Техническая характеристика экскаватора

По приводу рабочего органа

Механические – уже почти в прошлом.

Гидравлические – самые распространенные.

Дизель-электрические – тяжелые и особо тяжелые автономные.

Электрические – сверхтяжелые с питанием от ЛЭП.

По рабочему циклу

Непрерывного действия – роторные многоковшовые, с дисковой или цилиндрической (фронтальной) фрезой, с зубчатой цепью (траншейные).

Циклического действия (одноковшовые).

Классификация одноковшовых циклических экскаваторов

Одноковшовые экскаваторы – самые распространенные, самые многочисленные, самые универсальные и самые разнообразные одновременно. Они, так сказать, царство в царстве. Поэтому их классификация – предмет особого разговора.

По номеру размерной группы

0 – особо легкая: до 3 т, 10-40 л.с., ковш до 0,1 куб.м.

1 – легкая-1: 5-6 т, 30-50 л.с., 0,15-0,4 куб.м.

2 – легкая-2: 8-9 т, 40-60 л.с., 0,25-06 куб.м.

3 – средняя-1: 10-12 т, 50-80 л.с., 0,3-1,0 куб.м.

4 – средняя-2: 19-30 т, 80-130 л.с., 0,65-1,6 куб.м.

5 – тяжелая-1: 30-40 т, 100-200 л.с., 1,2-2,5 куб.м.

6 – тяжелая-2: 55-60 т, 200-350 л.с. 1,6-4,0 куб.м.

7 – особо тяжелая-1: 80-100 т, 300-500 л.с., 2,5-6,3 куб.м.

8 – особо тяжелая-2: 100-160 т, 400-800 л.с., 5-10 куб.м.

Экскаваторы тяжелее 8 группы считаются сверхтяжелыми и проектируются по индивидуальным ТУ.

По типу несущей ковш конструкции

Качающаяся мачта – жесткая ажурная конструкция. Чаше всего к мачте на тросах подвешивают волочащийся ковш. Опрокидывание ковша осуществляется тоже тросами. Такая конструкция называется драглайном. Применяется в карьерных шагающих экскаваторах, вскрышных и добывающих. Но грейфер плавучего экскаватора или экскаватора-погрузчика тоже может быть подвешен на мачте.

Телескопическая стрела устроена аналогично стреле автокрана. В экскаваторах применяется редко, там, где нужна повышенная жесткость стрелы при однообразном характере работы.

Шарнирная стрела. Именно ее использовал Отис. Громоздка, тяжела, но прочна и подвижна. Применяется в тяжелых и особо тяжелых машинах.

Ломающаяся стрела. В сочетании в гидроприводом используемся в большинстве универсальных экскаваторов.

По типу рабочего органа

Ковш.

Ковш с откидным днищем.

Ковш – прямая лопата.

Ковш – обратная лопата.

Грейфер.

Перегрузочный ковш (короб).

Примечание 2: Ковш вгрызается в грунт, ковш-лопата его загребает. Грейфер, состоящий из двух шарнирно соединенных половин, раскрытым опускают на грунт, при подъеме он захватывает грунт и захлопывается. Грейфер применяют на рыхлых и жидких грунтах. Короб загребает уже разрыхленную землю сбоку.

Мини-экскаваторы

Типичный мини-экскаватор – это внекатегорийный одноковшовый экскаватор на гусеничном ходу с ломающейся стрелой и гидроприводом рабочего органа, массой до 1,5-1,7 т, с двигателем 10-20 л.с. и ковшом до 0,15 куб. м. Бульдозерным отвалом они если и оснащаются, то «для лишь бы было»: тягового усилия недостаточно для бульдозерных работ. Зато оснащаются обширным комплектом дополнительного оборудования (см. ниже).

Есть среди мини и совсем малютки, с двигателем до 50 куб.см. Для управления такими не нужны разрешения, права, удостоверения тракториста. Купил – и пользуйся.

Несмотря на трудности транспортировки (ПДД не пускают любые гусеничные машины на дороги общего пользования с твердым покрытием), мини-экскаваторы благодаря своей экономичности, универсальности и способности работать в самых стесненных условиях, приобретают все большую популярность в мелком строительстве.

Что еще может экскаватор

У многих экскаваторов с рабочим гидроприводом можно вместо ковша навешивать гидромолот, гидроперфоратор, ножницы, бур, вилы, зажим/захват, рыхлители, зуб-долото и т.д. Так что одноковшовый экскаватор с ломающейся стрелой – удивительно универсальная машина.

 

Экскаватором называют землеройную машину, выполняющую операции по отделению грунта от массива и перемещению его в отвал или транспортные средства в пределах зоны досягаемости рабочего оборудования. Экскаваторы оборудуют одним или несколькими ковшами. Б первом случае их называют одноковшовыми, во втором — многоковшовыми.

Одноковшовые экскаваторы. Рабочий процесс одноковшового экскаватора (экскавация) состоит    из    последовательно выполняемых операций: отделения грунта <п массива, заполнения им ковша, транспортирования грунта в ковше к месту разгрузки, разгрузки грунту из ковша, возвращения последнего в забой на исходную позицию. Совокупность этих операций составляет рабочий цикл экскаватора в результате выполнения, которого выдается одна порция продукции в объеме разгруженного аз ковша грунта. По этому признаку в соответствии с принятой ранее классификацией строительных машин одноковшовые экскаваторы относят к машинам цикличного действия.

П о н а з н а че н и ю одноковшовые экскаваторы делят на строительные — для выполнения земляных работ, погрузки и разгрузки сыпучих материалов; строительно-карьерные — для выполнения работ по назначению строительных экскаваторов, а также для разработки карьеров строительных материалов и добычи полезных ископаемых открытым способом; карьерные— для работы в карьерах; вскрышные — для снятия верхнего слоя грунта или горной породы перед карьерной разработкой; туннельные и шахтные—для работы под землей при строительстве подземных сооружений и разработке полезных ископаемых.

Одноковшовые экскаваторы могут разрабатывать грунты выше 8 (4.8) и ниже 9 уровня своей стоянки соответственно рабочим оборудованием прямой и обратной лопат. Для увеличения рабочей зоны, например, при разработке котлованов больших размеров, на погрузочных и разгрузочных, а также на вскрышных работах на экскаваторы устанавливают рабочее оборудование драглайна 12. Для отрывки глубоких котлованов, ям, колодцев используют рабочее оборудование грейфера 10, для планировочных работ — специальное планировочное оборудование 11 и т. п. На экскаваторы может быть установлено также крановое, сваебойное и другое сменное рабочее оборудование—всего более 4(1 видов. Одноковшовый экскаватор может иметь только один вид рабочего оборудования или комплектоваться его сменными видами, устанавливаемыми на машину в зависимости от выполняемых работ. В первом   случае   экскаваторы   называют   специальными, а во втором — универсальными. К последним относится большинство строительных экскаваторов. В нашей стране более 90 % выпускаемых одноковшовых экскаваторов являются универсальными. Используемые на массовых разработках горных пород открытым способом специальные карьерные экскаваторы имеют только один вид рабочего оборудования — прямую лопату.

Вскрышные экскаваторы имеют одинаковую с карьерными машинами базу и отличаются от последних главным образом размерами рабочего оборудования — ковшом большей вместимости, увеличенным его вылетом — расстоянием от оси вращения экскаватора до центра масс ковша. Это позволяет более полно использовать энергетические параметры силовой установки, прочностной ресурс машины и другие характеристики с целью получения наибольшей производительности на. разработке вскрышных грунтов, менее прочных по сравнению с залегающей под ними горной породой. Для работы в карьерах широко применяют мощные шагающие драглайны, которые используют как на погрузке взорванной породы, так и на вскрышных работах. Карьерные и вскрышные экскаваторы, а также шагающие драглайны относятся к горным машинам. Однако их широко используют на строительстве крупных земляных сооружений, например, плотин, дамб, водохранилищ, каналов и т. п. 

 

 

 

Одноковшовые экскаваторы различают п о и с п о л н е н и ю р аб о ч е г о о б о-р у д о в а н и я, элементы которого могут быть соединены между собой и с базой машины шарнирами и канатами или иметь жесткие шарнирные сочленения. Последние присуши гидравлическим экскаваторам. Жесткое сочленение позволяет более полно использовать массу экскаватора для реализации больших усилий на зубьях ковша, благодаря чему представляется возможным разрабатывать грунты с повышенными площадями поперечных сечений срезов, что существенно повышает производительность этих машин. 
Гидравлический привод одноковшовых экскаваторов обеспечивает рабочему оборудованию большую маневренность, позволяет выбирать более рациональные рабочие движения. Благодаря существенным преимуществам перед канатными машинами гидравлические экскаваторы в общем объеме производства одноковшовых экскаваторов в нашей стране составляют более 80 %. В отдельную группу по рассматриваемому признаку выделяют экскаваторы с телескопическим оборудованием, применяемым в конструкциям экскаваторов-планировщиков я (см. 4.8), с помощью которых выполняют планировочные, зачистные и обычные экскаваторные работы. 
Одноковшовые экскаваторы изготовляют как самоходные машины, способные передвигаться в пределах строительной площадки, а также при смене строительного объекта. Для передвижения по грунтам с пониженной несущей способностью применяют гусеничные ходовые устройства с увеличенной опорной поверхностью. При частой смене строительных объектов для придания экскаваторам большей мобильности их оборудуют пневмоколесными ходовыми устройствами, используя для этого также автомобильную или тракторную базу, или специальные шасси автомобильного типа. Карьерные и вскрышные экскаваторы оборудуют, как правило, гусеничными ходовыми устройствами, а мощные драглайны — шагающим ходом С развитой поверхностью опорной рамы, что позволяет снизить удельное давление машины на грунт до допустимых значении. 
П о в оз м о ж я ости в р а щ е ы и я □ о в о ротной части различают полноповоротные (с неограниченными угловыми перемещениями) и неполноповоротные (с ограниченными угловыми перемешенными) экскаваторы. Неполноповоротными изготовляют ЛИШЬ экскаваторы на базе пневмоколесных тракторов, все остальные одноковшовые экскаваторы изготовляют полноворотными. 
П о ч и с л у у с та и о в л с н н ы х двигателе и различают одно- и многомоторные экскаваторы. К одномоторным относят также экскаваторы с несколькими двигателями, работающими на один вал. Одноковшовые строительные экскаваторы оборудуют преимущественно одномоторной силовой установкой с механическим, гидромеханическим или гидравлическим приводом. Лишь отдельные модели экскаваторов с канатной подвеской рабочею оборудования имеют многомоторный привод. Карьерные л вскрышные экскаваторы, а также шагающие драглайны оборудуют многомоторным электроприводом постоянного тока с питанием от сети высокого напряжения. 
Главным параметром одноковшового экскаватора является вместимость ковша, которая совместно с продолжительностью рабочего цикла определяет производительность экскаватора. 
В соответствии с принятой в 1968 г. системой индексации одноковшовые строительные экскаваторы обозначают индексами, состоящими из двух заглавных букв ЭО (экскаватор одноковшовый универсальный) и через дефис обязательных четырех цифр, которые соответственно определяют: размерную группу экскаватора, тип ходового устройства, конструктивное исполнение рабочего оборудования, порядковый номер модели данного типа и исполнения. Для обозначения типа ходового устройства применяют индексы: 1 — гусеничное, 2— гусеничное с увеличенной опорной поверхностью, 3 — пневмоколесное, 4 — специальное шасси автомобильного типа. 5 — шасси грузового автомобиля, 6 — на базе трактора и т.д., а исполнения рабочего оборудования: 1 —рабочее оборудование с канатной подвеской, 2 — то же, с жесткой подвеской, 3 — то же, телескопическое. Например, ЭО-Н23 означает: экскаватор одноковшовый универсальный четвертой размерной группы (вместимость основного ковша 1,0 м ) с гусеничным ходовым устройством и жесткой гидравлической подвеской рабочего оборудования, модель 3, Буквами после цифр обозначают очередную модернизацию экскаватора А, Б, В и т. д. и специальное климатическое исполнение (ХЛ — северное, Т — тропическое, ТВ — тропическое влажное). 
Строительные экскаваторы, выпущенные до 1968 г., имеют другую структуру индексов, например, Э-652Б, что означает: экскаватор одноковшовый универсальный с ковшом вместимостью 0,65 м второй модели, прошедший вторую модернизацию. Индексы карьерных и вскрышных экскаваторов строят по типу ЭГ-12 (экскаватор гидравлический с ковшом вместимостью 12 м'(), ЭШ.20/90 (экскаватор-драглайн шагающий с ковшом вместимостью 20 м3 и стрелой длиной 90 м) и т. д. 
Независимо от вида рабочего оборудования, за исключением машин, изготовленных на базе пневмоколесных тракторов, все одноковшовые экскаваторы имеют структурно одинаковую базовую часть, состоящую из нижней рамы 5 (см. 4.8) с ходовым устройством 4 и поворотной платформы 2 с кабиной /, силовой установкой 7 и противовесом в. Поворотная платформа опирается на нижнюю раму и без ограничений поворачивается на ней с помощью о пор но-поворотного устройства 3, по конструкции и принципу работы сходного с аналогичными устройствами для башенных и автомобильных кранов (см. гл. 3). 
Прямая лопата. Как уже отмечалось ранее, рабочее оборудование прямой лопаты применяют для экскавации грунтов выше уровня стоянки экскаватора. Строительные экскаваторы с этим видом рабочего оборудования имеют ковши вместимостью до 3,2 и—с канатной и до 1,6 м3 — с гидравлической подвеской, а карьерные и вскрышные экскаваторы — до 20 м3. 
Рабочее оборудование экскаватора включает стрелу, рукоять и ковш со сплошной режущей кромкой в верхней части его лобовой стенки или оснащенной зубьями, канатных экскаваторов ( 4.9. а) стрела 13 своей нижней частью (пятой) соединена цилиндрическим шарниром с поворотной платформой i в ее передней части, а верхней головной частью она подвешена канатом 4 стрелоподъёмной лебедки 2 к двуногой стойке 3. С помощью этой лебедки изменяют угол наклона стрелы к плоскости опорной поверхности экскаватора в интервале 45.,.60". Рукоять 10 с закрепленным на ней ковшом 7 опирается на стрелу через устройство /У, называемое седловатым подшипником и позволяющее ей изменять свой вылет, а также поворачиваться относительно стрелы в одной с ней плоскости. Рукояти бывают однобалочными (4.9, б) при двухбалочной стреле и двух-балочными (4.9, в) при однобалочной стреле. Ковш представляет собой прямоугольную в плане емкость, слегка расширяющуюся книзу, с открывающимся днищем 8 (см. 4.9, а), которое фиксируют в закрытом положении подпружиненным засовом, установленным внизу лобовой стенки ковша. Задней частью через проушины ковш крепят к рукояти, а его наклон к последней регулируют тягами 9, переставляя их из среднего положения в отверстия на рукояти ближе к ковшу при работе в плотных грунтах или дальше от ковша при работе в легких грунтах и в низких забоях, соответственно уменьшая или увеличивая угол резания. Через уравнительный блок 18 (4.9, бив), установленный на задней стенке ковша (4-9, б) или на коромысле 24 (4.9, в), ковш подвешивают к полиспасту 6 подъемной лебедки 12. 
Рабочие движения канатных одноковшовых экскаваторов в режиме экскавации грунта обеспечиваются механизмами подъема ковша, напора, поворота и открывания днища ковша. Для выработки требований, предъявляемых к этим механизмам, рассмотрим рабочий процесс экскаватора.

 

Толщина среза, а, следовательно, сопротивление грунта копанию и текущее значение   развиваемой   силовой   установкой мощности зависят от напорного перемещения, которое не остается постоянным при переходе от одной траектории к другой, а также при отработке различных по высоте забоев. При постоянной скорости этого движения, реализуемой экскаваторным приводом, требуемых напорных перемещений добиваются периодическим выключением этого движения в течение копания.

Изложенное позволяет сформулировать следующие требования к механизмам экскаватора. Механизм подъем, а ковша должен обеспечивать подъем ковша, удерживать его в фиксированном положении, а также обеспечивать гравитационное опускание ковша. С этой целью для одномоторных экскаваторов его выполняют в виде нереверсивной", а для многомоторных экскаваторов в виде реверсивной лебедок, оборудованных тормозами.

Механизм напора должен обеспечивать перемещение рукояти в прямом (на забой) и возвратном (от забоя) направлениях, а также ее фиксирование на определенном вылете при временном отключении напора в процессе копания грунта и для удержания рукояти от произвольного опускания во время транспортной операции. Этот механизм выполняют в двух вариантах: при однобалочной рукояти—в виде реверсивной лебедки, при двухбалочной рукояти — в виде реверсивной зубчато-реечной передачи. По первому варианту (см.  4.9, 6\ барабан 14 напорной лебедки, приводимый в прямое или возвратное вращение от силовой установки с помощью цепной передачи 15, устанавливают соосно с шарнирами пяты стрелы. Напорные канаты 19, обогнув блоки 10, установленные на стреле в ее средней части, закрепляются в хвостовой части рукояти, а канат возвратного движения 20— в ее передней части, у ковша. Эта канатная система обеспечивает перемещение рукояти в направлении увеличения ее вылета и в возвратном при соответствующих вращениях барабана в прямом (, по часовой стрелке) и возвратном направлениях.

В большинстве случаев на экскаваторах с канатным напором свободную ветвь 17   подъемного    каната    закрепляют   на

напорном барабане (см.  4.9, б), обеспечивая этим монотонную зависимость напорного усилия от подъемного — с увеличением сопротивления грунта копанию возрастает также усилие в подъемном полиспасте, а, следовательно, и в ветви 17, в результате чего увеличивается крутящий момент на напорном барабане. Этим достигается плавная работа подъемного и напорного механизмов, легкость управления рабочими движениями ковша при копании.

При врезании ковша в твердый грунт с поверхности земли, а также для выдвижения максимально подшитой к головным блокам 5 рукояти с груженым ковшом, когда усилия в канате 17 недостаточно для ее выдвижения, дополнительно используют крутящий момент, передаваемый напорному барабану цепной передачей 15. По второму варианту (см.  4.9, (?) независимое от подъемного напорное движение рукояти передается от силовой установки через систему двух цепных передач 15 и 22 и пар шестерни 23 — зубчатые рейки 21, установленные на нижних полках балок рукояти. 

 

 

 

 

 

 

Литература

Домбровский Н.Г. Экскаваторы. М., 1969 
Шостак Я.Е. и др. Экскаваторы. Минск, 1974