Строительные машины

Силовая установка включает в себя дизельный двигатель и основные системы: питания, смазочную и охлаждения.

Гидрооборудование: насосы, гидродвигатели (гидроцилиндры, гидромоторы), аппаратура, трубопроводы, теплообменники, гидроочи- стители.

Управление гидрораспределителями экскаваторов ЭО-2621В, ЭО-4121Б, ЭО-4124 — механическое, а экскаваторов ЭО-3122, ЭО-3221, ЭО-322Д, ЭО-3323, ЭО-3322В, ЭО-4321А, МТП-71А, МТП-72, ЭО-5122А, ЭО-5123, ЭО-6122А — гидравлическое.

Механизмы вращения поворотной платформы полноповоротных экскаваторов приводятся гидромоторами, которые вращают через редуктор бегунковую шестерню, находящуюся в зацеплении с венцом опор- но-поворотного устройства. Поворот рабочего оборудования экскаватора ЭО-2621В осуществляют гидроцилиндрами.

Ходовое устройство:

–гусеничное с индивидуальным приводом на каждую гусеницу от двух гидромоторов (ÝÎ-3122, ÝÎ-4121Á, ÝÎ-4124, ÝÎ-5122Â, ÝÎ-5123 è ÝÎ-6122À);

–пневмоколесное от одного гидродвигателя с приводом через механическую трансмиссию на передний и задний мосты (ЭО-3322Д, ЭО-3323, ЭО-3322В) или с индивидуальным приводом колес от четырех гидромоторов (ЭО-4321А);

–на базе пневмоколесного трактора (ÝÎ-2621Â);

–гусеничное с увеличенной поверхностью гусениц (ÝÎ-3221, ÌÒÏ-71À, ÌÒÏ-72).

Все экскаваторы на пневмоколесном ходу снабжены выносными опорами, повышающими устойчивость при копании. Экскаваторы ЭО-2621В, ЭО-4321А, ЭО-3323 оборудованы бульдозерным отвалом.

Экскаватор ÝÎ-2621Â на базе трактора «Беларусь» ЮМЗ-6Л/6М. Назначение — механизация земляных и погрузочных работ малых объемов. Оснащен неполноповоротным экскавационным оборудованием и бульдозером.

Сменное рабочее оборудование включает: обратную лопату, прямую лопату, крановую подвеску, ковш повышенной емкости, вилы, грейфер, гидромолот, вилы грейферные, боковую обратную лопату, зуб-рыхлитель и др. При любых видах работ бульдозерный отвал не демонтируют, так как он кроме своего основного назначения одновремен-

71

но обеспечивает устойчивость экскаватора при передвижении и работе. Экскаватор оборудован выносными опорами.

Экскаватор ÝÎ-3122 на гусеничном ходу. Назначение — разработка котлованов, траншей, каналов, карьеров в грунтах I–IV категорий, погрузка сыпучих материалов, разрыхленных скальных пород и мерзлых грунтов.

Сменное рабочее оборудование: прямая и обратная лопата, грейфер, гидромолот.

Экскаватор ÝÎ-3221 на гусеничном ходу с увеличенной опорной поверхностью гусениц. Назначение — разработка новых и очистка находящихся в эксплуатации каналов мелиоративных и ирригационных систем, погрузка и разгрузка сыпучих материалов, земляные работы в грунтах I–IV категорий. Наиболее рационально использование в слабых грунтах с малой несущей способностью (заболоченных местах, сильно переувлажненных грунтах и т. п.), так как уширенное и удлиненное гусеничное ходовое устройство обеспечивает низкое давление на грунт: 0,017 МПа (ширина траков 1000 мм); 0,02 МПа (ширина траков 840 мм); 0,035 МПа (ширина траков 500 мм).

Оборудование: обратная лопата, мелиоративное оборудование, грефер, профильный ковш, уширенный ковш и др.

Экскаваторы ЭО-3322Д, ЭО-3322В, ЭО-3323 на пневмоколесном ходу с выносными опорами. Назначение — разработка котлованов, траншей, карьеров в грунтах I–IV категорий, погрузка сыпучих материалов

èразрыхленных скальных пород и мерзлых грунтов. Пневмоколесной ход обеспечивает высокую скорость передвижения на дорогах и рабочих площадках.

Оборудование: обратная лопата, прямая лопата, погрузчик, грейфер

èдр. Экскаватор ЭО-3322В отличается от экскаватора ЭО-3322Б наличием полуавтоматической системы управления, плавающего положения стрелы, поворотного экскавационно-планировочного ковша и поворотного планировочного отвала, что позволяет выполнять планировочные работы.

Экскаватор ÝÎ-4321À на пневмоколесном ходу с выносными опорами и бульдозерным оборудованием. Рабочее оборудование и сменные рабочие органы: обратная лопата, прямая лопата, грейфер, ковши обратной лопаты вместимостью 0,5–1,25 м3, ковши профильные и планировочные, ковш для узких траншей, гидромолот, зуб-разрыхлитель, крюковая подвеска и др.

72

Экскаваторы ÝÎ-4121Á, ÝÎ-4124 на гусеничном ходу. Назначе- ние: земляные работы в грунтах I–IV категорий, разрыхленных скальных и мерзлых грунтах при разработке карьеров, рытье котлованов, траншей, каналов и др.

Сменное рабочее оборудование: обратная лопата, обратная лопата с удлиненной рукоятью, прямая лопата, прямая лопата с поворотным ковшом, погрузочное оборудование, грейфер, обратная лопата с моноблочной стрелой.

Специальные рабочие органы: гидромолот, клещевой захват и рыхлитель — позволяют производить вскрышные работы на мерзлых и скальных грунтах.

Экскаватор ЭО-4124 отличается от ЭО-4121Б гусеничных ходовым устройством тракторного типа и некоторыми изменениями конструкции.

Экскаваторы ÌÒÏ-71À è ÌÒÏ-72. Назначение — различного рода экскавационные работы в слабонесущих немерзлых грунтах I–III категорий, ремонтные работы по содержанию полей торфодобычи, рытье карстовых и магистральных каналов, корчевание одиночных пней, погрузка фрезерного торфа, пней, древесины и др., а также аналогичные работы в сельском хозяйстве и мелиорации.

Уширено-удлиненное ходовое устройство со специальными траками обеспечивает низкое давление на грунт.

Сменное рабочее оборудование: прямая лопата, обратная лопата, грейфер, грейфер для пней, грейфер-захват, рыхлитель-корчеватель, рыхлитель для разрушения мерзлоты, крюковая подвеска.

Экскаваторы ÝÎ-5122À è ÝÎ-5123. Назначение — земляные работы в грунтах I–IV категорий, разрыхленных скальных и мерзлых грунтах при разработке котлованов, траншей, карьеров, погрузочных работах.

Сменное оборудование: прямая лопата, обратная лопата, погрузчик, рыхлитель, захватно-клещевое, грейфер на напорной штанге и др.

Экскаватор ЭО-5123 отличается от ЭО-5122А гусеничным ходовым устройством тракторного типа.

Экскаватор ÝÎ-6122À. Привод насосной установки от внешней электросети напряжением 380 В. Назначение — разработка грунтов в карьерах, погрузка различных материалов. Оборудование: прямая лопата, обратная лопата, погрузочный ковш. На базе экскаватора создана машина для бурения скважин на глубину до 40 м и диаметром до 1,7 м.

73

Гидравлические экскаваторы обладают конструктивными, технологическими и экономическими преимуществами по сравнению с экскаваторами с механическим приводом.

Конструктивные и технологические преимущества определяются главным образом применением гидравлического объемного привода для передачи мощности от двигателя рабочим механизмам машины.

Гидравлический привод позволяет:

–реализовать большие передаточные числа от ведущего звена источника энергии к рабочим механизмам и органам машины без применения громоздких и сложных по кинематике устройств;

–упростить кинематику рабочего оборудования за счет исключе- ния канатных передач, а также значительно расширить номенклатуру рабочего оборудования (телескопическое оборудование, лопата с двухчелюстным ковшом, напорный грейфер, рыхлитель, гидромолот, планировщик, разнообразные захваты, крановое оборудование для монтажных работ и др.);

–расположить рабочие механизмы независимо от силовой установки, что создает возможность для их наилучшей компоновки;

–достаточно простыми средствами выполнять удобное и независимое бесступенчатое регулирование в широком диапазоне скоростей рабочих движений, совмещаемых по времени, что улучшает технологические возможности машины (в частности, позволяет заменять ручной труд на земляных работах) и повышает эффективность использования мощности двигателя.

Применению гидропривода также способствует жесткая двухсторонняя фиксация исполнительных механизмов в любом положении и возможность без дополнительных устройств реверсировать направление движения исполнительного механизма.

Кроме того, гидравлический привод позволяет:

–применять автоматическое и полуавтоматическое управление, использование которого улучшает условия труда машиниста

и повышает качество выполняемых работ;

–унифицировать и нормализовать конструкцию элементов гидропривода для машин разных типоразмеров, ограничив их номенклатуру;

–исключить из силовых передач фрикционные муфты и тормоза, используемые при механической трансмиссии и подверженные

74

интенсивному износу, а также существенно уменьшить число мест смазывания, что сокращает время технического обслуживания машин (прил. 1).

При гидравлическом приводе улучшаются и расширяются технологические возможности экскаваторов с различными видами технологиче- ского оборудования. Например, при использовании обратной лопаты увеличивается заполнение ковша при копании на значительной глубине за счет реализации больших усилий копания (так как сопротивление грунта копанию воспринимается через стрелоподъемные цилиндры весом всего экскаватора), что повышает производительность машины. Создается возможность копания только посредством поворота ковша при неподвижной (относительно стрелы) рукояти, что позволяет выполнять работы, например, в условиях города, в непосредственной близости от подземных коммуникаций, где требования к безопасности ведения работ часто вынуждают использовать ручной труд.

При использовании погрузочного оборудования обеспечиваются близкая к горизонтальной траектория движения режущего контура ковша и большее его заполнение за счет поворота ковша на себя в конце горизонтального перемещения.

При использовании грейфера эффективное копание достаточно плотных грунтов обеспечивается благодаря возможности воспринимать весом всего экскаватора реакцию грунта при копании, использовать грейфер для отрывки ям, приямков, колодцев, а также для перегрузки длинномерных штучных грузов (например, бревен), различно ориентированных в плане по отношению к экскаватору.

Расширение и улучшение технологических возможностей экскаваторов с гидроприводом не ограничивается приведенными примерами.

Экономические преимущества экскаваторов с гидравлическим приводом вытекают из конструктивных и технологических. Так, расширение номенклатуры сменного рабочего оборудования, его специфическая кинематика, а также независимое регулирование скоростей совмещаемых рабочих движений позволяют механизировать работы, которые ранее выполняли вручную. Это дает возможность не только существенно снизить стоимость и ускорить производство таких работ, но и высвободить большое число рабочих.

Нормализация конструкции и унификация элементов гидропривода создают реальные возможности для организации производства гидравлических экскаваторов на базе специализированного изготовления уни-

75

фицированных изделий и выпуска необходимых народному хозяйству типоразмеров экскаваторов.

Кроме того, значительно уменьшается номенклатура запасных частей для парка эксплуатируемых экскаваторов и создается возможность применения агрегатного метода ремонта машин, а следовательно, уменьшается их простой в ремонте и увеличивается время полезного использования.

Улучшение условий труда за счет автоматизации управления дает возможность повысить производительность экскаваторов, а автоматизация их привода ведет к экономии энергетических ресурсов вследствие повышения общего КПД машин.

Сокращение времени, необходимого для технического обслуживания машины, позволяет повысить коэффициент ее использования в тече- ние смены и для наиболее распространенных типоразмеров экскаваторов уменьшить число обслуживающего персонала.

Перечисленные факторы обусловливают при надлежащей организации изготовления и эксплуатации экскаваторов с гидравлическим приводом повышение темпа строительных работ и снижение стоимости разработки грунта.

2.2.Рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов

ñгидравлическим приводом

На универсальных гидравлических экскаваторах наиболее часто применяют обратную и прямую лопаты, грейфер, рыхлители, гидромолот, погрузчик и сменные рабочие органы для различных работ.

2.2.1. Рабочее оборудование

Обратная лопата

Обратная лопата является основным видом рабочего оборудования для экскаваторов 2–5-й размерных групп. При работе обратной лопатой улучшается наполнение ковша и точность выгрузки в результате его поворота относительно рукояти, появляется возможность широкого применения удлиненных стрел и рукоятей, а также профильных ковшей для рытья и очистки каналов, кюветов.

Обратной лопатой работают следующим образом: втягивая шток гидроцилиндра, поворачивают рукоять по часовой стрелке. Стрела с рукоятью и вынесенным вперед ковшом опускается вниз как под действием ве-

76

са рабочего оборудования, так и под давлением жидкости, подаваемой

âгидроцилиндр стрелы. Копание осуществляют поворотом ковша и поворотом рукояти.

На экскаваторах ЭО-3322Д, ЭО-4124А и ЭО-4125 поднимают и опускают стрелу обратной лопаты с помощью двух гидроцилиндров.

Âзависимости от грунтовых условий обратную лопату оборудуют сменными ковшами различной вместимости и формы. Ковш обратной лопаты, как правило, представляет собой сварной корпус без открывающегося днища. Число зубьев на передней стенке зависит от ширины ковша и вида работ, для которых он предназначен. Зубья устанавливают

âгнезда различной конструкции и крепят болтами или шплинтами. На режущую кромку ковша наносят слой твердой наплавки для уменьшения ее изнашивания.

На отдельных моделях (например, у экскаватора ЭО-4124А) ковш представляет собой комбинированную конструкцию из литых и сварных деталей. Литой изготовляют переднюю стенку или только ее верхнюю часть — козырек со специальными гнездами для крепления зубьев.

Прямая лопата

Прямую лопату гидравлических экскаваторов широко применяют на экскаваторах 4-й размерной группы, а также машинах большей мощности.

На экскаваторах ЭО-4121А устанавливают как поворотный, так и неповоротный ковши.

Поворотным ковшом можно не только разрабатывать и грузить грунт, но и планировать забой.

Прямой лопатой с неповоротным ковшом работают следующим образом. Втягивая шток гидроцилиндра, поворачивают рукоять по часовой стрелке и, опуская одновременно стрелу, устанавливают ковш в первона- чальное положение для копания. Чтобы заполнить ковш, переводят рукоять из одного положения в другое, выдвигая шток гидроцилиндра рукояти.

Заглубление ковша и регулирование толщины стружки грунта производят гидроцилиндрами стрелы, опуская или поднимая ковш по отношению к поворотной платформе на нужную высоту. После того как ковш наполнится грунтом или породой, поднимают стрелу и выводят ковш из забоя. Затем, поворачивая платформу вместе с рабочим оборудованием, перемещают грунт к месту разгрузки. В случае необходимости при этом одновременно поднимают ковш на большую высоту.

77

Неповоротный ковш предназначен для тяжелых работ и представляет собой комбинированную конструкцию из литых и сварных деталей.

Погрузочное оборудование

Экскаватор с погрузочным оборудованием (погрузчиком) предназначен для разработки грунтов и погрузке сыпучих и дробленых материалов выше уровня стоянки машины. Как и у прямой лопаты, погрузчик работает движением ковша от себя (от машины в сторону забоя или отвала материалов). Вместимость ковша погрузочного оборудования обычно в 1,5–2 раза больше вместимости копающего ковша прямой лопаты, что позволяет существенно повышать производительность экскаватора.

Кинематическая схема погрузочного оборудования обеспечивает движение режущей кромки ковша по прямолинейной горизонтальной траектории на уровне стоянки на длине от 2 м и более. Это позволяет планировать площадку, на которой стоит машина. Другое отличие погрузчика от обратной лопаты — возможность поворота ковша после внедрения его в разрабатываемый материал.

Грейфер

На экскаваторах с гидравлическим приводом устанавливают жестко подвешенные грейферы. Основное преимущество жестко подвешенного грейфера по сравнению с канатным заключается в том, что им можно создать необходимое давление на грунт при врезании, т. е. независимо от массы грейфера эффективно разрабатывать плотные грунты.

Существует три вида соединения грейферных ковшей с рукоятью, отличающиеся возможностью поворота ковша в плане: неповоротное, неполноповоротное и полноповоротное. При любом виде соединения возможно продольное и поперечное раскачивание ковша.

Механизм поворота ковша служит для установки рабочего органа

âплане, чтобы удобнее и эффективнее вести земляные работы. Поворот возможен на 120° в каждую сторону при подаче жидкости по шлангам

âодну из полостей гидроцилиндра механизма поворота.

Оборудование для рыхления грунтов

Экскаватор с рабочим оборудованием однозубого рыхлителя предназначен для разрушения мерзлых грунтов, разработки скальных пород, взламывания асфальтового покрытия, выемки бордюрного камня, корче- вания пней.

78

Рыхлитель устанавливают на рукояти обратной лопаты вместо ковша. Сменное рабочее оборудование захватно-клещевого типа предназна- чено для рыхления мерзлых грунтов, разборки старых зданий, взламывания и погрузки асфальтобетонных покрытий, снятия и укладки дорожных плит, труб, установки колодцев.

2.2.2. Силовое гидравлическое оборудование

Общие сведения о насосах и гидродвигателях

Насос является частью объемной гидравлической передачи. Он преобразует сообщаемую ему первичным двигателем (дизелем, электродвигателем) механическую энергию в энергию потока рабочей жидкости. Рабочая жидкость транспортируется по трубопроводам к гидродвигателю, который преобразует энергию потока жидкости в механическую энергию ведомого звена гидродвигателя (вала гидромотора или штока гидроцилиндра), приводящего в действие исполнительный механизм. На гидравлических экскаваторах применяют объемные насосы в основном двух типов: шестеренные и роторно-поршневые. Объемным называют насос, в котором жидкая среда перемещается путем периодического изменения объема занимаемой камеры, попеременно сообщающейся

ñвходом и выходом насоса.

Êшестеренным насосам относят зубчатые насосы с рабочими органами в виде шестерен, обеспечивающих геометрическое замыкание рабочей камеры и передвигающих крутящий момент. Роторно-поршневыми называют насосы с рабочими органами в виде поршней или плунжеров.

Объемные гидродвигатели представляют собой объемные гидромашины, предназначенные для преобразования энергии потока рабочей среды в энергию выходного звена. Наибольшее распространение на экскаваторах получили гидродвигатели двух типов: гидроцилиндры и гидромоторы.

Гидроцилиндром называют объемный гидродвигатель с возврат- но-поступательным движением выходного звена (штока или плунжера). Различают гидроцилиндры одно- и двустороннего действия. У первых движение выходного звена под действием рабочей жидкости возможно только в одном направлении, а у вторых — в двух противоположных направлениях.

Гидромотор — это объемный гидродвигатель с неограниченным вращательным движением выходного звена (вала).

79

Имеются объемные гидромашины, называемые насос-моторами, которые могут работать как в режиме объемного насоса, так и в режиме объемного гидромотора. Обычно это бывают унифицированные изделия, которые используют в качестве насоса либо в качестве гидромотора. На гидравлических экскаваторах наибольшее применение получили шестеренные и роторно-поршневые гидромоторы. У шестеренного гидромотора рабочие камеры образованы рабочими поверхностями зубча- тых колес и корпуса, а у роторно-поршневого гидромотора — рабочими поверхностями поршней и цилиндров.

Основными техническими показателями насоса являются объемная подача, давление, мощность и КПД. Объемной подачей насоса называют отношение объема подаваемой жидкой среды ко времени.

Различают давление жидкой среды на входе в насос, на выходе из насоса и предельное давление насоса. Предельным называют наибольшее давление на выходе из насоса, на которое рассчитана его конструкция.

Различают мощность, потребляемую насосом, и полезную мощность насоса. Полезной называют мощность, сообщаемую насосом подаваемой жидкой среде. Отношение полезной мощности к потребляемой мощности насоса является КПД насоса.

Потери насоса складываются из гидравлических, объемных и механических, которые оценивают соответствующим КПД. Гидравлический КПД представляет собой отношение полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, затраченной на преодоление гидравли- ческих сопротивлений в насосе. Объемным КПД называют отношение полезной мощности насоса к сумме полезной мощности и мощности, потерянной с утечками. Механический КПД насоса есть величина, выражающая относительную долю механических потерь в насосе.

Режим работы насоса, обеспечивающий заданные технические показатели, называется номинальным. Оптимальным называют режим работы насоса при наибольшем значении КПД.

Шестеренные насосы и гидромоторы

Шестеренные насосы бывают с внешним и внутренним зацеплением. В насосе с внешним зацеплением при вращении шестерен жидкость, заключенная во впадинах шестерен, переносится из полости всасывания в полость нагнетания и затем выдавливается в напорную линию зубьями шестерен, вступающими в зацепление. Число зубьев у шестерен принимают обычно равным 6–12. В полости всасывания зубья выходят из заце-

80