Виды рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов

Классификация и виды рабочего оборудования

Одноковшовые экскаваторы по количеству видов рабочего оборудования подразделяют на следующие типы: не универсальные, которые имеют, как правило, один вид рабочего оборудования (прямая, обратная лопаты или драглайн), полу универсальные, 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 (см. рис. 4.2, 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.

а – прямая лопата; б – обратная лопата; в – драглайн; г -кран; д – грейфер;

– высота (глубина) копания; – высота разгрузки (подъема);

– радиус копания; радиус выгрузки

Рисунок 4.2 – Основные виды рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов

Обратная лопата (см. рис. 4.2, б) и драглайн (см. рис. 4.2, 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 (см. рис. 4.2, д) обычно имеют экскаваторы малой и средней мощности с вместимостью ковша до 2 м 3 . Это оборудование применяют для рытья глубоких котлованов (колодцев) в малосвязных грунтах и для перегрузки сыпучих материалов(песка, щебня, гравия, угля и др.).

Крановое оборудование (см. рис. 4.2, г) монтируют на экскаваторах с емкостью ковша до 8 м 3 , а также для выполнения погрузочно-разгрузочных и строительно-монтажных работ. В качестве стрелового оборудования используют как обычные, так и удлиненные стрелы со вставками и надставками (наголовниками или гуськами). Это позволяет увеличить подгабаритное пространство и число крюков. При вертикальном расположении стрелы с дополнительным наголовником используют как гусеничный башенный кран.

Кроме указанных видов рабочего оборудования для планировки и зачистки площадок и откосов используют струг. Им обычно оснащают экскаваторы с емкостью ковша до 1 м 3 . Оборудование скребка от оборудования струга отличается тем, что вместо ковша применен отвал. Его используют для планировочных работ и засыпки траншей.

Применяют также рабочее оборудование узкоспециального назначения: корчеватель пней, копер для забивания свай, каток для укатки грунта на откосах насыпей и др.

У гидравлических экскаваторов имеются специфические виды рабочего оборудования. К ним относят грейферы, жестко связанные с элементами рабочего оборудования, позволяющие разрабатывать тяжелые грунты. Некоторые виды этих грейферов могут образовывать выемки колодцевого типа. К специфическому виду оборудования гидравлических экскаваторов относят планировочное с телескопической и шарнирно-сочлененной стрелами. Современные гидравлические экскаваторы снабжают разнообразным сменным оборудованием. На некоторых машинах номенклатура достигает 20 видов.

Большая часть сменного рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов имеет жесткую кинематическую связь с машиной (прямые и обратные лопаты, струги, планировщики и др.). Драглайны и крапы имеют гибкую связь ковша с машиной. Из всех видов рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов наиболее применимы прямая и обратная лопаты вследствие их универсальности и высокой производительности.

Рабочий цикл у экскаваторов с разным рабочим оборудованием различен. Если принять его длительность у прямой лопаты за единицу, то у обратной лопаты она составит 1,15, а у драглайна – 1,20. У обратной лопаты это объясняется невозможностью совмещения операций подъема и поворота до полного выхода ковша из забоя. Большая длительность цикла драглайна объясняется большим вылетом оборудования, увеличением времени копания и поворота, а также сложностью управления. Рабочее оборудование прямой и обратной лопат у экскаваторов с ковшом вместимостью 0,15 – 0,4 м 3 монтируют, как правило, из унифицированных элементов.

В зависимости от назначения различают одноковшовые экскаваторы строительные, карьерные, вскрышные и специальные. К строительным относят универсальные и полу универсальные экскаваторы с ковшами вместимостью от 0,15 до 4,0 м 3 и массой машин от 1,5 до 140 т. Основное назначение машин этой группы – выполнение земляных работ в грунтах I – IV категории, строительно-монтажные и погрузочно-разгрузочные. При работе в легких грунтах можно применять сменные ковши увеличенной емкости. Экскаваторы с ковшом вместимостью до 2,0 м 3 и массой до 90 т относят к строительным экскаваторам малой мощности, экскаваторы с ковшом 2 – 4 м 3 – к машинам средней мощности. Наиболее распространены универсальные экскаваторы малой мощности.

Широко применяют карьерные и вскрышные экскаваторы с ковшами 2 – 150 м 3 и общей массой 70 – 13000 т. Все эти машины не универсальны, т.е. имеют обычно один вид рабочего оборудования – прямую лопату или драглайн.

Карьерно-вскрышные экскаваторы с прямыми лопатами имеют, как правило, гусеничный ход, а драглайны – шагающий. Выпускаемые отечественной промышленностью шагающие драглайны имеют ковши вместимостью 4 – 100 м 3 , стрелы длиной 40 – 100 м и массу 170 – 8500 т.

Карьерно-вскрышные экскаваторы используют для разработки тяжелых грунтов (IV – V категорий) в карьерах и на открытых горных работах для выемки вскрышных пород с выгрузкой в отвал. Шагающие драглайны, кроме вскрышных работ, применяют на крупном гидротехническом строительстве.

Одноковшовые экскаваторы подразделяют с учетом видов ходового оборудования, неповоротного устройства, типов привода и управления.

По виду ходового оборудования различают экскаваторы на автомобильном, пневмоколесном, гусеничном и шагающем ходу. Экскаваторы с ковшами до 0,4 м 3 имеют наряду с гусеничными пневмоколесный и автомобильный ход. Экскаваторы с ковшом 0,65 м 3 и более имеют, как правило, гусеничный ход.

Шагающий ход имеют мощные экскаваторы со значительными вылетами рабочего оборудования и высокими нагрузками на ходовую часть машины. Их применяют при крупных сосредоточенных объемах работ с перемещением на незначительные расстояния.

По виду привода различают экскаваторы с механическим, гидравлическим, электрическим и комбинированным (гидромеханическим и дизель-электрическим) приводом. Экскаваторы, используемые в строительных организациях нашей страны, имеют механический, гидравлический и гидромеханический привод мощностью 18 – 225 кВт.

У экскаваторов с механическим приводом силовым оборудованием служат двигатели внутреннего сгорания. Потоки мощности при этом распределяются механическими трансмиссиями. Для машин малой мощности этот вид привода наиболее распространен. В отдельных случаях (например, для подземных работ) в качестве силовых установок экскаваторов с одномоторным механическим приводом применяют электродвигатели.

Многомоторный электрический привод обычно применяют при наличии внешнего источника электроэнергии. Предусматривают также и дизель- электрические приводы. Экскаваторы с гидравлическим приводом, или гидравлические, имеют в качестве силовых установок двигатели внутреннего сгорания с насосной группой, от которой энергия передается к рабочим органам и механизмам при помощи рабочей жидкости. Широко применять гидравлические экскаваторы начали с 50-х годов. Во многих видах строительства гидравлические экскаваторы успешно вытесняют механические.

Гидравлические экскаваторы имеют следующие преимущества перед механическими: жесткую связь между рабочим оборудованием и машиной, позволяющую реализовать большие рабочие усилия без увеличения массы машины; нет потребности в специальных устройствах управления (тормозов, фрикционов, механизмов изменения скоростей), так как распределение и регулирование потоков энергии производятся гидравлической системой; можно применять широкую номенклатуру сменных рабочих органов со сложными рабочими движениями, что превращает машину в манипулятор, полностью заменяющий ручной труд человека.

Из перечисленных преимуществ следует особо обратить внимание на возможность реализации больших рабочих усилий по сравнению с машинами с механическим приводом. Из схем механических экскаваторов, приведенных выше, видно, что при канатных связях напорные усилия обратной лопаты и грейфера создаются только силой тяжести рабочего оборудования, чего недостаточно при большом сопротивлении копанию.

При гидравлическом приводе, обеспечивающем жесткую связь между элементами рабочего оборудования и машиной, в создании напорных усилий участвует сила тяжести всего экскаватора, и их можно существенно увеличить. Благодаря этим особенностям обратные лопаты гидравлических экскаваторов реализуют значительно более высокие рабочие усилия (в 2 раза и более), чем обратные лопаты экскаваторов с механическим приводом при равной массе машин. Грейферы на гидравлических экскаваторах могут разрабатывать самые тяжелые грунты, тогда как канатные грейферы служат практически только для перегрузки сыпучих материалов. В последние годы гидроприводы применяют в основном на экскаваторах малой мощности.

Основными видами рабочего оборудования гидравлических экскаваторов служат прямая и обратная лопаты, жесткий грейфер и планировщик с телескопической или шарнирно-сочлененной стрелой. Комбинированный привод в экскаваторах применяют в тех случаях, когда целесообразно связать основных потребителей мощности (например, привод рабочего оборудования) непосредственно с силовой установкой, а часть механизмов приводить в действие гидро- или электромоторами. Обычно это целесообразно при большой мощности экскаваторов.

По исполнению опорно-поворотных устройств одноковшовые экскаваторы подразделяют на полноповоротные и неполноповоротные. Полноповоротными являются те экскаваторы, у которых рабочее оборудование крепят к поворотным платформам, которые могут поворачиваться на 360°. Вместимость ковшов у этих экскаваторов превышает 0,25 м 3 .

По системам управления различают экскаваторы с рычажно-механическим, пневматическим, гидравлическим, электрическим и комбинированным (электропневматическим, электрогидравлическим) управлением. Рычажно-механическое управление предусматривают на экскаваторах малой мощности. Вследствие большого количества недостатков этот вид управления в последнее время на большинстве машин заменен пневматическим или гидравлическим. Пневматическое управление устанавливают на экскаваторах малой мощности с вместимостью ковшей 0,5 – 2,0 м 3 . Гидравлическое и электрическое управление используют при соответствующих видах привода.

Виды рабочего оборудование одноковшовых экскаваторов. Выбор основных параметров экскаваторов (прямая лопата, обратная лопата, драглайн) при производстве земляных работ

Одноковшовые строительные экскаваторы (ЭО) относятся к машинам циклического действия. Главный параметр ЭО – вместимость ковша, м 3 . Основные технологические параметры: глубина (высота) копания, максимальный радиус копания, высота погрузки. В различных отраслях промышленности (угольная, горнодобывающая) применяют одноковшовые экскаваторы с вместимостью ковша до 100 м 3 . В строительстве работают экскаваторы восьми размерных групп, имеющие вместимость ковша 0,15. 4,0 м 3 . Наибольшее распространение находят экскаваторы 4-й и 5-й групп (вместимость ковша 0,65 и 1 м 3 ). При помощи традиционного оборудования (прямая лопата, обратная лопата, драглайн, грейфер) одноковшовый экскаватор может быть использован на механизации следующих процессов переработки грунта, входящих в состав комплексного технологического процесса: разработка и укладка грунта в земляных сооружениях различных типов; погрузка грунта; перемещение грунта в пределах земляного сооружения.

Большинство одноковшовых строительных экскаваторов – это универсальные машины, которые могут быть оснащены различными видами сменного рабочего оборудования. Современный гидравлический экскаватор может быть оснащен более чем десятью видами рабочего оборудования, которые значительно расширяют его технологические возможности. Использование сменного рабочего оборудования дает возможность механизировать такие процессы, как: зачистка дна выемок; дробление и удаление негабаритов и валунов; отделка поверхности откосов земляного сооружения, дна выемок; послойное уплотнение грунта в стесненных условиях, при устройстве обратных засыпок; рыхление мерзлого и трудноразрабатываемого грунта.

Строительные экскаваторы выпускают на гусеничном и пневмоколесном ходу. Наиболее распространенными видами рабочего оборудования являются прямая, обратная лопаты, драглайн и грейфер. а-прямая лопата, б – обратная, в – с грейферным оборудованием, г – драглайн.

Повышению качества, сокращению ручного труда при выполнении зачистных и планировочных работ способствует использование планировочного оборудования, в том числе в сочетании с телескопической стрелой.

Для разработок выемок различных очертаний и габаритов могут применяться профильные ковши. Для реализации технологии производства земляных работ методом «стена в грунте» служит специальное штанговое оборудование. Расширению области применения экскаваторов, в том числе при разработке трудноразрабатываемых и мерзлых грунтов, способствует установка рыхлительного оборудования: зуба-рыхлителя и гидромолота. Этим же целям служит и захватно-клещевое оборудование, устанавливаемое на гидравлическом экскаваторе. При помощи захватно-клещевого устройства можно также захватывать, грузить в транспорт или удалять в сторону крупные камни, негабариты, встречающиеся на площадке, где ведутся земляные работы.

Применению экскаваторов в условиях реконструкции объектов, работе в цехах, вблизи стен и фундаментов служит оборудование для работы в стесненных условиях. Шарнирное сочленение основных элементов рабочего оборудования как в вертикальной, так и горизонтальной плоскости позволяет приспосабливаться к конкретным условиям производства работ.

Одноковшовый экскаватор – машина цикличного действия, процесс разработки грунта при любом виде рабочего оборудования складывается из чередующихся в определенной последовательности операций отдельного цикла:

· резание грунта и заполнение ковша;

· подъем ковша с грунтом;

· поворот экскаватора вокруг оси к месту выгрузки;

· выгрузка грунта из ковша;

· обратный поворот экскаватора;

· опускание ковша на грунт и подача его для резания грунта.

Основное назначение экскаваторов – разработка выемок, резервов, карьеров, траншей, котлованов с разгрузкой грунта в отвал или погрузкой в транспортные средства. Предельные размеры выемок, которые могут быть разработаны одноковшовым экскаватором с одной стоянки, зависят от его рабочих параметров.

Рабочими параметрами одноковшовых экскаваторов при разработке выемок являются: максимально возможная высота копания + Н (для экскаватора прямая лопата) – знак + показывает, что экскаватор копает выше своей стоянки;

глубина копания (резания) – Н (обратная лопата);

наибольший и наименьший радиусы копания на уровне стоянки экскаватора R_max и R_mn;

радиус выгрузки R_h,

высота выгрузки H_b.

Разработку грунта одноковшовыми экскаваторами ведут позиционно. Рабочая площадка экскаватора называется забоем. Забой – рабочая зона экскаватора, включающая площадку, где расположен экскаватор; часть разрабатываемого массива грунта; места установки транспортных средств; площадку для укладки разрабатываемого грунта (при работе в отвал).

Экскаватор и транспортные средства должны быть расположены в забое таким образом, чтобы среднее значение угла поворота экскаватора от места заполнения ковша до места его выгрузки было минимальным, так как поворот стрелы осуществляется дважды – с грузом до транспортного средства и после выгрузки, то время поворота в среднем составляет до 70% рабочего времени одного цикла экскаватора.

В зависимости от условий строительной площадки выбор экскаватора начинают с определения наиболее целесообразных вместимости ковша и типа экскаватора, а также требуемых параметров – длины стрелы, радиуса резания,выгрузки и др. Выбор сменного оборудования экскаватора зависит от уровня грунтовых вод и характера разрабатываемой выемки (траншея, узкий или широкий котлован).

Экскаватор «прямая лопата» используют для разработки грунтов, расположенных выше уровня стоянки экскаватора, преимущественно с погрузкой на транспорт. Его широко применяютв карьерах, в строительстве используют для погрузки в транспортные средства ранее собранного в кучи грунта или для отрывки котлованов, при этом устраивается самим экскаватором пандус.

Прямая лопата представляет собой открытый сверху ковш с режущим передним краем. Конструкция экскаватора позволяет ему копать ниже уровня своей стоянки не более чем на 10. 20 см, нормативная производительность может быть достигнута при высоте забоя не менее 1,5 м. Опорожняется ковш путем открытия его днища. Такая конструкция прямой лопаты обеспечивает ей наибольшую производительность за счет наполнения ковша «с шапкой».

При узких забоях самосвалы подают под загрузку с одной стороны сзади экскаватора, а при нормальных — с обеих сторон от экскаватора попеременно, что исключает простои экскаватора при смене под загрузкой транспортных средств. При данных забоях экскаватор перемещается в котловане прямолинейно по оси забоя.

В некоторых случаях разработку грунта предпочтительнее вести уширенным забоем с перемещением экскаватора по зигзагу. В таких забоях сокращаются холостые проходки экскаватора и облегчаются условия для маневрирования и установки под погрузку самосвалов.

Экскаватор «драглайн» используют для разработки грунтов, расположенных ниже уровня стоянки экскаватора: для отрывки глубоких котлованов, широких траншей, возведения насыпей, разработки грунта из-под воды и т. п. Драглайн применяют также при планировке площадей и зачистке откосов. Достоинство экскаватора – радиус действия до 10 м и глубина копания до 12 м. Глубина копания у экскаватора практически неограниченна, конструкция машины позволяет располагать транспортные средства на поверхности и на дне котлована, т е. уровень грунтовых вод не оказывает влияния на работу экскаватора. Эффективно разрабатывать экскаватором мягкие и плотные грунты, в том числе обводненные.

Ковш экскаватора навешивается на канатах на удлиненную стрелу кранового типа. Забрасывая ковш в выемку на расстояние, несколько превышающее длину стрелы, ковш заполняют грунтом путем подтягивания по поверхности земли к стреле. Затем ковш поднимают в горизонтальное положение и поворотом машины перемещают к месту разгрузки. Опорожняется ковш при ослаблении натяжения тягового каната.

Поперечно-челночная схема дает возможность набирать грунт поочередно с каждой боковой стороны самосвала, подаваемого под погрузку по дну выемки, не прекращая поворота стрелы в момент выгрузки грунта. При продольно-челночной схеме грунт набирают перед задней стенкой кузова и, подняв ковш, разгружают его над кузовом. В цикле работы экскаватора повороты занимают основное время, в этом плане челночные схемы с минимальным углом поворота для погрузки и выгрузки являются оптимальными. Строительные экскаваторы «драглайн» применяют с ковшом вместимостью 0,25. 2,5 м 3 . 116

Грейфер используют в сугубо специфических случаях для отрывки узких глубоких котлованов, траншей, колодцев, при разработке грунта ниже уровня грунтовых вод. Он представляет собой ковш с двумя или более лопастями и канатным или стоечным приводом, принудительно смыкающим лопасти. Грейфер навешивается на стрелу и разрабатывает выемки с вертикальными стенками. При повороте стрелы ковш перемещается к месту разгрузки и опорожняется при принудительном раскрытии лопастей. Погружение в грунт осуществляется только за счет собственной массы и принудительного опускания стойки, поэтому можно разрабатывать грунты малой и высокой плотности, в том числе и находящиеся под водой. Строительные экскаваторы «грейфер» применяют с ковшом вместимостью 0,35. 2,5 м 3 .

Экскаватор «обратная лопата» применяют при разработке грунтов ниже уровня стоянки экскаватора, в основном при отрывке котлованов глубиной до 6 м и траншей при глубинедо 7,6 м. Затраты времени на один цикл экскаватора с обратной лопатой на 10. 15% больше, чем у прямой лопаты. Поярусная разработка выемок при этом виде оборудования не практикуется.

Обратная лопата – это открытый снизу ковш с режущим передним краем, шарнирно соединенный с рукоятью, которая, в свою очередь, шарнирно соединена со стрелой. По мере протягивания назад ковш заполняется грунтом. Затем при вертикальном положении рукояти ковш переводят к месту выгрузки и разгружают путем подъема с одновременным опрокидыванием.

В соответствии с действующим ГОСТ «Экскаваторы универсальные полноповоротные» основным рабочим оборудованием для экскаваторов в настоящее время является обратная лопата. Экскаватор может комплектоваться оборудованием прямая лопата, жесткий грейфер, гидромолот, зуб-рыхлитель, а также сменными ковшами различной вместимости и назначения.

Гидравлические экскаваторы имеют следующие основные преимущества:

· существенное увеличение производительности новых машин по сравнению с машинами, имеющими механический (канатный) привод;

· снижение удельной материалоемкости и удельной энергоемкости машин;

· расширение универсальности гидравлических экскаваторов за счет сменного оборудования и рабочих органов до 40 наименований;

· автоматизация рабочего процесса;

· коренное усовершенствование систем управления и создание комфортных условий для работы машиниста;

· улучшение эстетического вида машин;

· кардинальное повышение ходовых качеств гусеничных машин.

Среди всех типов универсальных экскаваторов гусеничные машины занимают ведущее место, так как не имеют ограничения по массе по сравнению с колесными экскаваторами. Наибольшее распространение в большинстве стран получили гусеничные гидравлические экскаваторы массой 10. 50 т, которые выполняют основной объем земляных работ в гражданском и промышленном строительстве.

Специфика одноковшовых экскаваторов. При планировании эксплуатационной производительности экскаваторов необходимо учитывать следующие факторы:

· коэффициент наполнения ковша изменяется в пределах 0,75. 1,1;

· использование экскаватора с учетом потерь времени на передвижки по забою, К = 0,92. 0,98;

· использование экскаватора с учетом потерь по времени при нахождении без груза К = 0,74. 0,94;

· коэффициент разрыхления грунта изменяется в широких пределах: для легких грунтов – 0,88; для средних грунтов – 0,8; для тяжелых грунтов – 0,75 и для скальных пород – 0,67.

В отдельных случаях одноковшовыми экскаваторами (особенно экскаваторами старых марок, в том числе с канатным управлением) отрывают котлованы и траншеи на глубину, несколько меньшую проектной, оставляя так называемый недобор слоем 5. 10 см для того, чтобы избежать повреждение основания и не допустить переборов грунта. Для повышения эффективности работы экскаваторов в таких случаях можно применять скребковый нож, насаживаемый на ковш экскаватора. Это приспособление позволяет механизировать операцию по зачистке дна котлованов и траншей и вести их с точностью ±2 см, что исключает необходимость ручных доработок.

studopedia.org – Студопедия.Орг – 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.004 с) .

Рабочее оборудование одноковшового экскаватора

Рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов — совокупность рабочего оборудования одноковшового экскаватора.

Базовая машина одноковшового экскаватора обеспечивает функционирование различного рабочего оборудования. Последнее может выполняться сменным. Рабочее оборудование для копания грунта называют основным, а рабочее оборудование для выполнения других операций — дополнительным.

Читайте также Экскаватор погрузчик tlb 825 rm технические характеристики
Содержание

Основное рабочее оборудование

Прямая лопата

Прямая лопата — основное рабочее оборудование для разработки (копания) грунта выше уровня стоянки экскаватора. Ковш прямой лопаты закреплен на рукояти. Рукоять в свою очередь шарнирно закреплена на стреле. Стрела шарнирно закреплена на поворотной платформе машины. У гидравлических экскаваторов ковш на рукояти закреплён подвижно – разгрузка ковша обеспечивается его опрокидыванием с помощью гидроцилиндра. У механических экскаваторов положение ковша относительно рукояти в процессе работы не меняется — разгрузка ковша выполняется при открывании его днища. Копают грунт в направлении от экскаватора. Прямая лопата обеспечивает наибольшее усилие копания и наибольшую производительность (за счёт минимального количества операций в одном цикле копания). Применяется для добычи полезных ископаемых и погрузочных работ.

Рабочий цикл экскаватора с прямой лопатой состоит из следующих операций:

Загрузка ковша — выполняется поворотом рукояти относительно стрелы. Положение ковша относительно рукояти и стрелы относительно машины остается неизменным.

Поворот платформы — по окончании загрузки ковша выполняется поворот платформы с рабочим оборудованием экскаватора. Ковш перемещается к месту разгрузки. Его положение относительно поворотной платформы машины не изменяется.

Подъём стрелы — перед разгрузкой ковша выполняется подъём стрелы экскаватора для увеличения погрузочной высоты.

Разгрузка ковша — на гидравлических экскаваторах осуществляется поворотом ковша относительно рукояти (опрокидыванием). На механических экскаваторах выполняется открывание днища ковша.

Обратная лопата

Обратная лопата — основное рабочее оборудование для разработки (копания) грунта ниже уровня стоянки экскаватора. Применяется при копании котлованов, траншей, при планировании откосов и отсыпке насыпей. Может применяться для погрузочных работ. При работе обратной лопатой грунт копают в направлении к экскаватору. Гидравлические экскаваторы с обратной лопатой могут разрабатывать грунт и выше уровня своей стоянки, правда с меньшей эффективностью чем прямая лопата.

В зависимости от типа применяемых приводов рабочий цикл обратной лопаты различается.

Для гидравлических экскаваторов с независимым приводом стрелы, ковша и рукояти:

Заглубление стрелы в котлован с одновременным позиционированием рукояти;

Загрузка ковша его поворотом относительно рукояти;

Выглубление стрелы с одновременным разворотом рукояти и поворотом ковша для предотвращения высыпания грунта.

Поворот платформы с рабочим оборудованием;

Разгрузка ковша его поворотом относительно рукояти.

Для механических экскаваторов с двухканатным приводом рукояти, зависимым положением стрелы и фиксированным положением ковша:

Заглубление стрелы и рукояти в котлован (выполняется растормаживанием подъемного каната);

Загрузка ковша поворотом рукояти относительно стрелы в направлении экскаватора (выполняется натяжением тягового каната при расторможенном подъемном канате);

Выглубление стрелы и рукояти из котлована (выполняется натяжением подъемного каната при натянутом и заторможенном тяговом канате);

Поворот платформы с рабочим оборудованием;

Разгрузка ковша поворотом рукояти относительно стрелы в направлении от экскаватора (выполняется натяжением подъемного каната при одновременном разматывании тягового каната).

Обратная лопата является наиболее универсальным рабочим оборудованием. Обеспечивает высокую точность позиционирования ковша, как относительно грунта, так и относительно транспортного средства, в которое производится погрузка грунта.

Экскаваторы с ротатором ковша

Ряд моделей экскаваторов, например UDS-114 (производства Чехословакии), оснащается устройством переворота ковша (ротатором), позволяющим оперативно переходить из режима прямой лопаты в режим обратной лопаты.

Планировщик откосов

Разновидность обратной лопаты, предназначенной для планирования откосов в дорожном, мелиоративном и ландшафтном строительстве. Планировщик откосов обеспечивает перемещение режущей кромки ковша относительно грунта по прямой, направленной под заданным углом к горизонту. Для этого на гидравлический экскаватор устанавливается система автоматизированная управления (гидравлическая или электронная), обеспечивающая согласованное движение стрелы, рукояти и ковша. В качестве планировщика откосов нашли применение экскаваторы с телескопической стрелой.

Струг

Струг также используется для планировочных работ. Устанавливается на механические экскаваторы. Представляет собой стрелу, по которой канатом перемещается тележка с закреплённым на ней ковшом. Угол планирования определяется углом наклона стрелы. Направление копания стругом можно изменять перестановкой ковша относительно тележки.

Драглайн

Драглайн — рабочее оборудование с ковшом, гибко подвешенным на канатах. Применяется для разработки грунта ниже уровня стоянки экскаватора. Грунт копают в направлении к экскаватору. Применяется при разработке котлованов, отсыпки насыпей, добычи полезных ископаемых, дноуглубительных работ на водоёмах.

Драглайн имеет наибольшие радиус и глубину копания, а также наибольшую погрузочную высоту по сравнению с другими типами рабочего оборудования.

Для работы с драглайном гидравлического экскаватора на него устанавливают двухбарабанную главную лебедку с приводом от гидросистемы.

Переоборудования базовой машины механического экскаватора при работе драглайном не требуется.

Одноковшовые экскаваторы

Введение

Одноковшовый экскаватор – землеройная машина циклического действия для разработки (копания), перемещения и погрузки грунта. Рабочим органом является подвижный ковш, закреплённый на стреле, рукояти или канатах. Ковш загружается за счет перемещения относительно разрабатываемого грунта. При этом корпус экскаватора относительно грунта остается неподвижным – тяговое усилие создаётся механизмами экскаватора. Это отличает экскаватор от скрепера и погрузчика, где тяговое усилие при загрузке ковша создаётся перемещением корпуса машины.

Одноковшовый экскаватор – наиболее распространённый тип землеройных машин, применяемых в строительстве и добыче полезных ископаемых.

1. Устройство и принцип работы одноковшовых экскаваторов

Одноковшовый экскаватор (рис. 1) – это тоже средство передвижения, хотя и созданное для копания, подъема и разгребания грунта и материалов. Ходовая часть этих машин очень похожа на ходовую часть танка: такой же двигатель и такая же гусеничная лента. У экскаватора есть несколько стрел, и последняя кончается ковшом для зачерпывания земли. Многие экскаваторы, вроде того что изображен ниже на рисунке, имеют впереди мощный стальной щит для выравнивания территории. Так же как и на подъемном кране, в экскаваторе применяются гидравлические цилиндры для приведения в движение его стрел и ковша. Другие гидравлические двигатели и клапаны управления, находящиеся в кабине, позволяют управлять движением гусениц и бульдозерного щита. Гидроцилиндры приводятся в действие тем же двигателем внутреннего сгорания, что передвигает гусеницы экскаватора.

Основной двигатель приводит в действие насосы, которые создают избыточное давление масла в гидроцилиндрах, и при этом вытягивается стрела. Водитель в кабине с помощью рычагов управляет движениями ковша и щита (рис. 2).

Стрела поднимается и удлиняется, когда поршень в цилиндре идет вверх. А когда поршень опускается, стрела укорачивается и тоже опускается (рис. 3).

Поршень плечевого цилиндра управляет движением плеча (рис. 4).

Ковш черпает или высыпает, когда поршень его цилиндра вытягивается или втягивается. Работая в открытом карьере, экскаватор с легкостью перетаскивает камни и валуны (рис. 5).

2. Классификация одноковшовых экскаваторов

Одноковшовые экскаваторы классифицируются по:

типу шасси;

типу привода;

типу рабочего оборудования;

возможности поворота рабочего оборудования относительно опорной поверхности.

2.1 Классификация по возможности поворота рабочего оборудования относительно опорной поверхности

По возможности поворота рабочего оборудования относительно опорной поверхности одноковшовые экскаваторы делятся на неполноповоротные и полноповоротные.

Полноповоротные (рис. 6).

Рабочее оборудование, приводы, кабина машиниста и двигатель устанавливаются на поворотной платформе, которая в свою очередь устанавливается на шасси посредством опорно-поворотного устройства (ОПУ), и может поворачиваться относительно него в любую сторону на любой угол. Части гидросистемы шасси и поворотной платформы полноповоротных экскаваторов соединены с применением коллектора, что позволяет производить неограниченное количество полных оборотов в одну сторону.

Неполноповоротные (рис. 7). Рабочее оборудование закрепляется на шасси с помощью поворотной колонки. На многих машинах подобного типа поворотная колонка монтируется на поперечных направляющих, что позволяет перемещать ее вместе с рабочим оборудованием вправо-влево с последующей жесткой фиксацией для более удобного положения рабочего оборудования. Поворот рабочего оборудования осуществляется на угол 45-90 градусов от начального положения. Двигатель, механизмы, кабина машиниста размещены на неповоротном шасси. В настоящее время неполноповоротными выполняются экскаваторы, навешиваемые на тракторы.

1 – рама экскаватора, закрепленная на тракторе; 2 – Поворотная колонка; 3 – Стрела;

4 – Рукоять; 5 – Гидроцилиндр привода стрелы; 6 – Гидроцилиндр привода рукояти;

7 – Гидроцилиндр привода ковша; 8 – Ковш; 9 – Вариант установки ковша в положение обратной лопаты; 10 – Сменный грузовой крюк; 11 – Бульдозерный отвал; 12. – Выносные опоры

2.2. Классификация по типу шасси

Одноковшовые экскаваторы по типу шасси бывают навешиваемые на трактор, на автомобильном шасси, пневмоколесные, гусеничные, шагающие, железнодорожные, плавучие.

Навешиваемые на трактор (рис. 8). В качестве базового шасси используется трактор, чаще всего колёсный. Неполноповоротное экскаваторное оборудование устанавливается сзади (реже сбоку) трактора, на специальной раме. Характерный объём ковша – 0,2…0,5 м?. Применяются для выполнения небольших землеройных или погрузочных работ, чаще всего при ремонте инженерных сетей. Конструкция рабочего оборудования позволяет оперативно переставлять ковш для работы прямой или обратной лопатой. Ковш может заменяться грейфером, грузовыми вилами или крюком. Для привода используется двигатель базового трактора. Привод рабочего оборудования гидравлический. Благодаря относительно высокой скорости хода могут оперативно прибывать к месту выполнения работ, расположенных на расстоянии 20…30 км от места базирования. Трактор с навешенным экскаваторным оборудованием может использоваться также для выполнения транспортных и бульдозерных работ.

На автомобильном шасси (рис. 9). В качестве базового шасси используется грузовой автомобиль, чаще всего повышенной проходимости. Обладают высокой скоростью перемещения. Применяются в случаях, когда требуется высокая мобильность: в военном деле (инженерные войска, дорожные войска), при выполнении спасательных операций, при строительстве дорог, очистке каналов. Рабочее оборудование – преимущественно – обратная лопата. Выпускаются экскаваторы с телескопической стрелой и поворотным ковшом, позволяющим оперативно переходить от прямой лопаты к обратной. Для привода может использоваться как двигатель базового автомобиля, так и отдельный двигатель, установленный на поворотной платформе.

Пневмоколесные экскаваторы (рис. 10) имеют собственное специальное шасси, опирающееся на колёса с пневматическими шинами. Для повышения устойчивости и предотвращения сползания при загрузке ковша имеют выносные опоры. Имеют скорость хода до 30 км/ч. Могут буксироваться грузовыми автомобилями со скоростью до 40 км/ч. Проходимость по слабым грунтам ограниченная. Выпускаются в широком диапазоне размерных групп – от микроэкскаваторов с объемом ковша 0,04 м2 до тяжёлых колёсных экскаваторов – с объёмом ковша до 1,5 м?. В связи со спецификой выполняемых работ: разработка котлованов, траншей, планировочные работы – рабочее оборудование – преимущественно обратная лопата. Могут использоваться с грейфером, челюстным захватом, гидравлическим молотом для рыхления грунта. Они получили широкое распространение при выполнении различных видов строительных и ремонтных работ.

Читайте также Мини экскаватор на Т25 технические характеристики
Привод колёс шасси может осуществляться как от двигателя рабочего оборудования через механические или гидравлические передачи (гидромоторы), так и от отдельного двигателя.

Гусеничные одноковшовые экскаваторы имеют собственное специальное шасси с гусеничным движителем. Обладают высокой проходимостью и малым удельным давлением на грунт при большой массе. Могут работать на слабых и переувлажнённых грунтах, в том числе на торфоразработках. Имеют скорость хода 2…15 км/ч. К месту работ перевозятся тягачами на специальных тралах.

Рабочий диапазон объёмов ковша весьма широк: от миниэкскаваторов с объёмом ковша 0,04 м3 до карьерных с объёмом ковша 10 м3. Имеются также особо тяжёлые карьерные гусеничные экскаваторы с объёмом ковша 26 м3 производства фирмы DEMAG (Германия).

Рабочее оборудование: прямая лопата, обратная лопата, драглайн. Может использоваться с грейфером, челюстным захватом, гидравлическим молотом для рыхления грунта. Получили широкое распространение в строительстве и при добыче полезных ископаемых. Ряд моделей гусеничных и пневмоколёсных экскаваторов имеют унифицированную поворотную платформу и рабочее оборудование.

Шагающие одноковшовые экскаваторы (рис. 11). Поворотная платформа с оборудованием шагающего экскаватора установлена на опорной плите. С поворотной платформой связаны лапы, которые при работе экскаватора подняты (не касаются грунта). При передвижении экскаватора лапы опираются на грунт. При этом опорная плита отрывается от грунта. Экскаватор передвигается на один шаг вперед (для некоторых моделей возможно движение назад). После этого лапы поднимаются и возвращаются в исходное положение. На шагающем ходу выпускают крупные карьерные экскаваторы с объёмом ковша 15…40 м3 и вылетом стрелы до 65…150 м. Рабочее оборудование – драглайн. Шагающими экскаваторами выполняются вскрышные работы (расчистка залежей полезных ископаемых от пустой породы), а также добыча полезных ископаемых и перемещение их в отвал (высотой до 40 м). Погрузка полезных ископаемых шагающими экскаваторами в транспортные средства осуществляться не может.

Железнодорожные одноковшовые экскаваторы (рис. 12). В качестве шасси экскаватора используется железнодорожная платформа. Применяются для ремонтных работ на железной дороге. Имеют объём ковша до 4 м3. Поворотная платформа и оборудование часто унифицировано с гусеничными экскаваторами.

Плавучий одноковшовый экскаватор (рис. 13). Рабочее оборудование (драглайн или грейфер) установлено на понтоне. Применяются для погрузочно-разгрузочных работ, добычи песка, гравия из водоемов, дноочистительных и дноуглубительных работ. От плавучих кранов, оборудованных грейферами, плавучие экскаваторы отличаются меньшей высотой и упрощённой конструкцией стрелы.

2.3. Классификация одноковшовых экскаваторов по типу двигателя

Одноковшовые экскаваторы по типу двигателя бывают паровыми, с двигателем внутреннего сгорания, электрические.

Паровые экскаваторы – в качестве двигателя используется паровая машина. Были распространены в начале 20-го века. В настоящее время не выпускаются.

Экскаваторы с двигателями внутреннего сгорания – наиболее распространённый тип. Экскаватор имеет собственный двигатель, чаще всего дизельный. Это обеспечивает автономность работы. Диапазон мощности двигателей, устанавливаемых на современные экскаваторы весьма широк.

Электрические экскаваторы – для привода рабочего оборудования используются электрические двигатели, получающие энергию от внешней сети или от собственного дизель-электрического агрегата. Электрический привод с питанием от внешней сети применяется для карьерных экскаваторов. Такие экскаваторы экономичны и не загрязняют атмосферу карьера. Электрический привод с питанием от собственного дизель-электрического агрегата применяется в плавучих экскаваторах. Электрический двигатель развивает крутящий момент при заторможенном якоре, поэтому электрическому экскаватору не нужны сложные механические передачи.

Экскаваторы, работающие во взрывоопасной среде (в шахтах) первичного двигателя не имеют. Их гидравлическое оборудование питается жидкостью высокого давления от внешней маслостанции.

2.4 Классификация по типу механических передач (приводов рабочего оборудования)

Одноковшовые экскаваторы по типу механических передач делятся на механические, электромеханические и с гидравлическим приводом.

Механические. Тяговое усилие к рабочим органам передаётся посредством канатов (или цепей), движимых лебёдками.

Механический канатный привод широко применялся на экскаваторах в прошлом.

На современных моделях канатный механический привод применяется только для драглайна или грейфера.

Электромеханические. Тяговое усилие к рабочим органам передаётся посредством канатов (или цепей), движимых лебёдками. Привод каждой лебёдки и вспомогательных механизмов осуществляется индивидуальным электрическим двигателем. Такой привод применяется на тяжелых карьерных (в том числе и шагающих) и промышленных экскаваторах

Экскаваторы с гидравлическим приводом. В экскаваторах с гидравлическим приводом усилие на элементах рабочего оборудования создается гидроцилиндрами и гидродвигателями. Двигатель экскаватора приводит во вращение гидравлический насос, создающий давление рабочей жидкости в напорной магистрали гидросистемы.

В настоящее время гидравлические экскаваторы имеют преимущественное распространение.

Заключение

В данной статье мы ознакомились с принципом работы, классификацией одноковшового экскаватора. Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что – это наиболее распространённый тип землеройных машин, применяемых в строительстве и добыче полезных ископаемых.

Рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов.

Экскаватор (от латинского excado – долблю, выдалбливаю) – это самоходная землеройная машина для разработки, перемещения, погрузки и укладки грунта. Его используют при строительстве промышленных и гражданских зданий и сооружений, автомобильных и железных дорог, аэродромов, гидротехнических систем и нефтепроводов, в карьерах при добыче строительных материалов и других полезных ископаемых.

По видам рабочего оборудования (рис. 5.2) – прямая лопата (а); обратная лопата (б); драглайн (в); кран (г); грейфер (д); погрузчик (е); копер (ж); боковой драглайн (з); планировщик (и); гидромолот (к); корчеватель (л); дизель-молот (м); захватно-клещевое оборудование с рыхлителем (н); рыхлитель (о); и др.

Определение параметров ковшей прямой и обратной лопаты.

Прямая лопата. Расчет подъемного и напорного механизмов машины сводится к определению усилий и скоростей и мощностей подъема и напора (P_под, V_под, N_под, P_нап, V_нап, N_нап), а также кинематических параметров подъема и напора (диаметра и чисел оборотов барабана, передаточных чисел узлов трансмиссии, кратностей полиспастов и т.п.).

Наибольшее усилие в полиспасте подъема ковша P_под можно определить исходя из условия равновесия сил для положения копания на уровне оси напорного вала. Рукоять горизонтальна, подъемный канат расположен вертикально, толщина стружки и Р_к – наибольшее.

Из уравнения моментов сил относительно точки О (рис. 5.20) найдем подъемное усилие P_под.

где – касательная составляющая сопротивления грунта копания, Р_н=φ·P_к – нормальная составляющая сопротивления грунта копанию; к₁ – удельное сопротивление грунта копанию; q_к – вместимость ковша; к_н – коэффициент наполнения ковша; Н – высота копания; к_р – коэффициент разрыхления грунта; φ – коэффициент пропорциональности, равный 0,1-0,6; G_р – вес рукояти; G_к+г – вес ковша с грунтом.

Рис.5.20 Схема для определения усилия подъема ковша прямой лопаты.

Максимальное усилие в полиспасте подъема с учетом динамики при одномоторном приводе по рекомендации Н.Г. Домбровского можно принять равным:

Для многомоторного привода:

Максимальное усилие Р_{п.к.макс}, в канате, наматываемым на барабан подъема будет равно:

Р_{п.к.макс.}= ; (5.22)

где a– кратность полиспаста; η_п– КПД полиспаста.

Скорости подъема ковша V_к в м/с при независимом напоре рекомендуется принимать в зависимости от вместимости ковша q_к; при q_к=0,25-0,65 м 3 , V=0,5; при q_к=1,0-1,6 м 3 ; при q_к=2-3 м 3 ; V_к=0,8; при q_к=4 м 3 и более; V_к=1,0. При зависимом напоре их требуется увеличивать на 10-15%.

Потребную мощность подъема ковша определяют по формуле:

N_п= ; (5.23)

Активное напорное усилие Р_нап.а определяют для трех расчетных положений. Первое из них (рис. 5.21) соответствует началу копания, когда рукоять вертикальна, угол наклона стрелы к горизонту α равен 60 0 , сила P_под равна расчетному значению, ковш пустой: отношение =0,5.

Второе расчетное положение соответствует концу копания; при этом рукоять расположена на уровне напорного вала, ковш наполнен грунтом, =0,2. Третье расчетное положение соответствует выдвижению рукояти на полный вылет с подъемом ковша в крайнее верхнее положение, =0, т.е. реакция грунта отсутствует.

Активное напорное усилие можно найти аналитическим путем или графически – построением многоугольника сил, действующих на ковш с рукоятью. На рис. 5.21 приведен графический способ определения напорного усилия для указанных положений. В первых двух случаях напорное усилие должно преодолевать нормальную составляющую сопротивления грунта копанию Р_н и горизонтальную составляющую подъемного усилия. В третьем положении напорное усилие удерживает рукоять с ковшом, наполненным грунтом. На графиках определены напорное усилие Р_нап.а, нормальная реакция в седловом подшипнике N_с и результирующая этих сил R_с.

Для расчета зависимого и независимого напорных механизмов подставляют наибольшее значение Р_нап.а, полученное в двух указанных положениях. По значению Р_нап.а, полученному для третьего положения, рассчитывают тормоза и независимую часть комбинированного напорного механизма. Скорость напора V_н выбирают исходя из условия, чтобы рукоять полностью выдвигалась за время копания:

; (5.24)

где l_х.р – наибольший ход рукояти; t_к – время копания.

Усилие для обеспечения обратного хода рукояти (ее возврата) проверяют только для первого положения. Это усилие должно быть достаточным для втягивания рукояти.

; (5.25)

Обратная лопата. Расчет основных механизмов обратной лопаты сводится к определению тягового усилия Р_тяг и усилия в полиспасте подъема рабочего оборудования Р_под (рис. 5.22).

Толщину стружки принимают такой же как и при оборудовании прямой лопаты. Расчетное тяговое усилие Р_тяг определяют для положения в конце копания, когда на ковш действует максимальное сопротивление грунта копанию, из уравнения моментов сил относительно шарнира – крепления рукояти к стреле (точка А).

; (5.26)

Мощность привода тягового механизма можно определить по формуле:

; (5.27)

где V_тяг –скорость движения тягового полиспаста; η_тяг– КПД тягового механизма.

Усилие в полиспасте подъема рабочего оборудования определяют при том же расчетном положении из уравнения моментов ил, действующих на рабочее оборудование, относительно пяти стрелы (точка Б).

P_под= ; (5.28)

Мощность, расходуемую на подъем лопаты, можно определить из выражения:

N_под= ; (5.29)

где V_под – скорость движения полиспаста подъема стрелы; η_под – КПД механизма подъема.

Рис. 5.22 Схема для определения тягового и подъемного усилий обратной лопаты.

Дата добавления: 2018-02-18 ; просмотров: 1217 ; Мы поможем в написании вашей работы!