Виды экскаватора. Типы и виды экскаваторов. По силовому оборудованию

Классификация экскаваторов

Экскаваторами называются землеройные машины, предназначенные для копания и перемещения грунта. Все экскаваторы делят на две большие группы: непрерывного действия - многоковшовые и периодического (цикличного) действия - одноковшовые.

Экскаваторы непрерывного действия обе операции - копание грунта и его перемещение - выполняют одновременно; экскаваторы периодического действия выполняют эти операции последовательно, прерывая копание на время перемещения грунта. Таким образом, рабочее время машины, в течение которого выбирают грунт, больше у экскаваторов непрерывного действия и производительность их выше, чем производительность экскаваторов периодического действия. Несмотря на это, шире распространены одноковшовые экскаваторы, преимущество которых заключается в их универсальности, т. е. возможности применения как на земляных, так и на погрузочно-разгрузочных работах и в любых самых тяжелых, в том числе скальных (с предварительным взрыванием), грунтах. Многоковшовые экскаваторы используют в основном при рытье траншей и добыче нерудных материалов в карьерах в однородных грунтах, не имеющих каменных включений.

Как одноковшовые, так и многоковшовые экскаваторы бывают сухопутными и плавучими.

Сухопутные экскаваторы имеют гусеничное, пневмоколесное и шагающее (последнее применяют только в одноковшовых экскаваторах) ходовое оборудование.

Механизмы экскаватора приводятся в движение дизелями, карбюраторными, паровыми или электрическими двигателями. Подавляющее большинство современных экскаваторов оборудовано дизелями и электрическими двигателями как наиболее экономичными. Реже применяют карбюраторные двигатели.

Выбор двигателя определяется условиями, в которых будет работать экскаватор. Так, на экскаваторах, работающих на строительстве железных и шоссейных дорог, то есть там, где машину нужно сравнительно часто перевозить с места на место, используют дизели. На экскаваторах, постоянно работающих в одном и том же месте, например в карьерах по добыче нерудных материалов» на угольных разрезах и т. п., выгодцо применять электродвигатели, так как электричество - наиболее дешевый вид энергии. Кроме того, упрощается обслуживание и отпадает необходимость в постоянном снабжении машины топливом.

Поэтому на экскаваторах с ковшами емкостью до 3 м3 чаще устанавливают дизели, а на экскаваторах большей мощности - электрические двигатели.

Если все механизмы экскаватора приводятся в движение от одного двигателя, такой привод называется одномоторным. Если в экскаваторе каждый механизм (или некоторые из механизмов) приводится в движение отдельным двигателем (обычно электрическим), такой привод называется многомоторным.

В СССР одноковшовые экскаваторы с одномоторным приводом изготовляли с ковшами емкостью до 2,5-3 м3, за рубежом - до 4-4,5 м3. В настоящее время готовят к производству экскаваторы

с дизель-электрическим многомоторным приводом, на которых устанавливают ковши емкостью 1,6 м3 (Э-1602). Кроме того, началось производство экскаваторов с многомоторным гидравлическим приводом, где применяют ковши емкостью 0,25 м3 (Э-2513 и Э-2514), и готовится производство гидравлических экскаватороз с ковшом емкостью 0,4-0,5 м3.

Распространение многомоторного привода в частности объясняется тем, что механизмы экскаватора выполняют в виде отдельных агрегатов, которые легко могут быть установлены при сборке машин и заменены во время их ремонта (при агрегатном методе ремонта). Кроме того, такая конструкция позволяет применять на разных машинах одинаковые или почти одинаковые (унифицированные) узлы, что даст возможность наладить крупносерийное специализированное производство их и уменьшить номенклатуру запасных частей.

Для передачи движения от двигателя к рабочим механизмам используют следующие виды привода:
– механический, когда движение передается при помощи валов, шестерен, червячных пар, цепных передач;
– гидравлический объемный, где роль привода выполняют гидронасос (один или несколько), маслопроводы и гидромоторы (или’ гидроцилиндры);
– в маслопроводах циркулирует жидкость, передающая энергию от насосов к гидромоторам (или гидроцилиндрам), приводящим рабочие механизмы в движение; этот способ основан на свойстве жидкости не сжиматься;
– гидродинамический, где для передачи энергии используют тур-бомуфты или турботрансформаторы; его применяют обычно в сочетании с механическим для плавной работы механизмов и автоматического регулирования скорости движения в зависимости от величины нагрузки (с увеличением нагрузки скорость движения рабочих механизмов уменьшается и наоборот);
– электрический, применяемый на экскаваторах с многомоторным приводом в сочетании с механическим; этот привод дает возможность машинисту по желанию регулировать скорость движения механизмов экскаватора, автоматически изменять скорость в зависимости от нагрузок, а также совмещать рабочие движения;
– смешанный, состоящий из приводов двух видов, например механического и электрического.

Механический привод наиболее распространен, поэтому его наличие на экскаваторе никак не оговаривается в названии машины, а указывается обычно только тип двигателя, например дизельный одноковшовый экскаватор с ковшом емкостью 0,5 м3. Если же применяют привод другого вида, то это указывают в названии экскаватора, например дизель-электрический экскаватор, то есть экскаватор с дизельным силовым оборудованием и электрическим приводом..

Все сказанное относится как к экскаваторам периодического действия (одноковшовым), так и к экскаваторам непрерывного действия (многоковшовым).

Таким образом, экскаваторы различают:
1) по способу перемещения (плавучие и сухопутные);
2) по типу силового оборудования (с»дизелем, карбюраторным, электрическим или паровым двигателем);
3) по количеству двигателей (одномоторные, многомоторные);
4) по виду привода (механические, гидравлические объемные, гидродинамические, электрические, смешанные);
5) по типу ходового оборудования сухопутных экскаваторов (гусеничные, пневмоколесные).

Кроме перечисленных признакрв классификации, каждая из групп экскаваторов отличается более мелкими признаками - размерами, мощностью, назначением.

Одноковшовые экскаваторы делят по назначению на три основные группы: – строительные, с ковшами емкостью до 3 м3, предназначенные для земляных и погрузочно-разгрузочных работ в строительстве;
– карьерные, с ковшами емкостью от 2 до 8 м3, предназначенные для работы в карьерах на разработке рудных и угольных месторождений, а также скальных пород;
– вскрышные, с ковшами емкостью свыше 6 м3, предназначенные в частности для разработки верхних слоев пород (вскрыши), покрывающих пласты полезных ископаемых (угля, руды).

Вскрышные экскаваторы отличаются удлиненным рабочим оборудованием, что дает возможность отваливать грунт на большое расстояние от места выработки. К этой группе машин относятся также и мощные шагающие экскаваторы - драглайны, используемые на горных работах для перекидки верхних слоев пород в выработанное пространство, а также на больших гидротехнических строительствах.

Одноковшовые экскаваторы следует различать по использованию их с различными видами рабочего оборудования.

Универсальными экскаваторами называются машины, имеющие не менее четырех видов сменного рабочего оборудования. Строительные экскаваторы обычно выпускают универсальными, причем один вид рабочего оборудования может быть заменен другим в процессе эксплуатации.

Специальными называют экскаваторы, имеющие только о чин вид рабочего оборудования. Их, как правило, выпускают с ковшами емкостью свыше 6 м3, однако специальными могут быть и экскаваторы с ковшами меньшей емкости (например, подземные).

В настоящей книге описаны выпускаемые отечественной промышленностью одноковшовые строительные сухопутные экскаваторы, полноповоротные и неполноповоротные.

Рис. 1. Схема одноковшового экскаватора:
1 - ходовое оборудование, 2 - поворотная платформа,

Экскаватором называется машина, служащая для механической добычи нетвердых или размельченных горных пород (рис. 2).

Наряду с отделением части породы от массива, экскаватор перемещает добытую породу на некоторое расстояние до транспорта, или до отвала, если добываемая порода сбрасывается в отвал на месте (при рытье котлованов, при заготовке глины в конуса или гряды).

Постройка первого одноковшового экскаватора относится к 1836 году. Несколько позже, в 1860 году, был сконструирован многоковшовый экскаватор.

В дореволюционной России первый одноковшовый экскаватор появился много позднее-в 1900 году. Незначительное количество таких экскаваторов было выпущено для разработки песчаных карьеров железнодорожного ведомства. Многоковшовые же экскаваторы в тот период у нас совершенно не изготовлялись.

В Советском Союзе экскаваторостроение получило мощное развитие.

По способу действия и расположению рабочего снаряда экскаваторы делятся на следующие основные классы: одноковшовые, кабельные, многоковшовые.

По способу передвижения в рабочем состоянии они подразделяются на экскаваторы с рельсовым и гусеничным ходом.

За последние годы промышленность тяжелого машиностроения стала выпускать сверхмощные одноковшовые экскаваторы, перемещающиеся в рабочем состоянии при помощи шагающего механизма.

Многоковшовые экскаваторы строятся также и пловучими (так называемые землечерпалки) для работ по углублению рек, каналов и прочих водоемов. Одной из разновидностей таких землечерпалок являются драги, применяемые в золотодобывающей промышленности.

Рис. 2. Одноковшовый экскаватор на гусеничном ходу.

Экскаваторы приводятся в действие электромоторами постоянного или переменного тока, паровыми машинами или двигателями внутреннего сгорания.

К атегория: - Эксплуатация экскаваторов

Многообразие экскаваторов

Если вспомнить, что разработкой землеройных машин для рытья каналов занимался ещё полтысячи лет тому назад Великий Леонардо, то понятно: за это время создано столько различных модификаций экскаваторов, что классификация будет иметь разветвлённый вид. Экскаваторы отличаются друг от друга по:

Виду ходовой части (шины, гусеницы, рельсы и т.д.);

Типу эксплуатации (для строек, шахт, карьеров и т.д.);

Силовому приводу (электрические, дизельные);

По принципу работы (непрерывно или периодически работающие).

Естественно, сочетаний этих характеристик великое множество, отсюда и огромное число модификаций.

Во что обут экскаватор?

По дорогам с любым покрытием, а если нет покрытия, то по грунтам любого типа свободно пройдут экскаваторы с гусеничным ходовым механизмом . Если исключить экскаваторы, работающие в городской инфраструктуре, то подавляющее большинство оставшихся будет иметь гусеничный ход. Такие экскаваторы легко пройдут по рыхлой почве, по болотистым торфяникам при мелиорации, по захламленному бездорожью лесозаготовок и т.д.

Экскаваторы на пневноколёсах хорошо зарекомендовали себя в городах, где гусеницы попросту раздробят асфальт. Пневмоколёса и асфальт оставят в покое, и хорошо амортизируют, и при движении не гремят.

Шагающий экскаватор не имеет ни колёс, ни гусениц. Снизу у него опорная плита, на которой он располагается при работе. Для передвижения экскаватора служат опорные башмаки на гидроцилиндрах: поднялся на них, перенёс себя и снова опустился на опорную плиту. Скорость такого передвижения ― до 80 м/час.

Экскаваторы рельсового хода чаще всего используются в горнодобывающих карьерах. Обычно это цепные экскаваторы, автомобилям под погрузку удобнее заезжать снизу под экскаватором между широко расположенными рельсами. Это пространство называется порталом, потому и экскаватор считается портальным.

Землеройное устройство с ковшом можно установить на всевозможные шасси, потому иногда экскаватор имеет автомобильный, вездеходный, тракторный ход .

Уже не вызывает удивления комбинированное шасси : некоторые пневмоколёсные экскаваторы снабжены железнодорожными колёсными парами, опускаемыми в случае передвижения по рельсам.

Есть даже плавучие экскаваторы , чаще называемые земснарядами .

Принципы работы экскаваторов

Обычно одноковшовые экскаваторы являются экскаваторами циклического действия: набрал ковш ― перенёс ― высыпал. Далее цикл повторяется.

Траншейные и роторные стреловые экскаваторы являются механизмами непрерывного действия. Траншейные мы видим чаще, все помнят лёгкие экскаваторы, служащие для прокладки кабеля. Роторный экскаватор имеет много ковшов, закреплённых на большое вращающееся колесо.

Земснаряды набирают песок под водой за счёт вакуумно-всасывающих устройств.

Нельзя сказать, что какой-то один способ или принцип является лучшим или универсальным. Каждый конкретный случай требует конкретной техники. Как не будешь заготавливать речной песок одноковшовым экскаватором, так и не будешь рыть котлован для маленького пруда на даче роторным.

Зависимость выбора экскаватора от условий эксплуатации

Начнём со строительной площадки. Пожалуй, никак нельзя умалить значение колёсных экскаваторов для стройки. Да, если приходится производить объёмные разработки грунта, то лидировать будут гусеничные экскаваторы. Но в городских условиях у них больше минусов, чем плюсов: колёсные экскаваторы мобильнее ― они имеют большую скорость передвижения, и появляется возможность очень быстрой переброски с одного объекта на другой. Кроме того, в городе гусеничные экскаваторы ― враги асфальта, для их перемещения нужны тралы, что удорожает любой проект.

Шахтные экскаваторы отличаются небольшими размерами, что неоценимо в замкнутых пространствах. Наиболее часто они применяются в подземных горизонтальных выработках для погрузки горных пород, для этих же целей ― в тоннелях.

Так как карьер ― уже подготовленная территория для выработки полезных ископаемых открытым способом (а это значит, что никаких пространственных помех для экскаваторов нет), то для повышения рентабельности карьера желательно, что бы они как можно больше смогли вскрыть, перенести и загрузить пород из карьера. Потому применяются в карьерах разные экскаваторы, главное, чтобы их ковш был повместительнее:

• - драглайны, у которых нет жёсткого соединения стрелы с ковшом. Ковш удерживается цепью, другая цепь подтягивает или же отпускает ковш;
• - карьерные гусеничные, обладающие повышенной проходимостью;
• - гидравлические, которые лучше применять на вскрышных работах, ведь из-за того, что жидкость не сжимается, на породу передаётся любое усилие без потерь, наоборот с возможностью его увеличить;
• - роторные, не допускающие при работе даже малейших сбоев подачи полезных ископаемых.

Что движет экскаватором?

Передвижение и возможность работы любому экскаватору обеспечивает двигатель. Всё начиналось с парового двигателя, потом появились дизельные, карбюраторные и электрические. Намного чаще других на экскаваторы устанавливаются дизельные и электрические двигатели. Причина проста: названные виды наиболее экономичны. Какой из них выбрать? Это зависит от конкретной ситуации. Отличительная черта дизельного экскаватора ― мобильность. Если надо много перемещаться по объекту строительства или за его пределы, нужен дизельный экскаватор. При работе с небольшими перемещениями рентабельнее применять электроэкскаваторы, как использующие самую дешёвую на сегодняшний день энергию. Работа в карьерах соответствует этим требованиям. То есть, можно проследить ещё одну тенденцию: лёгкие и мобильные экскаваторы с небольшим ковшом ― дизельные, тяжёлые ― электроэкскаваторы. Сейчас идёт разработка новых моделей электроэкскаваторов ― лёгкие экскаваторы, работающие от аккумуляторных батарей. Причём машинист такого экскаватора скорее не машинист, а оператор: он может управлять машиной с помощью планшета, как находясь на сидении экскаватора, так и рядом с экскаватором.

Применение и значение экскаваторов

В первую очередь экскаватор ― землеройная машина. Поэтому преимущественно его работой является выемка и перенос грунта. Причём выемку грунта они могут производить не только на площадках, где находятся сами, но и на площадках уровнем ниже или выше. Для них не проблема выемка грунта из-под слоя воды. Выкопанный грунт они могут загружать в средства транспортировки (вагоны, автомобили, баржи и т.д.). При отсутствии транспорта экскаватором в любом удобном удалённом месте можно отсыпать грунт в отвал. Рытьё каналов и котлованов, создание насыпей и выемок, создание дамб и расчистку территорий экскаваторами производят быстро и качественно. Строительные площадки экскаватором можно спланировать с большой точностью, особенно машинами с гидравлическим приводом. Все вышеуказанные работы можно проводить не только с грунтом, но и с любыми другими сыпучими строительными материалами.

Экскаваторы позволили полностью механизировать земляные работы, заменив людей. Что уж говорить о карьерных экскаваторах, одним ковшом заполняющими полувагоны, если обыкновенный строительный экскаватор за одно движение переносит 1- 4 м 3 земли.

Самый-самый...

Понятно, что экскаватор с большим ковшом более производителен, чем его меньшие собратья. Были среди экскаваторов и такие, которые собирались в единственном экземпляре.

Размеры и характеристики самого большого в мире экскаватора впечатляют. Создала и собрала его немецкая компания ThyssenKrupp Fordertechnik в 1978 году. Стоил он около 100 млн.евро, а собирали его 5 лет. Работает он до сих пор в ФРГ в угольном разрезе в Гамбахе и выдаёт на-гора бурый уголь.

Работает этот роторный ковшовый экскаватор по 20 часов в сутки. За это время он производит 240000 м 3 угля. Размеры экскаватора: ширина ― 46 м , длина ― 240 метров , высота ― 96 метров . Вес этого монстра составляет 13,5 тыс. тонн. Стрела, имеющая длину 200 метров , заканчивается ротором с ковшами, объём каждого из них -- 6,6 м 3 .

Конечно, такие объёмы (240 тыс. м 3 /сутки) загрузить и вывезти сложно. Да это и не нужно, такие экскаваторы нужны для вскрышивания, а во вскрышенной массе более половины ненужной "пустой" породы.

Усовершенствование и разработка модификаций экскаваторов продолжается непрерывно. Причин более чем достаточно: улучшение качества работ, повышенный спрос, связанный с увеличением объёмов строительства и добычи полезных ископаемых открытым способом, новые условия и новые технологии проведения работ.

Экскаваторы - назначение и классификация

Экскаваторы (название происходит от латинских слов «ех» и caveo», означающих «откапыватель») отличаются высокими рыхлящими способностями. Транспортирующие способности их невелики и определяются радиусом действия этих машин. Экскаваторы разделяют на несколько групп по назначению и мощности. Если машина производит все операции в определенном порядке, повторяя их через некоторые промежутки веремени, она относится к машинам прерывного (цикличного) действия, если производит все операции одновременно,- машиной непрерывного действия. К экскаваторам прерывного действия относятся одноковшовые, а к экскаваторам непрерывного действия - многоковшовые, скребковые и фрезерные.

Одноковшовые и многоковшовые экскаваторы бывают сухопутные и плавучие. Сухопутные экскаваторы имеют гусеничное, пневмоколесное, рельсовое и шагающее ходовое устройство.

Все механизмы экскаватора приводятся в движение дизелями, карбюраторными, паровыми или электрическими двигателями. Наиболее экономичными являются дизельные и электрические двигатели. Выбор двигателя определяется условиями, в которых будет работать экскаватор. Так, на экскаваторах, работающих в карьере, выгодно применять электродвигатели, так как электричество - наиболее дешевый вид энергии, а при работе на строительстве дорог, где машину часто перевозят с места на место, целесообразно использовать дизельные двигатели.

Если все механизмы экскаватора приводятся в движение от одного двигателя, такой привод называют одномоторным. Если в экскаваторе каждый механизм (или группа механизмов) приводится в движение отдельным двигателем, такой привод называется многомоторным.

С целью передачи движения от двигателя к рабочим механизмам используют следующие виды приводов: – механический, когда движение передается с помощью валов, шестерен, червячных пар, цепных передач; – гидравлический объемный, где роль привода выполняют гидронасос, маслопроводы и гидромоторы (или гидроцилиндры); в маслопроводах циркулирует жидкость, передающая энергию от насосов к гидромоторам (или гидроцилиндрам), приводящим рабочие механизмы в движение; – гидромеханический, в котором для передачи энергии используют гидротрансформатор в сочетании с механической трансмиссией; – электрический, применяемый на экскаваторах с многомоторным приводом в сочетании с механическим; – смешанный, состоящий из приводов двух видов, например механического и электрического.

Таким образом, экскаваторы классифицируют: – по способу перемещения (плавучие и сухопутные); – по типу силового оборудования (с дизелем, карбюраторным, электрическим, дизель-электрическим и т. д.); – по числу двигателей (одномоторные, многомоторные); – по виду привода (механические, гидравлические, гидромеханические, электрические); – по типу ходового устройства сухопутных экскаваторов (гусеничные, пневмоколесные, рельсовые и с шагающим ходовым оборудованием).

Каждая из групп экскаваторов отличается более мелкими признаками - размерами, мощностью, назначением.

Одноковшовые экскаваторы классифицируют по назначению.

Существуют три основные группы: – строительно-универсальные - с ковшами емкостью до 3 м3, предназначенные для производства земляных работ; – карьерные - с ковшами емкостью от 2 до 8 м3, предназначенные для работы в карьерах на разработке рудных и угольных месторождений; – вскрышные - с ковшами емкостью более 6 м3, предназначенные для разработки верхних слоев пород (вскрыши).

Одноковшовые экскаваторы различают по использованию их с различными видами рабочего оборудования.

Универсальные экскаваторы предназначены для работы с различными видами сменного оборудования; прямой и обратной лопатой, драглайном, крановой стрелой с крюковой подвеской или грейфером, копром для забивки свай и т. д.

Полууниверсальные экскаваторы кроме основного рабочего оборудования имеют один или два вида дополнительного сменного оборудования (прямую лопату, обратную лопату, драглайн).

Специальные мощные экскаваторы имеют лишь один вид оборудования, например прямую лопату.

Одноковшовые экскаваторы. Одноковшовым универсальным экскаватором называется машина цикличного действия, предназначенная для выемки и перемещения грунтов и иных материалов с помощью одного из видов рабочего оборудования с одним ковшом, и для выполнения погрузочных сваебойных и прочих работ другими видами сменного рабочего оборудования.

Одноковшовые экскаваторы (рис. 72) состоят из следующих основных узлов: ходового устройства, поворотной платформы с силовым оборудованием и основными кинематическими звеньями и рабочего оборудования.

Гусеничное ходовое оборудование обеспечивает высокую проходимость и хорошую устойчивость при работе экскаватора.

В последние годы значительно возрос выпуск экскаваторов с небольшой емкостью ковша на пневмоколесном ходу, обладающих большой подвижностью и маневренностью при перемещении машины с одного объекта на другой. При работе на слабых грунтах применяют уширенное (или удлиненное) гусеничное оборудование, наличие которого уменьшает удельное давление на грунт и улучшает проходимость экскаватора.

Рис. 72. Cхемa одноковшового экскаватора

Рис. 74. Схема работы прямой лопаты

Поворотная платформа опирается через катки или специальное (шариковое или роликовое) опорно-поворотное устройство на раму ходового устройства. Платформа поворачивается в горизонтальной плоскости относительно ходовой части.

Угол поворота ходового оборудования в горизонтальной плоскости определяет возможность экскаватора быть полноповоротным или неполноповоротным. Поворотная часть полно-новоротного экскаватора может вращаться вокруг своей оси на 360°.

У этих машин на поворотной платформе смонтированы все силовые агрегаты, пульт управления, рабочие механизмы и крепится рабочее оборудование.

Рабочее оборудование включает комплекс узлов экскаватора с рабочим органом (ковш, крюк, грейфер и др.). Грунт разрабатывают ковшом, после чего перемещают к месту разгрузки в отвал или в транспортное средство. В зависимости от вида сменного оборудования применяют жесткую или гибкую подвеску рабочего органа. Характер работы определяет рабочее оборудование: прямую лопату, обратную лопату, драглайн, кран или грейфер.

Рабочий цикл экскаватора выполняется в следующей последовательности: копание грунта; перемещение заполненного грунтом ковша к месту разгрузки; разгрузка грунта из ковша в отвал или транспортирующее устройство; перемещение ковша (поворот платформы) к забою; опускание ковша для подготовки к следующей операции копания.

Система индексации одноковшовых универсальных экскаваторов. Системой индексации машин называется принцип, который заложен в структуру индекса (марки), обозначающего тот или иной экскаватор и отражающего его основную характеристику. В 1968 г. в нашей стране введена новая система индексации одноковшовых универсальных экскаваторов. Индекс экскаватора имеет четыре основные цифры, соответственно обозначающие: размерную группу машины, тип ходового устройства, конструктивное исполнение рабочего оборудования и порядковый номер модели данного типа. Таким образом, индекс экскаватора содержит сведения об его основной характеристике. Так, ЭО-3313 БТВ - экскаватор одноковшовый универсальный, 3-й размерной группы, на пневмоколесном ходовом устройстве, с канатной подвеской рабочего оборудования, 3-я модель, прошедшая вторую модернизацию, в исполнении для работы во влажных тропиках.

Прямая лопата - оборудование, предназначенное для разработки грунта выше уровня стоянки экскаватора. Прямая лопата с механическим приводом (рис. 74) состоит из следующих основных узлов: каната подъема стрелы, ковша, рукояти, стрелы, седлового подшипника. Рукоять к стрелке крепится седловым подшипником, с помощью которого рукоять поворачивается в вертикальной плоскости относительно стрелы и совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси рукоятки. При копании грунта ковшу нужно пройти положения -IV, изображенные на рис. 74. Ковш поднимается подъемным канатом, огибающим головные блоки. Напор рукоятки осуществляется напорным механизмом, которым выполняется также обратное движение (возврат) рукояти. На универсальных строительных экскаваторах применяют канатные и зубчато-реечные (напорные механизмы).

Напорные механизмы деляется на независимые, зависимые, комбинированные- Напорный механизм называется независимым, если усилие напора может быть увеличено или уменьшено независимо от величины усилия в подъемном тросе ковша, т. е. когда напорное движение рукояти с ковшом производится независимо от подъема ковша. Если величина усилия напора зависит от величины усилия в подъе/мном тросе ковша и имеется возможность только уменьшить напор, такой напорный механизм называется зависимым.

Напорный механизм называется комбинированным, когда величина усилия напора зависит от усилия в подъемном тросе, но при включении независимой части напорного механизма может быть по желанию увеличена.

Ковш прямой лопаты состоит из корпуса, откидного днища с засовом и сменных зубьев. Зубья имеют сужающийся к концу хвостовик, входящий в гнездо козырька. От выпадания зубья удерживаются в гнездах шплинтами.

Прямые лопаты в последние годы оснащают ковшами с полукруглой передней стенкой и с козырьком в виде совка без зубьев. Ковш такой конструкции значительно легче и имеет минимальное сопротивление при копании грунта, что, естественно, повышает производительность экскаватора.

На экскаваторах с прямой лопатой применяют рукояти двух типов: однобалочные (внутреннего типа) и двухбалочные (внешнего типа). Однобалочная рукоять проходит внутри стрелы, а двухбалочная - снаружи. Рукоять может совершать возвратно-поступательное движение в направляющих седловины напорного вала, а также поворачиваться вместе с седло-вым подшипником в вертикальной плоскости относительно напорного вала. Конструкция рукояти определяет конструкцию напорного механизма. В экскаваторах, выпускаемых в СССР, при однобалочной рукояти применяют канатный напорный механизм, а при двухбалочной - кремальерный напорный механизм.

Стрела прямой лопаты выполнена в виде сварной конструкции из листовой стали. Тип рукояти определяет конструкцию стрелы. Стрела бывает двухбалочной при однобалочной рукояти и однобалочной при двухбалочной рукояти.

В верхней части стрелы смонтированы на подшипниках блоки, через которые проходит канат подъема ковша и стрело-подъемный канат. Нижним концом (пятой) стрела пальцами крепится к поворотной платформе и может поворачиваться при изменении ее угла наклона. В средней части стрелы расположен напорный вал.

Обратная лопата - это оборудование, предназначенное для разработки грунтов ниже уровня стоянки экскаватора при рытье котлованов, траншей, выемок.

Обратная лопата (рис. 75) состоит из ковша, стрелы, рукояти и двуногой стойки. Ковш закреплен жестко к рукояти, шарнирно присоединенной к верхнему концу стрелы. При подтягивании каната рукоять поворачивается против часовой стрелки, ковш врезается в грунт (положение /; положения // и /// соответствуют транспортному положению и выгрузке грунта из ковша).

Рис. 75. Схема работы обратной лопаты:

Процесс экскавации грунта ковшом. Общее сопротивление экскавации R0 преодолевается активным усилием W0, направленным касательно к траектории ковша, которое может быть разложено на усилие резания и сдвига грунта WVi направленное по касательной к режущей грани ковша, и на усилие выталкивания WB, направленное нормально к режущей грани ковша.

Основными параметрами гидравлических одноковшовых экскаваторов являются: емкость ковша q, масса экскаватора С, мощность двигателя N, рабочие размеры экскаватора, а также давление и производительность насосов.

В гидроприводах экскаваторов применяются насосы постоянной производительности шестеренного и лопастного типо (с давлением 12-16МПа) и поршневые с давлением до 30 МПь а также насосы переменной производительности, преимущест венно аксиально-поршневые.

Насосы с постоянной производительностью просты по yci ройству, но не обеспечивают полного использования мощности двигателя на всех режимах. Насосы переменной производительности обспечивают более рациональный и устойчивый режим работы экскаваторов.

Производительность и технологические схемы работы одноковшовых экскаваторов. Производительность одноковшовых экскаваторов определяется многими факторами: конструкцией машины, уровнем организации производства земляных работ, состоянием и качеством грунта и забоя, квалификацией машиниста и техническим состоянием машины.

На рис. 77, б представлена схема работы драглайна при строительстве насыпи земляного полотна из резерва. Экскава-чия грунта ведется на двух захватках; на одной из них отсыпается очередной слой грунта и разравнивается бульдозером, а на Другой - свежеотсыпанный грунт уплотняется грунтоуплотняю-Щими машинами.

Многоковшовые экскаваторы. Многоковшовые экскаваторы представляют собой землеройные машины, имеющие в качестве рабочего органа многоковшовую цепь или роторное колесо с ковшами, жестко закрепленными по периметру. Они применяются: на дорожно-строительных работах; при рытье котлованов, каналов и траншей для укладки труб или для оснований установка, пульт управления, коробка передач, рабочий орган устанавливают на ходовую раму.

Примечание. Экскаваторы ЭО-1621 (Э-153А), ЭО-1627 (Э-1514) оборудуются дополнительно бульдозерным оборудованием: ширина отвала 2000 мм, высота 680 мм, глубина резания 500 мм. Экскаваторы ЭО-ЗЗПБ (Э-302) укомплектованы оборудованием драглайна со следующими параметрами: длина стрелы 7500 мм, угол наклона стрелы 40°, глубина резания 4450 мм, радиус резания 6500 и 10 100 мм, высота разгрузки соответственно 3900 и 6300 мм, рад с разгрузки соответственно 6390 и 8300 мм.

В нынешнее время очень сложно представить какие-либо строительные работы без участия такого вида спецтехники как экскаватор-погрузчик. Сфера применения данной техники увеличивается с каждым днем. Если раньше экскаваторы-погрузчики использовались только при проведении строительных и дорожных работ, то сегодня область их применения существенно расширилась.

Самые популярные сферы применения экскаваторов-погрузчиков:

• Строительные работы любой сложности.
• Дорожные работы всех видов.
• Прокладывание коммуникаций всех типов (водопровод, газопровод, канализация).
• Погрузка-выгрузка сыпучих, твердых и нестандартных материалов.
• Копание котлованов под плиточный тип фундамента.
• Копание траншей под ленточные фундаменты.
• Выравнивание поверхностей, планирование грунта.
• Демонтаж старых ненужных сооружений.
• Корчевание пней.
• Разнообразные сельскохозяйственные работы.

С каждым днем производители спецтехники изготавливают все больше разновидностей экскаваторов-погрузчиков. Выбор данной спецтехники сейчас очень велик, но ее можно сгруппировать по некоторым критериям.

Классификация экскаваторов-погрузчиков:

• по разной грузоподъемности и мощности;
• по типу шасси и ходовой части;
• по оснащению и дополнительному оборудованию;
• по типу управления.

Грузоподъемность и мощность

Диапазон мощности всех экскаваторов погрузчиков находится в диапазоне 47-81 кВт, что в лошадиных силах будет составлять от 65 до 110 л. с. На грузоподъемность имеет влияние не только мощность, но и другие характеристики. Все виды экскаваторов-погрузчиков можно разделить по размеру и весу на легкие, средние, тяжелые и большегрузные.

Малогабаритные (еще их называют легкими) экскаваторы имеют очень малый вес, который составляет от 500 килограмм до 2 тонн. Данный вид техники используется в условиях ограничения пространства. Это могут быть узкие проулки и любые места, куда более крупная техника не сможет либо заехать, либо работать.

Вес средних экскаваторов-погрузчиков находится в диапазоне 2-4 тонн, а больших – 4-10 т. Оба вида активно используются на строительных площадках, во время проведения дорожных работ, для рытья траншей под коммуникации.

Основная область применения большегрузных экскаваторов (их вес более 10 тонн) – это большие карьеры и стройплощадки с большими земляными работами.

Шасси и ходовая часть

Существует два основных типа экскаваторов-погрузчиков: на колесной базе и на гусеничном ходу. В связи с тем, что экскаваторы-погрузчики на колесной базе способны самостоятельно доставляться на рабочий объект, они имеют повышенный спрос. Кроме этого, колесные экскаваторы имеют гораздо меньший вес, чем гусеничные. За счет уменьшения веса снижается давление на грунт, и колесные экскаваторы могут работать даже в болотистых местностях.

Экскаваторы-погрузчики на гусеничном ходу тоже имеют свои плюсы. Данные экскаваторы способны перемещаться и полноценно работать даже в условиях полного бездорожья. Им не страшна ни грязь, ни камни, ни крутые косогоры. Там где колесный экскаватор не сможет просто проехать, гусеничный способен полноценно работать. Но вот доставлять такую технику на объект необходимо с помощью специального транспорта.

Оснащение

Самые основные элементы всех видов экскаваторов-погрузчиков – это два ковша: погрузочный и экскаваторный. Погрузочные ковши, в свою очередь, можно разделить на ковши с грейферными челюстями и без челюстей. Обычный ковш без наличия челюстей выполняет функцию перемещения грузов и отвала. Ковш с наличием грейферных челюстей используется в качестве захвата, скрепера и подъемника.

Существуют и разновидности экскаваторных стрел, которые могут крепиться к кузову фиксированным методом, или же с помощью специальной каретки. Стрелы на каретке – более удобные в использовании, ведь стрела может смещаться в стороны относительно своей ости. Но из-за сложности механизма, стоимость таких экскаваторов-погрузчиков гораздо выше.

Данные ковши – это стандартное оборудование любого экскаватора погрузчика. Но экскаваторы-погрузчики оснащаются еще и дополнительным оборудованием.

Виды дополнительного оборудования:

• гидромолоты, которые в зависимости от размеров и мощности способны разбивать довольно-таки твердые породы камня;
• разнообразные специфические захваты, с помощью которых перемещают конкретные определенные грузы;
• вилки для поддонов предназначены для поднятия грузов на поддонах;
• специальное оборудование, с помощью которого перемещают волокнистые и длинномерные типы грузов;
• нестандартное оборудование, которой изготавливается только под заказ.

Тип управления

По типу управления все экскаваторы-погрузчики можно разделить на два вида: рычажные и джойстиковые. Управление первого вида производится с помощью нескольких рычагов. Во втором случае – джойстиком. Если сравнивать глобально, то управление с помощью джойстика является более легким и максимально точным. Но есть некоторые экскаваторщики-виртуозы, которые отдают предпочтение рычагам. Это, обычно, люди старшего поколения.

Это только основные характеристики экскаваторов-погрузчиков, с помощью которых каждую единицу техники можно отнести к тому или иному виду. Но каждый производитель добавляет своим экскаваторам-погрузчикам дополнительные функции, которые делают технику более удобной в конкретных целях.

Такое большое разнообразие экскаваторов-погрузчиков еще раз подтверждает, что необходимо очень ответственно подходить к выбору данного вида спецтехнике. Важно помнить, что нет универсального экскаватора-погрузчика, который мог бы максимально эффективно копать котлованы, траншеи, разгружать все типы грузов и ровнять поверхности. Для каждой цели необходимо подбирать свою технику. Только в таком случае работы будут производиться максимально качественно и в кратчайшие сроки.

Основные виды рабочего оборудования, параметры и индексация строительных экскаваторов. Производительность и пути ее повышения. Машины и оборудования для мерзлых грунтов. Применение машин с традиционными органами для разработки мерзлых грунтов. Виды специальных машин.

Общая классификация одноковшовых экскаваторов (назначение, устройство, рабочие процессы, технологические возможности, производительность, область применения). Прямая и обратная лопата, драглайн, грейфер

Одноковшовыми экскаваторами называют позиционные землеройные машины цикличного действия, оборудованные ковшовым рабочим органом. Рабочий цикл О.Э. состоит из последовательно выполняемых операций копания грунта, его перемещения в ковше к месту отсыпки, разгрузки ковша с отсыпкой грунта в отвал или транспортное средство и возвращения ковша на позицию начала следующего рабочего цикла. Это называют экскавацией. После отработки элемента забоя экскаватор перемещают на новую позицию. О.Э.классифицируют:

1-по назначению: строительные, строительно-карьерные, карьерные, вскрышные, туннельные, шахтные;

2-по виду рабочего оборудования: прямая и обратная лопата, драглайн, грейфер, планировщик;

3-по исполнению рабочего оборудования: канатные, гидравлические

4-по виду ходовых устройств: пневмоколесные (автомобильные и тракторные базы), гусеничные, шагающие;

5-по возможности вращения поворотной части: полноповоротные и неполноповоротные;

6- по числу установленных двигателей: одно- и многомоторные.

О.Э. Могут иметь крановое, сваебойное, трамбовочное и другое сменное оборудование. С одним видом рабочего оборудования – специальные, а укомплектованные сменными видами рабочего оборудования – универсальными.

Строительные экспедиторы предназначены для разработки грунта до IV категории без предварительного разрыхления, мерзлые и скальные после их разрыхления. Гидравлические экскаваторы используются в 80% в общем объеме производства.

Главным параметром ОЭ является его масса. В зависимости от массы они подразделяются на размерные группы.

Размерные группы характеризируются набором основных параметров:

1)- мощность силовой установки;

2)- вместимость ковша;

3)- усилие на его зубьях;

4)- размеры рабочей зоны;

5)- продолжительность рабочего цикла;

6)- скорости передвижения;

7)- частота вращения поворотной платформы;

8)- преодолеваемые уклоны;

9)- удельное давление на грунт;

11)- габаритные размеры и другие.

Индексы. О. Э. – ЭО-0000:

1цифра – размерная группа;

2цифра – тип ходового устройства(1. гусеничные, 2. гусеничные с увеличенной опорной поверхностью, 3. пневмоколесные, 4. спец шасси автомобильного типа, 5. шасси грузового автомобиля, 6. на базе трактора);

3цифра тип подвески рабочего оборудования (1 и 2 – с гибкой и жесткой подвеской, 3 – телескопическое рабочее оборудование);

4цифра – номер модели экскаватора.

Например ЭО-4123:

Экскаватор одноковшовой, строительный, универсальный, 4 размерной группы с гусеничным ходовым устройством, с увеличенной опорной поверхностью, жесткой подвеской рабочего оборудования, третьей модели. Буквами далее – очередная модернизация и климатическое исполнение.

Техническая производительность О. Э.:

,

где q - емкость ковша;

Коэффициент наполнения;

Коэффициент разрыхления грунта;

Продолжительность рабочего цикла;

Продолжительность одной передвижки на новую позицию;

Число рабочих циклов на одной позиции.

Эксплуатационная производительность:

,

где - продолжительность периода работы экскаватора;

Коэффициент использования во времени (при односменной работе Кв=0,2-0,25).

Основные рабочие органы гидравлических экскаваторов являются ковш обратной и прямой лопат, погрузчика и грейфера.

Сменные рабочие органы: бульдозерные отвалы, однозубые и многозубые рыхлители, гидромолоты, крановые подвески, разные модификации грейферов и захватов, шнековые буры.

Экскаватор состоит из базовой части и рабочего оборудования.

Базовая часть: состоит из ходовой тележки с нижней рамой, опорно-поворотного устройства, поворотной платформы с насосно-силовой установкой, узлов гидравлической системы привода и кабины машиниста.

Рабочее оборудование – обратная лопата включает последовательно соединенные между собой шарнирами стрелу, рукоять и ковш. Оно предназначено для разработки грунтов в основном ниже уровня стоянки экскаватора.

Рабочая зона полноповоротного экскаватора – это часть пространства, ограниченного тороидальной поверхностью, радиальное сечение которой, называется осевым продольным профилем рабочей зоны.

По нему определяют рабочие размеры:

Hmax – максимальную глубину копания;

Rkcmax – радиус копания на уровне стоянки экскаватора;

Hвmax – высоту выгрузки.

Рабочее оборудование – прямая лопата – для разработки грунта выше уровня стоянки экскаватора состоит из стрелы, рукояти и ковша. Стрела короче, чем у обратной лопаты. Привод стрелы обеспечивается двумя гидроцилиндрами, а рукояти одним. Относительно рукояти ковши могут быть поворотными и неповоротными. Такой экскаватор разрабатывает грунт движением ковша снизу (от уровня стоянки экскаватора) вверх (до верхнего обреза забоя).

Рабочее оборудование – грейфер – используют для отрывки рабочих котлованов, очистки водоемов и каналов, для разгрузки и погрузки сыпучих материалов. Оно состоит из двухчелюстного ковша, установленного на нижнем конце штанги, подвешенной к рукояти обратной лопаты на двух цилиндрических шарнирах, позволяющих ковшу занять отвесное положение. Челюсти раскрываются гидроцилиндрами.

Для начала работы ковш с раскрытыми челюстями опускают на захватываемый материал, затем их замыкают. Ковш внедряется в материал и заполняется им. Затем его поднимают рукоятью из выемки С поворотом платформы на разгрузку. Ковш разгружают размыканием челюстей. Для рыхления прочных и мерзлых грунтов экскаваторы комплектуют оборудованием: однозубым рыхлителем, гидромолотом (разрушение скальных пород, взламывание асфальта при ремонте дорог).

Драглайном называют рабочее оборудование О. Э. с ковшом, подвешенным к стреле на подъемном канате и перемещаемым при копании грунта тяговым канатом.

Строительные драглайны с ковшами 0,3 до 3 куб.м для разгрузки грунта ниже уровня стоянки при отрывке котлованов и траншей, при подводной разработке выемок, погрузки и разгрузки сыпучих и дробленных материалов. Они работают преимущественно с разгрузкой в отвал.

Сменные рабочие органы (гидромолоты, гидротрамповки, рыхлители, вилочные захваты, грейферы, клещевые захваты, планировочные отвалы и др.) Экскаваторы – планировщики, неполноповоротные экскаваторы, мини экскаваторы (qк=0,03-0,2куб.м) в стесненных и труднодоступных местах, внутри зданий, при ремонтных работах, микро-экскаваторы (b=1м, qк=0,02куб.м)

Классификация экскаваторов непрерывного действия (Э.Н.Д.). Назначение, область применения, устройство, рабочий процесс, технологические возможности и производительность траншейных и цепных экскаваторов

Э. Н. Д. – это землеройные машины, непрерывно разрабатывающие грунт с одновременной погрузкой его в транспорт или в отвал. Рабочий орган оборудован несколькими ковшами, скребками, резцами, поочередно отделяющими грунт от массива. Их крепят на едином рабочем органе – роторе или замкнутой цепи.

Их классифицируют по:

назначению или виду выполняемых работ:

а) траншейные;

б) карьерные;

в) строительно-карьерные;

по типу рабочего органа:

а) роторные;

б) цепные (скребковый, фрезерный);

по способу копания:

а) продольного;

б) поперечного.

Роторы применяют для разработки траншей ограниченной глубины (до 3 м). Цепные глубиной до 6м и более. Их применяют для разработки однородных грунтов до IV категории. Крупные каменистые включения снижают ресурс этих машин. Для мерзлых грунтов главный параметр траншейных экскаваторов глубина отрываемой траншеи, масса и мощность двигателя.

ЭТР-254 – экскаватор траншейный роторный четвертой модели для разработки траншей глубиной 2,5м.

ЭТЦ-165 – экскаватор траншейный цепной пятой модели для разработки траншей глубиной до 1,6м.

Траншейный экскаватор состоит из двух частей – тягача и рабочего оборудования, соединенных между собой полуприцепной или навесной схемами.

Рабочее оборудование траншейного экскаватора обеспечивает отрыв от массива грунта в траншее проектной глубины и ширины с откосами или без них, полный вынос его из траншеи и отсыпку в бруствер (кавальер) рядом с траншеей. Последнюю операцию выполняет ленточный отвальный конвейер, установленный перпендикулярно продольной оси траншеи в полости ротора (на роторных экскаваторах) или на тягаче (на цепных). Для разработки узких траншей (щелей) применяют бесконвейерные скребковые фрезерные траншейные экскаваторы.