Экскаваторов

Одноковшовый экскаватор является основной землеройной маши­ной в строительстве. Этими машинами выполняется около половины объемов земляных работ. Их 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. С их помощью отрывают котлованы, траншеи, каналы, а также разрабатывают выемки и насыпи и отделывают откосы и стенки.

Одноковшовые экскаваторы могут успешно работать в грунтах различной прочности. При разработке грунтов I...IV категорий они не нуждаются в предварительном рыхлении забоя. И только при рабо­те в тяжелых мерзлых и скальных грунтах требуется проводить пред­варительное рыхление забоя взрывом или с помощью рыхлителей.

Одноковшовыми экскаваторами можно разрабатывать грунт как выше, так и ниже уровня площадки их установки. Они могут работать в стесненных условиях и разрабатывать грунт под водой, выгружая его в транспортные средства или в отвал.

Для эффективного выполнения разнообразных земляных и других работ в строительстве экскаватор может быть снабжен несколькими видами сменного рабочего оборудования. Это послужило основанием называть их универсальными.

Одноковшовый экскаватор в большинстве случаев состоит из хо­дового устройства и поворотной части, связанных между собой опор­но-поворотным устройством. Поворотная часть выполнена в виде ра-

мы. На ней установлено рабочее оборудование - стрела и привод, который с помощью силовой установки и трансмиссии приводит в дви­жение рабочее оборудование и ходовое устройство. В передней части на раме размещена кабина с органами управления машиной.

Одноковшовые экскаваторы делятся на гидравлические и канатные.

У гидравлического экскаватора рабочее оборудование выполнено из шарнирно связанных элементов, которые могут поворачиваться как один относительно другого, так и относительно поворотной платфор­мы в вертикальной плоскости. Передача энергии от силовой установ­ки к элементам рабочего оборудования осуществляется посредством жидкости, перемещающейся по трубопроводам. Конечные звенья приво­да в этом случае обычно представляют собой гидроцилиндры с порш­нями и штоками. Исполнение привода в таком виде позволяет упрос­тить трансмиссию, благоприятно скомпоновать оборудование на плат­форме, обеспечить регулирование скоростей в широком диапазоне, надежно защитить от перегрузок, увеличить эффективность использо­вания мощности двигателя, автоматизировать управление и расширить технические возможности экскаваторов, применяя большое количество видов сменного рабочего оборудования.

Все эти положительные свойства, получающиеся при применении гидропривода, открывают возможности для создания экскаваторов ма­лых размеров и массы при высоких усилиях на режущей кромке их ра­бочего органа и большой производительности. Однако изготовление элементов 'и гидроагрегатов привода требует применения высокоточ­ного станочного оборудования и специальных измерительных и других приспособлений. Это обусловливает более высокую стоимость машин с таким приводом.'

В канатных экскаваторах энергия от силовой установки - дви­гателя к элементам рабочего оборудования передается посредством механических передач. Конечные звенья их выполнены в основном в виде канатов. Механические передачи требуют разветвленной кинема­тической связи между элементами передач и значительного места для их размещения на платформе. В связи с этим по сравнению с гидрав­лическими экскаваторами при равной вместимости ковша машина полу­чается большего размера и массы. Однако элементы привода и орга­нов управления просты в изготовлении, что определяет более низкую стоимость канатных экскаваторов.

К существенным достоинствам канатных экскаваторов по сравне­нию с гидравлическими можно отнести также возможность их работы при оборудовании прямой лопаты в более высоком, без образования навеса, забое и использование их с оборудованием драглайна, кото­рое получило широкое применение в строительстве и при добыче по­лезных ископаемых.

Одноковшовые экскаваторы являются землеройными машинами цик­личного действия. Основная часть из них относится к универсальным машинам. Их можно оснащать оборудованием для разработки грунта, подъема грузов, забивки свай и производства других работ. Незна­чительное число их работает с каким-либо одним видом оборудова­ния. В основном это бывает на машинах большой мощности.

По назначению одноковшовые экскаваторы бывают:

строительные и строительно-карьерные, имеющие обычно ковш вместимостью 0, 015...10 м³ и массу 0, 25...250 т;

карьерные с ковшом вместимостью 2...20 м³ и массой 40...900т;

вскрышные с ковшом вместимостью 4... 160 м³ и массой 170... 13000 т, предназначенные для добычи полезных ископаемых в горной промышленности и выполнения земляных работ больших объ­емов, например, в гидротехническом строительстве;

туннельные и шахтные с уменьшенными размерами рабочего обо­рудования, с ковшами вместимостью 0, 5...1 м³ и массой 15...30 т, предназначенные для подземных работ.

По числу установленных двигателей экскаваторы бывают одно- и многодвигательными. В первом случае энергия от одного двигателя передается к элементам рабочего оборудования и механизмам через несколько разветвляющихся трансмиссий. Во втором случае элементы рабочего оборудования и механизмы приводятся от нескольких двига­телей. Причем, если каждое рабочее движение элементов оборудова­ния или механизмов осуществляется от отдельного двигателя, то экскаватор называют экскаватором с индивидуальным приводом, а ес­ли каждый из двигателей машины приводит в движение несколько ее основных механизмов - экскаватором с групповым приводом.

По типу привода различают экскаваторы с гидравлическим, ме­ханическим, гидромеханическим, электрическим и смешанным привода­ми. Название привода обычно соответствует типу примененной пере­дачи.

По степени подвижности поворотной части экскаваторы делятся на полноповоротные, когда поворотная платформа относительно ходо­вого оборудования может вращаться на 360°, и неполноповоротные.

По типу механизма передвижения экскаваторы разделяют на- гу­сеничные, пневмоколесные, шагающие, на специальном шасси, на базе тракторов, автомобилей и плавучие. К экскаваторам на специальном шасси относят машины, имеющие колесный движитель автомобильного типа.

По типу подвески рабочего оборудования различают экскаваторы с жесткой (гидравлические) и гибкой (канатные) подвеской.

По видам рабочего оборудования на строительных экскаваторах применяют рабочее оборудование: прямая лопата, обратная лопата, драглайн, планировочное, погрузочное, грейферное, крановое, копер

и др. Помимо этого при каждом виде оборудования экскаваторы можно различать еще и в зависимости от формы или назначения рабочего органа или приспособления. Например, в зависимости от назначения и формы ковша их называют экскаватор с зачистным, профильным и т.п. ковшом. Строительные экскаваторы могут быть снабжены рабочим оборудованием и рабочими органами до 30...35 видов.

Экскаватором непрерывного действия называют машину, непре­рывно разрабатывающую грунт с одновременной погрузкой его в транспортное средство или укладкой в отвал. Рабочий орган машины может быть оборудован несколькими ковшами, скребками и резцами, поочередно отделяющими грунт от массива. Их закрепляют на едином рабочем органе - роторе или на замкнутой цепи, располагая на оди­наковом расстоянии один от другого.

Грунт разрабатывают в процессе двух независимых движений: относительного - многократного непрерывного перемещения ковшей или заменяющих их элементов вместе с рабочим органом по замкнутой траектории относительно несущей рамы и переносного - перемещения рамы вместе с рабочим органом, называемого также подачей. При этом, в отличие от одноковшового экскаватора, все операции рабо­чего процесса которого выполняются последовательно при обязатель­ном участии ковша, у экскаватора непрерывного действия те же опе­рации совмещены во времени и функционально разделены между ковша­ми и транспортирующим устройством.

Как и в одноковшовых экскаваторах, каждый ковш экскаватора непрерывного действия работает в цикличном режиме, последователь­но выполняя операции отделения грунта от массива и выноса его из зоны забоя. Одноименные операции и их характерные этапы для всех смежных ковшей равномерно смещены во времени. В любой фиксирован­ный момент времени одни ковши отсыпают грунт на транспортирующее устройство, другие находятся на пути к месту отсыпки, третьи,

располагаясь на разных участках забоя, заполняются отделяемым от массива грунтом, четвертые занимают положения возврата в забой, находясь на различных расстояниях от его начала и т.д. В целом многоковшовый рабочий орган одновременно выполняет все перечис­ленные операции.

Транспортирующее устройство, чаще в виде ленточного конвейе­ра, принимая от ковшей порции грунта (ссыпки), перемещает и отсы­пает его непрерывным потоком в отвал или перегружает на другие транспортирующие или транспортные устройства.

Однотипность рабочих движений экскаватора непрерывного дейс­твия предопределяет определенную автоматизацию рабочего процесса и, как следствие, облегчение управления.

Важным преимуществом этих экскаваторов перед одноковшовыми является также более полное использование во времени установлен­ной мощности энергосиловой установки и, как следствие, при прочих равных условиях более высокая техническая производительность. Из­вестно, что наибольшая мощность затрачивается одноковшовым экска­ватором в конце копания. При поворотных движениях на выгрузку и возврат в забой установленная мощность используется не полностью.

Наиболее целесообразно применять экскаваторы непрерывного действия на массовых земляных работах в однородных грунтах. -В то же время для широкого внедрения этих машин в строительную практи­ку следует решить задачу повышения их надежности.

Экскаваторы непрерывного действия классифицируют по назначе­нию, типу рабочего органа, способу копания, типу привода и типу ходового устройства.

По назначению или виду выполняемых работ различают экскава­торы для рытья и засыпки выемок большой протяженности по сравне­нию с размерами поперечного сечения (траншей), карьерные для до­бычи строительных материалов в карьерах и карьерно-строительные,

используемые для тех же целей, а также для выполнения массовых земляных работ в строительстве.

В группе траншейных экскаваторов выделяют машины собственно для рытья траншей и траншеезасыпатели для разработки грунта в уложенном вдоль траншеи бруствере и засыпки им траншеи после ук­ладки в нее коммуникаций.

В отличие от упомянутых машин, непрерывно перемещающихся в одном направлении по мере рытья или засыпки траншеи, карьерные экскаваторы длительное время работают в ограниченной рабочей зо­не, чем предопределяются особенности их энергоснабжения, конс­труктивного решения ходовых устройств и др.

Карьерно-строительные роторные экскаваторы непрерывного действия предназначены для выполнения однотипных земляных работ как в карьерах, так и на строительных площадках. Их конструкция должна обеспечивать автономное передвижение экскаватора при смене объекта.

По типу рабочего органа различают роторные и цепные экскава­торы. У роторных экскаваторов ковши закреплены на рабочем колесе - роторе, вращающемся на раме, а у цепных - на бесконечной цепи, перемещающейся по направляющим роликам ковшовой рамы. Для разра­ботки узких траншей ковши могут быть заменены скребками.

По способу копания различают экскаваторы продольного и попе­речного копания. По первой схеме выполнены траншейные экскавато­ры, вектор переносного движения у которых находится в плоскости относительного движения ковшей. У карьерных и карьерно-строитель-ных экскаваторов, выполненных по второй схеме, этот вектор сос­тавляет с плоскостью относительного движения ковшей прямой или близкий к нему угол. Переносное движение у этих экскаваторов обеспечивается вращением поворотной платформы с установленной на ней стрелой, на конце которой вращается ротор, или, как и у экс­каваторов продольного копания, передвижением всей машины.

Тип привода экскаватора непрерывного действия определяется прежде всего его назначением, требованиями к рабочим движениям, обеспечиваемым отдельными исполнительными механизмами, удален­ностью последних от источника энергии, а также типом базовой ма­шины. Карьерные цепные экскаваторы поперечного копания, работаю­щие в ограниченной зоне, питаются электроэнергией от внешнего ис­точника, а их исполнительные механизмы имеют индивидуальный электрический привод. Принципиально такая схема пригодна и для роторных строительных экскаваторов. Однако с целью обеспечения автономности для выполнения работ по назначению строительно-карь­ерных экскаваторов их оборудуют дизель-генераторной или ди­зель-гидравлической энергосиловой установкой с сохранением, как и в первом случае, индивидуального электрического или гидравличес­кого привода исполнительных механизмов.

На всех экскаваторах продольного копания в качестве первич­ного двигателя применен дизель с механической, электрической или комбинированной трансмиссиями. Для привода ходовых устройств все чаще применяют гидравлический привод, обеспечивающий бесступенча­тое регулирование скоростей передачи. Рабочий орган обычно приво­дится через механическую подачу, известен также его электрический привод. Для привода транспортирующего устройства применяют все перечисленные приводы.

По типу ходовых устройств экскаваторы непрерывного действия делятся на гусеничные (большая часть экскаваторов продольного ко­пания, строительные роторные экскаваторы), пневмоколесные (малые модели экскаваторов продольного копания на базе пневмоколесных тракторов) и рельсоколесные (цепные экскаваторы поперечного копа­ния) для работы в ограниченной зоне.