Общие сведения о гидравлических экскаваторах

 

Одноковшовые экскаваторы с гидравлическим приводом. Эти экскаваторы представляют собой многомоторные машины с жесткой подвеской рабочего оборудования, у которых для передачи мощности от двигателя к рабочим меха­низмам используется гидравлический объемный привод. Параметры гидравли­ческих экскаваторов регламентированы ГОСТ 30067-93 «Экскаваторы одно­ковшовые универсальные полноповоротные». По сравнению с механическими гидравлические экскаваторы имеют более широкую номенклатуру сменных ра­бочих органов, число которых постоянно растет, большее количество основных и вспомогательных движений рабочего оборудования, что значительно расши­ряет их технологические возможности и обеспечивает высокий уровень механи­зации земляных работ, особенно в стесненных условиях.

Гидравлический привод позволяет: значительно упростить кинематику трансмиссии и рабочего оборудования; расширить номенклатуру сменного ра­бочего оборудования; уменьшить габариты машины; рационально совмещать рабочие операции; максимально использовать мощность силовой установки; повысить мобильность и универсальность машин и улучшить качество выпол­няемых работ, сообщать сменным рабочим органам движения, позволяющие выполнять земляные работы в труднодоступных местах; обеспечивать плав­ность движения и точную ориентацию рабочего органа; реализовать большие (в 1,5...2 раза) усилия копания; повысить производительность машин в среднем на 30...35 %; улучшить условия труда машиниста.

Различают гидравлические экскаваторы с шарнирно-рычажным (рис. 1, а, б) и телескопическим (рис. 1, в) рабочим оборудованием, для удержания и приведения в действие которого используют жесткие связи — гидравлические цилиндры.

Основными рабочими движениями шарнирно-рычажного оборудо­вания являются изменение угла наклона стрелы, поворот рукояти с ковшом относительно стрелы и поворот ковша относительно рукояти, у телескопическо­го - это выдвижение-втягивание телескопической стрелы.

Рис. 1. Одноковшовые гидравлические полноповоротные экскаваторы с жесткой подвес­кой рабочего оборудования: 1 - опорно-поворотное устройство; 2 - пневмоколесное ходовое устройство; 3 - выносная опора; 4 - поворот­ная платформа; 5 - силовая установка; 6, 8, 9 - гидроцилиндры стрелы; 7 - стрела; 10 - рукоять; 11 - ковш; 12 - бульдозерный отвал; 13 - кабина машиниста; 14 - гусеничное ходовое устройство; 15 - ковш прямой лопаты; 16 - телескопическая стрела

Гидравлические полноповоротные экскаваторы с шарнирно-рычажным ра­бочим оборудованием созданы на базе единых конструктивных схем, широкой унификации агрегатов и узлов и серийно выпускаются 3-5-й размерных групп. Привод сменного рабочего оборудования таких экскаваторов осуществляется от гидроцилиндров двойного действия, а поворот платформы и передвижение ма­шины — от индивидуальных гидромоторов.

В качестве сменных рабочих органов гидравлических экскаваторов (рис. 2) при выполнении обычных земляных работ используют ковши обратных 1-3 и прямых 4 лопат различной вместимости, ковши для дренажных работ 5 и рытья узких траншей 6, ковши с зубьями и со сплошной режущей кромкой для планировочных 7 и зачистных 8 работ, двухчелюстные грейферы для рытья траншей и котлованов 9 и погрузки крупнокусковых материалов и камней 10, погрузочные ковши большой вместимости для погрузочных работ 11-13, буль­дозерные отвалы 14 длязасыпки ям, траншей и небольших котлованов, захваты для погрузки труб и бревен 15, крановую подвеску 16 бдля различных грузоподъ­емных и монтажных работ, многозубые 17 и однозубые 18 рыхлители для рыхле­ния мерзлых и плотных фунтов и взламывания асфальтовых покрытий, пневма­тические, гидравлические 19 и гидропневматические 20 молоты многоцелевого назначения со сменными рабочими инструментами для разрушения скальных и мерзлых грунтов, железобетонных конструкций, кирпичной кладки и фунда­ментов, дорожных покрытий, дробления негабаритов горных пород, трамбова­ния грунтов, погружения свай и шпунта. С бурами для бурения шпуров и сква­жин и т. д.

Рис. 2. Сменные рабочие органы гидравлических экскаваторов

К основным видам сменного рабочего оборудования относятся прямая и об­ратная лопаты, грейфер, погрузчик. Для разработки мерзлых фунтов широко используется рыхлительное оборудование и гидромолоты.

Обратная лопата является самым распространенным видом рабочего обору­дования гидравлических экскаваторов и предназначена для копания выемок, расположенных ниже уровня стоянки экскаватора.

В комплект оборудования обратная лопата(рис. 3 а ) входят: стрела мо­ноблочная Г-образной формы или составная 1 изменяемой длины (рис. 3 б ), рукоять 5, поворотный ковш 4 и гидроцилиндры 2, 3, 8 подъема стрелы, поворота рукояти и ковша. Копание фунта производят поворотом ковша относительно рукояти и поворотом рукояти относительно стрелы. Копание можно осуществлять только поворотом ковша относительно неподвижной рукояти, что позволяет вести ра­боты в стесненных условиях.

 

Рис. 3. Экскаватор с рабочим оборудованием обратная лопата

Поворотом ковша производят не только копание, но и выгрузку грунта, а также зачистку основания забоя. Толщину срезаемой при копании стружки ре­гулируют путем подъема или опускания стрелы. Составная стрела дает возмож­ность изменять глубину Н_к и радиус R_K копания (а также высоту выгрузки Н_в), что в сочетании со сменными профильными ковшами различной вместимости позволяет расширить область применений экскаватора и использовать его с максимальной производительностью в различных грунтовых условиях.

Основная 1 и удлиняющая 6 части составной стрелы соединены шарниром и тягой 7, установкой которой в различные положения на удлиняющей части достигается изменение длины стрелы. На основную часть стрелы устанавливают оборудование прямой лопаты, грейфера и погрузчика. При работе вблизи фундаментов зданий и других сооружений, а также при копании траншей, ось кото­рых не совпадает с продольной осью экскаватора, в оборудовании обратная лопата применяют специальную промежуточную вставку (рис. 3, б), позволяющую устанавливать рукоять 5 с гидроцилиндром под углом в плане к продольной оси стрелы 1. Вставка обеспечивает смещение оси копания до 1,5 м относительно продольной оси машины. Оборудование со смещенной осью копания является одним из преимуществ гидравлических экскаваторов.

Прямая лопатас поворотным ковшом широко применяется на экскаваторах 4-6-й размерных групп и предназначена для разработки грунта как выше (преимущественно), так и ниже уровня стоянки машины, а также для погрузочных работ (рис. 4 ).

Рис.4. Экскаватор с рабочим оборудованием прямая лопата

Оборудование прямой лопаты включает стрелу 1, рукоять 2, ковш З игидроцилиндры 4, 5, 6 подъема стрелы, поворота рукояти и ковша. Копание грунта осуществляется поворотом рукояти и ковша, движущегося от машины в сторону забоя. Толщину стружки регулируют подъемом или опусканием стрелы. При разгрузке ковш поворачивают гидроцилиндром 4. Прямой лопатой с пово­ротным ковшом можно производить планирование и зачистку основания забоя.

Погрузочное оборудование применяют для погрузки сыпучих и мелкокуско­вых материалов выше стоянки экскаватора, разработки и погрузки в транспорт­ные средства (или отсыпки в отвал) грунтов I и II категорий, а также для плани­ровочных работ на уровне стоянки машины. Вместимость ковша погрузчика в 1,5...2 раза больше вместимости ковша обратной лопаты, что значительно повы­шает производительность экскаватора при использовании его на погрузочных работах (рис. 5 ).

Рис.5. Экскаватор с погрузочным оборудованием

 

В комплект погрузочного оборудования входят: стрела 1, рукоять 3, ковш 5 и гидроцилиндры 2, 4, 6 подъема стрелы, поворота рукояти и ковша. Кинематическая схема погрузчика обеспечивает горизонтальное движение ков­ша от экскаватора при внедрении его в грунт или штабель материала и при пла­нировочных работах. После внедрения в разрабатываемый материал возможен поворот ковша гидроцилиндром 2 для лучшего его заполнения, которым пово­рачивают поднятый на заданную высоту ковш при разгрузке.

Грейферприменяют для рытья котлованов, траншей, колодцев и при погрузочно-разгрузочных работах. Особенно эффективно использование такого обо­рудования при копании глубоких выемок, а также в стесненных условиях.

На гидравлических экскаваторах устанавливают жестко подвешенные грейферы, у которых необходимое давление на грунт при врезании создается принудительно с помощью гидроцилиндров рабочего оборудования. Это позволяет эффективно разрабатывать плотные фунты независимо от массы грейфера. Грейфер шарнирно крепят к рукояти обратной лопаты вместо ковша таким образом, чтобы быловозможно его продольное и поперечное раскачивание.

Оборудование грейфера (рис. 6) состоит из составной стрелы 1, рукоятки гидроцилиндров 2, 7, используемых от обратной лопаты, двухчелюстного грейферного ковша 6 с гидроцилиндрами 5 для замыкания и открывания челюстей и механизмом 4 поворота ковша в плане. Челюсти ковша в исходном положении раскрыты. Наполнение его происходит при смыкании челюстей гидроцилиндрами 5. Необходимое напорное усилие создается опусканием стрелы. Разгружают ковш размыканием челюстей. Для глубокого копания колодцев (до 30 м), траншей и котлованов в оборудовании грейфера используют удлиняющие промежуточные вставки.

 

Рис. 6. Экскаватор с грейферным оборудованием

 

Задания:

1) Изучить конструкционные особенности гидравлических экскаваторов.

2) Укажите основные отличия между гидравлическими экскаваторами шарнирно-рычажного и телескопического типов.

3) Перечислите основные конструктивные элементы гидравлических экскаваторов обратная и прямая лопата.

4) Указать основные отличия гидравлических экскаваторов по сравнению с мехлопатами.

5) Укажите для каких служебных целей гидравлический экскаватор оборудуют грейфером. Укажите конструктивные особенности грейфера.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 7

 

ЦЕЛЬ – ИЗУЧЕНИЕ НАЗНАЧЕНИЯ И КОНСТРУКЦИОННЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ШАГАЮЩЕГО ЭКСКВАТОРА-ДРАГЛАЙНА

 

Вскрышные мехлопаты или шагающие экскаваторы-драглайны (рис. 1) от карьерных отличаются большими линейными параметрами и большей емкостью ковша, что позволяет применять вскрышные экскаваторы для разработки покрывающих пород и перевалки их в выработанное пространство. Существенную роль при этом играет максимальный радиус разгрузки.

 

Рис. 6. Шагающий экскаватор-драглайн в процессе работы

 

Шагающие экскаваторы-драглайны могут использоваться для верхней погрузки горной массы.

Шагающие экскаваторы-драглайны используются на карьерах для перевалки мягкой вскрыши в выработанное пространство, а также для зачистки невыдержанной кровли пласта полезного ископаемого и в условиях сильной обводненности. Шагающие экскаваторы-драглайны могут эффективно применяться для разработки песчаных и песчано-гравийных пород в подводных забоях.

В некоторых случаях шагающие экскаваторы-драглайны с ковшом емкостью до 10 м³ применяются для погрузки горной массы в средства транспорта.

 

 

Хочется отменить вскрышные мехлопаты выпускается как в нашей стране (табл. 1), так и зарубежом (табл. 2).

Таблица 1

Таблица 2

 

Шагающий экскаватор-драглайн (рис. 2) имеет ковш 1 с упряжью, тяговый 2 и подъемный 3 канаты, стрелу 4 с направляющими 5, головными 6 блоками и пятой 7. Для перемещения ковша служат лебедки подъ­ема и тяги. Угол наклона стрелы определяется длиной поддержи­вающего стрелу каната или полиспаста 10.

Исполнительный механизм драглайна имеет два гибких зве­на-каната, связывающих ковш с ведущими звеньями механизма. Неподвижным звеном механизма драглайна является платформа экскаватора с двуногой стойкой и стрелой. Подъемный 8 и тяговый 9 барабаны лебедок образуют с неподвижными звеньями в точ­ках О₁, О₂, О₄ или О₁, О₃ и О₄ вращательные пары.

Механизм воспроизводит рабочие движе­ния драглайна в результате пе­ремещений подъемного и тяго­вого канатов. Разгрузка ковша осуще­ствляется за счет ослабления тягового каната и поворота ковша, имеющего центр тяже­сти впереди точки А крепления вертикальной подвески. При этом канат упряжи проскаль­зывает относительно блока 11, давая возможность ковшу опро­кинуться. Рабочее оборудование приспособлено к разработке грунта преимущественно ниже уровня стояния экскаватора, хотя вполне успешно может работать и выше этого уровня.

Рис. 1. Схема шагающего экскаватора-драглайна

 

 

Все основные конструктивные элементы вскрышной лопаты приведены на рисунке 2.

 

 

Рис. 2. Конструкция шагающего экскаватора-драглайна

Стрела; 2,4 – подвесной и тяговый канаты; 3 – ковш; 5 – кабина машиниста; 6 – механизм поворота платформы; 7 – лыжа; 8 – механизм шагания; 9- лебедка подъёма ковша; 10- лебедка тяги; 11 –машиногенераторные установки; 12 – вентиляторы; 13 – двуногая стойка; 14 – ванты подвески мачты; 15 –мачта; 16 – ванты подвески стрелы; 17 –головные блоки

 

По основным конструктивным признакам стрелы шагающих экскаваторов-драглайнов можно объединить в четыре группы:

· вантовые;

· трехгранные жесткие;

· ферменные;

· комбинированные.

Вантовая стрела (рис.2) состоит из трубчатых элементов и вант.

Рис. 2. Вантовая стрела: 1, 2, 3 – трубчатые элементы; 4, 5, 6, 7 – ванты;