Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Аналитический обзор

Все строительные машины, в зависимости от их конструктивной сходности и назначения, относятся к различным подразделениям и уровням. Их классификация предусматривает деление на:

- классы, то есть совокупность машин, имеющих сходное назначение при проведении строительных работ;

- подклассы, то есть машины, предназначенные для какого-то определенного вида работ;

- группы, в которые входят машины, работающие по одному принципу, методу физического воздействия на обрабатываемый объект, принципиальной схемой устройства;

- виды, включающие разновидности подгрупп;

- подвиды, объединяющие машины вида по различным конструктивным особенностям, например, типу ходовой части;

- индекс, означающий заводскую маркировку данного образца строительной техники.

Все строительные машины делятся на два основных класса:

- строительно-монтажная техника;

- дорожно-строительная техника. К ней относятся машины и механизмы самых разных подклассов, групп и подгрупп, таких, как асфальтоукладчики, профилировщики, грейдеры, грунтосмесители, гудронаторы и т.д. Пример:

Таблица 1. Классы строительных машин

Класс	Строительные и дорожные машины
Подкласс	Машины для земляных работ	Машины грузоподъемные
Группа	Экскаваторы	Краны грузоподъемные
Подгруппа	Экскаваторы одноковшовые полно-поворотные с ковшом вместимостью 0,15-4 куб м	Краны строповые самоходные грузоподъемностью 4 - 250 т
Вид	Экскаваторы одноковшовые с ковшом вместимостью 0.25 м3	Краны стреловые самоходные грузоподъемностью 25 т
Подвид	Экскаваторы одноковшовые гусеничные	Краны пневмоколесные
Индекс	Экскаватор одноковшовый гидравли -ческий ЭО-4123	Кран пневмоколесный электрический КС-5363А

Экскавамтор (от лат. excavo - «долблю») - основной тип землеройных машин оснащённых ковшом. Основным назначением является разработка и извлечения мягких (земля, песок и др.) и жёстких (железная руда, гранит и пр.) горных пород в карьере при вскрыше, или добыче ископаемых руд. Экскаватор также применяется при рытье котлованов на стройках, или отвалах. Конструктивно экскаваторы состоят из рабочего, ходового и силового оборудования. Рабочее место экскаватора называют - забоем.

2. Классификация экскаваторов

По типу ходовой

· Гусеничные экскаваторы

· Шагающие

· Пневмоколесные

· Рельсовые

· Плавающие

По принципу работы

· Экскаваторы циклического действия (одноковшовый экскаватор (в направлении зуба ковша экскаватора), рабочее оборудование: драглайн, прямая лопата, обратная лопата, грейфер)

· Экскаваторы непрерывного действия (многоковшовый, роторный, фрезерный)

· Экскаваторы-погрузчики (погрузчики - cамая универсальная землеройная машина, являющая собой две строительные машины в одной)

По эксплуатационному предназначению

· Карьерные

· Вскрышные

· Строительные

· Добывающие

· Подземные

По силовому оборудованию

· Электрические

· Дизельные

· Гидравлические

· Комбинированные

3. История

Официально идея создания землеройной машины принадлежит Леонардо да Винчи, он ещё в начале XVI века разработал схему прототипа современного экскаватора-драглайна. Известен набросок чертежа грейфера для землечерпалки, созданный да Винчи в 1500 году, позднее Леонардо принимал участие в прокладке каналов в Миланской долине при помощи своего изобретения. Но есть свидетельства того, что ранее, в 1420 году, в венецианском издании «Кодекс Джованни Фонтана» был опубликован текст с упоминанием землеройной машины, использовавшейся для углубления дна каналов и расширения морских гаваней.

Ещё некоторое время Италия, а именно Венеция, активно развивала экскаваторное дело -- машины были необходимы для очистки венецианских каналов. Далее изобретение развивали во Франции и Америке.

Активное строительство железнодорожных полотен в 30-х годах XIX века и нехватка рабочих сподвигла американца Отиса в 1832--1836 годах изобрести первый одноковшовый экскаватор. Позднее появились многоковшовые экскаваторы, или абзетцеры, которые имели огромные размеры и передвигались по рельсам, выкапывая желобы породы. С ними работало множество специальных машин, среди которых заметен путепередвигатель, передвигавший многочисленные рельсы экскаватора.

В Советском Союзе с начала 1960 годов на добыче фосфоритов в Лопатинском руднике работало три абзетцера, два из которых немецкого производства (Bukau ES-400-20/8, Takraf Ers 710). На данный момент все три машины не функционируют и проданы на утилизацию, в руднике работает лишь один маленький абзетцер (ЭШ-11/70), добывающий фосфориты в ограниченных количествах.

Рис. 1. Виды экскаваторов

4. Гусеничные экскаваторы 3-й размерной группы

В данную группу входят экскаваторы ЭО-3122 с нормальным ходовым тракторным устройством, а также ЭО-3221 с уширенно-удлененным ходовым устройством, которое унифицировано с экскаватором ЭО-3323 с пневмоколесами. Экскаватор ЭО-3122 имеет полностью унифицированную поворотную часть с экскаватором ЭО-3323, однако за исключением рулевого устройства, не нуждающеегося в установке на гусеничные экскаваторы. Гусеничные ленты экскаватора ЭО-3122 могут быть оснащены башмаками шириной 50 или 60 см. для ведения работ на грунтах с большой или средней несущей способностью.

Чтобы расширить область применения, данную машину оснастили следующими видами сменного оборудования для работы и рабочих органов: стандартная и удлиненная рукоять длиной 1,9 и 2,5 метра соответственно; обратная лопата, которая включает 4,5-метровую моноблочную стрелу; прямая лопата, которая содержит стрелу 3,4 метра и рукоять 2,3 метра; сменные ковши для обратной лопаты (0,4, 0,5, 063, а также 0,8 кубических метров); прямой лопаты (0,63 и 1,2 кубических метра); профильный ковш (0,63 кубические метра); грейферный ковш (0,32, 0,5, 0,63, а также 1,2 кубических метра); гидромолот и грейферное оборудование.

На экскаватор ЭО-3122 установлен аналогичный с экскаватором ЭО-3323 гидравлический привод, что говорит об очень схожей гидросистеме этих машин в целом. За счет оснащения гусениц уширенно-удлиненным устройством для передвижения, экскаватор ЭО-3221 может выполнять различные виды земельных и погрузочно-разгрузочных работ.

Для мелиоративных работ ключевым фактором является оборудование обратной лопаты, заменяющей оборудование драглайна. Этот экскаватор, оснащенный мелиоративным оборудованием, имеет возможность разрабатывать или проводить чистку каналов шести разных профилей при установке машины на одной стороне канала. При этом канатный экскаватор ЭО-3211Е, оснащенный драглайном, такого рода сооружения может обрабатывать лишь в случае работы с двух сторон сразу.

5. Сменное рабочее оборудование гидравлических экскаваторов

На универсальных гидравлических экскаваторах наиболее часто применяют обратную и прямую лопаты, грейфер, рыхлители, гидромолот, погрузчик и сменные рабочие органы для различных работ.

Обратная лопата является основным видом рабочего оборудования для экскаваторов 2…5-й размерных групп. При работе обратной лопатой улучшается наполнение ковша и точность выгрузки в результате его поворота относительно рукояти, появляется возможность широкого применения удлиненных стрел и рукоятей, а также профильных ковшей для рытья и очистки каналов, кюветов.

По конструктивной схеме обратную лопату выпускают нескольких разновидностей, но основными ее сборочными единицами всегда являются: стрела, состоящая из основной и удлиняющей частей; рукоять, ковш и гидроцилиндры подъема стрелы, поворота рукояти и ковша.

Самым распространенным рабочим оборудованием гидравлических экскаваторов является ковш обратной лопаты.

Для одной и той же модели экскаватора выпускают ковши различной емкости, конфигурации и конструкции. Для земляных работ, как правило, это ковши сварной конструкции его задняя стенка скруглена, а боковые прямые. Плоское днище заканчивается козырьком в котором закреплены зубья. Количество зубьев зависит от ширины ковша и вида работ, для которых он предназначен.

Зубья (коронки) предназначены для уменьшения первоначального усилия внедрения ковша в обрабатываемую среду, для уменьшения износа плоской режущей кромки ковша.

По сути, за последнее 30 лет, ковш не претерпел существенных конструктивных изменений. Некоторая эволюция прослеживается в изменении зуба ковша и способах его крепления. Если в самом начале в основном использовались вставные зубья, которые крепились в гнезда режущей кромки, зачастую выполненных как единая литая деталь, что существенно удорожало и утяжеляло ковш, (рис.1) то на сегодняшний день наибольшее распространение получили вильчатые зубья с болтовым креплением к режущей кромке для ковшей объемом до 0,3 м³ и для экскаваторов второй размерной группы (рис.2). А также коронки, надевающиеся на адаптер, приваренный к ковшу и фиксирующиеся специальным штифтом (рис.3). Такая конструкция позволяет снизить металлоемкость и, соответственно, стоимость основного расходного элемента ковша.

Практика показывает, что работоспособность рабочих органов ковшей и главным образом режущего инструмента зависит от технологии производства.

На износ режущего инструмента (зубьев, коронок, режущей кромки ковша) влияют:

Свойства и структура поверхности слоя металла взаимодействующего с обрабатываемой средой;

Свойства обрабатываемой среды (твердость, прочность, размер частиц, степень однородности); Высокие эксплуатационные требования к зубьям обуславливают использование износостойких сталей с повышенными прочностными характеристиками. Литые зубья изготавливают из стали 110Г13Л или из конструкционных марганцехромомолибденовых и никелевых сталей.

От выпадения зубья удерживаются шплинтами. Ребра придают ковшу необходимые прочность и жесткость. У ковша открыта только передняя часть, поэтому для разгрузки грунта или сыпучих материалов ковш поворачивают с помощью гидроцилиндра и тяг вокруг шарниров крепления к подвески.

На экскаваторах с гидравлическим приводом устанавливают жестко подвешенные грейферы. Основное преимущество жестко подвешенного грейфера по сравнению с канатным заключается в том, что им можно создать необходимое давление на грунт при врезании, т. е независимо от массы грейфера эффективно разрабатывать плотные грунты.

Существует три вида соединения грейферных ковшей с рукоятью, отличающиеся возможностью поворота ковша в плане: неповоротное, неполноповоротное и полноповоротное. Все грейферы могут быть оснащены ротатором, что позволяет поворачивать рабочий орган на 360 градусов. Это значительно увеличивает производительность и позволяет работать в любых условиях. При любом виде соединения возможно продольное и поперечное раскачивание ковша.

С помощью экскаватора, оборудованного различными типами грейферов можно выполнять разнообразные задачи:

Скрап предназначен для погрузки-разгрузки, сортировки металлического лома

Выемку грунта с глубины, копание на большие глубины эффективнее производить копающим грейфером (рис 5)

Погрузка-разгрузка труб, бревен осуществляется бревнозахватом. (рис 4)

Погрузка-разгрузка камней разных размеров (скрап, грейфер для камней).

Гидроцилиндры грейферов встроены в челюсть, что обеспечивает максимальную защиту узлов гидросистемы. Специальный кожух защищает гидравлические муфты от повреждений. Челюсти и зубья челюстей изготовлены из износостойкой стали, что увеличивает срок их эксплуатации.

Бревнозахват MW600.

Технические особенности:

1. Удобность в эксплуатации для погрузки бревен, рельс и укладки труб.

2. Прочная конструкция

3. Подвеска сменная.

4. Рабочее давление 250 кг/см2. (25МПа)

 

Рис.4. Бревнозахват Рис.5. Копающий грейфер

Экскаватор с рабочим оборудованием однозубого рыхлителя предназначен для разрушения мерзлых грунтов, разработки трещиноватых скальных пород, взламывания асфальтового покрытия, выемки бордюрного камня, корчевания пней.

Рыхлитель устанавливают на рукояти обратной лопаты вместо ковша.

Экскаватор, оснащенный гидромолотом, применяют для разрушения мерзлого грунта, рыхления скальных пород, дробления негабаритов, разрушения старых фундаментов, взламывания дорожных покрытий и т.п.

Гидравлический молот вместо ковша навешивают на экскаватор посредством кронштейна, соединенного с молотом. В корпусе молота размещен боек, совершающий возвратно-поступательное движение и наносящий удары по сменному рабочему инструменту. Боек молота через упругий шарнир крепят к штоку поршня рабочего цилиндра, расположенного в одном блоке с гидроаккумулятором и распределительным золотником. Распределительный золотник автоматически реверсирует движение поршня рабочего цилиндра по сигналам обратных связей. По принципу действия этот молот относится к ациклическим напорным системам двойного действия с позиционной гидравлической обратной связью.

Корпус гидромолота имеет обтекаемую клиновидную форму, его внешний контур является продолжением образующей инструмента, что подчеркивает его функциональное назначение, а также обеспечивает большую жесткость в направлении наибольших усилий. Форма корпуса и инструмента позволяет рыхлить скальные и мерзлые грунты за один проход на глубину, превышающую длину рабочей части инструмента, и выламывать из массива крупные куски.

Эргономические показатели экскаватора, оборудованного гидромолотом, соответствуют требованиям действующих санитарных норм. Уровень звукового давления в зоне работы машины составляет 84 - 85 дБ (А), а на рабочем месте машиниста не превышает 84 дБ (А). Звуковое давление по нормируемым октавным полосам также укладывается в действующие нормы. Уровень вибрации на рабочем месте машиниста, измеренный в октавных полосах 2, 4, 8, 16, 31,5 и 63 Гц в вертикальной и горизонтальной плоскостях, значительно ниже значений, предусмотренных ГОСТ 12.1 015 - 78.

6. Гидроножницы

Преимущества, заложенные в их конструктивные исполнения настолько очевидны, что можно с полной уверенностью сказать, что это наиболее важный и нужный рабочий орган гидравлического экскаватора при выполнении работ в строительстве при сносе ветхих зданий и сооружений, а также высокоэффективный в чрезвычайных ситуациях при разборке завалов разрушенных зданий взрывом или землетрясениями.

Гидроножницы в зависимости от технологии работ можно подразделить по их назначению:

Для первичной работы с бетонными и железобетонными конструкциями сносимых зданий, предназначенных для их разборки, разрыва их арматурных и сварных связей, раздробления на крупные части.

Для вторичной работы с бетонными и железобетонными конструкциями, пред - назначенных для измельчения крупных частей после первого этапа работ.

Для резки металла, т. е окончательного разделения связанных металлических элементов (арматуры, швеллеров, уголков и т.д.) на мелкие части, позволяющих их свободную погрузку в автотранспорт для вывоза с объекта.

Для окончательной резки на металлоутилизирующих предприятиях.

Конструктивно гидроножницы состоят из корпуса, к которому крепятся режуще-ломающие части, так называемые "челюсти", в свою очередь приводимые в действие двумя гидроцилиндрами или одним, в зависимости от конструктивного исполнения самих ножниц. Более мощные с точки зрения развиваемых усилий, гидроножницы выполнены с двумя гидроцилиндрами, что позволяет челюстям воздействовать на материал разрушаемой конструкции с двух сторон и значительно повысить эффективность разрушения. Современные гидроножницы оснащены механизмом поворота, который обеспечивает дополнительную степень свободы и тем самым дает возможность машинисту гидравлического экскаватора выполнять работу в труднодоступных местах рабочей зоны.

"Челюсти" гидроножниц, как правило, имеют разрушающую и режущую части, что позволяет без замены рабочего органа выполнять все необходимые операции в едином технологическом цикле.

 

Рис.8 Режущая гидроножница Рис. 9. Разрушающая гидроножница

Развиваемые гидроцилиндрами усилия на режуще-ломающих частях могут достигать значительных величин, до нескольких сотен тонн, а учитывая их концентрированное приложение, материал легко разрушается. Режущие элементы гидро-ножниц съемные и легко меняются в случае их затупления или поломки. Гидроножницы различных конструкций и модификаций выпускаются заводами-изготовителями многих стран Европы, Азии.

7. Обзор существующих конструкций

Существующие захватно-разрушающие устройства, предназначенные для размещения на гидравлических экскаваторах, можно классифицировать по следующим признакам:

по количеству губок бывают с 2-мя, 3-мя (Рисунок 4), 4-мя штуками (Рисунок 1) и т.д.

Необходимо иметь в виду, что увеличение количества губок требует больших усилий на разрушение конструкции, т.к. растет число плоскостей среза. Но при этом повышается жесткость захвата длинномерных материалов вследствие увеличения площади контакта. Поэтому при выборе числа губок необходимо учитывать условия применения оборудования.

Рис. 1 Гидроножница с одним гидроцилиндром

по количеству гидроцилиндров управления бывают с одним (Рис. 1, Рис. 4) и двумя гидроцилиндрами (Рис. 2).

Рис. 2 Гидроножница с двумя гидроцилиндрами

Конструкции с одним гидроцилиндром проще в эксплуатации и изготовлении, более надежны, но их возможности ограничены малой подвижностью. строительный экскаватор гидравлический конструкция

Основным преимуществом ножниц с двумя управляющими гидроцилиндрами является то, что они обеспечивают установку обеих разрушающих губок с возможностью поворота (качания) независимо одна от другой и приведение губок в действие с обеспечением при желании возможности поэтапного осуществления перемещения губок в зависимости от природы и формы обрабатываемого объекта. Но при этом снижается надежность и повышается сложность управления оборудованием.

Рис. 3 Челюстной ковш

по способу установки на рукоять экскаватора могут быть с жесткой установкой без возможности поворота (Рис. 1, Рис. 4) и шарнирной (Рис. 2, Рис. 3).

При первом способе требуется дополнительное усиление рукояти в месте крепления ножниц.

Рис. 4

Челюстной ковш (Рис. 3) также можно использовать при погрузочных операциях, однако применять его для разрушения нельзя ввиду малой прочности боковых стенок и конструкции в целом.

Общим недостатком вышеперечисленного оборудования является весьма ограниченное рабочее положение в пространстве, в частности: невозможность работы с балками, находящимися в вертикальном положении или под некоторым углом.

На основании этого можно сделать вывод о необходимости проектирования оборудования с возможностью работы под различными углами на погрузочных работах, а также работах по разрушению старых зданий и разбору завалов.

8. Описание устройства

Гидравлические ножницы используются в качестве сменного рабочего оборудования гидравлического экскаватора для резки и разрушения арматуры, стального проката, балок.

Рис. 5

Ножницы выполнены в виде неподвижной 2 и подвижной 3 челюстей (Рисунок 5), соединенных шарнирно между собой. Подвижная часть снабжена гидроцилиндром 1. Режущие кромки челюстей снабжены сменными ножами 4. Предусмотрен вариант крепления гидравлических ножниц к стреле с помощью дополнительного промежуточного шарнирного соединения, обеспечивающего возможность поворота ножниц относительно продольной оси рукояти посредством дополнительного гидроцилиндра.

Ножницы могут быть использованы как грейферный захват на погрузочных операциях с возможностью перерезания длинномерных и негабаритных грузов при выполнении работ по слому зданий и сооружений. При помощи специальных накладок, устанавливаемых на режущие части губок, можно также использовать ножницы для захвата вспомогательного оборудования, например гидромолота или уплотняющих валиков.

Размещено на Allbest.ru

...