1.4 Конструкция

1.4.1. Экскаваторы с гибкой подвеской рабочего оборудования

Экскаваторы с гибкой подвеской рабочего оборудования представляют собой полноповоротные машины (рис 1.2) с одномоторным и многомоторным приводом. На поворотной платформе таких машин смонтирована двуногая опорная стойка, несущая стрелоподъемный полиспаст. Промышленность выпускает строительные экскаваторы с одномоторным приводом 3…5 – й размерных групп, с многомоторным приводом –6-й размерной группы.

а)

Рис. 1.2. Строительные полноповоротные экскаваторы с механическим приводом и гибкой подвеской рабочего оборудования: а – пневмоколесный третьей размерной группы; б – гусеничный четвертой размерной группы; 1 – пневмоколесное ходовое устройство; 2 – поворотная платформа; 3 – двуногая стойка; 4 – стрелоподъемный канат; 5 – передняя стойка; 6 – кабина машиниста; 7 – подъемный канат; 8 – стрела; 9 – рукоять; 10 – ковш обратной лопаты; 11 – тяговый канат; 12 – опорно-поворотное устройство; 13 – гусеничное ходовое устройство

Основными видами сменного рабочего оборудования таких экскаваторов являются прямая и обратная лопаты, драглайн, грейфер и кран. Кроме указанных видов, экскаваторы оснащаются также оборудованием для погружения свай и шпунта, планировки и зачистки площадок и откосов, засыпки траншей, корчевания пней, рыхления мерзлых и скальных грунтов, взламывания дорожных покрытий, разрушения старых фундаментов зданий и стен и т.п.

Экскаватор с рабочим оборудованием прямой лопаты (рис. 1.3, а) разрабатывает грунт в забое, расположенном выше уровня стоянки машины. В комплект оборудования прямой лопаты входят стрела 6, рукоять 4 с седловым подшипником, ковш 3 с открывающимся днищем, напорный механизм 5 (у экскаваторов 2-й и 3-й размерных групп напорный механизм отсутствует), полиспасты 1 и 2 подъема стрелы и ковша. Стрелу прямой лопаты выполняют в виде прочной, пустотелой сварной из металлопроката конструкции. Рукояти применяют двух типов: однобалочные (внутреннего типа) и двухбалочные (внешнего типа). Тип рукояти определяет ее положение относительно стрелы: однобалочная рукоять проходит внутри стрелы, двухбалочная – снаружи. Соединяется рукоять со стрелой седловым подшипником, который дает возможность рукояти поворачиваться не только в вертикальной плоскости относительно стрелы, но и совершать возвратно – поступательное движение вдоль оси рукояти. Конструкция рукояти обычно определяет и конструкцию механизма напора. Стрела подвешена на стреловом канате. С помощью стрелоподъемной лебедки угол наклона стрелы может быть изменен. При работе он составляет обычно 45^° или 60^° и во время рабочего цикла не меняется. В начальный период рабочего цикла ковш находится у нижней кромки забоя. Затем вместе с рукоятью он перемещается вверх и одновременно для регулирования толщины срезаемой стружки подается вперед (осуществляется напор). Ковш поднимается с помощью подъемного каната, огибающего головные блоки. Закреплен канат на барабане подъемной лебедки, установленной на поворотной платформе. После наполнения ковша экскаватор поворачивается под разгрузку. Выгрузка грунта осуществляется при открывании днища ковша. Чтобы открыть днище необходимо выдернуть засов из отверстия петли. Это может быть осуществлено, например, с помощью специального каната. Закрытие днища происходит автоматически.

Экскаватор с оборудованием обратной лопаты (рис. 1.3, б) предназначен для рытья траншей и небольших котлованов, расположенных ниже уровня его стоянки. Рабочее оборудование обратной лопаты состоит из ковша 8, рукояти 4, стрелы 6, передней стойки 7 и полиспастов: тягового 9, подъемного 2 и стрелового 1 (для удержания передней стойки). Наполнение ковша, врезаемого в грунт под действием веса рабочего оборудования, происходит при подтягивании его к экскаватору тяговым полиспастом 9 и одновременном ослаблении натяжения подъемного полиспаста 2. Выгрузка грунта из ковша осуществляется поворотом рукояти от забоя при ослаблении тягового полиспаста и подъеме рабочего оборудования подъемным полиспастом.

Экскаватор с оборудованием драглайна (рис. 1.3, в) разрабатывает грунт ниже уровня своей стоянки и применяется для рытья котлованов, траншей, а также для разработки выемок при сооружении земляного полотна железных и автомобильных дорог. Сменное рабочее оборудование драглайна включает удлиненную решетчатую стрелу 10, специальный ковш совкового типа 12 с подъемными и тяговыми цепями, стрелоподъемный полиспаст 1, канаты: подъемный 11, тяговый 14, разгрузочный (опрокидной) 13 и механизм наводки (систему направляющих блоков 15) тягового каната. Наполнение ковша, прижимаемого к забою собственным весом, происходит при подтягивании его к экскаватору тяговым канатом 14. Выгрузка поднятого на необходимую высоту ковша осуществляется путем его поворота при ослаблении натяжения тягового и опрокидного канатов. Стрела сварная, решётчатой конструкции, что даёт возможность уменьшать её массу и делать более длинной, чем стрелы прямой и обратной лопат, применяя ковш той же ёмкости. В результате удлинения радиус действия машины и высота выгрузки увеличиваются. Стрела состоит из двух соединённых болтами частей, нижняя из которых уширена к пяте стрелы и шарнирно укреплена в проушинах поворотной части платформы. Длина стрелы может быть увеличена за счет дополнительных вставок между верхней и нижней частями стрелы. При работе драглайна угол наклона стрелы составляет обычно 30…45^°. Ковш драглайна открыт спереди и сверху, его боковые стенки соединяются поверху аркой. Ковш подвешивается к подъемному тросу. Цикл работы драглайна состоит из следующих операций:

- поворот стрелы к забою;

- подъем ковша к вершине стрелы подъемным канатом, вследствие прикрепления подъемных цепей ближе к задней стенке ковша при отпущенном тяговом тросе ковш висит зубьями вниз;

- заброс ковша с раскачиванием его при помощи тягового и подъемного тросов. Ковш, падая зубьями вниз, врезается в грунт;

- набор грунта с подтягиванием ковша к экскаватору тяговым канатом;

- подъем ковша с помощью подъемного каната, при этом ковш удерживается от опрокидывания тяговым и разгрузочным канатами;

- поворот стрелы к месту отвала одновременно с подъемом ковша;

- разгрузка ковша при растормаживании тягового и разгрузочного каната.

Затем цикл повторяется в той же последовательности.

Экскаватор с крановым оборудованием – экскаватор – кран (рис. 1.3, г) используют при различных монтажных и погрузочно-разгрузочных работах. В комплект кранового оборудования входят удлиненная стрела 10, стрелоподъемный 1 и грузовой полиспасты, крюковая подвеска или специальные устройства для захвата грузов.

Экскаватор с грейферным оборудованием (рис. 1.3, д) применяют при погрузке и выгрузке сыпучих и мелкокусковых материалов, очистке траншей и котлованов от обрушившегося грунта и снега для рытья колодцев и узких глубоких котлованов в легких грунтах, а также для рытья траншей под водой. Грейферное оборудование включает удлиненную решетчатую стрелу 10, двухчелюстной грейферный ковш 17, подъемный 11, и замыкающий 16 канаты. Наполнение ковша происходит в результате его челюстей при натяжении замыкающего и ослаблении подъемного канатов. Разгрузка ковша осуществляется при ослаблении замыкающего каната.

Для осуществления рабочего процесса каждый экскаватор с механическим приводом имеет следующие исполнительные механизмы: главную лебедку, приводящую в действие рабочий орган при копании, стрелоподъемную лебедку для изменения угла наклона стрелы, механизм поворота платформы с рабочим оборудованием вокруг вертикальной оси, механизм передвижения, реверсивный механизм (реверс) для изменения направления движения исполнительных механизмов. Для работы с обратной лопатой, драглайном и грейфером главная лебедка имеет два канатных барабана – подъемный для подъема ковша и тяговый для подтягивания ковшей обратной лопаты и драглайна, замыкания челюстей грейфера. При крановом оборудовании используют один подъемный барабан для подъема крюковой подвески. При работе с прямой лопатой тяговый барабан главной лебедки заменяется звездочкой цепной передачи, приводящей в действие напорный механизм для выдвижения (напора) и втягивания (возврата) рукояти с ковшом. Оба барабана лебедки свободно сидят на валу главной трансмиссии экскаватора, постоянно вращаемой двигателем, и плавно подключаются к ней индивидуальными ленточными фрикционными муфтами с пневматическим или гидравлическим управлением. Торможение барабанов обеспечивается управляемыми ленточными тормозами. Назначение и устройство механизмов подъема стрелы, поворота платформы и передвижения экскаватора такие же, как у полноповоротных стреловых самоходных кранов с одномоторным приводом.

В городском строительстве наиболее широко применяются поворотные строительные экскаваторы с механическим приводом 3…5 размерных групп на пневмоколесных и гусеничных ходовых устройствах. Основным рабочим оборудованием таких машин является обратная лопата.

Рис. 1.3. Основные виды сменного рабочего оборудования строительных экскаваторов с механическим приводом