В отличие от зарубежных отечественные роторные экскаваторы способны отрывать траншеи в мерзлых грунтах.

Экскаваторы ЭТР-134, ЭТР-253А и ЭТР-254 могут работать при полной глубине промерзания грунта.

Экскаваторы ЭТР-204, ЭТР-223 и ЭТР-224 максимально унифицированы и отличаются друг от друга параметрами рабочего оборудования, так как предназначены для разработки траншей различной ширины и глубины.

В конструкцию тягача, созданного на базе трактора Т-130МГ, внесен ряд изменений. Силовая установка вместе с коробкой передач, задним мостом и кабиной вынесена вперед относительно гусеничного хода. Для усиления рамы тягача введены раскосы и передняя связь трубчатого сечения. Ведущие звездочки расположены впереди гусеничного хода. Гусеничный ход удлинен и расширен по колее. Между бортовыми редукторами трактора и ведущими звездочками введены дополнительные бортовые редукторы, число опорных катков гусеничных тележек увеличено до девяти. Рессора трактора заменена поперечными связями, которые жестко соединяют обе гусеничные тележки.

Привод транспортного передвижения механический, объемный гидропривод рабочего передвижения позволяет осуществлять бесступенчатое регулирование рабочих скоростей.

В транспортном положении рабочее оборудование удерживается механизмами подъема, в рабочем положении опирается на дно траншеи через лыжу зачистного устройства. Ротор и конвейер приводятся от раздаточного редуктора через предохранительную муфту, редуктор привода ротора, шарнирную цепную передачу, вал привода ротора и привод конвейера, который состоит из редуктора и цепной передачи.

Модернизация экскаваторов затронула конвейер и его привод, кинематическую и гидравлические схемы, а также систему переоборудования машины при установке конвейера для разгрузки грунта на левую или правую сторону. Модернизированные экскаваторы имеют марки ЭТР-204А, ЭТР-223А и ЭТР-224Л.

Экскаватор ЭТР-134 для прокладки узких траншей в плотных и мерзлых грунтах не имеет специального оборудования Для транспортирования грунта; грунт из траншеи выносится рабочими элементами ротора и располагается валиком вдоль отрываемой траншеи.

Базой тягача экскаватора ЭТР-253А является трактор ДЭТ-250М. В электрическую схему трактора ДЭТ-250М введен магнитный усилитель с обратными отрицательными и положительными связями. Скорость регулируется путем изменения сопротивления в цепи. Для перехода с транспортной скорости на рабочую и обратно переключают обмотки генератора и включают и выключают магнитный усилитель.

—

На рис. 4 показана конструктивная схема экскаватора ЭТР-301, предназначенного для отрытая траншеи на полную глубину промерзания.

По признаку использования в течение года эти экскаваторы можно рассматривать как универсальные. Однако эксплуатировать их в зимний период невыгодно, поскольку производительность ЭТР в мерзлом грунте низка, заполнение ковшей не превышает 20%, а абразивный износ высок.

Конструктивная схема бесковшового роторного траншейного экскаватора для разработки мерзлого грунта на полную глубину промерзания представлена на рис. 5.

Этот экскаватор полуприцепной к гусеничному трактору. Он предназначен для отрытия траншеи под линйи связи. Ширина разрабатываемой траншеи 0,23 и 0,4 м, глубина — до 1,3 м.

Привод ротора осуществляется от вала отбора мощности трактора через редуктор карданным валом через раздаточный редуктор. От раздаточного редуктора с помощью бортовых карданных валов крутящий момент передается на два бортовых редуктора ротора.

Редуктор позволяет получать три прямые и три обратные скорости вращения ротора и скоростей рабочего хода экскаватора.

Корпус ротора выполнен в виде диска, по периметру которого установлено режущих зубьев.

Режущими и транспортирующими грунт элементами ротора являются зубья, закрепленные в специальных зубодержателях. Разгрузка ротора производится на обе стороны траншеи с помощью неподвижных очистителей, установленных на раме рабочего органа. Для зачистки прорытой траншеи служит закрепленный сзади ротора зачистной башмак серповидной формы.

Подъем рабочего органа в транспортное положение осуществляется двумя гидроцилиндрами одностороннего действия с управлением из кабины.

В настоящее время выпускается наиболее совершенный навесной экскаватор ЭТР-134 на базе трактора ТТ-4.

Он предназначен для разработки траншей шириной 280 мм и глубиной 1300 мм в прочных талых и мерзлых грунтах для укладки кабельных линий или других коммуникаций.

Бесковшовый рабочий орган экскаватора ЭТР-134 состоит из ротора закрытого типа, рамы ротора и зачистного башмака. По периметру вращающегося диска ротора в определенной последовательности установлены зубья. Все исполнительные механизмы имеют гидропривод. Привод ротора осуществляется от высокомоментного гидромотора.

Производительность экскаватора в талых грунтах до 300 м/ч, а в мерзлых — до 50 м/ч.

Экскаватор обладает хорошей проходимостью и маневренностью. Недостатком его является малое заглубление при относительно большом диаметре ротора.

Анализ существующих траншейных экскаваторов показывает, что машины, предназначенные для разработки мерзлого грунта, несовершенны. Необходимо создавать более рациональные универсальные конструкции машин с целью использования их в мерзлых и талых грунтах.

Основными требованиями к рабочему органу экскаватора, предназначенному для разработки мерзлого грунта, являются высокие жесткость и прочность конструкции, а для разработки талого грунта – повышенная производительность. Сочетание таких показателей в одной и той же машине является свидетельством ее универсальности.

Повышение прочности конструкции неизбежно связано с увеличением ее металлоемкости. Для повышения производительности требуется соответствующее увеличение скорости резания и транспортирования грунта по забою.

Одним из путей снижения металлоемкости роторного траншейного экскаватора является уменьшение диаметра ротора без уменьшения его заглубления.

Увеличение скорости резания и транспортирования грунта из забоя возможно за счет изменения конструкции ковшей, которые должны легко разгружаться при скоростях до и выше критических. Скорость ротора называется критической, когда становится невозможной разгрузка грунта из ковша под действием силы тяжести.

Создание принципиально новой универсальной скребково-роторной машины СРМ-1 является новым шагом в развитии конструкции землеройных машин.

Машина СРМ-1 предназначена для разработки траншей прямоугольного профиля в грунтах талых и мерзлых, сыпучих и вязких, сухих и переувлаженных. Она может быть легко переоборудована для выполнения различных технологических операций. Принципиальная схема конструкции машины СРМ-1 показана на рис. 8.

В состав машины входят тягач, скребковый ротор, роторный метатель, опорная лыжа, рама и гидроцилиндры.

От тягача через трансмиссию ротор приводится во вращение (вращение встречное — резание снизу вверх). При этом грунт разрыхляется зубьями, подхватывается и транспортируется по забою скребками и в верхнем положении за счет высокой угловой скорости ротора забрасывается в метатель. Так как метатель расположен поперек траншеи, то грунт из него выбрасывается в сторону от траншеи в отвал или на транспортные средства.

Гидроцилиндры предусмотрены для подъема рабочего оборудования в транспортное или опускания в рабочее положение. Лыжа служит для передачи нагрузки от оборудования на дно траншеи во время работы.

За счет особенностей конструкции скребкового ротора машина СРМ-1 не имеет тех серьезных недостатков, которые присущи роторным траншейным экскаваторам.

Существующие роторы не могут быть заглублены более чем на 2/3 диаметра. Ротор машины СРМ-1 может быть заглублен на полный диаметр и более.

Масса рабочего оборудования СРМ-1 в несколько раз меньше, чем масса рабочего оборудования траншейных роторных экскаваторов.

На рис. 9 представлена конструктивная схема двухсекционного скребкового ротора машины СРМ-1. В нем вместо ковшей сложной конфигурации простейшие скребки прямоугольной формы. Скребками разрыхленный грунт транспортируется из забоя наверх, а затем в метатель. На скребках закреплены зубья.

Возможность погружения ротора в грунт на полный диаметр обеспечивается с помощью поворотных зубьев. Они просты по конструкции и состоят из зубодержате-лей, установленных шарнирно на секциях ротора, и осей, на которых зубодержатели поворачиваются. Чтобы опустить редуктор в траншею, необходимо в этом месте предварительно разработать грунт, для чего и предусмотрены поворотные зубья.

В рабочее положение поворотный зуб отклоняется при встрече с грунтом, находящимся на дне траншеи. При выходе из забоя он отклоняется в сторону под действием собственного веса или с помощью специального устройства, беспрепятственно проходя мимо встроенного редуктора.

Вращение скребков осуществляется от вала. Скребки, соединенные с дисками, образуют каркасы, внутри которых установлены барабаны 8, зафиксированные от поворота штифтами.

Роль неподвижных барабанов заключается в уменьшении налипания и намерзания грунта на рабочий орган. Известно, что в результате налипания или намерзания грунта на рабочее оборудование снижается производительность машин, а порой происходит полная их остановка.

При взаимодействии грунта, перемещаемого скребками СРМ-1, с грунтом, накапливающимся на барабане, происходит самоочистка ротора. Процесс самоочистки состоит в следующем: скребки, вращаясь вокруг неподвижного барабана, снимают с его гладкой поверхности грунт, который в свою очередь воздействует на грунт, транспортируемый скребками, сталкивая его с гладких-лобовых поверхностей скребков.

С помощью скребково-роторной машины можно отрывать траншею в талом и мерзлом грунте с удалением его из траншеи или с обратной засыпкой траншеи разрыхленным грунтом.

При вращении ротора вокруг неподвижных барабанов при одновременном перемещении трактора грунт разрабатывается зубьями и в разрыхленном состоянии транспортируется скребками по забою на поверхность. За счет высокой угловой скорости ротора грунт подается в расположенный позади ротора метатель, которым отбрасывается в сторону от траншеи, образуя отвал.

Особенностью рабочего процесса такой машины является то, что грунт, разрыхленный зубьями, транспортируется из забоя скребками наверх и перебрасывается через ротор назад в траншею, равномерно заполняя ее разрыхленным грунтом.

—

Роторный рабочий орган позволяет существенно увеличить скорость копания по сравнению с цепным в связи со снижением динамических нагрузок, трения в шарнирах и более высокого КПД. Поэтому роторные траншейные экскаваторы являются наиболее производительными машинами для прокладки траншей. Их широко применяют для прокладки нефте- и газопроводов, водопроводов и на других видах земляных работ — там, где требуется высокий темп прокладки траншей.

Конструктивные схемы роторных траншейных экскаваторов различаются способами соединения рабочего органа с базовым тягачом. Экскаваторы выпускают навесные и полунавесные. Последние могут опираться на грунт в рабочем положении или в рабочем и транспортном.

На рис. 11 показана схема наиболее распространенного в СССР типа траншейного роторного экскаватора, смонтированного на базе серийного гусеничного трактора.

Силовая установка расположена на тягаче. Рама рабочего органа опирается передним концом на ползун, перемещающийся по направляющим, жестко установленным на тягаче. Ползун перемещается гидроцилиндром через полиспаст. Вторым концом рама рабочего органа опирается на рояльное колесо, которое при изменении курса экскаватора поворачивается относительно вертикальной оси, соединяющей его с рамой. Ковши рабочего органа закреплены на двух кольцевых обечайках, которые вращаются на роликах, установленных на раме. Внутри кольцевых обечаек установлены сквозные конвейеры, проходящие внутри ротора. Привод ротора обеспечивается с помощью шарнирно-сочлененной цепной передачи, которая изменяет положение в пространстве в зависимости от положения ротора.

При изменении глубины копания ползун перемещается вверх или вниз по направляющим. Соответственно перемещается ротор и зачистное устройство. При подъеме ползуна вверх заднее колесо будет подниматься по наклонной разрабатываемой поверхности дна траншеи до тех пор, пока рама вновь не установится в горизонтальное положение на новом уровне. При опускании ползуна вниз ротор и зачистное устройство опускаются по отношению к заднему опорному колесу, которое при передвижении машины будет заглубляться в траншею до тех пор, пока рама не установится на новом уровне.

Взаимное расположение ротора, транспортера и привода показано на рис. 12. На раме установлены ролики, на которых вращаются обечайки с закрепленными на них ковшами. На обечайках закреплены также цевочные венцы, с которыми входят в зацепление звездочки, приводимые в действие цепными передачами. Внутри ротора на раме установлен конвейер. Грунт, поднятый ковшами вверх, ссыпается на ленту конвейера и выносится в отвал.

Экскаватор в транспортном положении может перемещаться с опорой на заднее колесо (полу-навесная система) или без опоры на заднее колесо (навесная система). В последнем случае после подъема переднего ползуна рама экскаватора поворачивается относительно шарнира ползуна при помощи полиспаста.

Кроме представленной на этом рисунке системы соединения рабочего органа с тягачом при помощи ползуна, перемещающегося по жесткой вертикальной направляющей, применяют систему с наклоняющейся стойкой и шарнирно-сочлененную навеску. При этих системах навески машина в транспортном положении является навесной.

Привод роторных экскаваторов может быть одно- и многомоторным. В качестве примера одномоторного привода с механической трансмиссией рассмотрим кинематическую схему роторного траншейного экскаватора, показанную на рис. 14.

От вала двигателя движение через дополнительный редуктор передается коробке передач, а от нее к бортовым редукторам и дополнительным редукторам, которые приводят в действие звездочки гусеничного хода. У редуктора имеются два выходных вала: быстроходный, соединенный на прямую с валом двигателя (для обеспечения транспортных скоростей передвижения) и тихоходный (для рабочих скоростей). Из коробки передач выходит вал отбора мощности, который соединен с раздаточным редуктором.

При таком решении необходимо обеспечить поперечную жесткость ротора для воспринятая несимметрично приложенных нагрузок к ковшам во время копания. Между раздаточным редуктором и дифференциалом установлена муфта предельного момента, которая срабатывает при встрече с непреодолимым препятствием и снижает динамические нагрузки в трансмиссии.

В качестве примера многомоторного привода дизель-электрического экскаватора рассмотрим кинематическую схему на рис. 15. От двигателя приводится в действие генератор через редуктор. Одновременно от выходного вала этого редуктора движение в транспортном режиме перелается редуктору хода, а от него через борт-редукторы — звездочкам гусеничного хода. В рабочем режиме редуктор хода приводится в действие гидромотором, питаемым гидронасосом переменной производительности.

В рабочем положении основной поток мощности от раздаточной коробки через дифференциал и цепные передачи передается звездочкам привода ротора. От валов звездочек движение передается реверсивному редуктору, а от него через цепные передачи к приводным барабанам конвейера. Привод ротора через дифференциал обеспечивает равномерное распределение нагрузок установлен на раздаточном редукторе; на нем же смонтированы гидронасосы управления. Привод ротора осуществляется от электромотора через редуктор с дифференциалом, распределяющим поровну поток мощности на левую и правую звездочки привода цевочных зацеплений. V-образный конвейер приводится в действие тремя электромоторами, из которых один приводит в действие нижний барабан, а два — верхний

Установка ковшей на роторе показана на рис 16. К обечайке приклепаны сегменты цевочного зацепления и козырьки ковшей. Сзади ковши ограничены цепными днищами. Эти днища в верхнем положении ковша прогибаются, встряхиваются, что способствует лучшему опорожнению ковшей. Козырьки ковшей оснащены режущими зубьями, которые вставлены в гнезда. Для работы на обычных грунтах применяют зубья из легированных термически обработанных сталей; для работы на плотных и мерзлых грунтах зубья оснащают пластинками из твердых сплавов.

Порядок расстановки зубьев на ковшах, показанный на рис. 16, б, выбран такой, чтобы зубья на ковшах чередовались и обеспечивался равномерный крупный скол грунта резцами. Для этого в каждом ряду число зубьев на каждом ковше ограничено (2—3).