Волков Строительные машины. Среднее профессиональное образование

• Название: Среднее профессиональное образование
• Анкор: Волков Строительные машины.doc
• Дата: 28.01.2017
• Размер: 5.2 Mb.
• Имя файла: Волков Строительные машины.doc
• Тип: Документы; #205
• страница: 21 из 37

Глава 14. ОДНОКОВШОВЫЕ ЭКСКАВАТОРЫ

14.1. Общие сведения

Одноковшовыми экскаваторами называют позиционные земле­ройные машины цикличного действия, оборудованные ковшо­вым рабочим органом. Рабочий цикл одноковшового экскаватора состоит из последовательно выполняемых операций копания грун­та, его перемещения к месту отсыпки, разгрузки ковша с отсып­кой грунта в отвал или транспортное средство и возвращения ковша на позицию начала следующего рабочего цикла. В совокупности перечисленные операции еще называют экскавацией. После отра­ботки элемента забоя (части грунтового массива в пределах дося­гаемости рабочего оборудования или, по условиям эффек­тивного использования технологических возможностей экскава­тора, несколько меньше) экскаватор перемещают на новую по­зицию. Совокупность рабочих циклов на одной позиции экскава­тора вместе с его перемещением на новую позицию образует боль­шой цикл.

Одноковшовые экскаваторы классифицируют: по назначению: строительные — для производства земляных ра­бот, погрузки и разгрузки сыпучих материалов; строительно-ка- рьерные — для тех же работ и, кроме того, для разработки ка­рьеров строительных материалов и добычи полезных ископаемых открытым способом; карьерные — для работы в карьерах; вскрыш­ные — для снятия верхнего слоя грунта или горной породы перед карьерной разработкой; туннельные и шахтные — для работы под землей при строительстве подземных сооружений и разработке Полезных ископаемых;

по виду рабочего оборудования: прямая и обратная лопаты — для разработки грунта соответственно выше и ниже уровня стоянки экскаватора; драглайн — для разработки котлованов, траншей и каналов, погрузки и разгрузки сыпучих материалов, вскрышных работ; грейфер — для отрывки глубоких выемок; планировщик — Для планировки горизонтальных поверхностей и откосов;

по исполнению рабочего оборудования: канатные — с гибкой под­веской; гидравлические — с жесткой подвеской рабочего обору­дования;

по виду ходовых устройств: пневмоколесные, в том числе с Использованием автомобильной или тракторной баз, а также спе­циальных шасси автомобильного типа; гусеничные; шагающие — для мощных драглайнов большой массы;

по возможности вращения поворотной части: полноповоротные и неполноповоротные;

по числу установленных двигателей', одно- и многомоторные.

Кроме перечисленных выше видов оборудования одноковшо­вые экскаваторы могут иметь крановое, сваебойное, трамбовоч­ное и другое сменное оборудование. Экскаваторы, имеющие толь­ко один вид рабочего оборудования, называют специальными, а укомплектованные сменными видами рабочего оборудования — универсальными. К последним относится большинство строитель­ных одноковшовых экскаваторов.

Строительные экскаваторы предназначены для разработки грун­тов до IV категории включительно без предварительного разрых­ления, а также более прочных грунтов, включая мерзлые и скаль­ные, после их разрыхления другими средствами.

Жесткое сочленение элементов рабочего оборудования гидрав­лических экскаваторов позволяет более полно по сравнению с канатными экскаваторами использовать вес машины для реализа­ции больших усилий на зубьях ковша при оборудовании обратной лопаты и грейфера, благодаря чему основным видом рабочего оборудования этих экскаваторов стала обратная лопата, а не пря­мая, как у канатных машин. Гидропривод обеспечивает рабочему оборудованию большую маневренность и универсальность, по­зволяет выбирать более рациональные рабочие движения, обес­печивает передачу движения от двигателя рабочему органу, в том числе с преобразованием вращательного движения в поступатель­ное. Благодаря существенным преимуществам перед канатными машинами гидравлические экскаваторы в общем объеме произ­водства одноковшовых экскаваторов в нашей стране составляют более 80 %.

Гусеничные и шагающие ходовые устройства служат как для перемещения экскаватора на новую стоянку, так и в качестве опорной базы для передачи нагрузок на грунт при экскавации. Пневмоколесные ходовые устройства используют в основном толь­ко для передвижения, а при работе экскаватора его устанавлива­ют на выносные опоры, разгружая ходовую часть.

Большинство одноковшовых экскаваторов являются полнопо­воротными. К неполноповоротным относятся экскаваторы неболь­шой мощности на базе пневмоколесных тракторов или коротко- базовых погрузчиков (в основном миниэкскаваторы), а также на базе универсальных мотоблоков (микроэкскаваторы).

Строительные экскаваторы оборудуют преимущественно одно- двигательной силовой установкой с механической, гидромехани­ческой или гидравлической трансмиссиями. Карьерные и вскрыш­ные экскаваторы, а также шагающие драглайны оборудуют, в ос- ■{овном, многомоторным электроприводом постоянного тока с ■дотанием от сети высокого напряжения.

Главным параметром одноковшового экскаватора является его *асса, в соответствии с которой экскаваторы подразделяются на размерные группы (табл. 14.1), характеризуемые определенным на- 5ором основных параметров (мощностью силовой установки, вме- ггимостью ковша, усилием на его зубьях, размерами рабочей зоны, тродолжительностью рабочего цикла, скоростями передвижения, истотой вращения поворотной платформы, преодолеваемыми ук- юнами, удельным давлением на грунт или нагрузкой на ось, га- Заритными размерами и др.). Одноковшовые универсальные экс- саваторы комплектуют несколькими сменными ковшами различ­иях вместимостей для более полного использования энергетичес- сих возможностей силовой установки при разработке различных то прочности грунтов, а также другими видами сменного рабоче- х> оборудования.

Отечественные универсальные экскаваторы обозначают индек- -.ами типа ЭО-ОООО, в которых первый нуль после буквенной час- ги заменяют цифрами, обозначающими размерную группу; второй *уль — индексом типа ходового оборудования (1 — гусеничное, 2 — усеничное с увеличенной опорной поверхностью, 3 — пневмоко- гесное, 4 — специальное шасси автомобильного типа, 5 — шасси ■рузового автомобиля, 6 — на базе трактора и т.д.); третий нуль — индексом типа подвески рабочего оборудования (1 и 2 — соответ­ственно с гибкой и жесткой подвеской, 3 — телескопическое ра- 5очее оборудование); последний нуль — номером модели экска­ватора. Например, ЭО-4123 означает: экскаватор строительный универсальный четвертой размерной группы с гусеничным ходо- шм устройством, жесткой подвеской рабочего оборудования, гретьей модели. Очередную модернизацию и климатическое ис- толнение, как и для стреловых кранов, обозначают буквами рус­ского алфавита.


Таблица 14.1

Размерные группы универсальных одноковшовых экскаваторов

Группа	Масса экскаватора, т
	свыше	до
1	—	6,3
2	6,3	10
3	10	18
4	18	32
5	32	50
6	50	71

Техническую производительность одноковшовых экскаваторов как наибольшую среднюю производительность за 1 ч работы опреде­ляют следующим образом:

П_т = 3600?*_н/[Ар +

где П_т — техническая производительность, м³/ч;q— вместимость ковша, м³; к_И — коэффициент его наполнения; к^ — коэффици­ент разрыхления грунта (см. табл. 13.1); /_ц — продолжительность рабочего цикла, с; /_пер — продолжительность одной передвижки экскаватора на новую позицию, с; л_ц — число рабочих циклов на одной позиции.

Эксплуатационная производительность учитывает продолжитель­ность периода работы экскаватора Т_р и его использование во вре­мени

П_э = П_ТГ_Р&_В,

где П_э — эксплуатационная производительность, м³/сутки, м³/мес, м³/год; Т_р — продолжительность работы экскаватора, ч; к_в — ко­эффициент использования по времени (при односменной работе А, = 0,2 ...0,25).

14.2. Строительные гидравлические экскаваторы

Основными рабочими органами гидравлических экскаваторов являются ковши обратной и прямой лопат, погрузчика, грейфера. Сменными рабочими органами, расширяющими номенклатуру выполняемых этими машинами работ, могут быть бульдозерные отвалы для грубой планировки земляных поверхностей, однозу- бые и многозубые рыхлители для рыхления прочных грунтов, по­род и их прослоек, взламывания асфальтовых покрытий при ре­монте автомобильных дорог, а также для корчевки пней при ос­воении рабочих площадок, гидромолоты для тех же работ, крано­вые подвески, различные модификации грейферов и захватов для работы экскаватора в режиме крана, шнековые буры для рытья колодцев небольших диаметров и др.

В качестве основного рабочего оборудования для отечественных экскаваторов до 5-й размерной группы включительно использу­ются рабочее оборудование обратная лопата, а для 6-й размерной группы — прямая лопата. На экскаваторах устанавливают ковши раз­личной вместимости: основные (типа 02), узкие (01) — меньшей вместимости, для разработки прочных фунтов и широкие (03) — большей вместимости, для слабых фунтов. Ковши всех типов име­ют одинаковые размеры профильной проекции и отличаются ши­риной и числом устанавливаемых на их передней стенке зубьев.

Строительные неполноповоротные (малые модели) и полно­поворотные гидравлические экскаваторы являются самоходными машинами с пневмоколесным или гусеничным ходовым оборудо­ванием. 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 экска- [ваторы, обладая повышенной проходимостью, передвигаются со скоростью, не превышающей 4...6 км/ч. Этими показателями пред­определена область использования гусеничных экскаваторов — (Объекты с большими объемами земляных работ без специальной 'подготовки рабочих площадок, включая карьеры. Для перевозки Ьэтих машин на большие расстояния используют специальные транспортные средства (тяжеловозы, железнодорожный транспорт ^и т.п.). Экскаватор погружается на транспортное средство соб­ственным ходом.

Полноповоротный пневмоколесный (рис. 14.1, а) или гусенич­ный гидравлический экскаватор (рис. 14.1, б) состоит из базовой [части и рабочего оборудования. При замене последнего базовую дасть обычно сохраняют в неизменном виде.

Базовая часть экскаватора включает в себя ходовую тележку с ней рамой 3 (см. рис. 14.1, а, б), опорно-поворотное устрой-





7 и поворотную платформу б с расположенными на ней на-

ьсосно-силовой установкой, узлами гидравлической системы при­вода и кабиной машиниста 15.

Ходовое оборудование пневмоколесного экскаватора состоит из свар­кой рамы, опирающейся на два ведущих моста 2и 4 (см. рис. 14.1, а). |Для работы в режиме экскавации грунта экскаватор устанавлива­ет на откидные опоры 5, закрепленные на поперечной балке рамы гза задним мостом. Чаще в качестве передней опоры для работы в Гтом же режиме используют, кроме прямого назначения, бульдо­зерный отвал 1, установленный перед передним мостом и приво-

Емый в движение гидроцилиндром. Малые модели пневмоколес- ix экскаваторов могут быть оборудованы только бульдозерным валом без задних откидных опор.

Колеса мостов приводятся обычно от низкомоментного гидро- [•мотора через двухскоростную коробку передач. Для передвижения i-по рабочей площадке используют малую, а при межобъектных переездах — повышенную скорость. Трансмиссия ходового уст­ройства оборудована стояночным тормозом.

Каждая их гусеничных тележек 16 (см. рис. 14.1, б) гусеничного : экскаватора приводится в движение гидромотором и зубчатыми ! передачами. При совместной работе механизмов привода гусениц 'В одном направлении обеспечивается прямолинейное передвиже­ние машины, а при их работе во взаимно противоположных на­правлениях или только одного механизма и заторможенной вто­рой гусенице — поворотное движение (относительно центра опор- б

Рис. 14.1. Полноповоротные гидравлические одноковшовые экскаваторы: а — пневмоколесный; б — гусеничный

ного контура в первом или опорной поверхности заторможенной гусеницы — во втором случае). При работе экскаватора во избежа­ние произвольного отката гусеничной тележки из-за реактивных

нагрузок или уклона рабочей площадки механизм привода гусениц затормаживают или стопорят.

Опорно-поворотное устройство (ОПУ), 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 относительно первой. Механизм поворота состоит обычно из низкомоментного гидромотора и зубчатого редуктора, на выходном валу которого закреплена шестерня, обеспечивающая через неподвижный зуб­чатый венец на ОПУ вращение поворотной платформы. Известны также безредукторные устройства с высокомоментными гидромо­торами. Привод поворотного механизма оборудован тормозом для полной остановки поворотной платформы в процессе экскава­ции, а также для ее стопорения при переездах.

Поворотная платформа выполнена в виде рамной конструк­ции, способной неограниченно вращаться относительно нижней рамы. Для уравновешивания при работе экскаватора в ее хвосто­вой части устанавливают чугунный противовес. Для уменьшения последнего расположенные на поворотной платформе наиболее тяжелые агрегаты (насосно-силовая установка и др.) смещены в ее хвостовую часть. В передней части платформа оборудована стой­ками-пилонами 8 (см. рис. 14.1, а) для шарнирного соединения с ней стрелы, а также проушинами для установки одного 9 или двух /Р(см. рис. 14.1, б) гидроцилиндров привода стрелы. Кабину машиниста 15 с органами управления устанавливают с одной сто­роны поворотной платформы.

Гидравлическая система (рис. 14.2) — наиболее распространен­ная в отечественных экскаваторах, включает масляный бак 1, двух- поточный регулируемый аксиально-плунжерный насос 2, два блока гидрораспределителей 3 и 7, гидравлические цилиндры привода стрелы 10 и 11, рукояти 5 и ковша 12, гидромоторы привода по­воротной платформы 8 и привода двух гусеничных 4 и 13 или только одного пневмоколесного движителей, калорифер 14 для охлаждения отработанной рабочей жидкости, фильтры 15 для ее очистки, гидролинии, предохранительные, переливные и обрат­ные клапаны, центральный коллектор для подачи рабочей жид­кости от источников на поворотной платформе к гидромоторам ходового механизма на неподвижной нижней раме.

Насос обеспечивает подачу рабочей жидкости по двум незави­симым напорным магистралям к двум блокам гидрораспредели­телей, от которых она поступает либо к двум исполнительным гидродвигателям (гидроцилиндрам или гидромоторам), либо, после объединения двух потоков, — к одному из них. Обычно потоки объединяются при выполнении наиболее энергоемкой операции рабочего цикла экскаватора — копания. На всех других операциях реализуется двухпоточная схема подачи рабочей жидкости к ис-

полнительным гидродвигателям, обеспечивающая два независи­мых совмещаемых во времени рабочих движения: подъем или опускание стрелы с одновременным поворотом рукояти или ков­ша, либо одновременный поворот рукояти и ковша, и т. п. Кача­ющие узлы насоса управляются автоматически установленным на нем регулятором мощности, стабилизирующим потребляемую мощность за счет изменения подачи насоса: возрастающей при убывании внешнего сопротивления, а следовательно, падении давления рабочей жидкости в напорных магистралях, и убыва­ющей при возрастании внешнего сопротивления (давления ра­бочей жидкости). Так как подача прямо пропорциональна зави­симости скорости рабочего движения, то использование такой схе­мы регулирования приводит к сокращению продолжительности рабочих движений, операций и рабочего цикла в целом и, в ко­нечном счете, — к увеличению производительности экскаватора.

Обычно в приводе рукояти и ковша устанавливают по одному ггидроцилиндру. В приводе же стрелы могут быть как один (обычно (для экскаваторов малой мощности 2-й и 3-й, иногда 4-й размер­ной группы), так и два гидроцилиндра (на экскаваторах 4-й и последующих размерных групп).

14.3. Гидравлические экскаваторы с рабочим оборудованием обратная лопата

Рабочее оборудование обратная лопата (см. рис. 14.1) включает в себя последовательно соединенные между собой шарнирами стре- ;лу 10, рукоять 14 и ковш 13. Стрела, кроме того, шарнирно соеди­нена с поворотной платформой. Вместе с последней элементы ра- |бочего оборудования образуют шарнирно-рычажный четырехзвен- £шй механизм, позволяющий занимать ковшу и режущим кром­кам его зубьев различные ^положения в пределах рабо­чей зоны экскаватора на всех (операциях его рабочего цик- ^ла. Рабочее оборудование об­ратная лопата предназначе­но для разработки грунта в ^основном ниже уровня сто- |Янки экскаватора.



Стрела может быть моно­блочной (см. рис. 14.1) и со­ставной (рис. 14.3), состоя­щей из двух секций: корне­вой 1, шарнирно соединен­ной с поворотной платфор­мой, и удлиняющей 3, со­

единяемой 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 (см. рис. 14.1) 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 (см. рис. 14.1, а) или двумя (см. рис. 14.1, б и 14.3) гидроцилиндра­ми, шарнирно соединенными с ней и с передней поперечной балкой поворотной платформы.

Рукоять, также коробчатого поперечного сечения, приводится в движение гидроцилиндром 11 (см. рис. 14.1). На экскаваторах можно устанавливать различные по длине рукояти и удлиняющие секции стрелы.

Ковш в форме емкости, открытой с одной стороны, с зубьями, установленными в карманы на 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 22 непосредственно (см. рис. 14.1, а) или через шарнирно-рычажный механизм (см. рис. 14.1, 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.

В зависимости от сочетаний рабочих движений (поворота ков­ша, рукояти и стрелы, а также вращательного движения поворот­ной платформы) режущие кромки зубьев ковша могут занимать различные положения в пространстве, совокупность которых на­зывают рабочей зоной экскаватора.

Рабочая зона полноповоротного экскаватора представляется ча­стью пространства, ограниченного тороидальной поверхностью, радиальное сечение которой, называемое осевым продольным профи­лем рабочей зоны, представлено на рис. 14.4. По осевому профилю определяют рабочие размеры: максимальные глубину копания Я_ктах, радиус копания на уровне стоянки экскаватора R_K._cmax, высоту выг­рузки //_втах и радиус выгрузки на этой высоте Я_втм. Подземная часть рабочей зоны реализуется лишь частично в связи с тем, что по условиям безопасности ведения работ СНиП разрешают ко­пать грунт не ближе 1 м от опорного контура экскаватора при




Рис. 14.4. Осевой продольный профиль рабочей зоны гидравлического экс­каватора с рабочим оборудованием обратная лопата




^внутреннем откосе KL, составляющем с горизонтом угол от 45° (при глубине выемки 3 м и более в песчаных и влажных гравийных Грунтах) до 90° (при глубине до 1,5 м в суглинистых, глинистых и лессовидных грунтах).

Для каждой модели экскаватора существует своя оптимальная (по производительности) глубина копания, составляющая при­мерно 2/3 максимальной кинематической глубины копания #_К1ШХ. В числе прочих факторов она определяется условиями разработки

Ёбольшего объема грунта с одной стоянки экскаватора, соот- ;твующими минимальному числу его передвижек, а следова­нно, минимуму затрат времени на подготовку машины к пе­редвижению и на ее установку на новой позиции. Этот фактор Особенно важен для пневмоколесных экскаваторов в связи с не­обходимостью поднимать выносные опоры перед передвижением И опускать их на новой позиции.

Копают грунт либо поворотом рукояти при фиксированном на Ней ковше — от дна выемки вверх, либо поворотом ковша при фиксированных стреле и рукояти, либо одновременно поворотом рукояти и ковша. Чаще всего используют первый способ. 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.

Различают разгрузку в отвал и 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. 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 движение 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.

После отработки элемента забоя в пределах допустимой СНиПами части рабочей зоны экскаватора последний перемещают на но­вую стоянку (позицию), предварительно сориентировав рабочее оборудование вдоль гусениц. При межпозиционных передвижках пневмоколесных экскаваторов, кроме того, требуется поднять выносные опоры и бульдозерный отвал, если им оборудован экс­каватор и на новой позиции установить эти устройства в рабочее положение.

14.4. Гидравлические экскаваторы с рабочим оборудованием прямая лопата

На гидравлический экскаватор для разработки грунтов выше уровня стоянки навешивают рабочее оборудование прямая лопата (рис. 14.5, а), состоящее из стрелы /, рукояти 3 и ковша 5. Стрела здесь обычно короче, чем у обратной лопаты. Привод стрелы обес­печивается двумя гидроцилиндрами 8, а рукояти — гидроцилин­дром 2.

Относительно рукояти ковши могут быть поворотными, непо­воротными и челюстными. Поворотный ковш может изменять свое положение относительно рукояти как для установки требуемого угла резания, так и для выгрузки фунта с помощью гидроцилин­дра 4, коромысла 7 и тяги 6.











Рис. 14.5. Гидравлический одноковшовый экскаватор с рабочим оборудо­ванием прямая лопата (а), неповоротный (б) и челюстной (в) ковши

Неповоротные ковши (рис. 14.5, б) устанавливают на рукояти с постоянным углом резания, который может быть изменен заме­ной тяги 10 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 ^вдергивают из своего гнезда на корпусе, после чего днище от­крывается под действием собственной силы тяжести. Захлопыва­ется днище автоматически при опускании ковша в нижнее поло­жение для начала копания.

Челюстной ковш (рис. 14.5, в) состоит 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 для маневровых дви­

жений. Из-за опасности обрушения грунта копать на этой высоте нельзя. При копании на максимальном вылете ковша образуются навесы (козырьки), 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».

Для копания грунта поворачивают рукоять относительно стре­лы, а толщину грунтовой стружки регулируют кратковременными движениями стрелы с перемещением ковша «на забой» или от него. В случае использования поворотных и челюстных ковшей возможна разработка грунта поворотом ковша. Структура рабочего цикла такая же, как и у экскаватора с рабочим оборудованием обратная лопата.

14.5. Погрузочное рабочее оборудование

Гидравлические экскаваторы с погрузочным оборудованием (рис. 14.6) применяют также для погрузки дробленых и сыпучих материалов. При загрузке ковша последний перемещают по по­дошве осыпающегося откоса штабеля, работая на малых вылетах. По условиям устойчивости машины и наилучшего использования энергетических параметров ее силовой установки на этих работах их ковши имеют повышенную вместимость (в 1,5—2 раза больше вместимости ковшей прямых лопат). Для погрузочного оборудова-




Рис. 14.6. Рабочее оборудование погрузчика




дня обычно используется корневая секция составной стрелы об­ратной лопаты 1. Она связана с подвеской 6 ковша 4 посредством рукояти 2 и тяги 3. Рукоять, тяга, стрела и подвеска образуют шарнирный четырехзвенник (параллелограмм), благодаря кото­рому при повороте рукояти относительно стрелы гидроцилинд­ром 8 подвеска с ковшом совершает плоско-параллельное движе­ние. Дополнительно, управляя положением стрелы с помощью гидроцилиндра 7, можно добиться поступательного движения ковша по подошве штабеля, менее энергоемкого, чем при вне­дрении ковша в штабель движением всей машины.

Структурно рабочий цикл погрузочного оборудования такой же, как у прямой лопаты, но отличается характером рабочих дви­жений. После описанной выше операции заполнения ковша его поворачивают гидроцилиндром 5 в положение транспортировки. Далее стреловым гидроцилиндром 7 поднимают рабочее оборудо­вание с одновременным вращением поворотной платформы до положения разгрузки. Для разгрузки грунта поворачивают ковш, а рабочее оборудование возвращают на позицию следующего рабо­чего цикла, осуществляя теми же движениями в обратном порядке.

В ряде случаев, например, при разработке слежавшихся или смерзшихся в штабеле материалов, к ведению погрузочных работ предъявляют те же требования безопасности, что и при работе прямых лопат.

14.6. Гидравлические грейферы

Рабочее оборудование грейфер используют для отрывки глубо­ких котлованов, очистки водоемов и каналов, а также для погруз­ки и разгрузки сыпучих материалов. Рабочее оборудование (рис. 14.7) состоит из двухчелюстного ковша, установленного на нижнем конце штанги 8, которую подвешивают к рукояти 7 обратной ло­паты на двух цилиндрических шарнирах 5 и 6, позволяющих ков­шу занять отвесное положение. Челюсти 1 раскрываются либо од­ним, либо двумя гидроцилиндрами. В первом случае гидроцилиндр 3 (см. рис. 14.7, а), помещенный в полую штангу и шарнирно со­единенный с ней, приводит в движение траверсу 2, по концам которой на шарнирах подвешены штанги 9, соединенные нижни­ми концами с челюстями. При выдвинутом штоке гидроцилиндра челюсти сомкнуты, при втянутом штоке — разомкнуты. Для нача­ла работы ковш с раскрытыми челюстями опускают на захватыва­емый материал, после чего их замыкают гидроцилиндром. При этом ковш внедряется в материал и заполняется им. В таком поло­жении ковш поднимают рукоятью из выемки и последующим поворотом платформы устанавливают его в положение разгрузки. Для разгрузки ковша размыкают челюсти. Для работы на больших глубинах штангу 8 удлиняют вставками.
Двухцилиндровый грейфер (см. рис. 14.7, 6) отличается от опи­санного двумя вместо одного гидроцилиндрами 10 привода челю­стей, расположенными с двух сторон штанги и соединенными с ней гильзами шарнирно. Штоками гидроцилиндры соединены с челюстями. Относительно вертикальной оси ковш грейфера мо­жет быть поворотным и неповоротным. Поворотный ковш более универсален. Он обладает лучшей маневренностью при копании и погрузочно-разгрузочных работах, способностью к установке в менее энергоемкое положение при разработке грунта. Поворот штанги обеспечивается механизмом 4 (см. рис. 14.7, а), состоя­щим из гидроцилиндра 11 (см. рис. 14.7, в), рычага 13 и тяги 12.



Рассмотренные ранее канатные грейферы (см. рис. 10.12) при захвате грунта реализуют напорное усилие, равное разности силы тяжести ковша и усилия натяжения замыкающего каната, т.е. на разработку грунта реализуется только часть силы тяжести ковша. Кроме того, удовлетворяющая требованиям производства грей­ферных работ загрузка ковша обеспечивается при низких скорос-




Рис. 14.7. Рабочее оборудование грейфер с одним (а) и двумя (б) гидроцилиндрами; в — ме­ханизм поворота штанги



тях сближения челюстей при действующих на грунт нагрузках, по значению близких к статическим. С увеличением этих скоростей ковш отрывается от грунта, не успев заполниться. Эти факторы существенно снижают производительность канатного грейферно­го оборудования и не позволяют грейферу разрабатывать прочные грунты. Гидравлические грейферы за счет жесткого соединения его элементов между собой и с рукоятью базовой машины спо­собны воздействовать на грунт с большими, чем канатные грей­феры, усилиями, что позволяет им разрабатывать грунты с боль­шими поперечными сечениями срезов, а также более прочные грунты без ограничения скорости сближения челюстей. По срав­нению с канатными грейферами это позволяет сократить продол- ЗКительность рабочего цикла более чем на 30 % при одновремен­ном увеличении объема разработанного за один рабочий цикл грунта и, в конечном счете, существенно повысить производи­тельность этого вида рабочего оборудования.

14.7. Экскаваторы-планировщики



Применение рабочего оборудования на базе шарнирно-рычаж- ных схем гидравлических экскаваторов для планировочных работ требует четкой координации нескольких простых движений, из которых может быть составлено прямолинейное движение режу­щей кромки ковша. Исключением является рабочее оборудование погрузчика, но оно имеет небольшие перемещения в направле­нии планируемой полосы. Более просто эта задача решается с по­мощью телескопического рабочего оборудования экскаватора- |шанировщика (рис. 14.8), состоящего из рамы 2, двух секций стре­лы — неподвижной 3 и подвижной 5 и ковша 7. Рама закреплена на пово­ротной платформе шар­нирно и может поворачи­ваться в вертикальной Плоскости гидроцилинд­ром 1. Неподвижная сек­ция стрелы располагается внутри рамы и может по­ворачиваться относитель­но ее продольной оси с помощью установленного На тыльном торце рамы механизмом, состоящим Из приводимого гидроци- Линдром 10 зубчатого сек­тора 11 и соединенного с

секцией стрелы зубчатого колеса 8. Выдвижная секция стрелы 5 может выдвигаться из неподвижной секции и вдвигаться в нее длинноходовым гидроцилиндром 4, размещенным внутри стрелы. Ход стрелы обычно 3...4 м. Ковш 7закреплен шарнирно на конце подвижной секции. Он может поворачиваться относительно по­следней гидроцилиндром 6. Основные виды сменных рабочих ор­ганов экскаваторов-планировщиков представлены на рис. 14.9.




Рис. 14.9. Сменные рабочие органы экскаваторов-планировщиков: