Карьерные и добычные экскаваторы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

экскаватор ковш ходовой мобильность

ЭКСКАВАТОР выемочно погрузочная машина цикличного действия для земляных работ и добычи полезных ископаемых. Экскаваторы применялись еще в Древнем Египте и Древнем Риме как средство механизации работ по углублению русел рек и каналов. В зависимости от организации процесса черпания они делятся на ряд типов: механическая лопата (прямая и обратная), драглайн, многоковшовый, роторный, грейферный и т.д. Первая паровая механическая лопата была запатентована в 1836. В настоящее время большинство экскаваторов имеет электрический или дизельный приводы.

Механическая лопата. Усилие черпания прямой механической лопаты складывается из направленной вверх силы тяги, прилагаемой к ковшу подъемной цепью или подъемным проволочным канатом, и осевого усилия напора, прилагаемого к рукояти, на которой закреплен ковш. По своему назначению (и вместимости ковша) механические лопаты подразделяются на универсальные (0,2-2 м3), карьерные и добычные (2-5 м3)и вскрышные (8-90 м3). Все эти экскаваторы выполняются на гусеничном ходу. На основании устанавливается поворотная платформа, несущая стрелу. Нижний конец стрелы опирается (через шарниры) на эту платформу, а верхний удерживается в рабочем положении канатным подвесом, опорой которого служат треугольные рамы, тоже закрепленные на платформе. Стрела может быть рассчитана на работу с ковшом прямой или обратной лопаты, ковшом драглайна, грейферным ковшом или работу с грузоподъемным крюком.



МЕХАНИЧЕСКАЯ ЛОПАТА В. Отиса (1839).

Универсальный одноковшовый экскаватор. Экскаватор такого типа легко перестраивается на любой вид работ путем замены переднего рабочего оборудования. Все основные параметры таких экскаваторов (вылет стрелы, размеры гусеничных опор, габариты, мощность привода, линейные скорости, вместимость ковша, грузоподъемность, вид двигателя) стандартизованы. Как правило, они выпускаются с бензиновыми или дизельными двигателями, но может быть предусмотрен и электропривод.

Карьерные и добычные одноковшовые экскаваторы. Такие машины рассчитаны на самые тяжелые условия эксплуатации. Они проектируются как механические лопаты, допускающие переоборудование в драглайн. Поскольку они предназначаются для карьеров, шахт, крупных строительств, где имеется подвод электроэнергии, их оборудуют системой электропривода, основанной на управлении по напряжению всеми или некоторыми функциями - черпанием, поворотом стрелы, напором и перемещением. Основой такой системы служит двигатель-генераторный агрегат, в котором электродвигатель переменного тока механически связан с отдельными электрогенераторами, питающими приводы разных групп оборудования. Частоты вращения и вращающие моменты приводов регулируются изменением тока возбуждения электрогенераторов и электродвигателей.

Вскрышные механические лопаты. Для таких экскаваторов характерны большие радиусы черпания и разгрузки (более 100 м) и большая вместимость ковша (90 м3 и более). От малых универсальных и карьерных экскаваторов, перемещающихся на двух жестко закрепленных гусеничных тележках, они отличаются конструкцией гусеничного хода. Каждый из четырех углов их основания опирается на двухленточную гусеничную тележку. Горизонтальность основания автоматически поддерживается гидравлическими домкратами, цилиндры которых закреплены на основании экскаватора, а поршни - на гусеничных тележках. Шире других используются существуют два варианта конструкции переднего оборудования. В одном из них основными узлами являются одноканатная двухбарабанная лебедка, рукоять круглого сечения и канатный напорный механизм, закрепленный на поворотной платформе. Подъемный механизм сбалансирован, так что при опускании ковша поднимается противовес, а опусканием противовеса облегчается поднятие ковша при срезании грунта. В другом варианте используется трехканатная лебедка без противовеса. Стреле, рукояти и напорному механизму придается особая конструкция с промежуточным шарниром, обеспечивающая независимость подвеса. Напорный механизм, закрепленный на треугольной или портальной ферме, воздействует на двухзвенную рукоять, которая поддерживается и направляется подвижным жестким звеном.

Драглайн. В отличие от прямой механической лопаты, которая разрабатывает забой, расположенный выше горизонта установки самого экскаватора, экскаватор-драглайн (как и обратная лопата) разрабатывает грунт ниже уровня стояния машины. Его ковш подвешен на подъемном канате, а черпание осуществляется подтягиванием "на себя" вторым, тяговым канатом. Ковш врезается в грунт под тяжестью собственного веса. Такое устройство позволяет разрабатывать даже крепкую скальную породу, разрыхленную взрывом. Благодаря своим большим рабочим размерам (глубине черпания, радиусу и высоте разгрузки) драглайн особенно подходит для строительства каналов и дамб, подводного черпания, разработки россыпных месторождений и месторождений, требующих раздельной выемки покрывающей породы и промышленной руды. Производительность драглайна зависит от глубины черпания и высоты подъема, а также от рабочего угла поворота стрелы. Экскаватор с вместимостью ковша 20 м3 снимал покрывающую породу с угольного пласта с производительностью ок. 640 000 м3 в месяц (720 рабочих часов). В ходе 14-дневных испытаний драглайн с вместимостью ковша 9 м3, разгружавший материал в хоппер, показал производительность погрузки, равную 400 м3 за 1 ч. Основание драглайна служит для закрепления поворотной платформы. На платформе установлены стрела и барабаны лебедок для подъемного и тягового канатов. Барабаны через муфты и зубчатые передачи связаны с отдельными дизелями или электродвигателями. Подъемный канат огибает шкив на конце стрелы, а тяговый пропассован через направляющее устройство у основания стрелы. Для опускания ковша и стравливания подъемного каната машинист выключает сцепление барабанов, и ковш опускается под собственным весом. Скорость опускания регулируется тормозами. Для поворота стрелы даже на дизельных экскаваторах предусматривается система управления с двигатель-генераторным агрегатом. На экскаваторах же с электроприводом такая система управления применяется для всех функций. Большие драглайны выпускаются на шагающем ходу, который состоит из центральной опорной плиты, боковых лыж и кулачкового или рычажного механизма, приводящего их в движение. Когда экскаватор опирается на плиту, лыжи приподняты и могут перемещаться. После их опускания экскаватор вместе с центральной плитой приподнимается, опирается на лыжи и перемещается. Шаг перемещения составляет ок. 2 м. Поскольку лыжи закреплены на поворотной платформе, ее поворотом можно изменить направление перемещения, так что машина может перемещаться даже в боковом направлении. Благодаря высокой маневренности и проходимости шаговый ход вытесняет гусеничные и другие ходовые устройства. Башенный драглайн (канатно-скреперная установка). Это экскаватор-драглайн, стрела которого заменена натянутым между двумя башнями канатом, несущим ковш. Такой драглайн может иметь эффективный "вылет стрелы" (расстояние между башнями) до 500 м. Применяются башенные драглайны двух типов: с волочением ковш а по земле от точки черпания до точки разгрузки и с перемещением его над землей. Башни могут быть установлены на гусеничном ходу. По натяжному канату ходит кабельная тележка, к которой прикреплен ковш. Когда натяжному канату дается слабина, ковш под собственным весом движется от высокой башни к низкой. На больших пролетах ковш снабжается хвостовым канатом. При приспущенном натяжном канате посредством тягового каната осуществляется черпание. По заполнении ковша натяжной канат натягивается, и ковш приподнимается для перемещения по поверхности земли. Когда ковш приходит в зону разгрузки, натяжной канат натягивают так, чтобы можно было поднять ковш на нужную высоту. Ковш разгружается через дно, для чего ему часто придают серповидную форму. Такие драглайны применяются преимущественно на строительстве дамб обвалования. Канатно-скреперные установки второго типа широко используются на заводах по производству щебня и гравия; ковш в них обычно без открывающегося дна, и управление разгрузкой осуществляется посредством тягового каната.

По принципу действия экскаваторы делятся на машины цикличного действия (одноковшовый экскаватор, драглайн, гидравлический экскаватор) и непрерывного действия (многоковшовый экскаватор, роторный экскаватор, фрезерный экскаватор). В экскаваторах различают рабочее, ходовое, силовое оборудование, механизмы их привода и управления, вспомогательное оборудование, платформу с рамой, надстройку и кузов. По эксплуатационному назначению и роду выполняемой работы существующие типы экскаваторов классифицируют на карьерные, вскрышные, добычные, строительные и тому подобные; по типу ходового оборудования -- на гусеничном, шагающем, пневмоколёсном и рельсовом ходу, плавучие; по роду силового оборудования -- электрические, дизельные, гидравлические, комбинированные; видам управления -- с ручным, гидравлическим, электрическим и смешанным; мощности или теоретической производительности; размерам и т.д. Экскаваторы цикличного и непрерывного действия в свою очередь имеют более узкие классификации, отражающие специфику конструкций каждой группы машин. Например, экскаваторы цикличного действия по конструктивной схеме подразделяются на машины с жесткошарнирной связью ковша со стрелой и поворотной платформой (прямая лопата, обратная лопата) и с гибкой (канатной) связью ковша со стрелой (драглайн, грейфер).

Идея создания землеройных машин принадлежит Леонардо да Винчи, который в начале 16 века предложил схему экскаватора-драглайна. Первая паровая землечерпалка построена на Ижорском заводе в России под руководством А. А. Бетанкура в 1-й четверти 19 века одноковшовый неполноповоротный экскаватор на рельсовом ходу запатентован в США в 1834 В. Отисом. Первый многоковшовый цепной экскаватор сухопутного типа изобретён во Франции М. Кувре (1860); применялся при строительстве Суэцкого канала. Широкое использование экскаваторов на земляных работах началось с конца 19 века в связи с развитием строительства железных дорог. В 1910 появились первые электрические экскаваторы, в 1912 -- полноповоротные на гусеничном ходу с двигателями внутреннего сгорания, в 1916 -- с дизельным двигателем, в 20-е гг. -- первые полноповоротные экскаваторы средней мощности на рельсовом ходу для открытых горных работ. Производство экскаваторов в России началось в 1901 на Путиловском (ныне Кировском) заводе. В CCCP выпуск экскаваторов возобновлён с 1931. С 1947 Уральский завод тяжёлого машиностроения (УЗТМ) впервые в мире начал производить карьерные экскаваторы с ковшами вместимостью 3-5 м3, в 1958 на этом заводе изготовлен шагающий экскаватор-драглайн с ковшом 25 м3 и стрелой 100 м. С 1958 на Донецком машиностроительном заводе им. Ленинского комсомола Украины (ДМЗ), а затем литейно-механическом заводе и на Новокраматорском машиностроительном заводе имени В. И. Ленина (НКМЗ) началось производство карьерных роторных экскаваторов. В 1967 НКМЗ освоил выпуск мощных роторных экскаваторов производительностью 3000 м3/ч, а в 1973 -- 5000 м3/ч. В 1965 на НКМЗ изготовлен экскаватор-лопата с ковшом 35 м3 для крепких грунтов. В 70-е гг. налажено производство добычных роторных экскаваторов с повышенными усилиями копания ЭР-1250Д, ЭРП-2500, ЭРШРД-5000, которые нашли наиболее широкое применение на угольных разрезах страны. В 80-е гг. создан ряд новых моделей роторных экскаваторов высокого технического уровня: ЭРГВ-630, ЭРП-3150, ЭРП-5250.

Совершенствование существующих экскаваторов идёт по линии повышения их технического уровня, надёжности, удельного усилия копания и производительности. Создаются модификации лопат с удлинённым рабочим оборудованием. Наращивается выпуск гидравлических карьерных экскаваторов различных типоразмеров. Экскаваторы-драглайны с ковшами вместимостью до 20 м3 выпускаются в модульном исполнении, обеспечивающем сокращение сроков монтажа в 3-4 раза при уменьшении трудоёмкости работ. Прогрессивное направление в создании экскаваторов непрерывного действия -- роторные экскаваторы большой единичной мощности и с высокими усилиями копания, а также -- компактные роторные экскаваторы, отличающиеся меньшей удельной металлоёмкостью, что приводит к улучшению их технико-экономических показателей и повышению технологической гибкости при разработке сложно структурных забоев.



Виды экскаваторов

Экскаватор представляет собой вид спецтехники, который используется для копания и перемещения грунта и других работ. Экскаваторы классифицируются по множеству признаков. Одна из классификаций - это классификация по типу шасси.

По типу шасси выделяют колесные, шагающие, железнодорожные, плавучие, пневмоколесные и гусеничные экскаваторы.

Колесные экскаваторы

В таких экскаваторах в качестве ходовой части может быть установлено тракторное или автомобильное шасси. В качестве базы для экскаваторов с автомобильным шасси используются грузовые автомобили, имеющие повышенную проходимость. Колесные экскаваторы характеризуются высокой скоростью передвижения, мобильностью и довольно широкой областью применения. Такой тип экскаваторов применяют для очистки каналов, при строительстве дорог, в военном и инженерном деле.

Пневмоколесные экскаваторы

Эти экскаваторы имеют шасси, которое опирается на колеса с пневматическими шинами. Для обеспечения дополнительной устойчивости при загрузке ковша оснащаются специальными выносными опорами. Характеризуются невысокой мощностью и небольшим объемом ковша. Могут развивать скорость до 30 км/ч, но проходимость по слабым грунтам слабая, поэтому наиболее часто используются в городских условиях. В основном используются для ремонтных и строительных работ.



Гусеничные экскаваторы

Эти экскаваторы имеют собственное шасси с гусеницами. Гусеничные экскаваторы имеют повышенную проходимость, скорость может составлять от 2 до 15 км/ч. Кроме этого, за счет малого удельного давления на грунт при своей большой массе, они могут использоваться на рыхлых грунтах, переувлажненной или болотистой почве, сильнопересеченных местностях. Такой вид экскаваторов может оснащаться металлическими, резиновыми или резинометаллическими гусеницами. Как правило, к месту проведения работ они доставляются специальной грузовой техникой.

Шагающие экскаваторы

Перемещаются шагающие экскаваторы при помощи опорных башмаков, которые еще называют лапы или лыжи. Благодаря шагающему гидравлическому движителю нагрузка на грунт минимальна, соответственно и надежность такого вида экскаваторы выше, чем у других. Используются они при добыче полезных ископаемых, при разработке горных пород, для добычи породы, для расчистки залежей, для перемещения в отвал, а также для земляных работ при строительстве крупных гидротехнических сооружений. Как правило, оснащаются драглайном (стрелой).

Железнодорожные экскаваторы

Такие экскаваторы устанавливаются на железнодорожную платформу. Объем ковша, как правило, составляет до 4 куб. м, характеризуются высокой скоростью, экономичностью, универсальностью. Применяют их для различных работ на железной дороге в непосредственной близости от железнодорожного полотна. Иногда могут применяться в качестве тягача. Поворотная платформа и оборудование железнодорожных экскаваторов у большинство производителей унифицированы с гусеничными экскаваторами.

Плавучие экскаваторы

В качестве базы используется понтон, за счет чего давление, оказываемое на грунт, составляет незначительную величину. Таким образом, подобный вид экскаваторов характеризуется высокими показателями проходимости. Применяют такой вид экскаваторов для углубления дна природных водоемов, для расчистки или добычи песка, а также планировочных и погрузочно-разгрузочных работ в болотистой местности и на грунте, имеющем низкую плотность. В отличие от плавучих кранов, эти экскаваторы имеют меньшую высоту и более простую конструкцию стрелы.

Виды экскаваторов: бесконечное разнообразие

Землеройные работы - одни из самых трудоемких и самых необходимых во все времена. Машины, снабженные специальным рабочим органом для копания - ковшом и предназначенные для выемки и перемещения грунта и/или полезных ископаемых, известны с глубокой древности; их конструировал еще Архимед. Римляне назвали их экскаваторами, от excavao- долбить, делать полость, углубление.

Во времена Великого Леонардо экскаватор не был гениальным прозрением - их использование при фортификации и для расчистки и углубления каналов в Венеции было обычным делом. Тогдашние экскаваторы приводились в действие силой людской или тягловых животных. На Восток идею экскаватора привез Марко Поло, за что заслужил особое благоволение пятого монгольского великого кагана и одновременно первого императора китайской династии Юань Хубилая.



Первый экскаватор с механическим - паровым - двигателем изготовил американский инженер Джеймс Отис (James Otis) в 1843 г. Отис был прямым потомком одного из «отцов нации», тоже Джеймса Отиса, выдвинувшего принцип: «Нет налогов без представительства», под которым и началась война за независимость США.

Экскаватор Отиса был мощностью в 15 л.с., давал производительность в 40-50 куб. м в час (что весьма и весьма неплохо для такой мощности и по современным представлениям) и заменял 50 опытных сильных землекопов. Один из первых экскаваторов сохранился, в довольно-таки поврежденном состоянии, и выставлен в музее.

Первые паровые экскаваторы тут же нашли применение на тогдашних стройках века: Суэцком канале и Николаевской железной дороге в России. Впрочем, казенные подрядчики оказались не в восторге от них: крепостные работники и колодники-арестанты обходились дешевле. Все 4 машины в 1848 г. были проданы на Урал Демидовым, где тут же показали высокую эффективность на вскрышных работах. Именно появление на Урале экскаваторов Отиса дало толчок развитию там тяжелого машиностроения.

Экскаваторы в наши дни

Сейчас экскаватор - самый распространенный, самый продаваемый и самый окупаемый вид спецтехники. Есть экскаваторы, которые четверо взрослых мужчин могут переносить руками, и экскаваторы составляют тройку самых грандиозных сухопутных машин. Кстати, широко распространенное мнение, что самые большие экскаваторы - шагающие, неверно. Все три механических титана: Bagger 288, Bucyrus-Erie 1850-В «Big Brutus» и Marion 6360 «Captain» - гусеничные самоходные машины, причем два последних одноковшовые. «Кэптен» уже на пенсии, но еще жив - выставлен в техническом музее штата Арканзас, а «Баггер» с «Брутом» до сих пор работают. Самый легонький из них тянет на 12 тыс. тонн.

Экскаваторы выполняют самые разнообразные работы в самых различных условиях. Все виды экскаваторов вряд ли известны даже опытному инженеру-механику. Вы слышали о специальных экскаваторах для снятия верхнего плодородного слоя грунта? О подземных экскаваторах? О подводных донных экскаваторах? Все такие есть и работают.

Тем не менее, абсолютно доминирующий вид могучих, послушных и полезных «эксказавров» - универсальные строительные экскаваторы, одноковшовые, с гидроприводом, ломающейся стрелой, на гусеничном или пневмоколесном ходу. Именно они прежде всего ассоциируются со словом «экскаватор».

Универсальные экскаваторы чаще всего снабжаются бульдозерным отвалом и тогда представляют собой экскаватор-бульдозер. Нередко вместо отвала может навешиваться перегрузочный ковш на вилке, движущейся в вертикальной плоскости. Тогда получается экскаватор-погрузчик. Есть и специальные экскаваторы-погрузчики, у которых другого дела нет, как загребать спереди и швырять за спину.



Классификация экскаваторов

Описать все виды экскаваторов и «разложить по полочкам» озадачило бы и самого Линнея. Экскаваторы разделяют на типы по разным критериям, и следует учесть, что каждая конкретная машина присутствует в нескольких из них.

По назначению

Универсальные - уже описаны.

Экскаваторы-погрузчики - с опрокидывающимся ковшом-коробом (описаны выше), с ковшом-лопатой цельным и с откидным днищем, с грейфером, с транспортером и бункером-дозатором. Экскаваторы-погрузчики отличаются от прочих тем, что высыпают отмеренную по весу или объему порцию грунта, не превышающую грузоподъемности средств вывоза.

Карьерные - вскрышные и добывающие.

Специальные - железнодорожные, болотные, спасательные, экскаваторы-разрушители, подземные, подводные и т.д., и т.п.

По мобильности

Самоходные - могут самостоятельно перемещаться с объекта на объект.

Полусамоходные - могут сами перемещаться в пределах рабочей зоны.

Ограниченно-самоходные - могут перемещаться по специально проложенным путям, напр. по железнодорожным рельсам.

Полноповоротные.

Неполноповоротные.



По типу ходовой части

Навесные - на колесные и гусеничные, тракторные и автомобильные шасси.

Пневмоколесные.

Гусеничные.

Рельсовые: железнодорожные, портовые краны-экскаваторы и карьерные.

Шагающие.

Катковые и передвижные лыжные (ныне вышли из употребления).

Плавающие - ковшовые, грейферные, рыхлящие и эрлифтовые драги.

Подземные - шахтные машины, перегружающие добытую проходческим щитом породу. При разработке мощных пластов щит с экскаватором объединяют в одно, и получается проходческий комплекс (комбайн).

Примечание 1: эрлифт - устройство для подъема мягкого и сыпучего грунта с больших глубин. В трубу возле ее нижнего конца вдувается воздух, пузыри тянут за собой воду, а получающийся подсос втягивает грунт. Чем глубже эрлифт, тем он эффективнее. Для разработки залежей железомарганцевых конкреций в Тихом океане разработаны эрлифты с рабочей глубиной до 6 км. Трубу, чтобы не порвалась, поддерживают пояса поплавков.

По приводу рабочего органа

Механические - уже почти в прошлом.

Гидравлические - самые распространенные.

Дизель-электрические - тяжелые и особо тяжелые автономные.

Электрические - сверхтяжелые с питанием от ЛЭП.

По рабочему циклу

Непрерывного действия - роторные многоковшовые, с дисковой или цилиндрической (фронтальной) фрезой, с зубчатой цепью (траншейные).

Циклического действия (одноковшовые).



Классификация одноковшовых циклических экскаваторов

Одноковшовые экскаваторы - самые распространенные, самые многочисленные, самые универсальные и самые разнообразные одновременно. Они, так сказать, царство в царстве. Поэтому их классификация - предмет особого разговора.

По номеру размерной группы

0 - особо легкая: до 3 т, 10-40 л.с., ковш до 0,1 куб.м.

1 - легкая-1: 5-6 т, 30-50 л.с., 0,15-0,4 куб.м.

2 - легкая-2: 8-9 т, 40-60 л.с., 0,25-06 куб.м.

3 - средняя-1: 10-12 т, 50-80 л.с., 0,3-1,0 куб.м.

4 - средняя-2: 19-30 т, 80-130 л.с., 0,65-1,6 куб.м.

5 - тяжелая-1: 30-40 т, 100-200 л.с., 1,2-2,5 куб.м.

6 - тяжелая-2: 55-60 т, 200-350 л.с. 1,6-4,0 куб.м.

7 - особо тяжелая-1: 80-100 т, 300-500 л.с., 2,5-6,3 куб.м.

8 - особо тяжелая-2: 100-160 т, 400-800 л.с., 5-10 куб.м.

Экскаваторы тяжелее 8 группы считаются сверхтяжелыми и проектируются по индивидуальным ТУ.

По типу несущей ковш конструкции

Качающаяся мачта - жесткая ажурная конструкция. Чаше всего к мачте на тросах подвешивают волочащийся ковш. Опрокидывание ковша осуществляется тоже тросами. Такая конструкция называется драглайном. Применяется в карьерных шагающих экскаваторах, вскрышных и добывающих. Но грейфер плавучего экскаватора или экскаватора-погрузчика тоже может быть подвешен на мачте.

Телескопическая стрела устроена аналогично стреле автокрана. В экскаваторах применяется редко, там, где нужна повышенная жесткость стрелы при однообразном характере работы.

Шарнирная стрела. Именно ее использовал Отис. Громоздка, тяжела, но прочна и подвижна. Применяется в тяжелых и особо тяжелых машинах.

Ломающаяся стрела. В сочетании в гидроприводом используемся в большинстве универсальных экскаваторов.

По типу рабочего органа

Ковш.

Ковш с откидным днищем.

Ковш - прямая лопата.

Ковш - обратная лопата.

Грейфер.

Перегрузочный ковш (короб).

Примечание 2: Ковш вгрызается в грунт, ковш-лопата его загребает. Грейфер, состоящий из двух шарнирно соединенных половин, раскрытым опускают на грунт, при подъеме он захватывает грунт и захлопывается. Грейфер применяют на рыхлых и жидких грунтах. Короб загребает уже разрыхленную землю сбоку.

Мини-экскаваторы

Типичный мини-экскаватор - это внекатегорийный одноковшовый экскаватор на гусеничном ходу с ломающейся стрелой и гидроприводом рабочего органа, массой до 1,5-1,7 т, с двигателем 10-20 л.с. и ковшом до 0,15 куб. м. Бульдозерным отвалом они если и оснащаются, то «для лишь бы было»: тягового усилия недостаточно для бульдозерных работ. Зато оснащаются обширным комплектом дополнительного оборудования (см. ниже).

Есть среди мини и совсем малютки, с двигателем до 50 куб.см. Для управления такими не нужны разрешения, права, удостоверения тракториста. Купил - и пользуйся.

Несмотря на трудности транспортировки (ПДД не пускают любые гусеничные машины на дороги общего пользования с твердым покрытием), мини-экскаваторы благодаря своей экономичности, универсальности и способности работать в самых стесненных условиях, приобретают все большую популярность в мелком строительстве.



Что еще может экскаватор

У многих экскаваторов с рабочим гидроприводом можно вместо ковша навешивать гидромолот, гидроперфоратор, ножницы, бур, вилы, зажим/захват, рыхлители, зуб-долото и т.д. Так что одноковшовый экскаватор с ломающейся стрелой - удивительно универсальная машина.

Экскаватором называют землеройную машину, выполняющую операции по отделению грунта от массива и перемещению его в отвал или транспортные средства в пределах зоны досягаемости рабочего оборудования. Экскаваторы оборудуют одним или несколькими ковшами. Б первом случае их называют одноковшовыми, во втором -- многоковшовыми.

Одноковшовые экскаваторы. Рабочий процесс одноковшового экскаватора (экскавация) состоит из последовательно выполняемых операций: отделения грунта <п массива, заполнения им ковша, транспортирования грунта в ковше к месту разгрузки, разгрузки грунту из ковша, возвращения последнего в забой на исходную позицию. Совокупность этих операций составляет рабочий цикл экскаватора в результате выполнения, которого выдается одна порция продукции в объеме разгруженного аз ковша грунта. По этому признаку в соответствии с принятой ранее классификацией строительных машин одноковшовые экскаваторы относят к машинам цикличного действия.

По назначению одноковшовые экскаваторы делят на строительные -- для выполнения земляных работ, погрузки и разгрузки сыпучих материалов; строительно-карьерные -- для выполнения работ по назначению строительных экскаваторов, а также для разработки карьеров строительных материалов и добычи полезных ископаемых открытым способом; карьерные-- для работы в карьерах; вскрышные -- для снятия верхнего слоя грунта или горной породы перед карьерной разработкой; туннельные и шахтные--для работы под землей при строительстве подземных сооружений и разработке полезных ископаемых.

Одноковшовые экскаваторы могут разрабатывать грунты выше 8 (4.8) и ниже 9 уровня своей стоянки соответственно рабочим оборудованием прямой и обратной лопат. Для увеличения рабочей зоны, например, при разработке котлованов больших размеров, на погрузочных и разгрузочных, а также на вскрышных работах на экскаваторы устанавливают рабочее оборудование драглайна 12. Для отрывки глубоких котлованов, ям, колодцев используют рабочее оборудование грейфера 10, для планировочных работ -- специальное планировочное оборудование 11 и т. п. На экскаваторы может быть установлено также крановое, сваебойное и другое сменное рабочее оборудование--всего более 4(1 видов. Одноковшовый экскаватор может иметь только один вид рабочего оборудования или комплектоваться его сменными видами, устанавливаемыми на машину в зависимости от выполняемых работ. В первом случае экскаваторы называют специальными, а во втором -- универсальными. К последним относится большинство строительных экскаваторов. В нашей стране более 90 % выпускаемых одноковшовых экскаваторов являются универсальными. Используемые на массовых разработках горных пород открытым способом специальные карьерные экскаваторы имеют только один вид рабочего оборудования -- прямую лопату.

Вскрышные экскаваторы имеют одинаковую с карьерными машинами базу и отличаются от последних главным образом размерами рабочего оборудования -- ковшом большей вместимости, увеличенным его вылетом -- расстоянием от оси вращения экскаватора до центра масс ковша. Это позволяет более полно использовать энергетические параметры силовой установки, прочностной ресурс машины и другие характеристики с целью получения наибольшей производительности на. разработке вскрышных грунтов, менее прочных по сравнению с залегающей под ними горной породой. Для работы в карьерах широко применяют мощные шагающие драглайны, которые используют как на погрузке взорванной породы, так и на вскрышных работах. Карьерные и вскрышные экскаваторы, а также шагающие драглайны относятся к горным машинам. Однако их широко используют на строительстве крупных земляных сооружений, например, плотин, дамб, водохранилищ, каналов и т. п.

Одноковшовые экскаваторы различают по исполнению рабочего оборудования, элементы которого могут быть соединены между собой и с базой машины шарнирами и канатами или иметь жесткие шарнирные сочленения. Последние присуши гидравлическим экскаваторам. Жесткое сочленение позволяет более полно использовать массу экскаватора для реализации больших усилий на зубьях ковша, благодаря чему представляется возможным разрабатывать грунты с повышенными площадями поперечных сечений срезов, что существенно повышает производительность этих машин.

Гидравлический привод одноковшовых экскаваторов обеспечивает рабочему оборудованию большую маневренность, позволяет выбирать более рациональные рабочие движения. Благодаря существенным преимуществам перед канатными машинами гидравлические экскаваторы в общем объеме производства одноковшовых экскаваторов в нашей стране составляют более 80 %. В отдельную группу по рассматриваемому признаку выделяют экскаваторы с телескопическим оборудованием, применяемым в конструкциям экскаваторов-планировщиков я (см. 4.8), с помощью которых выполняют планировочные, зачистные и обычные экскаваторные работы.

Одноковшовые экскаваторы изготовляют как самоходные машины, способные передвигаться в пределах строительной площадки, а также при смене строительного объекта. Для передвижения по грунтам с пониженной несущей способностью применяют гусеничные ходовые устройства с увеличенной опорной поверхностью. При частой смене строительных объектов для придания экскаваторам большей мобильности их оборудуют пневмоколесными ходовыми устройствами, используя для этого также автомобильную или тракторную базу, или специальные шасси автомобильного типа. Карьерные и вскрышные экскаваторы оборудуют, как правило, гусеничными ходовыми устройствами, а мощные драглайны -- шагающим ходом С развитой поверхностью опорной рамы, что позволяет снизить удельное давление машины на грунт до допустимых значении.

По возможности вращения поворотной части различают полноповоротные (с неограниченными угловыми перемещениями) и неполноповоротные (с ограниченными угловыми перемешенными) экскаваторы. Неполноповоротными изготовляют ЛИШЬ экскаваторы на базе пневмоколесных тракторов, все остальные одноковшовые экскаваторы изготовляют полноворотными.

По числу установленных двигателе и различают одно- и многомоторные экскаваторы. К одномоторным относят также экскаваторы с несколькими двигателями, работающими на один вал. Одноковшовые строительные экскаваторы оборудуют преимущественно одномоторной силовой установкой с механическим, гидромеханическим или гидравлическим приводом. Лишь отдельные модели экскаваторов с канатной подвеской рабочею оборудования имеют многомоторный привод. Карьерные вскрышные экскаваторы, а также шагающие драглайны оборудуют многомоторным электроприводом постоянного тока с питанием от сети высокого напряжения.

Главным параметром одноковшового экскаватора является вместимость ковша, которая совместно с продолжительностью рабочего цикла определяет производительность экскаватора.

В соответствии с принятой в 1968 г. системой индексации одноковшовые строительные экскаваторы обозначают индексами, состоящими из двух заглавных букв ЭО (экскаватор одноковшовый универсальный) и через дефис обязательных четырех цифр, которые соответственно определяют: размерную группу экскаватора, тип ходового устройства, конструктивное исполнение рабочего оборудования, порядковый номер модели данного типа и исполнения. Для обозначения типа ходового устройства применяют индексы: 1 -- гусеничное, 2-- гусеничное с увеличенной опорной поверхностью, 3 -- пневмоколесное, 4 -- специальное шасси автомобильного типа. 5 -- шасси грузового автомобиля, 6 -- на базе трактора и т.д., а исполнения рабочего оборудования: 1 --рабочее оборудование с канатной подвеской, 2 -- то же, с жесткой подвеской, 3 -- то же, телескопическое. Например, ЭО-Н23 означает: экскаватор одноковшовый универсальный четвертой размерной группы (вместимость основного ковша 1,0 м ) с гусеничным ходовым устройством и жесткой гидравлической подвеской рабочего оборудования, модель 3, Буквами после цифр обозначают очередную модернизацию экскаватора А, Б, В и т. д. и специальное климатическое исполнение (ХЛ -- северное, Т -- тропическое, ТВ -- тропическое влажное).

Строительные экскаваторы, выпущенные до 1968 г., имеют другую структуру индексов, например, Э-652Б, что означает: экскаватор одноковшовый универсальный с ковшом вместимостью 0,65 м второй модели, прошедший вторую модернизацию. Индексы карьерных и вскрышных экскаваторов строят по типу ЭГ-12 (экскаватор гидравлический с ковшом вместимостью 12 м'(), ЭШ.20/90 (экскаватор-драглайн шагающий с ковшом вместимостью 20 м3 и стрелой длиной 90 м) и т. д.

Независимо от вида рабочего оборудования, за исключением машин, изготовленных на базе пневмоколесных тракторов, все одноковшовые экскаваторы имеют структурно одинаковую базовую часть, состоящую из нижней рамы 5 (см. 4.8) с ходовым устройством 4 и поворотной платформы 2 с кабиной /, силовой установкой 7 и противовесом в. Поворотная платформа опирается на нижнюю раму и без ограничений поворачивается на ней с помощью о пор но-поворотного устройства 3, по конструкции и принципу работы сходного с аналогичными устройствами для башенных и автомобильных кранов (см. гл. 3).

Прямая лопата. Как уже отмечалось ранее, рабочее оборудование прямой лопаты применяют для экскавации грунтов выше уровня стоянки экскаватора. Строительные экскаваторы с этим видом рабочего оборудования имеют ковши вместимостью до 3,2 и--с канатной и до 1,6 м3 -- с гидравлической подвеской, а карьерные и вскрышные экскаваторы -- до 20 м3.

Рабочее оборудование экскаватора включает стрелу, рукоять и ковш со сплошной режущей кромкой в верхней части его лобовой стенки или оснащенной зубьями, канатных экскаваторов ( 4.9. а) стрела 13 своей нижней частью (пятой) соединена цилиндрическим шарниром с поворотной платформой i в ее передней части, а верхней головной частью она подвешена канатом 4 стрелоподъёмной лебедки 2 к двуногой стойке 3. С помощью этой лебедки изменяют угол наклона стрелы к плоскости опорной поверхности экскаватора в интервале 45.,.60". Рукоять 10 с закрепленным на ней ковшом 7 опирается на стрелу через устройство /У, называемое седловатым подшипником и позволяющее ей изменять свой вылет, а также поворачиваться относительно стрелы в одной с ней плоскости. Рукояти бывают однобалочными (4.9, б) при двухбалочной стреле и двух-балочными (4.9, в) при однобалочной стреле. Ковш представляет собой прямоугольную в плане емкость, слегка расширяющуюся книзу, с открывающимся днищем 8 (см. 4.9, а), которое фиксируют в закрытом положении подпружиненным засовом, установленным внизу лобовой стенки ковша. Задней частью через проушины ковш крепят к рукояти, а его наклон к последней регулируют тягами 9, переставляя их из среднего положения в отверстия на рукояти ближе к ковшу при работе в плотных грунтах или дальше от ковша при работе в легких грунтах и в низких забоях, соответственно уменьшая или увеличивая угол резания. Через уравнительный блок 18 (4.9, бив), установленный на задней стенке ковша (4-9, б) или на коромысле 24 (4.9, в), ковш подвешивают к полиспасту 6 подъемной лебедки 12.

Рабочие движения канатных одноковшовых экскаваторов в режиме экскавации грунта обеспечиваются механизмами подъема ковша, напора, поворота и открывания днища ковша. Для выработки требований, предъявляемых к этим механизмам, рассмотрим рабочий процесс экскаватора.

Толщина среза, а, следовательно, сопротивление грунта копанию и текущее значение развиваемой силовой установкой мощности зависят от напорного перемещения, которое не остается постоянным при переходе от одной траектории к другой, а также при отработке различных по высоте забоев. При постоянной скорости этого движения, реализуемой экскаваторным приводом, требуемых напорных перемещений добиваются периодическим выключением этого движения в течение копания.

Изложенное позволяет сформулировать следующие требования к механизмам экскаватора. Механизм подъем, а ковша должен обеспечивать подъем ковша, удерживать его в фиксированном положении, а также обеспечивать гравитационное опускание ковша. С этой целью для одномоторных экскаваторов его выполняют в виде нереверсивной", а для многомоторных экскаваторов в виде реверсивной лебедок, оборудованных тормозами.

Механизм напора должен обеспечивать перемещение рукояти в прямом (на забой) и возвратном (от забоя) направлениях, а также ее фиксирование на определенном вылете при временном отключении напора в процессе копания грунта и для удержания рукояти от произвольного опускания во время транспортной операции. Этот механизм выполняют в двух вариантах: при однобалочной рукояти--в виде реверсивной лебедки, при двухбалочной рукояти -- в виде реверсивной зубчато-реечной передачи. По первому варианту (см. 4.9, 6\ барабан 14 напорной лебедки, приводимый в прямое или возвратное вращение от силовой установки с помощью цепной передачи 15, устанавливают соосно с шарнирами пяты стрелы. Напорные канаты 19, обогнув блоки 10, установленные на стреле в ее средней части, закрепляются в хвостовой части рукояти, а канат возвратного движения 20-- в ее передней части, у ковша. Эта канатная система обеспечивает перемещение рукояти в направлении увеличения ее вылета и в возвратном при соответствующих вращениях барабана в прямом (, по часовой стрелке) и возвратном направлениях.

В большинстве случаев на экскаваторах с канатным напором свободную ветвь 17 подъемного каната закрепляют на напорном барабане (см. 4.9, б), обеспечивая этим монотонную зависимость напорного усилия от подъемного -- с увеличением сопротивления грунта копанию возрастает также усилие в подъемном полиспасте, а, следовательно, и в ветви 17, в результате чего увеличивается крутящий момент на напорном барабане. Этим достигается плавная работа подъемного и напорного механизмов, легкость управления рабочими движениями ковша при копании.

При врезании ковша в твердый грунт с поверхности земли, а также для выдвижения максимально подшитой к головным блокам 5 рукояти с груженым ковшом, когда усилия в канате 17 недостаточно для ее выдвижения, дополнительно используют крутящий момент, передаваемый напорному барабану цепной передачей 15. По второму варианту (см. 4.9, (?) независимое от подъемного напорное движение рукояти передается от силовой установки через систему двух цепных передач 15 и 22 и пар шестерни 23 -- зубчатые рейки 21, установленные на нижних полках балок рукояти.



Литература

Домбровский Н.Г. Экскаваторы. М., 1969

Шостак Я.Е. и др. Экскаваторы. Минск, 1974

Размещено на Allbest.ru

...