Роторный траншейный экскаватор (рис. 6.38) состоит из гусеничного тягача, обеспечивающего поступательное движение (подачу) кгапгинъг,. И навесного или полуприцепного рабочего органа для рытья траншей и отброса грунта, шарнирно соединенных между собой в вертикальной плоскости. Гусеничные тягачи ЭТР выполняют на базе переоборудованных серийных: гусеничных тракторов, у которых уширен и удлинен гусеничный ход, в трансмиссию включен ходоуменынитель для получения рабочих скоростей передвижения машины, имеются дополнительная рама 2 для монтажа рабочего оборудования и механизмы 3, 4 для подъема и привода рабочего органа.

Рис. 6.38. Принципиальная схема роторного траншейного экскаватора

Рабочий орган ЭТР представляет собой жесткий ковшовый ротор (с числом ковшей 10—16), внутри которого помещен поперечный ленточный конвейер. При поступательном движении гусеничного тягача укрепленные на вращающемся роторе ковши с зубьями непрерывно разрабатывают траншею, поднимают разрыхленный грунт на поверхность и высыпают его на ленту поперечного отвального конвейера, отбрасывающего грунт в сторону параллельно траншее в отвал. Глубина отрываемой траншеи регулируется гидравлическим механизмом 3 подъема-опускания рабочего органа. Для рытья траншей с различными параметрами на один и тот же базовый тягач могут навешиваться сменные рабочие органы с различными шириной, диаметром и числом ковшей ротора.
Усилие копания грунта складывается из окружного (касательного) усилия на роторе, создаваемого его приводом, и усилия продольной подачи ротора, создаваемого при движении тягача. Скорость движения тягача (от 10 до 800 м/ч} и частота вращения ротора (от 7 до 10 об/мин) определяют толщину срезаемой ковшами стружки и степень их наполнения. Размеры траншеи определяются шириной ковшей и степенью заглубления в грунт ротора, подвешеннога на тягах подъемного механизма.

Для разработки траншей с наклонными стенками — откосами крутизной до 1:0,25 в талых грунтах с пониженной несущей способностью на рабочем органе устанавливают пассивные ножевые откосники. При копании траншей с откосами в мерзлых грунтах применяют активные фрезерные уширители.
Передача энергии от дизеля тягача к основным исполнительным механизмам (роторному колесу, отвальному конвейеру, гусеничному движителю) и вспомогательному оборудованию (механизмам подъема рабочего органа и конвейера) осуществляется с помощью механической, гидравлической или электромеханической трансмиссии. Широкое распространение получили ЭТР с одномоторным приводом и механической трансмиссией, принципиальные и конструктивные схемы которых имеют мало различий.

Рассмотрим конструкцию ЭТР с механическим приводом на примере широко распространенных в СССР экскаваторов ЭР7АМ и ЭТР204, предназначенных для рытья траншей глубиной до 2,0 и при ширине 1,2 м.

Экскаватор ЭР7АМ (рис. 6.39) до последнего времени являлся одной из основных землеройных машин на строительстве трубопроводов диаметром до 820 мм и других объектах линейного строительства.

Тягач 1 экскаватора изготовлен на базе серийного трактора Т-100М мощностью 108 л. с. (80 кВт), переоборудованная ходовая часть которого обеспечивает машине хорошую устойчивость при работе на уклонах и проходимость при работе на слабых грунтах, а также исключает обрушение стенок траншеи при движении над ней тягача.

Рис. 6.39. Экскаватор траншейный роторный ЭР7АМ (ЭР7Е):
а — общий вид;

Крутящий момент от дизеля через муфту сцепления передается на дополнительную коробку передач, соединенную двумя карданными валами с тракторной коробкой передач. Вал передает крутящий момент на привод хода, вал —на привод рабочего органа. Основная и дополнительная коробки передач служат для получения и изменения рабочих и транспортных скоростей передвижения экскаватора. При одновременном включении обеих коробок передач можно получать 12 рабочих скоростей движения машины (сочетание трех скоростей дополнительной коробки и четырех — тракторной) в диапазоне 31—310 м/ч, что позволяет применять экскаватор в различных грунтовых условиях.

На тягаче смонтирована дополнительная рама (рис. 6.39, а) с размещенными на ней узлами подъема и привода рабочего органа. Рама состоит из подкосов, верхнего пояса и двух вертикальных направляющих стоек, по которым с помощью гидравлического подъемного механизма перемещается передний конец рабочего органа при переводе его из транспортного положения в рабочее и наоборот.

Рабочий орган экскаватора состоит из рамы, внутри которой смонтированы роторное колесо с ковшами и ленточный отвальный конвейер. Ротор поддерживается четырьмя парами опорных и направляющих роликов. Передний конец рамы опирается на подвижные ползуны — пятовые шарниры, подвешенные на цепях подъемного механизма. Задний конец рамы подвешен на цепях подъемного механизма и опирается на грунт с помощью поворотного сдвоенного пневмоколеса (или колеса с арочной шиной). Между ротором и опорным колесом установлен подборный щиток для зачистки дна траншеи от осыпающегося грунта. На раме закрепляются ножи-откосники, срезающие верхние бровки траншеи при работе экскаватора в несвязных грунтах.

Ротор состоит из двух стальных кольцевых дисков-обечаек (рис. 6.40), связанных между собой четырнадцатью ковшами вместимостью 90 л и поперечинами-стяжками коробчатого сечения. Каждый ковш открыт с двух сторон и состоит из боковин, донной обечайки 8 и цепного днища. В карманах 6 крепятся сменные зубья-клыки. Расстановка зубьев несимметричная, ступенчато-шахматная, обеспечивающая разработку тяжелых и мерзлых грунтов крупным сколом и хорошую наполняемость ковшей при работе в легких грунтах. Такая расстановка зубьев применяется на всех современных ЭТР. Ширина отрываемой экскаватором траншеи зависит от ширины ковша и характера расположения на нем режущих зубьев. Все ковши разбиты на две одинаковые группы (по семь ковшей, рис. 6.41). При сохранении непрерывности процесса копания в пределах всего рабочего органа на каждом ковше установлено по 3—4 зуба. Зубья одной группы, перенесенные условно на один ковш, перекрывают всю ширину забоя с небольшими промежутками порядка 20—30 мм, исключая образование борозд и выступов при разработке мерзлоты. На ковшах устанавливаются зубья двух типов: с наплавкой передней режущей грани электродом ВСН-8 для разработки талых грунтов и армированных твердосплавными износостойкими пластинами ВК-15 для мерзлых грунтов. По внутреннему диаметру колец ротора устанавливается прикрепляемый к раме передний щит, препятствующий высыпанию во внутреннюю полость ротора поднимаемого ковшами грунта до тех пор, пока ковш не займет верхнее крайнее положение, в котором происходит его разгрузка.

Рис. 6.40. Ковш экскаватора ЭР7АМ (ЭР7Е)

Рис. 6.41. Схема расстановки .зубьев на ковшах

По краям наружных поверхностей дисков ротора приклепаны секции круговых зубчатых венцов-реек (см. рис. 6. 40), находящиеся в зацеплении с двумя ведущими шестернями привода роторного колеса. Ведущие шестерни (см. рис. 6.39, б) привода ротора установлены на двух полувалах , которым через карданный вал, редуктор привода ротора (основой которого является задний мост серийного грузового автомобиля) и две цепные шарнирные передачи равномерно передается крутящий момент от редуктора отбора мощности. Равномерное распределение передаваемого крутящего момента между ведущими шестернями обеспечивается дифференциальным механизмом. На выходном валу редуктора смонтирована предохранительная многодисковая фрикционная муфта, исключающая поломки и перегрузки трансмиссии экскаватора при встрече ковшей в грунте с крупными каменистыми включениями.

Во внутренней полости роторного колеса перпендикулярно продольной оси машины установлен на раме отвальный ленточный конвейер радиусного тина. За счет криволинейности формы конвейера и довольно большой скорости движения его ленты шириной 800 мм (составляющей 3,6 и 4,2 м/с) обеспечивается необходимая высота подъема и дальность отброса грунта в сторону от траншеи. Каждый из двух концевых барабанов конвейера может быть ведущим, получая вращение от правого или левого приводных полувалов ротора через реверсивный редуктор и одностороннюю цепную передачу со сменными звездочками.

Рис. 6.42. Схема механизма

С ползунами 5 шарнирно связан передний конец рамы 4 рабочего органа. Узел подъема и опускания заднего конца рамы состоит из гидроцилиндра двустороннего действия 2 и двух пластинчатых цепей 3. Независимый принудительный подъем и опускание обоих концов рамы рабочего органа опеспечивает заглубление ротора и вывод его из траншеи при неподвижно стоящем экскаваторе (т. е. заглубление на месте), что позволяет вести работы в сложных условиях, характеризующихся наличием густой сети дорог, подземных коммуникаций и т. д.

Управление экскаватором смешанное — механическое и гидравлическое. Двигатель, бортовые фрикционы и коробки перемены передач имеют механическое управление, а механизм подъема рабочего органа — гидравлическое. Шестеренный насос гидропривода приводится в движение от дополнительной коробки передач тягача.

Перед началом рытья траншеи машинист включает привод вращения ротора и начинает с помощью подъемного механизма опускать его, постепенно заглубляя в грунт до заданной отметки. По достижении движущимися ковшами ротора необходимой глубины машинист включает одну из рабочих скоростей передвижения экскаватора, выбирая наиболее производительный скоростной режим в зависимости от грунтовых условий.

На базе экскаватора ЭР7АМ создана серия траншейных машин, отличающихся друг от друга в основном размерами разрабатываемых траншей: ЭР7Е — для рытья траншей с тсараметра-ма 1,8X^4 м под трубопроводы диаметром 1020 мм; ЭР7П — с параметрами траншей 2,2X0,85 (1,1) м для промыслового строительства; ЭР7Т — для траншей 2,2X1,7 м под трубопроводы диаметром 1220 мм. Семейство экскаваторов ЭР7 изготовляется на базе трактора Т-100М, который снимается с производства. В связи с переходом на новую более совершенную и мощную тракторную базу (трактор Т-130 с дизелем мощностью 160 л. с.) СКВ «Газстроймашина» были разработаны экскаваторы ЭТР204, ЭТР223 и ЭТР224, которые являются дальнейшим развитием конструкции экскаваторов типа ЭР7 и предназначены заменить соответственно машины ЭР7АМ, ЭР7Е и ЭР7П.

Экскаваторы новых моделей в отличие от машин семейства ЭР7 имеют навесной рабочий орган, увеличенную мощность первичного двигателя, повышенную вместимость ковшей (в 1,25— 1,5 раза), объемный гидропривод рабочего хода, улучшенную общую компоновку машины и т. п. Применение объемного гидропривода рабочего хода позволяет бесступенчатэ регулировать рабочие скорости передвижения в широком диапазоне (от 10 до 300 м/ч), наиболее полно использовать мощность двигателя, увеличить (на 30%) производительность машины. Применение навесного рабочего оборудования позволяет совершенствовать технологию производства траншейных работ, повысить мобильность и транспортабельность экскаваторов, расширить область их применения в стесненных условиях.

Экскаватор ЭТР204 (рис. 6.43, а) состоит из тягача и навесного рабочего органа.

Гусеничный ход базового трактора Т-130 удлинен и расширен по колее, а двигатель вынесен вперед относительно ходовых тележек. На тягаче 1 установлена низкая компактная рама 2 с направляющими стойками, на которой смонтирован редуктор 4 привода ротора, гидравлические механизмы 3 подъема и опускания передней и задней частей рабочего органа и узел опоры рабочего органа. К тягачу шарнирно прикреплена рама 7 рабочего органа, несущая роторное колесо диаметром 3550 мм (по режущим кромкам зубьев) с четырнадцатью ковшами вместимостью 140 л, двухсекционный отвальный конвейер, ножевые откосники и зачистное устройство для зачистки дна траншеи. Роторное колесо, щит-ограничитель, поддерживающие и направляющие ролики ротора ЭТР204 по конструкции одинаковы с такими же узлами экскаватора ЭР7АМ. Передние кронштейны рамы (рис. 6.43, б) рабочего органа шарнирно соединены с ползунами механизма подъема передней части рабочего органа, которые могут “передвигаться по наклонным направляющим стойкам рамы тягача (так же, как у экскаватора ЭР7АМ) с помощью пары гидроцилиндров и втулочно-роликовых цепей. Подъем и опускание задней части рабочего органа производятся парой гидроцилиндров, штоки которых шарнирно прикреплены к верхней части стоек, связанных с задним концом рамы канатами.

Задняя часть рабочего органа при копании траншей находится в подвешенном состоянии, поэтому рабочий орган не имеет задней опоры.

Рис. 6.43. Экскаватор траншейный роторный ЭТР204:
а — общий вид; б — схема механизма подъема рабочего органа и откидной части конвейера экскаваторов ЭТР204, 3TP223 и ЭТР224

Ленточный отвальный конвейер экскаватора ЭТР204 с шириной ленты 800 мм выполнен складываю щимся и состоит из горизонтальной и наклонной (откидной)
секций. Откидная секция конвейера устанавливается в наклонное рабочее положение и опускается с помощью гидроцилиндра через полиспаст с траверсой.

Все экскаваторы серий ЭТР204, ЭТР223 и ЭТР224 имеют единые кинематические схемы трансмиссии тягача и привода рабочего органа (рис. 6.44). Для передвижения экскаватора на рабочих скоростях при рытье траншей применен гидромеханический ходоуменьшитель, включающий насос переменной производительности, гидромотор и понижающий редуктор. Гидрообъемный привод ходо-уменынителя выполнен по схеме гидронасос — гидромотор. Движение от гидромотора через понижающие передачи раздаточного редуктора передается сначала на средний, а затем на нижний II валы коробки передач трактора, далее через коническую передачу, бортовые фрикционы и бортовые редукторы 8 на ведущие звездочки гусеничного хода. Скорость рабочего хода в диапазоне от 10 до 300 м/ч регулируется изменением производительности насоса. Для передвижения машины на транспортных скоростях крутящий момент от дизеля передается гусеницам через главную муфту сцепления, тракторную коробку передач, коническую пару, бортовые редукторы и фрикционы. Коробка передач тягача обеспечивает восемь транспортных скоростей при движении вперед (от 1,5 до 6,38 км/ч) и четыре скорости (от 1,52 до 4,25 км/ч) при движении назад.

Привод ротора осуществляется от вала отбора мощности тягача через раздаточный редуктор, конический редуктор с дифференциальным механизмом, цепные шарнирные передачи и консольные одноступенчатые редукторы. От редукторов движение передается полувалам привода ротора, на которых закреплены приводные шестерни, зацепляющиеся с рейками ротора. Между Раздаточным редуктором и редуктором привода ротора установлена предохранительная муфта предельного момента. Роторное колесо может вращаться с двумя скоростями (7,8 и 9,6 об/мин) вперед и с одной скоростью назад.

Пониженная частота вращения ротора необходима при разработке грунтов со значительными каменистыми включениями.

Отвальный двухсекционный конвейер приводится в действие от одного из полувалов привода ротора. Привод конвейера состоит из конического реверсивного редуктора и трех ветвей цепной передачи, приводящей верхний и нижний барабаны конвейера. Скорость движения ленты конвейера составляет 3,4, 4,3 и 5,4 м/с.

Производительность экскаваторов ЭТР204, ЭТР223 и ЭТР224 составляет 600—650 м3/ч. Кроме рассмотренных выше машин отечественная промышленность серийно выпускает экскаваторы: ЭТР231 (ширина траншеи 1,8 м, глубина 2,3 м) с дизель-электрическим приводом производительностью 800 м3/ч; ЭТР253А (ширина траншеи 2,1 м, глубина 2,5 м) производителыностью 1200 м3/ч с дизель-электрическим приводом (на базе трактора ДЭТ-250М) и бесступенчатыми скоростями рабочего хода 20—350 м/ч; ЭТР254 (ширина траншеи 2,1 м, глубина 2,5 м) производительностью 1200 м3/ч с механическим приводом ходового оборудования для получения 32 скоростей рабочего хода в диапазоне от 20 до 500 м/ч, предназначенный для работы в мерзлых грунтах с промерзанием на всю глубину траншеи.