Основной операцией каждой землеройной машины является разрушение грунта, заключающееся в отделении его от массива рабочим органом с перемещением в транспорт, отвал или в земляное сооружение с последующим разравниванием и уплотнением.

Форма и размеры рабочих органов зависят от назначения и технологического процесса машины.

Режущими элементами рабочих органов являются зубья или ножи (рис. 6.1, а, б). Основными параметрами режущих элементов являются угол заострения, задний угол а и угол резания. Зубья и ножи используются в сочетании с отвалами (бульдозеры, автогрейдеры) или ковшами (экскаваторы, скреперы) или самостоятельно (рыхлители, корчеватели). Отвал с ножом служит для вырезания грунта и перемещения его в направлении движения машины или в сторону. Отвал также может использоваться для срезания кустарника, корчевки пней, перемещения валунов и т. п. Основными параметрами отвалов являются: длина L, высота В, радиус кривизны и угол захвата (между отвалом и направлением движения машины в плане). Ковши скреперов оснащаются сменными ножами, а экскаватор — зубьями или выпуклой режущей кромкой.

Рис. 6.1. Режущие элементы рабочих органов землеройных машин:
а — зуб; б — отвал; в — ковши экскаватора с зубьями и полукруглой режущей кромкой; г — ковш скрепера

В процессе копания рабочий орган воздействует на грунт передней гранью режущей кромки (рис. 6.2, а), грунт уплотняется, в нем возникают внутренние напряжения. Когда напряжения достигнут предельных значений, превосходящих сопротивление сдвигу, грунт сдвигаетс;я по плоскости АА. Режущая часть, перемещаясь вперед, воздействует на следующий элемент — процесс повторяется. Отделенные от массива элементы грунта образуют стружку, которая перемещается по поверхности рабочего органа, попадает внутрь ковша, образует призму перед отвалом или поступает на
транспортер рабочего органа. В зависимости от вида и состояния грунта стружка имеет различную форму. Растительный грунт отделяется монолитной стружкой, связные грунты — в виде отдельной пластины, сухие несвязные грунты (песок), накапливаясь перед ножом, образуют призму (рис. 6.2, а, б, в).
Во время копания на рабочий орган со стороны грунта действуют (рис. 6.2, г): сила нормального давления грунта N на переднюю грань, сила трения грунта по передней грани F. Реакция на режущую кромку ножа R может быть разложена на составляющие R1 и R2. У ковшовых рабочих органов возникает сила сопротивления продвижению стружки в ковш (сопротивление наполнению) и сила, действующая на ковш со стороны призмы волочения.

Рис. 6.2. Схемы процесса копания грунта режущим элементом:
а — связного средней влажности; б — растительного слоя (дерна); в —песчаного; г, д— схемы сил, действующих на рабочий орган

Величина значений позволяет определять мощность, требующуюся для копания грунта, а также вести расчет на прочность элементов рабочего оборудования.

Машины для земляных работ по назначению подразделяются на следующие группы: землеройно-транспортные (бульдозеры, скреперы), разрабатывающие и перемещающие грунт за счет поступательного движения машины; профилировочные (автогрейдеры), используемые для профилирования и планирования земляного сооружения, и землеройные машины. Представителями этой группы являются землеройные (одно- и многоковшовые экскаваторы), используемые для разработки грунта и погрузки его в транспорт для доставки к месту укладки или в отвал; грунтоуплотняющие (катки, трамбовки, виброуплотнители); оборудование для подземной проходки скважин и траншей под коммуникации; оборудование для разработки мерзлых грунтов.

По принципу действия различают машины: периодического действия — одноковшовые экскаваторы, скреперы, бульдозеры, автогрейдеры; непрерывного действия — многоковшовые экскаваторы, катки. По способу передвижения — самоходные, прицепные, полуприцепные и навесные.
Землеройно-транспортные машины широко используются в гражданском, промышленном строительстве и при ремонте зданий и подземных коммуникаций. Этими машинами разрабатывают выемки и котлованы, профилируется земляное полотно, планируются площадки и выполняются другие подсобные работы в карьерах и на бетонных заводах.

Рабочий процесс землеройно-транспортных машин состоит из следующих операций: копание грунта, его транспортирование и выгрузка с необходимой планировкой. Характерной особенностью этих машин является то, что операции рабочего процесса выполняются при непрерывном движении. К землеройно-транспортным машинам относятся бульдозеры, скреперы, отвалообразователи, канавокопатели и др.

В зависимости от конструкции рабочего органа эти машины подразделяются на ковшовые (скреперы, погрузчики), ножевые (бульдозеры) и многостойковые (рыхлители). Землеройно-транспортные машины могут быть самоходными полуприцепными и прицепными к базовым гусеничным или колесным тракторам (тягачам). Применяются также и полуприцепные машины, которые своей передней частью опираются на тягач (автоскреперы).

Землеройно-транспортные машины могут иметь механическое или гидравлическое механизированное управление.

Бульдозеры используются для возведения насыпей из грунтов боковых резервов, разработки выемок, грубого планирования поверхностей земляных сооружений, для засыпки рвов, траншей, обваловки сооружений, а также для подготовительных работ: валки деревьев, срезки кустарника, корчевания пней, уборки камней и др. Их используют также для выравнивания грунтовых отвалов при работе экскаваторов и землевозов, штабелирования сыпучих материалов (песка, щебня и др.), а также для подачи камня к перерабатывающим агрегатам, снегоочистки и др.

Бульдозеры принято классифицировать по следующим признакам: мощности двигателя или тяговому усилию, типу ходового оборудования, способу установки отвала, типу привода и управления рабочим органом. Тяжелые и сверхтяжелые бульдозеры, применяют для земляных работ больших объемов, а также в районах со сложными климатическими и грунтовыми условиями, легкие и средние — для выполнения земляных работ в транспортном и жилищном строительстве.

Классификация бульдозеров по мощности двигателя и тяговому усилию приведена в табл. 6.1.

Таблица 6.1.
Классификация бульдозеров по номинальному тяговому усилию и мощности двигателя

По типу ходового оборудования бульдозеры подразделяют на гусеничные и пневмоколесные. В первом случае базовыми машинами являются гусеничные тракторы мощностью 50… 500 кВт, во втором — пневмоколесные тягачи и колесные тракторы мощностью 20… 200 кВт. Бульдозеры на гусеничном ходу имеют высокую проходимость, большее тяговое усилие, чем у пневмоколесных. Пневмоколесные более маневренны и быстроходны, их ходовая часть в эксплуатационных условиях более долговечна.

По способу установки отвала бульдозеры разделяют на машины с поворотным и неповоротным отвалом и универсальные. К первым относят бульдозеры, у которых в процессе работы изменяются углы в плане и резания (рис. 6.3, а), а остальные установочные углы остаются постоянными. У бульдозеров с неповоротным отвалом (рис. 6.3, б) изменяются только углы резания и перекоса, а у универсальных — все углы и положение отвала в двух плоскостях (рис. 6.3, в).

Диапазоны изменения углов установки приведены в табл. 6.2.

На базе гусеничных тракторов выпускаются бульдозеры с поворотным отвалом и универсальные (рис. 6.3, а). У этих бульдозеров толкающие брусья заменены арочной рамой, к вершине которой с помощью шарниров присоединен отвал. Отвал удерживают толкатели, соединенные с боковыми направляющими арочной рамы. Последняя соединена с кронштейнами рамы трактора. Поворот отвала в плане осуществляют гидроцилиндрами или с помощью ползунов. Ползуны толкателей при этом изменяют положение на направляющих рамы и фиксируются закладными штырями. Гидроцилиндры могут изменять угол резания и поперечный перенос. Подъем и опускание отвала производятся гидроцилиндрами.

Рис. 6.3. Бульдозеры: а — поворотный; б — неповоротный; в — схема поперечного перекоса отвала

Бульдозеры с неповоротным отвалом используют для разработки связных грунтов с ненарушенной структурой, с поворотным отвалом и универсальные — для разработки несвязных грунтов, выполнения планирования и снегоуборочных работ, засыпки траншей, рвов, котлованов и др.

Таблица 6.2.
Углы установки отвала бульдозера

Отвал изготовляют в виде коробчатой сварной конструкции с изогнуты^ передним листом. Толкающие коробчатые брусья передними концами шарнирно соединяют с проушинами крепления отвала, задними — с упряжными шарнирами, плиты которых приварены к балкам гусеничных тележек трактора. Подъем и опускание отвалов осуществляются гидроцилиндрами. Подкосы или гидроцилиндры соединяют верхнюю часть отвала с проушинами толкающих брусьев. За счет изменения длины подкосов можно изменять угол резания в пределах 50…60°.

По типу привода или управления рабочим органом различают машины с канатно-блочным и гидравлическим управлением. У первых управление работой отвала осуществляют однобарабанной фрикционной лебедкой с канатно-блочной системой, приводимой от вала отбора мощности трактора, у вторых — одним или двумя гидроцилиндрами.

Для заглубления в грунт канатно-блочной системой рабочее оборудование должно иметь достаточную массу. У бульдозеров с гидравлическим управлением отвал заглубляют в грунт принудительно под действием усилий, развиваемых гидроцилиндрами. Это позволяет снизить массу отвала, облегчить условия работы машины, повысить ее производительность.

Скрепер является ковшовой землеройно-транспортной машиной, выполняющей послойную разработку грунта, его транспортирование и послойную укладку с разравниванием. При этом возможно частичное уплотнение грунта колесами машины.

Скреперами можно послойно разрабатывать грунт до IV категории включительно. Для повышения эффективности работы скреперов в грунтах III и IV категорий их предварительно разрыхляют. Улучшение наполнения ковша на участке набора достигается применением толкачей, для чего используется задний буфер машины.

Скрепер изготовляется как самоходная, прицепная или полуприцепная машина к гусеничному или пневмо- колесному трактору. Рабочий процесс скрепера состоит из последовательно выполняемых операций: резание грунта и наполнение ковша; транспортирование грунта в ковше к месту отсыпки, выгрузка и разравнивание грунта и обратный холостой пробег машины.

При наборе грунта ножи (рис. 6.4, а) опущенного в грунт ковша срезают слой (стружку) грунта, который поступает в ковш при поднятой передней заслонке. Этому процессу способствует толкач. Наполненный грунтов ковш на ходу поднимается в транспортное положение (рис. 6.4, б), а передняя заслонка при этом опускается, препятствуя высыпанию грунта из ковша при транспортировке. При разгрузке ковша (рис. 6.4, в) передняя заслонка поднята, а грунт вытесняется из ковша выдвижением вперед задней стенки (заслонки). Регулированием зазора между режущей кромкой ковша и поверхностью земли определяется толщина отсыпанного слоя грунта. При холостом ходе порожнего скрепера ковш поднимают в транспортное положение, а заслонки переводят в исходное положение.

Рис. 6.4. Операции рабочего цикла самоходного скрепера

Скреперы классифицируют: по вместимости ковшей — малой (до 4 м3), средней (до 10 м3) и большой вместимости (более 15 м3); по способу загрузки ковша — с пассивной или принудительной с помощью скребковых транспортеров; по способу разгрузки — с принудительной разгрузкой задней стенкой или самосвальной — опрокидыванием ковша; по способу управления рабочим органом—с канатно-блочным и с гидравлическим приводом. Дальность транспортировки грунта скрепером экономически эффективна на расстояния, не превышающие 5 км.

Самоходные скреперы (рис. 6.5, а) состоят из одноосного тягача, к которому прицеплен скреперный ковш на пневмо- колесном ходу. Полуприцепной рабочий орган (рис. 6.5, б) соединен с тягачом универсальным седельно- сцепным устройством. Управление машиной и рабочими органами производится золотниками распределителя, установленного в кабине машиниста.

Рис. 6.5. Самоходный скрепер

Автогрейдеры предназначаются для производства планировочных и профилировочных работ при возведении земляных сооружений, кроме того, они могут выполнять планировку площадей и строительных площадок: отсыпку насыпей высотой ло 0.6 м из боковых резервов, отрывку и очистку кюветов и канав трапецеидального и треугольного профиля; отрывку .и планировку корыта для дорожных оснований; перемешивание грунта, щебня или гравийных материалов с вяжущими — битумом и цементом; разрушение дорожных покрытий; расчистку площадей, улиц и дорог от снега.

Автогрейдеры классифицируют по мощности двигателя и соответствующей ей массе машины, по количеству осей и типу колесной схемы, по типу привода рабочих органов. Главным параметром является масса автогрейдера, которая определяет не только основные его показатели, но и область применения на строительных работах.

Таблица 6.3.
Классификация автогрейдеров

Увеличение числа осей улучшает планирующие свойства машины, а большое количество ведущих осей повышает тяговые возможности машины, увеличение числа осей с управляющими колесами — ее маневренность.

Колесная схема, характеризующая компоновку машины, обозначается формулой АХБХВ, где А — число осей с управляемыми колесами; Б — число ведущих осей; В — общее число осей автогрейдера.

Классификация автогрейдеров по указанным признакам приве: дена в табл. 6.3.

Индекс землеройно-транспортной машины состоит из буквенной и цифровой части, например автогрейдер ДЗ-99-1-2. Буквенная часть обозначает дорожная землеройная, цифры — номер по регистрации и наличие автоматизированной системы управления «Профиль 1» и «Профиль 2». Землеройно-транспортные машины в северном исполнении имеют в обозначении буквы ХЛ (холодный климат).

Автогрейдер (рис. 6.6, а) состоит из силовой установки, трансмиссии, основной и тяговой рам, рабочих органов, ходовой части, и механизмов управления рабочими органами и ходовой частью, находящимися в кабине машиниста. К ним относятся механизмы передвижения, подъема и опускания правого и левого концов отвала с ножом гидроцилиндрами, его поворота в горизонтальной плоскости специальным механизмом, выноса тяговой рамы в сторону бокового перемещения отвала, изменения угла резания, наклона колес в вертикальной плоскости и поворота управляемых колес в горизонтальной плоскости. Передняя ось выполнена с поперечной балансирной подвеской. Задние колеса выполнены парными с продольно-балансирными подвесками, что позволяет автогрейдеру сохранять хорошую устойчивость при движении по неровной поверхности (рис. 6.6, в).

Рис. 6.6. Автогрейдер:
а — общий вид; б — схема поворота отвала; в — схема бокового наклона колес; г — схема бокового выноса отвала:

Рабочим органом машины является отвал, который устанавливается под различными углами в вертикальной и горизонтальной плоскостях (рис. 6.6, б). Отвал автогрейдера может снабжаться дополнительным сменным оборудованием в виде удлинителя и откосника, которые нужны для увеличения ширины захвата при отделке откосов насыпей. Кроме отвала автогрейдер имеет кирковщик, который используется для рыхления старого покрытия или грунта. Передние колеса могут наклоняться относительно вертикальной оси, что облегчает работу машины на косогорах, а при планировании откосов обеспечивает ее устойчивость (рис. 6.6, в).

Изменение положения отвала в горизонтальной плоскости осуществляется вращением поворотного устройства, а в вертикальной плоскости — подъемом или опусканием правого или левого концов тяговой рамы. Обеспечивается также вынос отвала в стороны.

Для расширения области применения и увеличения времени использования машины автогрейдеры снабжаются кроме основного сменным рабочим оборудованием: кирковщиком и отвалом бульдозера с гидроцилиндром управления.

В качестве силовой установки на автогрейдерах обычно используют дизельные двигатели с механической или гидромеханической трансмиссией.

Экскаваторы являются основными землеройными машинами, применяемыми в условиях городского строительства и капитального ремонта зданий. Экскаватор — это землеройная самоходная машина, осуществляющая копание грунта ковшом и перемещение его в транспорт или на небольшое расстояние в земляное сооружение.

Наибольшее распространение получили одноковшовые экскаваторы, преимущество которых заключается в их универсальности за счет использования сменного рабочего оборудования. Это позволяет применять,их как на земляных работах, так и на строительно- монтажных и погрузочно-разгрузочных работах. Многоковшовые экскаваторы применяются для копания однородных грунтов без крупных каменных включений, в основном для рытья траншей под кабельные, водопроводные, тепловые и другие коммуникации.

Экскаваторы классифицируют по следующим признакам: по конструкции и принципу действия эти машины разделяются на одноковшовые (периодического действия) и многоковшовые (непрерывного действия); по типу ходового оборудования — на гусеничные и пневмоколесные (на базе колесного трактора и специальном шасси); по роду привода — с механическим, гидравлическим, электрическим и комбинированным; по роду подвески рабочего оборудования — с мягкой или жесткой подвеской; по виду управления—механические и гидравлические.

Одноковшовые экскаваторы относятся к числу наиболее распространенных машин: они широко применяются в гражданском и промышленном строительстве и при добыче стройматериалов в карьерах. В рабочем цикле одноковшовых экскаваторов за наполнением ковша следуют подъем его и перемещение к месту разгрузки, разгрузка ковша, перемещение порожнего ковша к месту забоя, опускание его в исходное положение для следующего цикла. После выполнения нескольких рабочих циклов экскаватор перемещается для копания последующих объемов грунта.

Рис. 6.7. Система индексации одноковшовых экскаваторов

Индекс экскаватора (рис. 6.7) имеет две буквы ЭО (экскаватор одноковшовый) и четыре основные цифры, соответственно обозначающие размерную группу машины, тип ходового устройства, конструктивное исполнение рабочего оборудования и порядковый номер модели данной машины. Кроме того, используются буквенные обозначения порядковой модернизации данной машины и ее климатического исполнения: для северных и тропических условий работы.

Одноковшовый экскаватор с механическим приводом и гибкой подвеской рабочего органа приведен на рис. 6.8, а. Рабочее оборудование состоит из стрелы, рукоятки, ковша с зубьями, а также механизмов, установленных на поворотной платформе.

Платформа с йрмощью опорно-поворотного устройства опирается на ходовые гусеницы или пневмоколеса. Экскаватор имеет следующие механизмы: подъема ковша, напорный для выдвижения ковша, стрелоподъемный, поворотный для поворота верхней платформы с рабочим оборудованием, ходовой для передвижения машины. Привод механизмов осуществляется от силовой установки, а их включение — системой управления из кабины машиниста.

Рис. 6.8. Строительные полноповоротные экскаваторы с механическим приводом и гибкой подвеской рабочего органа: а — гусеничный; б — на пневмоколесном ходу

Одноковшовые экскаваторы по видам рабочего оборудования подразделяются на следующие типы: специальные/ имеющие постоянно один вид рабочего оборудования (прямая или обратная лопата или только ковш — драглайн), полууниверсальные, имеющие два-три вида рабочего оборудования (прямая и обратная лопаты, драглайн), и универсальные, имеющие более трех видов рабочего оборудования (прямая и обратная лопаты, драглайн, грейфер, кран, гидромолот и др.).

Рис. 6.9. Основные виды сменного рабочего оборудования строительных экскаваторов с механическим приводом: а — прямая лопата; б — обратная лопата; в —драглайн; г —крановое оборудование; д — грейфер; 1 — стреловой полиспаст; 2, 11 — подъемный полиспаст; 3, 8 — ковши прямой и обратной лопат; 4 — рукоять; 5 — седловой подшипник; 6, 10 — стрела; 7 —стойка; 9 — тяговый полиспаст; 12 — ковш Драглайна; 13 — разгрузочный канат; 14 — тяговый канат; 15 — направляющая обойма блоков; 16 — замыкающий канат; 17 — ковш грейфера

Оборудование прямая лопата (рис. 6.9, а) используется для копания грунта выше уровня стояния, например для рытья котлованов и широких выемок с погрузкой грунта в транспортные средства, разработки карьеров и др. Оборудование обратная лопата (рис. 6.9, б) и драглайн (рис. 6.9, в) служат для разработки грунта ниже опорной поверхности самого экскаватора. Они применяются, например, при рытье котлованов, траншей, каналов, выемок, с погрузкой в транспортные средства и для работы в отвал.

Оборудованием грейфера (рис. 6.9, д) оснащаются экскаваторы малой и средней мощности с вместимостью ковша до 2 м3. Это оборудование применяется для рытья глубоких котлованов (колодцев) в малосвязных грунтах, для работы «стена в грунте» и для перегрузки сыпучих материалов (песка, щебня, гравия) в транспортные средства и др.

Крановое Оборудование (рис. 6.9, г) монтируется на мощных экскаваторах в используется для выполнения погрузочно-разгру- зочных и строительно-монтажных работ. В качестве стрелового оборудования используется как обычная стрела, так и удлиненные решетчатые стрелы со вставками, наголовниками или «гуськами», позволяющими увеличить рабочее пространство и количество крюков. При вертикальном расположении стрелы с дополнительным наголовником экскаватор используется как гусеничный башенный кран.

Общий принцип работы основных механизмов экскаватора с одномоторным механическим приводом показан на рис. 6.10, а. Ковш экскаватора подвешен на канатах на стреле при помощи блоков. Особенностью этой схемы является применение комбинированного напорного механизма, наличие двух скоростей вращения поворотной платформы, возможность работы с различными видами рабочего оборудования — прямая лопата, обратная лопата, кран, драглайн, грейфер (рис. 6.10, б, в), что значительно расширяет область применения экскаваторов. В качестве силовой установки используется дизельный двигатель, установленный на поворотной платформе. При включении главной муфты, соединяющей двигатель с трансмиссией, приводятся в действие цепная передача, шестерни, а также валы I, II и III, составляющие главную трансмиссию экскаватора. Одновременно вращаются жестко связанные с ними шкивы двухконусных фрикционов реверса поворота и хода.

Подъем ковша осуществляется включением ленточного фрикциона, соединяющего подъемный барабан с валом главной лебедки IV. Прекращение движения ковша и удержание его в поднятом состоянии осуществляются выключением фрикционов, барабана,и включением тормоза. Опускание ковша происходит за счет собственной массы, скорость опускания регулируется тормозом. Напорное движение ковша производится включением ленточного фрикциона. При этом вращение от барабана со звездочками через цепную передачу передается напорному барабану на валу. На него навиваются два конца напорного каната и свивается возвратный канат. Напорный канат проходит через направляющие блоки седлового подшипника и огибает уравнительный блок на конце рукояти. Остановка рукояти осуществляется тормозом. Возвратный канат закрепляется на передней части рукояти. Возврат рукояти происходит при включении фрикционной муфты реверса цепной передачи.

Стрела поднимается канатом, наматываемым на барабан, при соединении его. с валом кулачковой муфтой. Крутящий момент на вал передается при включении муфты. От свободного опускания стрела удерживается тормозом или храповым механизмом, обеспечивающим опускание стрелы в режиме работы двигателя машины. Это осуществляется следующим образом. Крутящий момент на вал передается через цепную передачу в том случае, если он начинает вращаться вместе с барабаном, включенным муфтой, со скоростью, большей, чем вращение вала. Скорость опускания стрелы ограничивается обгонной муфтой на валу.

Рис. 6.10. Типовая кинематическая схема одноковшового строительного экскаватора 4-й размерной группы с механическим приводом

Изменение направления вращения вертикального вала осуществляется муфтами реверса, включающем одну из двух свободно сидящих на валу конических шестерен и жестко закрепленную на валу коническую ведомую шестерню. От вертикального вала реверса крутящий момент через промежуточный вал передается на вал поворота при включении кулачковой муфты. На конце его жестко закреплена бегунко- вая шестерня, находящаяся в постоянном зацеплении с зубчатым венцом, приваренным к нижней раме машины.

Изменение скорости поворота обеспечивается блоком шестерни. Меньшая скорость используется при рабочем оборудовании крана, драглайна и грейфера; большая — при рабочем оборудовании прямая и обратная лопаты. Поворотная платформа вращается при включении правой или левой муфт реверса, через валы и шестерни. При этом предварительно включается кулачковая муфта для вращения шестерни-бегунка. Торможение поворотной платформы осуществляется тормозом, смонтированным на валу.

Для приведения в действие ходового механизма включается муфта и выключается муфта поворотного механизма. При этом крутящий момент передается через шестерню на вертикальный вал хода IX, а закрепленная на его нижнем конце шестерня конической пары вращает горизонтальный вал хода. Изменение направления движения машины обеспечивается механизмом реверса: при включении правой фрикционной муфты реверса обеспечивается передний ход, левой — ход назад.

Для поворота экскаватора необходимо отключить от вращающейся трансмиссии одну из цепных передач ведущего колеса привода гусеничной цепи. Это выполняется муфтами, сблокированными с тормозами, обеспечивающими остановку машины и удержание ее в случае необходимости от свободного перемещения.

Смену различных видов рабочего оборудования производят непосредственно на строительной площадке. При замене оборудования прямой лопаты на другие виды на блоке звездочек вала главной лебедки IV устанавливают дополнительно барабан. При оборудовании обратной лопаты или драглайна на барабане закрепляют подъемный канат, а на барабане — тяговый канат. При грейферном оборудовании на барабане закрепляют подъемный канат, а на барабане — замыкающий канат. При крановом оборудовании на барабане закрепляют подъемный канат.

Управление всеми основными механизмами экскаватора — пневматическое или гидравлическое. Вспомогательные механизмы (кулачковые муфты включения валов поворота и хода, переключения скоростей и подъема стрелы), включаемые редко, имеют рычажное ручное управление.

Быстрое развитие гидравлических экскаваторов обусловлен» рядом их существенных преимуществ: жесткая связь между рабочим оборудованием и машиной, позволяющая реализовать большие рабочие усилия; отсутствие специальных устройств управления (тормозов фрикционов, механизмов изменения скоростей), так как распределение и регулирование потока энергии осуществляются гидравлической системой; возможность применения широкой номенклатуры сменных рабочих органов, превращающих машину в манипулятор.

Устройство одноковшового полноповоротного гидравлического экскаватора с оборудованием обратной лопаты показано на рис. 6.11.

Силовая установка гидравлического экскаватора состоит из двигателя, раздаточной коробки и группы гидронасосов.

Рабочее оборудование этих экскаваторов получает движение от гидроцилиндров, а поворот и передвижение машины осуществляют гидромоторы. Рабочие давления в гидросистеме экскаваторов составляют 10 … 35 МПа.

Основными элементами широкой номенклатуры сменного рабочего оборудования (рис. 6.11) являются коренная часть стрелы, концевая ее часть с растяжкой, рукоять, рабочий орган — ковш, гидроцилиндры подъема стрелы, поворота рукояти и поворота ковша. Кроме ковша обратной лопаты гидравлические экскаваторы оборудуются ковшами прямой лопаты, грейфера, планировщика и рыхлителями.

Схема монтажа видов рабочего оборудования экскаватора с гидроприводом показана на рис. 6.12.

Гидравлическую систему привода обычно выполняют двух- поточной, в которой рабочая жидкость от двух или трех аксиально- поршневых насосов переменной производительности подается в две напорные линии.

Рис. 6.11. Рабочее оборудование обратной лопаты гидравлического экскаватора

Типовая гидравлическая схема гусеничного экскаватора приведена на рис. 6.13. Система включает два насоса. приводом от дизельного двигателя через распределительные коробки, контрольно-предохранительную аппаратуру, исполнительные гидроцилиндры и гидромоторы и бак для рабочей жидкости. Последняя под давлением 25 МПа от насосов подается к двум золотниковым распределительным блокам. Блок управляет потоком рабочей жидкости, идущим от насоса к гидромоторам и поворота платформы и привода левой гусеничной тележки, а также к гидроцилиндру ковша погрузчика. Блок направляет поток жидкости от насоса к гидроцилиндрам 4… 7 подъема и опускания стрелы, поворота рукояти и ковша и к гидромотору привода правой гусеничной тележки.

Рис. 6.12. Схемы рабочего оборудования одноковшового экскаватора: а — пряной лопаты; б — погрузчика; в — крановой подвески; г — грейфера; д — однозубого рыхлителя; е — гидромолота; 1 — поворотная колонка; 2 — гидроцилиндр стрелы; 3 — рукоять; 4 — гндроцилиндр ковша; 5 — ковш прямой лопаты; 6 — гидроцилиндр рукояти; 7 — стрела; 8 — погрузочный ковш; 9— крановая подвеска; 10 — гидроцилиндр смыкания в размыкания челюстей ковша; Л—грейфер; 12 — однозубый рыхлитель; 13 — гидромолот

При нейтральном положении золотников распределительного блока к потоку от насоса автоматически присоединяется силовой поток рабочей жидкости от насоса. Объединенный поток рабочей жидкости от насосов поступает через золотниковый распределительный блок в гидроцилиндры 4 … 7 механизма стрелы, рукояти и ковша. Объединение потоков обеспечивает получение максимальной мощности и скорости движения штоков гидроцилиндров.

Распределительные блоки позволяют независимо совмещать подъем и опускание стрелы с вращением платформы и поворотом рукояти и ковша.

Это сокращает продолжительность рабочего цикла и повышает производительность машины.

Рис. 6.13. Гидравлическая схема экскаватора

Многоковшовые экскаваторы применяют для рытья траншей и канав под коммуникации с профилированием их откосов активным цепным режущим элементом. Будучи машинами непрерывного действия, они имеют большую (в пять раз) производительность по сравнению с одноковшовыми экскаваторами. Их применяют в грунтах до III и IV категорий включительно.

Многоковшоьые экскаваторы принято классифицировать по следующим признакам: по конструкции рабочего оборудования: цепные — с ковшовой или скребковой цепью и роторные, у которых ковши жестко закреплены на колесе — роторе; по способу разработки грунта: экскаваторы продольного копания (траншейные), у которых во время работы рабочий орган располагается вдоль оси движения самой машины; поперечного копания, у которых цепь с ковшами движется в плоскости, перпендикулярной направлению движения машины (карьерные); по типу привода: с двигателями внутреннего сгорания и механической трансмиссией; с дизель-электрической силовой установкой; с электродвигателями, питаемыми от сети; по типу ходового оборудования: на гусеничном, пневмоколесном и рельсовом ходу; по размерам: траншейные экскаваторы различают по глубине траншеи, карьерные цепные — по вместимости ковшей и карьерные роторные — по часовой производительности.

Рис. 6.14. Схема цепного траншейного экскаватора:
1 — гидроцилиндр подъемного механизма; 2 —рычажная система; 3 — ленточный конвейер: 4 приводной вал; 5 — бесконечная цепь; 6 — ковши; 7 —рама рабочего органа; 8 — цепной
откосник

Траншейные цепные экскаваторы применяют для рытья траншей глубиной до 6 и шириной до 2 м, роторные экскаваторы — глубиной до 2,5 и шириной до 2,6 м. Такие экскаваторы применяются с наклонной (рис. 6.14) или вертикальной ковшовой рамой. Наклонная ковшовая рама опирается своими роликами на верхние полки направляющей рамы. Цепи с ковшами огибают поддерживающие ролики и ведущие звездочки. Подъем и опускание ковшовой рамы производятся лебедкой и канатно-блочной системой или гидроцилиндрами.

Работа траншейного экскаватора с наклонной ковшовой рамой начинается с опускания ее на поверхность грунта и постепенного заглубления ковшей. Ковши срезают слой грунта и наполняются; при опрокидывании ковшей, огибающих верхнюю звездочку, грунт из ковшей высыпается в лоток, а с лотка — на поперечный транспортер, выдающий грунт в отвал, расположенный вдоль траншеи. Скорость движения ковшовой цепи и скорость движения машины должны быть так соразмерны с вместимостью ковша и глубиной забоя, чтобы ковш за время прохождения забоя от дна до верхней кромки траншеи успевал наполниться. Если экскаватор будет продвигаться слишком быстро или ковшовая цепь слишком медленно, то ковши будут переполняться. При обратном соотношении скоростей машины и ковшовой цепи ковши будут недостаточно наполнены.

Рис. 6.15. Схема роторного траншейного экскаватора:
а — общий вид; б—рабочие органы; 1 — гидроцилиндр подъема рамы ротора; 2 — подъемная цепь; 3— приводная рейка; 4 — диск ротора; 5 — ковш с зубьями; 6 — барабан и лента транспортера; 7 — опорный ролик; 8 — рама ротора; 9 — ножи откосника