Лекция 11. Экскаваторы-планировщики

Экскаваторы с телескопическим рабочим обору­дованием (экскаваторы-планировщики) пред­ставляют собой полно- и неполноповоротные машины 3-й размерной группы с телескопической стрелой на пневмоколесном и гусеничном ходовом устройстве, основным рабочим движением которых является выдвижение и втягивание телеско­пической стрелы при копании, планировании и транспортировании грунта в ковше после экскавации. Эти машины разрабатывают грун­ты I...IV категории и характеризуются малой габаритной высотой, что позволяет эффективно использовать их в стесненных условиях городской и промышленной застройки, в труднодоступных местах и закрытых помещениях, в частности, для разработки грунта под мостами, на участках пересечения коммуникаций, 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.

Экскаваторы с телескопическим рабочим обору­дованием широко применяют на рассредото­ченных объектах малого объема как универсаль­ные землеройные машины. Наиболее эффективно они используются при планировании наклонных поверхностей каналов, насыпей и выемок земляно­го полотна, расположенных ниже уровня стоянки экскаватора. Поэтому их обычно называют экскаваторами-планировщиками.

Промышленность выпускает три модели экска­ваторов-планировщиков с унифицированным те­лескопическим рабочим оборудованием, кото­рые различают между собой в основном типом ходового устройства – полноповоротные экскава­торы ЭО-3131 на гусеничном ходовом устройстве тракторного типа и ЭО-3333 на пневмоколесном ходовом устройстве, и неполноповоротный (угол поворота стрелы в плане до 270°) экскаватор ЭО-3532 на базе автомобиля КамАЗ-5511. Ходо­вое устройство, поворотная платформа с расположенными на ней механизмами и гидрооборудованием пневмоколесных экскаваторов ЭО-3333 и ЭО-3322Д полностью унифицированы. Унификацию аналогичных узлов и агрегатов имеют гусеничные экскаваторы ЭО-3131 и ЭО-3122.

Ходовое устройство экскаватора ЭО-3333 обо­рудовано бульдозерным отвалом 1 (рис. 41) и откидными гидравлическими опорами 7, на которые машина опирается при работе. Четырьмя откидными гидравлическими опорами снабжена базовая машина экскаватора ЭО-3532. Управле­ние откидными опорами осуществляется из кабины машиниста, поворот платформы – двумя гидроцилиндрами через цепную передачу (как у экскаватора ЭО-2621В). Гусеничное ходовое устройство экскаватора ЭО-3131 представляет собой сварную раму, на которой установлены опорные и поддерживающие катки, натяжные колеса с механизмом натяжения, механизм привода хода, гусеничные цепи, центральный коллектор и опорно-поворотное устройство.

Рис. 41. Экскаватор планировщик

Телескопическое рабочее оборудование состоит из телескопической стрелы прямоугольного сече­ния, сменных рабочих органов, гидроцилиндров выдвижения (втягивания) стрелы, подъема (опускания) стрелы, поворота ковша относитель­но собственной оси и механизма поворота рабочего органа вокруг продольной оси стрелы.

Телескопическая стрела включает две секции – основную наружную 3, шарнирно соединенную с поворотной платформой 2 и гидроцилиндрами 6 подъема стрелы и выдвижную внутреннюю 4, несущую на переднем конце сменный рабочий орган 5. Подвижная секция стрелы выдвигается и втягивается длинноходовым гидроцилиндром (ход поршня 3200мм), расположенным внутри нее, и перемещается в цилиндрических роликах основной секции стрелы.

Основные сменные рабочие органы экскавато­ров-планировщиков (рис. 42) – экскаваторные ковши 1, вместимостью 0,25; 0,4 и 0,63 м³, планировочный ковш 2, вместимостью 0,5 м³, рыхлитель 6, планировочный отвал 5, шириной 2 м, вставка, длиной 1,2 м, для работы с ковшом вместимостью 0,2 м³.

К дополнительным видам сменных рабочих органов относятся: профилировочный 3 и погру­зочный ковши, клещевой захват 7, ковши 4 для дренажных работ, уплотняющий каток 8, приспо­собление 9 для бокового копания и др.

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 одноковшовыми экскаваторами с жесткой или канатной подвеской рабочего оборудования.

Рис. 42. Сменные рабочие органы экскаваторов-планировщиков

Экскавационные ковши шарнирно подвешива­ются на переднем конце стрелы и поворачиваются относительно оси подвески на угол α (до 135°) гидроцилиндром через четырехзвенный шарнирно-рычажный механизм. Планировочный ковш и отвал поворачиваются относительно продольной оси стрелы механизмом поворота, выполненным в виде двух гидроцилиндров, гильзы которых шарнирно крепятся к верхнему листу планировочного ковша или отвала, а штоки – к его подвеске. Подвеска представляет собой раму с верхними и нижними пpoушинами, оси которых расположены взаимно перпендикулярно. С по­мощью верхних проушин раму шарнирно крепят на конце стрелы и соединяют посредством двух тяг со штоком гидроцилиндра ковша. Нижними проушинами подвеску соединяют с ковшом или отвалом. При движении поршней гидроцилиндров происходит поворот рабочего органа в плоскости, перпендикулярной продольной оси стрелы, в обе стороны на угол ±45°.

Выполнение основных видов планировочных 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.

Гидропривод экскаваторов включает в себя сдвоенный насос, два золотниковых гидрораспределителя, гидромоторы и гидроцилиндры, филь­тры для очистки рабочей жидкости, маслоохлади­тель и трубопроводы.

Техническая производительность одноковшово­го экскаватора (м³/ч):

где q – вместимость ковша, м³; К_н – коэффици­ент наполнения ковша (К_н=1...1,3); К_н = q'/q (где q' – объем разрыхленного грунта в ковше перед разгрузкой); К_р – коэффициент разрыхле­ния грунта (К_р=1,15...1,4); n – число циклов за час работы; n = 3600/Т_ц (где Т_ц – продолжитель­ность одного рабочего цикла, с).

Продолжительность рабочего цикла Т_ц (с) при совмещении отдельных операций

где t_к, t_пв, t_в, t_пз – соответственно продолжитель­ность копания, поворота на выгрузку, выгрузки и поворота в забой, с.

Эксплуатационная производительность (м³/смен, м³/мес, м³/год)

где t_р – длительность периода работы, ч; К_в – коэффициент использования машины по времени.

Мощность, расходуемая на копание грунта (кВт):

где А_уд – удельная энергоемкость копания, Дж/м³ (А_уд=1,5·10⁵ Дж/м³ – для грунтов II категории, А_уд=2·10⁵ Дж/м³ – для грунтов III категории, А_уд=2,5·10⁵ Дж/м³ – для грунтов IV категории); t_к – продолжительность копания, с (ориентировочно t_к=(0,25...0,35)Т_ц); η_д – коэффициент использования номинальной мощно­сти двигателя при копании (η_д = 0,75...0,85); η_п – КПД привода и рабочего оборудования (для экскаваторов с механическим приводом η_п = 0,6...0,65; с гидравлическим приводом η_п = 0,6...0,75).