Рис. 81. Схема экскаватора при оборудовании прямой лопаты

Схема экскаватора представлена на рис. 81. Ковш упреплен на рукояти и подвешен через блоки. Стрела в нижней части шарнирно связана с вращающейся платформой, а верхняя часть стрелы подвешена на канатах под углом Y к горизонту.

Рукоять предназначена для закрепления на ней ковша и перемещения его по забою во время работы. Она может вращаться в вертикальной плоскости относительно оси напорного вала 6 и совершать возвратно-поступательные движения вдоль своей оси. Конструкция рукояти может быть однобалочной (внутренняя рукоять) или двухбалочной (внешняя рукоять). Однобалочная рукоять представляет собой сварную конструкцию, выполненную из листовой стали или стального проката стандартных профилей. Поперечное сечение может быть прямоугольным или круглым. Передний конец рукояти шарнирно или жестко соединяется с ковшом. Однобалочная рукоять проста по конструкции, но применяется только Для машин со сравнительно небольшой емкостью ковшей. Двухбалочные (внешние) рукояти состоят из двух балок прямоугольного или круглого сечения, соединенных между собой концевыми вставками.

Стрелы универсальных экскаваторов изготовляются сварными из листовой стали или штампованных и гнутых профилей. По сравнению с решетчатыми конструкциями такие стрелы технологичны в изготовлении и обладают высокой усталостной прочностью. Стрелы могут быть одно-балочными — при внешней рукояти и двухбалочными — при внутренней рукояти. Двухбалочные стрелы изготовляются цельностержневыми и шарнирно сочлененными. Последние состоят из двух секций и шарнирно соединенных между собой (рис. 81). В месте их соединения устанавливается седловой подшипник. Двухбалочные цельностержневые стрелы подвешиваются с помощью полиспастной подвески или с помощью вант. В последнем случае угол наклона стрелы не изменяется. Ванты обычно изготовляются из канатов закрытой конструкции. При помощи стрелового полиспаста стрела может подниматься и опускаться и тем самым изменять угол наклона к горизонту.

Рис. 82. Стрелы драглайнов: а — симметричная; б — несимметричная; в — с дополнительными подвесками; г — с дополнительной опорной стойкой; д — с фермой треугольного очертания; е —форма поперечного сечения стрелы; ж — системы решеток; з — вантовая стрела

В шарнирно соединенных стрелах верхний конец нижней секции стрелы жестко соединяется с двуногой стойкой мощными тягами, образуя жесткий треугольник. Верхняя часть стрелы, шарнирно соединенная с нижней, подвешивается через ванты или посредством полиспаста.

Стрелы драглайнов (рис. 82) изготовляются решетчатыми или Байтовыми. Решетчатые стрелы представляют собой жесткие пространственные конструкции, состоящие из трех или четырех ферм. Байтовые стрелы имеют центральный жесткий пояс. В вертикальной плоскости стрелы могут быть симметричными и несимметричными. В длинных стрелах, где изгибающий момент и прогиб от действия собственного веса относительно велик, рекомендуется стрелы разгружать моментом обратного знака. Это может быть достигнуто за счет эксцентричного расположения нижней опоры стрелы (эксцентриситет е), а также введением дополнительных подвесок, подвесок со стойкой или подвеской фермы не за голову, а за вершину треугольной вертикальной фермы. По форме поперечного сечения стрелы могут быть прямоугольными, трапецеидальными и треугольными. Применяемые при изготовлении стрел системы решеток показаны на рис. 82. При небольших стрелах пояса и решетки часто выполняют из труб. В стреловых конструкциях, где число сжатых элементов велико, труба является наилучшим типом сечения. Для стрел экскаваторов, работающих в условиях низких температур, применяют низколегированные стали и углеродистые стали спокойной плавки с ограниченным содержанием углерода. Стрелы экскаваторов испытывают большие динамические нагрузки, поэтому в их элементах возникают переменные напряжения. При проектировании и изготовлении стрел следует принимать меры, направленные к снижению концентраций напряжений; это особенно важно для стрел, изготовляемых из низколегированных сталей. Трехрешетчатые вантовые стрелы с центральным жестким поясом состоят из одной вертикальной и двух наклонных вантовых ферм, имеющих один общий жесткий пояс трубчатого сечения. Для изготовления вант применяются высокопрочные канаты закрытой конструкции с большим приведенным модулем упругости при растяжении. Для уменьшения прогиба стрелы как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях ванты предварительно натягиваются.

Ковши представляют собой коробчатую конструкцию. Они изготовляются цельнолитыми, сварными или комбинированными. Ковши состоят из двух боковых стенок, передней стенки или козырька и задней стенки. Снизу ковш закрывается днищем. Цельнолитые ковши, выполненные из высокомарганцовистой стали, надежны в эксплуатации, но тяжелы по весу, дороги и поэтому не всегда рентабельны. Большое распространение имеют сварные ковши со сменным козырьком, который изготовляется из высокомарганцовистой стали. Эти ковши достаточно надежны, просты в изготовлении и имеют по сравнению с литыми значительно меньший вес. В целях снижения веса ковши иногда изготовляются из легких сплавов, а для усиления бронируют листовой сталью толщиной до 8 мм. Передняя стенка ковша может быть выполнена с козырьком плоской формы, который снабжается зубьями или по предложению Д. И. Федорова — козырьком овальной формы без зубьев. Ковши Д. И. Федорова позволяют снизить возникающее при копании сопротивление грунта.

Подвеска рабочего оборудования осуществляется при помощи полиспастов. Они должны позволять изменять угол наклона стрелы, осуществлять подъем и опускание ковша, открывание его днища, а иногда осуществлять напорное усилие. При работе прямой лопаты угол наклона стрелы обычно устанавливается постоянным, поэтому необходимо иметь две рабочие (основные) лебедки и одну лебедку установочную. На рис. 83 показана запасовка каната подъема ковша при независимом напоре. Канат закрепляется на барабане подъемной лебедки и проходит на блок двуногой стойки 3, далее огибает блок головки стрелы, блок ковша и через левый блок головки стрелы направляется к месту закрепления на стреле с помощью коуша 6. Канат подъема стрелы для всех типов напорного механизма запасовывается одинаково. Один конец каната закрепляется на барабане, а затем последовательно огибая блоки на двуногой стойке и голове стрелы закрепляется вторым концом с помощью коуша на двуногой стойке. Для обратной лопаты схема запасовки канатов показана на рис. 84. Драглайн имеет несколько канатов: подъемный, служащий для подъема ковша при выгрузке; тяговый, с помощью которого ковш перемещается при копании грунта и удерживается в воздухе при перемещении на выгрузку; разгрузочный для предотвращения опрокидывания ковша и канат подвески и подъема стрелы. На рис. 85 показана схема запасовки этих канатов.

Рис. 83. Схема запасовки канатов при оборудовании прямой лопаты:
1 — подъемный канат; 2 — барабан подъемной лебедки; 3 — блок на двуногой стойке; 4 — блоки на стреле; 5 — блок на ковше; б — коуш на стреле; 7 — барабан подъема стрелы; 8 — канат подъема стрелы; 9 — блоки на двуногой стойке; 10 — блоки на стреле; 11— коуш на двуногой стойке