книги из ГПНТБ / Экскаваторные ковши активного действия. Устройство, эксплуатация, ремонт

ности. В то же время золотниковые устройства, явля­ ясь более сложными в конструктивном и технологичес­ ком отношениях, позволяют получить более низкие рас­ ходы воздуха.

При конструировании мощных пневмомашин удар­ ного действия их экономичность приобретает первосте­ пенное значение. В связи с этим при создании пневмо­ машин для ковшей активного действия было применено трехступенчатое воздухораспределение.

Золотниковый механизм, включающий в себя золот­ никовую коробку с золотником, закрывается тарельча­ тым клапаном. Для открытия и закрытия клапана пре­ дусматривается специальное устройство — автомат за­ пуска. В большинстве конструкций клапан открывается толкателем, а в исходное по-

19

Питание пневмомолотов сжатым воздухом осущест­ вляется от передвижного компрессора через специаль­ ную систему воздухопровода, обеспечивающего полную подвижность ковша, рукоятки, стрелы и всего экскава­ тора при копании, поворотах и разгрузке в отвал или автотранспорт.

Пневмомолоты включаются в работу лишь при встре­ че зубьев со слоем мерзлого грунта или с иным пре­ пятствием повышенной крепости. Копание незамерзше­ го грунта производится, как и обычным ковшом, зубья которого не имеют ударного привода.

Ковш активного действия с системой воздухопрово­ да, выполненный как сменное рабочее оборудование экскаватора, при установке не требует каких-либо пере­ делок базовой машины. Экскаватор, оборудованный та­ ким ковшом, может вести разработку грунта в зимних условиях по обычной технологии с производительностью, приближающейся к нормативной. При этом полностью выполняются действующие технические требования и указания, например, в части допускаемой крупности комьев мерзлого грунта, укладываемого в тело насыпей, качества перемешивания мерзлого грунта с незамерз­ шим, правил техники безопасности. Последнее обстояте­ льство позволяет осуществлять непрерывную экскавацию грунта рядом с действующей магистралью без прекра­ щения движения поездов, что дает большой дополните­ льный технико-экономический эффект.

Экскаваторы с ковшами активного действия могут найти применение в различных отраслях строительства и в карьерах.

Оснащение экскаваторов ковшами активного дейст­ вия позволит значительно расширить область примене­ ния этих машин и улучшить их использование в зимний период.

Изготовление данного вида оборудования не требует больших первоначальных затрат, так как фактически создается не новая машина, а лишь сменный рабочий орган к массовой землеройной машине — одноковшово­ му экскаватору. При этом полностью сохраняются та­ кие важные достоинства экскаватора, как универсаль­ ность, подвижность рабочего органа и др.

Расчеты (см. главу 5) показывают, что по сравне­ нию с различными комплектами машин, производящих

21

механическое рыхление грунта, применение экскавато­ ров с ковшами активного действия дает мозможность получить минимальную стоимость разработки 1 м3 грун­ та и минимальную ее трудоемкость.

1. Испытания экскаваторных ковшей активного действия

в производственных условиях

По чертежам ПКБ Главстроймеханизации Минтрансстроя изготовлены экспериментальные и опытные об­ разцы оборудования, которые были подвергнуты испы­ таниям в различных производственных условиях. Все опытные образцы оборудования прошли приемочные ис­ пытания и приняты к серийному производству в систе­ ме Минтрансстроя. Испытания ковшей активного дей­ ствия продолжались и после выпуска первых серий в процессе их опытной эксплуатации.

С 1969 г. заводами Главстроймеханизации Минтранс­ строя для нужд транспортного строительства начат

ударных блоков ковшей). В 1968 г. Ковровским экска­ ваторным заводом выпущена партия аналогичного обо­ рудования для обратных лопат Э-652, а с 1971 г. это оборудование серийно выпускается заводами Главстрой­ механизации Минтрансстроя.

Целью испытаний ковшей активного действия в про­ изводственных условиях являлось определение произво­ дительности экскаваторов, рабочих нагрузок и энерго­ емкости разработки мерзлых и скальных грунтов раз­ личной крепости. При этом проводились измерения подъемных (тяговых) и напорных усилий экскаваторов, напряжений в рабочем оборудовании, скоростей копа­ ния, велся хронометраж рабочих циклов, регистрировал­ ся объем разработанного грунта.

В транспортном строительстве оборудование с ков­ шами активного действия прямых лопат получило при­ менение, в первую очередь, для уширения выемок в

22

мерзлых и скальных грунтах IV—VII групп при строи­ тельстве вторых путей железных дорог без производст­ ва буро-взрывных работ.

Ковши активного действия обратных лопат, в том числе изготовленные Ковровским экскаваторным заво­ дом для экскаваторов типа Э-652, эксплуатируются в основном в гражданском и промышленном строитель­ стве на отрывке котлованов и траншей в мерзлых и ска­ льных грунтах IV—VIII групп.

В подобных же условиях была проведена серия кон­ трольных испытаний при обследовании работы оборудо­ вания с ковшом активного действия прямых лопат на объектах транспортного строительства.

При обобщении результатов испытаний различных экскаваторов с ковшами активного действия получены средние значения их технической производительности в процессе разработки сплошных массивов мерзлых грун­ тов с погрузкой в автотранспорт (табл. 2).

Опыт применения оборудования с ковшами активно­ го действия показал, что эффективность его работы в значительной мере зависит от физико-механических свойств грунтов, а также параметров базового экскава­ тора. Наиболее успешно ковшами активного действия разрабатываются грунты, обладающие повышенной хрупкостью, а также слоистостью и трещиноватостью.

Например, супесчаные грунты разрушаются новыми ковшами более интенсивно, чем глинистые; работа ков­ шей активного действия в сплошных слоях мерзлых

23

костью по сравнению со скальными, по производитель­ ности обычно в 1,5—2,0 раза менее эффективна, чем в скальных грунтах эквивалентной группы.

Так, по данным испытаний обратной лопаты Э-652Б с ковшом активного действия, проведенных Ковровским экскаваторным заводом в карьере доломитизированного известняка не ниже VI группы по ЕНиРу с пределом прочности на сжатие 184—802 кгс/см2, средняя техничес­ кая производительность экскаватора составила 21 м3/ч.

По данным табл. 2, при работе обратных лопат ти­ па Э-652 с ковшами активного действия в массивах мер­ злых грунтов Им и Шм групп по ЕНиРу, эквивалент­ ных V и VI группам скальных грунтов, их средняя часо­ вая выработка соответственно равна 14 и 10 м3.

Наиболее предпочтительны в качестве базовых ма­ шин для работы с ковшами активного действия экскава­ торы типа Э-10011 с турботрансформаторами в транс­ миссии, обеспечивающими автоматическое регулирова­ ние скорости копания в зависимости от сопротивления грунта разрушению.

Инструментальные испытания экскаватора Э-652 (прямая лопата) с ковшом активного действия прово­ дились в мехколонне № 44 треста «Центрстроймеханизации» в забое высотой 3—3,5 м при разработке сугли­ нистого грунта с глубиной промерзания до 1,7 м.

Методикой испытаний предусматривалось измерение усилий на блоке ковша при черпании, скорости подъема ковша, объема набранного ковшом грунта, продолжи­ тельности копания, моментов включения и продолжи­ тельности работы каждого из трех пневмомолотов.

В процессе испытаний сопоставлялись основные по­ казатели копания грунта при работающих пневмомоло­ тах с соответствующими показателями при попытках экскавации этого же грунта с выключенными пневмомо­ лотами. Кроме того, после освобождения забоя от мер­ злого грунта были проведены опыты по экскавации дан­ ного грунта в незамерзшем состоянии.

При разработке забоя со слоем мерзлого грунта ковш активного действия обеспечивал нормальный процесс копания по всей высоте забоя и хорошее наполнение «с шапкой». В слое мерзлого грунта наиболее стабильно процесс копания протекает при равномерной толщине стружки на всей траектории черпания.

24

Для иллюстрации характера процесса экскавации мерзлого грунта ковшом активного действия на рис. 4 приведены типовые осциллограммы подъемного усилия и скорости ковша в сопоставлении с аналогичными ос­ циллограммами, записанными при попытках копания этого же грунта с выключенными пневмомолотами, что соответствовало копанию обычным ковшом (без удар­ ных зубьев).

На осциллограмме (рис. 4, а), относящейся, к ковшу активного действия, хорошо виден период прохождения зубьями мерзлого слоя. При этом подъемное усилие несколько возрастает, скорость понижается, а пневмо­ молоты попеременно включаются в работу. В целом про­ цесс копания протекает достаточно устойчиво, нормален по времени и величине максимального усилия подъема ковша.

Наблюдения за работой оборудования показали, что в процессе опробования система воздухопровода надеж-

Рис. 4. Осциллограмма процесса экскавации мерзлого грунта ковшом активного действия:

а) с включенными ударны ­ ми блоками; б) с выключенными удар­ ными блоками:

/ и /' — работа в слое мерзлого грунта; 2 — пока­ зания датчиков включения

пневмомолотов: 3 и 3' — уси­ лие подъема; 4 и 4' — ско­ рость подъема

25

но обеспечивала подачу воздуха к ковшу при различных ■его положениях в цикле работы экскаватора и не пре­ пятствовала копанию, поворотам и разгрузкам в авто­ транспорт и отвал. Запуск пневмомашин ударного дей­ ствия при встрече зубьев с мерзлым грунтом надежно обеспечивался на всех участках траектории ковша, в том числе и на горизонтальной площадке.

Осциллограмма, приведенная на рис. 4, б, показыва­ ет практическую невозможность экскавации грунта без подачи сжатого воздуха. Процесс копания в данном слу­ чае протекает крайне неустойчиво, характеризуется мно­ гочисленными возвратами (опусканиями) ковша, резки­ ми колебаниями подъемного усилия при больших вели­ чинах его пиковых значений.

Сравнительные результаты измерений процессов ко­ пания грунтов с мерзлым слоем ковшом активного дей­ ствия и копания этого же грунта в незамерзшем состо­ янии обычным ковшом приведены в табл. 3. Данные таб­ лицы показывают, что по основным показателям процесс копания грунта мерзлого слоя ковшом активного дей­ ствия приблизительно аналогичен работе обычного эк­ скаватора.

При этом общая технология и организация работ практически не отличаются от обычно применяемых на земляных работах в летних условиях, а также полностью

Т а б л и ц а 3

Сопоставительные данные процесса копания грунта ковшом активного действия и обычным ковшом

* В числителе приведены средние значения измеренных величин, в знаменателе— наибольшие.

26

выполняются действующие технические требования и указания по сооружению земляного полотна.

Широкое обобщение опыта эксплуатации ковшей ак­ тивного действия прямых лопат на различных объектах транспортного строительства показало, что при сущест­ вующем уровне качества изготовления этого оборудова­ ния на заводах Главстроймеханизации Минтрансстроя в реальных условиях эксплуатации фактически средне­ сменная выработка экскаваторов при работе в автотран­ спорт в скальных грунтах до VI группы включительно составляет 150 м3 на 1 м3 емкости ковша. В отдельных случаях этот показатель может меняться в зависимости от грунтовых условий, квалификации машиниста и ор­ ганизации работ, снижаясь до 80—100 или возрастая до

300—350 м3/смену.

Длительные хронометражные наблюдения за рабо­ той экскаватора Э-652 в отвал ковшом активного дей­ ствия обратной лопаты в процессе его испытаний в сис­ теме Минтрансстроя при отрывке котлованов и траншей в мергелистых сланцах V—VI групп показали устойчи­ вую среднесменную производительность 160 м3.

Режим нагружения экскаваторов, оборудованных ковшом активного действия прямых лопат, по характеру изменения математического ожидания подъемного и на­ порного усилий, а также их частоте, практически не отличается от режима нагружения этих экскаваторов при работе с обычными ковшами в предварительно взор­ ванном скальном грунте.

Вместе с тем, по амплитуде колебаний подъемных усилий режим нагружения прямых лопат с ковшами ак­ тивного действия менее динамичен (коэффициент вари­ ации примерно в 1,5 раза меньше).

У обратных лопат типа Э-652 с канатно-блочным приводом рабочего оборудования вследствие отсутствия напора и неуравновешенности нормальной составляю­ щей усилия на зубьях от тяги величина коэффициента вариации и частота изменения усилия в тяговом канате несколько выше из-за влияния работы пневмомолотов. Это свидетельствует о целесообразности использования в качестве базовых машин для работы с ковшом актив­ ного действия обратной лопаты новых гидравлических экскаваторов типа ЭО-4121, выпуск которых начат про­ мышленностью.

27