Лекция 13. Цепные траншейные экскаваторы

Цепные траншейные экскаваторы выпускаются на базе пневмоколесных и гусеничных тракторов и оснащаются одноцепным (ЭТЦ-165А) и двухцепным (ЭТЦ-151, ЭТЦ-252А) скребковым рабо­чим органом для разработки немерзлых грунтов, а также специальным цепным рабочим органом с резцами (ЭТЦ-208В) для разработки мерзлых грунтов.

Экскаватор ЭТЦ-165А (рис. 46) на базе колесного трактора МТЗ-82 предназначен для рытья траншей прямоугольного профиля глубиной до 1,6м и шириной 0,2...0,4 м в однородных без каменистых включений грунтах I...III категорий под укладку кабелей различного назначения и трубопроводов малых диаметров. Наиболее эффективно экскаватор используется при выпол­нении рассредоточенных земляных работ небольшого объема на предварительно спланированных площадках. Экскаватор оснащен поворотным гидроуправляемым бульдозерным отвалом 11 для несложных планировочных работ и засыпки траншей после укладки в них коммуникаций. На экскаватор может быть навешено сменное баровое оборудование (вместо основного рабочего) для нарезания щелей шириной 0,14 м и глуби­ной до 1,3м в мерзлых грунтах.

Рис. 46. Экскаватор ЭТЦ-165А:

а-общий вид; б-рабочий орган

В комплект навесного экскаваторного оборудо­вания входят: цепной рабочий орган с зачистным башмаком и отвальным винтовым конвейером, механизм подъема – опускания рабочего органа и гидромеханический ходоуменьшитель. Одно­рядная втулочно-роликовая цепь 6 рабочего органа установлена на ведущей 12 и ведомой 14 звездочках и несет на себе сменные резцы 17...19 для послойного срезания грунта и сменные скребки 16 для подъема грунта из траншеи. Резцы и скребки располагаются на цепи по определенной схеме, способствующей равномерному распреде­лению нагрузки на цепь при копании и повышению долговечности цепи. Производя смену резцов и скребков, получают траншеи различной ширины (0,2; 0,27 и 0,4 м). Цепь обегает наклонную раму 4, шарнирно прикрепляемую сзади к базовому трактору, и опирается на ролики 13. Ведущая звездочка 12 цепи, закрепленная на приводном валу 2, получает вращение от вала отбора мощности базового трактора 10 через трехсту­пенчатый редуктор 8 с переменным передаточным числом, обеспечивающим четыре рабочие скоро­сти (от 0,8 до 2,1 м/с) и реверсивный ход цепи. В редукторе привода цепи установлена предохранительная фрикционная муфта предельного момента. Натяжение цепи регулируется переме­щением натяжной звездочки 14 относительно рамы винтовым натяжным устройством 15. Скребки выносят из траншеи грунт в направлении ведущей звездочки, образуя первоначальный отвал в виде пирамиды (рис. 44, в). Эвакуацию грунта в боковые отвалы производят два шнека 7 (рис. 46) винтового конвейера, установленного на раме рабочего органа. Шнеки имеют общий вал и приводятся во вращение скребковой цепью. Положение конвейера относи­тельно рамы меняется в зависимости от глубины копания. К дополнительной раме 3 рабочего органа за скребковой цепью крепится сменный консольный зачистной башмак 5 для зачистки и сглаживания дна траншеи.

Заглубление рабочего органа в грунт с принуди­тельным напором по всему диапазону глубины копания, а также его подъем при переводе в транспортное положение осуществляются гид­равлическим подъемным механизмом 1, гидроци­линдр которого связан с рабочим органом рычажной системой. Для получения пониженных рабочих скоростей движения машины при копании траншей и их бесступенчатого регулирования в широком диапазоне от 20 до 800 м/ч в трансмиссию базового трактора включен гидромеханический ходоуменьшитель 9 в виде многоступенчатого цилиндрического редуктора с приводом от аксиально-поршневого гидромотора. При транспортных переездах машины ходоумень­шитель отключается. Гидромотор ходоуменьшителя, гидроцилиндры механизма подъема рабочего органа и управления отвалом бульдозера обслуживаются гидронасосами с приводом от дизеля через редуктор, а управление ими ведется из кабины машиниста с помощью двух золотнико­вых распределителей.

Скребковые двухцепные экскаваторы ЭТЦ-151 и ЭТЦ-252А представляют собой навесное на переоборудованный серийный гусеничный трактор ТТ-4 землеройное оборудование в виде наклонного двухцепного скребкового рабочего органа для разработки грунта с отвальным ленточным конвейером для эвакуации грунта в сторону от разрабатываемой выемки. Экскаватор ЭТЦ-252А предназначен для рытья траншей прямоугольного и трапецеидального профиля глубиной до 3,5м, шириной по дну 0,8 и 1,0м и шириной по верху до 2,8м в талых грунтах I…III категорий с каменистыми включениями, размером до 200мм.

Экскаватор ЭТЦ-151 является модифика­цией экскаватора ЭТЦ-252А и применяется для рытья кюветов и каналов трапецеидального профиля, глубиной до 1,5 м, шириной по дну 0,8 м и шириной по верху 3,8...5,3 м. Экскаваторы имеют механический привод рабочего органа, бесступенчатое регулирование скоростей рабочего хода гидромеханическим ходоуменьшителем, гидравлический привод отвального конвейера и механизма подъема — опускания рабочего органа.

Рабочий орган экскаватора ЭТЦ-252А (рис. 47) включает наклонную раму 12 коробчатого сечения, шарнирно прикрепляемую сзади к тягачу 1, и обегающие раму замкнутые пластинчатые цепи 6, к которым на одинаковом расстоянии друг от друга крепятся режущие элементы скребкового типа 8 и транспортирующие заслонки 9, образующие подобие ковшей. В передней части рамы смонтирован приводной (турасный) вал с двумя ведущими звездочками 5 цепей и предохранительной муфтой предельного мо­мента, в задней – натяжные звездочки 10 цепей с винтовым натяжным устройством. На раме установлены также промежуточные ролики 11, поддерживающие рабочие ветви цепей и уменьша­ющие провисание их холостых ветвей. Для увеличения глубины копания раму рабочего органа удлиняют дополнительной вставкой, увеличивают длину цепей и количество скребков.

Рис. 47. Экскаватор ЭТЦ-252А:

а-общтй вид; б-рабочий орган; в-схема размещения скребков

Скребки на рабочем органе размещены по специальной схеме (рис. 47, в), обеспечивающей наименьшую энергоемкость процесса копания. При движении тягача вперед и одновременном движении скребковой цепи относительно наклонной рамы скребки отделяют грунт от массива, а заслонки поднимают его из траншеи на высоту приводных звездочек цепи, при огибании которых грунт выгружается на поперечный (к продольной оси движения машины) ленточный конвейер 4 и отбрасывается им в сторону от траншеи. Глубина отрываемой траншеи зависит от угла наклона рамы рабочего органа и регулируется механизмом ее подъема, включающим два гидроцилиндра 2 и два рычага 3. При копании траншей с наклонными стенками на рабочем органе устанавливают активные цепные откосообразователи 7. Верхние концы цепей шарнирно прикреплены к качающемуся балансирному рычагу с центральным шарниром, нижние – к эксцентрично установленным пальцам натяжных звездочек 10 рабочего органа, сообщающих откосообразователям возвратно-поступательное движение.

Грунт, отделяемый цепями от целика, обруши­вается на дно траншеи, откуда выносится на поверхность транспортирующими заслонками рабочего органа. Сменное рабочее оборудование экскаватора для разработки мерзлых грунтов, промерзших на глубину до 1,2м, монтируется на основной раме рабочего органа и представляет собой скребковый рабочий орган, оснащенный зубьями с износостойкой наплавкой.

Рис. 48. кинематическая схема экскаватора ЭТЦ-252А

Кинематическая схема экскаватора ЭТЦ-252А показана на рис. 48. Вращение приводному (турасному) валу 12 с ведущими звездочками 13 цепей 8 передается от дизеля 1 через муфту сцепления, распределительную коробку 2, ре­дуктор реверса 5, конический редуктор 16, верхний редуктор 11 и пневмокамерную муфту 10 предель­ного момента. С помощью редуктора реверса можно изменять направление движения цепей рабочего органа. Движение цепным откосообразо­вателям 9 сообщается от натяжных звездочек 7 рабочего органа. Автономный привод ведущих концевых барабанов ленточного конвейера 14 осу­ществляется от гидромотора 15 через встроенный в каждый барабан планетарный редуктор. Питаются гидромоторы конвейера от нерегулируе­мого насоса 4. Регулируемый насос 3 питает гидромотор 17, который обеспечивает передвиже­ние экскаватора при копании траншей и бессту­пенчатое регулирование скоростей рабочего хода в диапазоне 5...150 м/ч. Для транспортного передвижения используется механическая транс­миссия базового трактора 6.

Экскаватор ЭТЦ-208В на базе гусеничного трактора Т-130МГ-1 предназначен для рытья траншей прямоугольного профиля глубиной до 2 м и шириной 0,6 м в однородных мерзлых грунтах и устойчивых немерзлых грунтах II...IV категорий при выполнении общестроительных работ.

Рис. 49. Экскаватор ЭТЦ-208В:

а-общий вид; б-рама рабочего органа; в-рабочая цепь

Экскаватор (рис. 49) состоит из базового трактора, 2, спереди которого навешен противовес 1, сзади установлены цепной рабочий орган 9 с двумя гидроцилиндрами 5 подъема, опускания, редуктор 3 привода рабочего органа и боковой скребковый конвейер 4 для эвакуации разработанного грунта в сторону от траншеи. Рабочий орган, конвейер и механизм подъема с кронштейном 7 прикреплены к корпусу редуктора. Цепной рабочий орган разрабатывает грунт, выносит его из забоя и состоит (рис. 49, б, в) из рабочей цепи 15, установленной на приводной 16 и натяжной 11 звездочках, рамы 14 с устройством 12 для натяжения цепи, верхних 10 и нижних 13 поддерживающих цепь роликов.

Цепь рабочего органа состоит из звеньев гусеничной цепи трактора Т-100М, к которым прикреплены специальные каретки 17 с кармана­ми 18 для крепления зубьев 19, оснащенных пластинками из твердого сплава. Зубья на цепи расставлены по специальной схеме, способ­ствующей снижению энергоемкости копания и динамических нагрузок на цепь. Вращение приводной звездочке цепи сообщается от вала отбора мощности базового трактора через редуктор 3 с дисковой фрикционной муфтой предельного момента. Редуктор обеспечивает две скорости (1,7 и 2,4 м/с) и реверс рабочей цепи. Через него осуществляется также привод рабочего передвижения машины при копании траншей. Получение рабочих скоростей передви­жения экскаватора обеспечивает гидромеханиче­ский ходоуменьшитель, состоящий их гидромото­ра, червячного и цилиндрического редукторов.

Скорости рабочего передвижения машины изменяют ступенчато с помощью тракторной коробки передач, а в пределах каждой скорости бесступенчато путем изменения частоты вращения гидромотора дросселированием рабочей жидко­сти, поступающей к гидромотору. Транспортные скорости передвижения экскаватора обеспечива­ются тракторной коробкой передач. Боковой скребковый конвейер приводится в действие гидромотором через планетарный редуктор и пере­водится из транспортного положения в рабочее и обратно индивидуальным гидроцилиндром. Для фиксации рабочего органа в транспортном положении при переездах машины служат неподвижный и подвижный крюки 6 и 8.

Модификации экскаватора ЭТЦ-208В – экска­ваторы ЭТЦ-208Д и ЭТЦ-208Э (модернизиро­ванный вариант ЭТЦ-208Д) оснащаются баровыми рабочими органами и применяются для нарезания щелей в однородных мерзлых грунтах без включения скальных пород.

Эксплуатационная производительность цепных траншейных экскаваторов со скребковым рабочим органом (м³/ч)

где b_с – ширина скребка, м; h_с – высота скребка, м; v_ц – скорость движения скребковой цепи, м/с; К_н – коэффициент заполнения экскавационных емкостей (К_н = 0,35...0,75 и зависит от характера грунта, толщины срезаемой стружки, длины и формы забоя, угла наклона рабочей цепи к горизонту); К_в – коэффициент использования машины по времени (К_в = 0,5...0,65); К_Р – коэффициент разрыхления грунта в процессе разработки (К_Р = 1,1...1.5).