Второй тип ковшей предназначен для разработки грунтов текучей консистенции.

Двухчелюстной

Многочелюстной

1. по синхронности привода рабочих челюстей:

• с синхронным приводом

• с индивидуальным приводом всех челюстей

большинство по 1-й схеме

а) с синхронным приводом с центральным гидроцилиндром

1 – центральный гидроцилиндр

2 - челюсти

3 – жесткие ковши

б) индивидуальный привод ковшей

1 – жесткая траверса

2 – челюсти

3 – гидроцилиндры

2. по возможности поворота ковша относительно вертикальной оси

• неповоротные ковши

• поворотные ковши

Ковши 1-й конструкции си. предыдущие схемы

Поворотные ковши

1 - неповоротный грейфер

2 – поворотный механизм

3 – вал –шестерня

4 – рейка – шток поворотных гидроцилиндров (6)

5 – корпус

3. по конструкции механизма создания напорного усилия:

1. на стандартной гидравлической подвеске одноковшовых экскаваторов.

2. на напорной штанге.

3. на накатноблочной подвеске.

1 - стрела

2 – переходная траверса

3 – грейфер

4 – рукоять

1 - базовая машина

2 – стрела

3 – направляющий аппарат

4 - напорная штанга

5 – грейфер или бур

6 – накатно-блочная система подъема – опускания штанги

Ковши драглайн предназначены для копания откосов и планирования площадок на грунтах 1-й и 2-й категории.

Схема рабочего оборудования ковшей драглайн:

1 - экскаватор с тяговой и стреловой лебедной (базовая подъемно-транспортная машина).

2 – крановая стрела

3 – стреловой канат

4 – устройство наводки тягового каната

5 – тяговой канат

6 – упряжь ковша

7 - ковш драглайн

Ковш может находиться в одном из следующих положений:

1 - начало копания

2 – наполнения ковша

3 – транспортирование ковша с грунтом к месту разгрузки

4 – разгрузка ковша

Конструкция ковша драглайн.

1 - днище ковша (увеличена толщина)

2 – задняя стенка ковша

3 – боковые стенки

4 - арка ковша

5 – подножевая плита

6 - сплошной нож или зубья

7 - серьги и пальцы для крепления упряжи ковша (тяговых, подъемных канатов).

Все перечисленное оборудование относиться и основному оборудованию ЭО

Кроме того существуют специальные экскаваторные ковши для выполнения специализированных работ, например:

1. профильные ковши – для отрывки профильных каналов типа кюветов.

2. челюстные ковши – для копания грунта и захвата штучных грузов.

1 - челюсть

2 – основной ковш

3 – цилиндр управляемая челюстью

3. ковши с активными зубьями для разрушения скальных и прочных грунтов (как правило прямая лопата)

1 - гидромолоты-зубья (2-3 шт.)

2 – основной ковш

Ковши многоковшовых экскаваторов

Многоковшовые экскаваторы в отличии от других МЗР работают в неприрывном технологическом цикле, поэтому конструкция их ковшовых органов дополнительно к функции копания и наполнения ковша должна обеспечивать автоматическую разгрузку гранта и отвод его в отвал. Данная функция конструктивно обеспечивается навеской нескольких ковшей на единый приводной орган. В качестве таких рабочих органов в многоковшовых экскаваторах используют: роторы и цепи.

Схема роторного ковшового рабочего органа

1 - рама ротора (сварная жесткая конструкция)

2 – ковши

3 – редуктор привода ротора

4 – чаще гидравлический, иногда электрический двигатель

5 - приводной вал ротора

6 - стрела ротора

7 – устройство отвода высыпающегося их ковша грунта на транспортер (тарельчатого типа)

8. – отводной транспортер грунта

схема цепного ковшевого рабочего органа.

1 - рама

2 – ведущая звездочка

3 – ведомая, натяжная звездочка.

4 – натяжное устройство (винтовая, гидравлическая)

5 – приводной редуктор

6 - гидродвигатель

7 - ковш

8 – поддерживающие рамки

9 – опроные рамки (на коротких рабочих органах могут не устанавливаться)

10 – рама базовой машины

11 – кронштейны крепления г/ц подъемы опускания 12

Ширина ковшей больше ширины рабочего органа

Главный элемент данного рабочего оборудования, ковш, выполняется по следующим схемам:

а) арочный ковш

1 - арка – ковш штамповочная

2 – зубья

3 – подрезающие ножи

4 – кронштейны крепления и тяговой цепи

5 – цепь.

б) ковши с цепным днищем

1 - режущий периметр

2 - зубья

3 – подрезающие ковши

4 – днище заслонка (для роторов)

5 – цепь якоря

применяется, если крупные куски и не проваливаются через цепь.

в) режущие периметры (см. рис(б) без 4 и 5 ) устанавливают между основными транспортирующими ковшами для предварительного рыхления и облегчения загрузки основных ковшей.

Скреперные ковши

Эти ковши в отличии от других МЗР имеют увеличенную емкость ковша (840 м³). Стандартный ряд 8; 10; 15; 25; 40 м³. технологический цикл работы скрепера включает в себя след. операции

а-б – наполнение ковша за счет силы тяги Т базового ковша

б – конец наполнения ковша (ковш извлекают из грунта, закрывают передную стенку и в таком виде переходят к операции в)

в – транспортирование грунта к месту отвала (протяженность 1,5 – 3 км)

г – разгрузка и частичное планирование грунта

д – операция обратного (холостого) хода

конструктивно сами ковши скреперов выполняются по двум схемам:

а) Ковш с пассивной загрузкой

б) Ковш с принудительной загрузкой

Общие сведения о грунтах как об объекте экскавации их мзр

1. общая классификация грунтов

2. состав, происхождение, прочность по шкале А. Н. Зеленина.

3. Основные физико-механические свойства грунтов, влияние на сложность экскавации, методика определения.

На территории России все грунты, поддающиеся разработке с ном. МЗР в соответствии со стандартом классифицируются по следующим признакам и видам:

1. по геоморфологическому признаку (по времени образования и по органическому составу)

а) скальные грунты (известняки, доломиты, песчаники и связные грунты с включением крупнообломочных скальных пород > 60% по объему – каменистые грунты)

б) связные грунты (глины, суглинки, супеси, почвы)

в) несвязные (галичники, пески различной крупности).

2. по фракционному составу.

а) Крупнообломочные (d_ср > 150 мм)

б) Обломочные грунты (100< d_ср <150 мм)

в) галичники d_ср = 5075 мм

г) пески делятся на:

1. крупные

2. Средние

3. Мелкие

4. Тонкие

д) Глинистые минеральные частицы (связующие) d_ср < 0.05 мм

4. по сезонному признаку или по сезонному состоянию группы делятся на :

а) малые, иногда не промерзающие

б) мерзлые, подверженные сезонному промерзанию

в) вечномерзлые

5. по прочностным характеристикам:

 = P / F в основном суглинки

в основу классификации по данному признаку заложены исследования профессора А. Н. Зеленина 60-х годов, установившие, что приблизительно 86% территории СССР занято связными грунтами, среди которых 46% составляют суглинки, приблизительно 25% супеси, остальные глины. В соответствии с этими исследованиями в 1968г. ВНИИ Стройдормашем и Гос. Стандартом был зарегистрирован ГОСТ – «Грунты, их прочностные свойства и сложность экскавации при разработке МЗР». В соответствии с данным стандартом все грунты, разрабатываемые с ном. МЗР в зависимости от своих прочностных свойств, определяемых по обобщенному прочностному параметру грунтов «С_уд» - число ударов плотномера ДОРНИИ

Число С_уд определяется специальным плотномером

1 - направляющий и ударные стержни

2 – ударник

3 – ограничители хода ударника

4 – сменный, увеличенный наконечник, F₂ = 10 F₁.

Основные размеры ударника, влияющие на точность определения прочностных свойств грунта, строго определенным стандартом.

G – все ударной части, определяет энергию одного удара при падении с высоты H

F₁, F₂ – площади наконечника, погружающихся в грунт.

h₁, h₂ – глубина погружения наконечника под действием последовательных ударов ударника, определяющая работу, необходимую на деформацию грунта, достаточную для его полного разрушения.

В зависимости от числа ударов необходимых для погружения рабочего наконечника в грунт га высоту h₁ или h₂ все перечисленные грунты по классификации Зеленина делятся на 8 категорий

Категории грунта по сложности экскавации	B I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII
Число Cуд	11-4	До7	Д до13	26	45	100	200	300

I – IV – талые грунты

V – VIII – скальные, мерзлые, вечномерзлые

Р_т = С_уд * F

3. сопротивление резанью или копанию грунта рабочим оборудованием МЗР в практике проектирования принято оценивать двумя методами:

1. эмпирический метод. Основывается на обобщенной прочностной характеристике грунта или на уд. Сопротивлении копания грунта

P_i = k_удi* S_i = k_удi * b_i * h_i

P_i – сопротивление копания или резанья грунта определяется типом рабочего органа.

k_удi – ударное сопротивление копания грунта строго определенным типом рабочего органа. Данная величина является функцией обобщенной прочности характеристики грунта

k_удi = f (C_уд) [Н/м²; Па; МПа ]

данная функция определяется экспериментально при копании различных грунтов различными рабочими органами и записывается в виде

k_удi = А * C_уд

А – эмпирический коэффициент, определяется опытным путем. В справочной литературе представлены уд. Сопротивлений разработки грунтов различными типами раб. Оборудования в виде табл.

2. Теоретический метод.

Сопротивление резанью грунта определяется на основе сопротивления подробной расчетной схемы процесса разрушения грунта тем или иным рабочим органом, составление реалагической действующих активных и пассивных сил, представление грунта в виде определенной упруго-пластической, а иногда и хрупкой рабочей среды с определенными физико-механическими свойствами, определяющими внутреннее напряжение грунта, сопротивляющееся его разрушению.

Наиболее часто в качестве основных физико-механических свойств типичных упруго-пластических грунтов используют:

Физ:

1. объемная масса грунта (вес)  () = m / V; (G/V) [кг/м³] (кГс/см³)

2. Объемная относительная влажность  = (m_e - m_c)/m_e *100%

m_e – масса грунта при естественной влажности (при влажности, при которой производиться измерение ).

m_c – масса того же объема грунта в сухом состоянии.

Наиболее типичная влажность грунтов в средней полосе России 12-24%

3. Пористость грунта. Определяет объем пустот в теле естественного грунта.

e = V_ / V_ * 100%

V_ - объем пор в грунте, V_ - общий объем грунта

Мех:

4. коэффициент внутреннего трения.

а) – схема установки по определению мех. свойств грунтов.

б) – диаграмма измерений предельных напряжений в грунтах.

На рис. (б) принято:

_пред – предельное нормальное напряжение в грунте, при котором возникает полный срез образца.

_пред – то же для касат. напряжений.

С₀ – пред. сцепление грунта, соответствующее моменту начало сдвига.

_внутр – угол внутреннего трения грунта

Коэффициент внутреннего трения грунта:

f = tg _внутр

для условия реальных расчетов данный коэффициент позволяет определить силу трения грунта по грунту исходя из след. схемы

5. Коэффициент внешнего трения

природа коэффициента внешнего трения такая же, как у коэффициента внутреннего трения, но при этом сдвиг относительно стальной шлифовальной поверхности.

f_гр.с. = tg _внутр

коэффициент используют для определения сопротивлений грунта по стальной поверхности рабочих органов.

W_стр = N * f_гр.-ст.

6. уд. сопротивление грунта сдвигу. Определяется на сдвиговом стенде в соответствии с диаграммой (б) по зависимости  = С₀+ _н tg  = C₀ + _н f _гр.гр.

Данная зависимость определяет касательное напряжение на поверхностях сдвига грунта в зависимости от действующих норм напряжений на поверхности грунта (берется предельное напряжение одноосного сжатия грунта) и в зависимости от сцепления грунта С₀. данная характеристика используется для определения сил на поверхностях отделения стружки грунта от основного массива.

В соответствии со схемой и формулой сопротивление среды грунта на поверхности сдвига стружки определяется зависимостью

W_среза= *S_среза = *В_Н* Н*cos(_p+) = (C₀+[]tg )B_H cos (_p+ )

C₀ – удельное сцепление грунта ( табл. значение)

[] – предельное напряжение одноосного сжатия грунта.

 - угол внутреннего трения грунта

B_H – ширина ножа

Н – глубина резанья грунта ножом

_p – угол резанья грунта ножом

Суммарная сила резанья грунта ножом, направленная против вектора резанья грунта ножом будет равна

W_рез = (С₀+  tg ) B_H Н cos² (_P+)

Х о д о в о е о б о р у д о в а н и е.

1. Конструктивные разновидности, оси характеристик и области использования отдельных видов Х.О..

2. Гусеничные Х.О.. Классификация, особенности исполнения и применения в различных условиях.

3. Пневмоколесное Х.О.. То же.

4. Шагающее Х.О.. То же.

5. Общий алгоритм расчета гусеничного Х.О.. Состав и назначение отдельных методик.

6. Методика определения конструктивных параметров гусеничного Х.О..

7. методика определения уд. давления гусеничного Х.О. на грунт.

8. Методика тягового расчета гус. Х.О..

9. Методика определения уд. давления на грунт пневмоколесного Х.О..

10. методика тягового расчета пневмоколесного Х.О..

Все МЗР по типу используемого Х.О. бывают

1. Гусеничных

2. Пневмоколесные

3. шагающие

4. плывучими.

5. ж/д

Гусеничные отличаются относительно низким уд. давлением на грунт как следствие этого – высокой проходимостью. Вследствие конструктивных особенностей обеспечивающих возможность бортового поворота являются чрезвычайно маневренными. Вследствие особенностей гусеничного движителя с грунтом, обеспечивающего высокий коэффициент сцепления гусеничные МЗР отличаются от всех других повышенным коэффициентом использования сцепного веса машины _сцеп  1. конструктивная простота обеспечивает повышенную надежность и ремонтопригодность. Основной недостаток – из низкая мобильность. В условиях реального производства скорости гусеничных МЗР не превышают 15 ^км/_Ч .

Пневмоколесные МЗР, отличаясь повышенной мобильностью , имеют невысокую проходимость и маневренность.

Шагающие МЗР отличаются наименьшей мобильность, наивысшей проходимостью и средней маневренностью.

В соответствии с записанными признаками гус. МЗР используются при работе с раб. Оборудованием, требующим значительных тяговых усилий, в условиях работы на сильно пресеченной местности, в стесненных условиях; в услов, где нет необходимости в высоких скоростях передвижения (бульдозеры, ЭО, рыхлители).

Пневмоколесные МЗР используются в случае необходимости перемещения грунтов и машин с высокими скоростями.

Шагающие МЗР используются только на сверхтяжелых машинах, требующих малой мобильности и большой проходимости.

2. Гус. Х.О..

Приблизительно 70-80% всех МЗР выпускаются гусеничными. Это обеспечивает повышенное тяговое усилие и высокую проходимость при эксплуатации на открытых стройплощадках. Гус. Х.О. классифицируется:

1. по типу подвески.

   1. с жестким движителем.

   2. с полужестким движителем подвеской.

   3. с эластичным движителем.

1 - рама базовой машины

2 – движитель

3 – жесткий элемент подвески.

4 – упругий элемент подвески.

5 – упруго демпфирующий элемент подвески (пневмо- или гидро амортизатор)

2. по типу гус. движетеля.

1. малоопорные

2. многоопорные

3. многоопорные балансирный.

Общая схема гусеничного движителя.

1 - гусеничная тележка.

2 – рама гусеничная.

3 – ведущая звездочка.

4 – ведомая звездочка, или поддерживающее колесо.

5 – бортовой редуктор для привода и укрепления ведущими звездочками.

6 – рама гусеничной тележки (полурама).

7 – механизм натяжения гусеничной ленты.

8 – дифференциальный редуктор.

9 - Поддерживающие ролики.

10 – опорные ролики

11 - гусеничная лента.

12 - Трак.

13 – трековый палец.

14 – грунтозацеп трака.

1. малоопорные t_ок / t_Т >4

2. многоопорные t_ок / t_Т < 2

3. балансирный

1 - полурама

2 – опорные катки.

3, 4 – полубалансиры.

5 – пружина (амортизатор)

2. по форме гусеницы.

1. параллельные

2. поднятые 2 звездочки

3. поднятые 3 звездочки.

1 - ведомые звездочки

2 – ведущие звездочки

2. по способу управления Х.О.

1. с раздельным приводом.

2. с центральным приводом.

1,2 – гусеничные тележки

3 – бортовые редукторы.

4 – гидродвигатели привода редуктора.

4 – главная дифференциальная передача.

5 – трансмиссия к гл. двигателю.

6 – фрикционы.

1. жесткие подвески отличаются высокой динамичностью при работе, вследствие чего для надежности работы они должны иметь «мощное» сечение, что увеличивает габариты гус. рамы, их массу и стоимость. Достоинства – простота в эксплуатации и обслуживании. Эластичные подвески отличаются малой динамикой, возможностью обеспечения скоростного режима работы МЗР, являются сложными, дорогостоящими, малонадежными. Поэтому в МЗР находят наибольшее применение полужесткие подвески.

2. в МЗР наибольшее распространение получили простые многоопорные движители, отличающиеся простотой, надежностью в работе и малыми затратами мощности на преодоление внутреннего сопротивления.

1. большинство гус. МЗР за исключением цепных и роторных траншейных экскаваторов и тракторов фирмы Caterpillar изготовляются с параллельной компоновкой гус. цепей, как наиболее простых и надежных в работе при малых скоростях передвижения.

Наиболее часто на современных МЗР применяют раздельный гидрообъемный привод тележек. Недостатки: m=(20-40%) машины; V транс; низкая долговечность.