Строительные машины и оборудование, справочник





Траншейные экскаваторы


Категория:
   Машины для земляных работ


Траншейные экскаваторы

Траншейные экскаваторы применяют на строительстве линейных подземных коммуникаций открытым способом для рытья траншей прямоугольного и трапецеидального-профиля под газо-, нефте-, водо- и продуктопроводы, канализационные и теплофикационные системы, кабельные линии связи и электроснабжения, а также рытья траншей под протяженные ленточные фундаменты зданий и сооружений и оконтуривания котлованов и выемок. Они представляют собой самоходные землеройные машины непрерывного действия с многоковшовым или бесковшовым (скребковым) рабочим органом, которые при своем поступательном перемещении разрабатывает сзади себя за один проход траншею определенной глубины, ширины и профиля с одновременной транспортировкой грунта в сторону от траншеи.

Производительность траншейных экскаваторов, постоянно передвигающихся во время работы и отделяющих грунт от массива с помощью группы непрерывно движущихся по замкнутому контуру ковшей или скребков, в 2…2,5 раза выше, чем у одноковшовых машин, при более высоком качестве работ и меньших энергозатратах на 1 м3 разработанного грунта. Причем траншейные экскаваторы способны эффективно разрабатывать как немерзлые, так и мерзлые грунты. Главным параметром экскаваторов является номинальная глубина отрываемой траншеи.

Каждый траншейный экскаватор состоит из трех основных частей: базового пневмоколесного или гусеничного тягача, обеспечивающего поступательное движение (подачу) машины; рабочего оборудования, включающего рабочий орган для копания траншей и поперечное (к продольной оси движения машины) отвальное устройство для эвакуации разработанного грунта в отвал или транспортные средства; вспомогательного оборудования для подъема-опускания рабочего органа и отвального устройства.



Классификация и индексация. Траншейные экскаваторы классифицируют по следующие основным признакам: – по типу рабочего органа — цепные (ЭТЦ) и роторные (ЭТР); – по способу соединения рабочего оборудования с базовым тягачом — с навесным и полуприцепным рабочим оборудованием; – по типу ходового устройства базового тягача — на гусеничные и пневмоколесные; – по типу привода — с механическим, гидравлическим, электрическим и комбинированным приводом.

Наибольшее распространение получили гусеничные траншейные экскаваторы с комбинированным приводом. В индексе траншейных экскаваторов (рис. 4.34) первые две буквы ЭТ означают: экскаватор траншейный, а третья — тип рабочего органа (Ц — цепной, Р — роторный). Первые две цифры индекса обозначают наибольшую глубину отрываемой траншеи (в дм), третья — порядковый номер модели. Первая из дополнительных букв после цифрового индекса (А, Б, В и т. д.) означает порядковую модернизацию машины, последующие — вид специального климатического исполнения (ХЛ — северное, Т — тропическое, ТВ — для работы во влажных тропиках). Например, индекс ЭТЦ-252А обозначает: экскаватор траншейный цепной, глубина копания 25 дм, вторая модель — 2, прошедшая первую модернизацию — А.

Рис. 4.34. Система индексации траншейных экскаваторов

Рабочим органом цепных экскаваторов является однорядная или двухрядная свободно провисающая бесконечная цепь, огибающая наклонную раму и несущая на себе ковши или скребки. Рабочим органом роторных экскаваторов является жесткий ротор (колесо) с ковшами или скребками, вращающийся на роликах рамы.

Ширина отрываемых рабочими органами ЭТЦ и ЭТР траншей прямоугольного профиля зависит от ширины ковша или скребка и расположения на них режущих элементов. На один и тот же базовый тягач могут быть навешены сменные рабочие органы с различной шириной и количеством ковшей (скребков) для рытья траншей с различными параметрами профиля. Для получения траншей трапецеидального профиля рабочие органы ЭТЦ и ЭТР оборудуют активными и пассивными откосообразователями.

Во время работы цепь или ротор движутся в плоскости передвижения тягача. Отделение грунта от массива и заполнение им рабочего органа осуществляются в результате сообщения цепи или ротору двух совмещенных движений копания: основного — поступательного относительно рамы (для цепи) или вращательного вокруг своей оси (для ротора) и подачи — поступательного в направлении движения машины. Основное движение способствует отделению слоя грунта и направлено по касательной к траектории копания. Движение подачи регулирует толщину отделяемого слоя грунта и направлено перпендикулярно (нормально) касательному. Соотношение скоростей этих движений определяет траекторию движения режущих элементов рабочего органа в продольно-вертикальной плоскости, которая представляет собой наклонную прямую у цепных экскаваторов и трохоиду у роторных.

Для получения рабочих скоростей передвижения экскаваторов при копании траншей трансмиссии ходовых устройств базовых тягачей ЭТЦ и ЭТР оборудуют гидромеханическими ходоуменьшите-лями.

Копание траншей экскаваторами производится следующим образом: рабочий орган переводят из транспортного положения в рабочее, включают привод цепи или ротора и постепенно с помощью подъемного механизма рабочий орган заглубляют в грунт до заданной отметки, после чего через ходоуменьшитель включают привод рабочего хода тягача экскаватора. Наиболее производительные скоростные режимы рабочего органа и тягача выбирают в зависимости от конкретных грунтовых условий, а правильность их выбора определяется по характеру работы основного двигателя. Приводы рабочих органов ЭТЦ и ЭТР имеют фрикционную дисковую муфту предельного момента, предохраняющую узлы привода и рабочий орган от поломок и перегрузок при встрече скребков или ковшей с крупными каменистыми включениями и другими непреодолимыми препятствиями.

Рассмотрим типовые конструкции современных ЭТЦ и ЭТР.

Скребковые одноцепные экскаваторы предназначены для рытья траншеи прямоугольного профиля глубиной до 1,6 м и шириной 0,2…0,4 м в однородных без каменистых включений грунтах I—III категорий под укладку кабелей и трубопроводов малых диаметров и представляют собой (рис. 4.35) унифицированное навесное оборудование на серийные пневмоколесные тракторы класса 14 кН с одним или обоими ведущими мостами. Наиболее эффективно они используются при выполнении рассредоточенных земляных работ небольших объемов на предварительно спланированных площадках. Одноцепные экскаваторы оснащают также поворотными и нс-поворотными гидроуправляемыми бульдозерными отвалами для несложных планировочных работ и засыпки траншей после укладки в них коммуникаций и сменным буровым оборудованием для нарезки щелей глубиной до 1,3 м в мерзлых грунтах.

В комплект навесного экскаваторного оборудования входят: цепной рабочий орган с зачистным башмаком и отвальным винтовым конвейером, механизм подъема-опускания рабочего органа и гидромеханический ходоуменьшитель. Однорядная втулочно-роли-ковая цепь рабочего органа установлена на ведущей и ведомой звездочках и несет на себе сменные резцы для послойного срезания грунта и сменные скребки для подъема грунта из траншеи. Резцы и скребки располагаются на цепи по определенной схеме, способствующей равномерному распределению нагрузки на цепь при копании и повышению долговечности цепи. Производя смену резцов и скребков, получают траншеи различной ширины (0,2; 0,27 и 0,4 м). Цепь обегает наклонную раму 4, шарнирно прикрепляемую сзади к базовому трактору, и опирается на ролики. Ведущая звездочка цепи, закрепленная на приводном валу, получает вращение от вала отбора мощности базового трактора, через трехступенчатый редуктор с переменным передаточным числом, обеспечивающим четыре рабочие скорости (от 0,8 до 2,1 м/с) и реверсивный ход цепи. В редукторе привода цепи установлена предохранительная фрикционная муфта предельного момента. Натяжение цепи регулируется перемещением натяжной звездочки относительно рамы винтовым натяжным устройством. Скребки выносят из траншеи грунт в направлении ведущей звездочки, образуя первоначальный отвал в виде пирамиды (рис. 4.35, в).

Эвакуацию грунта в боковые отвалы производят два шнека винтового конвейера, установленного на раме рабочего органа. Шнеки имеют общий вал и приводятся во вращение скребковой цепью. Положение конвейера относительно рамы меняется в зависимости от глубины копания. К дополнительной раме рабочего органа за скребковой цепью крепится сменный консольный зачистной башмак для зачистки и сглаживания дна траншеи.

Заглубление рабочего органа в грунт с принудительным напором по всему диапазону глубины копания, а также его подъем при переводе в транспортное положение осуществляются гидравлическим подъемным механизмом, гидроцилиндр которого связан с рабочим органом рычажной системой. Для получения пониженных рабочих скоростей движения машины при копании траншеи и их бесступенчатого регулирования в широком диапазоне от 20 до 800 м/ч в трансмиссию базового трактора включен гидромеханический ходоуменьшитель в виде многоступенчатого цилиндрического редуктора с приводом от аксильно-поршневого гидромотора. При транспортных переездах машины ходоуменьшитель отключается. Гидромотор ходоуменьшителя, гидроцилиндры механизма подъема рабочего органа и управления отвалом бульдозера обслуживаются гидронасосами с приводом от дизеля через редуктор, а управление ими ведется из кабины машиниста с помощью двух золотниковых распределителей.

Рис. 4.35, Скребковый одноцепной экскаватор: а – общий вид; б – рабочий орган; в – схема эвакуации грунта

Техническая производительность одноцепных скребковых экскаваторов при работе в грунтах I категории 70…85 м3/ч.

При подземной прокладке кабелей связи, сигнализации, электроснабжения в стесненных условиях применяют одноцепные микротраншеекопатели, способные отрывать траншеи глубиной до 1000 мм и шириной 90 мм. Микротраншеекопатели имеют ходовую тележку с тремя пневмоколесами (одно переднее колесо — управляемое), на которой смонтированы рабочий орган, тяговая лебедка для перемещения машины при копании траншей, силовая установка и система управления. Рабочий орган представляет собой баровую цепь, обегающую наклонно трубчатую телескопическую раму с приводной и натяжной звездочками. Поднятый на поверхность грунт отводится от краев траншеи шнеком или отвалом. Подъем и опускание рабочего органа осуществляется рычажно-винтовым механизмом. Баровая цепь и тяговая лебедка приводятся в действие двигателем внутреннего сгорания мощностью 6 кВт через цепные передачи, редуктор и муфты предельного момента. Перед началом работ производят разметку трассы траншеи, разматывают канат с барабана лебедки и прикрепляют его конец к забитому в грунт анкеру. Включив привод рабочего органа, заглубляют баровую цепь в грунт на требуемую глубину, после чего включают привод тяговой лебедки, и машина начинает подтягиваться к анкеру со скоростью 45…70 м/ч, роя траншею. Машину обслуживает один оператор.

Скребковые двухцепные экскаваторы (рис. 4.36) представляют собой навесное на переоборудованный серийный гусеничный трактор землеройное оборудование в виде наклонного двухцепного скребкового рабочего органа для разработки грунта с отвальным ленточным конвейером для эвакуации грунта в сторону от траншеи. Они предназначены для рытья траншей прямоугольного и трапецеидального профиля глубиной до 4,0 м, шириной по дну 0,8 и 1,1 м и шириной по верху до 2,8 м в талых грунтах I…III категорий с каменистыми включениями размером до 200 мм. Двухцепные экскаваторы имеют механический привод рабочего органа, бесступенчатое регулирование скоростей рабочего хода гидромеханическим ходоуменьшителем, гидравлический привод отвального конвейера и механизма подъема-опускания рабочего органа.

Рис. 4.36. Схема двухцепного траншейного экскаватора

Рабочий орган включает наклонную раму коробчатого сечения, шарнирно прикрепляемую сзади к тягачу, и обегающие раму замкнутые пластинчатые цепи, к которым на одинаковом расстоянии друг от друга крепятся ковши или режущие элементы скребкового типа и транспортирующие заслонки, образующие подобие ковшей. В передней части рамы смонтирован приводной (турасный) вал с двумя ведущими звездочками цепей и предохранительной муфтой предельного момента, в задней — натяжные звездочки цепей с винтовым натяжным устройством. На раме установлены также промежуточные ролики, поддерживающие рабочие ветви цепей и уменьшающие провисание их холостых ветвей. Для увеличения глубины копания раму рабочего органа удлиняют дополнительной вставкой, увеличивают длину цепей и количество скребков. Скребки на рабочем органе размещены по специальной схеме (рис. 4.36, в), обеспечивающей наименьшую энергоемкость процесса копания. При движении тягача вперед и одновременном движении скребковой цепи относительно наклонной рамы скребки отделяют грунт от массива, а заслонки поднимают его из траншеи на высоту приводных звездочек цепи, при огибании которых грунт выгружается на поперечный (к продольной оси движения машины) ленточный конвейер и отбрасывается им в сторону от траншеи. Глубина отрываемой траншеи зависит от угла наклона рамы рабочего органа и регулируется механизмом ее подъема, включающим два гидроцилиндра и два рычага. При копании траншей с наклонными стенками на рабочем органе устанавливают активные цепные откосообразователи. Верхние концы цепей шарнирно прикреплены к качающемуся балансирному рычагу с центральным шарниром, нижние — к эксцентрично установленным пальцам натяжных звездочек рабочего органа, сообщающих откосообразо-вателям возвратно-поступательное движение.

Грунт, отделяемый цепями от целика, обрушивается на дно траншеи, откуда выносится на поверхность транспортирующими заслонками рабочего органа. Сменное рабочее оборудование экскаватора для разработки мерзлых грунтов, промерзших на глубину до 1,2 м, монтируется на основной раме рабочего органа и представляет собой скребковый рабочий орган, оснащенный зубьями с износостойкой наплавкой.

Рис. 4.37. Типовая кинематическая схема двухцепиого траншейного экскаватора

Рассмотрим типовую кинематическую схему двухцепного ЭТЦ (рис. 4.37). Вращение приводному (турасному) валу с ведущими звездочками цепей передается от дизеля через муфту сцепления, распределительную коробку, редуктор реверса, конический редуктор, верхний редуктор и пневмокамерную муфту предельного момента. С помощью редуктора реверса можно изменять направление движения цепей рабочего органа. Движение цепным откосообразователям сообщается от натяжных звездочек рабочего органа. Автономный привод ведущих концевых барабанов ленточного конвейера осуществляется от гидромоторов через встроенный в каждый барабан планетарный редуктор. Питаются гидромоторы конвейера от нерегулируемого насоса. Регулируемый насос питает гидромотор, который обеспечивает передвижение экскаватора при копании траншей и бесступенчатое регулирование скоростей рабочего хода в диапазоне 5…150 м/ч.

Для транспортного передвижения используется механическая трансмиссия базового трактора. Техническая производительность двухцепных траншейных экскаваторов в грунтах I категории составляет до 220 м3/ч, мощность силовой установки до 84 кВт, скорость движения скребковой цепи 0,8…1,2 м/с, ленты конвейера — 2,5…4,5 м/с, рабочая скорость передвижения машины 5… 150 м/ч.

Основными недостатками ЭТЦ являются довольно высокая энергоемкость процесса копания, низкая долговечность цепей, работающих в абразивной среде, и сравнительно невысокая производительность.

Роторные траншейные экскаваторы представляют собой навесное или полуприцепное к переоборудованному гусеничному трактору землеройное оборудование и предназначены для разработки траншей прямоугольного и трапецеидального профиля в однородных немерзлых грунтах I…IV категорий, не содержащих крупных каменистых включений (до 300 мм), а также в мерзлых грунтах при глубине промерзания верхнего слоя до 1,1…1,5 м. Глубина отрываемых ЭТР траншей определяется диаметром ротора. Увеличение глубины копания связано со значительным возрастанием диаметра и массы ротора и поэтому рациональный предел глубины копания для ЭТР не превышает 3 м.

Передача энергии от дизеля тягача к основным исполнительным механизмам (роторному колесу, отвальному конвейеру, гусеничному движителю) и вспомогательному оборудованию (механизмам подъема рабочего органа и конвейера) осуществляется с помощью механической, гидравлической или электромеханической трансмиссии. Широкое распространение в городских условиях получили ЭТР с одномоторным приводом и механической трансмиссией, конструктивные и кинематические схемы которых имеют мало различий.

Рассмотрим в качестве примера типовую конструкцию ЭТР с механической трансмиссией, предназначенного для рытья траншей глубиной до 2,0 м, и шириной 1,2 м (рис. 4.38, а).

Рис. 4.38. Схема роторного траншейного экскаватора

Экскаватор состоит из гусеничного тягача и навесного рабочего органа для рытья траншей и отброса грунта, шарнирно соединенных между собой в вертикальной плоскости. Рабочий орган машины — опирающийся на четыре пары роликов жесткий ротор с ковшами, внутри которого помещен поперечный двухсекционный ленточный конвейер, состоящий из горизонтальной и наклонной (откидной) секций. Позади ротора установлен зачистной башмак для зачистки и сглаживания дна траншей. У тягача уширен и удлинен гусеничный движитель для повышения устойчивости и проходимости машины и исключения возможного обрушения стенок траншеи при движении над ней тягача.

В трансмиссию тягача включен гидромеханический ходоумень-шитель для бесступенчатого регулирования рабочих скоростей движения машины при копании траншей. На тягаче установлена дополнительная рама с размещенными на ней механизмами привода и подъема-опускания рабочего органа. Рама имеет две наклонные направляющие, по которым с помощью пары гидроцилиндров и двух пластинчатых цепей гидравлического подъемного механизма перемещаются ползуны переднего конца рамы рабочего органа при переводе его из транспортного положения в рабочее и наоборот. Подъем и опускание задней части рабочего органа (рис. 4.38, б) осуществляются парой гидроцилиндров, штоки которых шарнирно прикреплены к верхней части стоек, связанных с задним концом рамы цепями. При копании траншей задняя часть рабочего органа находится в подвешенном состоянии. Установка откидной части ленточного конвейера в наклонное рабочее положение и опускание ее при транспортировке машины производятся гидроцилиндром через полиспаст с траверсой. Изменением угла наклона откидной части конвейера достигается различная дальность отброса грунта в сторону от траншеи.

Рис. 4.39. Ковш ЭТР

Роторное колесо состоит из двух кольцевых обечаек (рис. 4.39) связанных между собой ковшами и поперечными стяжками. Каждый ковш открыт с двух сторон и имеет в передней части карманы для крепления сменных зубьев, а в задней — цепное днище, способствующее лучшей разгрузке ковша, особенно при разработке вязких и увлажненных грунтов. С наружной стороны колец ротора приклепаны секции круговых зубчатых реек, находящиеся в постоянном зацеплении с двумя ведущими шестернями механизма привода роторного колеса. В зависимости от грунтовых условий ковши ротора оснащаются сменными зубьями-клыками двух типов: с наплавкой передней режущей грани для разработки немерзлых грунтов и армированных твердосплавными износостойкими пластинами для мерзлых. Специальная расстановка зубьев на ковшах позволяет вести разработку тяжелых и мерзлых грунтов крупным сколом и обеспечивает хорошую наполняемость ковша при работе в легких грунтах.

Читать далее:

Категория: - Машины для земляных работ

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