Основні механізми. Екскаватори безперервної дії

 

Екскаватори з гідравлічним приводом становлять більшу части­ну одноковшових будівельних екскаваторів. Їх параметри регламентовані стандартом. Порівняно з механічними екскаваторами при однаковій потужності двигуна гідравлічні мають приблизно на 30% меншу металомісткість і на 30% — вищу продуктивність. Пояснюється це меншою металомісткістю гідрооб'ємного привода від­носно механічного. Крім того, гідрооб'ємний привод забезпечує примусове переміщення робочого обладнання в будь-якому напрямі із заданими швидкостями, велику кількість основних і допоміжних рухів робочого обладнання, ве­ликі кути повороту елементів робочого обладнання, що дає змогу не тільки підвищити продуктивність, а й розширити технологічні можливості.

Схема гідравлічного екскаватора з обладнанням "пряма лопа­та" наведена на рисунок 12.1, а. Робоче обладнання має шарнірно закріплену на поворотній платформі стрілу 2, до якої шарнірно приєднана рукоятка 4. До останньої так само прикріплений ківш 6. Гідроциліндри 1, 3 і 5 повертають ці елементи. Оскільки кут повороту ковша досить великий, випорожнення останнього відбувається при його повороті. Можна навішувати і широкий ківш для виконання завантажувальних робіт.

Майже 90% усіх гідравлічних екскаваторів виготовляють з робочим обладнанням "зворотна лопата" (рисунок 12.1, б). Стріла 2 цих екскаваторів моноблочна або складова. До неї шарнірно прикріплюють рукоятку 4, а до останньої — ківш 6. Всі елементи повертають гідроциліндрами 1, 3 і 5.

На гідравлічний екскаватор можна встановити й грейферний ківш (рисунок 12.1, в). У такому разі він занурюється в ґрунт приму­сово за допомогою гідроциліндрів робочого обладнання. Це до­зволяє ефективно розробляти тверді ґрунти. Стулками ковша 6 керують за допомогою гідроциліндра 7. Коли необхідно забезпе­чити велике вертикальне переміщення грейферного ковша (на­приклад, при будівництві підземних споруд методом "Стіна в ґрунт"), між рукояткою і ковшом додатково монтують теле-, скопічну штангу.

Рисунок 12.1. – Основні види робочого обладнання одноківшевих гідравлічних екс­каваторів:

a, б — відповідно "пряма" і "зворотна" лопати; в — грейфер; / — гідроциліндри піднімання та опускання стріли; 2 — стріла; 3, 5 — гідроциліндри повороту відповідно рукоятки і ковша; 4 — рукоятка; 6 — ківш; 7 — гідроциліндр керування стулками ковша

 

Рисунок 12.2 – Схема телескопічного робочого обладнання екскаватора: 1- телескопічна стріла; 2,3— гідроциліндри відповідно нахилу стріли і повороту ковша; 4— ківш

 

До 6% гідравлічних екскаваторів виготовляють з телеско­пічним робочим обладнанням. Такі екскаватори універсальніші, їх можна застосовувати для планування схилів, зачищення дна, стінок котлованів та ін.

Схема телескопічного робочого обладнання екскаватора наве­дена на рисунок 12.2. На поворотній платформі шарнірне при­кріплена телескопічна стріла 7, елементи якої можуть висовува­тися гідроциліндрами (на схемі не наведено). Кут нахилу стріли у вертикальній площині змінюється гідроциліндром 2. Остання секція може обертатися відносно своєї поздовжньої осі (на схемі всі переміщення елементів робочого обладнання вказано стріл­ками). На стрілі шарнірне прикріплено ківш 4, він може повер­татися гідроциліндром 3.

Гідравлічні екскаватори використовують як маніпулятори при обладнанні їх різними захватами. При навішуванні на робоче обладнання гідро- або пневмомолотів екскаватори застосовують для ущільнення дна котлованів та розробки мерзлих грунтів.

Продуктивність екскаватора

Технічна продуктивність, м³/год, одноковшових екскаваторів при копанні грунтів становить:

 

,

 

де q — місткість ковша, м³; — коефіцієнт наповнення ковша, =0,9...1,2; — коефіцієнт розпушування ґрунту, = =1,15...1,4; — тривалість робочого циклу, с.

Екскаватори безперервної дії

Екскаватори безперервної дії за призначенням поділяються на траншейні; дреноукладальні (для будівництва дренажних си­стем); меліоративні та канальні (для розробки, ремонту й очи­щення каналів); кар'єрні.

 

Траншейні екскаватори

 

Траншейні екскаватори використовують для риття траншей прямокутного і трапецієподібного профілю під газо-, нафто- та продуктопроводи, каналізаційні й теплофікаційні системи, ка­бельні лінії зв'язку та електропостачання, а також для риття траншей під стрічкові фундаменти. Їх виготовляють як екскаватори поздовжнього копання, тобто напрям руху машини паралельний площині руху ковшів або інших робочих органів. Система індексації екскаваторів безперервної дії поздовжнього копання має такі позначення. На першому місці розміщено буквене позначення ЕТ, тобто екскаватор траншейний. Далі буква, яка означає тип робочого органу: Р — роторний; Л — ланцюговий. Через тире записують три цифрових позначення. Перші дві цифри вказують на головний параметр траншейного екскаватора — найбільшу глибину копання у дециметрах. Тре­тя цифра — це порядковий номер моделі.

Траншейний екскаватор складається з базового пневмоколісного або (частіше) гусеничного тягача, що забезпечує поздов­жнє переміщення машини; робочого обладнання, до складу яко­го входить робочий орган для розробки і відвальний пристрій для транспортування ґрунту в поперечному напрямі відносно напря­му руху машини; допоміжного обладнання для піднімання та опускання робочого органу.

Робоче обладнання може бути навісним, причіпним або напівпричіпним до базової машини. Елементи, які розробляють ґрунт, у ланцюгових траншейних екскаваторів закріплені на одній або двох тягових ланцюгах, у роторних — на жорсткому колесі-роторі. Найчастіше траншейні екскаватори обладнують ковшами. Траншейні екскава­тори, як правило, переміщують ґрунт у відвал, відсипаючи його у валик, паралельний траншеї. Траншею певного профілю та розмірів виконують за один прохід. Продуктивність таких екска­ваторів у 2,0 - 2,5/раза вища, ніж у одноківшевих, при значно вищій якості робіт та менших питомих енергозатратах. Тран­шейні екскаватори розробляють ґрунти І—ІІІ категорій, а біль­шість із них — і мерзлий ґрунт.

 

Ланцюгові екскаватори

 

Схема ланцюгового навісного траншейного багатоківшевого екскаватора наведена на рисунок 12.3. На базовому тягачі за допомогою жорстких тяг 9 та рами 2 закріплена ківшова рама 7. У верхній і нижній частинах рами встановлені ведуча 4 та натяжна 8 зірочки, їх охоплюють два безконечні, вільно зависаючи тягові ланцюги 5 із закріпленими ковшами 6. У процесі роботи при одночасному русі базового тягача і ковшів кожний ківш зрізає стружку постійного перерізу (рис., яка наповнює його. У верхньому положенні, обходячи ведучу зірочку 4, кожний ківш перекидається, висипаючи вміст на стрічковий відвальний конвеєр уліво чи вправо; можна також висипати ґрунт відповідно справа чи зліва від траншеї.

З робочого положення в транспортне машина переводиться гідроциліндром. При втягуванні штока гідроциліндра 1 верхня частина ківшової рами 7 переміщується вліво, а нижня під­німається.

Рис. 12.3 – Конструктивна схема ланцюгового багатоковшового

траншейного екскаватора:

1 – гідроциліндр піднімання та опускання робочого органу; 2 – рама;

3 – стрічковий відвальний конвеєр; 4,8 – ведуча і натяжна зірочки;

5– тяговий ланцюг; 6 – ківш; 7 – ковшова рама; 9 – жорстка тяга

 

Цим же гідроциліндром регулюється і фіксується гли­бина траншеї. Якщо її треба поглибити, збіль­шують ковшову раму та тягові ланцюги й встановлюють більше ковшів.

Ширина траншеї визначається розміром ковшів. При роз­робці траншей трапецієподібного профілю в ґрунтах й низькою міцністю застосовують укісоутворювачі.

Основні недоліки ланцюгових траншейних екскаваторів: ви­сока енергомісткість копання; низька довговічність ланцюгів, які працюють в абразивному середовищі; порівняно невисока про­дуктивність.

 

Роторні екскаватори

 

Роторні траншейні екскаватори найчастіше виготовляють за напівпричіпною схемою (рисунок 12.4.). До задньої частини базового трактора 1 прикріплюється вертикальна рама — напрямна 4, в якій на котках може пересуватися передня частина роторної рами 8. На останній на котках 7 встановлено ротор 11, де змонтовано ковші 5. Коли екскаватор рухається поступально, а ротор обертається, кожний ківш зрізає серповидну стружку, заповнюється грунтом, транспортує його вгору, перевертається, висипаючи ґрунт на стрічковий конвеєр, який відкидає його вбік, утворюючи валик, паралельний траншеї. Щоб ґрунт перед­часно не висипався з ковша, на роторній рамі закріплюють радіусну напрямну 13.

У процесі роботи роторна рама передньою частиною спи­рається на базовий трактор, а задньою — на пневматичні колеса 9. Для зачищення і згладжування дна траншеї призначе­ний зачисний башмак 10. Якщо треба копати траншею зі схилами, на роторній рамі встановлюють ножові укісоутворювачі 12.

Рис. 12.4 – Роторний траншейний екскаватор:

а – конструктивна схема; б – поздовжній переріз стружки; в – вид з боку робочого органу; 1 – базовий трактор; 2 – гідроциліндр піднімання та опускання роторної рами; 3 – ланцюг; 4, 8 – напрямна і роторна рами; 5 – ковш; 6 – відвальний стрічковий конвеєр; 7 – коток; 9 – пневматичне колесо; 10 – зачисний башмак; 11 – ротор; 12 – ножові укісоутворювачі; 13 – напрямна

Для риття вузьких траншей у мерзлих ґрунтах застосовують фрезерні машини, в яких ротор являє собою диск із закріпленими по ободу змінними різцями.

Швидкість руху робочих органів траншейних екскаваторів не перевищує 2,2 м/с, а робоча швидкість машини становить 10—300 м/год. Ці екскаватори обладнують гідромеханічними ходозменшувачами. Енергія від двигуна до робочих органів пере­дається за допомогою механічної, гідравлічної або електроме­ханічної трансмісій.

 

Визначення продуктивності

Технічна продуктивність, м³/год, багатоковшових екскаваторів відповідно:

роторних

 

,

 

ланцюгових

,

 

де q — місткість ковша, л; — коефіцієнт наповнення ковша;

== 0,7... 1,2; Z — кількість ковшів на роторі; п — частота обертання ротора, с'¹; — коефіцієнт розпушування ґрунту;

= 1,1... 1,4; — швидкість переміщення ківшового ланцю­га, м/с; — крок ковшів, м.

Лекція 13

МАШИНИ ДЛЯ БУРОВИХ РОБІТ

 

Бурові машини призначені для утворення вертикальних, на­хилених або горизонтальних каналів (отворів) у ґрунті. При діаметрі до 75 мм ці канали називаються шпурами, понад 75 мм — свердловинами. Використовують бурові машини при геологічному розвідуванні ґрунтів, буропідривній розробці скельних та мерзлих ґрунтів, водозниженні, влаштуванні опор лінії зв'язку й електропередачі тощо. Процес буріння включає руйнування ґрунту (породи) та його вилучення із свердловини (шпуру).

Рис. 13.1 – Загальний вид бурильно-кранової машини

БМ-308А Основні характеристики: базове шасі: ДТ-75; максимальна глибина буріння – 3 м; привод гідравлічний; кранове обладнання

установлено на шасі трактора ДТ-75; робоче обладнання –

лопатевий бур

Способи буріння ґрунтів

 

Розрізняють механічний, термічний і термомеханічний способи буріння. При першому способі грунт (порода) руйнується буро­вим інструментом, при другому — високотемпературною газовою струминою, що витікає з великою швидкістю з пальника, при третьому — спільним впливом газової струмини і бурового ін­струменту. В будівництві найпоширенішим є механічний спосіб буріння. При цьому розрізняють ударно-поворотне, ударно-обертальне й обертальне механічне буріння.

При ударно-поворотному бурінні буровому інструменту за­дають обертальні рухи й ударні імпульси. Продукти руйнуван­ня вилучаються завдяки продуванню стиснутим повітрям або промиванню водою.

При ударно-обертальному бурінні поверхня забою руйнується вільнопадаючим масивним долотом, при цьому від удару до удару долото повертається на кут 20—40°. Періодично свердловина наповнюється водою і продукти руйнування разом з водою вилучаються желонкою (циліндрична труба з клапаном на дни­щі).При обертальному бурінні розробка забою і вилучення про­дуктів руйнування здійснюються за рахунок обертання бурового інструменту. Цей спосіб поширений при бурінні свердловин у мерзлих і розталих ґрунтах, які не містять великих каменів. Установки обертального буріння часто виготовляють у вигляді бурильно-кранових машин, які являють собою автомобілі або трактори, оснащені навісним буровим і вантажопідіймальним обладнанням. Останнє дозволяє додатково робити монтаж під­пор у пробурені ями та свердловини.