Классификация и виды рабочего оборудования

 

Одноковшовые экскаваторы по количеству видов рабочего оборудования подразделяют на следующие типы: не универсальные, которые имеют, как правило, один вид рабочего оборудования (прямая, обратная лопаты или драглайн), полу универсальные, имеющие два-три вида рабочего оборудования (прямая и обратная лопата, драглайн), и универсальные, имеющие более трех видов рабочего оборудования (прямая и обратная лопаты, драглайн, грейфер, кран и др.).

Прямую лопату (см. рис. 4.2, а) используют для копания грунта выше уровня стояния экскаватора. Это оборудование применяют для рытья котлованов и больших выемок, возведения насыпей с доставкой грунта транспортными средствами, разработки карьеров и т.п.

а - прямая лопата; б - обратная лопата; в - драглайн; г -кран; д - грейфер;

 - высота (глубина) копания; - высота разгрузки (подъема);

 - радиус копания;  радиус выгрузки

Рисунок 4.2 – Основные виды рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов

 

Обратная лопата (см. рис. 4.2, б) и драглайн (см. рис. 4.2, в) служат для разработки грунта, находящегося ниже опорной поверхности самого экскаватора. Их применяют при рытье котлованов, траншей, каналов, выемок. Драглайном, кроме того, можно возводить насыпи из боковых резервов и выполнять вскрышные работы.

Грейферы (см. рис. 4.2, д) обычно имеют экскаваторы малой и средней мощности с вместимостью ковша до 2 м³. Это оборудование применяют для рытья глубоких котлованов (колодцев) в малосвязных грунтах и для перегрузки сыпучих материалов(песка, щебня, гравия, угля и др.).

Крановое оборудование (см. рис. 4.2, г) монтируют на экскаваторах с емкостью ковша до 8 м³, а также для выполнения погрузочно-разгрузочных и строительно-монтажных работ. В качестве стрелового оборудования используют как обычные, так и удлиненные стрелы со вставками и надставками (наголовниками или гуськами). Это позволяет увеличить подгабаритное пространство и число крюков. При вертикальном расположении стрелы с дополнительным наголовником используют как гусеничный башенный кран.

Кроме указанных видов рабочего оборудования для планировки и зачистки площадок и откосов используют струг. Им обычно оснащают экскаваторы с емкостью ковша до 1 м³. Оборудование скребка от оборудования струга отличается тем, что вместо ковша применен отвал. Его используют для планировочных работ и засыпки траншей.

Применяют также рабочее оборудование узкоспециального назначения: корчеватель пней, копер для забивания свай, каток для укатки грунта на откосах насыпей и др.

У гидравлических экскаваторов имеются специфические виды рабочего оборудования. К ним относят грейферы, жестко связанные с элементами рабочего оборудования, позволяющие разрабатывать тяжелые грунты. Некоторые виды этих грейферов могут образовывать выемки колодцевого типа. К специфическому виду оборудования гидравлических экскаваторов относят планировочное с телескопической и шарнирно-сочлененной стрелами. Современные гидравлические экскаваторы снабжают разнообразным сменным оборудованием. На некоторых машинах номенклатура достигает 20 видов.

Большая часть сменного рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов имеет жесткую кинематическую связь с машиной (прямые и обратные лопаты, струги, планировщики и др.). Драглайны и крапы имеют гибкую связь ковша с машиной. Из всех видов рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов наиболее применимы прямая и обратная лопаты вследствие их универсальности и высокой производительности.

Рабочий цикл у экскаваторов с разным рабочим оборудованием различен. Если принять его длительность у прямой лопаты за единицу, то у обратной лопаты она составит 1,15, а у драглайна - 1,20. У обратной лопаты это объясняется невозможностью совмещения операций подъема и поворота до полного выхода ковша из забоя. Большая длительность цикла драглайна объясняется большим вылетом оборудования, увеличением времени копания и поворота, а также сложностью управления. Рабочее оборудование прямой и обратной лопат у экскаваторов с ковшом вместимостью 0,15 - 0,4 м³ монтируют, как правило, из унифицированных элементов.

В зависимости от назначения различают одноковшовые экскаваторы строительные, карьерные, вскрышные и специальные. К строительным относят универсальные и полу универсальные экскаваторы с ковшами вместимостью от 0,15 до 4,0 м³ и массой машин от 1,5 до 140 т. Основное назначение машин этой группы - выполнение земляных работ в грунтах I - IV категории, строительно-монтажные и погрузочно-разгрузочные. При работе в легких грунтах можно применять сменные ковши увеличенной емкости. Экскаваторы с ковшом вместимостью до 2,0 м³ и массой до 90 т относят к строительным экскаваторам малой мощности, экскаваторы с ковшом 2 - 4 м³ - к машинам средней мощности. Наиболее распространены универсальные экскаваторы малой мощности.

Широко применяют карьерные и вскрышные экскаваторы с ковшами 2 - 150 м³ и общей массой 70 - 13000 т. Все эти машины не универсальны, т.е. имеют обычно один вид рабочего оборудования - прямую лопату или драглайн.

Карьерно-вскрышные экскаваторы с прямыми лопатами имеют, как правило, гусеничный ход, а драглайны - шагающий. Выпускаемые отечественной промышленностью шагающие драглайны имеют ковши вместимостью 4 - 100 м³, стрелы длиной 40 - 100 м и массу 170 - 8500 т.

Карьерно-вскрышные экскаваторы используют для разработки тяжелых грунтов (IV - V категорий) в карьерах и на открытых горных работах для выемки вскрышных пород с выгрузкой в отвал. Шагающие драглайны, кроме вскрышных работ, применяют на крупном гидротехническом строительстве.

Одноковшовые экскаваторы подразделяют с учетом видов ходового оборудования, неповоротного устройства, типов привода и управления.

По виду ходового оборудования различают экскаваторы на автомобильном, пневмоколесном, гусеничном и шагающем ходу. Экскаваторы с ковшами до 0,4 м³ имеют наряду с гусеничными пневмоколесный и автомобильный ход. Экскаваторы с ковшом 0,65 м³ и более имеют, как правило, гусеничный ход.

Шагающий ход имеют мощные экскаваторы со значительными вылетами рабочего оборудования и высокими нагрузками на ходовую часть машины. Их применяют при крупных сосредоточенных объемах работ с перемещением на незначительные расстояния.

По виду привода различают экскаваторы с механическим, гидравлическим, электрическим и комбинированным (гидромеханическим и дизель-электрическим) приводом. Экскаваторы, используемые в строительных организациях нашей страны, имеют механический, гидравлический и гидромеханический привод мощностью 18 - 225 кВт.

У экскаваторов с механическим приводом силовым оборудованием служат двигатели внутреннего сгорания. Потоки мощности при этом распределяются механическими трансмиссиями. Для машин малой мощности этот вид привода наиболее распространен. В отдельных случаях (например, для подземных работ) в качестве силовых установок экскаваторов с одномоторным механическим приводом применяют электродвигатели.

Многомоторный электрический привод обычно применяют при наличии внешнего источника электроэнергии. Предусматривают также и дизель- электрические приводы. Экскаваторы с гидравлическим приводом, или гидравлические, имеют в качестве силовых установок двигатели внутреннего сгорания с насосной группой, от которой энергия передается к рабочим органам и механизмам при помощи рабочей жидкости. Широко применять гидравлические экскаваторы начали с 50-х годов. Во многих видах строительства гидравлические экскаваторы успешно вытесняют механические.

Гидравлические экскаваторы имеют следующие преимущества перед механическими: жесткую связь между рабочим оборудованием и машиной, позволяющую реализовать большие рабочие усилия без увеличения массы машины; нет потребности в специальных устройствах управления (тормозов, фрикционов, механизмов изменения скоростей), так как распределение и регулирование потоков энергии производятся гидравлической системой; можно применять широкую номенклатуру сменных рабочих органов со сложными рабочими движениями, что превращает машину в манипулятор, полностью заменяющий ручной труд человека.

Из перечисленных преимуществ следует особо обратить внимание на возможность реализации больших рабочих усилий по сравнению с машинами с механическим приводом. Из схем механических экскаваторов, приведенных выше, видно, что при канатных связях напорные усилия обратной лопаты и грейфера создаются только силой тяжести рабочего оборудования, чего недостаточно при большом сопротивлении копанию.

При гидравлическом приводе, обеспечивающем жесткую связь между элементами рабочего оборудования и машиной, в создании напорных усилий участвует сила тяжести всего экскаватора, и их можно существенно увеличить. Благодаря этим особенностям обратные лопаты гидравлических экскаваторов реализуют значительно более высокие рабочие усилия (в 2 раза и более), чем обратные лопаты экскаваторов с механическим приводом при равной массе машин. Грейферы на гидравлических экскаваторах могут разрабатывать самые тяжелые грунты, тогда как канатные грейферы служат практически только для перегрузки сыпучих материалов. В последние годы гидроприводы применяют в основном на экскаваторах малой мощности.

Основными видами рабочего оборудования гидравлических экскаваторов служат прямая и обратная лопаты, жесткий грейфер и планировщик с телескопической или шарнирно-сочлененной стрелой. Комбинированный привод в экскаваторах применяют в тех случаях, когда целесообразно связать основных потребителей мощности (например, привод рабочего оборудования) непосредственно с силовой установкой, а часть механизмов приводить в действие гидро- или электромоторами. Обычно это целесообразно при большой мощности экскаваторов.

По исполнению опорно-поворотных устройств одноковшовые экскаваторы подразделяют на полноповоротные и неполноповоротные. Полноповоротными являются те экскаваторы, у которых рабочее оборудование крепят к поворотным платформам, которые могут поворачиваться на 360°. Вместимость ковшов у этих экскаваторов превышает 0,25 м³.

По системам управления различают экскаваторы с рычажно-механическим, пневматическим, гидравлическим, электрическим и комбинированным (электропневматическим, электрогидравлическим) управлением. Рычажно-механическое управление предусматривают на экскаваторах малой мощности. Вследствие большого количества недостатков этот вид управления в последнее время на большинстве машин заменен пневматическим или гидравлическим. Пневматическое управление устанавливают на экскаваторах малой мощности с вместимостью ковшей 0,5 - 2,0 м³. Гидравлическое и электрическое управление используют при соответствующих видах привода.