Ковши многоковшовых цепных экскаваторов закрепляются на цепях, образующих криволинейный замкнутый контур.

Применение значительного количества ковшей рабочего органа экскаватора обеспечивает непрерывное копание грунта, уменьшает необходимые усилия, снижает инерционные нагрузки и способствует повышению производительности машины.

Разрабатываемые траншеи могут быть прямоугольного, трапецеидального или ступенчатого профиля. Вырытый и разрыхленный грунт ссыпается в сторону от траншеи.

Ценные многоковшовые траншейные экскаваторы с наклонным расположением ковшовой рамы применяются для рытья траншей в грунтах I, II и III группы без крупных включений. Экскаватор состоит из основной рамы, силового оборудования, трансмиссии, ходового оборудования, рабочего оборудования и транспортера. На нижней раме смонтированы двигатель с баком для горючего, коробка передач, механизм подъема ковшовой рамы, транспортер, рычажное управление. Верхняя рама имеет изогнутые направляющие, на верхние полки которых опираются ролики, поддерживающие ковшовую раму, на нижние полки изогнутых швеллеров опираются ролики ковшовой рамы. Кроме того, на верхней раме расположены блоки полиспаста подъема и опускания ковшовой рамы и промежуточный вал цепной передачи на поперечный вал ковшовой цепи.

Рис. 1. Многоковшовый траншейный экскаватор

Чтобы уменьшить прогиб цепей с ковшами, на экскаваторе имеются катки, закрепленные на раме.

Для производства работ ковшовую раму опускают на грунт и включают ковшовую цепь. Перемещающиеся ковши зубьями разрабатывают грунт. Срезанный грунт ковшами поднимается в бункер. При огибании цепей вокруг звездочек верхнего поперечного вала происходит перегрузка грунта на ленточный транспортер.. При достаточном заглублении ковшей лебедку механизма подъема затормаживают и включают механизм передвижения экскаватора, передающий вращение ведущим звездочкам гусеничного хода.

Более мощным многоковшовым цепным траншейным экскаватором ЭТЦ-401 можно рыть траншеи глубиной до 4 м и шириной 0,8—1,2 м. На экскаваторе предусмотрена установка шнеков-откосообразователей. При их применении профиль траншеи получается комбинированным: низ траншеи имеет очертания прямоугольника с шириной основания 1,2 м, высотой 0,8 м, откуда начинаются откосы; общая глубина отрываемой траншеи составляет 4 м при ширине траншеи поверху 3,8.

На кинематической схеме видно, что при перемещении экскаватора своим ходом в транспортном положении крутящий момент от двигателя (вал //) передается ведущим колесам гусеничного хода (вал XIII) через четыре зубчатые цилиндрические, одну коническую и две цепные передачи (валы ///, IV, V, VI, XX, XIX). При рабочем ходе экскаватора крутящий момент на ходовую часть передается от установленного на раздаточной коробке (вал XIV) гидромотора НПА-64 через четыре ступени раздаточной коробки (валы XV, XVI, XVIII, XX) и те же две цепные передачи. Гидромотор получает масло от гидронасоса НШ-40В, установленного на раздаточной коробке (вал XXI).

Наличие гидромотора в трансмиссии экскаватора позволяет осуществлять бесступенчатое изменение скоростей рабочего хода в пределах 3,4—122 м/ч.

Крутящий момент на приводной вал IX ковшовой цепи передается от вала VII раздаточной коробки через цепную передачу VIII.

От раздаточной коробки (вал XVII) также цепной передачей приводится во вращение червячная лебедка полиспаста подъема и опускания ковшовой рамы.

Ленточный транспортер, обеспечивающий удаление вынутого из траншеи грунта, приводится в движение двумя гидромоторами НПА-64 через зубчатую и цепную передачи. Масло к гидромоторам подается гидронасосом, установленным на валу.

От приводного вала IX вращение на шнеки откосообразователя передается двумя цепными передачами (валы X, XI) и бортовыми коническими редукторами XII, на которых установлены пружинно-кулачковые муфты, отключающие редукторы при возникновении перегрузок.

Скорость ковшовой цепи постоянная и составляет 0,755 или 1,07 м/сек. Максимальная скорость движения транспортерной ленты 2,5 м/сек. Экскаватор имеет четыре транспортные скорости от 1,25 до 7,6 км/ч.

Многоковшовые цепные экскаваторы изготовляются для рытья траншей глубиной 1,25; 1,6; 2; 2,5; 4 и 6 м и соответственно шириной 0,15— 0,25; 0,2—0,4, 0,2—0,5; 0,5—1; 0,6—1,2 и 0,8—1,6 м.

Ходовое устройство экскаваторов для разработки траншей глубиной 1,25 м — пневмоколесное; глубиной 1,6 и 2 м — пневмоколесное и гусеничное; более 2 м-—гусеничное. Производительность траншейных экскаваторов составляет от 50 до 200 м3/ч.

Роторные траншейные экскаваторы. Экскаватор состоит из тягача 1 и рабочего органа. Тягачом для экскаватора может быть серийный гусеничный трактор или специально изготовленный тягач из узлов и деталей серийных гусеничных тракторов.

Рабочий орган представляет собой ротор, на котором по внешней окружности смонтированы ковши с зубьями. Ротор направляется и поддерживается роликами, попарно установленными на раме. Для уширения траншеи служат боковые фрезы.

Ленточный транспортер, помещенный внутри верхней внутренней части ротора, имеет в вертикальной плоскости криволинейное очертание. Благодаря такой форме обеспечивается необходимая дальность отброса грунта. Все узлы рабочего органа смонтированы на специальной металлической раме, которая своей передней частью подвешена к основной раме, тягача. Для подъема и опускания рабочего органа служат тяга и гидроцилиндры, установленные в верхней части основной рамы тягача.

В кинематическую цепь передачи движения рабочему органу входят: редукторы, соединенные цепной передачей, и открытая цепная передача из двух ступеней, шарнирно связанных между собой.

Ротор экскаватора, или рабочее колесо, состоит из двух колец, соединенных между собой поперечинами коробчатого сечения. Между кольцами на одинаковом расстоянии друг от .друга установлены ковши. К внутренним кромкам дисков ротора прикреплены рейки зубчатого венца, отлитые из высокомарганцовистой стали. Внутренняя кромка зубчатого венца служит беговой дорожкой для опорных и поддерживающих роликов.

Экскаваторы цепные поперечного копания применяются для вскрышных работ, добычи глины и гравия и для зачистки откосов.

Экскаваторы малой мощности выпускаются с ковшами емкостью 20, 30, 50 и 100 л и глубиной копания до 7 м, вскрышные экскаваторы большой мощности могут иметь ковши емкостью 650—1500 л. Глубина забоя, разрабатываемого такими экскаваторами, достигает 60 м.

Рабочий орган экскаватора состоит из ротора, имеющего ковшей емкостью 250 л каждый, с двухлепестковыми полукруглыми режущими кромками, и двух конусных шнековых откосообразователей. Для транспортирования открытого грунта служат два ленточных конвейера, на которые грунт подается ковшами ротора. Конвейеры работают одновременно и отсыпают грунт по обе стороны отрываемого в полный профиль канала. Рама рабочего органа одним концом опирается на боковые цапфы гусеничной тележки тягача, а другим — на пневмоколесную тележку.

Рис. 2. Котлованокопатель под опоры связи и контактной сети

Механизмы шнеко-ро-торного экскаватора имеют привод от индивидуальных электродвигателей. Силовая установка экскаватора состоит из дизеля М-603А мощностью 490 л. с. и генератора ГСД85-7-6А мощностью 462 ква, напряжением 400 в.

Рытье каналов выполняется при рабочей скорости тягача от 52 до 488 и/ч. Транспортная скорость 0,8—2,4 км/ч.

Котлованокопатель с многоковшовым рабочим органом применяется для рытья котлованов небольших размеров под опоры контактной сети и линий связи.

Котлованокопатель состоит из базового трактора, на котором установлена поворотная платформа с двуногой стойкой и стрелой с направляющей рамой. Для обеспечения вертикальности направляющей рамы служит тяга. На направляющей раме перемещается вверх и вниз рабочий орган. Подъем и опускание рабочего органа осуществляется канатным полиспастом, подвижной блок которого закреплен на раме рабочего органа, а неподвижный — в головной части направляющей рамы. Канат подъемного полиспаста наматывается на барабан лебедки, установленной на поворотной платформе. Привод рабочего органа машины состоит из электродвигателя, редуктора и цепной передачи. Положение направляющей рамы во время работы фиксируется винтовым домкратом. Грунт, поднятый ковшами, сбрасывается в сторону от котлована ленточным конвейером.

Многоковшовый котлованокопатель может рыть котлованы прямоугольной формы размером в плане 0,7X0,9 м, глубиной до 3,6 м. Максимальный вылет стрелы 6,3 м.

Скорость движения ковшовой цепи 0,5 м/сек, скорость поворота поворотной платформы с рабочим органом 1 об/мин. Время, необходимое для рытья одного котлована максимальной глубины в грунтах II груцпы, составляет 6—8 мин.

Многоковшовые экскаваторы —машины непрерывного действия. Их рабочим органом являются ковши, укрепленные в количестве 16—50 шт. на бесконечной двойной цепи, обегающей ковшовую раму (цепные экскаваторы), или в количестве 6—18 шт. на колесе (роторные экскаваторы).

У цепных экскаваторов нижняя рабочая ветвь цепи движется обычно в направляющих ковшовой рамы, что увеличивает сопротивление, но позволяет получить плоскость откоса постоянной крутизны. При свободно подвешенной ковшовой цепи очертание образующей откоса параболическое и устойчивость верхней части откоса уменьшается.

Наличие большого количества рабочих органов машины обеспечивает непрерывность ее работы, снижает инерционные нагрузки, улучшает использование транспортных средств и повышает производительность. Усилие, которое может быть развито на режущей кромке ковша, значительно меньше, чем у одноковшового экскаватора, так как суммарная длина режущих кромок одновременно работающих ковшей в многоковшовом экскаваторе значительно превышает длину режущей кромки одноковшового экскаватора. Поэтому толщина стружки, снимаемой ковшами многоковшого экскаватора, относительно невелика. Многоковшовые экскаваторы могут работать в однородных легких и средних грунтах до IV группы включительно. В каменистых и мерзлых грунтах эффективность их работы резко снижается. В скальных грунтах, разрабатываемых с предварительным рыхлением взрывом, работа многоковшовых экскаваторов невозможна.

Многоковшовые экскаваторы классифицируют:
а) по процессу работы и назначению —на экскаваторы поперечного копания, у которых ковшовые рамы имеют поперечное расположение по отношению к продольному направлению рабочего движения экскаватора, и экскаваторы продольного копания с ковшовой рамой, расположенной вдоль оси рабочего движения машины;
б) по виду рабочего оборудования — на цепные и роторные;
в) по виду ходового оборудования — на гусеничные и колесно-рельсовые.

Многоковшовые экскаваторы правильней было бы называть экскаваторами непрерывного действия, так как конструкция рабочего органа этих машин не всегда содержит ковши, у некоторых экскаваторов вместо ковшей применены режущие ножи со скребками или просто сменные ножи.

Однако во всех этих случаях назначение ковшей, ножей и скребков одно и то же: отрезать от массива стружки грунта, перемещать срезанный грунт. Любой из этих режущих органов можно рассматривать как своеобразный ковш, поэтому, в отличие от одноковшовых экскаваторов, эту группу машин принято называть многоковшовыми.

Непрерывное копание грунта существенно облегчает условия труда машинистов по сравнению с условиями труда на одноковшовых экскаваторах, так как на многоковшовых экскаваторах машинисту приходится только наблюдать за ходом копания (правильностью курса, глубиной копания), и иногда изменять режим работы (направление, глубину копания). Машинист одноковшового экскаватора постоянно включает те или иные механизмы. Поэтому в последнее время у некоторых многоковшовых экскаваторов рабочий процесс стали автомагазировать, т.е. копать без вмешательства машиниста с помощью приборов автоматики.

Рис. 3. Многоковшовый цепной экскаватор ЭТЦ-161 на колесном тракторе “Беларусь”

Многоковшовые экскаваторы считаются высокопроизводительными машинами. Их производительность в ряде случаев выше одноковшовых машин, равных по мощности. Однако они имеют один существенный недостаток, из-за которого не могут соперничать с одноковшовыми экскаваторами. Этим недостатком является отсутствие универсальности: многоковшовые экскаваторы способны выполнять только определенную рабочую операцию, например по отрывке траншеи и ничего более, поэтому такие машины в строительстве, как правило, работают в комплекте с другими машинами (скреперами, бульдозерами и т.д.),

Второй недостаток многоковшовых экскаваторов состоит в том, что он способен разрабатывать только грунты, не засоренные камнями, не тяжелые для копания, однородные по структуре. Эти машины хорошо разрабатывают только пески, супеси, легкие суглинки.

Если одноковшовые экскаваторы могут копать только в стационарном положении, а перемащаются лишь с целью подхода к новому объекту, то многоковшовые экскаваторы не могут копать грунт в стационарном положении. Их рабочий орган режет грунт только при поступательном движении машины с небольшой скоростью (10—100 м/ч).

—

Многоковшовые экскаваторы являются машинами непрерывного действия и оборудуются исполнительными рабочими органами в виде цепных ковшовых (скребковых) баров и роторов с ковшами. Экскаваторы в зависимости от исполнения применяются на талых и мерзлых грунтах, при этом допускается разработка грунтов с каменными включениями размером до 0,25 ширины ковша.

Многоковшовые экскаваторы классифицируются по назначению на траншейные, карьерные и ирригационные, по способу разработки грунта на экскаваторы продольного, поперечного и веерного (радиального) копания, а также по типу привода и виду ходовой части.

В транспортном строительстве многоковшовые экскаваторы используются для рытья траншей под трубопроводы и кабельные сети, устройства водоотводных канав, снятия пустой породы и добычи полезных ископаемых в карьерах.

—

Многоковшовые экскаваторы являются самоходными землеройными машинами непрерывного действия, предназначенными для разработки грунтов до IV группы при условии, что каменистые включения в них не превышают 0,25 ширины ковша машины. Многоковшовые экскаваторы применяются при вскрышных работах, добыче полезных ископаемых, рытье траншей и каналов, профилировании откосов и других работах.

По способу работы многоковшовые экскаваторы разделяются на машины продольного и поперечного копания, по виду рабочего оборудования — на цепные и роторные, по ходовому оборудованию — на гусеничные и колесно-рельсовые. Привод экскаваторов производится от двигателей внутреннего сгорания или от электрических двигателей.

Цепные экскаваторы поперечного копания выпускаются в СССР производительностью до 100 м3/ч с ковшами емкостью по 20, 30 и 50 л.

Цепные экскаваторы продольного копания выпускаются у нас производительностью до 160 м3/ч при глубине разрабатываемой траншеи до 3,5 м. Такой экскаватор разрабатывает грунт ковшами, прикрепленными к непрерывно движущейся цепи. При опрокидывании вокруг верхнего поперечного (турасного) вала ковши выгружают грунт в перегрузочный бункер. Под бункером расположен ленточный конвейер, перемещающий грунт в транспорт или на бровку разрабатываемой траншеи. Экскаватор имеет двигатель внутреннего сгорания, передающий через коробку передач вращение на гусеничный ход, червячную лебедку подъема и опускания ковшовой рамы, перегрузочный конвейер и ковшовую цепь. Для увеличения ширины разрабатываемой траншеи к ковшам (через один) прикрепляют съемные уширители.

При работе в слабых грунтах, где возможно осыпание стенок траншеи, применяют экскаваторы, на ковшовую раму которых устанавливают винтовые фрезы, приводимые во вращение цепными передачами, помещенными внутри рамы. Фрезы позволяют разрабатывать траншею со стенками ступенчатого профиля.

На рис. 124 показана схема рабочего органа цепного траншейного экскаватора для разработки траншей глубиной до 1200 и шириной до 400 мм. Грунт послойно срезается скребками шириной 100, 200 и 400 мм и перемещается ими по разрабатываемому уклону. Поднятый грунт винтами шнеков смещается на обе стороны от траншеи. Такое траншейное оборудование позволяет отрывать в грунтах I—IV категории до 80 м3 в час. Его выгодно применять на земляных работах небольшого объема, на строительстве линий связи, а также для рытья траншей вблизи зданий. Базой экскаватора является колесный трактор, на который навешено рабочее оборудование, приводимое в движение от коробки передач трактора. Ковшовая рама экскаватора снабжена пружинным натяжным устройством, предохраняющим ковшовую цепь от перегрузок.

Рис. 4. Схема рабочего органа скребкового траншейного экскаватора

Широкое применение при разработке траншей глубиной до 2,2 и шириной до 1,2 м получили роторные траншейные экскаваторы. Ротор такой машины получает вращение через систему передач от двигателя экскаватора или от отдельного электродвигателя. Изменение глубины копания регулируется лебедкой или гидроцилиндром, к штоку которого прикреплены подъемные цепи. Поднятый ковшами грунт выносится лентой конвейера на бровку разрабатываемой траншеи.

Рис. 5. Роторный траншейный экскаватор
а — кинематическая схема: б — общий вид: 1 — дизель; 2 — муфта сцепления; 3 — дополнительная коробка передач; 4 — привод масляного насоса; 5 — верхний карданный вал; 6 — нижний карданный вал; 7 — коробка передач; 8 — задний мост; 9 — бортовой редуктор; 10 — редуктор привода ротора; 11 — полувал левый; 12 — полувал правый с предохранительной муфтой; 13 —двойная цепная передача на ротор; — поперечный вал; 15 — редуктор; 16 — ротор; 17 — цепная передача на ленточный конвейер: 18 — ленточный конвейер; 19 — конечная трансмиссия; 20 — гидроцилиндр изменения глубины копания

Типажом на траншейные роторные экскаваторы предусматривается выпуск гусеничных и пневмоколесных цепных и роторных машин, обеспечивающих отрывку траншей глубиной 1,25; 1,6; 2; 2,5; 4 и 6 м при ширине от 0,12—0,25 до 0,8—1,6 м.

Наиболее широкое распространение роторные экскаваторы получили на рытье траншей для нефте-и газопроводов.

В строительстве находят применение роторные экскаваторы большой производительности, используемые при производстве вскрышных работ, добыче полезных ископаемых, а также при выполнении больших объемов работ в гидротехническом и промышленном строительстве. В СССР начато производство таких экскаваторов производительностью 500, 1000 и 3000 м3/ч, имеющих роторы диаметром 4,5; 6,4 и 11,4 л. В настоящее время создается экскаватор производительностью 7200 м3/ч, ротор его имеет диаметр 16 м, вес экскаватора 4800 т, установленная мощность электродвигателей 4600 кет.