Работа экскаваторов

 

 

 

Рис. 7 - Экскаватор с канатным приводом

В последнее время им на смену приходят гидравлические экскаваторы, т.е. экскаваторы с гидравлическим приводом рабочего оборудования.

Экскаватор с канатным приводом несколько более сложен, чем гидравлический, в управлении и регулировках. Достаточно сказать, что в системе управления этой машины имеется 6—8 рычагов и педалей, в то время как на современном  гидравлическом экскаваторе число  рычагов и и педалей не превышает 4-5.

Предельное усилие на зубьях ковша канатной машины меньше, чем  гидравлической, что, конечно, отражается на особенностях ее применения.

В гидравлическом экскаваторе  поворот ковша в продольной плоскости (у канатной машины ковш неповоротный) позволяет создать на его зубьях большое усилие для резания (копания) грунта, и значительно расширяет  возможности машины.

Однако, с другой стороны, экскаватор с канатным приводом может  быть оснащен длинными решетчатыми  стрелами под драглайн, грейфер, крановое и некоторое другое оборудование, тогда как гидравлический экскаватор имеет значительно более короткую стрелу и ограниченные возможности применения из-за этого драглайна, грейферного и кранового оборудования.

Области применения экскаваторов с канатным и гидравлическим приводами  определяются с учетом вышеназванных  возможностей этих машин и особенностей различного по назначению рабочего оборудования (рис.8).

 

 

Рис. 8 - Схемы рабочего оборудования одноковшового экскаватора:

1 – прямая лопата: 2 –  обратная лопата; 3 – драглайн; 4 –  грейфер

При установке прямой лопаты полноповоротные одноковшовые экскаваторы  находят применение при разработке грунта выше уровня стоянки экскаватора  и погрузке вынутого грунта в автосамосвалы.

Такие условия работы имеют  место при сооружении выемок, в  карьерах, при погрузочных работах, добыче нерудных материалов. В этих условиях преимущество имеют гидравлические экскаваторы, снабженные поворотным ковшом, с помощью которого машине легче  отрывать порцию грунта от массива  и разгружать ковш, опрокидывая его  в кузов автосамосвала.

Для опорожнения ковша  экскаватора с канатным приводом применяется откидывающееся днище.

При установке обратной лопаты полноповоротные одноковшовые экскаваторы  работают на отрывке траншей или  небольших котлованов, на зачистке откосов каналов и др., т.е. разрабатывают  грунт ниже уровня стоянки машины. При работе экскаватора с обратной лопатой грунт выгружают либо в отвал, либо в автосамосвалы.

С оборудованием драглайн полноповоротные одноковшовые экскаваторы  успешно применяются на разработке грунта ниже уровня стоянки машины при отрывке каналов, котлованов, траншей и др. Драглайн позволяет  производить земляные работы на значительном удалении от машины, копать грунт под  водой, переносить вытянутый грунт  на значительное расстояние в отвал. Выгрузка грунта из ковша-драглайна в транспортные средства возможна лишь на небольших экскаваторах и то при определенном умении машиниста.

При установке грейферного  оборудования полноповоротные одноковшовые экскаваторы используются на перегрузке сыпучих материалов и отрывке  ям в легких грунтах. При использовании  грейферного оборудования играет заметную роль тип привода экскаватора. При  канатной подвеске грейфера грунт можно  разрабатывать на большую глубину, чем при установке его на гидравлическом экскаваторе, на котором для подвески ковша используется достаточно сложная  металлическая подвесная система, ограниченная по длине.

Правда, в последнее время  находит применение новое рабочее  оборудование гидравлического экскаватора, которое позволяет копать грунт  на глубину 30 м и более. Однако назначение этого рабочего органа ограничено отрывков только глубоких щелей, что позволяет использовать машину при возведении фундаментов методом “стена в грунте”.

Следует упомянуть также, что на гидравлических машинах применяется  погрузочное оборудование (погрузочный  ковш), которое предназначено для  погрузки в автосамосвалы .взрыхленных и сыпучих материалов. В отличие от прямой лопаты, погрузочный ковш имеет большие габариты и другую систему подвески к рукояти.

 

5. Опорно-поворотные устройства экскаваторов

Поворотная платформа  экскаватора совершает вокруг вертикальной оси полный оборот в обе стороны. Для того чтобы она могла свободно вращаться и при этом передавать на ходовую раму давление используется специальное опорно-поворотное устройство (рис.9).

Опорно-поворотное устройство выполняет важную роль, так как  помимо вертикальных нагрузок от собственной  массы платформы с механизмами  оно воспринимает также горизонтальные усилия от действия ветра, динамические нагрузки (толчки, удары и др.), возникающие  в момент копания и стремящиеся  оторвать устройство и опрокинуть платформу.

 

Рис. 9 - Опорно-поворотные устройства экскаваторов

а – с однокатковым опорным устройством; б – с двухкатковым опорным Устройством; в – шариковый двухрядный опорно-поворотный круг в разрезе; г -общий вид двухрядного шарикового опорно-поворотного круга; 1 – ходовая рама; 2 — опорный круг; 3 — каток; 4 – опорный кронштейн; 5 – центрирующая Цапфа; о _ балансир; 7 – нижняя обойма; 8 – верхняя обойма; 9 – зубчатый венец; J о -шарики; 11 -сепараторы

До недавнего времени  основным опорно-поворотным устройством  было катковое устройство, показанное на рис.9- а, б. Но в последнее время большое распространение получили опорно-поворотные круги с шариками (или роликами) в качестве тел качения (рис. 9- в,г). Причем катковое устройство требует применения на экскаваторе центральной вертикальной центрирующей цифры 5, которая воспринимает горизонтальные усилия и расположена по оси опорно-поворотного устройства. Через цапфу проходит вал ходовой трансмиссии. Опорно-поворотный круг не требует центрирования по оси опорного круга – в этом его большое преимущество.

Недостаток Катковых устройств  состоит в том, что зазоры, которые  неизбежны между катками и  поворотным кругом, приводят к тому, что платформу “болтает” во время работы экскаватора.

На рис. 9-в показан – общий вид опорно-поворотного круга с шариками, на рис.9-г- тот же круг в разрезе . Круги такого типа имеют ряд положительных качеств. Отсутствует центральная центрирующая цапфа, уменьшен вес, прост уход, малое сопротивление поворота и др. Такой круг может быть однорядным и двухрядным. Опорно-поворотный круг с роликами имеет то. же конструктивное исполнение.

 

6. Назначение и области применения экскаваторов

Экскаваторами называются землеройные  машины, предназначенные для копания  грунта с последующей его выгрузкой  в отвал или в какие-либо транспортные средства, например автосамосвалы.

Экскаваторы пришли на смену  землекопам, механизировали их трудоемкий ручной труд и значительно повысили производительность земляных работ. Вместимость  ковшей современных строительных экскаваторов может достигать 2—4 м.

Экскаваторщик, управляя из кабины рабочим оборудованием машины, выполняет работу многих сотен землекопов. А если учесть, что можно обогревать воздух в кабине в холодное время  года или, наоборот, охлаждать в жаркий период, защищать экскаваторщика от действия прямых солнечных лучей, пыли, дождя и снега то становятся очевидными преимущества условий его труда перед прежними на земляных работах. Помимо этого машины могут быть снабжены собственными источниками света для освещения места работы в темное время. Фактически с помощью экскаватора удалось полностью механизировать труд землекопа.

В настоящее время ни одна стройка в стране не обходится  без экскаваторов. Их высокая производительность, способность работать в любых  условиях, надежность, качество и разнообразие выполняемых ими земляных работ  обеспечили этим машинам широкое  применение в различных областях народного хозяйства. Недаром парк этих машин в нашей стране или, иными словами, общее количество экскаваторов, находящихся в ведении  различных строительных организаций, составляет более 500 000. Однако потребность  в них в связи с большим  строительством в последние пятилетки  так велика, что ежегодно на заводах  изготавливается более 40000 экскаваторов.

Для каких конкретно работ  предназначены экскаваторы? Их можно  использовать при рытье котлованов, каналов, траншей, разработке выемок и  насыпей, сооружении дамб и расчистке  территорий, на вскрышных работах  и в карьерах, при перегрузке сыпучих  строительных материалов и планировочных  работах и во многих других случаях.

Область их применения в  строительстве практически не ограничена. Там, где есть доступ для этой машины, земляные работы будут выполнены  с высоким темпом и качеством.

Экскаваторы могут вести  разработку грунта как выше уровня площадки, на которой они стоят, так  и ниже этого уровня. Они могут действовать в стесненных условиях и разрабатывать грунт под слоем воды, выгружать выкопанный грунт в транспортные средства и отсыпать его на значительное расстояние от места копания в отвал, могут окончательно отделывать уклон и поверхность стенок траншей и котлованов, а также с достаточной точностью планировать горизонтальную поверхность строительной площадки или дна траншей и котлованов.

Очевидно, что каждый вид  работы требует применения приспособленных  для этого экскаваторов и предназначенного для каждого конкретного случая рабочего оборудования. Под рабочим  оборудованием подразумеваются  те узлы машины, при помощи которых  экскаватор непосредственно копает грунт (ковш, стрела, рукоять с системой их привода). Играет определенную роль в этих случаях также тип ходовой части машин: снабжен ли экскаватор гусеничным ходом, дающим машине возможность доступа в любое место строительной площадки при отсутствии подъездных путей и при плохих грунтовых условиях или имеет он пневмоколесную ходовую часть, хотя и обладающую худшей проходимостью, но позволяющую быстро перемещать машину с объекта на объект. Для выполнения определенных работ имеет значение вид привода рабочего оборудования. Так, экскаваторы с гидравлическим приводом более производительны, лучше приспособлены для планировочных, отделочных операций, однако машины с канатной подвеской более применимы при отрывке и углублении каналов с помощью ковша-драглайна, при земляных работах на значительном удалении от машины. И, конечно, большую роль при использовании экскаваторов играет возможность поворота рабочего оборудования или, иными словами, наличие у них поворотной платформы, которая создает широкие возможности для выгрузки грунта и прочих работ.

Таким образом, особенности  конкретных видов земляных работ, которые необходим) выполнить экскаватору, — например, вырыть котлован, траншею, канал, спланировать поверхность площадки или перегрузить строительные материалы, а также объем грунта, предполагаемого к выемке, и грунтовые условия на объекте диктуют применение экскаваторов с определенными рабочим оборудованием, ходовой частью и типом привода рабочего оборудования.

Для выполнения всех возможных  видов земляных работ выпускаются  экскаваторы различного конструктивного  исполнения. Их можно разделить на две большие группы: одноковшовые и многоковшовые.

Одноковшовые экскаваторы (их называют иногда экскаваторами  цикличного действия) все операции по копанию грунта, его перемещению  и выгрузке выполняют последовательно  и циклично: сначала заполняют  ковш грунтом, затем поворачивают загруженный  ковш, в конце поворота выгружают  грунт из ковша (в отвал или  транспортные средства) и, наконец, возвращают порожний ковш в начальное положение  для загрузки. Далее этот цикл операций повторяется.

Многоковшовые экскаваторы (их называют также экскаваторами  непрерывного действия) выполняют все  рабочие операции по копанию, перемещению  и выгрузке грунта одновременно. Пока часть ковшей или ножей режет  грунт, другие перемещают его, а третьи — выгружают. При работе этих машин  нет ярко выраженного повторяющегося цикла рабочих операций.

Одноковшовые экскаваторы получили большее распространение в строительстве, чем многоковшовые, в связи с тем, что обладают большей универсальностью.

Универсальность – это  способность экскаватора выполнять  разнообразные земляные работы, начиная  от сооружения траншей, котлованов, каналов  и кончая отсыпкой насыпей и дамб, а также вести погрузочно-разгрузочные работы. Конечно, все это экскаватор может выполнять только с помощью  различного сменного рабочего оборудования.

 

 

 

                     Рис. 10 - Компоновка экскаватора

а – основные части; б  – экскаватор в сборе; 1- рабочее  оборудование; 2 двигатель; 3 капоты; 4 –  силовая трансмиссия (гидроаппаратура); 5 – кабина; 6 — основная рама (поворотная платформа) ; 7 – ходовая часть.

Универсальность экскаватора  предполагает, кроме того, возможность  его работы в любых условиях, даже самых тяжелых, таких, например, как  работа в предварительно взорванных скальных грунтах.

Многоковшовые экскаваторы  не являются универсальными машинами. Они используются в основном на каком-то одном конкретном виде работ, например для отрывки траншей определенного профиля, т.е. определенной глубины и ширины. К тому же эти машины очень чутки к свойствам разбрасываемого грунта, они с успехом работают лишь на однородных несвязных грунтах без каменных включений.

Познакомимся теперь на примере  одноковшового полноповоротного экскаватора  с его основными частями. Так как эта машина предназначена для копания грунта, то в ее конструкции предусмотрены (рис. 10) такие узлы, как рабочее оборудование с ковшом, силовая трансмиссия, приводящая в действие рабочее оборудование, двигатель (силовая установка), являющийся основным источником энергии на машине, кабина с сиденьем машиниста, рычагами, педалями и пультом управления, платформа, предназначенная для установки и соединения друг с другом в единую систему двигателя, трансмиссии и рабочего оборудования, и ходовая часть, с помощью которой экскаватор передвигается по грунту, капоты, закрывающие двигатель и силовую трансмиссию.