Землеройные машины

Экскаваторы. Экскаваторами (рис.7.11) называются землеройные машины, предназначенные для копания и перемещения грунта.

Все экскаваторы делят на две большие группы: непрерывного действия – многоковшовые (рис.7.11, а) и периодического (цикличного) действия ‑ одноковшовые (рис.7.11, б).

а)	б)

Рис. 7.11. Экскаваторы:

а – непрерывного действия; б – периодического (цикличного) действия

Экскаватор непрерывного действия имеет несколько ковшей, что позволяет ему выполнять операции по копанию и перемещению грунта одновременно. В зависимости от направления движения режущей кромки ковша по отношению к направлению движения машины различают экскаваторы продольного, поперечного и радиального копания. Экскаватор циклического действия оснащен одним ковшом, поэтому операции по копанию и перемещению грунта производит последовательно. В связи с этим многоковшовые экскаваторы обладают большей производительностью, позволяют выполнять работу по копанию в кратчайшие сроки. Однако их применение ограниченно особенностями грунта. Многоковшовые экскаваторы используются на однородных грунтах, одноковшовые же способны справляться со смешанными грунтами, каменными включениями твердых пород. Применение многоковшовых экскаваторов ограничено копанием различного рода углублений, требующих извлечения земли на поверхность. С их помощью быстро и эффективно роются канавы, траншеи. Поэтому экскаваторы циклического действия более универсальны и широко распространены, так как могут быть оборудованы различными видами сменного рабочего оборудования (прямая лопата, обратная лопата, грейфер, драглайн и крановое оборудование) и работать практически с любым грунтом.

Экскаватор периодического (цикличного) действия (рис. 7.12) состоит из следующих основных узлов: 1 – ходового оборудования; 2 – опорно-поворотного устройства (ОПУ); 3 – платформы поворотной с механизмами; 4 – кабины управления; 5 – сменного рабочего оборудования.

Рис. 7.12. Устройство и виды сменного рабочего оборудования

экскаватора периодического (цикличного) действия:

а – оборудованный прямой лопатой; б – оборудованный обратной лопатой;

в – драглайн; г – грейфер;

1 – ходовое оборудование; 2 – опорно-поворотное устройство (ОПУ);

3 – платформа поворотная с механизмами; 4 – кабина управления; 5 – сменное рабочее оборудование

Прямая лопата является наиболее распространенным оборудованием, используемая для разработки грунта выше уровня стоянки экскаватора. Широкое распространение прямой лопаты связано с ее универсальностью – применима для большинства грунтов, эффективно справляется с разгрузкой и погрузкой.

Обратная лопата является основным оборудованием для разработки грунта ниже уровня стоянки экскаватора. При ее использовании грунт копают в направлении экскаватора. Обратная лопата используется при рытье котлованов, узких траншей, отсыпке насыпей.

Рабочие оборудование драглайна представляет собой ковш, подвешенный к стреле с помощью каната, что позволяет ему работать на большой глубине, ниже уровня установки экскаватора.

Грейфер используется для подводных работ, рытье котлованов с отвесными стенками, погрузки.

Чаще всего строительные одноковшовые экскаваторы предназначены для работы на грунтах I…IV категории. Основным параметром экскаватора является геометрическая вместимость ковша. Поэтому вместимость ковша является одним из основных признаков, по которому классифицируются одноковшовые экскаваторы.

Действующая система индексации предусматривает следующую структуру индекса (рис. 7.13), дающего более полную характеристику эксплуатационных возможностей машины.

Рис. 7.13. Структура индексов одноковшовых универсальных экскаваторов

Буквы ЭО означают – экскаватор одноковшовый универсальный. Четыре основные цифры индекса последовательно означают: размерную группу машины, тип ходового устройства, конструктивное исполнение рабочего оборудования (вид подвески) и порядковый номер данной модели. Восемь размерных групп экскаваторов обозначаются цифрами с 1…8. Размер экскаватора характеризуют масса машины и мощность основного двигателя, а также геометрическая вместимость основного ковша.

В настоящее время серийно выпускаются экскаваторы 2…6-й размерных групп. В стандартах на экскаваторы для каждой размерной группы обычно приводятся несколько вместимостей ковшей – основного и сменных повышенной вместимости, причем для последних предусмотрены меньшие линейные рабочие параметры (глубина и радиус копания, радиус и высота выгрузки и т.п.) и более слабые грунты, чем при работе с основным ковшом. Основным считается ковш, которым экскаватор может разрабатывать грунт IV категории на максимальных линейных рабочих параметрах. Вместимость основных ковшей экскаваторов составляет: для 2-й размерной группы – 0,25…0,28 м³; 3-й – 0,40…0,65 м³; 4-й – 0,65…1,00 м³; 5-й – 1,00…1,60 м³; 6-й – 1,60…2,50 м³; 7-й – 2,50…4,00 м³.

Тип ходового устройства указывается цифрами с 1…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. Конструктивное исполнение рабочего оборудования указывается цифрами: 1 (с гибкой подвеской), 2 (с жесткой подвеской), 3 (телескопическое). Последняя цифра индекса означает порядковый номер модели экскаватора. Первая из дополнительных букв после цифрового индекса (А, Б, В и т.д.) означает порядковую модернизацию данной машины, последующие ‑ вид специального климатического исполнения: С или ХЛ – северное, Т – тропическое, ТВ – для работы во влажных тропиках (Например, индекс ЭО ‑ 5123ХЛ расшифровывается так: экскаватор одноковшовый универсальный, 5-й размерной группы, на гусеничном ходовом устройстве, с жесткой подвеской рабочего оборудования, третья модель в северном исполнении. Экскаватор оборудуется основным ковшом вместимостью 1,0 м³, соответствующим 5-й размерной группе, и сменными вместимостью 1,25 и 1,6 м³).

Чтобы разработать одноковшовым экскаватором порцию грунта, необходимо выполнить в определенной последовательности комплекс из четырех основных технологических операций, составлявших рабочий цикл: 1 – отделение грунта от массива и захват его ковшом ‑ копания; 2 – перемещение грунта в пределах досягаемости ковшом ‑ поворот на выгрузку; 3 – погрузка в транспорт или в отвал – выгрузка грунта из ковша; 4 – возврат рабочего оборудования в исходное положение – поворот в забой.

Время рабочего цикла определяется формулой

,

(7.11)

где t_коп – время копания, с;

t_пг – время поворота груженого ковша, с;

t_раз – время разгрузки, с;

t_пп – время поворота с порожним ковшом, с.

Эксплуатационная производительность П_э, м³/ч, определяется по формуле

,

(7.12)

где q – геометрическая вместимость ковша, м³;

t_ц – время цикла, сек;

К_н – коэффициент наполнения ковша,

К_н = 0…1,6;

К_р – коэффициент разрыхления грунта,

К_р > 1;

К_в – коэффициент использования машины по рабочему времени.