Система и аппаратура управления

Система управления гидравлического привода экскаватора предназначена для изменения направления движения и регулирования скорости выходных звеньев (штоков, валов) гидродвигателей, а также для предохранения конструкции экскаватора от перегрузок.

На экскаваторе ЭО-5123 применены регулируемые нереверсивные насосы, объемная подача которых изменяется автоматически в зависимости от нагрузки. Гидросистемы с такими насосами требуют применения гидрораспределителей.

Кроме того, число установленных на экскаваторе насосов (два) меньше числа приводимых от них гидродвигателей (восемь – три гидромотора для привода хода и поворота; два гидроцилиндра стрелы, два – рукояти и один – ковша). Поэтому нужны распределительные устройства, направляющие поток жидкости от насоса к тому или иному гидродвигателю и используемые одновременно для регулирования величины потока (дросселирования).

Регулирование величины расхода жидкости осуществляется при помощи регулирующего гидрораспределителя 25 путем изменения площади сечения для прохода жидкости. Золотник регулирующего распределителя перемещается вручную. Эту функцию выполняет машинист.

Таким образом, на экскаваторе применяется два вида регулирования расхода: объемное (автоматически регулируемые насосы) и дроссельное (ручное управление гидрораспределителями).

Устройства для регулирования давления служат как для ограничения максимального создаваемого насосом давления в системе, так и для ограничения давления, вызываемого действием внешних сил (например, на ковш). К таким устройствам относятся предохранительные и редукционные клапаны. Клапанами управляют либо с помощью непосредственно поступающего к ним потока жидкости под давлением, либо дистанционно.

Для регулирования направления потока жидкости применяют обратные клапаны, допускающие движение жидкости только в одном направлении, и гидрораспределители. Подачу (расход) жидкости регулируют дросселями и гидрораспределителями (обычно золотникового типа).

Предохранительные клапаны, защищающие механизмы и элементы гидропривода от перегрузок (ограничивают давление жидкости в системе допустимым пределом), устанавливают непосредственно на насосах и гидромоторах, в гидрораспределителях, фильтрах и на трубопроводах (в последнем случае их заключают в отдельные корпуса).

Регулируют их на давление, превышающее номинальное на 10 – 20%. При давлении в системе, превышающем допустимое, клапан открывается и перепускает жидкость в полость низкого давления, а при давлении ниже заданного надежно запирает проход жидкости в полость низкого давления.

 

Рабочее оборудование

Экскаватор ЭО-5123 оснащается большим количеством различного сменного рабочего оборудования: прямая и обратная лопата, погрузчик, грейфер, рыхлитель, захватно-клещевое оборудование, гидромолот, бурильное оборудование.

 

Обратная лопата

На экскаваторе ЭО-5123 обратная лопата – основной вид сменного рабочего оборудования, которое предназначено для производства различных земляных работ, в основном ниже уровня стоянки. Выпускают два разновидности обратной лопаты: унифицированная с прямой лопатой и погрузчиком, и с моноблочной стрелой.

Рис. 9.6. Унифицированная обратная лопата

Унифицированная обратная лопата (рис. 9.6) состоит из стрелы 3 и 6, рукояти 7 и ковша 9, привод которых осуществляется от пяти гидроциилиндров 5, 8 и 10. Основная часть 3 и удлиняющая часть 6 (рукоять прямой лопаты) стрелы жёстко соединены между собой и в совокупности представляют собой монолитную конструкцию.

Стрела обратной лопаты – пустотелая, сварена из легированного металлопроката. Пяту стрелы шарнирно укрепляют в проушинах поворотной рамы 1, к которой присоединены также и два гидроцилиндра 10 подъема стрелы. Штоки гидроцилиндров шарнирно соединены со стрелой, при выдвижении штоков изменяется угол наклона стрелы по отношению к поворотной платформе.

Рукоять подвешена на стреле и может поворачиваться по часовой стрелке или против нее при выдвижении или втягивании штоков двух гидроцилиндров 5, установленных с помощью кронштейнов 4.

Ковш закреплен на рукояти в одной точке, поэтому также может свободно поворачиваться с помощью гидроцилиндра 8.

Как и стрелы, рукояти обратных лопат – полые балки переменного сечения – сварены из листового легированного металлопроката.

Гидроцилиндр 8 ковша крепят в проушинах рукояти. Шток этого гидроцилиндра присоединен к рычагу, который соединен с нижней частью балки рукояти и через тягу с ковшом.

В различных условиях эксплуатации экскаваторов обратную лопату оборудуют сменными ковшами различной емкости и формы. Ковш обратной лопаты в большинстве случаев сварной, состоит из корпуса без открывающегося днища.

Число зубьев, устанавливаемых на передней стенке, зависит от ширины ковша и вида работ, для которых он предназначен. Ковш для рытья траншей часто снабжают укрепленными на боковых стенках дополнительными зубьями, назначение которых – подрезать стенки траншей во избежание заклинивания в них корпуса. Кроме того, боковые зубья позволяют при необходимости расширять открытую траншею. В отдельных конструкциях ковш представляет собой комбинированную систему из литых и сварных деталей. Литой изготавливают переднюю стенку или только ее верхнюю часть – козырек со специальными гнездами для крепления зубьев.

Рис. 9.7. Ковш обратной лопаты

Ковш (рис. 9.7) емкостью 1,25 м³ состоит из задней стенки 11, двух боковых стенок 7, передней стенки с козырьком 15 и зубьев 1 и 5. Все детали корпуса ковша соединены сваркой.

Задняя стенка скруглена, чтобы избежать трения о грунт при повороте ковша.

Зубья 1 заканчиваются суживающимся хвостовиком, который входит в гнездо козырька. От выпадения из гнезда зуб удерживается стопором 2. Такая конструкция облегчает замену изношенного зуба.

Боковые зубья 5 крепят к корпусу ковша болтами 6 и 14. Обычно зубья изготавливают из высокомарганцевой стали, хорошо противостоящей истиранию, или из низкоуглеродистой стали с износостойкой наплавкой. Проушиной 8 ковш соединяют с рукоятью, а проушиной 9 – с рычагом, приводимым в действие гидроцилиндром поворота ковша. Крюки 10 используются для подъема и погрузки грузов.

 

Прямая лопата

Прямая лопата предназначена для выполнения различных земляных работ в основном выше уровня стоянки экскаватора. Прямая лопата гидравлических экскаваторов находит широкое применение, в особенности на экскаваторах 6-й размерной группы и на машинах большой мощности.

Основными узлами прямой лопаты экскаватора (рис. 9.8) являются стрела 6, рукоять 9, поворотный ковш 10 и гидроцилиндры 11 и 7 подъема стрелы и поворота рукояти.

Рис. 9.8. Экскаватор с оборудованием прямой лопаты

Рукоять подвешивают к стреле шарнирно и могут поворачивать ее с помощью гидроцилиндра 7, устанавливаемого под стрелой. Крепления гидроцилиндра 8 к проушинам рукояти, а штока гидроцилиндра к ковшу также шарнирные.

Для повышения эффективности работы и ковш крепят к рукояти шарнирно, он поворачивается относительно рукояти с помощью отдельного гидроцилиндра 8. Поворотный ковш значительно расширяет область применения экскаватора: может не только разрабатывать и грузить грунт, но и планировать забой. В процессе копания участвуют все гидроцилиндры 7, 8, и 11.

Стрелу прямой лопаты устанавливают так же, как и стрелу обратной лопаты, причем стрелу обратной лопаты полностью или частично используют и для прямой лопаты.

Стрела представляет собой сварную конструкцию, в нижней ее части приварены две пяты, которыми она соединена шарнирно с поворотной платформой 1.

Балка стрелы выполнена в виде короба, закрытого сверху листами. Для придания необходимой жесткости через определенные промежутки по длине балки установлены диафрагмы. Стрела соединена с рукоятью пальцем.

Рис. 9.9. Рукоять (а) и ковш (б) прямой лопаты

Рукоять (рис. 9.9, а) прямой лопаты представляет собой сварную металлоконструкцию 3 типа полой балки с приваренными к ней кронштейнами. На рукояти выполнены две проушины 4 для соединения со стрелой и две – с ковшом. В отверстия кронштейнов вставлены втулки 2, удерживаемые от смещения стопорными кольцами 1.

Штоки гидроцилиндров рукояти крепят также с помощью проушин.

Ковш (рис. 9.9, б) прямой лопаты предназначен для разработки тяжелых связных грунтов и представляет собой комбинированную конструкцию, в основном, из сварных деталей. Ковш состоит из задней и боковых стенок и сменных зубьев 7, удерживаемых стопорами 6.

Задняя стенка ковша усилена поясами. К ней приварены проушины 4 для крепления рукояти и для присоединения тяги ковша (см. рис. 9.8).

 

Оборудование погрузчика

Экскаватор с оборудованием погрузчика предназначен для разработки грунтов и погрузки сыпучих и дробленных материалов выше уровня стоянки машины. Как и прямая лопата, погрузчик работает движением от себя (от машины в сторону забоя или отвала материалов).

Емкость ковша погрузчика в 1,5 – 2 раза больше емкости ковша прямой лопаты, что позволяет существенно повышать производительность экскаватора.

Кинематика этого вида рабочего оборудования обеспечивает движение режущей кромки отвала по прямолинейной горизонтальной траектории на уровне стоянки на длине от 2 м и более. Другое отличие погрузчика от обратной лопаты – возможность поворота ковша после внедрения его в разрабатываемый материал.

Погрузочное оборудование экскаватора (рис. 9.10) состоит из тех же элементов, что и рабочее оборудование прямой лопаты, за исключением ковша.

Рис. 9.10. Погрузочное оборудование экскаватора

В качестве стрелы 1 часто используют нижнюю основную часть стрелы обратной лопаты. Для подъема стрелы оставляют также гидроцилиндры 2 обратной лопаты, которые крепят к поворотной платформе. Соединение элементов погрузочного оборудования, за исключением гидроцилиндра 9 ковша аналогично соединению элементов прямой лопаты.

Для параллельного перемещения ковша при производстве планировочных работ на уровне стоянки экскаватора гидроцилиндр 9 крепят к стреле при помощи пальца, а проушину штока этого гидроцилиндра крепят к рычагу 8 на ту же ось, что и тягу 7 (в отличие от прямой лопаты; см. рис. 9.8).

Рукоять поворачивают с помощью гидроцилиндра 3, который нижней проушиной шарнирно соединен с кронштейном стрелы, а проушиной штока – с рукоятью.

Конструкции стрелы, рукояти и ковша аналогичны соответствующим элементам рабочего оборудования прямой и обратной лопат.

Грейфер

Основные составные части грейфера (рис. 9.11): ковш из двух челюстей 1, штанга 3, корпус 4 механизма поворота, дисковый тормоз 7, гидроцилиндры 8 и ползун 9.

Конструкция грейфера предусматривает работу ковша как с фиксацией его в определенном положении относительно машины, так и без нее.

Ковш фиксируется пальцем в двух положениях: вдоль машины и поперек нее. Кроме того, переставляя фланец 5, можно фиксировать ковш через каждые 45°.

Рис. 9.11. Грейфер

Для перемещения челюстей 1 ковша рабочая жидкость подается под давлением в гидроцилиндры 8 по трубопроводам: штоки гидроцилиндров, выдвигаясь, перемещают ползун 9 и через тяги 2 поворачивают челюсти вокруг неподвижных осей до полного их замыкания.

При втягивании штоков гидроцилиндров ползун поднимается вверх и через тяги раскрывает челюсти ковша. При копании на большую глубину штангу 3 наращивают промежуточными вставками.

Для гашения возникающих колебаний ковша при вращении поворотной части экскаватора служит дисковый тормоз 7.