3.1.1 Рабочее оборудование
Базовая машина одноковшового экскаватора обеспечивает функционирование различного рабочего оборудования. Последнее может выполняться сменным. Рабочее оборудование для копания грунта называют основным, а рабочее оборудование для выполнения других операций — дополнительным.
Основное рабочее оборудование: прямая лопата, обратная лопата, экскаваторы с ротатором ковша, планировщик откосов, струг, драглайн, грейфер.
Дополнительное рабочее оборудование: рыхлитель, свайный копёр, корчеватель пней, подъёмный кран, манипулятор.
На универсальных экскаваторах наиболее часто применяют обратную и прямую лопаты, грейфер, рыхлители, гидромолот, погрузочное оборудование и сменные рабочие органы для различных работ.
3.1.2 Обратная лопата.
Обратная лопата является основным видом рабочего оборудования для экскаваторов. При работе обратной лопатой улучшается наполнение ковша и точность выгрузки в результате его поворота относительно рукояти, появляется возможность широкого применения удлиненных стрел и рукоятей, а также профильных ковшей для рытья и очистки каналов, кюветов.
По конструктивной схеме обратную лопату выпускают нескольких разновидностей, но основными её сборочными единицами всегда являются: стрела, состоящая из основной 3 (рис. 1,а) и удлиняющей 4 частей; рукоять 7, ковш 9 и гидроцилиндры 11,5 и 6 подъема стрелы, поворота рукояти и ковша. Основную часть стрел, как правило, используют при установке различных видов сменного рабочего оборудования, например обратной и прямой лопат, грейфера, погрузчика. Удлиняющую часть стрелы при переходе с одного вида оборудования на другой или сохраняют (например, при переоборудовании обратной лопаты на грейфер), или демонтируют.
Наряду с составной стрелой на всех моделях экскаваторов применяют неразъемную стрелу Г-образной формы.
Стрела обратной лопаты — прочная, пустотелая, сваренная из легированного металлопроката конструкция. Пяту стрелы шарнирно укрепляют в проушинах поворотной рамы 1, к которой присоединены также и гидроцилиндры 11 подъема стрелы. Штоки гидроцилиндров 11 шарнирно соединены со стрелой, при выдвижении штоков изменяется угол наклона стрелы по отношению к поворотной раме.
Рисунок 1 - Обратная лопата (а) и схемы расположения гидроцилиндров ее рабочего оборудования (б) для привода стрелы (I—III), рукояти (IV) и ковша (V и VI):
1 — поворотная рама; 2 — кабина машиниста; 3, 4 — нижняя основная верхняя удлиняющая части стрелы; 5, 6, 11 — гидроцилиндры; 7 — рукоять;
8 - рычаги ковша; 9 — ковш; 10 — тяга; 12 - стрела; а,б,в - положения, в которых можно устанавливать тягу.
Рукоять подвешена на стреле и может поворачиваться по часовой стрелке или против нее при выдвижении или втягивании штока гидроцилиндра 5. Ковш 9 закреплен на рукояти в одной точке, поэтому также может свободно поворачиваться с помощью гидроцилиндра цилиндра 6.
Основная 3 и удлиняющая 4 части стрелы соединены между собой пальцем. Чтобы во время работы не было поворота одной стрелы по отношению к другой, между ними дополнительно устанавливают тягу 10.
Для привода стрелы 12 обычно применяют три схемы расположения гидроцилиндра 11: под стрелой впереди ее пяты (рис.1,I), этот вариант наиболее распространен на полноповоротных экскаваторах; над стрелой (рис. 1,II), что характерно для навесных и неполноповоротных экскаваторов; за пятой стрелы, обычно горизонтально (рис. 1,III).
Для подъема стрелы 12 часто устанавливают два гидроцилиндра 11. Такое конструктивное решение используют иногда и для поворота рукояти, например на навесных экскаваторах.
Для привода рукояти гидроцилиндр 5 располагают над стрелой (рис. 1,IV). Для привода, ковша гидроцилиндр 6 размещают над рукоятью, причем его шток крепят или непосредственно к проушинам на ковше (рис. 1,V), или через дополнительные рычаги тяги (рис. 1,VI).
Обратной лопатой работают следующим образом (рис. 2). Втягивая шток гидроцилиндра 4, поворачивают рукоять по часовой стрелке. Стрела с рукоятью и вынесенным вперед ковшом опускается вниз как под действием веса рабочего оборудования, так и под давлением жидкости, подаваемой в гидроцилиндр стрелы.
Копание осуществляют поворотом ковша и поворотом рукояти (положение I).
Рисунок 2 - Рабочие положения рабочего оборудования обратной лопаты:
1- ковш; 2 — гидроцилиндр ковша; 3 — рукоять; 4 — гидроцилиндр рукояти; 5, 6 - удлиняющая и основная части стрелы; I,II,III — положения ковша.
Главный несущий элемент основной части стрелы — полая балка коробчатого сечения. Короб закрыт сверху листом. В наиболее нагруженных сечениях балка дополнительно усилена боковыми листами.
Тягу 10 ( рисунок 1,а) которая соединяет основную и удлиняющую части стрелы, крепят к кронштейну, который необходим для крепления гидроцилиндра рукояти при установке рабочего оборудования погрузчика. Нижний конец стрелы — пяту — пальцами шарнирно укрепляют в проушинах поворотной рамы. На этих пальцах поворачивается при изменении угла ее наклона.
На экскаваторах поднимают и опускают стрелу обратной лопаты с помощью одного или двух гидроцилиндров.
Риcунок 3- Рабочее оборудование обратной лопаты с моноблочной стрелой:
1, 5, 9 - гидроцилиндры (рукояти, ковша, стрелы): 2 - гидроразводка;
3 - стрела; 4 - рукоять; 6 - рычаг; 7 — тяга; 8 - ковш; 10 - поворотная платформа.
Кроме составной стрелы для оборудования обратной лопаты: грейфера, гидромолота и рыхлителя в качестве сменного рабочего оборудования устанавливают моноблочную стрелу (рис. 3),которая заменяет основную и удлиняющую части составной стрелы и соединяющую их тягу.
Моноблочная стрела и рукоять — сварные коробчатые сечения. Стрелу к поворотной платформе, рукоять к головной части стрелы, корпуса гидроцилиндров 9 к поворотной платформе, штоки гидроцилиндров к стреле крепят с помощью осей 11, 16, 17 и 12.
Рукоять поворачивается гидроцилиндром 1, который прикреплен к стреле (с помощью пальца 13 и кронштейнов 14), а его шток - к консольной части рукояти (пальцем 15). Ковш 8 и рычаг 6 к рукояти и тяга 7 и шток гидроцилиндра 5 ковша к рычагу 6 присоединены шарнирно.
Все пальцы шарнирных соединений выполнены с приварными стопорными планками, которые закреплены на базовых элементах рабочего оборудования и не допускают поворачивания пальцев. Моноблочная стрела по сравнению с составной проще по конструкции и легче, но на нее можно устанавливать ограниченное число видов сменного рабочего оборудования.
Ковш (рис. 4) обратной лопаты состоит из задней стенки двух боковых стенок 4, передней стенки с козырьком 2 и зубьев 3. Все детали корпуса соединены между собой сваркой. Задняя стенка скруглена, чтобы уменьшить трение о грунт при повороте ковша. Зубья 1 заканчиваются суживающимся хвостовиком, который входит в гнездо козырька.
Рисунок 4. Ковш обратной лопаты:
1,3 — зубья; 2 - козырек; 4, 8 - боковая и задняя стенки; 5 - боковой лист; 6, 7 — проушины; 9 — клин; 10 - заклепка; 11 - режущая кромка.