рабочих режимах можно не учитывать сопротивление подъему и повороту, так как копание не производится на поворотах и подъемах. Сопротивление передвижению в этих расчетах следует принимать по условиям копания:
где 
– коэффициент сопротивления передвижению при копании.
В транспортных режимах не учитывают рабочие усилия (сопротивление копанию), сопротивление передвижению принимают по дорожным условиям, причем одновременное действие сил сопротивления от подъема и поворота исключается, так как при необходимости повернуть машину на подъеме можно движением гусениц в сторону уклона.
Исходя из мощности двигателя, определяют тяговые усилия на различных скоростях, преодолеваемые подъемы, возможность поворота в различных условиях и др. В необходимых случаях мощность двигателя увеличивают или устанавливают отдельный двигатель хода (например, для передвижения с высокими транспортными скоростями).
Ходовое оборудование является одной из основных частей машин для земляных работ и во многих случаях определяет их работоспособность и технические возможности, поэтому вопросам его совершенствования уделяют большое внимание. Так, наряду с улучшением свойств гусеничного и пневмоколесного ходового оборудования создаются новые типы ходовых устройств, предназначенных для увеличения тяговых возможностей и проходимости машин.
Раздел V. Землеройные машины
Тема 5.1. Одноковшовые экскаваторы Назначение
Одноковшовыми экскаваторами называют позиционные землеройные машины цикличного действия, оборудованные ковшовым рабочим органом вместимостью 0,25-2,5 м3 для выполнения различных земляных работ в грунтах I-IV категорий. С помощью унифицированного сменного рабочего оборудования (до 40 видов) они могут выполнить также погрузочно-разгрузочные, монтажные, сваебойные, планировочные, зачистные и другие работы.
Классификация
Одноковшовые экскаваторы классифицируют по следующим признакам: по назначению - строительные – для производства земляных работ,
погрузки и разгрузки сыпучих материалов; карьерные - для разработки карьеров, строительных материалов и добычи полезных ископаемых открытым способом; вскрышные - для снятия верхнего слоя грунта или горной породы перед карьерной разработкой; туннельные и шахтные - для работы под землей при строительстве подземных сооружений и разработке полезных ископаемых;
по виду рабочего оборудования - прямая и обратная лопаты - для разработки грунта соответственно выше и ниже уровня стоянки экскаватора; драглайн - для разработки котлованов, траншей и каналов, погрузки и разгрузки сыпучих материалов, вскрышных работ; грейфер - для отрывки глубоких выемок; планировщик - для планировки горизонтальных поверхностей и откосов и др.;
по типу ходового устройства - на гусеничные с нормальной и увеличенной
256
опорной поверхностью гусениц, пневмоколесные, на специальном шасси автомобильного типа, на шасси грузового автомобиля или трактора, шагающие; по типу привода - с одномоторным (механическим и гидромеханическим) 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°);
по способу подвески рабочего оборудования - с гибкой подвеской на канатных полиспастах и с жесткой подвеской с помощью гидроцилиндров;
по виду исполнения рабочего оборудования - с шарнирно-рычажным и телескопическим рабочим оборудованием.
Индексация
Рис. 5.1. Структура индексов одноковшовых универсальных экскаваторов.
Буквы ЭО означают - экскаватор одноковшовый универсальный. Четыре основные цифры индекса последовательно означают: размерную группу машины, тип ходового устройства, конструктивное исполнение рабочего оборудования (вид подвески) и порядковый номер данной модели. Восемь размерных групп экскаваторов обозначаются цифрами с 1 по 8. Размер экскаватора характеризуют масса машины и мощность основного двигателя, а также геометрическая вместимость основного ковша.
Тип ходового устройства указывается цифрами с 1 по 9. Цифра 1 означает гусеничное ходовое устройство (Г), 2 - гусеничное уширенное (ГУ), 3 - пневмоколесное (П), 4 - специальное шасси автомобильного типа (СШ), 5 - шасси грузового автомобиля (А), 6 - шасси серийного трактора (Тр), 7 - прицепное ходовое устройство (Пр), 8, 9 - резерв.
Конструктивное исполнение рабочего оборудования указывается цифрами 1 (с гибкой подвеской), 2 (с жесткой подвеской), 3 (телескопическое).
257
Последняя цифра индекса означает порядковый номер модели экскаватора. Первая из дополнительных букв после цифрового индекса (А, Б, В и т.д.) означает порядковую модернизацию данной машины, последующие - вид специального климатического исполнения (С или ХЛ - северное, Т - тропическое, ТВ - для работы на влажных тропиках). Например, индекс ЭО5123ХЛ расшифровывается так: экскаватор одноковшовый универсальный, 5-й размерной группы, на гусеничном ходовом устройстве, с жесткой подвеской рабочего оборудования, третья модель в северном исполнении. Экскаватор оборудуется основным ковшом вместимостью 1,0 м3, соответствующим 5-й размерной группе, и сменными ковшами вместимостью 1,25 и 1,6 м3.
Основные параметры
Главным параметром экскаватора является емкость ковша, м3.К основным параметрам одноковшовых экскаваторов относятся: продолжительность рабочего цикла, радиусы копания и выгрузки, высота и глубина копания, высота выгрузки, 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.
Рабочий процесс одноковшового экскаватора
Рабочий процесс одноковшового экскаватора состоит из последовательно выполняемых операций копания грунта, его перемещения к месту отсыпки, разгрузки ковша с отсыпкой грунта в отвал или транспортное средство и возвращения ковша на позицию начала следующего рабочего цикла. В совокупности перечисленные операции еще называют экскавацией. После отработки элемента забоя (части грунтового массива в пределах досягаемости рабочего оборудования или, по условиям эффективного использования технологических возможностей экскаватора, несколько меньше) экскаватор перемещают на новую позицию.
Рабочее оборудование экскаваторов с канатным приводом
Рис. 5.2. Основные виды рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов: а – прямая лопата; б – обратная лопата; в – драглайн; г – кран; д – грейфер; Н1 – высота (глубина) копания; Н2 – высота разгрузки (подъема); r1 – радиус копания; r2 – радиус выгрузки
258
Одноковшовые экскаваторы по количеству видов рабочего оборудования подразделяют на следующие типы: неуниверсальные, которые имеют, как правило, один вид рабочего оборудования (прямая, обратная лопаты или драглайн), полууниверсальные, имеющие два-три вида рабочего оборудования (прямая и обратная лопата, драглайн), и универсальные, имеющие более трех видов рабочего оборудования (прямая и обратная лопаты, драглайн, грейфер, кран и др.)
Прямую лопату (рис. 5.2, а) используют для копания грунта выше уровня стояния экскаватора. Это оборудование применяют для рытья котлованов и больших выемок, возведения насыпей с доставкой грунта транспортными средствами, разработки карьеров и т. п.
Обратная лопата (рис. 5.2, б) и драглайн (рис. 5.2, в) служат для разработки грунта, находящегося ниже опорной поверхности самого экскаватора. Их применяют при рытье котлованов, траншей, каналов, выемок. Драглайном, кроме того, можно возводить насыпи из боковых резервов и выполнять вскрышные работы.
Грейферы (рис. 5.2, д) обычно имеют экскаваторы малой и средней мощности с вместимостью ковша до 2 м3. Это оборудование применяют для рытья глубоких котлованов (колодцев) в малосвязных грунтах и для перегрузки сыпучих материалов (песка, щебня, гравия, угля и др.).
Крановое оборудование (рис. 5.2, г) монтируют на экскаваторах с емкостью ковша до 8 м3, а также для выполнения погрузочно-разгрузочных и строительномонтажных работ. В качестве стрелового оборудования используют как обычные, так и удлиненные стрелы со вставками и надставками.
Конструкции экскаваторов
Конструкция одноковшового экскаватора с канатным приводом, оборудованного прямой лопатой (рис. 5.3).
Рис. 5.3. Принципиальная схема одноковшового экскаватора с механическим приводом и оборудованном прямой лопатой:
1 – ходовая часть; 2 – поворотная платформа; 3 – силовая установка; 4 – опорно-поворотное устройство; 5 – двуногая стойка; механизмы: 6 – стрелоподъемный; 7 – поворотный; 8 – подъемный; 9 – напорный; 10 – канатный напор; 11 – рукоять; 12 – ковш; 13 – стрела
259
Он снабжен рабочим оборудованием экскаватора, состоящим из рукояти 11, ковша 12 и стрелы 13, установленными на поворотной платформе 2. Платформа 2 с помощью опорно-поворотного устройства 4 опирается на ходовую часть 1, через которую нагрузка передается на грунт.
Экскаватор имеет следующие механизмы: подъема ковша 8, напорный 9 для выдвижения ковша 12, стрелоподъемный 6 для изменения положения стрелы 13, поворотный 7 для поворота платформы 2 с рабочим оборудованием, для передвижения. Привод механизмов осуществляется от силовой установки 3.
Конструкция одноковшового экскаватора с канатным приводом, оборудованного обратной лопатой (рис. 5.4).
Рис. 5.4. Принципиальная схема одноковшового экскаватора с механическим приводом и оборудованном обратной лопатой:
1 – ковш; 2 – рукоять; 3 – стрела; 4 – тяговый канат; 5 – подъемный канат; 6 – передняя стойка; 7 – блок; 8 – тяговый барабан; 9 – подъемный барабан; 10 – шарнир; 11 – точка
Обратная лопата состоит из ковша 1, рукояти 2, стрелы 3, тягового 4 и подъемного 5 канатов, передней стойки 6 с блоком 7, тягового 8 и подъемного 9 барабанов лебедки. Ковш жестко связан с рукоятью, соединенной со стрелой шарниром 10. Стрела шарнирно опирается на поворотную платформу.
Неподвижным звеном исполнительного механизма является платформа экскаватора с двуногой и передней стойками. В точках О3, О4 и О5 с ними входят во вращательные пары подвижные звенья механизма – блок передней стойки, стрела, подъемный и тяговый барабаны лебедки. Стрела, в свою очередь, в точках 11 и 10 образует вращательные пары с рукоятью и направляющим блоком, а рукоять с ковшом в точках В и D – вращательные пары с подъемным и тяговым канатами. Механизм воспроизводит рабочее движение обратной лопаты вращением звеньев 3 и 2. Процесс резания является результатом сложения вращательного движения рукояти относительно шарнирного
260
соединения ее со стрелой и вращательного движения стрелы относительно ее пятового шарнира.
Ковш, заброшенный на вытянутой рукояти, подтягивается тяговым канатом и врезается в грунт под действием силы тяжести. Перемещаясь вдоль поверхности массива, ковш заполняется грунтом и подтягивается к стреле. В таком положении ковш и стрела поднимаются подъемным полиспастом. Поворотная платформа вместе с рабочим оборудованием поворачивается к месту разгрузки, где ковш разгружается, и возвращается обратно, а рукоять с ковшом опускается в забой.
Для отрывки узких траншей с отвесными стенками стружка грунта отделяется последовательно в одном и том же месте. Для рытья широких траншей и котлованов стружка грунта отделяется в забое последовательно по дуге, в пределах угла поворота экскаватора до 1800. Выгружается грунт при наклоне ковша через его открытую переднюю часть.
Конструкция одноковшового экскаватора с канатным приводом, оборудованного грейфером.
Рис. 5.5. Экскаватор с грейферным оборудованием:
а) схема экскаватора с грейферным оборудованием; б) схема грейфера; 1 – канат подъема-опускания стрелы; 2 – решетчатая стрела; 3 – тяговый канат, 4 – замыкающий канат; 5 – ковш; 6 – поддерживающий канат
Грейфер применяют для рытья котлованов траншей, колодцев и при погрузочно-разгрузочных работах. Особенно эффективно использование такого оборудования при копании глубоких выемок, а также в стесненных условиях.
При работе грейфером при расторможенных подъемном 3 и замыкающем 4 канатах ковш грейфера с раскрытыми челюстями опускается на грунт. Зубья и режущие кромки челюстей частично врезаются в него. При натягивании замыкающего каната 4 ковш закрывается и поднимается, затем осуществляется поворот экскаватора к месту разгрузки, где челюсти раскрываются и грунт высыпается. Далее осуществляется поворот в забой и рабочий цикл экскаватора повторяется.
Конструкция одноковшового экскаватора с канатным приводом, оборудованного драглайном.
261