Строительные машины и оборудование, справочник

Общие сведения

Категория:
   Одноковшовые строительные экскаваторы


Общие сведения

Одноковшовый экскаватор (рис. 92) представляет собой самоходную землеройную машину цикличного действия, предназначенную для разработки грунтов или горных пород.

Разработка грунта производится рабочим органом экскаватора— ковшом, который служит для отделения грунта от массива и перемещения срезанного грунта в транспортные средства или в отвал.

Наличие у этих машин лишь одного рабочего органа позволяет придать ему конструкцию, способную для разработки грунтов всех групп. Скальные и мерзлые грунты подвергаются при этом предварительному разрыхлению взрывом.




Рабочий цикл одноковшового экскаватора включает следующие последовательно выполняемые операции: копание, поворот на выгрузку, выгрузку и возвращение ковша в забой. После разработки элемента забоя с одной стоянки экскаватор перемещается для разработки последующих элементов забоя.

В соответствии с этими операциями одноковшовые экскаваторы имеют рабочее, силовое и ходовое оборудование, передаточные механизмы, органы управления и вспомогательное оборудование или основная часть его, и кузов. Большинство одноковшовых экскаваторов выпускаются полноповоротными. Платформа с расположенным на ней рабочим оборудованием в виде ковша, стрелы и элементов, связывающих ковш со стрелой, поворачивается вокруг оси на опорно-поворотном устройстве, укрепленном на ходовой раме.

Одноковшовые экскаваторы являются основными и наиболее универсальными землеройными машинами: ими выполняют до 70% всего объема земляных работ.
Появление и развитие одноковшовых экскаваторов связано со строительством железных дорог и водных путей в США и других странах. Первый одноковшовый неполноповоротный экскаватор на железнодорожном ходу был изготовлен по патенту и чертежам механика Отиса в 1836 г.

Рис. 92. Одноковшовый экскаватор:
1 — ковш; 2 — рукоять; 3 — стрела; 4 — поворотная платформа; 5 — ходовое оборудование; 6 — силовое оборудование; 7 — подъемные канаты; 8 — двуногая стойка; 9 — седловой подшипник; 10 — пульт управления

Появление в 1910 г. гусеничных тракторов явилось стимулом для развития полноповоротных одноковшовых экскаваторов, которые стали вытеснять неполноповоротные экскаваторы на железнодорожном ходу и установки на тракторных колесах.

Электрический привод впервые был применен в 1903 г. и получил широкое внедрение в первые десятилетия XX в. К концу этого периода появились специальные карьерные, а затем и мощные вскрышные одноковшовые экскаваторы.

В 1914 г. был изготовлен первый одноковшовый экскаватор с двигателем внутреннего сгорания, и этот вид привода развивался по мере усовершенствования конструкций дизелей, турбомуфт и турботранс-форматоров. К этому периоду относится возникновение идеи и изготовление первых образцов шагающих драглайнов.

Одновременно с совершенствованием привода росли вес и мощность одноковшовых экскаваторов и поднималась их производительность. За 32 года (с 1924 по 1956) емкость ковша экскаватора увеличилась с 6 до 46 м5, вес возрос в 5 раз, а установленная мощность моторов — с 800 до 8800 кет.
В 1961 г. в США был изготовлен экскаватор на четырех гусеничных тележках с ковшом емкостью 88 м3, весом 8160 г, с радп-усом копания до 64 м. Ковш этого экскаватора показан на рис. 93.

Опыт показывает, что увеличение мощности машины почти всегда повышает ее технико-экономические показатели, если только по условиям работы возможно применение мощных машин. Так, например, при увеличении емкости ковша экскаватора с 0,25 до 2—3 ж3 (рис. 94) резко снижаются энергоемкость единицы продукции, стоимость выемки 1 м3 грунта (2) и металлоемкость {3} при одновременном резком повышении производительности (4).

В России производство экскаваторов впервые было освоено в 1900 г. на быв. Путиловском заводе, выпустившем партию паровых неполноповоротных железнодорожных экскаваторов-лопат с ковшом емкостью 2,3 ж3.

В Советском Союзе в начальныи период восстановления народного хозяйства (1922 г.) общее количество экскаваторов составляло немногим более 100 шт., из которых более 50% было импортных. Первый советский паровой неполноповоротный экскаватор на железнодорожном ходу «Ковровец» с ковшом емкостью 2,5 м3 был выпущен в 1931 г.

В 1936 г. Ковровский завод освоил производство полноповоротных гусеничных экскаваторов с приводом от двигателя внутреннего сгорания с ковшом емкостью 0,5 м3.

Рис. 94. Характер технико-экономических показателей работы экскаватора при увеличении его мощности:
А — стоимость разработки, перемещения и укладки грунта в руб/м3; В — расход энергии в квт-ч и вес оборудования в кг на 1 м годовой программы; В — сменная производительность в л3 на 1 чел.; V — емкость ковша; 2 — расход энергии на 1 м? грунта; 2— стоимость 1 м3 грунта; 3 — расход металла на 1 м3; 4 —- производительность труда в л3 на 1 чел-смену при работе в отвал; 5 — то же, при работе в тран спорт

Послевоенный период характеризуется бурным развитием производства новых, более совершенных конструкций советских экскаваторов. Так, Ковровский завод приступил к выпуску полукубовых гусеничных экскаваторов с дизельным приводом и гидравлической системой управления. Воронежский завод начал выпусскать гусеничные полноповоротные электрические и дизельные экскаваторы с гидравлическим управлением и ковшами емкостью 1,0 м3, а вслед за этим —экскаваторы с ковшами емкостью 2,0 м3.

В период 1949—1951 гг. была начата разработка и производство более мощных экскаваторов, ранее не изготовлявшихся отечественной промышленностью — шагающих драглайнов, мощных карьерных и вскрышных лопат, а также экскаваторов с ковшами емкостью 0,15—0,25 ж3 для небольших объемов земляных работ.

В этот же период на Уралмашзаводе было налажено серийное производство гусеничных карьерных экскаваторов и начато изготовление мощных шагающих драглайнов с ковшами емкостью 14 ж3 со стрелами длиной 65 ж. Последующие модели были изготовлены с ковшами емкостью 10 и (14 ж3 и стрелами длиной 75 ж.

На Ново-Краматорском машиностроительном заводе началось изготовление шагающих драглайнов с ковшами емкостью 4, 6 и 8 ж3 и стрелами длиной 40—60 ж, а также гусеничных полно-поворотных вскрышных экскаваторов с ковшом емкостью 15 ж3.

Пятилетие (11952—1957 гг.) характеризовалось дальнейшим расширением номенклатуры экскаваторов как в сторону создания еще более мощных млшин с ковшом емкостью 25 ж3, так и в сторону расширения номенклатуры карьерных лопат.

В настоящее время на Ново-Краматорском заводе изготовляются вскрышные экскаваторы-лопаты с ковшом емкостью 35 ж3, а Уралмашзаводом — мощные карьерные экскаваторы с ковшами 4 и 5 ж3 и шагающий экскаватор-драглайн с ковшом емкостью 25 ж3 и стрелой длиной 100 ж, в стадии освоения находится шагающий драглайн с ковшом емкостью 50 ж3 и стрелой длиной 125 м. Ижорский машиностроительный завод выпускает мощные одноковшовые гусеничные экскаваторы-лопаты с ковшами емкостью 6 и 8 ж3.

Одноковшовые экскаваторы можно классифицировать по ряду признаков:
1. По емкости ковша на:
а) экскаваторы с ковшами малой емкости (0,15—i ж3);
б) экскаваторы с ковшами средней емкости (1,25—4 ж3);
в) экскаваторы с ковшами большой емкости (6—50 ж3 и более) .
2. По виду рабочего оборудования. В зависимости от выполняемых работ экскаватор снабжается соответствующим рабочим оборудованием (рис. 95), согласно которому он получает одно из следующих названий: прямая лопата (а), обратная лопата (б), драглайн (б), кран (г), грейфер (д), струг (е), копер для забивки свай (ж), башенный кран (з), рыхлитель грунта («), планировщик откосов (к), корчеватель {л).

Указанное рабочее оборудование может иметь жесткую связь ковша со стрелой (прямая и обратная лопаты, струг, засыпатель) и гибкое соединение ковша со стрелой с подвеской рабочего органа на канате (драглайн, грейфер, кран, трамбовка, корчеватель и др.):

Рабочее оборудование, имеющее жесткую связь ковша со стрелой, обычно служит для наиболее тяжелых работ и имеет принудительную траекторию движения, почти не зависящую от свойств разрабатываемых грунтюв. Гибкая связь рабочего органа со стрелой уменьшает нагрузки на нее и обусловливает возможность увеличения длины стрелы в 1,5—2 раза по сравнению со стрелой при жесткой связи ковша.

Рис. 95. Схемы одноковшовых экскаваторов с различным рабочим обсь рудованием

Некоторые новые модели экскаваторов, выпускаемые во Франции, имеют более 30 видов сменного рабочего оборудования.

Оборудованием, предназначенным для производства собственно земляных работ, является прямая и обратная лопаты.

Остальные виды сменного рабочего оборудования используются для вспомогательных и строительно-монтажных работ.

Когда экскаватор снабжен всеми или почти всеми видами рабочего оборудования, он называется универсальным. Универсальность экскаватора определяется возможностью выполнения им большого количества разнообразных работ, что достигается применением сменного рабочего оборудования, устанавливаемого в полевых условиях. Таким образом, область применения универсальных экскаваторов далеко выходит за пределы земляных работ и превращает экскаваторы в универсальные строительные машины.

Оборудование прямой лопаты, драглайна, обратной лопаты и крана считается основным, и экскаваторы, выпускаемые с этими видами оборудования, могут работать с любым другим оборудованием; поэтому они и относятся к группе универсальных.

Экскаваторы, имеющие два-три вида сменного рабочего оборудования (обычно прямая лопата, драглайн, кран), относятся к группе полууниверсальных.

Экскаваторы, имеющие только один вид рабочего оборудования, называются специальными. К ним обычно относятся машины с ковшами емкостью свыше 6 м3.

3. По назначению одноковшовые экскаваторы подразделяются на:
а. Строительные (универсальные) экскаваторы, предназначенные для выполнения разнообразных земляных, погрузочно-разгрузочных и монтажных работ в строительстве. Согласно ГОСТу 9693—61 экскаваторы этой группы намечено изготовлять на стандартных, удлиненных или уширенных гусеницах, на пневмоколесном ходу, на самоходном шасси автомобильного типа с отдельным двигателем для передвижения.
Одноковшовые экскаваторы строительного типа выпускаются со сменными ковшами различной емкости для работы в тяжелых, средних и легких грунтах.
б. Карьерные экскаваторы (рис. 96, а) средней и большой мощности, выпускаемые как полууниверсальные, так и в виде специальных лопат. Рабочее оборудование карьерных экскаваторов: лопата и иногда кран — у отечественных машин, лопата и драглайн — у зарубежных моделей.
Карьерные экскаваторы, как и строительно-карьерные, могут снабжаться удлиненным на 30—40% рабочим оборудованием. Карьерные экскаваторы предназначаются для строительств с (большим объемом земляных работ и для добычи полезных ископаемых на крупных открытых разработках.
Карьерные экскаваторы целесообразно оснащать сменными ковшами увеличенной емкости для работы в средних и легких грунтах, за счет чего достигается повышение их производительности на 25—35%.
в. Вскрышные экскаваторы-лопаты (рис. 96, б) большой мощности на четырех гусеничных тележках с ковшами емкостью

Рис. 96. Схемы карьерных и вскрышных экскаваторов

Вскрышные экскаваторы предназначаются для использования на очень крупных работах с погрузкой грунта (горных пород) в отвалы. Они снабжаются -удлиненными стрелами с радиусом действия от 25 до 70 м.

г. Шагающие экскаваторы-драглайны средней и большой мощности с ковшами емкостью 4—50 ж3 (рис. 97, а), предназначаемые в основном для разработки вскрышных грунтов на крупных гидротехнических строительствах и для разработки вскрышных грунтов на открытых горных работах.

Особенностью этого класса машин является значительно меньшее удельное давление на грунт по сравнению с гусеничными экскаваторами и более высокая маневренность. Они применяются для разработки главным образом легких и средних грунтов как в сухопутных, так и подводных условиях и менее пригодны для разработки тяжелых и особенно подорванных скальных грунтов. Машины большой мощности (с ковшами емкостью 14— 50 м3) работают и в тяжелых грунтах, но менее эффективно по сравнению с прямыми лопатами.

Рис. 97. Схемы шагающих драглайнов (а) и башенного экскаватора (б): 1 – ЭШ-4/40; 2-ЭШ-6/60; 3 – ЭШ-Н/75; 4 – ЭШ-25/100; 5 – ЭШ-50/125

Технико-экономические показатели основных типов одноковшовых экскаваторов приведены в табл. 12.

Таблица 12

4. По типам силовых установок одноковшовые экскаваторы подразделяются на паровые, электрические, с двигателями внутреннего сгорания (преимущественно с дизелями), комбинированные — дизель-гидравлические или дизель-электрические.

По количеству силовых установок различают экскаваторы с одномоторным (групповым), многомоторным (индивидуальным) и смешанным приводами. Экскаватор с одномоторным приводом имеет одну силовую установку, от которой приводятся в движение все основные механизмы. При этом для включения, отключения и изменения направления вращения отдельных механизмов применяются соответственно муфты и реверс; на экскаваторе с многомоторным приводом каждый основной механизм снабжается отдельным (индивидуальным) двигателем. При этом приводе муфты отсутствуют, а реверсирование направления вращения осуществляется переменой направления вращения вала двигателя.

5. По конструкции ходового оборудования одноковшовые экскаваторы, разделяются на гусеничные, шагающие, на колесном ходу и плавучие. Последние применяются редко.

Наиболее распространенным является гусеничное оборудование. Оно применяется для экскаваторов всех моделей—от самых малых до наиболее крупных. Колесный ход (применяемый в виде пневматиков) также получает все более широкое распространение и часто незаменим для экскаваторов весом до 40 г, имеется тенденция к применению его и для более тяжелых моделей.

Шагающее оборудование обеспечивает очень малые удельные давления на грунт (не более 30% по сравнению с гусеничным) и обладает высокой маневренностью: экскаваторы, снабженные им, не требуют специального пространства для изменения направления движения. Шагающее оборудование применяется для экскаваторов-драглайнов, предназначенных для работы в слабых грунтах, а также для драглайнов большой емкости.

Одноковшовые строительные экскаваторы являются наиболее распространенным видом землеройных машин. Они служат для разработки грунта и перемещения его в отвал или для погрузки в транспортные средства. Разрабатывают они грунты I…IV групп и разрыхленные мерзлые или скальные грунты. Кроме того, экскаваторы применяют на сваебойных, погрузочно-разгрузочных, монтажных и других работах, используя различные виды сменного рабочего оборудования. По назначению одноковшовые экскаваторы подразделяют на универсальные и специальные.

Универсальные экскаваторы оснащены несколькими видами рабочего оборудования, а специальные оснащены только одним видом такого оборудования.

В настоящем пособии рассматриваются только универсальные экскаваторы, которые классифицируют по числу установленных двигателей, типу привода, возможности вращения поворотной части, конструкций ходового устройства, типу подвески и видам рабочего оборудования.

По числу установленных двигателей экскаваторы бывают одно- и многомоторными (рис. 1.1, а).

Одномоторными называют экскаваторы, у которых все рабочие механизмы приводятся одним или несколькими двигателями, работающими на один вал, а многомоторными — у которых рабочие механизмы приводятся несколькими независимо работающими двигателями. В многомоторном экскаваторе с индивидуально-групповым приводом используют как индивидуальный, так и групповой привод.

Рис. 1.1. Типы привода (а) и передач (б) экскаваторов

Классификация передач экскаваторов показана на рис. 1.1, б.

В механической трансмиссии движение от силовой установки передается с помощью зубчатых, цепных, клиноременных и канатных передач.

В объемном гидроприводе энергия от силовой установки передается с помощью жидкости. Объемные гидропередачи в экскаваторах применяют как без добавления, так и с добавлением к ним механических передач.

В гидродинамической передаче используют гидромуфты или гидротрансформаторы.

В электродинамической передаче вместо гидромуфт или гидротрансформаторов устанавливают электромуфты.

В смешанных передачах применяют два или три типа различных передач. На большинстве экскаваторов получили распространение смешанные электромеханические или гидромеханические передачи.

По типу привода различают экскаваторы с механическим, гидромеханическим, гидравлическим, электрическим и смешанным приводами (см. рис. 1.1, а).

Экскаватор с механическим приводом характерен применением только механических передач. Если в механическую трансмиссию экскаватора включают гидродинамическую передачу (преимущественно гидротрансформатор), то такой тип привода называют гидродинамическим.

В объемном гидроприводе первичным потребителем энергии являются насосы, нагнетающие жидкость под давлением по гидросети к гидродвигателям, от которых приводятся в движение рабочее оборудование и механизмы экскаватора.

При электрическом приводе передача энергии от силовой установки к механизмам машины производится как электрическим, так и механическим способами.

В смешанных приводах используют 2 или 3 типа различных передач. На большинстве экскаваторов получили распространение смешанные электромеханические или гидромеханические приводы. Механическая трансмиссия в настоящее время применяется все реже. Гораздо чаще применяют гидравлический или электрический привод.

По возможности вращения поворотной части (платформы) экскаваторы бывают полноповоротными, и неполноповоротными, когда угол вращения ограничен.
По типу ходового устройства (рис. 1.2) экскаваторы подразделяются на гусеничные, пневмоколесные, на специальном шасси, на базе самоходной машины. Гусеничные ходовые устройства бывают с минимально допустимой площадью опорной поверхности гусениц (для работы на грунтах с высокой несущей способностью) и с увеличенной поверхностью гусениц (для работы на грунтах с низкой несущей способностью).

Рис. 1.2. Классификация экскаваторов по типу ходового устройства: а — гусеничный; б — гусеничный с увеличенной поверхностью гусениц; в — пневмоколесный; г – шасси; д — на базе трактора

Пневмоколесным называют экскаватор на колесном ходовом устройстве.

К экскаваторам на специальном шасси относят машины на колесном ходовом устройстве автомобильного типа.

Экскаватор на базе самоходной машины имеет ходовое устройство на базе трактора или автомобиля. В этом случае экскаватор называют также навесным.

По типу подвески рабочего оборудования (рис. 1.3) различают экскаваторы с гибкими элементами (преимущественно канатами) для удержания и приведения в действие рабочего оборудования (гибкая подвеска) и с жесткими элементами — преимущественно гидравлическими цилиндрами (жесткая подвеска).

По видам рабочего оборудования их классификация представлена на рис. 1.4.

Прямая лопата разрабатывает грунт выше уровня стоянки: ковш, укрепленный на рукояти, копает в направлении от экскаватора, т. е. «от себя». Различают маятниковые и напорные прямые лопаты. У маятниковой рукоять совершает только маятниковое движение относительно стрелы.

Рис. 1.3. Классификация экскаваторов по типу подвески рабочего оборудования: а — с гибкой подвеской; б — с жесткой подвеской

Рис. 1. 4. Основные виды и исполнения рабочего оборудования: 1 — прямая лопата; 2 — маятниковая прямая лопата; 3 — напорная прямая лопата; 4 — прямая лопата со створчатым ковшом; 5 — обратная лопата; 6 — боковая обратная лопата; 7— погрузочное оборудование; 8 — планировочное оборудование; 9 — землеройно-планировочное оборудование с телескопической стрелой; 10 — землеройно-планировочное оборудование со смещаемой осью копания; 11 — драглайн; 12— боковой драглайн; 13 — канатный грейфер; 14 — жесткий грейфер; 15 — крановое оборудование; 16 — копер

Обратная лопата предназначена для разработки грунта ниже уровня стоянки: ковш, укрепленный на рукояти, копает в направлении к экскаватору, т. с. «на себя». Боковую обратную лопату используют для работы в стесненных условиях.

Рабочее оборудование, которое монтируют из узлов прямой и обратной лопат, называют универсальной лопатой.

Для послойной разработки грунта применяют планировочное оборудование с ковшом или ножом.

Для планировочных работ используют также рабочее оборудование с рабочим органом, укрепленным на стреле, изменяющей при работе свою длину и поворачивающейся в вертикальной плоскости. Такое оборудование называют землеройно-плшшровочпым.

При больших глубинах копания грунт ниже уровня стоянки разрабатывают драглайном с помощью ковша, подвешенного на канатах. Каналы очищают боковым драглайном.

Погрузочные и разгрузочные операции с сыпучими грунтами и дроблеными породами, а также копание колодцев с вертикальными стенками, очистку прудов и каналов выполняют рабочим оборудованием грейфера, снабженным захватывающим ковшом.

Для рыхления прочных и мерзлых грунтов вместо ковша обратной лопаты гидравлического экскаватора устанавливают гидромолот.

Для забивки свай на экскаватор устанавливают копер.

До недавнего времени в индексе экскаваторов указывалась только вместимость ковша и порядковый номер модели (например, Э-301 — экскаватор с ковшом 0,3 м) порядковый номер модели 1; Э-652А — с ковшом 0,65 м3, модель 2, прошедшая 1-ю модернизацию; Э-10011 — с ковшом 1 м3, модель 11; Э-1252Б — с ковшом 1,25 м3, модель 2, прошедшая 2-ю модернизацию, и т. д.).

В настоящее время в индексе экскаватора (рис. 1.5) — четыре цифры, обозначающие: размерную группу машины, тип ходового устройства, конструктивное исполнение рабочего оборудования и порядковый номер модели. Кроме того, используются дополнительные буквенные обозначения порядковой модернизации машины и ее климатического исполнения.

Рис. 1.5. Структура индекса универсальных одноковшовых экскаваторов

С помощью кранового оборудования, устанавливаемого на экскаваторах, выполняют перегрузочные и монтажные работы.

Например, индекс ЭО-3322АТ обозначает: экскаватор одноковшовый универсальный 3-й размерной группы, на пневмоколесном ходовом устройстве, с жесткой подвеской рабочего оборудования, 2-я модель, прошедшая 1-ю модернизацию, тропическое исполнение; индекс ЭО-5111БХЛ: экскаватор одноковшовый универсальный 5-й размерной группы, на гусеничном ходовом устройстве, с гибкой подвеской рабочего оборудования, 1-я модель, прошедшая 2-ю модернизацию, северное исполнение.

Реклама:


Читать далее:

Категория: - Одноковшовые строительные экскаваторы

Главная → Справочник → Статьи → Форум



Разделы

Строительные машины и оборудование
Для специальных земляных работ
Дорожно-строительные машины
Строительное оборудование
Асфальтоукладчики и катки
Большегрузные машины
Строительные машины, часть 2,
Дорожные машины, часть 2
Ремонтные машины
Ковшовые машины
Автогрейдеры
Экскаваторы
Бульдозеры
Скреперы
Грейдеры Эксплуатация строительных машин
Эксплуатация средств механизации
Эксплуатация погрузочных машин
Эксплуатация паровых машин
Эксплуатация экскаваторов
Эксплуатация подъемников
Эксплуатация кранов перегружателей
Эксплуатация кузовов машин
Крановщикам и стропальщикам
Ремонт строительных машин
Ремонт дорожных машин
Ремонт лесозаготовительных машин
Ремонт автомобилей КАмаЗ
Техническое обслуживание автомобилей
Очистка автомобилей при ремонте
Материалы и шины

 



Остались вопросы по теме:
"Общие сведения"
— воспользуйтесь поиском.


Машины городского хозяйства
Естественная история машин
Транспортная психология
Пожарные автомобили
Автомобили-рефрижераторы
Монтаж и эксплуатация лифтов
Тракторы