Строительные машины

èпереноски грузов или сыпучих материалов, забивки свай, планировки

èт. д. Основные части рабочего оборудования: рабочий орган, стрела, система канатов у канатно-блочных или гидросистема у гидравлических экскаваторов. Рабочий орган (ковш, крюк, гидромолот и др.) — это часть рабочего оборудования, с помощью которой непосредственно выполняется работа.

Если один и тот же экскаватор в зависимости от рода выполняемой работы может использоваться с различными видами рабочего оборудования, его называют универсальным. Оборудование прямой лопаты, обратной лопаты, драглайна и крана считается основным, так как используется наиболее часто. При выполнении мелиоративных работ в основном применяется драглайн и обратная лопата.В общем объеме строительных работ землеройные составляют около 12 %. Одноковшовые экскаваторы традиционно являются наиболее распространенными на земляных работах в строительстве. Из всего спектра землеройных машин они наиболее адекватны к требованиям технологии земляных работ, позволяют выполнять выемку грунта I–IV категорий при строительстве различных объектов (котлованов, траншей, дамб и т. п.) в достаточно близком соответствии их проектным геометрическим параметрам. Экскаваторы предпочтительны еще и потому, что благодаря своей мобильности могут оперативно перебазироваться с объекта на объект при рассредоточенном строительстве. Производство экскаваторов в России (ранее в СССР)

в достаточном объеме для нужд страны и экспорта развивалось с начала интенсивного мирного строительства после Великой Отечественной войны.

Строительные экскаваторы предназначены для разработки грунтов до IV категории включительно без предварительного разрыхления, а также более прочных грунтов, включая мерзлые и скальные, после их разрыхления другими средствами.

Жесткое сочленение элементов рабочего оборудования гидравличе- ских экскаваторов позволяет более полно по сравнению с канатными экскаваторами использовать вес машины для реализации больших усилий на зубьях ковша при оборудовании обратной лопаты и грейфера, благодаря чему основным видом рабочего оборудования этих экскаваторов стала обратная лопата, а не прямая, как у канатных машин. Гидропривод обеспечивает рабочему оборудованию большую маневренность

èуниверсальность, позволяет выбирать более рациональные рабочие

11

движения, обеспечивает передачу движения от двигателя рабочему органу, в том числе с преобразованием вращательного движения в поступательное. Благодаря существенным преимуществам перед канатными машинами гидравлические экскаваторы в общем объеме производства одноковшовых экскаваторов в нашей стране составляют более 80 %.

Гусеничные и шагающие ходовые устройства служат как для перемещения экскаватора на новую стоянку, так и в качестве опорной базы для передачи нагрузок на грунт при экскавации. Пневмоколесные ходовые устройства используют в основном только для передвижения, а при работе экскаватора его устанавливают на выносные опоры, разгружая ходовую часть.

Большинство одноковшовых экскаваторов являются полноповоротными. К неполноповоротным относятся экскаваторы небольшой мощности на базе пневмоколесных тракторов или короткобазовых погрузчиков (в основном мини-экскаваторы), а также на базе универсальных мотоблоков (микроэкскаваторы).

Строительные экскаваторы оборудуют преимущественно однодвигательной силовой установкой с механической, гидромеханической или гидравлической трансмиссиями. Карьерные и вскрышные экскаваторы, а также шагающие драглайны оборудуют в основном многомоторным электроприводом постоянного тока с питанием от сети высокого напряжения.

1.2.Классификация одноковшовых экскаваторов

èсистема их индексации

Одноковшовые строительные экскаваторы классифицируют по следующим признакам:

по типу ходового устройства — на гусеничные с нормальной и увеличенной опорной поверхностью гусениц, пневмоколесные, на специальном шасси автомобильного типа, на шасси грузового автомобиля или трактора;

по типу привода — с одномоторным (механическим и гидромехани- ческим) и многомоторным (гидравлическим и электрическим) приводом;

по исполнению опорно-поворотного устройства — на полноповоротные (угол поворота рабочего оборудования в плане не ограничен) и неполноповоротные (угол поворота рабочего оборудования в плане ограничен 270°);

12

по способу подвески рабочего оборудования — с гибкой подвеской на канатных полиспастах и с помощью гидроцилиндров;

по виду исполнения рабочего оборудования — ñ шарнирно-рычаж- ным и телескопическим рабочим оборудованием.

Кроме перечисленных признаков строительные экскаваторы разли- чаются между собой размерами, массой, мощностью и вместимостью ковшей.

По назначению одноковшовые экскаваторы подразделяются на сле-

–вскрышные экскаваторы (масса 170–13000 т, вместимость ковша 4–160 м3) — для выемки грунтов, закрывающих полезные ископаемые, или на открытых горных работах и в гидротехниче- ском строительстве;

–туннельные и шахтные экскаваторы с укороченным рабочим оборудованием (масса 16–300 т, вместимость ковша 0,5–1 м3) — для работы под землей при строительстве различных инженерных сооружений и разработке полезных ископаемых.

По типу ходового устройства экскаваторы разделяют на гусенич- ные, пневмоколесные, на специальном шасси, на базе самоходной машины.

По числу установленных двигателей (рис. 1) экскаваторы бывают одно- и многомоторными.

Одномоторными называют экскаваторы, у которых все рабочие механизмы приводятся одним или несколькими двигателями, работающими на один вал.

Многомоторными называют экскаваторы, у которых рабочие механизмы приводятся несколькими независимо работающими двигателями. Многомоторные экскаваторы, у которых каждый рабочий механизм приводится от отдельного двигателя, называют экскаваторами с индивидуальным приводом механизмов, а многомоторные экскаваторы,

13

Рис. 1. Классификация экскаваторов по типу привода

у которых каждый из двигателей приводит в движение несколько рабо- чих механизмов — экскаваторами с групповым приводом.

В многомоторном экскаваторе с индивидуально-групповым приводом используют как индивидуальный, так и групповой привод.

По типу передач (рис. 2) экскаваторы бывают с механическими, электрическими, гидравлическими и смешанными передачами.

Âмеханической трансмиссии движение от силовой установки передается с помощью зубчатых, цепных, клиноременных и канатных передач.

Âобъемном гидроприводе энергия от силовой установки передается с помощью жидкости. Объемные гидропередачи в экскаваторах применяют как без добавления, так и с добавлением к ним механических передач.

Âгидродинамической передаче используют гидромуфты или гидротрансформаторы, встраиваемые между силовой установкой и механиче- скими передачами.

Âэлектродинамической передаче вместо гидромуфт или гидротрансформаторов устанавливают электромуфты.

Âсмешанных передачах применяют два или три типа различных передач. На большинстве экскаваторов — смешанные электромеханиче- ские и гидромеханические передачи.

14

Рис. 2. Классификация передач экскаваторов

По типу привода (см. рис. 1) различают экскаваторы с механиче- ским, гидромеханическим, гидравлическим, электрическим и смешанным приводами.

Для экскаваторов с механическим приводом характерно применение только механических передач.

Если в механическую трансмиссию экскаватора включают гидродинамическую передачу (преимущественно гидротрансформатор), то такой тип привода называют гидродинамическим.

Âобъемном 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.

Ïðè электрическом приводе передача энергии от силовой установки

êмеханизмам машины производится как электрическим, так и механиче- ским способом.

Âсмешанных приводах используют два или три типа различных передач. На большинстве экскаваторов получили распространение смешанные электромеханические и гидромеханические приводы.

15

Механическая трансмиссия в настоящее время находит все меньшее применение на экскаваторах. Гораздо чаще применяются гидравличе- ский и электрический привод.

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

По типу подвески рабочего оборудования различают экскаваторы с гибкими элементами (преимущественно канатами) для удержания и приведения в действие рабочего оборудования (гибкая подвеска) и с жесткими элементами — преимущественно гидравлическими цилиндрами (жесткая подвеска).

По видам рабочего оборудования классификация экскаваторов представлена: прямой лопатой, обратной лопатой, драглайном, грейфером, гидромолотом, крановым оборудованием и копром.

Прямая лопата разрабатывает грунт выше уровня стоянки, т. е. ковш, укрепленный на рукояти, копает в направлении от экскаватора. Различают маятниковые и напорные прямые лопаты. У маятниковой прямой лопаты рукоять совершает только маятниковое движение относительно стрелы. Напорная прямая лопата оснащена приводным устройством для напорного движения рукояти. Прямая лопата со створчатым ковшом в отличие от неразъемного ковша может разрабатывать грунт при смыкании створок ковша, поворачивающихся в плоскости, перпендикулярной плоскости поворота рукояти.

Обратная лопата предназначена для разработки грунта ниже уровня стоянки, т. е. ковш, укрепленный на рукояти, копает в направлении экскаватора. Боковую обратную лопату используют для работы в стесненных условиях: ковш копает в вертикальной плоскости, смещенной относительно вертикальной оси вращения поворотной платформы или относительно продольной оси базовой машины.

Рабочее оборудование, которое монтируют из узлов прямой и обратной лопат, называют универсальной лопатой.

Для погрузки сыпучих и кусковых материалов предназначено погрузочное оборудование с поворотным ковшом, заполняемым при его движении от экскаватора.

Для послойной разработки грунта в различных плоскостях применяют планировочное оборудование с ковшом или ножом.

16

Для планировочных работ также используют рабочее оборудование с рабочим органом, укрепленным на стреле, изменяющей при работе свою длину и поворачивающейся в вертикальной плоскости относительно поворотной части экскаватора, а также относительно своей продольной оси. Такое оборудование называют землеройно-планировочным.

Для работы в стесненных условиях предназначено землеройно-пла- нировочное оборудование с шарнирной опорой стрелы, смещаемой при работе поперек поворотной части.

При больших глубинах копания грунт ниже уровня стоянки разрабатывают драглайном с помощью 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 грунт создается специальным приводным устройством.

Для рыхления прочных и мерзлых грунтов вместо ковша обратной лопаты гидравлического экскаватора устраивают гидромолот.

Крановым оборудованием, применяемым на экскаваторах вместо землеройного оборудования, выполняют перегрузочные и монтажные работы.

Для забивки свай на экскаватор устанавливают копер.

Существует более сорока наименований сменного рабочего оборудования.

Главным параметром одноковшового экскаватора является вместимость ковша одноковшового экскаватора.

К основным параметрам одноковшовых экскаваторов относятся: продолжительность рабочего цикла, радиусы копания и выгрузки, высота и глубина копания, высота нагрузки, преодолеваемый экскаватором уклон пути, конструктивная и эксплуатационная массы машины, среднее давление на грунт у гусеничных машин и нагрузка на одно ходовое колесо у пневмоколесных, колея и база ходового устройства.

По основным параметрам (эксплуатационная масса, мощность силовой установки, скорость передвижения, среднее удельное давление на

17

грунт, наибольший преодолеваемый угол подъема, продолжительность цикла, производительность, рабочие размеры при различных видах рабо- чего оборудования) экскаваторы подразделяют на размерные группы.

Эксплуатационная масса экскаватора — масса машины с рабочим оборудованием, противовесом и полной заправкой топливосмазочными материалами, рабочей (для гидравлических систем) и охлаждающей (для двигателей) жидкостью (конструктивную массу экскаватора определяют, исключая заправку).

Мощность силовой установки — мощность устанавливаемого на машине двигателя внутреннего сгорания или питаемого от внешней электросети электродвигателя (одного или нескольких).

Скорость передвижения (при перемещении по горизонтальной утрамбованной поверхности) имеет несколько диапазонов или регулируется от нуля до максимума.

Среднее давление на грунт определяется для гусеничных экскаваторов как отношение эксплуатационной массы машины к площади ее опорной поверхности.

Наибольший преодолеваемый угол подъема экскаватора — наибольший уклон пути, который может преодолеть экскаватор с постоянной скоростью при заданных дорожных условиях.

Рабочий процесс экскаватора включает в себя рабочий цикл и передвижение машины на новую стоянку, когда со старой станет невозможно или неудобно производить дальнейшую разработку грунта.

Рабочий цикл состоит из пяти основных рабочих операций:

–копание грунта;

–перемещение заполненного грунтом ковша к месту разгрузки путем вращения поворотной платформы с рабочим оборудованием;

–разгрузка грунта в отвал или в транспорт;

–поворот платформы с порожним ковшом к забою;

–опускание и установка ковша для следующего копания.

Время выполнения всех этих операций называют продолжительностью рабочего цикла. Для ее сокращения обычно совмещают четвертую и пятую операцию, а при работе в отвал — вторую и третью.

Чем меньше продолжительность рабочего цикла, тем выше производительность экскаватора, которую теоретически определяют как произведение вместимости ковша и максимально возможного числа рабочих циклов, выполняемых экскаватором за час работы.

18

По основным рабочим размерам определяют, возможно ли данным экскаватором вести разработку и перемещение грунта с одной стоянки.

Наиболее важным для прямой лопаты являются радиусы и высота копания и выгрузки, для обратной лопаты — глубина копания.

Радиус копания R — расстояние от оси вращения поворотной части до наиболее удаленной точки режущего контура ковша.

Высота копания H — расстояние от уровня стоянки экскаватора до режущего контура ковша при копании выше уровня стоянки.

Радиус выгрузки Râ — расстояние от оси вращения поворотной части до вертикальной линии, проведенной через нижнюю точку ковша или его открытого днища при разгрузке.

Высота выгрузки Hâ — расстояние от уровня стоянки экскаватора до уровня нижней точки ковша или его открытого днища при разгрузке.

Кинематическая глубина копания Hê обратной лопаты — расстояние от уровня стоянки экскаватора до режущего контура ковша при копании ниже уровня стоянки.

Размеры ходовых устройств экскаваторов характеризуются колеей и базой.

Колея K — расстояние между продольными осями, проходящими через середины опорных поверхностей ходового устройства.

Ïîä базой В колесного экскаватора понимается расстояние между вертикальными осями передних и задних ходовых тележек или колес. База Â гусеничного экскаватора — расстояние между вертикальными осями передних и задних колес или катков ходового устройства, участвующих в передаче нагрузок на грунт.

Система индексации (маркировки) одноковшовых экскаваторов.

В индексе экскаватора (рис. 3) буквы ЭО означают, что экскаватор — одноковшовый универсальный, а четыре цифры обозначают соответственно 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.

19