2517

Таблица 1.1

Отметка дна траншеи для труб /72, 76/

3)продольный уклон на участках длиной 100 м 0,0005;

4)отклонения от проектного положения осей напорных

трубопроводов не должны превышать 1,0 м в плане, отметок лотков безнапорных трубопроводов 0,005 м, отметок верха напорных трубопроводов 0,30 м.

Следовательно, для цепного траншейного экскаватора (ЦТЭ)

качество работ определяется прямолинейностью и уклоном дна траншеи (канала). Вопрос выдерживания заданного уклона дна является весьма серьезным при работе ЦТЭ, разрабатывающих траншеи под дренажные системы.

При выполнении этих работ траншейными экскаваторами благодаря минимальному сечению вырытой ими выемки, ровным стенкам и дну дополнительных зачистных работ не требуется. Эти факторы в сочетании с повышенной в полтора-два раза по сравнению с одноковшовыми экскаваторами производительностью позволяют в

2-2,5 раза снизить стоимость работ по рытью траншей и каналов /29, 42, 95/. ЦТЭ является специализированной землеройной машиной непрерывного действия, обладающей активным рабочим органом

(РО). Применение дополнительного оборудования позволяет использовать ЦТЭ в различных целях, например /29, 42, 48, 95/:

11

для прокладки трубопроводов различного назначения (газо- и нефтепровод, водопровод);

для прокладки кабеля;

для рытья каналов и прокладки дренажных систем;

для рытья траншей под фундаменты зданий и сооружений;

при нарезании щелей в мерзлом грунте для последующей его разработки;

для вскрытия трубопроводов при выполнении ремонтных

работ.

Конструкция и тип этих машин в значительной степени

определяются видом и характером проводимых работ.

1.2. Классификация многоковшовых экскаваторов

Разнообразие работ, для производства которых применяются многоковшовые экскаваторы, и предъявляемых к ним требований привело к созданию большого количества типов этих машин.

Существующие конструкции многоковшовых экскаваторов могут быть классифицированы по ряду признаков (рис. 1.1) /29, 42, 95/.

Данная работа посвящена ЦТЭ, поэтому детально остановимся на конструкциях этой группы экскаваторов. Экскаваторы этой группы широко применяются в России и за рубежом для рытья траншей под газо- и нефтепроводы, для укладки водопроводных и канализационных труб, а также для производства дренажных работ.

Они снабжаются двумя видами РО – ковшами или скребками.

12

Принцип действия их рабочего оборудования аналогичен принципу действия оборудования многоковшовых цепных карьерных экскаваторов. Срез грунта и его подъем производится ковшами,

укрепленными на цепи, движущейся в вертикальной плоскости.

Захват грунта ковшами происходит при их движении в направлении к корпусу машины. Срезанный грунт поднимается ковшами на высоту приводных звездочек. У цепных скребковых экскаваторов грунт перемещается скребками только лишь до поверхности грунта (рис. 1.2).

10

Рис. 1.2. Скребковый рабочий орган цепного траншейного экскаватора:

а – схема работы; б – конструкция рабочего органа экскаватора ЭТЦ-161:

1 – заслонка; 2, 3, 4 и 5 – режущие периметры; 6 – шнек; 7 – цепь

Следует отметить, что в отличие от многоковшовых карьерных экскаваторов в ЦТЭ применяется преимущественно свободно провисающая ковшовая цепь.

Основными частями ЦТЭ (рис. 1.3) являются:

1)бесконечная цепь 1 со скребками 2, огибающая ковшовую стрелу 3;

2)опорная рама, на которой размещены двигатель 4, трансмиссия

исистема управления машиной;

3)шнеки 5, отводящие вырытый грунт в стороны;

4)колесное ходовое оборудование 6.

7

8

11

Рис. 1.3. Многоковшовый траншейный экскаватор ЭТЦ-161

Разгрузка грунта происходит на поверхности с помощью шнеков по обе стороны траншеи.

Для возможности получения траншей различной глубины, а

также передвижения в нерабочем состоянии (транспортный ход)

ковшовая рама может подниматься или опускаться с помощью специального подъемного устройства 7. Экскаватор оборудован специальным зачистным башмаком 8 для заглаживания неровностей.

Траншейные экскаваторы изготовляются в России, США,

Англии, ФРГ и других странах. Этими экскаваторами можно рыть траншеи шириной от 0,05 до 3,6 м и глубиной до 10,7 м. За последние годы получили широкое распространение ЦТЭ малых моделей и экскаваторы-малютки с глубиной копания до 0,5 м.

Для экскаваторов непрерывного действия принята буквенно-

цифровая индексация (рис. 1.4) /42, 95/.

Для траншейных экскаваторов (ЭТР и ЭТЦ) первые две цифры обозначают глубину копания, дм; третья – порядковый номер модели.

Для экскаваторов поперечного и радиального копания первые две цифры – вместимость ковша, л; третья – порядковый номер модели.

При модернизации после цифрового обозначения добавляют буквы по порядку русского алфавита /42, 95/.

12

Рис. 1.4. Структура обозначений экскаваторов непрерывного

действия продольного (а), поперечного и радиального (б) копания

Например, индекс ЭТЦ-208В обозначает: экскаватор траншейный цепной с глубиной копания до 20 дм, восьмая модель, третья модернизация; индекс ЭМ-251А – экскаватор цепной поперечного копания с ковшом вместимостью 25 л, первая модель, первая модернизация.

13

Экскаваторам-каналоочистителям присваиваются индекс машин для ремонта и содержания мелиоративных систем (МР) и порядковый номер по реестру (например, каналоочиститель МР-15).

Сравнивая одноковшовые и многоковшовые экскаваторы,

следует отметить следующие преимущества последних перед одноковшовыми /42, 95/:

1)многоковшовый экскаватор совершает непрерывную полезную работу по экскавации породы, тогда как у одноковшового экскаватора время экскавации составляет всего лишь 15–30% от общего времени работы (цикла);

2)при производительности свыше 100–150 м3/ч многоковшовые экскаваторы имеют меньшую металлоемкость, чем одноковшовые.

Это преимущество сказывается тем больше, чем крупнее снаряд;

3)удельный расход энергии на 1 м3 выемки у многоковшовых экскаваторов равной производительности ниже;

4)при работе в карьерах многоковшовые цепные экскаваторы позволяют производить экскавацию с равномерным перемешиванием прослоек (глина для кирпичных заводов), а роторные – осуществлять раздельную разработку прослоек полезных ископаемых и пустой породы;

5)многоковшовые цепные экскаваторы могут разрабатывать грунт сразу на большую глубину или высоту с почти окончательной отделкой откосов и получением точного профиля поперечного сечения выемки, в то время как одноковшовые разрабатывают глубокие выемки рядом уступов, оставляя в каждом из них значительный недобор;

14

6) многоковшовые экскаваторы специального выполнения могут без предварительного рыхления разрабатывать грунты с силой удельного сопротивления копанию до 15 и даже до 60 кН/м2, в то время как одноковшовые – только с 5–8 кН/м2.

Многоковшовый экскаватор уступает одноковшовому в следующем /24, 42, 95/:

1) многоковшовый экскаватор обычного исполнения может работать только с грунтами I–IV категорий, не имеющих крупных минеральных включений, и в совершенно однородных тяжелых грунтах, в то время как одноковшовый может разрабатывать грунты почти всех категорий, не исключая и скальных при предварительном их дробле-

нии взрывными работами; 2) многоковшовый экскаватор для разработки твердых и мерзлых

пород требует создания специальных конструкций РО.

За исключением особенно неблагоприятных условий при работе с грунтами I–IV категорий стоимость машины и ее эксплуатационные расходы на 1 м3 выемки значительно меньше у многоковшового экскаватора /24, 42/.

При работе в особенно тяжелых климатических условиях, а также при разработке пород повышенной плотности или грунтов, имеющих твердые включения большой величины, многоковшовые экскаваторы имеют ограниченное применение.

Непрерывный процесс усовершенствования конструкции многоковшовых экскаваторов, а также появление новых конструктивных решений в настоящее время значительно изменили

15

соотношение технико-экономических показателей одноковшовых и многоковшовых экскаваторов в пользу последних. Особенно это относится к многоковшовым экскаваторам для очень плотных грунтов, успешно разрабатывающих породы, которые не могут разрабатываться одноковшовым экскаваторами без рыхления взрывом /24, 95/.

1.3. Обзор существующих систем управления

траншейных экскаваторов

Для ЦТЭ характерно наличие двух основных движений РО:

главного рабочего движения – поступательно-вращательного для цепного РО и вспомогательного-поступательного движения за счет базовой машины. Основная часть мощности силовой установки машины реализуется приводом РО, однако степень загрузки двигателя и производительность машины определяются в первую очередь поступательным движением машины. Для ЦТЭ качество работ определяется вертикальной координатой дна траншеи /24, 42/.

Исходя из этого возникают два основных направления автоматизации ЦТЭ /42, 48, 58, 95, 101/:

1.Автоматическое регулирование рабочей скорости передвижения базовой машины с целью обеспечения наибольшей производительности ЦТЭ при оптимальном использовании мощности силовой установки.

2.Автоматическое управление положением РО ЦТЭ с целью обеспечения высокого качества работ, т.е. требований к геометриче-

16