Одноковшовые экскаваторы с прямой лопатой гидравлический привод

Сайт инженера-проектировщика

Свежие записи

Экскаваторы с гидроприводом.

Одноковшовые экскаваторы с гидравлическим приводом.

Экскаваторы с гидравлическим приводом (рис. 1.1) на современном уровне составляют большую часть одноковшовых строительных экскаваторов. Практика показала, что по сравнению с механическими экскаваторами при одинаковой мощности двигателя, гидравлические имеют на 20 — 30% меньшую металлоемкость и значительно более высокую производительность. Объясняется это меньшей металлоемкостью гидровлического привода относительно механического. Во время работы гидровлический привод экскаватора обеспечивает принудительное перемещение рабочего оборудования в любом направлении с заданными скоростями, большое количество основных и вспомогательных движений рабочего оборудования, различные углы поворота рабочего оборудования, что позволяет не только повысить производительность, но и расширить технологические возможности .

Основные виды рабочего оборудования одноковшовых гидравлических экскаваторов приведены на рис. 1.2. Схема гидравлического экскаватора с оборудованием «прямая лопата» приведена на рис. 1.2, а. Рабочее оборудование имеет шарнирно закрепленную на поворотной платформе стрелу 2, к которой шарнирно присоединена рукоятка 4. К рукоятке 4 прикреплен ковш 6. Гидроцилиндры 1, 3 и 5 возвращают все элементы.

Рис. 1.1 — Общий вид гидравлического экскаватора с оборудованием «прямая лопата»

Почти 90% всех гидравлических экскаваторов изготавливают с рабочим оборудованием «обратная лопата» (рис. 1.2, б). К стреле 2 шарнирно прикрепляют рукоятку 4, к которой прикрепляют ковш 6. Все элементы управляются гидроцилиндрами 1, 3 и 5.

На гидравлический экскаватор можно установить и грейферный ковш (рис.1.2, в). При разработке он погружается в грунт принудительно с помощью гидроцилиндров рабочего оборудования. Это позволяет разрабатывать как сыпучие так и твердые грунты. Створками ковша 6 управляют с помощью гидроцилиндра 7. Когда необходимо обеспечить большое вертикальное перемещение грейферного ковша, между рукояткой и ковшом дополнительно монтируют телескопическую штангу (например, при строительстве подземных сооружений методом «стена в грунте»).

Рис.1.2 — Основные виды рабочего оборудования одноковшовых гидравлических экскаваторов:

a, б — соответственно «прямая» и «обратная» лопаты; в — грейфер; 1 — гидроцилиндры подъема и опускания стрелы; 2 — стрела; 3, 5 — гидроцилиндры поворота соответственно рукоятки и ковша; 4 — рукоятка; 6 — ковш; 7 — гидроцилиндр управления створками ковша

До 6% гидравлических экскаваторов изготавливают с телескопическим рабочим оборудованием. Такие экскаваторы универсальнее, их можно применять для планирования склонов, зачистки дна, стенок котлованов и др.

Конструктивные схемы гидравлических экскаваторов с оборудованием «обратная лопата» 3 размерной группы приведены на рис. 1.3. На поворотной платформе шарнирно прикреплена главная стрела 6, подъем стрелы осуществляется гидроцилиндрами 11. На рукоятке 8 шарнирно прикреплен ковш 10, он может возвращаться гидроцилиндром 9.

Гидравлические экскаваторы оснащают переменным оборудованием гидро- или пневмомолот и применяют такие экскаваторы для уплотнения дна котлованов и разработки мерзлых грунтов.

Рис. 1.3 — Конструктивные схемы гидравлических гусеничных экскаваторов 3-й размерной группы ЭО-3122 (а) и ЭО-3121 (б) с оборудованием обратная лопата:

1 — ходовая тележки; 2 — поворотная платформа; 3 — капот; 4 — силовая установка; 5 — кабина; 6 — главная стрела; 7, 9, 11 — гидроцилиндры рукоятки, ковша и стрелы; 8 — рукоятка; 10 — ковш

Техническая производительность, м³ / ч, одноковшовых экскаваторов при копании грунтов составляет:

где q — вместимость ковша, м3;

K_н — коэффициент наполнения ковша,

K_н = 0,9 … 1,2; Kp — коэффициент рыхление почвы, Kp = 1,15 … 1,4;

t_ц — продолжительность рабочего цикла, с.

Экскаваторы непрерывного действия

К экскаваторам непрерывного действия относятся многоковшовые землеройные машины с рабочим органом в виде ковшовой цепи или ковшового колеса.

Экскаваторы непрерывного действия по назначению делятся на траншейные; для строительства дренажных систем; мелиоративные и канальные (для разработки, ремонта и очистки каналов) карьерные.

Траншейные экскаваторы

Траншейные экскаваторы используют для рытья траншей и щелей прямоугольного и трапециевидного профиля под трубопроводы, канализационные и теплофикационные системы, линии связи и электроснабжения, для рытья траншей под ленточные фундаменты, для выполнения гидротехнических и мелиоративных работ. Их изготавливают как экскаваторы продольного копания.

Система индексации экскаваторов непрерывного действия продольного копания имеет обозначение ЕТ — экскаватор траншейный. Тип рабочего органа означает буква Р — роторный; Л — цепной (ЕТР, ЭТЛ). Через тире записывают три цифровых обозначения (ЕТР-203А). Первые две цифры указывают на главный параметр траншейного экскаватора — глубину копания, третья цифра — это порядковый номер модели A — первая модернизация.

Траншейный экскаватор состоит из базового пневмоколесного или гусеничного тягача, который обеспечивает перемещение машины и рабочего оборудования, в состав которого входит рабочий орган для разработки и отвальный, устройство для транспортировки грунта в поперечном направлении относительно направления движения машины; оборудование для подъема и опускания рабочего органа.

Рабочее оборудование может быть навесным, прицепным или полуприцепным к базовой машине. Элементы, которые разрабатывают грунт, в цепных траншейных экскаваторов закреплены на одной или двух тяговых цепях, в роторных — на жестком колесе-роторе. Чаще всего траншейные экскаваторы оборудуют ковшами. Траншейные экскаваторы, как правило, перемещают грунт отсыпая его параллельно траншее. Траншею заданного профиля и размеров выполняют за один проход. Производительность таких экскаваторов в 2 — 3 раза выше, чем в одноковшовых, значительно выше качество работ и меньшие энергозатраты. Траншейные экскаваторы разрабатывают грунты I — III категорий, как в нормальном состоянии, так и мерзлые грунты.

Цепные экскаваторы

Конструктивная схема цепного навесного траншейного многоковшового экскаватора приведена на рис. 12.3. На базовом тягаче (рис. 1.3, a) с помощью жестких тяг 9 и рамы 2 закреплена ковшовая рама 7. В верхней и нижней частях рамы установлены ведущие 4 и натяжные 8 звездочки, их охватывают тяговые цепи 5 с закрепленными ковшами 6. В процессе работы при одновременном движении базового тягача и ковшей, каждый ковш срезает стружку постоянного сечения, которая наполняет его. В верхнем положении, обходя ведущую звездочку 4, каждый ковш опрокидывается, высыпая грунт на ленточный отвальный конвейер 3 влево или вправо; можно высыпать грунт соответственно справа или слева от траншеи.

Из рабочего положения в транспортное машина переводится гидроцилиндром 1. При втягивании штока гидроцилиндра 1, верхняя часть ковшовой рамы 7 перемещается влево, а нижняя поднимается.

Рис. 1.3 — Конструктивная схема цепного многоковшового траншейного экскаватора:

1 — гидроцилиндр подъема и опускания рабочего органа; 2 — рама; 3 — ленточный отвальный конвейер; 4,8 — ведущая и натяжная звездочки; 5-тяговая цепь; 6 — ковш; 7 — ковшовая рама 9 — жесткая тяга

Гидроцилиндром 1 регулируется глубина разработки траншеи. Если ее надо углубить, увеличивают ковшовую раму 7 и тяговые цепи и устанавливают больше ковшей. Ширина траншеи определяется размером ковшей.

Роторные экскаваторы

Роторные экскаваторы применяют для устройства траншей глубиной 1,4 — 3,0 м и шириной 0,6 — 1,2 м. Базовой машиной является трактор, рабочим оборудованием роторные колесо, оборудованное ковшами.

Роторные траншейные экскаваторы чаще всего изготавливают по полуприцепной схеме (рис. 1.4). К задней части базового трактора 1 прикрепляется вертикальная направляющая рама 4, в которой на катках передвигается передняя часть роторной рамы 8. На катках 7 установлен ротор 11, где смонтировано ковши 5. Во время работы экскаватор движется поступательно, а ротор вращается, каждый ковш срезает серповидную стружку и заполняется грунтом. Далее ковш транспортирует грунт вверх, переворачивается, высыпает грунт на ленточный конвейер, который отводит его в сторону, образуя отвал, параллельный траншеи. Чтобы грунт преждевременно не высыпался из ковша, на роторной раме закрепляют радиусную направляющую 13.

В процессе работы роторная рама передней частью опирается на базовый трактор, а задней — на пневматические колеса 9. Для зачистки и сглаживания дна траншеи устанавливают зачистной башмак 10. При копании траншеи со склонами, на роторной раме устанавливают ножевые элементы 12.

Рис. 1.4 — Роторный траншейный экскаватор:

а — конструктивная схема; б — продольный разрез стружки; в — вид со стороны рабочего органа; 1 — базовый трактор; 2 — гидроцилиндр подъема и опускания роторной рамы; 3 — цепь; 4, 8 — направляющая и роторная рамы; 5 — ковш; 6 — отвальный ленточный конвейер; 7 — каток; 9 — пневматическое колесо; 10 — зачистной башмак; 11 — ротор; 12 — ножевые элементы; 13 — направляющая роторных рам, которую поднимают и опускают гидроцилиндром 2 и цепью 3, конец которого закреплен на передней части роторной рамы.

При переводе из рабочего положения в транспортное переднюю часть роторной рамы постепенно поднимают, уменьшая глубину траншей, и пневматические колеса 9 выкатываются на поверхность. Ротор погружается в грунт под действием массы рабочего оборудования. Глубина копания зависит от диаметра ротора и не превышает 2,5 м.

В передней части ковшей устанавливают сменные зубцы. При разработке мерзлых грунтов, монтируют специальные зубцы, армированные износостойкими пластинами. При этом используют специальную схему их размещения, которая позволяет разрабатывать грунт на крутых склонах, а также это уменьшает энергоемкость процесса. Копание мерзлого грунта ведется на пониженных скоростях тягача и рабочего органа, при этом производительность экскаватора снижается в 3 — 5 раз.

Для рытья узких траншей и щелей в мерзлых грунтах применяют фрезерные машины, в которых ротор представляет собой диск с закрепленными по ободу сменными резцами.

Скорость движения рабочих органов траншейных экскаваторов не превышает 2,2 м / с, а рабочая скорость машины составляет 6 — 300 м / час. Энергия от двигателя к рабочим органам передается с помощью механической, гидравлической или электромеханической трансмиссией. Транспортная скорость таких экскаваторов составляет 0,5 — 22 км / ч, производительность 80 — 16 м 3 / ч; вместимость ковша 16 — 45 литров.

Определение производительности

Техническая производительность, м³ / ч, многоковшовых экскаваторов определяется:

где q — вместимость ковша, л;

K_н — коэффициент наполнения ковша;

K_н = 0,7 … 1,1; Z — количество ковшей на роторе;

n — частота вращения ротора, с-1;

K_p — коэффициент рыхление почвы;

V_ц — скорость перемещения ковшового цепи, м / с;

Источник

Одноковшовые экскаваторы

Введение

Одноковшовый экскаватор — землеройная машина циклического действия для разработки (копания), перемещения и погрузки грунта. Рабочим органом является подвижный ковш, закреплённый на стреле, рукояти или канатах. Ковш загружается за счет перемещения относительно разрабатываемого грунта. При этом корпус экскаватора относительно грунта остается неподвижным — тяговое усилие создаётся механизмами экскаватора. Это отличает экскаватор от скрепера и погрузчика, где тяговое усилие при загрузке ковша создаётся перемещением корпуса машины.

Одноковшовый экскаватор — наиболее распространённый тип землеройных машин, применяемых в строительстве и добыче полезных ископаемых.

1. Устройство и принцип работы одноковшовых экскаваторов

Одноковшовый экскаватор (рис. 1) — это тоже средство передвижения, хотя и созданное для копания, подъема и разгребания грунта и материалов. Ходовая часть этих машин очень похожа на ходовую часть танка: такой же двигатель и такая же гусеничная лента. У экскаватора есть несколько стрел, и последняя кончается ковшом для зачерпывания земли. Многие экскаваторы, вроде того что изображен ниже на рисунке, имеют впереди мощный стальной щит для выравнивания территории. Так же как и на подъемном кране, в экскаваторе применяются гидравлические цилиндры для приведения в движение его стрел и ковша. Другие гидравлические двигатели и клапаны управления, находящиеся в кабине, позволяют управлять движением гусениц и бульдозерного щита. Гидроцилиндры приводятся в действие тем же двигателем внутреннего сгорания, что передвигает гусеницы экскаватора.

Основной двигатель приводит в действие насосы, которые создают избыточное давление масла в гидроцилиндрах, и при этом вытягивается стрела. Водитель в кабине с помощью рычагов управляет движениями ковша и щита (рис. 2).

Стрела поднимается и удлиняется, когда поршень в цилиндре идет вверх. А когда поршень опускается, стрела укорачивается и тоже опускается (рис. 3).

Поршень плечевого цилиндра управляет движением плеча (рис. 4).

Ковш черпает или высыпает, когда поршень его цилиндра вытягивается или втягивается. Работая в открытом карьере, экскаватор с легкостью перетаскивает камни и валуны (рис. 5).

2. Классификация одноковшовых экскаваторов

Одноковшовые экскаваторы классифицируются по:

• типу шасси;
• типу привода;
• типу рабочего оборудования;
• возможности поворота рабочего оборудования относительно опорной поверхности.

2.1 Классификация по возможности поворота рабочего оборудования относительно опорной поверхности

По возможности поворота рабочего оборудования относительно опорной поверхности одноковшовые экскаваторы делятся на неполноповоротные и полноповоротные.

Рабочее оборудование, приводы, кабина машиниста и двигатель устанавливаются на поворотной платформе, которая в свою очередь устанавливается на шасси посредством опорно-поворотного устройства (ОПУ), и может поворачиваться относительно него в любую сторону на любой угол. Части гидросистемы шасси и поворотной платформы полноповоротных экскаваторов соединены с применением коллектора, что позволяет производить неограниченное количество полных оборотов в одну сторону.

Неполноповоротные (рис. 7). Рабочее оборудование закрепляется на шасси с помощью поворотной колонки. На многих машинах подобного типа поворотная колонка монтируется на поперечных направляющих, что позволяет перемещать ее вместе с рабочим оборудованием вправо-влево с последующей жесткой фиксацией для более удобного положения рабочего оборудования. Поворот рабочего оборудования осуществляется на угол 45-90 градусов от начального положения. Двигатель, механизмы, кабина машиниста размещены на неповоротном шасси. В настоящее время неполноповоротными выполняются экскаваторы, навешиваемые на тракторы.

1 — рама экскаватора, закрепленная на тракторе; 2 — Поворотная колонка; 3 — Стрела;

4 — Рукоять; 5 — Гидроцилиндр привода стрелы; 6 — Гидроцилиндр привода рукояти;

7 — Гидроцилиндр привода ковша; 8 — Ковш; 9 — Вариант установки ковша в положение обратной лопаты; 10 — Сменный грузовой крюк; 11 — Бульдозерный отвал; 12. — Выносные опоры

2.2. Классификация по типу шасси

Одноковшовые экскаваторы по типу шасси бывают навешиваемые на трактор, на автомобильном шасси, пневмоколесные, гусеничные, шагающие, железнодорожные, плавучие.

Навешиваемые на трактор (рис. 8). В качестве базового шасси используется трактор, чаще всего колёсный. Неполноповоротное экскаваторное оборудование устанавливается сзади (реже сбоку) трактора, на специальной раме. Характерный объём ковша — 0,2…0,5 м?. Применяются для выполнения небольших землеройных или погрузочных работ, чаще всего при ремонте инженерных сетей. Конструкция рабочего оборудования позволяет оперативно переставлять ковш для работы прямой или обратной лопатой. Ковш может заменяться грейфером, грузовыми вилами или крюком. Для привода используется двигатель базового трактора. Привод рабочего оборудования гидравлический. Благодаря относительно высокой скорости хода могут оперативно прибывать к месту выполнения работ, расположенных на расстоянии 20…30 км от места базирования. Трактор с навешенным экскаваторным оборудованием может использоваться также для выполнения транспортных и бульдозерных работ.

На автомобильном шасси (рис. 9). В качестве базового шасси используется грузовой автомобиль, чаще всего повышенной проходимости. Обладают высокой скоростью перемещения. Применяются в случаях, когда требуется высокая мобильность: в военном деле (инженерные войска, дорожные войска), при выполнении спасательных операций, при строительстве дорог, очистке каналов. Рабочее оборудование – преимущественно – обратная лопата. Выпускаются экскаваторы с телескопической стрелой и поворотным ковшом, позволяющим оперативно переходить от прямой лопаты к обратной. Для привода может использоваться как двигатель базового автомобиля, так и отдельный двигатель, установленный на поворотной платформе.

Пневмоколесные экскаваторы (рис. 10) имеют собственное специальное шасси, опирающееся на колёса с пневматическими шинами. Для повышения устойчивости и предотвращения сползания при загрузке ковша имеют выносные опоры. Имеют скорость хода до 30 км/ч. Могут буксироваться грузовыми автомобилями со скоростью до 40 км/ч. Проходимость по слабым грунтам ограниченная. Выпускаются в широком диапазоне размерных групп — от микроэкскаваторов с объемом ковша 0,04 м2 до тяжёлых колёсных экскаваторов — с объёмом ковша до 1,5 м?. В связи со спецификой выполняемых работ: разработка котлованов, траншей, планировочные работы — рабочее оборудование — преимущественно обратная лопата. Могут использоваться с грейфером, челюстным захватом, гидравлическим молотом для рыхления грунта. Они получили широкое распространение при выполнении различных видов строительных и ремонтных работ.

Привод колёс шасси может осуществляться как от двигателя рабочего оборудования через механические или гидравлические передачи (гидромоторы), так и от отдельного двигателя.

Гусеничные одноковшовые экскаваторы имеют собственное специальное шасси с гусеничным движителем. Обладают высокой проходимостью и малым удельным давлением на грунт при большой массе. Могут работать на слабых и переувлажнённых грунтах, в том числе на торфоразработках. Имеют скорость хода 2…15 км/ч. К месту работ перевозятся тягачами на специальных тралах.

Рабочий диапазон объёмов ковша весьма широк: от миниэкскаваторов с объёмом ковша 0,04 м3 до карьерных с объёмом ковша 10 м3. Имеются также особо тяжёлые карьерные гусеничные экскаваторы с объёмом ковша 26 м3 производства фирмы DEMAG (Германия).

Рабочее оборудование: прямая лопата, обратная лопата, драглайн. Может использоваться с грейфером, челюстным захватом, гидравлическим молотом для рыхления грунта. Получили широкое распространение в строительстве и при добыче полезных ископаемых. Ряд моделей гусеничных и пневмоколёсных экскаваторов имеют унифицированную поворотную платформу и рабочее оборудование.

Шагающие одноковшовые экскаваторы (рис. 11). Поворотная платформа с оборудованием шагающего экскаватора установлена на опорной плите. С поворотной платформой связаны лапы, которые при работе экскаватора подняты (не касаются грунта). При передвижении экскаватора лапы опираются на грунт. При этом опорная плита отрывается от грунта. Экскаватор передвигается на один шаг вперед (для некоторых моделей возможно движение назад). После этого лапы поднимаются и возвращаются в исходное положение. На шагающем ходу выпускают крупные карьерные экскаваторы с объёмом ковша 15…40 м3 и вылетом стрелы до 65…150 м. Рабочее оборудование — драглайн. Шагающими экскаваторами выполняются вскрышные работы (расчистка залежей полезных ископаемых от пустой породы), а также добыча полезных ископаемых и перемещение их в отвал (высотой до 40 м). Погрузка полезных ископаемых шагающими экскаваторами в транспортные средства осуществляться не может.

Железнодорожные одноковшовые экскаваторы (рис. 12). В качестве шасси экскаватора используется железнодорожная платформа. Применяются для ремонтных работ на железной дороге. Имеют объём ковша до 4 м3. Поворотная платформа и оборудование часто унифицировано с гусеничными экскаваторами.

Плавучий одноковшовый экскаватор (рис. 13). Рабочее оборудование (драглайн или грейфер) установлено на понтоне. Применяются для погрузочно-разгрузочных работ, добычи песка, гравия из водоемов, дноочистительных и дноуглубительных работ. От плавучих кранов, оборудованных грейферами, плавучие экскаваторы отличаются меньшей высотой и упрощённой конструкцией стрелы.

2.3. Классификация одноковшовых экскаваторов по типу двигателя

Одноковшовые экскаваторы по типу двигателя бывают паровыми, с двигателем внутреннего сгорания, электрические.

Паровые экскаваторы — в качестве двигателя используется паровая машина. Были распространены в начале 20-го века. В настоящее время не выпускаются.

Экскаваторы с двигателями внутреннего сгорания — наиболее распространённый тип. Экскаватор имеет собственный двигатель, чаще всего дизельный. Это обеспечивает автономность работы. Диапазон мощности двигателей, устанавливаемых на современные экскаваторы весьма широк.

Электрические экскаваторы — для привода рабочего оборудования используются электрические двигатели, получающие энергию от внешней сети или от собственного дизель-электрического агрегата. Электрический привод с питанием от внешней сети применяется для карьерных экскаваторов. Такие экскаваторы экономичны и не загрязняют атмосферу карьера. Электрический привод с питанием от собственного дизель-электрического агрегата применяется в плавучих экскаваторах. Электрический двигатель развивает крутящий момент при заторможенном якоре, поэтому электрическому экскаватору не нужны сложные механические передачи.

Экскаваторы, работающие во взрывоопасной среде (в шахтах) первичного двигателя не имеют. Их гидравлическое оборудование питается жидкостью высокого давления от внешней маслостанции.

2.4 Классификация по типу механических передач (приводов рабочего оборудования)

Одноковшовые экскаваторы по типу механических передач делятся на механические, электромеханические и с гидравлическим приводом.

Механические. Тяговое усилие к рабочим органам передаётся посредством канатов (или цепей), движимых лебёдками.

Механический канатный привод широко применялся на экскаваторах в прошлом.

На современных моделях канатный механический привод применяется только для драглайна или грейфера.

Электромеханические. Тяговое усилие к рабочим органам передаётся посредством канатов (или цепей), движимых лебёдками. Привод каждой лебёдки и вспомогательных механизмов осуществляется индивидуальным электрическим двигателем. Такой привод применяется на тяжелых карьерных (в том числе и шагающих) и промышленных экскаваторах

Экскаваторы с гидравлическим приводом. В экскаваторах с гидравлическим приводом усилие на элементах рабочего оборудования создается гидроцилиндрами и гидродвигателями. Двигатель экскаватора приводит во вращение гидравлический насос, создающий давление рабочей жидкости в напорной магистрали гидросистемы.

В настоящее время гидравлические экскаваторы имеют преимущественное распространение.

Заключение

В данной статье мы ознакомились с принципом работы, классификацией одноковшового экскаватора. Из всего вышесказанного можно сделать вывод о том, что — это наиболее распространённый тип землеройных машин, применяемых в строительстве и добыче полезных ископаемых.

Источник