Рис. 84. Схема запасовки канатов при оборудовании обратной

Рис. 85. Схема запасовки канатов при оборудовании драглайна

Рис. 86. Схема запасовки каната при оборудовании грейфера

Включение отдельных механизмов и изменение вращения в одномоторном приводе производится с помощью фрикционных муфт и реверса. Для достижения плавности переходных режимов начали применять турбомуфты, турботрансформаторы и электромагнитные муфты скольжения.

Привод от электрических двигателей применяется при наличии электроэнергии. Сменным силовым оборудованием дизельных экскаваторов служит одномоторный привод переменного тока с асинхронным двигателем. Преимуществами этого привода являются его постоянная готовность к работе, простота управления и обслуживания и высокий к. п. д. Вместе с тем этот привод так же, как и двигатель внутреннего сгорания, имеет жесткую внешнюю характеристику.

Рис. 87. Схема реверсивного механизма с коническими зубчатыми колесами:
1 — вертикальный вал; 2 — зубчатые колеса; 3 — коническое колесо вертикального вала; 4 — конические колеса горизонтального вала; 5 — ведомые шкивы муфты; 6 — ведущие шкивы; 7 — подшипники; 8 — главный трансмиссионный вал

Многомоторный привод, рассчитанный на работу от переменного тока, применяется редко. Широкое распространение для экскаваторов средней и большой мощности получил многомоторный привод постоянного тока, характерной чертой которого является наличие генераторов для каждого двигателя. Этот привод позволяет регулировать скорость вращения в широких пределах и отличается высокой надежностью в работе. Однако здесь относительно большая мощность затрачивается на управление работой электродвигателей. Кроме того, разгон двигателей при пуске несколько замедлен, зти недостатки устраняются применением привода, работающего по системе генератор — двигатель и имеющего электромашинный усилитель.

Комбинированный привод в экскаваторах применяется в связи с особыми требованиями и специфическими условиями работы машины. Наиболее частой комбинацией является дизель-электрический и дизель-гидравлический приводы. Дизель-гидравлический привод широко применяется в экскаваторах малой мощности, а в последние годы стал применяться и на более мощных экскаваторах.

При одномоторном приводе от двигателя внутреннего сгорания вращение возможно только в одном направлении. Поэтому для изменения направления вращения обязательна установка реверсивного механизма. Обычно этот механизм служит для реверсирования не только поворотного, но и ходового механизмов. Опускание ковша и стрелы производится под действием их силы тяжести, поэтому эти механизмы не требуют установки специальных реверсов. Реверсирование движения осуществляется коническими или цилиндрическими зубчатыми колесами, а также планетарными передачами. Наибольшее распространение получили механизмы с коническими зубчатыми колесами. Схема такого механизма показана на рис. 87. Лебедка, предназначенная для подъема ковша, называется подъемной или главной лебедкой, а лебедка, с помощью которой осуществляется тяга ковша (при оборудовании драглайна), называется тяговой. Барабаны этих лебедок могут монтироваться на одном общем валу или на раздельных валах. В зависимости от этого различают одновальные и двух-вальные конструкции лебедок. В последнем случае эти лебедки устанавливаются на поворотной платформе друг за другом. При одновальной конструкции возможно все механизмы сдвинуть назад и этим снизить вес противовеса и габариты поворотной платформы. При такой конструкции улучшается также доступ к тем механизмам, которые расположены под поворотной платформой. Однако здесь усложняется конструкция лебедки и затрудняется обслуживание расположенных на поворотной платформе механизмов. Двухвальная лебедка по конструкции проще, удобнее при монтаже и демонтаже и может быть установлена при меньшей ширине поворотной платформы. Вместе с тем двухвальная лебедка требует более удлиненной платформы и противовес получается тяжелее. Для большинства универсальных строительных экскаваторов с емкостью ковша ниже 2 ж3 применяются одновальные лебедки. Двухвальные лебедки нашли применение при экскаваторах с большей емкостью ковша. При одновальных лебедках подъемный и тяговый барабаны свободно устанавливаются на валу на подшипниках качения и имеют независимое включение. Последнее производится фрикционными муфтами. Для остановки служат тормоза.

Подъемная и тяговая лебедки могут быть нереверсивными и реверсивными. Реверсирование осуществляется специальным механизмом или путем установки (вместо обычных лебедок) лебедок кранового типа. Барабаны могут быть цилиндрическими, коническими и с криволинейной образующей. Применение конических барабанов с криволинейной образующей позволяет в процессе подъема ковша выгодно изменять действующие усилия и его скорости. Небольшая конусность барабана способствует также правильному навиванию каната, что повышает его долговечность. Гладкие и нарезные барабаны делаются из расчета однослойной навивки. Для удобства монтажа и замены рабочего оборудования барабаны часто делаются из двух половин, соединяемых болтами.

Напорные механизмы. Необходимые условия и скорости напора обеспечивают напорные механизмы. Ими снабжаются все типы прямых лопат, за исключением самых малых моделей, где напорное усилие создается движением стрелы. Напорные механизмы могут быть независимыми, зависимыми и комбинированными. Независимым называется такой механизм, где необходимые усилия и скорости напора не зависят от силы. натяжения и скорости каната механизма подъема. При многомоторном приводе кинематическая схема механизма независимого напора весьма проста. При одномоторном приводе этот механизм выполняется с канатной или с цепной передачей. Канатный привод предпочтительней, так как амортизирует действие динамических нагрузок. На рис. 88, а показана схема независимого напора. От звездочки напорного- механизма через цепь движение передается к напорному барабану. Выдвижение рукояти осуществляется навиванием напорного каната на напорный барабан. Для перемещения рукояти в обратном направлении реверсируется направление вращения напорного вала.

На рис. 88, б показана схема зависимого канатно-реечного напорного механизма. Здесь скорости подъема и напора зависят друг от друга. При выдвижении рукояти подъемный канат сматывается с барабана и уменьшает скорость подъема ковша. Возвратное Движение рукояти осуществляется включением возвратного барабана и навиванием на него возвратного каната. При комбинированном напоре (рис. 88, в) второй конец подъемного каната закрепляется не на стреле, как это имеет место в случае независимого напора, а на напорном барабане. Поэтому при подъеме ковша дополнительное напорное усилие создается за счет силы тяжести ковша.

Механизм поворота. Вращения поворотной платформы экскаватора относительно ее вертикальной оси обеспечивает механизм поворота. При одномоторном приводе к механизму поворота относятся передачи от вала реверса до зубчатого венца нижней рамы. Зацепление зубчатого венца с ведущей шестерней может быть наружным и внутренним.

Рис. 88. Схемы напорных механизмов: а — независимый канатный напор; 6 — зависимый напор; в — комбинированный канатный напор при одновальной лебедке:
1 — вал; 2 — звездочка напорного механизма; 3 — подъемная лебедка; 4 — цепь; 5 — барабан напорной лебедки; 6 — канат; 7 — возвратный канат; 8 — блок; 9 — блоки головы стрелы; 10 — блок ковша; 11 — рукоять; 12 — подъемный канат; 13 — возвратный барабан

На рис. 89, а показана схема механизма поворота. При многомоторном приводе поворотное устройство может приводиться одним или двумя двигателями. В экскаваторах большой мощности механизм поворота обычно состоит из двух параллельно работающих механизмов, передающих вращение на общий зубчатый венец. На рис. 89, б показана схема такого механизма. Сдвоенный параллельно работающий механизм уменьшает суммарный маховой момент, что позволяет снизить габариты и повысить надежность и долговечность механизма. Поворотная платформа экскаватора нагружается осевыми и радиальными силами и опрокидывающим моментом.

Рис. 89. Схемы механизмов поворота и поворотных устройств: а — при одномоторном приводе; б — при многомоторном приводе; в — передача усилий через оси опорных роликов; г — передача усилий непосредственно через ролики; д — ролики-захваты: 1 — вертикальный реверсивный вал; 2 — промежуточный вал; 3 — вал поворотного механизма; 4 — зубчатые колеса; 5 — кулачковая муфта; 6 — тормоз; 7 — двигатели

Наиболее распространенным является двухрядное шариковое опорно-поворотное устройство.

Ходовой механизм. При одномоторном приводе ходовой механизм состоит из двух частей — верхней и нижней. Верхняя часть этого механизма, т. е. кинематическая цепь до вертикального вала, является общей с механизмом поворота. От вертикального вала движение передается на вертикальный ходовой вал и далее на горизонтальный ходовой вал. Горизонтальный ходовой вал состоит из двух полуосей и средней части, соединенных между собой при помощи кулачковых муфт. Муфты имеют независимое включение, что обеспечивает возможность поворота экскаватора. При многомоторном приводе гусеницы обычно приводятся от одного двигателя. Вместе с тем каждая из гусеничных тележек некоторых моделей экскаваторов большой мощности приводится от индивидуального двигателя.

Ходовое оборудование. В экскаваторах ходовое оборудование применяется трех типов: гусеничное, пневмоколесное и шагающее. Наиболее Р спространенным является гусеничное ходовое оборудование. В зависимости от веса машины оно может быть двух, четырех-, шести- и восьми-гусеничным. При работе экскаватора на слабых и средних грунтах, где маловероятно появление больших сосредоточенных усилий, применяются многоопорные гусеницы рамной конструкции. В случае карьерных экскаваторов, работающих на плотных грунтах, применяются безрамные малоопорные гусеницы.

В последние годы, для машин малой мощности наметилась тенденция замены гусеничного хода пневмоколесным. Пневмоколесный ход значительно проще по конструкции, дешевле и долговечнее. Он допускает большие скорости передвижения. Машины на пневмоколесном ходу не разрушают дороги. Однако они обладают меньшим сцепным весом и тяговым усилием, имеют худшую проходимость в условиях бездорожья и при работе требуют специальных опорных устройств.

Как отмечалось выше, шагающее ходовое оборудование позволяет получать малые удельные давления на грунт и повышает маневренность. К его недостаткам относятся большие габариты ходового устройства, малая скорость передвижения и цикличность действия. Основными узлами шагающего ходового устройства являются: опорная база, лыжи и механизм шагания. Ходовое устройство может быть кривошипно-крейцкопф-ным, кривошипно-шатунным, эксцентриковым и гидравлическим. Недостатки механических передач (кривошипных и эксцентриковых) состоят в том, что здесь неизбежно наличие длинного и громоздкого ходового вала, пересекающего всю машину. Кроме того, все эти механизмы имеют постоянную высоту подъема, что неудобно при наличии препятствий различного размера. Развивающиеся динамические нагрузки довольно значительные. В гидравлических передачах имеется возможность регулировать шагающий ход в зависимости от высоты препятствия. Это позволяет снизить динамические нагрузки и уменьшить расход энергии.

Рабочие процессы. Рабочий цикл прямой лопаты состоит из следующих операций: копание, поворот на выгрузку, выгрузка, поворот в забой и опускание ковша. Вспомогательной операцией служит передвижка экскаватора, которая осуществляется по мере переработки забоя. В зависимости от типа экскаватора и емкости ковша, вида рабочего оборудования и условий работы продолжительность рабочего цикла колеблется в пределах от 15 до 60 сек. В случае прямой лопаты угол наклона стрелы составляет 50—60°. При легких грунтах угол может быть снижен до 35—45°. Копание начинается с подошвы забоя. При этом ковш опускается на грунт вблизи гусеничного хода. Угол между рукоятью и вертикалью составляет 10—20°. Такое положение ковша способствует лучшему врезанию его режущей кромки в грунт. В начале копания работает только подъемный механизм. В дальнейшем периодически производится включение напорного механизма.

Операция копания занимает в среднем до 30% продолжительности всего цикла (5—20 сек). Поворот на выгрузку производится плавным включением поворотного механизма. Обычно эта операция совмещается с подъемом ковша, но должна начинаться не раньше чем ковш полностью выйдет из забоя. Во время поворота рукоять устанавливается в такое положение, чтобы удобно было произвести выгрузку.

Торможение должно быть плавным. Продолжитеиность ргмона, а затем торможение обычно составляет 2—3 сек. Открытие днища ковша при выгрузке осуществляется с помощью рычажного механизма, а на экскаваторах больших мощностей — с помощью специального привода. Днище может быть свободно падающим, где открытие ковша осуществляется под действием веса днища и грунта, и маятниковым. В последнем случае ковш открывается отклонением днища, что позволяет снижать высоту разгрузки. Выгрузка может производиться в отвал или в транспортные средства.

В некоторых случаях, например при работе в отвал, выгрузка может совмещаться с поворотом. При разгрузке в транспорт большой емкости точной фиксации ковша не требуется и днище может открываться уже в процессе торможения механизма. Чем меньше расстояние между осью экскаватора и транспортным средством, тем удобнее выгрузка и меньшие нагрузки на рабочее оборудование машины. Поворот в забой может начинаться еще во время выгрузки. Опускание ковша осуществляется одновременно с поворотом со скоростью значительно большей, чем скорость подъема ковша. Надо следить за тем, чтобы не было удара ковша о грунт и набегания канатов. Длина передвижек экскаватора зависит от его мощности и вида грунта. На тяжелых грунтах лучше всего работать короткими, но частыми .передвижками. Перед передвижкой поверхность грунта должна быть хорошо спланированной. На слабых грунтах иногда прибегают к укладке настила. Производительность прямой лопаты зависит от высоты забоя. Последняя, как правило, не должна быть ниже (0,7 ч-1,0) Нн (Нн — высота напорного вала).