Строительные машины. Экскаваторы и башенные краны

Рис.4. Схема драглайна

1 - наводка; 2 - канат; 3 - блок; 4 - канат; 5 - стрела; 6 - блок; 7 - канат; 8 - ковш драглайна; 9 - канат.

Рабочее оборудование включает стрелу решетчатого типа, ковш драглайна 8, тяговый 9 и подъемный 7 канаты. Подъемный канат огибает головной блок 6 стрелы и навивается на барабан подъемной лебедки. Тяговый канат направляется роликовым устройством (наводкой) 1 и навивается на барабан тяговой лебедки. Ковш подвешен к тяговому и подъемному канатам при помощи цепей, причем между ветвями подъемных цепей установлена распорка, обеспечивающая свободное перемещение ковша при разгрузке. Для того чтобы ковш разгрузить, его опрокидывают, ослабляя разгрузочный канат.

Грейфер (рис.5) применяют для отрывки котлованов, траншей, колодцев и выполнения погрузо-разгрузочных работ. Грейферы, используемые на экскаваторах с гидравлическим приводом, имеют жесткую подвеску. Это позволяет создавать необходимые усилия напора при врезании и эффективно разрабатывать плотные грунты.

Рис.5. Рабочее оборудование грейфера

1 - базовая часть стрелы; 2 - тяга; 3 - гидроцилиндр рукояти; 4 - головная часть стрелы; 5 - рукоять; 6 - поворотная головка; 7 - рама; 8 - ползун; 9 - тяги; 10 - челюсть ковша; 11 - зубья ковша; 12 - оси.

Для навески грейфера используют базовую 1 и головную часть 4 стрелы, связанные тягой 2, и рукоять 5 обратной лопаты. Ковш грейфера состоит из двух челюстей 10 с зубьями 11 и двух тяг 9. В механизм подвески ковша входит рама 7, поворотная головка 6, гидроцилиндр расположенный внутри рамы, и ползун 8. Ширина челюстей ковша зависит от условий использования. Грейферный ковш в зависимости от условий поворота в плане может крепиться к рукояти тремя способами: неповоротным, неполноповоротным и полноповоротным. При любом виде соединения ковш может раскачиваться в продольном и поперечном направлениях.

При копании исходное положение челюстей грейферного ковша - разомкнутое Необходимое напорное усилие создается гидроцилиндрами 3 управления рукоятью. Замыкаются челюсти гидроцилиндром, расположенным внутри рамы. Поворотная головка обеспечивает поворот ковша в горизонтальной плоскости на 180 , что повышает эксплуатационные возможности оборудования.

При отрывке глубоких (до 30 м) колодцев применяют грейферное оборудование на напорной штанге, разработанное для экскаваторов 5-й и 6-й размерных групп.

При оборудовании грейфером  экскаватора с механическим приводом на нем монтируют удлиненную решетчатую стрелу (рис.6). Челюсти ковша замыкают тяговым канатом, а высоту изменяют подъемным канатом.

Рис.6. Схема грейфера с механическим приводом

1, 2 - барабаны; 3 - тяговый  канат; 4 - подъемный канат; 5 - стрела; 6 - тяги челюстей ковша; 7 - грейфер; 8 - оттяжка.

Недостаток грейферного  оборудования с канатным управлением  заключается в том, что плотность  разрабатываемого грунта зависит от его массы, поэтому основная область их применения погрузо-разгрузочные работы на сыпучих материалах.

Рис. 7. Сменное рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов:

а-прямая лопата; б-обратная лопата; в-драглайн, г — грейфер; д — копер для забивки свай; е — грузоподъемный кран; ж — струг; э — рыхлитель грунта

Дополнительно может  монтироваться буровое, сваебойное, крановое и другие виды оборудования.

По  типу подвески рабочего оборудования (рис. 8) различают экскаваторы с гибкими элементами (преимущественно канатами) для удержания и приведения в действие рабочего оборудования (гибкая подвеска) и с жесткими элементами - преимущественно гидравлическими цилиндрами (жесткая подвеска).

Рис. 8. Классификация экскаваторов по типу подвески рабочего оборудования:

а - с гибкой подвеской; б - с жесткой подвеской 16

Конструктивные особенности  рабочих органов определяются их назначением. По основному назначению применяются рабочие органы ковшового, грейферного и рыхлительного типов, однако следует отметить, что экскаваторы, являясь наиболее универсальными из всех строительных машин, имеют более сорока видов сменного рабочего оборудования.

По возможности поворота платформы экскаваторы подразделяют на полно- и неполноповоротные. На полноповоротных  экскаваторах поворот рабочего оборудования в плане не ограничен. Неполноповоротные экскаваторы выпускают в качестве навесного рабочего оборудования на колесном тракторе, поэтому угол по ворота поворотной колонки ограничен и составляет 150 - 240°. Для расширения производственных возможностей в настоящее время за рубежом освоен выпуск полноповоротных экскаваторов с поворотной колонкой.

Все одноковшовые экскаваторы, за исключением неполноповоротных, независимо от вида рабочего оборудования и типа подвески имеют одинаковую структурную базу (рис.9), включающую поворотную платформу 5, силовую установку 2, опорно-поворотное устройство 6, ходовое устройство 8, противовес 1, кабину оператора 3, рабочее оборудование 4, 7 и механизмы передвижения и поворота.

Рис.9. Базовая часть одноковшового экскаватора и основные виды сменного рабочего оборудования

1 - противовес; 2 - силовая  установка; 3 - кабина; 4, 7 - труба выхлопных  газов; 5 - поворотная платформа; 6 - опорно-поворотное устройство; 8 - ходовое устройство

Выбор типа экскаваторов, его модели и вида рабочего оборудования производят исходя из грунтовых и климатических условий, объемов и сроков производства работ, параметров земляных сооружений, дальности транспортирования грунта и ряда других факторов.

Основными положениями  при выборе экскаватора также  являются: выбор рациональной схемы работы; выбор рациональных технологических параметров забоя; рациональное использование взаимодействующих машин (экскаваторов и самосвалов).

Вид рабочего оборудования уточняется в зависимости от характера  работ (табл. 1.1).

Таблица 1.1.

Области применения сменного рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов

Например, гусеничные экскаваторы  рекомендуется применять на сосредоточенных  объемах земляных работ, когда не требуются частые перебазировки; при работе на слабых грунтах; при разработке скальных грунтов, где пневматические шины быстро выходят из строя.

Пневмоколесные экскаваторы целесообразно применять на грунтах с высокой несущей способностью и на рассредоточенных объемах работ, а также в городских условиях, где требуется частая перебазировка машин собственным ходом.

Экскаваторы на специальном  шасси автомобильного типа целесообразно применять на рассредоточенных работах (строительстве дорог, опор линий электропередачи, трубопроводов и т. п.).

Экскаваторы с навесным рабочим оборудованием на пневмоколесных тракторах целесообразно применять в условиях бездорожья и на рассредоточенных объектах.

 

Лекция №2. Многоковшовые (траншейные) экскаваторы. Бульдозеры.

Многоковшовые или как  их еще называют траншейные экскаваторы  – это землеройные машины, выполняющие все операции технологического цикла (разработку грунта, транспортировку его на поверхность и выгрузку в отвал или транспортное средство) одновременно.

Они являются самоходными  землеройными машинами непрерывного действия, которые при своем поступательном движении отрывают позади себя продольную выемку - траншею определенной глубины и ширины. В отличие от одноковшовых траншейные постоянно передвигаются во время работы и отделяют грунт от массива с помощью группы непрерывно движущихся по замкнутому контуру ковшей или скребков и одновременно эвакуируют его в сторону от траншеи в отвал или в транспортные средства с помощью отвального устройства. Таким образом, производительность траншейных экскаваторов, постоянно передвигающихся во время работы и отделяющих грунт от массива с помощью группы непрерывно движущихся по замкнутому контуру ковшей или скребков, в 2-2,5 раза выше, чем у одноковшовых машин, при более высоком качестве работ и меньших энергозатратах на 1м3 разработанного грунта. Причем траншейные экскаваторы способны эффективно разрабатывать как немерзлые, так и мерзлые грунты. Типы и параметры траншейных экскаваторов определены ГОСТом. В качестве главного параметра принимается глубина отрываемых траншей.

Совместно с другими  видами машин и вспомогательного оборудования экскаваторы непрерывного действия образуют технологические комплексы, предназначенные для выполнения различных видов работ при строительстве нефте- и газопроводов, оросительных и осушительных каналов, устройстве дренажных систем, закрытых напорных водоводов, добыче и переработке нерудных строительных материалов, строительстве подземных кабельных линий связи и электропередач, других коммуникаций.

Траншейные экскаваторы  классифицируют по следующим основным признакам:

- по типу рабочего органа - цепные (ЭТЦ) и роторные (ЭТР);

- по способу соединения рабочего оборудования с базовым тягачом - с навесным и полуприцепным рабочим оборудованием;

- по типу ходового устройства базового тягача - на гусеничные и пневмоколесные

- по типу привода - с механическим, гидравлическим, электрическим и комбинированным приводом.

Рабочим органом цепных экскаваторов (рис 1.) является однорядная или двухрядная свободно провисающая  бесконечная цепь 5, огибающая наклонную  раму 7 и несущие на себе ковши  или скребки 6.

Рис 1. Схема цепного траншейного экскаватора

Рабочим органом роторных экскаваторов (рис 2.) является жесткий  ротор (колесо) 12 с ковшами или  скребками 11,вращающийся на роликах 8 рамы 9.

Рис 2. Схема роторного  траншейного экскаватора

Ширина отрываемых траншей прямоугольного профиля зависит от ширины ковша или скребка и расположения на них режущих элементов.

На один и тот же базовый тягач могут быть навешены сменные рабочие органы с различной  шириной и количеством ковшей (скребков) для рытья траншей с  различными параметрами профиля. Для получения трапецеидального профиля рабочие органы цепного и роторного траншейного экскаватора оборудуют активными и пассивными откосообразователями.

Активные откосообразователи двухцепных траншейных экскаваторов (рис 1,а) представляют собой наклонно расположенные цепи 8 с поперечными резцами, совершающие возвратно-поступательное движение.

Пассивные откосообразователи роторных машин выполнены в виде двух наклонных сменных ножей 13 (рис 2,а), жестко закрепленных по бокам рамы ротора. Откосообразователи применяют при работе в немерзлых грунтах с низкой несущей способностью.

Для разработки мерзлых  грунтов цепные экскаваторы оборудуют  специальными сменными рабочими органами. Ковши роторных экскаваторов при разработке мерзлых грунтов оснащают специальными сменными зубьями, армированными твердосплавными износостойкими пластинами. Копание мерзлых грунтов ведется на пониженных скоростях тягача и рабочего органа, поэтому производительность экскаватора снижается в 3-5 раз.

Во время работы цепь или ротор движется в плоскости передвижения тягача. Отделение грунта от массива и заполнение им рабочего органа осуществляются в результате сообщения цепи или ротору двух совмещенных движений копания: основного – поступательного относительно рамы (для цепи) или вращательного вокруг своей оси (для ротора) и движения подачи – поступательного в направлении движения машины. Основное движение способствует отделению слоя грунта и направлено по касательной к траектории копания. Движение подачи регулирует толщину отделяемого слоя грунта и направлено перпендикулярно (нормально) касательному. Соотношение скоростей этих движений определяет траекторию движения режущих элементов рабочего органа в продольно-вертикальной плоскости, которая представляет собой наклонную прямую у цепных экскаваторов (рис 1,б) и трахоиду у роторных (рис 2,в).

Толщина стружки, отделяемая цепным рабочим органом, практически постоянна по всей высоте забоя. Роторный рабочий орган отделяет стружку переменной толщины, достигающей максимального значения на уровне оси вращения ротора. Скорость движения рабочего органа и скорость подачи (передвижения машины) подбирают таким образом, чтобы независимо от глубины траншей обеспечивалось 100%-е наполнение ковшей. Рабочая скорость передвижения экскаваторов при копании траншей бесступенчато регулируется в широком диапазоне в зависимости от условий работы, физико-механических свойств грунтов и составляет 5-800 м/ч у цепных машин и 10-500 м/ч у роторных. Скорость движения рабочего органа во многом определяется способом разгрузки ковшей роторных экскаваторов и динамическими нагрузками, действующими на цепь, у цепных. Скорость рабочего органа цепных машин не превышает 2,4 м/с. Рабочие органы современных траншейных экскаваторов имеют несколько скоростей движения, причем пониженные скорости используют при копании траншей в тяжелых талых и мерзлых грунтах. На обоих типах машин применяют гравитационный способ разгрузки под действием собственного веса грунта.

Разгрузка отделенного  от массива и поднятого из траншеи  грунта производится у двухцепных экскаваторов на поперечный отвальный ленточный конвейер 3 (рис 1,а) при повороте ковшей б или скребков относительно приводных звездочек 4 цепей. Эвакуация поднятого скребками на поверхность грунта по обе стороны от траншеи у одноцепных экскаваторов осуществляется двумя шнеками 9 (рис 1,в) винтового отвального конвейера, приводимого во вращение от цепи рабочего органа, или скребковым конвейером. У роторных экскаваторов (рис 2,а) грунт из ковшей 11 разгружается при достижении ими верхнего крайнего положения над поперечным отвальным ленточным конвейером 7, расположенным внутри ротора 12. Преждевременному высыпанию грунта из ковшей во внутреннюю полость ротора при их подъеме препятствует передний донный щит 6. Ленточные конвейеры цепных и роторных экскаваторов отбрасывают грунт в правую или левую сторону параллельно траншее в отвал или в транспортные средства (рис 1,а) и (рис 2,в). Обычно конвейеры имеют криволинейную форму, что в сочетании с довольно большой скоростью ленты (3,5...5 м/с) обеспечивает необходимую высоту подъема и дальность отброса грунта.