3.2 Особенности устройства экскаваторов с механическим приводом

3.2.1 Общая характеристика.

Экскаваторы с механическим приводом целому ряду конструктивных, технологических и экономических показателей уступают гидравлическим экскаваторам. Механи­ки привод для передачи движения от двигателя к рабочим механизмам и органам требует применения разветвленной системы свойств, состоящих из большого количества механических элементов. Применение канатных передач усложняет кинематику рабочего оборудования и ограничивает его номенклатуру.

3.2.2Рабочее оборудование.

Механический привод не позволяет иметь большое количество сменных видов рабочего оборудования по срав­ню с гидравлическим приводом. На экскаваторах с механическим приводом наиболее распространенными видами сменного рабочего оборудования являются прямая и обратная лопаты, драглайн, грейфер, кран, копер и некоторые другие виды.

Обратная лопата. Ковш обратной лопаты жестко закреплен на рукояти 6, которая шарнирно присоединена к верхнему концу стрелы 3. Рукоять может поворачиваться по часовой стрелке или против нее при натяжении одного (тягового 2 или подъемного 5) каната с одновременным ослаблением второго. Угол наклона стрелы обратной лопаты, шарнирно укрепленной в проушинах поворотной рамы, непрерывно изменяется процессе работы: при заторможенном тяговом канате стрела поднимается во время наматывания подъемного каната 5 на барабан лебедки и опускается при оттормаживании барабана. Подъемный канат поддерживается блоками неподвижной дополнительной стойки 4.

Рис. 11. Схема рабочего оборудования обратной лопаты

1 — ковш; 2, 5 — канаты; 3 — стрела; 4 — стойка; 6 — рукоять;

Грейфер — рабочее оборудование для разработки грунтов ниже и выше уровня стоянки экскаватора, для погрузки и разгрузки сыпучих материалов, а также для некоторых видов земляных работ в мягких грунтах, (рытья глубоких котлованов, очистки прудов и каналов). Грейферы бывают одно- и двухканатные. На экскаваторах обычно применяют двухканатные грейферы. Ковш 1 грейфера подвешивают на поддерживающем 7 и замыкающем 6 канатах к стреле 3. Работает грейфер следующим образом. При ослаблении каната 6 ковш грейфера удерживается укрепленным в его верхней голова канатом 7. При этом нижняя головка 13 под действием собственного веса опускается вместе с челюстями 14, шарнирно укрепленными на корпусе обоймы нижних блоков 12 полиспаста замыкающего каната. При опускании нижней головки челюсти раскрываются, поворачиваясь относительно жестких тяг 11. Тяги нижними концами шарнирно закреплены на челюстях, а верхними — на верхней головке (положение I). В таком положении ковш опускают на грунт или другой захватываемый материал так быстро, чтобы зубья челюстей врезались в грунт. Затем ослабляют канат 7 и навивают барабан 8 канат 6.

3.2.3 Одноковшовые экскаваторы.

Одноковшовые экскаваторы состав­ляют группу универсальных землеройных машин цикличного дей­ствия с ковшом вместимостью 0,1—6 м3 и предназначены для вы­полнения всевозможных общестроительных земляных сооружений. Специальные экскаваторы (карьерные, вскрышные, туннельные, шахтные) в настоящем учебнике не рассматриваются.

Универсальные одноковшовые экскаваторы классифицируют по числу установленных двигателей, типу привода, возможности вра­щения поворотной части, конструкции ходового устройства, типу подвески и видам рабочего оборудования.

По числу установленных двигателей одноковшо­вые экскаваторы бывают одно- и многомоторными. Одномоторны­ми называют экскаваторы, у которых все рабочие механизмы при­водятся одним двигателем, работающим на один вал. Многомотор­ными называют экскаваторы, у которых рабочие механизмы приводятся несколькими независимо работающими двигателями.

По типу привода различают одноковшовые экскаваторы с механическим, гидромеханическим, гидравлическим, электри­ческим и смешанным приводами. Экскаватор с механическим при­водом характерен применением только механических передач. Если в механическую трансмиссию экскаватора включают гидродинамическую 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.

По возможности вращения поворотной части (платформы) одноковшовые экскаваторы бывают полноповорот­ными с вращающейся вокруг вертикальной оси платформой на нео­граниченный угол и неповоротными, когда угол враще­ния ограничен.

По типу ходового устройства одноковшовые экскаваторы раз­деляют на гусеничные, пневмоколесные, на базе самоходной ма­шины. Гусеничные ходовые устройства применяют 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. Экскаватор на базе самоходной машины имеет ходовое устройство на базе трактора или автомобиля. В этом случае экскаватор называют часто навесным.

По типу подвески рабочего оборудования различают экскавато­ры с гибкими элементами — канатами (см. рис. 12) и с жесткой подвеской из гидравлических цилиндров (см. рис. 13).

Рис. 12. Экскаватор с гибкой подвеской и с оборудованием прямой лопаты:

1,5 — ведущие и направляющие колеса ходового устройства (тележки); 2 — опорный каток; 3 — гусеничная рама; 4 — гусеничная лента; 6 — машинное отделение; 7 - седловой подшипник; 8 - стрела; 9 - ковш; 10 - рукоять; 11 — кабина машиниста.

Рис. 13. Экскаваторы с жесткой подвеской рабочего оборудования обратной лопаты (а), прямой лопаты (б):

1 - силовая установка; 2 - гидробак; 3 - капот; 4 - кабина; 5, 6 – нижняя и верхняя части стрелы; 7, 9, 11 - гидроцилиндры; 8 - рукоять; 10 — ковш; 12 — ходовая тележка; 13 - механизм передвижения; 14 - опорно-поворотное устройство; 15 — механизм поворота платформы; 16 — противовес.

По видам рабочего оборудования экскаваторы работают с пря­мой лопатой (см. рис. 12), обратной лопатой (см. рис. 13), драглайном, грейфером.

12

Рис. 14. Неполноповоротный экскаватор на пневмоколесном тракторе:

1 — топливный бак; 2 - гидробак; 3 — кабина; 4, 5, 8 - гидроцилиндры;

6 — стрела; 7 — рукоять; 9 — ковш; 10 — выносная опора;

11 — поворотная колонка; 12 — отвал бульдозера.

Прямая лопата разрабатывает грунт выше уровня стоянки: ковш, укрепленный на рукояти, копает в направлении от экскаватора. Обратная лопата предназначена для разработки грунта ниже уровня стоянки: ковш, укрепленный на рукояти, копает в направлении к экскаватору. При больших глубинах копания грунт ниже уровня сто­янки разрабатывают драглайном в виде ковша, подвешенного на ка­натах и копающего в вертикальной плоскости экскаватора. Каналы очищают боковым драглайном 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 может быть подвешен на канатах и тогда усилие напора ковша на грунт создается весом ковша. У гидравлического экскаватора ковш грейфера шарнирно подвешен к одному из жестких элементов рабочего оборудования, и усилие напора на фунт создается специальным приводным устройством. Кроме того, одноковшовые экскаваторы могут работать с различными видами рабочего оборудования (кран, копер, гидромолот, планировочный нож и т.д.).

К основным параметрам одноковшовых экскаваторов относятся вместимость ковша, эксплуатационная масса, среднее удельное давление на грунт, радиус и высота копания, высота выгрузки, глубина копания. Вместимость ковша измеряется объемом между внутренними поверхностями стенок, днища и открытой поверхно­стью ковша. Эксплуатационной массой одноковшового экскавато­ра принято считать массу машины с рабочим оборудованием, про­тивовесом и полной заправкой топливосмазочными материалами, рабочей и охлаждающей жидкостью. Среднее давление на грунт определяется отношением эксплуатационной массы гусеничного экскаватора к площади опорной поверхности его ходового устрой­ства. Радиус копания R (рис.11) измеряется расстоянием от оси вращения поворотной части до наиболее удаленной точки режу­щего контура ковша прямой лопаты. Высота копания Н - рассто­яние от уровня стоянки экскаватора до режущего контура ковша при копании выше уровня стоянки. Радиус выгрузки R_B — расстоя­ние от оси вращения поворотной части до вертикальной линии, проведенной через нижнюю точку ковша или его открытого днища при разгрузке. Высота выгрузки Н_В — расстояние от уровня стоянки экскаватора до уровня нижней точки ковша или его открытого днища при разгрузке. Глубина копания Н_К обратной лопаты — рас­стояние от уровня стоянки экскаватора до режущего контура ков­ша при копании ниже уровня стоянки.

Рис. 15. Рабочие размеры капотных (а) и гидравлических (б) экскаваторов с прямой и обратной лопатами.

В индексе одноковшового экскаватора четыре цифры соответственно обозначают: размерную группу машины, тип ходового устройства, конструктивное исполнение рабочего оборудования и порядковый номер модели данного типа и исполнения. Кроме того, используются дополнительные буквенные обозначения порядко­вой модернизации данной машины и ее климатического исполне­ния. Например, индекс ЭО-3322АТ обозначает: экскаватор одно­ковшовый универсальный 3-й размерной группы, на пневмоколесном ходовом устройстве, с жесткой подвеской рабочего оборудования, вторая модель, прошедшая первую модернизацию, тропическое исполнение; индекс ЭО-5113БХЛ: экскаватор одно­ковшовый универсальный 5-й размерной группы, на гусеничном ходовом устройстве, с гибкой подвеской рабочего оборудования, третья модель, прошедшая вторую модернизацию, северное ис­полнение (табл. 4).

Таблица 1