых и погрузочных работ.
Рабочий цикл экскаватора с прямой лопатой состоит из следующих операций:
· Загрузка ковша — выполняется поворотом рукояти относительно стрелы. Положение ковша относительно рукояти и стрелы относительно машины остается неизменным.
· Поворот платформы — по окончании загрузки ковша выполняется поворот платформы с рабочим оборудованием экскаватора. Ковш перемещается к месту разгрузки. Его положение относительно поворотной платформы машины не изменяется.
· Подъём стрелы — перед разгрузкой ковша выполняется подъём стрелы экскаватора для увеличения погрузочной высоты.
· Разгрузка ковша — на гидравлических экскаваторах осуществляется поворотом ковша относительно рукояти (опрокидыванием). На механических экскаваторах выполняется открывание днища ковша.
Рис.1.9. Экскаватор с прямой лопатой
Обратная лопата(рис.1.10) — основное рабочее оборудование для разработки (копания) грунта ниже уровня стоянки экскаватора. Применяется при копании котлованов, траншей,
при планировании откосов и отсыпке насыпей. Может применяться для погрузочных работ. При работе обратной лопатой грунт копают в направлении к экскаватору. Гидравлические экскаваторы с обратной лопатой могут разрабатывать грунт и выше уровня своей стоянки, правда с меньшей эффективностью чем прямая лопата.
В зависимости от типа применяемых приводов рабочий цикл обратной лопаты
различается.
Для гидравлических экскаваторов с независимым приводом стрелы, ковша и рукояти:
· Заглубление стрелы в котлован с одновременным позиционированием рукояти;
· Загрузка ковша его поворотом относительно рукояти;
· Выглубление стрелы с одновременным разворотом рукояти и поворотом ковша для предотвращения высыпания грунта.
· Поворот платформы с рабочим оборудованием;
· Разгрузка ковша его поворотом относительно рукояти.
Для механических экскаваторов с двухканатным приводом рукояти, зависимым положением стрелы и фиксированным положением ковша:
· Заглубление стрелы и рукояти в котлован (выполняется растормаживанием подъемного каната);
· Загрузка ковша поворотом рукояти относительно стрелы в направлении экскаватора (выполняется натяжением тягового каната при расторможенном подъемном канате);
· Разгрузка ковша поворотом рукояти относительно стрелы в направлении от экскаватора (выполняется натяжением подъемного каната при одновременном разматывании тягового каната).
Обратная лопата является наиболее универсальным рабочим оборудованием. Обеспечивает высокую точность позиционирования ковша, как относительно грунта, так и относительно транспортного средства, в которое производится погрузка грунта.
Рис.1.10. Экскаватор с обратной лопатой
1.3.Конструктивные особенности экскаватора.
Рис. 1.11. Общий вид полноповоротного экскаватора-планировщика на гусеничном ходу
Основные направления развития неполноповоротных экскаваторов следующие: расширение их универсальности путем применения оборудования фронтального погрузчика, бура, крана, грейферов, захватов; увеличение глубины копания и усилия копания на зубьях ковша; повышение числа скоростей и тягового .усилия базовой машины; совершенствование гидравлической системы, улучшение условий труда машиниста и т. п.
Экскаваторы с телескопическим рабочим оборудованием (экскаваторы-планировщики) (рис.1.11) в последнее время получают все большее распространение. Основным рабочим движением их является выдвижение и втягивание телескопической стрелы при копании, планировании и транспортировании грунта в ковше после экскавации. Гидравлический привод рабочего оборудования обеспечивает прямолинейное движение рабочего органа при изменении длины телескопической стрелы, подъем и опускание стрелы, поворот ковша относительно оси его подвески и вокруг продольной оси стрелы, поворот стрелы с рабочим органом в плане. Экскаваторы с телескопическим рабочим оборудованием предназначены для производства земляных работ в грунтах I—IV категорий и имеют до 30 видов быстросъемных рабочих органов и приспособлений (рис.1.12). К основным видам сменного рабочего оборудования относятся экскавационные ковши вместимостью 0,25, 0,4 и 0,65 м3, планировочные и погрузочные ковши, отвалы, двухчелюстные захваты и удлинители стрелы.
Широкая номенклатура сменных рабочих органов и конструктивные особенности телескопического оборудования обеспечивают практически полную механизацию экскавационных, планировочных, зачистных, доводочных и погрузочно-разгрузочных работ в стесненных условиях, большинство которых не может быть выполнено (частично или полностью) универсальными экскаваторами с жесткой или канатной подвеской рабочего оборудования.
Малая габаритная высота экскаваторов с телескопическим рабочим оборудованием позволяет использовать их в труднодоступных местах и закрытых помещениях, в частности для разработки грунта под мостами, на участках пересечения коммуникаций, внутри зданий и сооружений; для зачистки дна и вертикальных стенок траншей и
котлованов; подсыпки и разравнивания грунта под полы, фундаменты и подпольные каналы; засыпки пазух фундаментов, траншей и котлованов; подачи Материалов через проемы в стенах под низкое перекрытие и т. п.
Рис.1.12. Сменные рабочие органы экскаваторов-планировщиков:
а — основной ковш; б — планировочный ковш; в — профилировочный ковш; г — ковш для дренажных работ; д — планировочный отвал; е — рыхлитель; ж — клещи для камней; з — уплотняющий каток; и — приспособление для бокового копания.
Подъем (опускание) телескопической стрелы производится двумя параллельно установленными гидроцилиндрами 1 (рис. 1.13) двустороннего действия. Корпуса гидроцилиндров шарнирно крепятся к поворотной “платформе, а штоки — к стреле при помощи сферических подшипников. Максимальные углы наклона стрелы вверх и вниз для отечественных экскаваторов соответственно равны 22—25 и 45—50°.
Поворот телескопической стрелы (рис.1.15) с рабочИхМ органом вокруг собственной оси осуществляется гидроцилиндром непосредственно или через зубчатое передаточное устройство. У некоторых моделей экскаваторов угол поворота стрелы достигает 4=180°, что позволяет использовать рабочие органы двустороннего действия, например ковш с однозубым рыхлителем или ковш с зубьями, расположенными с двух сторон. Принудительный поворот ковша относительно оси подвески при его наполнении и разгрузке производится гидроцилиндром 5 (см. рис. 1.13), головка штока которого служит одной из точек подвески ковша. Максимальный угол поворота рабочего органа отечественных экскаваторов 116°.
Экскаваторы с телескопическим рабочим оборудованием широко применяют на рассредоточенных объектах малого объема как универсальные землеройные машины. Наиболее эффективно эти машины используются при планировании наклонных поверхностей каналов, насыпей и выемок земляного полотна, расположенных ниже уровня стоянки экскаватора. Поэтому их обычно называют экскаваторами-планировщиками.
Современные экскаваторы-планировщики обеспечивают строительство каналов глубиной до 2,5 м с любым заложением откосов и до 3,5 м с заложением до 1 : 1,5.
Экскаватор-планировщик (см. рис. 1.11) состоит из трех основных частей: ходового устройства 6, поворотной платформы (с расположенными на ней силовой установкой,
узлами гидропривода, кабиной машиниста) и телескопического рабочего оборудования.
Поворотная платформа 4 опирается на раму ходового оборудования через роликовое опорно-поворотное устройство.
Рис.1.13. Принципиальная схема экскаватора с телескопическим рабочим оборудованием:
1 — гидроцилиндр подъема-опускания стрелы; 2 — наружная неподвижная часть стрелы; 3 — гидроцилиндр выдвижения-втягивания стрелы; 4 — подвижная внутренняя часть стрелы; 5 — гидроцилиндр поворота ковша; 6 — ковш; 7 — гидроцилиндр поворота стрелы вокруг собственной оси.
Телескопическое рабочее оборудование серийных отечественных экскаваторов выполнено по единой принципиальной схеме и состоит (рис.1.15) из телескопической стрелы треугольного сечения, сменного рабочего органа и механизмов выдвижения (втягивания) стрелы, подъема (опускания) стрелы, поворота ковша относительно собственной оси и продольной оси стрелы.
Телескопическая стрела состоит из двух секций — неподвижной наружной 2, шарнирно прикрепляемой к поворотной платформе экскаватора, и подвижной внутренней 4, передвигающейся внутри наружной секции и несущей на переднем конце рабочий орган 6. Подвижная секция опирается на неподвижную при помощи роликов, которые обеспечивают соосное положение обеих секций. Опорные ролики перекатываются по направляющим секций и имеют две оси вращения — вертикальную и горизонтальную.
Выдвижение (втягивание) стрелы осуществляется при помощи одного длинноходОвого гидроцилиндра с односторонним штоком, гидроцилиндром с двусторонним штоком и двукратным канатно-блочным мультипликатором или двумя последовательно расположенными гидроцилиндрами гильзы которых жестко соединены между собой фланцами, а штоки шарнирно крепятся к секциям стрелы. Ход телескопической стрелы у отечественных машин составляет 2,75—3,65 м, усилие втягивания стрелы — 5,6—9 тс (56—90 кН).
Механизм поворота платформы полноповоротных машин приводится в действие либо
низкомоментным аксильно-поршневым гидромотором через двухступенчатый зубчатый редуктор (у гусеничных машин), либо высокомоментным гидромотором через зубчатую передачу, состоящую из обегающей шестерни ( крепится непосредственно на валу гадромотора) и зубчатого венца, изготовленного заодно с роликовым опорно-поворотным устройством (у пнев-моколесных машин).
Рис.1.14. Конструктивно-кинематические схемы механизмов выдвижения-втягивания телескопических стрел:
а— с двумя последовательно расположенными гидроцилиндрами (система «Тандем»), установленными на полноповоротных экскаваторах; б — с гидроцилиндром и канатно-блочным мультипликатором, установленными на неполноповорот-ных машинах; 1 — наружная часть стрелы; 2 — внутренняя выдвижная часть стрелы; 3 — гидроцилиндр выдвижения-втягивания стрелы; 4 — опорные ролики; 5 — промежуточная опора; 6 — канат; 7 — блок; 8 — гидроцилиндр поворота ковша; 9— ковш.
Выполнение основных видов земляных работ осуществляется следующими движениями стрелы и ковша: планирование и зачистка наклонных поверхностей, расположенных ниже уровня стоянки машины — втягиванием телескопической стрелы с коррекцией толщины срезаемой стружки небольшим поворотом ковша; зачистка и планирование горизонтальных поверхностей на уровне и ниже уровня стоянки экскаватора-— совмещением опускания и втягивания стрелы с периодической коррекцией положения ковша; зачистка и доводка боковых (наклонных и вертикальных) поверхностей земляных сооружений при расположении экскаватора вдоль оси сооружения (например, в траншеях) — втягиванием телескопической стрелы и поворотом рабочего органа относительно продольной оси стрелы на некоторый угол. Экскаваторы-планировщики могут быть полноповоротными и неполноповоротными. Полноповоротные экскаваторы выпускаются на гусеничном и пневмоколесном ходовых устройствах, непол-ноповоротные — на шасси автомобильного типа.
Механизм поворота платформы полноповоротных машин приводится в действие либо
низкомоментным аксильно-поршневым гидромотором через двухступенчатый зубчатый редуктор (у гусеничных машин), либо высокомоментным гидромотором через зубчатую передачу, состоящую из обегающей шестерни ( крепится непосредственно на валу гадромотора) и зубчатого венца, изготовленного заодно с роликовым опорно-поворотным устройством (у пнев-моколесных машин).
Поворот платформы неполноповоротного экскаватора вокруг вертикальной оси на 180—270° производится двумя гидроцилиндрами через цепную передачу. Гидроцилиндры закреплены на поворотной платформе. Штоки гидроцилиндров соединены между собой двухрядной роликовой цепью, огибающей двухрядную цепную звездочку, жестко прикрепленную к опорному кругу.
Рис. 1.15. Кинематические схемы механизмов поворота рабочего органа вокруг продольной оси стрелы:
а—поворот непосредственно гидроцилиндром; б — поворот гидроцилиндром через зубчатую передачу.
Привод механизма передвижения полнотюворотных экскаваторов-планировщиков — гидравлический, неполноповоротных — механический (используется механическая трансмиссия базовой машины-автомобиля). Ходовые устройства полноповоротных гусеничных и пневмоколесных экскаваторов-планировщиков и экскаваторов с шарнирно-сочкененным рабочим органом аналогичны по конструкции.
Гидравлическая система большинства экскаваторов-планировщиков имеет три автономных потока (трех поточная система). Каждый из трех потоков питается от индивидуального шестеренного или аксиально-порш/невол) гидронасоса постоянной производительности и обслуживает один или одновременно несколько гидродвигателей рабочего оборудования.
Трехпоточная система гидропривода обеспечивает выполнение пяти рабочих движений, три из которых можно совмещать: при планировочных работах —выдвижение (втягивание) стрелы, ее подъем, (опускание) и поворот ковша; при повороте на выгрузку (в забой) — подъем (опускание) стрелы, ее выдвижение и поворот платформы.
Рабочее давление в гидросистеме экскаваторов с телескопическим рабочим оборудованием составляет 120—160 кгс/см2 (12—16 МПа) у полноповоротных машин и 75—85 кгс/см2 (7,5—8,5 МПа) —у неполноповоротных.
Пт — до 68,5 м3/ч; мощность силовой установки — до 75 л. с. (55 кВт); масса машины — до 18,4 т.
Различают цепные и роторные траншейные экскаваторы. Рабочим органом цепных экскаваторов является однорядная или двухрядная бесконечная цепь, огибающая
наклонную раму и несущая на себе ковши или скребки. Рабочим органом роторных экскаваторов является жесткий ротор (колесо) с ковшами или скребками, вращающийся на роликах. Во время работы цепь или ротор с ковшами движутся в плоскости передвижения экскаватоpa. Отделение грунта от массива и заполнение им рабочего органа осуществляются в результате сообщения цепи или ротору двух совмещенных движений копания: основного — поступательного относительно рамы (для цепи) или вращательного вокруг своей оси (для ротора) и подачи — поступательного в направлении движения машины. Основное движение способствует отделению слоя грунта, направлено по касательной к траектории копания и называется касательным. Движение подачи регулирует толщину отделяемого слоя грунта, направлено перпендикулярно касательному и называется нормальным. Соотношение скоростей этих движений определяет траекторию движения режущих элементов рабочего органа в продольно-вертикальной плоскости, которая представляет собой наклонную прямую у цепных экскаваторов и трахоиду у роторных. Толщина стружки, отделяемая цепным рабочим органом, практически постоянна по всей высоте забоя. Роторный рабочий орган отделяет стружку переменной толщины, достигающей максимального значения на уровне оси вращения ротора. Скорость движения рабочего органа (скорость копания) и скорость подачи (передвижения машины) подбираются такими, чтобы независимо от глубины траншеи обеспечивалось 100%-ное наполнение ковшей. Скорость передвижения экскаваторов при копании траншей регулируется в широком диапазоне в зависимости от условий работы, физико-механических свойств грунтов и составляет 10—400 м/ч у цепных машин и 10—800 м/ч у роторных. Для получения таких скоростей трансмиссии ходовых устройств базовых тягачей оборудуются механическими и гидромеханическими ходоуменьшителями. Скорость движения рабочего органа во многом определяется способом разгрузки ковшей у роторных экскаваторов и динамическими нагрузками, действующими на цепь у цепных. На обоих типах машин применяется, как правило, гравитационный способ разгрузки. Скорость рабочего органа у цепных машин не превышает 1,2 м/с, у роторных — 2 м/с. Рабочие органы современных траншейных экскаваторов имеют несколько скоростей движения, причем пониженные скорости используются при копании траншей в тяжелых талых и мерзлых грунтах.
Цепные траншейные экскаваторы. По типу рабочего органа цепные экскаваторы делятся на многоковшовые — с двухрядной цепью, между ветвями которой укреплены ковши, и скребковые — с однорядной и двухрядной цепью, снабженной скребками и резцами.
Скребковые одноцепные экскаваторы предназначены для рытья траншей прямоугольного профиля глубиной до 1,6 м и шириной 0,2—0,4 м под кабели, газопровод и водопровод в однородных без каменистых включений грунтах I—III категорий. Они представляют собой унифицированное навесное оборудование на пневмоко-лесный серийный трактор с одним или обоими ведущими мостами и применяются для выполнения рассредоточенных земляных работ небольших объемов на предварительно спланированных площадках.
Скребковый экскаватор (рис.1.16, а) состоит из базового пневмоколесного трактора мощностью 55—80 л. с. (40—60 кВт) и навесного оборудования — цепного рабочего
органа 6 с зачист-ным башмаком, отвального шнекового конвейера, гидравлического механизма подъема — опускания рабочего органа и гидромеханического ходоуменынителя. Спереди трактора навешивается управляемый гидроцилиндром 2 бульдозерный отвал, используемый для несложных планировочных работ и засыпки траншей после укладки в них коммуникаций. На экскаватор может быть навешено сменное рабочее (баровое) оборудование для нарезки щелей в мерзлых грунтах.
Рис.1.16. Скребковый одноцепный экскаватор
Рабочий орган экскаватора (рис.1.16, б) представляет собой замкнутую однорядную втулочно-роликовую цепь, несущую на себе резцы специальной формы для послойного срезания грунта и скребки для подъема грунта из траншеи. Резцы и скребки трех видов располагаются на цепи по определенной схеме, способствующей равномерному распределению нагрузки на цепь при копании. Производя смену резцов и скребков, получают траншею шириной 0,2—0,4 м. Цепь обегает раму 8 со специальными проушинами 12 для шарнирного крепления к трактору. Между проушинами рамы на приводном валу помещена ведущая звездочка цепи. На противоположном конце рамы установлена натяжная звездочка, связанная с винтовым натяжным устройством для регулирования натяжения цепи. На раме рабочего органа установлены также два шнека отвального шнекового конвейера с различным (правым и левым) направлением сплошных витков, предназначенные для эвакуации поднятого скребками грунта по обе стороны от траншеи. Шнеки имеют общий вал и приводятся во вращение скребковой цепью. Расположение шнекового конвейера на раме рабочего органа зависит от глубины копания, при изменении которой он может быть установлен в соответствующее положение. К раме рабочего органа за скребковой цепью крепится консольный зачистной башмак для подбора со дна траншеи осыпающегося грунта. Ширина зачистного башмака должна соответствовать ширине отрываемой траншеи.
Привод рабочего органа — механический и осуществляется от заднего вала отбора мощности трактора через редуктор, обеспечивающий несколько скоростей резания грунта. В редукторе привода имеется фрикционная муфта предельного момента, предохраняющая узлы привода и рабочий орган от перегрузок и поломок при нарушении нормальной работы последнего. Принудительное заглубление рабочего органа в грунт до заданной отметки и удержание его при рытье траншей, а также подъем при переводе в вертикальное транспортное положение осуществляется гидравлическим подъемным механизмом. Он состоит из гидроцилиндра двустороннего действия, к подвижному штоку которого крепится двойная пластинчатая цепь, огибающая звездочки, закрепленные на раме экскаватора и раме рабочего органа. Корпус гидроцилиндра установлен шарнирно в проушинах рамы трактора.
Экскаватор имеет скорости движения рабочие (пониженные), используемые только при копании траншей, и транспортные (повышенные), используемые при перебазировках машины.
Для получения рабочих скоростей трансмиссия хода трактора дооборудуется гидравлическим ходоуменьшителем в виде многоступенчатого цилиндрического редуктора с приводом от аксиально-поршневого гидромотора. Ходоуменьшитель обеспечивает бесступенчатое регулирование скоростей рабочего хода в широком диапазоне— от 10 до 400 м/ч, что позволяет производительно использовать экскаватор в различных грунтовых условиях. При переездах машины ходоуменьшитель отключается и экскаватор движется на транспортной скорости, полученной при включении тракторной коробки передач. Ходоуменьшитель и коробка передач снабжены блокировочным механизмом, исключающим их одновременное включение. При работе на слабых грунтах повышенная проходимость экскаватора обеспечивается за счет блокировки дифференциала заднего моста. Гидравлический ходоуменьшитель, гидроцилиндры подъема и заглубления рабочего органа и отвала бульдозера обслуживаются тракторным шестеренным насосом.
Копание траншей производится следующим образом: сначала машинист переводит рабочий орган из транспортного положения в рабочее, включает привод скребковой цепи и постепенно с помощью механизма подъема принудительно заглубляет рабочий орган в грунт до заданной отметки, а затем через ходоуменьшитель включает привод рабочего хода экскаватора. Правильность выбора скоростного режима определяется по характеру работы двигателя.
Техническая производительность одноцепных скребковых экскаваторов при разработке грунтов I категории составляет 60—80 м3/ч.
Скребковые двухцепные экскаваторы изготовляют на базе узлов и деталей серийных гусеничных тракторов. Они предназначены для рытья траншей прямоугольного и трапецеидального профиля глубиной до 4,0 м, шириной по дну 0,8 и 1,1 м и шириной по верху до 2,8 м в талых грунтах I—III категорий с каменистыми включениями размером до 200 мм. Рабочим оборудованием таких машин является наклонный двухцепной скребковый рабочий орган, оснащенный режущими элементами скребкового типа и транспортирующими заслонками. Для рытья траншей трапецеидального профиля на рабочем органе экскаваторов монтируют активные цепные откосообразователи. Серийные экскаваторы оснащаются также сменным оборудованием для разработки траншей в мерзлых грунтах при глубине промерзания до 1,0 м.
Конструкцию машин этого кл/асса рассмотрим на примере широко распространенных в СССР,; экскаваторов ЭТУ-354А и ЭТЦ-252. Экскаватор ЭТУ-354А (рис. 1.16, а) состоит из дизеля 3 мощностью 54 л. с. (40 кВт), специализированного гусеничного хода 17, рамы 14 с криволинейными направляющими для навески скребкового цепного рабочего органа, отвального ленточного конвейера 15 с лентой шириной 650 мм и механической силовой передачи 2.
Рабочий орган экскаватора представляет собой замкнутую пластинчатую цепь 7 с шагом 190 мм, к двум ветвям которой на одинаковом расстоянии друг от друга крепятся режущие элементы скребкового типа 8 и транспортирующие заслонки, образующие подобие ковшей. Скребковая цепь смонтирована на наклонной раме 12 коробчатого сечения, шарнирно подвешенной к тягачу. Рама рабочего органа может удлиняться дополнительной вставкой длиной 1,4 м, что позволяет отрывать траншеи на глубину до 3,5 м. При удлинении рамы вставкой число скребков увеличивают с 17 до 21.
Рис. 1.17. Скребковый двухцепной экскаватор на гусеничном ходу: а — общий вид; б — схема работы.
Схема работы экскаватора (рис.1.17, б): при непрерывном поступательном движении
вперед и одновременном движении замкнутой скребковой цепи вокруг наклонной рамы скребки 8 отделяют грунт от массива, а заслонки поднимают его из траншеи на высоту приводных звездочек цепи, при огибании которых грунт выгружается на поперечный (к продольной оси движения машины) ленточный конвейер и отбрасывается им в сторону от траншеи. Глубина отрываемой траншеи зависит от угла наклона рамы рабочего органа и регулируется механизмом ее подъема.
Две ведущие звездочки скребковой цепи установлены на приводном (турасном) валу в передней части рамы рабочего органа. На этом же валу смонтирована фрикционная муфта предельного момента, предохраняющая трансмиссию машины и рабочий орган от перегрузок при встрече скребков с крупными каменистыми включениями и другими непреодолимыми препятствиями.
На противоположном конце рамы находятся натяжные звездочки , связанные с винтовым натяжным устройством. Для уменьшения провисания холостой и удержания рабочей ветвей скребковой цепи на раме установлены поддерживающие ролики. При копании траншей с наклонными стенками на рабочем органе устанавливаются откосообразователи, представляющие собой наклонно расположенные цепи с поперечными резцами, совершающие возвратно-поступательное движение. Верхние концы цепей шарнирно прикреплены к качающемуся балансирному рычагу с центральным шарниром, нижние — к эксцентрично установленным пальцам натяжных звездочек // рабочего органа, приводящих откосообразователи в движение. Грунт, отделяемый цепями от целика, обрушивается на дно траншеи, откуда выносится на поверхность транспортирующими заслонками рабочего органа. Скребки на рабочем органе размещены по специальной схеме, обеспечивающей наименьшую энергоемкость процесса копания. В процессе копания рабочий орган находится в плавающем положении и давит на грунт за счет собственного веса. Рабочий орган опирается на раму экскаватора двумя опорными катками, движущимися по криволинейным направляющим. Подъем и опускание рабочего органа при переводе его транспортного положения в рабочее и наоборот осуществляется однобарабанной лебедкой через восьмикратный канатный полиспаст.
Сменное рабочее оборудование экскаватора для разработки мерзлых грунтов монтируется на основной раме рабочего органа и представляет ковшевую цепь с 18 ковшами, с зубьями-клыками, армированными твердосплавными пластинками.
Привод всех механизмов экскаватора осуществляется от дизеля через главную муфту сцепления и механическую коробку передач (раздаточный редуктор). От валов коробки передач вращение получают: через червячный редуктор — барабан лебедки подъема-опускания рабочего органа; через цепные передачи и муфту предельного момента — турасный вал с приводными звездочками скребковой цепи; через цепную передачу — ведущий барабан отвального конвейера: бортовые фрикционы гусеничного хода, связанные через систему цепных передач с ведущими звездочками гусениц. Коробка передач обеспечивает восемь скоростей рабочего хода ступенчато изменяемых в диапазоне от 12,5 до 114 м/ч (при разработке мерзлых грунтов —в диапазоне 9,25—82 м/ч), восемь транспортных скоростей (0,46—4,34 км/ч). Скорость скребковой цепи
составляет 1,1 м/с, ленты конвейера — 4,5 м/с. Техническая производительность машины в грунтах I категории до 150 м3/ч.
Аналогичную конструкцию и параметры скребкового рабочего органа имеет экскаватор ЭТЦ-252 (рис. VI.36), который заменил экскаватор ЭТУ-354А. В отличие от ЭТУ-354А эта машина смонтирована на базе переоборудованного трелевочного трактора /, имеет более мощную силовую установку (80 кВт), бесступенчатое регулирование скоростей рабочего хода, гидравлический привод ленточного отвального конвейера 3 и механизма подъема-опускания 2 рабочего органа 4. Привод рабочего органа механический.
Вращение приводному (турасному) валу с ведущими звездочками ковшовой цепи передается от дизеля через муфту сцепления, распределительную коробку, редуктор реверса, конический редуктор, верхний редуктор и пнев-мокамерную муфту предельного момента. С помощью редуктора реверса можно изменять направление вращения турасного вала. Движение цепным откосообразователям сообщается от натяжных звездочек рабочего органа. Концевые барабаны дугообразного ленточного конвейера выполнены ведущими. Автономный привод каждого барабана осуществляется от гидромотора через встроенный в барабан планетарный редуктор. Питаются гидромоторы конвейера от нерегулируемого насоса. Регулируемый насос питает гидромотор, который обеспечивает передвижение экскаватора при копании траншей и бесступенчатое регулирование скоростей рабочего хода в диапазоне 5—150 м/ч. Насосы и приводятся в действие от распределительной коробки. Для транспортного передвижения используется механическая трансмиссия базового трактора. Подъем и опускание рабочего органа при переводе из рабочего положения в транспортное и наоборот производится с помощью двух гидроцилиндров, обслуживаемых насосами базового трактора. Гидравлический привод механизмов экскаватора позволил исключить сложный раздаточный редуктор, цепные и канатные передачи. Более совершенный базовый тягач и гидропривод экскаватора обеспечивают высокую маневренность и проходимость машины, хорошую приспособляемость экскаватора к различным грунтовым условиям, и его повышенную (в 1,5—1,8 раза) производительность (до 220 м3/ч).
Рис. 1.18. Кинематическая схема экскаватора ЭТЦ-252
Сменное оборудование к экскаватору предназначено для рытья в мерзлых грунтах траншей прямоугольного профиля глубиной до 2,5 м и шириной 0,8 м при промерзании грунта на глубину до 1,2 м и представляет собой скребковый рабочий орган, оснащенный зубьями с износостойкой наплавкой. Производительность экскаватора при разработке мерзлых грунтов снижается до 30—40 м3/ч.
Виды сменного рабочего оборудования к одноковшовым экскаваторам(рис.1.19):
а — прямая лопата;
б— обратная лопата;
в — драглайн;
г — кран;
д — грейфер;
е — струг;
ж — корчеватель;
з — копер
Рис.1.19. Виды сменного рабочего оборудования к одноковшовым экскаваторам.
Грейфер используется для разработки узких глубоких котлованов (колодцев), выполнения погрузочно-разгрузочных работ. Грейферами могут оборудоваться как гидравлические, так и механические экскаваторы.
У гидравлических экскаваторов грейфер(рис1.20) закрепляется на рукояти вместо ковша и имеет гидравлический привод челюстей. Грейфер может закрепляться и на напорной штанге, обеспечивающей его заглубление в котлован на 6 метров (для экскаваторов, выпускаемых в СНГ) и более. Напорная штанга представляет собой телескопическую стрелу, монтируемую на экскаватор вместо рукояти.
Рис.1.20. Экскаватор с грейфером
Рис.1.21. Двухчелюстный грейфер
Манипулятор (рис.1.22) представляет собой захват, монтируемый вместо ковша, используемый при монтажных и демонтажных работах. В настоящее время ряд фирм в России и за рубежом выпускает специальные машины-манипуляторы на базе одноковшовых экскаваторов. Такие машины имеют больший, чем у экскаваторов вылет стрелы и более сложную гидравлическую систему, обеспечивающую позиционирование захвата в трех плоскостях.
Рис.1.22. Экскаватор CATERPILLAR с манипулятором
Сменное рабочее оборудование, предназначенное для рыхления твёрдого (мёрзлого) грунта, разрушения строительных конструкций, асфальто-бетонного покрытия.
Рыхлитель для механических экскаваторов представляет собой монолитный стальной груз, нижняя часть которого выполнена клинообразной или пикообразной. Подвешивается на канате. При работе рыхлитель поднимается за счёт натяжения каната на высоту порядка 3-6 метров и свободно падает на грунт (при расторможенном канате). Масса клинового рыхлителя в зависимости от размерной группы экскаватора составляет 0,5 - 6 т.
На гидравлических экскаваторах(ри.1.23) устанавливается молот-рыхлитель с гидравлическим приводом. Принцип его действия аналогиченотбойному молотку. Монтируется на место ковша.
Для работы с твердыми типами грунта широко используются гидрорыхлители. Это инновационное оборудование совмещает в себе функции клыка-рыхлителя (однозубого механического рыхлителя) и гидромолота. Принцип его работы заключается в сочетании действия вибрации и рыхления клыком, что позволяет добиться очень высокой производительности. Клык гидрорыхлителя легко проникает в обрабатываемую породу и благодаря особой технологии преобразования вибрации в удар с легкостью ее разрушает. Опытным и практическим путем доказано, что производительность гидрорыхлителей до 5 раз выше производительности традиционных гидромолотов. Гидрорыхлитель наиболее эффективен на трещиноватой породе, залегающей тонкими пластами (толщина слоев - 50 см): это грунты плотностью от 20МПа (известняк, андезит, глинистый сланец,
полевошпатовый песчаник и т.д.) Предельный коээфициент крепости для гидрорыхлителей - 8-10 по шкале Протодьяконова.
В качестве рыхлителя может применяться дизель-молот, монтируемый на стреле экскаватора.
Рис.1.23. Экскаватор с гидравлической дробилкой
Патенты экскаваторов
1) Известно рабочее оборудование одноковшового гидравлического экскаватора(рис.1.24) (Патент RU №2121041, МПК E02F 3/40. Публ. 1998.10.27), содержащее рукоять, на которой шарнирно установлен ковш. Ковш состоит из подвижной задней стенки, днища и боковых стенок. Фиксирование задней стенки ковша позволяет избежать частичной разгрузки ковша от грунта при его разработке и таким образом повышается производительность экскаватора.
Патент: Воронцова А.Н.
Рис.1.24. Ковш гидравлического экскаватора.
2) Изобретение относится к области горного дела и строительства, в частности к ковшу для дробления и просеивания камней и аналогичных материалов. Техническая задача - эффективность и производительность операции дробления, незначительное засорение из-за блокировки обрабатываемым материалом. Ковш для дробления и просеивания камней(рис.1.25) содержит ковшеобразный корпус, имеющий входное отверстие для камней, подлежащих дроблению, и выходное отверстие для раздробленных камней, между которыми проходит направление потока камней, а также средство для дробления камней. Средство для дробления камней содержит первое зажимное приспособление и второе зажимное приспособление, размещенные в ковшеобразном корпусе и подвижные относительного друг друга, и средство для их перемещения. Средство перемещения содержит эксцентрик и приводное средство для приведения эксцентрика. Приводное средство включает в себя гидравлический двигатель, соединенный с помощью ременной передачи с валом, установленным на ковше и несущим один эксцентрик, для вращения вала между двумя крайними положениями, которые отстоят на 180° поворота вала, так что средства перемещения могут передавать первому зажимному приспособлению комбинированное вращательное и поступательное движение относительно второго зажимного приспособления, причем первая составляющая перемещения направлена от и ко второму зажимному приспособлению, а вторая составляющая перемещения по существу параллельна направлению потока. 17 з.п.ф-лы, 5 ил.
Авторы патента: АЦЦОЛИН Гвидо (IT)
Владельцы патента: МЕККАНИКА БРЕГАНЦЕЗЕ С.Р.Л. (IT)
Рис.1.25. Ковш для дробления и просеивания камней
3) Изобретение относится к гидравлическим системам привода рабочего органа строительных и дорожных машин с гидроприводом, работающим в условиях значительных нагрузок на рабочем оборудовании, а именно к гидрофицированному приводу поворота ковша одноковшовой машины(рис.1.26). Технический результат - упрощение конструкции и повышение эффективности гидрофицированного привода поворота ковша одноковшовой машины. Гидрофицированный привод поворота ковша одноковшовой машины содержит шарнирно соединенную с ковшом тягу, шарнирно присоединенные к тяге основной гидроцилиндр и рычаг. При этом тяга выполнена в виде винтового устройства, содержащего три штока с проушинами и муфту, снабженные правой и левой резьбами. Рычаг выполнен в виде винтового устройства, содержащего два штока с проушинами и муфту, также снабженные правой и левой резьбами. 3 ил.
Патенты: Кобзов Дмитрий Юрьевич (RU), Жмуров Владимир Витальевич (RU), Кобзова Инна Олеговна (RU)
Рис.1.26. Гидрофицированный привод поворота ковша
4) Изобретение относится к области горного дела и строительства и предназначено для расширения области работы экскаваторов по выемке грунтов и полезных ископаемых при повышенной глубине и высоте различных выемок и карьеров. Техническая задача - получение более глубоких выемок, траншей и котлованов, а также работы по выемке в уступах с переменной высотой с минимальным объемом монтажно-демонтажных работ при переходе с одного оборудования на другое. Рабочее оборудование прямой или обратной (рис.1.27) лопат включает изогнутую моноблочную стрелу и связанную с ней шарнирно телескопически раздвижную рукоять, которая состоит из кронштейна, основной и телескопически выдвижной частей со смонтированным на внешнем конце последней поворотным ковшом, гидродомкраты поворота стрелы, рукояти и ковша, а также гидродомкрат телескопической раздвижки и механизм поворота основной и телескопически выдвижной частей рукояти. Размещенные внутри кронштейна рукояти основная и телескопически выдвижная части выполнены в виде трубчатых конструкций, входящих одна в другую. Механизм поворота выполнен с приводом в виде реечного домкрата, основная и телескопически выдвижная части рукояти по всей длине телескопической раздвижки связаны между собой шлицевым соединением с фиксацией положения прямой или обратной лопаты посредством привода механизма поворота рукояти, а проушина для шарнирного соединения домкрата поворота ковша с телескопически выдвижной частью рукояти установлена с возможностью перемещения в продольном пазу, выполненном в основной части рукояти на длину телескопической раздвижки. При этом цилиндр гидродомкрата телескопической раздвижки рукояти связан с верхней внутренней поверхностью кронштейна посредством одинарного шарнира, а шток поршня гидродомкрата телескопической раздвижки рукояти присоединен к нижней внутренней поверхности телескопически выдвижной части рукояти посредством шарового шарнира, исключающего поворот поршня домкрата телескопической раздвижки рукояти при повороте основной и телескопически выдвижной частей рукояти на угол 180° в процессе изменения вида рабочего оборудования. 3 ил.
Рис.1.27. Рабочее оборудование одноковшовых гидравлических экскаваторов
Патент: Хребто Иван Филиппович (RU), Хребто Елена Святославна (RU), Богданов Анатолий Михайлович (RU), Хребто Святослав Иванович (RU)
5) Изобретение относится к строительным машинам, а именно к одноковшовым экскаваторам на поворотной колонке. Технический результат - повышение эффективности и КПД, а также усовершенствование конструкции рабочего оборудования. Энергосберегающее рабочее оборудование одноковшового экскаватора (рис.1.28) на поворотной колонке содержит базовый трактор, поворотную колонку, включающую основание и оголовок, стрелу, рукоять, ковш, основные гидроцилиндры стрелы. Стрела шарнирно соединена с оголовком поворотной колонки, а основные гидроцилиндры стрелы шарнирно соединены с основанием поворотной колонки и стрелой. При этом объем газового баллона составляет более пяти рабочих объемов уравновешивающего пневмогидроцилиндра, шарнир которого расположен на основании поворотной колонки со смещением относительно шарнира стрелы на оголовке поворотной колонки, с возможностью обеспечения компактного расположения при верхнем и нижнем положениях рабочего оборудования. 1 ил.
