7.2. Землеройные машины

7.2.1 Одноковшовые экскаваторы

Одноковшовыми экскаваторами (ОЭ) называют позиционные землеройные машины цикличного действия, оборудованные ковшовым рабочим органом. Рабочий цикл О.Э. состоит из последовательно выполняемых операций копания грунта, его перемещения в ковше к месту отсыпки, разгрузки ковша с отсыпкой грунта в отвал или транспортное средство и возвращения ковша на позицию начала следующего рабочего цикла. Это называют экскавацией. После отработки элемента забоя экскаватор перемещают на новую позицию. Экскаваторы классифицируют: по назначению: строительные, строительно-карьерные, карьерные, вскрышные, туннельные, шахтные; по виду рабочего оборудования: прямая и обратная лопата, драглайн, грейфер, планировщик; исполнению рабочего оборудования: канатные, гидравлические; по виду ходовых устройств: пневмоколесные (автомобильные и тракторные базы), гусеничные, шагающие; по возможности вращения поворотной части: полноповоротные и неполноповоротные; по числу установленных двигателей: одно- и многомоторные.

В зависимости от вида выполняемых работ они могут иметь следующее оборудование (рис. 7.5): ковш — прямую лопату (обычно основную) для копания грунта выше уровня стоянки экскаватора; ковш — обратную лопату для копания грунта ниже уровня стоянки экскаватора, ковш драглайна для разработки выемок и сооружений насыпей, грейфер для рытья небольшх котлованов и погрузочных работ; крановое оборудование; копер для забивки свай.

Для этих экскаваторов применяют и другие виды оборудования: трамбовки, ломы, для разрушения покрытий и мерзлых грунтов, оборудование для бурения и т.д.

Р ис. 7.5. Виды сменного рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов: а - прямая лопата; б - обратная лопата; в - драглайн; г - кран; д - грейфер ; е -струг; ж - корчеватель; з - копер.

Экскаваторы могут иметь крановое, сваебойное, трамбовочное и другое сменное оборудование. С одним видом рабочего оборудования называют специальными, а укомплектованные сменными видами рабочего оборудования – универсальными.

Строительные экскаваторы предназначены для разработки грунта до IV категории без предварительного разрыхления, мерзлые и скальные после их разрыхления. Гидравлические экскаваторы используются в 80% в общем объеме производства.

Главным параметром однокавшового экскаватора является его масса, в зависимости от которой экскаваторы подразделяются на размерные группы (табл. 7.2).

Размерные группы характеризируются набором основных параметров: мощностью силовой установки, вместимостью ковша; усилием на его зубьях, размерами рабочей зоны, продолжительностью рабочего цикла, скоростями передвижения, частотой вращения поворотной платформы, преодолеваемыми уклонами, удельным давлением на грунт или нагрузки на ось, габаритными размерами и другие.

Таблица 7.2

Размерные группы экскаваторов

Размерная группа	Масса универсальных ОЭ, т
	свыше	до
1	-	6,3
2	6,3	10
3	10	18
4	18	32
5	32	50
6	50	71

Индексы: – ЭО-0000, первый нуль заменяют цифрой, обозначающей размерную группу; 2цифра – тип ходового устройства(1-гусеничные, 2-гусеничные с увеличенной опорной поверхностью, 3-пневмоколесное, 4-спецшасси автомобильного типа, 5-шасси грузового автомобиля, 6-на базе трактора); 3цифра тип — подвески рабочего оборудования (1 и 2 – соответственно с гибкой и жесткой подвеской, 3 – телескопическое рабочее оборудование); 4 цифра – номер модели экскаватора.

Например, ЭО-4123 означает экскаватор одноковшовой, строительный, универсальный, 4 размерной группы с гусеничным ходовым устройством, жесткой подвеской рабочего оборудования, третьей модели. Буквами далее обозначают очередную модернизацию и климатическое исполнение.

Техническая производительность (м³/ч):

, (7.1)

где q - емкость ковша, м³;

К_н - коэффициент наполнения ковша;

К_р - коэффициент разрыхления грунта(см. табл. 7.1);

t_ц - продолжительность рабочего цикл в секундах;

t_пер - продолжительность одной передвижки на новую позицию, с;

n_ц - число рабочих циклов на одной позиции.

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

(7.2)

где Т_р - продолжительность периода работы экскаватора;

К_в - коэффициент использования во времени.

Основные рабочие органы гидравлических экскаваторов являются ковши обратной и прямой лопат, погрузчика и грейфера. Сменные рабочие органы: бульдозерные отвалы, однозубые и многозубые рыхлители, гидромолоты, крановые подвески, разные модификации грейферов и захватов, шнековые буры и др. Экскаватор состоит из базовой части и рабочего оборудования. Базовая часть состоит из ходовой тележки с нижней рамой, опорно-поворотного устройства, поворотной платформы с насосно-силовой установкой, узлов гидравлической системы привода и кабины машиниста. До 5 размерной группы принято рабочее оборудование обратная лопата, а для 6 группы-прямая лапата.

Рабочее оборудование обратная лопата включает последовательно соединенные между собой шарнирами стрелу, рукоять и ковш. Оно предназначено для разработки грунтов в основном ниже уровня стоянки экскаватора(рис. 7.6).

Р абочая зона полноповоротного экскаватора – это часть пространства, ограниченного тороидальной поверхностью, радиальное сечение которой, называется осевым продольным профилем рабочей зоны. По нему определяют рабочие размеры(максимальные) : H – максимальную глубину копания, Rkс – радиус копания на уровне стоянки экскаватора, Hв – высоту выгрузки.

Р

Рис. 7.6. Экскаватор одноковшовый гусеничный марки ЕХ 220-5 с рабочим оборудованием обратная лопата

абочее оборудование прямая лопата для разработки грунта выше уровня стоянки экскаватора состоит из стрелы, рукояти и ковша. Стрела короче, чем у обратной лопаты. Привод стрелы обеспечивается двумя гидроцилиндрами, а рукояти одним.

О тносительно рукояти ковши могут быть поворотными и неповоротными. Такой экскаватор разрабатывает грунт движением ковша снизу (от уровня стоянки экскаватора) вверх (до верхнего обреза забоя) (рис 7.7).

Р

Рис. 7.7. Одноковшовый экскаватор с гибкой подвеской рабочего оборудования прямая лопата

абочее оборудование грейфер используют для отрывки рабочих котлованов, очистки водоемов и каналов, для разгрузки и погрузки сыпучих материалов. Оно состоит из двухчелюстного ковша, установленного на нижнем конце штанги, подвешенной к рукояти обратной лопаты на двух цилиндрических шарнирах, позволяющих ковшу занять отвесное положение. Челюсти раскрываются гидроцилиндрами (рис. 7.8).

Для начала работы ковш с раскрытыми челюстями опускают на захватываемый материал, затем их замыкают. Ковш внедряется в материал и заполняется им. Затем его поднимают рукоятью из выемки с поворотом платформы на разгрузку. Ковш разгружают размыканием челюстей.

Д

Рис. 7.8. Рабочее оборудование грейфер с одним (а) и двумя (б) гидроцилиндрами:

1-челюсти; 2-траверса; 3,10,11-гидроцилиндры,4-механизм;5,6-цилиндрические шарниры; 7-рукоять; 8-штанга; 9,12-тяга; 13-рычаг;в — механизм поворота в плане (гидроцилиндр 11, рычаг 13, тяга 12)

раглайном называют рабочее оборудование. Экскаватора с ковшом, подвешенным к стреле на подъемном канате и перемещаемым при копании грунта тяговым канатом(рис 7.9 и 7.10).

Строительные драглайны с ковшами от 0,3 до 3 м³ применяют для разгрузки грунта ниже уровня стоянки при отрывке котлованов и траншей, при подводной разработке выемок, погрузки и разгрузки сыпучих и дробленных материалов. Они работают преимущественно с разгрузкой в отвал.

Р ис. 7.9. Экскаватор-драглайн: 1-головной блок, стрелы; 2-подъемный канат; 3-блок ковша; 4,8-цепи; 5-ковш;6-тяговый ганат; 7-блочно-роликовое устройство; 9-разгрузочный канат; 10-стрела.

Р ис. 7.10. Ковш экскаватора-драглайна:

1,7-цепи; 2,3,4-соответсвенно разгрузочный,тяговый и подъемный канаты; 5-блок; 6-ковш.