Работа экскаватора

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Общие сведения

экскаватор ковш погрузка

Экскаваторы представляют собой самоходные землеройные машины, предназначенные для копания и перемещения грунта. Различают одноковшовые экскаваторы периодического (цикличного) действия с основным рабочим органом в виде ковша определенной вместимости и экскаваторы непрерывного действия с многоковшовыми, скребковыми и фрезерными (бесковшовыми) рабочими органами. Одноковшовые экскаваторы осуществляют работу отдельными многократно повторяющимися циклами, в течение которых операции копания и перемещения грунта выполняются раздельно и последовательно. В процессе работы машина периодически перемещается на небольшие расстояния для копания очередных объемов грунта. Экскаваторы непрерывного действия осуществляют копание и перемещение грунта одновременно и непрерывно. Производительность таких экскаваторов выше, чем одноковшовых, затрачивающих около 2/3 рабочего времени на перемещение грунта и рабочего оборудования. По назначению одноковшовые экскаваторы делят на строительные универсальные для земляных и погрузочно-разгрузочных работ в строительстве, карьерные для разработки карьеров строительных материалов, рудных и угольных месторождений и вскрышные для разработки полезных ископаемых открытым способом. Экскаваторы непрерывного действия делят на машины продольного копания для рытья протяженных выемок прямоугольного и трапецеидального профиля - траншей под трубопроводы и коммуникации различного назначения (траншейные экскаваторы), каналов и водоводов (канавокопатели), поперечного копания для карьерных, планировочных и мелиоративных работ, радиального копания для вскрышных и карьерных работ большого объема. В промышленном и гражданском строительстве преимущественно используются одноковшовые строительные и траншейные экскаваторы.

2. Характеристики экскаватора

Экскаваторы-планировщики представляют собой универсальные гидравлические полноповоротные машины четвертой размерной группы, основным рабочим движением которых является выдвижение-втягивание телескопической стрелы с полноповоротным ковшом при копании, планировании и транспортировании грунта в ковше после экскавации. Эти машины разрабатывают грунты I-III категорий и характеризуются малой габаритной высотой, что позволяет эффективно использовать их в стесненных условиях городской застройки, в труднодоступных местах и закрытых помещениях, в частности для разработки грунта под мостами, на участках пересечения подземных коммуникаций, при их ремонте и в аварийных ситуациях, внутри зданий и сооружений; для зачистки дна и вертикальных стенок траншей и котлованов; подсыпки и разравнивания грунта под полы, фундаменты и подпольные каналы; засыпки пазух фундаментов, траншей и котлованов; подачи материалов через проемы в стенах под низкое перекрытие и т. п. Экскаваторы с телескопическим рабочим оборудованием широко применяют на рассредоточенных объектах малого объема как универсальные землеройные машины. Наиболее эффективно они используются при планировании наклонных поверхностей каналов, насыпей и выемок земляного полотна, расположенных ниже уровня стоянки экскаватора. Основными частями экскаваторов-планировщиков (рис. 1) являются: базовое шасси 1, поворотная платформа 2 (с расположенными на ней силовой установкой, узлами гидропривода, кабиной машиниста) и телескопическое рабочее оборудование. Поворотная платформа опирается на раму ходового оборудования через роликовое опорно-поворотное устройство. Телескопическое рабочее оборудование экскаваторов-планировщиков имеет единую принципиальную схему и состоит из телескопической стрелы прямоугольного сечения, сменного рабочего органа и механизмов выдвижения-втягивания стрелы, подъема-опускания стрелы, поворота ковша относительно собственной оси и продольной оси стрелы.

Телескопическая стрела включает две секции - наружную 3, шарнирно прикрепляемую к поворотной платформе, и выдвижную внутреннюю 4, несущую на переднем конце сменный рабочий орган 5. Гидравлический привод рабочего оборудования обеспечивает выполнение пяти рабочих движений: прямолинейное движение рабочего органа при изменении длины телескопической стрелы (ход стрелы lс 4,15 м) с помощью длинно-ходового гидроцилиндра, подъем (на угол = 0...300) и опускание (на угол = 0…70°) стрелы в вертикальной плоскости двумя параллельно установленными гидроцилиндрами, поворот ковша относительно оси его подвески (на угол = 0...1450) и вокруг продольной оси стрелы (360°).

Рис. 1. Схема рабочей зоны экскаватора-планировщика.

Три из пяти рабочих движений можно совмещать: при планировочных работах - выдвижение (втягивание) стрелы, ее подъем (опускание) и поворот ковша; при повороте на выгрузку (в забой) - подъем (опускание) стрелы, ее выдвижение и поворот платформы. Выполнение основных видов земляных работ осуществляется следующими движениями стрелы и ковша: планирование и зачистка наклонных поверхностей, расположенных ниже уровня стоянки машины, - втягиванием телескопической стрелы с коррекцией толщины срезаемой стружки небольшим поворотом ковша; зачистка и планирование горизонтальных поверхностей на уровне и ниже уровня стоянки экскаватора - совмещением опускания и втягивания стрелы с периодической коррекцией положения ковша; зачистка и доводка боковых (наклонных и вертикальных) поверхностей земляных сооружений при расположении экскаватора вдоль оси сооружения (например, в траншеях) - втягиванием телескопической стрелы и поворотом рабочего органа относительно продольной оси стрелы на некоторый угол. В настоящее время основными производителями универсальных полноповоротных экскаваторов-планировщиков четвертой размерной группы на автомобильных и специальных шасси являются: ОАО «Мотовилихинские заводы» (г. Пермь) и машиностроительное предприятие «Святовит» (Республика Беларусь).

Рис. 2. Экскаватор-планировщик ЕW-25-М 1.100: 1 - базовое шасси; 2 - ковш; 3 - выдвижная секция стрелы; 4 - стойка; 5 - основная (наружная) секция стрелы; 6 - гидроцилиндр подъема-опускания стрелы; 7 - кабина оператора; 8 - дизель экскаваторной установки; 9 - поворотная платформа; 10 - выносная гидравлическая опора

МП «Святовит» выпускает базовую модель экскаватора-планировщика ЕW-25-М1 (рис. 2) на базе автомобилей МАЗ-630303 (6х4) или МАЗ-6311705 (6х6) и ее модификации ЕW-25-М1.1 (на шасси КамАЗ-53228) и ЕW-25-М1.2 (на шасси Урал-4320). Модификации экскаваторов-планировщиков конструктивно подобны, максимально унифицированы, имеют сходные технические характеристики и различаются между собой базовыми шасси и габаритами. При работе экскаватора планировщики устанавливают на выносные гидроуправляемые опоры. Экскаваторы имеют возможность перемещаться по строительной площадке со скоростью до 1,5 км/ч при выключенном двигателе базового шасси и работающем дизеле экскаваторной установки. Управление перемещением экскаватора ведется из кабины оператора. Геометрические характеристики работы экскаваторов-планировщиков ЕW-25-М1 основным ковшом приведены на рис. 3.

Рис. 3. Геометрические характеристики экскаватора-планировщика ЕW-25-М1 при работе основным ковшом

В комплект рабочего оборудования экскаваторов-планировщиков МП «Святовит» (рис. 4) входят: экскавационные ковши 1, 2, 3 с зубьями вместимостью 0,63; 0,4; 0,18 м3, шириной 1,0; 0,73; 0,4 м соответственно; экскавационный ковш 4 облегченный объемом 0,8 м3, шириной 1,35 м; планировочный ковш 5вместимостью 0,4 м3 и шириной 2,5 м; профильный ковш 6; траншейный ковш 7; планировочный отвал 8; доска планировочная 9, зуб-рыхлитель 10, клещевой захват 11; кирковщик 12; удлинитель стрелы 13; каток 14. Предприятием «Святовит» также выпускаются модификации экскаваторов ЕW-25-М1 «Антей». Эти экскаваторы аналогичны по всем параметрам базовой модели и ее модификациям и отличаются тем, что комплектуются гидроаппаратурой ведущих мировых производителей, имеют увеличенный запас прочности и повышенную надежность гидроразводки, что позволило увеличить гарантийный срок эксплуатации машин. ОАО «Мотовилихинские заводы» выпускает три модели экскаваторов-планировщиков: ЭО-43212 на базе КамАЗ-53228 (6х6), ЭО-43213 на базе УралАЗ-4320-1911-30 (6х6) и ЭО-43214 на базе КамАЗ-43118 (6х6). Основное рабочее оборудование машин - экскаваторный ковш обратной лопаты вместимостью 0,5 м3, дополнительное рабочее оборудование - планировочный ковш ширин ой 1,1 м, планировочный отвал шириной 2,0 м и высотой 0,9 м.

Рис. 4. Сменные рабочие органы экскаваторов-планировщиков

Широкая номенклатура сменных рабочих органов и конструктивные особенности телескопического оборудования обеспечивают практически полную механизацию экскавационных, планировочных, зачистных, доводочных и погрузочно-разгрузочных работ в стесненных условиях, большинство которых н может быть выполнено (частично или полностью) универсальными одноковшовыми экскаваторами.

Экскаватор ЭО-43213 на базе УралАЗ-4320-1911-30

Экскаватор EW-25-М1 на базе МАЗ-63031

3. Эксплуатация одноковшовых экскаваторов

Производительность экскаватора. Технической производительностью экскаватора называется его производительность при непрерывной работе, высококвалифицированном управлении и при конкретных условиях разработки грунта. Эти условия характеризуются наполнением ковша в зависимости от разрабатываемого грунта, углом поворота экскаватора при разгрузке, существенно влияющим на длительность рабочего цикла машины, а также особенностями разгрузки ковша. Угол поворота при разгрузке в зависит от схемы расположения экскаватора и транспорта. Например, при расположении транспорта на уровне стояния прямой лопаты этот угол обычно составляет 7О (рис 5, а), в случае расположения транспорта выше уровня стояния лопаты 80--90° (рис. 5, 6) при тупиковом забое с применением автомобильного транспорта (рис. 5, в) 100°, а при тупиковом забое и рельсовом транспорте --120⁰-- 140⁰.

Рис. 5. Схемы расположения прямой лопаты и транспорта: а--при погрузке в транспорт на уровне лопаты (угол поворота 70-90^О); б--при погрузке в транспорт выше уровня лопаты (угол поворота 80--9О°); в--при погрузке назад в тупиковом забое (угол поворота 80--100⁰).

Техническая производительность одноковшовых экскаваторов вычисляется по формуле:

- емкость ковша, м³;

К_нап - коэффициент наполнения ковша грунтом в разрыхленном состоянии;

К_р - коэффициент разрыхления грунта в ковше;

t - продолжительность рабочего цикла, сек.

- коэффициент наполнения ковша грунтом в плотном теле

Табл. 1

Величину коэффициента наполнения в плотном теле К_н можно легко получить в условиях строительства. Для этого объем вынутого грунта, замеренного в массиве, делят на число черпаний экскаватора сделанных при выемке этого объема грунта, и на емкость ковша экскаватора. Рабочий процесс экскавации грунта складывается из ряда' операций копания, вывода ковша из грунта, подачи его на разгрузку, разгрузки, поворота в забой и направления ковша в грунт. При достаточной квалификации машиниста переключение рычагов производиться до конца следующей операции а направление ковша в грунт -- во время поворота в забой. При работе на среднем вылете и высоте разгрузки, если угол поворота прямой лопаты не меньше 45-50⁰, опытный машинист подает ковш на разгрузку во время поворота. Вывод ковша из грунта он также совмещает с окончанием набора грунта. Таким образом, при правильно запроектированной схеме забоя и месте подачи транспорта продолжительность рабочего цикла t слагается из времени копания t_коп , поворота на разгрузку t_пов, разгрузки t_раз, и поворота в забой t_{пов. .} Опыт показывает, что необходимость выбирать место в забое для черпания замедляет обратный поворот , на который теоретически должно быть затрачено меньше времени, чем на поворот с груженым ковшом. Поэтому t_поз может быть принято равным t_пов. Следовательно, при совмещении операции длительность рабочего цикла экскаватора

t= t_коп +2 t_пов + t_раз сек

На продолжительное разгрузки влияют как емкость ковша и свойства грунта, так и соотношение емкостей транспортных средств и ковша, Как показывает практика, это соотношение не следует принимать менее 3--4. При меньшем соотношении удлиняется время разгрузки. Ковш надо более точно устанавливать над кузовом, так как нередко часть грунта высыпается мимо него. В табл. 2 приведены данные о продолжительности цикла применительно к определенным условиям копания, поворота и разгрузки, а также к разработке грунта определенной категории.

Табл. 2

ЭСГ - экскаватор строительный гусеничный; ЭКГ - экскаватор карьерный гусеничный; ЭШ - экскаватор шагающий.

На основании технической производительности экскаватор определяется его сменная эксплуатационная производительность

где -- коэффициент, учитывающий перерывы на смену транспортных средств у экскаватора;

--коэффициент, учитывающий время на передвижку экскаватора;

--число часов работы экскаватора в смену, исключая время на пересмену, смазку машины, крепежный ремонт, очистку ковша, подготовку забоя, а при разработке скальных пород -- также и взрывы.

В свою очередь

Где -- время погрузки транспортных средств емкостью Q м³ автосамосвала, тракторного поезда.

- время на их обмен у экскаватора, ч.

Где V - объем элемента забоя, разрабатываемый с одной стоянки экскаватора, м³.

t_эл - продолжительность разработки элемента, ч;

t_пер - время передвижки экскаватора, ч;

Новаторы - машинисты одноковшовых экскаваторов(Д.А. Слепухова, П.И. Быков, Ф.И. Клепинин) достигли очень высокой производительности на отечественных экскаваторах.

Методы работы новаторов основываются на следующих условиях:

1. Освоение машины; уменьшение продолжительности рабочего цикла, благодаря максимальному совмещений операций; увеличение наполнения ковша за счет работы в легких и средне-плотных породах коротким ходом ковша, а в плотных - подбоем с обрушением породы;

2. Правильный выбор транспортных средств, соответствующий емкости ковша экскаватора;

3. Хорошая организация транспорта - непрерывная подача составов и автомобилей;

4. Правильное установление размеров забоя и положения транспортных средств с тем, чтобы средний угол поворота экскаватора был наименьшим, а производительность его наибольшей;

5. Отличная подготовка забоя - тщательно подобранная подошва уступа, а при скальных породах и хорошо взорванный материал;

6. Применение в средних и легких грунтах сменных ковшей увеличенной емкости.

На рис.6 приведены кривые, показывающие, как снижается себестоимость разработки 1м³ глинистого грунта одним и те же экскаватором при увеличении его сметной производительности и при работе с ковшом увеличенной емкости.

Рис. 6.

Размещено на Allbest.ru