книги / Многоковшовые экскаваторы

УДК 69.002.5 (075) Б43

Рецензенты:

канд. техн. наук В.П. Шардин (Пермский государственный технический университет);

доцент кафедры ЭАБТ О.А. Косолапов (Пермский военный институт внутренних войск МВД России)

Белоногов, Л.Б.

Б43 Многоковшовые экскаваторы: учеб.-метод. пособие / Л.Б. Белоногов, Л.В. Янковский. - Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2010. - 126 с.

ISBN 978-5-398-00516-5

Рассмотрены конструкции многоковшовых экскаваторов. Пред­ ставлены расчеты основных параметров, устойчивости экскаваторов и тяговые расчеты.

Приведены примеры выполнения курсового проекта. Предназначено для студентов специальности 190205 «Подъемно­

транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование» при выполнении курсовых и дипломных проектов.

УДК 69.002.5 (075)

з

Экскаваторами непрерывного действия называют землерой­ ные машины с активными рабочими органами, которые копают грунт и перемещают его одновременно и непрерывно, обеспечивая при этом более высокую производительность по сравнению с од­ ноковшовыми экскаваторами циклического действия. Эти экскава­ торы используют на прокладке нефте - и газопроводов, водопро­ водных, канализационных и коммуникационных линий, при со­ оружении каналов и водоводов в мелиоративном строительстве, при разработке карьеров строительных материалов и т. д.

Главная особенность этих машин заключается в непрерывно­ сти рабочего процесса. Он осуществляется при совмещении двух или трех одновременных и непрерывных рабочих движений; вра­ щательного или поступательного движения рабочего органа отно­ сительно машины и поступательного движения самой машины (траншеекопатели, щеленарезные машины, многоковшовые экс­ каваторы поперечного резания); вращательного движения рабоче­ го органа в своей плоскости и вращательного движения поворот­ ной части машины вокруг вертикальной оси (роторные экскава­ торы поперечного резания); поступательного или вращательного и поперечного колебательного движения рабочего органа с по­ ступательным движением всей машины.

Преимущества многоковшовых экскаваторов по сравнению с одноковшовыми заключаются в их более высокой удельной про­ изводительности и меньшей стоимости производства работ. В на­ шей стране ими выполняют до 20% общего объема земляных ра­ бот. Однако многоковшовые уступают одноковшовым экскавато­ рам при работе в тяжелых грунтах, особенно при разработке грунтов с каменными включениями.

В зависимости от направления движения рабочего органа различают экскаваторы продольного, поперечного и радиально­ го копания (рис. 1).

Рис. 1. Схемы экскаваторов непрерывного действия:

а, б - цепного поперечного копания; в - цепного продольного;

г- роторного траншейного; д - роторного карьерного

Уэкскаваторов продольного копания направление движе­

ния рабочего органа (ковшовой цепи или ротора) совпадает с направлением движения экскаватора. У экскаваторов попереч­ ного копания рабочие органы движутся перпендикулярно на­ правлению движения экскаватора.

1. РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ МНОГОКОВШОВЫХ ЭКСКАВАТОРОВ

1.1.Конструкция цепных траншейных экскаваторов

Вкачестве примера рассмотрим конструкцию основных уз­ лов экскаватора ЭТЦ-202А.

Экскаватор ЭТЦ-202А. Мелиоративный экскаватор (дреноукладчик) ЭТЦ-202А (рис. 2) предназначен для рытья тран­ шей в талых грунтах до III категории включительно, содер­

жащих отдельные твердые включения размером до 350 мм, с выдерживанием заданного уклона дна траншеи по копирному тросу и полумеханизированной укладки керамических и пласт­ массовых (в бухте) дренажных труб с одновременной обкладкой их ленточным фильтрующим материалом (при применении спе­ циального оборудования).

1 2 3 4

Рис. 2. Схема экскаватора ЭТЦ-202А

Экскаватор выполняет работы на подъемах и спусках с ук­ лоном до 10°, на косогорах с наклоном до 5° и преодолевает в транспортном положении подъемы до 15° и косогоры до 7°. При наличии местных неровностей высотой свыше 15 см, про­ дольного уклона свыше 5°, поперечного уклона свыше 3°, а так­ же твердых включений точность выдерживания заданного укло­ на дна траншеи не гарантируется.

Экскаватор изготовлен на базе оригинальных узлов с при­ менением ряда покупных и комплектующих изделий.

Рама экскаватора 12 (см. рис. 2) сварной конструкции уста­ новлена на ходовой раме 9. Подвеска гусениц 11 полужесткая, позволяющая тележкам независимо друг от друга качаться в продольной плоскости экскаватора относительно осей перед­ них шарниров на угол ±4°. Приводится каждая гусеница от бор­ тового фрикциона и цепной передачи.

К двигательной установке 1 отнесены двигатель Д-50, главная муфта сцепления, ручная система управления топливным насосом и жалюзи. Коробка скоростей 2 в сборе служит для передачи мощности от двигателя 1 к рабочему органу и другим исполни­ тельным механизмам и включает в себя ходоуменыпитель, борто­ вой фрикцион и привод транспортера. Коробка скоростей обеспе­ чивает четыре транспортные скорости вперед и четыре назад, две скорости ковшовой цепи, а также два диапазона рабочих скоростей при совместной работе с ходоуменьшителем.

Гидромотор НПА-64 привода рабочего хода позволяет осу­ ществлять ручное бесступенчатое регулирование дросселем ско­ ростей передвижения экскаватора при рытье траншеи. Питание гидромотор НПА-64 получает от гидронасоса НШ-46, установ­ ленного на корпусе коробки скоростей.

На раме пилона 8 размещены рабочий орган 5, транспортер 10, привод транспортера, бункер, лоток и упоры. Бункер приме­ нен для направления грунта, разгружаемого из ковшей на ленту отвального транспортера. Упорами рабочий орган поддер­ живается в транспортном положении. Транспортером, состоя­ щим из рамы, ведущих барабанов, опорных роликов, очисти­ телей и ленты, удаляется грунт, вынутый из траншеи, в отвал на левую или правую сторону по ходу экскаватора. Ведущие бара­ баны приводятся в движение от редуктора привода транспорте­ ра цепной передачей.

На рабочем органе экскаватора, включающем в себя свар­ ную раму, натяжное устройство, турасный вал, очистители ков­ шей и направляющие ролики, установлены две ковшовые цепи б

с шагом 190 мм, приводимые в движение двумя звездочками, размещенными на турасном валу. К ковшовым цепям при­ креплены 12 ковшей штампо-сварной конструкции.

Привод ковшовой цепи 4 состоит из предохранительной муф­ ты, двух втулочно-роликовых цепей, натяжной и направляющей звездочек. Многодисковая фрикционная предохранительная муфта служит для предотвращения поломок узлов и деталей экскаватора при встрече ковшей с непреодолимыми препятствиями.

При применении оборудования для автоматического вы­ держивания заданного уклона дна траншеи параллельно наме­ ченной трассе на специальные регулируемые штативы натягива­ ется копирная проволока, на которую опирается щуп датчика следящей системы.

Ручное и автоматическое регулирование глубины копания производится боковыми гидроцилиндрами 7 рабочего органа при плавающем положении гидроцилиндра трубоукладчика с принудительным заглублением рабочего органа или при пла­ вающем положении гидроцилиндров рабочего органа - гидро­ цилиндра трубоукладчика - без принудительного заглубления. Возможно одновременное регулирование гидроцилиндрами ра­ бочего органа и трубоукладчика с принудительным заглублени­ ем рабочего органа.

К основным параметрам цепных траншейных экскаваторов относятся размеры отрываемых траншей и производительность. Различают скребковые и ковшовые рабочие органы цепных экс­ каваторов. Первые предназначены для разработки траншей ши­ риной до 400 мм.

Рабочий орган цепных экскаваторов (рис. 3) представляет собой замкнутую цепь 7, на звеньях которой закреплены ковши или режущие элементы 2. Цепь приводится в движение от звез­ дочек 3 верхнего турасного вала и огибает нижний (полевой) турас, выполненный в виде блоков 5, свободно сидящих на оси. Верхняя ветвь ковшовой цепи опирается на поддерживающие ролики 4, а нижняя может перемещаться в жестких направлени­ ях (рис. 3, а) или свободно провисать (рис. 3, б, в).

Рис. 3. Цепной многоковшовый рабочий орган: а - цепь в направляющих; б - свободно провисающая цепь; в - встреча ковша, закрепленного на свобод­ но провисающей цепи, с препятствием; 1 - цепь; 2 - ковш; 3 - звездочки верх­ него турасного вала; 4 - верхние поддерживающие ролики; 5 - огибные блоки; 6 - направляющие

При движении цепи направляющие ковши перемещаются прямолинейно и сопротивление копанию, приложенное к режущей кромке, не может повернуть ковш - этому препятствуют реакции на направляющих. При движении цепи в направляющих обеспечи­ вается ровная поверхность забоя. Однако при встрече с непреодо­ лимым препятствием поднимается вся ковшовая рама, которую для этого устанавливают на гибкой подвеске. Встреча ковшовой цепи с препятствием приводит к высоким динамическим нагруз­ кам и нарушает ход рабочего процесса.

При свободно провисающей цепи ковш в процессе копания поворачивается вместе со звеном цепи, на котором он закреп­ лен, и удерживается в рабочем положении за счет натяжения цепи. На рис. 3,в показан случай встречи ковша, закрепленного на свободно провисающей цепи, с препятствием. Усилие Р на режущей кромке создает момент М = РИ, который уравновеши­ вается натяжением цепи Рц на плече А0, стремящемся повернуть ковш в обратном направлении. Величина Ри в значительной сте­ пени зависит от первоначального натяжения цепи, определяю­ щего её свободное провисание. Если цепь чрезмерно натянута,