Изучение конструкций и определение технико-эксплутационных показателей экскаваторов

Лабораторная работа № 4

Изучение конструкций и определение

технико-эксплутационных показателей экскаваторов

1. Цель работы. В процессе работы ознакомиться с назначением, устройством и работой одноковшовых экскаваторов, с определением основных параметров и технико-эксплуатационных показателей экскаваторов.
2. Экскаваторы: классификация, технические характеристики, область применения в строительстве

Экскаваторы представляют собой самоходные землеройные машины, предназначенные для копания и перемещения грунта.

Различают одноковшовые экскаваторы периодического (цикличного) действия с основным рабочим органом в виде ковша определенной вместимости и экскаваторы непрерывного действия с многоковшовыми, скребковыми и фрезерными (бесковшовыми) рабочими органами.

Процессу резания грунта сопутствует перемещение части отделенного от массива грунта перед рабочим органом, внутри его (при ковшовом рабочем органе) или по нему (при отвальном органе). Совокупность этих перемещений вместе с резанием называют копанием.

Экскаваторы разрабатывают грунт либо позиционно (одноковшовые экскаваторы и роторные экскаваторы поперечного копания), либо в процессе перемещения всей машины (экскаваторы непрерывного действия, кроме указанных выше роторных). Разработанный грунт либо укладывается в отвал рядом с отрытой выемкой или карьером, либо погружается в транспортные средства для его перевозки.

Одноковшовые  экскаваторы оборудуют одним ковшом, а экскаваторы непрерывного действия - несколькими ковшами или заменяющими их рабочими органами - скребками, комбинированными органами для раздельного отделения грунта от массива и выноса его к месту отсыпки, зубьями (без ковшей) и т. п., закрепленными на рабочем колесе (роторе) или на замкнутой рабочей цепи). Каждый рабочий орган, как и в случае одноковшового экскаватора, работает в цикличном режиме, но со сдвигом во времени выполнения одноименных операций различными рабочими органами, вследствие чего грунт отсыпается непрерывным потоком.

Экскаваторы непрерывного действия имеют меньшие материалоемкость и энергоемкость, чем одноковшовые экскаваторы, что обусловлено более равномерным нагружением этих машин во времени. В то же время они имеют более низкий коэффициент использования во времени из-за более частых отказов многозвенной структуры этих машин. Являясь специальными землеройными машинами, экскаваторы непрерывного действия имеют узкую область применения по сравнению с одноковшовыми экскаваторами.

Рабочий цикл одноковшового экскаватора состоит из последовательно выполняемых операций копания грунта, его перемещения в ковше к месту отсыпки, разгрузки ковша с отсыпкой грунта в отвал или в транспортное средство и возвращения ковша на позицию начала следующего рабочего цикла. После отработки элемента забоя (части грунтового массива в пределах досягаемости рабочего оборудования или, по условиям эффективного использования технологических возможностей экскаватора, несколько раньше) экскаватор перемещают на новую позицию. Совокупность рабочих циклов на одной позиции экскаватора вместе с его перемещением на новую позицию образует большой цикл.

Одноковшовые  экскаваторы классифицируют по следующим признакам:

по  назначению:

- строительные - для производства земляных работ, погрузки и разгрузки сыпучих материалов;

- строительно-карьерные - для тех же работ и, кроме того, 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);

по  виду рабочего оборудования:

- прямая и обратная лопаты - для разработки грунта соответственно выше и ниже уровня стоянки экскаватора;

- драглайн - для разработки котлованов, траншей и каналов, погрузки и разгрузки сыпучих материалов, вскрышных работ;

- грейфер - для отрывки глубоких выемок;

- планировщик - для планирования горизонтальных поверхностей и откосов);

по способу подвески рабочего оборудования:

- канатные - с гибкой подвеской на канатных полиспастах;

- гидравлические - с жесткой подвеской рабочего оборудования с помощью гидроцилиндров;

по  виду исполнения рабочего оборудования: с шарнирно-рычаж-ным и телескопическим рабочим оборудованием;

по  виду ходового устройства:

- пневмоколесные, в т. ч. с использованием автомобильной или тракторной баз, а также специальных шасси автомобильного типа;

- гусеничные с нормальной и увеличенной опорной поверхностью;

- шагающие - для мощных драглайнов большой массы;

по исполнению опорно-поворотного устройства:

- полноповоротные (угол поворота рабочего оборудования в плане не ограничен);

- неполноповоротные (угол поворота рабочего оборудования в плане ограничен 270°);

по типу привода- с одномоторным (механическим и гидромеханическим и многомоторным (гидравлическим и электрическим) приводом.

Кроме перечисленных  выше видов экскавационного оборудования одноковшовые экскаваторы могут иметь крановое, сваебойное, трамбовочное и другое сменное оборудование.

Экскаваторы, имеющие только один вид рабочего оборудования, называют специальными, а укомплектованные сменными видами рабочего оборудования - универсальными. К последним относится большинство строительных одноковшовых экскаваторов.

Строительные  экскаваторы предназначены для разработки грунтов до IV категории включительно без предварительного разрыхления, а также более прочных грунтов, включая мерзлые и скальные, после их разрыхления другими средствами.

Жесткое сочленение элементов  рабочего оборудования гидравлических экскаваторов позволяет более полно по сравнению с канатными экскаваторами использовать вес машины для реализации больших усилий на зубьях ковша при оборудовании обратной лопаты и грейфера, благодаря чему основным видом рабочего оборудования этих экскаваторов стала обратная лопата, а не прямая лопата, как у канатных машин. Гидропривод обеспечивает рабочему оборудованию большую маневренность и универсальность, позволяет выбирать более рациональные рабочие движения, обеспечивает передачу движения от двигателя рабочему органу, в том числе с преобразованием вращательного движения в поступательное, простыми техническими решениями. Благодаря существенным преимуществам перед канатными машинами гидравлические экскаваторы в общем объеме отечественного экскаваторного парка составляют более 80%.

Гусеничные и шагающие ходовые устройства служат как для  перемещения экскаватора на новую стоянку, так и в качестве опорной базы для передачи нагрузок на грунт при экскавации. Пневмоколесные ходовые устройства используют в основном только для передвижения, а при работе экскаватора его устанавливают на выносные опоры, разгружая ходовую часть.

Индексация. Отечественные универсальные экскаваторы обозначают индексами типа ЭО-0000 (рис. 1).

Буквы ЭО означают - экскаватор одноковшовый универсальный.

Главным параметром одноковшового экскаватора является его масса, в соответствии с которой экскаваторы подразделяются на размерные группы (табл. 1), характеризуемые определенным набором основных параметров (мощностью силовой установки, вместимостью ковша, усилием на его зубьях, размерами рабочей зоны, продолжительностью рабочего цикла, скоростями передвижения и рабочих движений, преодолеваемыми уклонами, удельным давлением на грунт или нагрузкой на ось, габаритными размерами и др.).

Тип ходового устройства указывается цифрами с 1 по 9: 1 - гусеничное (Г); 2 - гусеничное уширенное (ГУ); 3 - пневмоколесное (П); 4 - специальное шасси автомобильного типа (СШ); 5 - шасси грузового автомобиля (А); 6 - шасси серийного трактора (Тр); 7 - прицепное ходовое устройство (Пр); 8, 9 - резерв.

Климатическое исполнение: ХЛ или С – северное, Т – тропическое; ТВ – для работы на влажных тропиках.

Например, ЭО-4123ХЛ расшифровывается: экскаватор одноковшовый универсальный, четвертой размерной группы с гусеничным ходовым устройством, жесткой подвеской рабочего оборудования, третьей модели в северном исполнении.

Таблица 1

Размерные группы универсальных  одноковшовых экскаваторов

Размерная группа	Масса экскаватора, т		Вместимость ковшей, м3
	Свыше	До
1	-	6,3	0,1…0,2
2	6,3	10	0,25…0,28
3	10	18	0,40…0,65
4	18	32	0,65…1,00
5	32	50	1,00…1,60
6	50	71	1,60…2,5
7	71	-	2,5…4,00

В качестве основного  для отечественных гидравлических экскаваторов до 5-ой размерной группы включительно принято рабочее оборудование обратная лопата, а для 6-ой размерной группы - прямая лопата.

На экскаваторах устанавливают ковши различной вместимости: основные (типа 02), узкие (01) - меньшей вместимости, для разработки - прочных грунтов и широкие (03) - большей вместимости, для слабых грунтов.

Пневмоколесные  экскаваторы используют на рассредоточенных строительных объектах с небольшими объемами работ. Благодаря высокой скорости передвижения (на порядок выше, чем у гусеничных машин), они способны преодолевать большие расстояния при смене строительных объектов.

Гусеничные экскаваторы, обладая повышенной проходимостью, передвигаются со скоростью, не превышающей 4...6 км/ч. Их применяют, в основном, на строительных объекты с большими объемами земляных работ без специальной подготовки рабочих площадок, а также на карьерных работах.

Для перевозки этих машин  на большие расстояния используют специальные транспортные средства (тяжеловозы, железнодорожный транспорт и т. п.). Погружается экскаватор на транспортное средство собственным ходом.

Полноповоротный пневмоколесный (рис. 2, а) или гусеничный гидравлический экскаватор (рис. 2, б) состоит из базовой части и рабочего оборудования. При замене последнего базовую часть обычно сохраняют в неизменном виде.

Базовая часть экскаватора включает ходовую тележку с нижней рамой 3 (рис. 2, а и б), опорно-поворотное устройство 7 и поворотную платформу 6 с расположенными на ней насосно-силовой установкой, узлами гидравлической системы привода и кабиной машиниста 15.

Ходовое оборудование пневмоколесного экскаватора (рис. 2, а) состоит из сварной рамы, опирающейся на два ведущих моста 2 и 4. Для работы экскаватор устанавливают на откидные опоры 5, закрепленные на поперечной балке рамы за задним мостом. Чаще в качестве передней опоры для работы в том же режиме используют, кроме прямого назначения, бульдозерный отвал 1, установленный перед передним мостом и приводимый гидроцилиндром.

Каждая их гусеничных тележек 16 (рис. 2, б) гусеничного экскаватора приводится в движение гидромотором и зубчатыми передачами. При совместной работе механизмов привода каждой гусеницы в одном направлении обеспечивается прямолинейное передвижение машины, а при их работе во взаимно противоположных направлениях или при работе только одного механизма и заторможенной второй гусенице - поворотное движение (относительно центра опорного контура в первом или относительно центра опорной поверхности заторможенной гусеницы - во втором случае). Во избежание произвольного отката гусеничной тележки при работе экскаватора из-за реактивных нагрузок или уклона рабочей площадки механизм привода гусениц затормаживают или стопорят.

Опорно-поворотное устройство пневмоколесных и гусеничных экскаваторов, как и у кранов, закрытого шарикового или роликового типа предназначено для передачи на нижнюю раму внешних нагрузок от поворотной части экскаватора и обеспечения вращения последней. Механизм поворота состоит обычно из низкомоментного гидромотора и зубчатого редуктора, на выходном валу которого закреплена шестерня, зацепляющаяся с зубчатым венцом, неподвижно соединенным с нижней рамой экскаватора. При вращении шестерня обегает вокруг зубчатого венца, увлекая за собой поворотную платформу. Известны также безредукторные устройства с высокомоментыми гидромоторами. В приводе поворотного механизма установлен тормоз для полной остановки поворотной платформы в рабочем режиме экскаватора, а также для ее стопорения при переездах.