1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1 ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1. Назначение шагающего экскаватора типа ЭШ – 11/70

Наиболее характерными представителями выемочно-погрузочых машин, эксплуатируемых на открытых разработках, являются одноковшовые и многоковшовыеэкскаваторы. Экскаватором называется машина, предназначенная для зачерпывания (экскавации) горной массы, перемещения ее на относительно небольшие расстояния и погрузки на транспортные средства или в отвал. Рабочий цикл одноковшового экскаватора складывается из четырех последовательных операций: наполнения ковша (черпания), перемещения его к месту разгрузки (транспортирования), разгрузки и перемещения порожнего ковша к месту зачерпывания для воспроизведения нового цикла. Поэтому од­ноковшовые экскаваторы являются машинами цикличного (прерывного) действия. В отличие от них многоковшовые экскаваторы, у которых все элементы рабочего цикла осуществляются одновременно (совмещение), являются машинами непрерывного действия. Существующие типы экскаваторов в общем, виде классифицируются типажом по следующим признакам: назначению и роду выполняемой работы; вместимости ковша (Е, м³ — одноковшовые) или теоретической производительности (Q, м³/ч — многоковшовые); видам рабочего, ходового и силового оборудования. В свою очередь, одноковшовые и многоковшовые экскава­торы имеют более узкие классификации, отвечающие конкретной специфике конструкций той или иной группы машин, которые будут рассмотрены ниже, в соответствующих разделах.

Любой экскаватор, одноковшовый или многоковшовый, состоит из рабочего (у одноковшовых экскаваторов оно же и транспортирующее), транспортирующего, механического, вклю­чающего главным образом передаточные механизмы (трансмиссии), ходового и силового оборудования, а также механизмов управления, металлоконструкций платформы и надстройки, кузова.Конструктивной схемой, в отличие от кинематической, называют схематическое изображение всей машины или ее основ­ных узлов с указанием их действительного взаимного расположения и кинематической связи. Одним из главных признаков различия одноковшовых экс­каваторов, определяющих их назначение и область примене­ния, является рабочее оборудование (исполнительный механизм). В зависимости от назначения рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов имеет различную конструкцию и кинематику. На универсальных экскаваторах могут приме­няться до десяти видов сменного рабочего оборудования. Од­нако экскаваторы, используемые на открытых горных разработках, имеют, как правило, один основной вид специализированного рабочего оборудования. Основные виды рабочего оборудования одноковшовых экс­каваторов, применяемого на открытых работах,—прямая напорная лопата и драглайн; более ограниченно используют гид­равлические прямые и обратные лопаты, ковшовые погрузчики, грейфер, струг и кран.

Экскаватор может применяться на открытых разрезах в угольной промышленности, черной и цветной металлургии, промышленности строительных материалов, а также на строительстве каналов ирригационных систем и различных гидротехнических сооружений.

Невысокие значения давлений на грунт при работе и передвижении в сочетании с высокой маневренностью позволяют использовать экскаватор для работы на слабых грунтах и в стесненных условиях.

Конструкция экскаватора, используемые покупные изделия и материалы соответствуют государственным стандартам действующими в Украине и корреспондирующимися со стандартами ISO.

Экскаватор ЭШ–11/70 является уникальной машиной и рассчитан на длительный срок службы.

Экскаватор состоит из следующих основных составных частей:

– опорной части;

– рабочего оборудования;

– механизма напора.

Общий вид экскаватора представлен на рисунке №1.

где, 1 – база, 2 – роликовый круг, 3 – зубчатый венец, 4 – центральная цапфа, 5 – механизм шагания, 6 – механизм поворота, 7 – блоки направления, 8 – поддерживающие блоки, 9 – тяговые канаты, 10 – ковш, 11 – подъёмные канаты, 12 – следящие блоки, 13 – стрела, 14 – вантовая подвеска стрелы, 15 – кабина, 16 – лебёдка подъёма стрелы, 17 – кузов, 18 – подкрановый путь, 19 – подъёмная лебёдка, 20 – тяговая лебёдка, 21 – надстройка, 22 – поворотная платформа, 23 – главный преобразовательный агрегат, 24 – шкафы управления.

Рисунок 1.1 – Общий вид экскаватора типа ЭШ –11/70

Основанием экскаватора является опорная база. На верхнем настиле опорной базы установлены центральная цапфа, зубчатый венец и роликовый круг.

Рабочее оборудование экскаватора включает в себя стрелу с подвеской и ковш с упряжью.

Стрела.

Стрела предназначена для обеспечения необходимой зоны действия ковша при выполнении экскаватором основных операций по разработке грунтов.

Стрела представляет собой пространственную конструкцию и состоит из верхней и нижней секций, раскосов, верхнего пояса и подвески.

Нижняя и верхняя секции, а также раскосы выполнены из уголков и соединены между собой с помощью шарниров. Шарнир соединения верхней и нижней секции расположен выше линии, соединяющей ось пяты стрелы и следящих блоков. Геометрический излом верхней и нижней секций обеспечивает предохранение от запрокидывания верхней секции.

Верхняя секция стрелы удерживается в рабочем положении верхним поясом, который представляет собой шесть раздельных канатных вант, закрепленных на уравнительные траверсы.

В головной части верхней секции установлены следящие блоки, которые имеют возможность качаться вслед за отклонениями подъёмных канатов при поворотах экскаватора и передают усилия, возникающие в подъемных канатах, на стрелу.

Блоки вращаются на сферических роликоподшипниках, установленных на цапфах траверсы, которая совместно с блоками имеет возможность покачиваться на сферических роликоподшипниках, установленных на цапфе верхней секции стрелы.

Для предохранения элементов стрелы от возможных случайных ударов подъемными канатами на стреле установлены предохранительные ролики.

Для защиты стрелы от ударов по ней ковшом, устанавливается устройство защиты стрелы от растяжки ковша.

Для осмотра и обслуживания вдоль стрелы установлены лестницы и площадки.

Подвеска стрелы.

Для подъема стрелы в рабочее положение и опускания ее предназначена подвеска стрелы, к которой крепятся верхний пояс и передние раскосы. Подвеска стрелы устанавливается в головной части колонны надстройки.

Подвеска стрелы представляет собой восьмикратный полиспаст. Канат, огибая блоки, вращающиеся на осях, одним неподвижным концом закреплен на головной части колонны надстройки, а второй конец крепится на барабане лебедки подъема стрелы.

В рабочем положении стрела удерживается с помощью серег, закрепленных на надстройке.

Ковш.

Ковш является основным рабочим органом экскаватора и предназначен для выполнения операций копания грунта, перемещения и выгрузки его в отвал.

Ковш состоит из корпуса и упряжи.

Корпус ковша представляет собой сварно–литую конструкцию, состоящую из литого козырька, изготовленного из износостойкой марганцовистой стали, с пятью сменными зубьями, закрепленными на козырьке фиксаторами, сварного корпуса из низколегированного листового проката и литых элементов, образующих каркас ковша.

Упряжь ковша предназначена для передачи ковшу усилий от тяговых и подъемных канатов, регулирования глубины врезания при копании, удержания ковша в горизонтальном положении и для его разгрузки.

Упряжь ковша состоит из тяговых, разгрузочных, верхних и нижних подъемных цепей, разгрузочного блока, разгрузочного каната и деталей крепления указанных элементов между собой.

Разгрузочный блок, заключенный в обойму, вращается на бронзовой втулке. Обойма крепится к траверсе, к которой присоединяются подъемные канаты.

Разгрузочный канат одним концом закрепляется на арке ковша, а вторым, связан с разгрузочными цепями.

Платформа поворотная с механизмами.

Платформа поворотная является основанием для установленных на ней механизмов, оборудования, пневматической и смазочной систем, электрооборудования, кузова и, вместе с рабочим оборудованием, составляет поворотную часть экскаватора.

Поворотная платформа своим центровым стаканом устанавливается на центральную цапфу, и через верхний рельсовый круг и роликовый круг опирается на нижний рельсовый круг базы.

Поворотная платформа представляет собой рамную сварную металлоконструкцию из низколегированной стали и состоит из трех частей, соединяемых на монтаже высокопрочными болтами. Все люки сверху перекрыты сплошными настилами.

Механизмы и электродвигатели устанавливаются на обработанные постели. В хвостовой части расположены отсеки для укладки противовеса. Для установки надстройки приварены башмаки. Доступ с поворотной платформы на базу и в высоковольтный отсек осуществляется через люк. Внутри платформы расположены желоба для укладки кабелей электрооборудования.

На нижнем основании средней секции установлены подхваты. Подхваты поднимают и удерживают край базы при шагании.

Лебедка тяговая.

Лебёдка тяговая предназначена для выполнения операций копания, удержания гружённого ковша при повороте в отвал и его разгрузке.

Лебёдка имеет привод от двух электродвигателей, которые посредством кулачковых муфт с тормозными шкивами соединены с двухступенчатым редуктором. На концах выходного вала редуктора установлены правый и левый барабаны, предназначенные для передачи усилия от редуктора тяговым канатам.

Торможение лебёдки электрическое.

Колодочные пневматические тормоза предназначены для аварийной остановки тяговой лебёдки при обесточивании экскаватора, аварийной ситуации или при остановке экскаватора.

Для защиты от возможного затягивания упряжи ковша в блоки направления и в следящие блоки при ошибках в управлении, на выходных валах тягового и подъемного редукторов установлены командоаппараты, предназначенные для отключения привода тяговой лебёдки при подходе упряжи ковша на расстоянии 1 м к блокам направления и отключения привода подъемной лебедки при подходе траверсы упряжи ковша на расстояние 2 м к следящим блокам.

Лебедка подъема.

Лебёдка подъёмная предназначена для выполнения операций подъёма и опускания ковша при перемещении его в забой или отвал, удержания ковша в поднятом положении, а также для регулирования заглубления ковша при копании.

Конструкция подъемной лебедки аналогична тяговой, за исключением нарезки ручья на барабанах и сборки выходного вала редуктора.

На подъемной и тяговой лебедках установлены устройства защиты от разматывания канатов, предохраняющие канаты от соскакивания при их случайном провисании.

Механизм шагания.

Механизм шагания предназначен для передвижения экскаватора в необходимом направлении.

Передвижение экскаватора осуществляется методом шагания, которое выполняется четырёхзвенным кривошипно–рычажным механизмом. При шагании экскаватор опирается на землю тремя точками: двумя лыжами и передней (у пят стрелы) кромкой базы. При этом экскаватор становится в

наклонное положение “на стрелу”, база удерживается подхватами. Передвижение экскаватора производится только в направлении “от стрелы”. Изменение направления передвижения экскаватора осуществляется путём поворота платформы (с поднятыми лыжами) относительно базы.

Привод механизма шагания осуществляется от электродвигателя через кулачковую муфту, редуктор и две открытые зубчатые передачи.

При обесточивании привода удерживание машины, а также удерживание лыж при экскавации производится колодочным тормозом.

Исполнительная часть механизма шагания представляет собой четырёхзвенный кривошипно–рычажный механизм и включает в себя: эксцентрики, насаженные на концы выходных валов, ноги, рычаги и лыжи. Нога опирается на цапфу эксцентрика через два конических роликоподшипника. Шаровое соединение ноги с лыжей позволяет последней хорошо приспосабливаться к рельефу местности.

Установка лыжи параллельно продольной оси экскаватора в конце каждого шага осуществляется механизмом возврата лыж.

Во время экскавации и изменения направления шагания лыжи находятся в верхнем направлении.

Кран мостовой.

Кран мостовой грузоподъемностью 16 т и пролетом 7.9 м предназначен для обслуживания механизмов, расположенных на поворотной платформе.

Кран имеет возможность выезда вперед и назад за пределы поворотной платформы.

Кран состоит из следующих основных узлов: моста, механизма передвижения моста, тележки с механизмами подъема и передвижения.

При работе экскаватора мостовой кран стопорится упорами в хвостовой части экскаватора.

Управление краном дистанционное и производится с платформы.

Кузов и кабина машиниста.

Кузов экскаватора предназначен для защиты оборудования, установленного на поворотной платформе, от воздействия внешней среды.

Кузов представляет собой не утепленную металлическую оболочку и состоит из несущего каркаса, стенок, собранных из типовых панелей, ворот с механизмами их открывания, крыши с фронтонами, козырьков, кабины машиниста и кронштейна под нее, лестниц, площадок и ограждений.

Кабина машиниста предназначена для создания комфортных условий работы машиниста и защиты органов управления от воздействия внешней среды. Она представляет собой металлическую конструкцию бескаркасного типа и состоит из основания, крыши, боковых и задней стенок, собранных из типовых панелей.

Размещенные в кабине пульты и органы управления, рабочее кресло обеспечивают удобные условия работы.

Кабина оснащена светофильтром и обдувом воздухом, исключающим запотевание и обледенение стекол.

Рабочее оборудование и поворотная платформа с механизмами составляют поворотную часть экскаватора.

Стрела своим основанием шарнирно опирается на подпятник поворотной платформы и удерживается в рабочем положении вантовой подвеской, соединяющей ее с надстройкой.

Ковш, посредством упряжи, соединен с тяговыми и подъемными канатами соответствующих лебедок.

На поворотной платформе размещены все основные механизмы экскаватора: тяговая и подъемная лебедки, механизм поворота, привод механизма шагания, пневмосистема управления, смазочная система, электрооборудование, надстройка.

Главный преобразовательный агрегат и противовес расположены в хвостовой части поворотной платформы.

На центральной цапфе установлен высоковольтный токоприемник.

Все механизмы, расположенные на поворотной платформе, закрыты кузовом.

Кабина машиниста расположена на выступающем кронштейне у левого переднего угла кузова выше уровня поворотной платформы.

По подкрановым путям, расположенным вдоль продольной оси экскаватора внутри кузова с выходом за его пределы, перемещается мостовой кран грузоподъемностью 16 т для обслуживания механизмов, расположенных на поворотной платформе.

На надстройке расположены подъемные и тяговые поддерживающие блоки, блоки направления, лебедка подъема, а также предусмотрена поворотная консоль грузоподъемностью 5 т для их обслуживания.

Для отвода грунта, ссыпающегося с тяговых канатов за пределы экскаватора, предусмотрена система желобов.

Все механизмы имеют ограждения. Поворотная платформа, надстройка и стрела оборудованы площадками и лестницами, обеспечивающими свободный доступ к узлам и механизмам для их обслуживания.

Питание экскаватора электроэнергией осуществляется через гибкий кабель от воздушной сети трехфазного тока напряжением 6000 В .

Главные механизмы экскаватора приводятся в движение от электродвигателей постоянного тока по схеме генератор–двигатель. Двигатели получают питание от пяти-машинного генераторного агрегата, приводом которого является высоковольтный синхронный электродвигатель переменного тока. Вспомогательные механизмы приводятся в движение от асинхронных двигателей переменного тока.

С экскаватором поставляется также комплект запасных частей, используемый в период гарантийного срока эксплуатации, инструменты и приспособления.

Техническая характеристика экскаватора приведена в таблице №1.

Таблица №1 – Технические характеристики

Наименование параметров	Ед. изм.	Норма
1	2	3
Вместимость ковша	м3	11+0,1
Длина стрелы	м	70–0,2
Угол наклона стрелы к горизонту	рад ()	0.52+0.017 (30+1)
Теоретическая производительность, не менее	м3/ч	754
Концевая нагрузка, не более	кН (т)	303.9 (31)
Расчетная продолжительность цикла (при средних параметрах забоя и отвала и продолжительности копания не более 10с в грунтах I категории): при угле поворота на разгрузку 2,4рад (135)	с	52.5+1
Максимальный допустимый продольный уклон при шагании (при отсутствии поперечного уклона), не более	рад ()	0.17+0.009 (10+0.5)
Максимальный допустимый поперечный уклон при шагании (при отсутствии продольного уклона), не более	рад ()	0.052+0,009 (3+0.5)
Продольный уклон при работе, не более	рад ()	0,035+0,009 (2+0.5)
Поперечный уклон при работе, не более	рад ()	0,035+0,009 (2+0.5)
Среднее удельное давление на грунт: при работе при шагании	кПа (кг/см2)	95.7 (0.97) 153.9 (1.56)
Скорость передвижения, не более	м/ч	200+0.05
1	2	3
Конструктивная масса экскаватора, не более	т	627
Масса противовеса, не более	т	66
Масса запасных частей	т	25.51
Масса инструмента и приспособлений	т	1.049
Силовое оборудование		электрическое
Управление главными приводами		электрическое
Подводимый ток: род напряжение частота	В Гц	переменный 50+0.1
Напряжение внутрибортовых сетей	В	380; 220
Номинальная мощность синхронного электродвигателя четырехмашинного преобразовательного агрегата	кВт	1250
Номинальная мощность трансформатора собственных нужд	кВА	250
Величина потребляемого экскаватором тока при пуске синхронного электродвигателя четырехмашинного преобразовательного агрегата, не более	А	900
Величина допустимого падения напряжения в питающей экскаватор сети при пуске синхронного электродвигателя четырехмашинного преобразовательного агрегата, не более	В	1200
1	2	3
Номинальный ток наружной подключающей ячейки	А	400
Марка наружного высоковольтного питающего кабеля		КГЭ
Работа экскаватора разрешена: над уровнем моря, не выше при скорости ветра, не более при температуре окружающей среды	м м/с С	1000 20 от – 40 до +40

1.2 Технологический процесс работы экскаватора типа ЭШ-11/70

Полный рабочий цикл экскаватора слагается из следующих основных операций:

- копание и наполнение ковша грунтом;

- подъем груженого ковша;

- поворот на выгрузку;

- разгрузка ковша;

- поворот в забой;

- опускание ковша в забой.

С целью увеличения производительности экскаватора, путем сокращения продолжительности рабочего цикла, подъем груженого ковша совмещается с поворотом на выгрузку, а опускание ковша – с поворотом в забой.

Копание и наполнение ковша грунтом осуществляется подтягиванием лежащего на грунте ковша канатами, которые наматываются на барабаны тяговой лебедки. Одновременно попускаются подъемные канаты, но так, чтобы коромысло упряжи ковша всегда находилось на весу и не ложилось на

ковш. Врезание ковша в грунт обеспечивается за счет его собственной массы и конструкции режущей части. Величина заглубления ковша (толщина стружки) регулируется натяжением подъемных канатов и положением крепления упряжи в передних проушинах ковша (при креплении тяговых цепей к верхней проушине толщина стружки увеличивается).

Подъем груженого ковша производится подъемными канатами, которые наматываются на барабаны подъемной лебедки. Одновременно попускаются тяговые канаты, но без провисания до начала разгрузки.

От опрокидывания при подъеме ковш удерживается разгрузочным канатом упряжи ковша, усилие которому передается от тягового каната.

Для уменьшения просыпания грунта при подъеме, ковш висит на канатах таким образом, что его днище составляет с горизонтом угол от 10до15.

Разгрузка ковша производится ослаблением натяжения тягового каната, а вместе с ним и разгрузочного. При этом ковш опрокидывается передней своей частью вниз, и грунт высыпается из него.

Опускание ковша в забой производится разматыванием подъемного каната, и, при необходимости, подтягиванием тягового.

При работе, опорой экскаватора является база.

Вращение поворотной платформы на опорно–поворотном устройстве осуществляется механизмом поворота. Выходные вал–шестерни двух редукторов механизма поворота находятся в зацеплении с зубчатым венцом, закрепленным на базе, обегают его и вращают поворотную часть экскаватора.

Передвижение экскаватора осуществляется механизмом передвижения шагающего типа. При работе экскаватора опорные лыжи, смонтированные на поворотной платформе, подняты, что дает возможность начинать передвижение в любом направлении путем простого поворота поворотной платформы.

Основные рабочие параметры экскаватора показаны на рисунке 3 и приведены в таблице №2

Таблица №2 – Рабочие параметры

Наименование параметров	Обозна–чение	Ед. изм.	Норма
Наибольший радиус копания и разгрузки	R	м	66.5–0,3
Наибольшая глубина копания	K	м	35.0–0,15
Наибольшая высота разгрузки	H	м	27.5–0,1