ПРЕДИСЛОВИЕ

Книга предназначена в качестве учебника для подготовки машинистов одноковшовых строительных экскаваторов в профессионально-технических училищах. Материал изложен в соответствии с учебными планами и программами и освещает вопросы устройства, эксплуатации машин, технологии работ и охраны труда в части техники безопасности при работе и обслуживании одноковшовых экскаваторов.

Расположение частей и глав книги соответствует последовательности тем учебной программы. Каждая глава охватывает материал темы учебной программы, а каждый параграф содержит сведения по одному из вопросов темы. Использование в рукописи значительного количества оригинальных аксонометрических и цветных рисунков способствует прочному усвоению сложного материала.

Логически обосновано изложение устройства экскава­тора, начиная с рабочего оборудования, а не с ходовой части. С помощью рабочего оборудования производятся основные операции по выемке и перемещению грунта, поэтому правильнее рассматривать сначала устройство рабочего оборудования, а затем механизмов, приводя­щих его в действие, и систему управления машиной.

Значительная часть книги посвящена устройству конкретных моделей машин 2...4-й размерных групп, как это требуется учебной программой. Гидравлическим

экскаваторам уделено в 3 раза больше места, чем экскаваторам с механическим приводом, выпуск которых постепенно сокращается как но количеству моделей, так и по объему производства. При этом правомерно было материал по гидравлическим экскаваторам поместить в первой половине книги.

При подготовке учебника учтены текущие модерниза­ции машин, изменения в техническом обслуживании и технологии работ экскаваторов.

Автор

ВВЕДЕНИЕ

В различных отраслях народного хозяйства ежегодно выполняются гро­мадные объемы земляных и погру-зочно-разгрузочных работ, преоблада­ющая часть которых производится экскаваторами.

Экскаваторами называют земле­ройные машины, предназначенные для разработки и перемещения грунта. Их подразделяют на две группы: непре­рывного действия — многоковшовые и периодического (цикличного) дей­ствия — одноковшовые.

Экскаваторы непрерывного дей­ствия выполняют обе операции — копание грунта и его перемещение— одновременно; экскаваторы периоди­ческого действия — последовательно, прерывая копание во время перемеще­ния грунта. Таким образом, рабочее время машины, в течение которого выбирают грунт, больше у экскаватора непрерывного действия и поэтому их производительность выше, чем у экска­ваторов периодического действия.

Несмотря на это, более широко распространены одноковшовые экска­ваторы, важнейшее преимущество которых заключается в их универсаль­ности, т. е. возможности применения как на земляных, так и на погрузочно-разгрузочных и других видах работ. Многоковшовые экскаваторы исполь­зуются в основном при рытье траншей и добыче нерудных материалов в карь­ерах.

Одноковшовые экскаваторы появи­лись полтора века назад. В России они впервые были применены при строи­тельстве железной дороги Петер­бург — Москва. Выпуск экскаваторов в начале XX в. был организован на Путиловском заводе.

Интенсивно развивается отечест­венное экскаваторостроение после Ве­ликой Отечественной войны. В 1955 г. было выпущено свыше 4500 одно­ковшовых экскаваторов. В настоящее время их выпуск приближается к 35 тыс. в год.

В 1965—1975 гг. произошел ко­ренной перелом в экскаваторострое-нии: резко увеличился выпуск машин с гидравлическим приводом. Вызвано это тем, что гидравлические экскавато­ры позволяют не только в 1,5...2 раза повысить производительность по срав­нению с экскаваторами других типов, но и значительно поднять уровень механизации многих видов земляных работ за счет использования большого числа сменных видов рабочего обору­дования и рабочих органов. В 1989 г. производство гидравлических экскава­торов составило свыше 80 % общего выпуска одноковшовых строительных экскаваторов.

Важность повышения эффективно­сти строительной техники вызвана необходимостью значительно сокра­тить затраты ручного труда в строи­тельстве путем оснащения строитель­ных организаций новыми высокопро­изводительными машинами и меха­низмами и улучшения их использова­ния.

Наибольшее распространение при производстве земляных, погрузочно-разгрузочных, мелиоративных и дру­гих видов работ имеют одноковшовые экскаваторы 2—4-й размерных групп с рабочей массой 5,5...25 т и ковшами вместимостью 0,25...1,6 м³. Эти маши­ны, составляющие до 90 % от общего объема производства экскаваторов в стране, выпускают на гусеничном,

в том числе с увеличенной опорной поверхностью гусениц, и пневмоко-лесном ходовых устройствах и снабжа­ют большим количеством видов смен­ного рабочего оборудования и рабочих органов. Экскаваторы этих типоразме­ров описаны в настоящем учебнике, который предназначен для подготовки машинистов в профессионально-техни­ческих училищах, а также в производ­ственных организациях, занятых эксп­луатацией и ремонтом землеройных машин.

Перед кадрами механизаторов строительного производства и маши­ностроителями в тринадцатой пяти­летке поставлены новые принципиаль­ные задачи. Должны быть созданы машины, механизмы и инструменты, значительно повышающие техниче­ский уровень строительства, резко сокращающие ручной труд и обеспечи­вающие комплексную механизацию строительных процессов. Намечено освоение серийного выпуска более совершенной и экономичной землерой­ной и мелиоративной техники, малога-

баритных машин с наборами сменного оборудования.

В соответствии с общей тенденцией развития отечественного экскаваторо-строения, гидравлические экскаваторы должны постепенно заменить экскава­торы с механическим приводом. В на­стоящее время создается ряд новых моделей и модификаций новых гидрав­лических машин, которые придут на смену не только экскаваторам с меха­ническим приводом, но и гидравличе­ским экскаваторам первых выпусков. Все это позволит снизить стоимость и поднять качество строительства.

Эффективное использование одно­ковшовых строительных экскаваторов требует от обслуживающего персонала постоянного повышения уровня зна­ний, овладения передовыми методами управления, эксплуатации и обслужи­вания. Эти требования значительно возросли в связи с организацией крупносерийного производства гид­равлических экскаваторов, которые отличаются сложным устройством большинства механизмов и систем.

Раздел первый ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

§ 1. Классификация

Одноковшовые экскаваторы — землеройные машины цикличного дей­ствия — бывают универсальными и специальными.

Универсальные экскаваторы осна­щены различным сменным оборудова­нием для выполнения земляных, планировочных, монтажных, сваебой­ных и других видов строительных работ. В Советском Союзе свыше 90 % выпускаемых одноковшовых экскава­торов являются универсальными.

Специальные экскаваторы оснаще­ны только одним видом рабочего оборудования для земляных или погрузочных работ.

По назначению одноковшовые экскаваторы подразделяют на следую­щие основные группы:

строительные и строительно-карь­ерные (масса 2...250 т, вместимость* ковша 0,1... 6 м³) —универсальные машины, с помощью которых выполня­ют многие строительные работы;

карьерные экскаваторы (масса 75... 1000 т, ковши 2...20 м³) — в основном для разработки тяжелого грунта в карьерах и в гидротехниче­ском строительстве с погрузкой его в транспортные средства;

вскрышные экскаваторы (масса 170...13 000 т, ковши 4...160 м³) —для выемки грунтов, закрывающих по­лезные ископаемые, или на открытых горных работах и в гидротехническом строительстве;

туннельные и шахтные экскаваторы с укороченным рабочим оборудовани-

* Далее слово вместимость для краткости опущено.

ем (масса 16...30 т, ковши 0,5... 1 м³) — для работы под землей при строитель­стве различных инженерных сооруже­ний и разработке полезных ископае­мых.

В настоящем учебнике описыва­ются только универсальные одно­ковшовые экскаваторы, которые клас­сифицируют по числу установленных двигателей, типу привода, возможно­сти вращения поворотной части, конструкции ходового устройства, типу подвески и видам рабочего оборудования.

По числу установленных двигателей (рис. 1) экскаваторы бывают одно- и многомоторными.

Одномоторными называют экска­ваторы, у которых все рабочие механизмы приводятся одним или несколькими двигателями, работаю­щими на один вал.

Многомоторными называют экска­ваторы, у которых рабочие механизмы приводятся несколькими независимо работающими двигателями. Многомо­торные экскаваторы, у которых каж­дый рабочий механизм приводится от отдельного двигателя, называют эк­скаваторами с индивидуальным приво­дом механизмов, а многомоторные экскаваторы, у которых каждый из двигателей приводит в движение несколько рабочих механизмов,— эк­скаваторами с групповым приводом. В многомоторном экскаваторе с инди­видуально-групповым приводом ис­пользуют как индивидуальный, так и групповой привод.

По типу передач (рис. 2) экска­ваторы бывают с механическими, электрическими, гидравлическими и смешанными передачами.

Рис. 1. Классификация экскаваторов по типу привода

В механической трансмиссии дви­жение от силовой установки переда­ется с помощью зубчатых, цепных, клиноременных и канатных передач.

В объемном гидроприводе энергия от силовой установки передается с по­мощью жидкости. Объемные гидропе­редачи в экскаваторах применяют как без добавления, так и с добавлением к ним механических передач.

В гидродинамической передаче используют гидромуфты или гидро­трансформаторы, встраиваемые меж­ду силовой установкой и механически­ми передачами.

В электродинамической передаче вместо гидромуфт или гидротрансфор-

маторов устанавливают электромуф­ты.

В смешанных передачах применя­ют два или три типа различных передач. На большинстве экскавато­ров — смешанные электромеханичес­кие или гидромеханические передачи.

. По типу привода различают экскаваторы с механическим,гидроме­ханическим, гидравлическим, электри­ческим и смешанным приводами (см. рис. 1).

Экскаватор с механическим приво­дом характерен применением только механических передач.

Если в механическую трансмиссию экскаватора включают гидродинами-

Рис. 2. Классификация передач экскаваторов

Рис. 3. Классификация экскаваторов:

а — по типу ходового устройства, б — по подвеске рабочего оборудования; / —- гусеничный, // — гусе- -

ничный с увеличенной поверхностью гусениц, ///- - пневмоколесный, IV — на специальном шасси,

V— на базе трактора, VI- с гибкой подвеской, VII — с жесткой подвеской

ческую передачу (преимущественно гидротрансформатор), то такой тип привода называют гидродинамиче­ским.

В объемном гидроприводе первич­ным потребителем энергии являются насосы (один или несколько), нагнета­ющие жидкость под давлением по гидросети к гидродвигателям, от которых приводятся в движение рабочее оборудование, рабочий орган и механизмы экскаватора.

При электрическом приводе пере­дача энергии от силовой установки

к механизмам машины производится как электрическим, так и механиче­ским способом.

В смешанных приводах используют два или три типа различных передач. На большинстве экскаваторов получи­ли распространение смешанные элект­ромеханические или гидромеханиче­ские приводы.

Механическая трансмиссия в на­стоящее время находит все меньшее применение на экскаваторах. Гораздо чаще применяют гидравлический или электрический привод.

Рис. 4. Основные виды и исполнения рабочего оборудования:

/ — прямая лопата, 2 — маятниковая прямая лопата, 3 — напорная прямая лопата, 4 — прямая лопата со створ­чатым ковшом, 5 — обратная лопата, 6 — боковая обратная лопата, 7 — погрузочное оборудование, 8 — планиро­вочное оборудование, 9 — землеройно-планировочное оборудование с телескопической стрелой, 10— землерой-но-планировочное оборудование со смещаемой осью копания, // — драглайн, 12 — боковой драглайн, 13 — канат­ный грейфер, 14 — жесткий грейфер, 15 — крановое оборудование, 16 — копер

По возможности вращения поворотной части (платформы) экскаваторы бывают полноповоротны­ми, т. е. с вращающейся вокруг вертикальной оси платформой на неограниченный угол, и неполнопово-ротными, когда угол вращения ограни­чен

По типу ходового устрой­ства (рис. 3, а) экскаваторы разделя­ют на гусеничные, пневмоколесные, на специальном шасси, на базе самоход­ной машины.

Гусеничные ходовые устройства

бывают с минимально допускаемой площадью опорной поверхности гусе­ниц (для работы на грунтах с высокой несущей способностью) и с увели­ченной поверхностью гусениц (для работы на грунтах с низкой несущей способностью).

Пневмоколесным называют экска­ватор на колесном ходовом устройстве, который имеет практически ту же поворотную часть, что и гусеничный экскаватор.

К экскаваторам на специальном шасси относят машины на колесном хо-

довом устройстве автомобильного ти­па.

Экскаватор на базе самоходной машины имеет ходовое устройство на базе трактора или автомобиля. В этом случае экскаватор называют также навесным.

По типу подвески рабочего обору до в а н и я (рис. 3, б) различа­ют экскаваторы с гибкими элемента­ми (преимущественно канатами) для удержания и приведения в действие рабочего оборудования (гибкая подве­ска) и с жесткими элементами — преимущественно гидравлическими цилиндрами (жесткая подвеска).

По видам рабочего обору­дования классификация представ­лена на рис. 4.

Прямая лопата 1 разрабатывает грунт выше уровня стоянки: ковш, укрепленный на рукояти, копает в направлении от экскаватора. Различа­ют маятниковые и напорные прямые лопаты. У маятниковой прямой лопаты 2 рукоять совершает только маятнико­вое движение относительно стрелы. Напорная прямая лопата 3 оснащена приводным устройством для напорного движения рукояти.

Прямая лопата со створчатым ковшом 4 в отличие от неразъемного ковша может разрабатывать грунт при смыкании створок ковша, поворачива­ющихся в плоскости, перпендику­лярной плоскости поворота рукояти.

Обратная лопата 5 предназначена для разработки грунта ниже уровня стоянки: ковш, укрепленный на руко­яти, копает в направлении к экскавато­ру. Боковую обратную лопату 6 ис­пользуют для работы в стесненных условиях: ковш копает в вертикальной плоскости, смещенной относительно вертикальной оси вращения пово­ротной платформы или относительно продольной оси базовой машины.

Рабочее оборудование, которое монтируют из узлов прямой и обратной лопат, называют универсальной лопа­той.

Для погрузки сыпучих и кусковых материалов предназначено погрузоч­ное оборудование 7 с поворотным

ковшом, заполняемым при его движе­нии от экскаватора.

Для послойной разработки грунта в различных плоскостях применяют планировочное оборудование 8 с ков­шом или ножом.

Для планировочных работ исполь­зуют -также рабочее оборудование 9 с рабочим органом, укрепленным на стреле, изменяющей при работе свою длину и поворачивающейся в верти­кальной плоскости относительно пово­ротной части экскаватора, а также относительно своей продольной оси. Такое оборудование называют земле-ройно-планировочным.

Для работы в стесненных условиях предназначено землеройно-планиро-вочное оборудование 10 с шарнирной опорой стрелы, смещаемой при работе поперек поворотной части.

При больших глубинах копания грунт ниже уровня стоянки разрабаты­вают драглайном 11с помощью ковша, подвешенного на канатах и копающего в вертикальной плоскости экскавато­ра. Каналы очищают боковым драг­лайном 12 с ковшом, подвешенным на канатах и копающим под углом к вертикальной плоскости стрелы.

Погрузочные и разгрузочные опе­рации с сыпучими грунтами и дробле­ными породами, а также копание колодцев с вертикальными стенками, очистку прудов и каналов выполняют рабочим оборудованием грейфера, снабженным захватывающим ковшом. Ковш грейфера 13 может быть подвешен на канатах и тогда усилие напора ковша на грунт создается весом ковша. У гидравлического экскаватора ковш грейфера 14 шар-нирно подвешен к одному из жестких элементов рабочего оборудования, и усилие напора на грунт создается специальным приводным устройством.

Для рыхления прочных и мерзлых грунтов вместо ковша обратной лопа­ты гидравлического экскаватора уста­навливают гидромолот.

Крановым оборудованием 15, при­меняемым на экскаваторах вместо землеройного оборудования, выпол­няют перегрузочные и. монтажные работы.

Для забивки свай на экскаватор устанавливают копер 16.

Существует более сорока наимено­ваний сменного рабочего оборудова­ния.