Факторы классификации видов экскаваторов. Классификация и конструктивные схемы экскаваторов Применение и значение экскаваторов

Экскаватором называется землеройная машина, предназначенная для разработки (копания и перемещения) грунта, легких горных пород в массиве или скальных в раздробленном состоянии.

Экскаваторы применяются для выполнения более половины земляных работ при строительстве промышленных и гражданских зданий и сооружений, автомобильных и железных дорог, аэродромов, гидротехнических систем и нефтепроводов, в карьерах при добыче строительных материалов и полезных ископаемых. С их помощью отрывают котлованы, траншеи, каналы, а также разрабатывают выемки и насыпи и отделывают откосы и стенки.

В дорожных войсках экскаваторы являются основной землеройной машиной, применяются самостоятельно и в составе комплектов и комплексов землеройно-транспортных машин для строительства и восстановления земляного полотна, возведения насыпей и сооружения выемок, при выполнении заградительных, карьерных и погрузочно-разгрузочных работ, для инженерного оборудования районов, участвуют в работе отрядов обеспечения движения.

Рабочий процесс экскаваторов состоит из отделения грунта от массива – копания, транспортировки грунта к месту разгрузки, разгрузки и возвращения рабочего органа в положение для нового копания.

Все экскаваторы в зависимости от времени рабочего процесса делят на две большие группы: непрерывного действия – многоковшовые; периодического (циклического) действия – одноковшовые.

Многоковшовые экскаваторы обе операции (копание грунта и его перемещение) выполняют одновременно; одноковшовые – последовательно, прерывая копание на время перемещения грунта. Таким образом, рабочее время машины, в течение которого выбирают грунт, и производительность многоковшовых экскаваторов выше, чем одноковшовых. Применение многоковшовых экскаваторов ограничено особенностью их конструкции. В основном применяются при рытье траншей и добыче нерудных материалов в карьерах с однородными грунтами без каменных включений.

Одноковшовые экскаваторы являются универсальными и имеют более широкую область применения:

применяются для разработки грунтов как выше, так и ниже уровня площадки установки экскаваторов;

используются для земляных, погрузочно-разгрузочных и других видов работ, для чего комплектуются несколькими видами сменного рабочего оборудования;

применяются для разработки грунтов I-II категории без предварительного рыхления забоя, грунтов III-IV категории, в том числе мерзлых и скальных грунтов, с предварительным рыхлением забоя взрывом или с помощью рыхлителей;

используются в стеснённых условиях, при разработке грунта под водой, выгружая его в транспортные средства или в отвал.

Промышленность изготавливает различные типы экскаваторов, которые классифицируются по способу перемещения, по типу применяемого основного двигателя, по приводу механизмов, по типу силовых передач, по типу системы управления, по конструкции ходового устройства, по углу поворота поворотной платформы, по конструкции исполнения рабочего оборудования.

По способу перемещения экскаваторы бывают сухопутными и плавучими. Сухопутные экскаваторы делятся на самоходные и перемещаемые тягачом на буксире или прицепе как без разборки, так и с демонтажем отдельных элементов.

По типу применяемого основного (первичного) двигателя современные экскаваторы выпускаются с дизельными или электрическими двигателями. Дизельные двигатели используются на экскаваторах, которые приходится часто перемещать с места на место (на строительстве автомобильных и железных дорог, строительстве нефтепроводов и т. д.). Электрические двигатели используются на экскаваторах, постоянно работающих в одном месте (например, в карьерах). Они проще и дешевле в эксплуатации.

По приводу механизмов различают экскаваторы одномоторные, у которых все рабочие механизмы запускаются одним или несколькими двигателями, работающими на один вал, и многомоторные, у которых каждый рабочий механизм приводится в действие отдельным (индивидуальным) двигателем.

По типу силовых передач движения от двигателя к рабочим механизмам строительные экскаваторы делятся на механические, гидравлические и электрические.

У механических экскаваторов движение передается непосредственно от первичного двигателя ко всем механизмам с помощью валов, шестерен, червячных пар, цепных и других механических передач (механическая трансмиссия).

У гидравлических экскаваторов роль трансмиссии выполняют гидронасос (один или несколько), трубопроводы и гидродвигатели (гидромоторы или гидроцилиндры).

Электрический тип силовой передачи отличается от гидровлического типа видом силовых механизмов – электрогенератор, силовые электросети, электродвигатель (один или несколько).

По типу системы управления различают экскаваторы с рычажно-механическим, пневматическим, гидравлическим, электрическим и комбинированным (электропневматическим, электрогидравлическим) управлением. Рычажно-механическое управление из-за большого количества недостатков на большинстве машин заменено пневматическим или гидравлическим. Пневматическое управление устанавливают на машинах с одномоторным приводом и механической трансмиссией. Гидравлическое и электрическое управление используют при соответствующих видах привода.

По конструкции ходового устройства сухопутные экскаваторы подразделяются на гусеничные, пневмоколесные, шагающие (последние применяют только в одноковшовых экскаваторах).

Ходовое устройство воспринимает и передает на основание (грунт) нагрузки от массы машины и нагрузки, возникающие при работе, а также обеспечивает передвижение экскаватора.

Ходовое устройство экскаваторов бывает следующих типов: Г – гусеничное с минимально допустимой опорной поверхностью гусениц; ГУ – гусеничное (уширенное) с увеличенной опорной поверхностью гусениц, предназначенное для работы на грунтах с низкой несущей способностью; П – пневмоколесное, позволяющее увеличить мобильность экскаватора, облегчить и ускорить его переброску собственным ходом с одного объекта на другой; СШ – специальное шасси автомобильного типа, отличающееся от типа П тем, что кроме двигателя, установленного на поворотной части экскаватора, на шасси установлен более мощный двигатель, обеспечивающий передвижение экскаватора с большой скоростью; ходовое устройство типа СШ имеет прочную и низкую специальную раму, отличающуюся по конструкции от рамы шасси грузового автомобиля; А – шасси грузового автомобиля; Тр – тракторное (обычно используются пневмоколесные тракторы); Пр – прицепное.

В зависимости от угла поворота поворотной платформы в горизонтальной плоскости экскаваторы называют полноповоротными или неполноповоротными.

Поворотная часть полноповоротного экскаватора может вращаться вокруг вертикальной оси на неограниченный угол. У машин этого типа на поворотной платформе установлены двигатель и основные рабочие механизмы, а также укреплено рабочее оборудование.

Неполноповоротными изготавливают лишь небольшие экскаваторы на базе тракторов. У этих экскаваторов отсутствует поворотная платформа, а рабочее оборудование укреплено с помощью поворотной колонки непосредственно на ходовом устройстве, относительно которого оно вращается на ограниченный угол (180-270 0).

В зависимости от конструктивного исполнения рабочего оборудования одноковшовые экскаваторы бывают с гибкой, жесткой подвеской и телескопической стрелой.

Стрела, а иногда и рабочий орган (например, ковш) у экскаваторов с гибкой подвеской, подвешены на канатах, которыми приводятся в действие. Стрела и остальные элементы рабочего оборудования экскаватора с жесткой подвеской соединены шарнирно друг с другом и приводятся в действие гидроцилиндрами. К экскаваторам с телескопической стрелой относятся экскаваторы, у которых рабочий процесс сопровождается выдвижением и втягиванием стрелы.

Кроме перечисленных признаков классификации экскаваторы отличаются друг от друга конструкцией, назначением, размерами и мощностью. Одноковшовые экскаваторы в зависимости от назначения или рода выполняемой работы подразделяются на строительные, карьерные, вскрышные, специальные.

Строительные экскаваторы с ковшами вместимостью до 4 м 3 предназначаются для выполнения земляных и погрузочно-разгрузочных работ.

Карьерные экскаваторы предназначаются для работы в рудных, угольных и других карьерах.

Вскрышные экскаваторы с прямой лопатой и шагающие драглайны с ковшами вместимостью 25-160 м 3 применяются на открытых горных разработках и крупных строительных объектах (карьерах) для удаления вскрыши в отвал.

Специальные экскаваторы (туннельные, торфяные и т. д.) предназначены для использования в определенных специфических условиях.

Индексация (маркировка) одноковшовых экскаваторов, действующая в нашей стране, отражает основную их характеристику. Индексация экскаваторов основывается на размерной группе машин.

Устойчивость машин и возможность эффективного использования ковшей различных емкостей на соответствующем вылете стрелы, глубине или высоте копания определяет размерную группу экскаваторов.

Емкости ковшей приведены для ориентировки, т.к. они для данного экскаватора могут отличаться в два и более раз, в зависимости от категории разрабатываемого грунта.

Система индексации одноковшовых универсальных экскаваторов предусматривает следующую структуру индекса (рис. 6.1). Индекс экскаватора состоит из буквенных и цифровых групп.

Буквенная группа «ЭО» означает экскаватор одноковшовый. У экскаваторов войскового назначения в левой буквенной части индекса имеется буква В (ЭОВ - экскаватор одноковшовый войсковой).

Цифровая группа означает (по порядку их расположения): размерную группу; тип ходового устройства; исполнение рабочего оборудования; порядковый номер модели.

Буквы (А, Б, …) после цифр обозначают очередную модернизацию данной модели, а также ее специальное климатическое исполнение (ХЛ – северное; Т – тропическое; ТВ – для влажных тропиков).

Например, индексом ЭО-4125ХЛ обозначают экскаватор одноковшовый, полноповоротный, универсальный, IV размерной группы (вместимость основного ковша 0,65 м 3), на гусеничном ходу, с жесткой подвеской рабочего оборудования (гидравлический), 5-й модели, северного исполнения.

Наряду с рассмотренной может встречаться индексация, включающая буквенное обозначение типа неповоротной части и цифровую группу, обозначающую массу экскаватора. Например, индексом ЕК-17 обозначают экскаватор одноковшовый на пневмоколесном ходу массой 17 тонн.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭКСКАВАТОРАХ

ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

Глава I
§ 1

Классификация и основные части экскаваторов

Экскаваторами называются землеройные машины, предназначенные для копания и перемещения грунта. Все экскаваторы в зависимости от использования рабочего времени для собственно копания грунта делят на две большие группы: непрерывного действия - многоковшовые и периодического (цикличного) действия-одноковшовые. Многоковшовые экскаваторы обе операции - копание грунта и его перемещение - выполняют одновременно; одноковшовые эти операции выполняют последовательно, прерывая копание на время перемещения грунта. Таким образом, рабочее время машины, в течение которого выбирают грунт, и производительность многоковшовых экскаваторов выше, чем одноковшовых. Несмотря на это, одноковшовые экскаваторы распространены шире вследствие их универсальности, т. е. возможности применять их как на земляных, так и на погрузочно-разгрузочных работах в самых тяжелых, в том числе скальных (с предварительным взрыванием), грунтах. Применение многоковшовых экскаваторов ограничено: в основном их используют при рытье траншей и добыче нерудных материалов в карьерах с однородными грунтами без каменных включений.

По способу перемещения экскаваторы бывают сухопутные и плавучие.

По конструкции ходового устройства сухопутные экскаваторы подразделяют на гусеничные, колесные и шагающие (последнее применяют только в одноковшовых экскаваторах). *

По типу применяемого основного (первичного) двигателя современные экскаваторы бывают дизельными или электрическими. Выбор двигателя определяется условиями, в которых будет работать экскаватор. Так, дизели используют на экскаваторах там, где машину нужно сравнительно часто перевозить с места на место, например на строительстве нефте- и газопроводов, железных и шоссейных дорог, гражданском строительстве и т. п.

На экскаваторах, постоянно работающих в одном месте, например в карьерах по добыче нерудных материалов, выгодно применять электродвигатели, которые проще и дешевле в эксплуатации.

По приводу механизмов различают экскаваторы одномоторные, у которых все рабочие механизмы приводятся одним или несколькими двигателями, работающими на один вал, и многомоторные, у которых рабочие механизмы приводятся несколькими двигателями, независимо работающими друг от друга.

В СССР все строительные одноковшовые экскаваторы с механическим приводом выпускают одномоторными. Многомоторный привод применяют на строительных гидравлических экскаваторах.

По типу силовых передач движения от двигателя к рабочим механизмам строительные экскаваторы делятся на механические и гидравлические.

У механических экскаваторов движение передается непосредственно от первичного двигателя ко всем механизмам с помощью валов, шестерен, червячных пар, цепных и других механических передач (механическая трансмиссия).

У гидравлических экскаваторов роль трансмиссии выполняют гидронасос (один или несколько), трубопроводы и гидродвигатели (гидромоторы или гидроцилиндры). В трубопроводах циркулирует рабочая жидкость, передающая энергию от насосов к гидродвигателям, которые приводят рабочие механизмы в движение.

Кроме перечисленных признаков классификации, экскаваторы каждой из групп отличаются друг от друга назначением, размерами и мощностью.

Одноковшовые экскаваторы по назначению делят на три основные группы: строительные универсальные, предназначенные для земляных и погрузочно-разгрузочных работ в строительстве; карьерные - для"работы в карьерах на разработке рудных и угольных месторождений, а также скальных пород; вскрышные - для разработки полезных ископаемых (угля, руды) открытым способом. К последней группе относятся также и мощные шагающие экскаваторы-драглайны, используемые на горных работах для перекидки верхних слоев пород в выработанное пространство, а также на строительстве крупных гидротехнических сооружений.

Кроме этих основных групп выпускают еще специальные экскаваторы, предназначенные для использования в определенных специфических условиях: подземные - для подземной разработки полезных ископаемых при большой мощности пласта, туннельные - для погрузки взорванной породы при проходке туннелей, торфяные - для добычи торфа и др.

В настоящем учебнике описаны выпускаемые отечественной промышленностью наиболее распространенные (массой до 22 т) одноковшовые универсальные строительные экскаваторы.

Одноковшовый экскаватор (рис. 1) состоит из следующих основных частей: ходового устройства 1У поворотной части и рабочего оборудования.

Ходовое устройство воспринимает и передает на основание (грунт)" нагрузки от массы машины и нагрузки, возникающие при работе, а также обеспечивает передвижение экскаватора.

Ходовое устройство экскаваторов бывает следующих типов:

Г - гусеничное с минимально допустимой опорной поверхностью гусениц;

ГУ - гусеничное с увеличенной опорной поверхностью гусениц, предназначенное для работы на грунтах с низкой несущей способностью;

П-"пневмоколесное, позволяющее увеличить мобильность экскаватора, облегчить и ускорить его переброску собственным ходом с одного строительного объекта на другой;

Ш - специальное шасси автомобильного типа, отличающееся от типа П тем, что, кроме двигателя, установленного на поворотной части экскаватора, на шасси установлен более мощный двигатель, обеспечивающий передвижение экскаватора с большой скоростью; ходовое устройство типа Ш имеет прочную и низкую специальную раму, отличающуюся по конструкции от рамы шасси грузового автомобиля;

А - шасси грузового автомобиля;

Тр - тракторное (обычно используют пневмоколесные тракторы).

Поворотная часть состоит из поворотной платформы 2 с механизмами и силовым оборудованием и рабочёго оборудования 3.

Поворотная платформа опирается через специальное роликовое опорно-поворотное устройство на раму ходового устройства и может поворачиваться относительно него в горизонтальной плоскости. Одна и та же поворотная платформа может быть установлена на ходовые устройства различных типов.

В зависимости от угла поворота поворотной платформы в горизонтальной плоскости эскаваторы называют полноповоротными или неполноповоротными.

Поворотная часть полноповоротного экскаватора может вращаться вокруг вертикальной оси на неограниченный угол. У машин этого типа (рис. 2, а) на поворотной платформе установлены двигатель и основные рабочие механизмы, а также /креплено рабочее оборудование.

Неполноповоротными изготовляют лишь небольшие экскаваторы на базе тракторов (рис. 2, 6).

У этих экскаваторов отсутствует поворотная платформа, а рабочее оборудов ние укреплено с помощью поворотной колонки непосредственно на ходовом устройстве, относительно которого оно вращается на ограниченный угол.

1 Схема одноковшового экскаватора:
1 - ходовое устройство,
2 - поворотная платформа,
3 - рабочее оборудование

2 Полноповоротный экскаватор Э-652Б с механическим приводом на гусеничном ходу с гибкой подвеской рабочего оборудования (а) и неполноповоротный экскаватор ЭО-2621А с гидравлическим приводом на базе трактора с жесткой подвеской рабочего оборудования (6)

Рабочим оборудованием называется комплекс узлов экскаватора, содержащий рабочий орган (например, ковш, крюк или грейфер, с помощью которого копают грунт, поднимают груз, захватывают сыпучке и кусковые материалы) и обеспечивающий его действие в зоне работы экскаватора.

Основной рабочий орган экскаватора - ковш - предназначен для копания, удерживания при перемещении и разгрузки грунта или другого материала. Копанием называется одновременное срезание грунта и заполнение им ковша. Срезаемая часть грунта называется стружкой (рис. 3).

По виду конструктивного исполнения рабочего оборудования экскаваторы бывают с гибкой подвеской, жесткой и телескопической стрелой. У экскаваторов с гибкой подвеской стрела, а иногда и рабочий орган (например, ковш) подвешены на канатах, которыми приводятся в действие.

У экскаваторов с жесткой подвеской стрела и остальные элементы рабочего оборудования соединены шарнирно друг с другом и приводятся в действие гидроцилиндрами.

С телескопической стрелой выпускают экскаваторы-планировщики, у которых выдвижение и втягивание стрелы являются рабочими движениями.

Универсальный строительный экскаватор имеет обычно несколько видов рабочего оборудования, которыми он может работать в зависимости от условий эксплуатации. Эти виды рабочего оборудования могут легко заменяться одно другим, поэтому они называются сменными.

Рабочее оборудование с жесткой подвеской (шарнирно-рычажное) и с телескопической стрелой применяют только на гидравлических экскаваторах.

Рабочий орган к рабочему оборудованию также крепят гибкой или жесткой связью. На рис. 4 показаны различные крепления рабочего органа у разных видов рабочего оборудования с гибкой (канатной) подвеской.

Рабочий процесс одноковшового экскаватора состоит из рабочего цикла, г. е. разработки и перемещения грунта, и передвижения экскаватора к забою, после того как с места стоянки экскаватора станет неудобно или невозможно продолжать дальнейшую разработку грунта. Во время передвижения экскаватора работа не производится, поэтому время, затрачиваемое на передвижки, следует максимально сокращать.

Рабочий цикл экскаватора состоит из следующих операций:

1. Собственно копание грунта (срезание грунта и заполнение им ковша).

2. Выведение ковша с грунтом из забоя, чтобы обеспечить возможность беспрепятственного поворота платформы.

3. Перемещение заполненного грунтом ковша к месту разгрузки, для чего или поворачивают платформу с рабочим оборудованием (у полноповоротных), или только рабочее оборудование (у неполноповоротных машин).

4. Разгрузка грунта из ковша в отвал или в транспортное средство.

5. Перемещение ковша (поворот платформы) к забою.

6. Опускание ковша для подготовки к следующей операции копания.

До конца 60-х годов в нашей стране в основном выпускали полноповоротные экскаваторы с механическим приводом и гибкой подвеской рабочего оборудования. В девятой пятилетке (1970-1975 гг.) быстро развивалось производство гидравлических экскаваторов с жесткой подвеской рабочего оборудования (рис. 5-7). Такое расширение выпуска гидравлических экскаваторов определяется целым рядом их конструктивных, технологических и экономических преимуществ по сравнению с экскаваторами с механическим приводом.

Классификация экскаваторов

Экскаваторами называются землеройные машины, предназначенные для копания и перемещения грунта. Все экскаваторы делят на две большие группы: непрерывного действия - многоковшовые и периодического (цикличного) действия - одноковшовые.

Экскаваторы непрерывного действия обе операции - копание грунта и его перемещение - выполняют одновременно; экскаваторы периодического действия выполняют эти операции последовательно, прерывая копание на время перемещения грунта. Таким образом, рабочее время машины, в течение которого выбирают грунт, больше у экскаваторов непрерывного действия и производительность их выше, чем производительность экскаваторов периодического действия. Несмотря на это, шире распространены одноковшовые экскаваторы, преимущество которых заключается в их универсальности, т. е. возможности применения как на земляных, так и на погрузочно-разгрузочных работах и в любых самых тяжелых, в том числе скальных (с предварительным взрыванием), грунтах. Многоковшовые экскаваторы используют в основном при рытье траншей и добыче нерудных материалов в карьерах в однородных грунтах, не имеющих каменных включений.

Как одноковшовые, так и многоковшовые экскаваторы бывают сухопутными и плавучими.

Сухопутные экскаваторы имеют гусеничное, пневмоколесное и шагающее (последнее применяют только в одноковшовых экскаваторах) ходовое оборудование.

Механизмы экскаватора приводятся в движение дизелями, карбюраторными, паровыми или электрическими двигателями. Подавляющее большинство современных экскаваторов оборудовано дизелями и электрическими двигателями как наиболее экономичными. Реже применяют карбюраторные двигатели.

Выбор двигателя определяется условиями, в которых будет работать экскаватор. Так, на экскаваторах, работающих на строительстве железных и шоссейных дорог, то есть там, где машину нужно сравнительно часто перевозить с места на место, используют дизели. На экскаваторах, постоянно работающих в одном и том же месте, например в карьерах по добыче нерудных материалов» на угольных разрезах и т. п., выгодцо применять электродвигатели, так как электричество - наиболее дешевый вид энергии. Кроме того, упрощается обслуживание и отпадает необходимость в постоянном снабжении машины топливом.

Поэтому на экскаваторах с ковшами емкостью до 3 м3 чаще устанавливают дизели, а на экскаваторах большей мощности - электрические двигатели.

Если все механизмы экскаватора приводятся в движение от одного двигателя, такой привод называется одномоторным. Если в экскаваторе каждый механизм (или некоторые из механизмов) приводится в движение отдельным двигателем (обычно электрическим), такой привод называется многомоторным.

В СССР одноковшовые экскаваторы с одномоторным приводом изготовляли с ковшами емкостью до 2,5-3 м3, за рубежом - до 4-4,5 м3. В настоящее время готовят к производству экскаваторы

с дизель-электрическим многомоторным приводом, на которых устанавливают ковши емкостью 1,6 м3 (Э-1602). Кроме того, началось производство экскаваторов с многомоторным гидравлическим приводом, где применяют ковши емкостью 0,25 м3 (Э-2513 и Э-2514), и готовится производство гидравлических экскаватороз с ковшом емкостью 0,4-0,5 м3.

Распространение многомоторного привода в частности объясняется тем, что механизмы экскаватора выполняют в виде отдельных агрегатов, которые легко могут быть установлены при сборке машин и заменены во время их ремонта (при агрегатном методе ремонта). Кроме того, такая конструкция позволяет применять на разных машинах одинаковые или почти одинаковые (унифицированные) узлы, что даст возможность наладить крупносерийное специализированное производство их и уменьшить номенклатуру запасных частей.

Для передачи движения от двигателя к рабочим механизмам используют следующие виды привода:
– механический, когда движение передается при помощи валов, шестерен, червячных пар, цепных передач;
– гидравлический объемный, где роль привода выполняют гидронасос (один или несколько), маслопроводы и гидромоторы (или’ гидроцилиндры);
– в маслопроводах циркулирует жидкость, передающая энергию от насосов к гидромоторам (или гидроцилиндрам), приводящим рабочие механизмы в движение; этот способ основан на свойстве жидкости не сжиматься;
– гидродинамический, где для передачи энергии используют тур-бомуфты или турботрансформаторы; его применяют обычно в сочетании с механическим для плавной работы механизмов и автоматического регулирования скорости движения в зависимости от величины нагрузки (с увеличением нагрузки скорость движения рабочих механизмов уменьшается и наоборот);
– электрический, применяемый на экскаваторах с многомоторным приводом в сочетании с механическим; этот привод дает возможность машинисту по желанию регулировать скорость движения механизмов экскаватора, автоматически изменять скорость в зависимости от нагрузок, а также совмещать рабочие движения;
– смешанный, состоящий из приводов двух видов, например механического и электрического.

Механический привод наиболее распространен, поэтому его наличие на экскаваторе никак не оговаривается в названии машины, а указывается обычно только тип двигателя, например дизельный одноковшовый экскаватор с ковшом емкостью 0,5 м3. Если же применяют привод другого вида, то это указывают в названии экскаватора, например дизель-электрический экскаватор, то есть экскаватор с дизельным силовым оборудованием и электрическим приводом..

Все сказанное относится как к экскаваторам периодического действия (одноковшовым), так и к экскаваторам непрерывного действия (многоковшовым).

Таким образом, экскаваторы различают:
1) по способу перемещения (плавучие и сухопутные);
2) по типу силового оборудования (с»дизелем, карбюраторным, электрическим или паровым двигателем);
3) по количеству двигателей (одномоторные, многомоторные);
4) по виду привода (механические, гидравлические объемные, гидродинамические, электрические, смешанные);
5) по типу ходового оборудования сухопутных экскаваторов (гусеничные, пневмоколесные).

Кроме перечисленных признакрв классификации, каждая из групп экскаваторов отличается более мелкими признаками - размерами, мощностью, назначением.

Одноковшовые экскаваторы делят по назначению на три основные группы: – строительные, с ковшами емкостью до 3 м3, предназначенные для земляных и погрузочно-разгрузочных работ в строительстве;
– карьерные, с ковшами емкостью от 2 до 8 м3, предназначенные для работы в карьерах на разработке рудных и угольных месторождений, а также скальных пород;
– вскрышные, с ковшами емкостью свыше 6 м3, предназначенные в частности для разработки верхних слоев пород (вскрыши), покрывающих пласты полезных ископаемых (угля, руды).

Вскрышные экскаваторы отличаются удлиненным рабочим оборудованием, что дает возможность отваливать грунт на большое расстояние от места выработки. К этой группе машин относятся также и мощные шагающие экскаваторы - драглайны, используемые на горных работах для перекидки верхних слоев пород в выработанное пространство, а также на больших гидротехнических строительствах.

Одноковшовые экскаваторы следует различать по использованию их с различными видами рабочего оборудования.

Универсальными экскаваторами называются машины, имеющие не менее четырех видов сменного рабочего оборудования. Строительные экскаваторы обычно выпускают универсальными, причем один вид рабочего оборудования может быть заменен другим в процессе эксплуатации.

Специальными называют экскаваторы, имеющие только о чин вид рабочего оборудования. Их, как правило, выпускают с ковшами емкостью свыше 6 м3, однако специальными могут быть и экскаваторы с ковшами меньшей емкости (например, подземные).

В настоящей книге описаны выпускаемые отечественной промышленностью одноковшовые строительные сухопутные экскаваторы, полноповоротные и неполноповоротные.

Рис. 1. Схема одноковшового экскаватора:
1 - ходовое оборудование, 2 - поворотная платформа,

Экскаватором называется машина, служащая для механической добычи нетвердых или размельченных горных пород (рис. 2).

Наряду с отделением части породы от массива, экскаватор перемещает добытую породу на некоторое расстояние до транспорта, или до отвала, если добываемая порода сбрасывается в отвал на месте (при рытье котлованов, при заготовке глины в конуса или гряды).

Постройка первого одноковшового экскаватора относится к 1836 году. Несколько позже, в 1860 году, был сконструирован многоковшовый экскаватор.

В дореволюционной России первый одноковшовый экскаватор появился много позднее-в 1900 году. Незначительное количество таких экскаваторов было выпущено для разработки песчаных карьеров железнодорожного ведомства. Многоковшовые же экскаваторы в тот период у нас совершенно не изготовлялись.

В Советском Союзе экскаваторостроение получило мощное развитие.

По способу действия и расположению рабочего снаряда экскаваторы делятся на следующие основные классы: одноковшовые, кабельные, многоковшовые.

По способу передвижения в рабочем состоянии они подразделяются на экскаваторы с рельсовым и гусеничным ходом.

За последние годы промышленность тяжелого машиностроения стала выпускать сверхмощные одноковшовые экскаваторы, перемещающиеся в рабочем состоянии при помощи шагающего механизма.

Многоковшовые экскаваторы строятся также и пловучими (так называемые землечерпалки) для работ по углублению рек, каналов и прочих водоемов. Одной из разновидностей таких землечерпалок являются драги, применяемые в золотодобывающей промышленности.

Рис. 2. Одноковшовый экскаватор на гусеничном ходу.

Экскаваторы приводятся в действие электромоторами постоянного или переменного тока, паровыми машинами или двигателями внутреннего сгорания.

К атегория: - Эксплуатация экскаваторов

Основные виды рабочего оборудования, параметры и индексация строительных экскаваторов. Производительность и пути ее повышения. Машины и оборудования для мерзлых грунтов. Применение машин с традиционными органами для разработки мерзлых грунтов. Виды специальных машин.

Общая классификация одноковшовых экскаваторов (назначение, устройство, рабочие процессы, технологические возможности, производительность, область применения). Прямая и обратная лопата, драглайн, грейфер

Одноковшовыми экскаваторами называют позиционные землеройные машины цикличного действия, оборудованные ковшовым рабочим органом. Рабочий цикл О.Э. состоит из последовательно выполняемых операций копания грунта, его перемещения в ковше к месту отсыпки, разгрузки ковша с отсыпкой грунта в отвал или транспортное средство и возвращения ковша на позицию начала следующего рабочего цикла. Это называют экскавацией. После отработки элемента забоя экскаватор перемещают на новую позицию. О.Э.классифицируют:

1-по назначению: строительные, строительно-карьерные, карьерные, вскрышные, туннельные, шахтные;

2-по виду рабочего оборудования: прямая и обратная лопата, драглайн, грейфер, планировщик;

3-по исполнению рабочего оборудования: канатные, гидравлические

4-по виду ходовых устройств: пневмоколесные (автомобильные и тракторные базы), гусеничные, шагающие;

5-по возможности вращения поворотной части: полноповоротные и неполноповоротные;

6- по числу установленных двигателей: одно- и многомоторные.

О.Э. Могут иметь крановое, сваебойное, трамбовочное и другое сменное оборудование. С одним видом рабочего оборудования – специальные, а укомплектованные сменными видами рабочего оборудования – универсальными.

Строительные экспедиторы предназначены для разработки грунта до IV категории без предварительного разрыхления, мерзлые и скальные после их разрыхления. Гидравлические экскаваторы используются в 80% в общем объеме производства.

Главным параметром ОЭ является его масса. В зависимости от массы они подразделяются на размерные группы.

Размерные группы характеризируются набором основных параметров:

1)- мощность силовой установки;

2)- вместимость ковша;

3)- усилие на его зубьях;

4)- размеры рабочей зоны;

5)- продолжительность рабочего цикла;

6)- скорости передвижения;

7)- частота вращения поворотной платформы;

8)- преодолеваемые уклоны;

9)- удельное давление на грунт;

11)- габаритные размеры и другие.

размерная группа	масса унив-х О.Э., т
О. Э.	свыше	до
	- 6,3	6,3

Индексы. О. Э. – ЭО-0000:

1цифра – размерная группа;

2цифра – тип ходового устройства(1. гусеничные, 2. гусеничные с увеличенной опорной поверхностью, 3. пневмоколесные, 4. спец шасси автомобильного типа, 5. шасси грузового автомобиля, 6. на базе трактора);

3цифра тип подвески рабочего оборудования (1 и 2 – с гибкой и жесткой подвеской, 3 – телескопическое рабочее оборудование);

4цифра – номер модели экскаватора.

Например ЭО-4123:

Экскаватор одноковшовой, строительный, универсальный, 4 размерной группы с гусеничным ходовым устройством, с увеличенной опорной поверхностью, жесткой подвеской рабочего оборудования, третьей модели. Буквами далее – очередная модернизация и климатическое исполнение.

Техническая производительность О. Э.:

,

где q - емкость ковша;

Коэффициент наполнения;

Коэффициент разрыхления грунта;

Продолжительность рабочего цикла;

Продолжительность одной передвижки на новую позицию;

Число рабочих циклов на одной позиции.

Эксплуатационная производительность:

,

где - продолжительность периода работы экскаватора;

Коэффициент использования во времени (при односменной работе Кв=0,2-0,25).

Основные рабочие органы гидравлических экскаваторов являются ковш обратной и прямой лопат, погрузчика и грейфера.

Сменные рабочие органы: бульдозерные отвалы, однозубые и многозубые рыхлители, гидромолоты, крановые подвески, разные модификации грейферов и захватов, шнековые буры.

Экскаватор состоит из базовой части и рабочего оборудования.

Базовая часть: состоит из ходовой тележки с нижней рамой, опорно-поворотного устройства, поворотной платформы с насосно-силовой установкой, узлов гидравлической системы привода и кабины машиниста.

Рабочее оборудование – обратная лопата включает последовательно соединенные между собой шарнирами стрелу, рукоять и ковш. Оно предназначено для разработки грунтов в основном ниже уровня стоянки экскаватора.

Рабочая зона полноповоротного экскаватора – это часть пространства, ограниченного тороидальной поверхностью, радиальное сечение которой, называется осевым продольным профилем рабочей зоны.

По нему определяют рабочие размеры:

Hmax – максимальную глубину копания;

Rkcmax – радиус копания на уровне стоянки экскаватора;

Hвmax – высоту выгрузки.

Рабочее оборудование – прямая лопата – для разработки грунта выше уровня стоянки экскаватора состоит из стрелы, рукояти и ковша. Стрела короче, чем у обратной лопаты. Привод стрелы обеспечивается двумя гидроцилиндрами, а рукояти одним. Относительно рукояти ковши могут быть поворотными и неповоротными. Такой экскаватор разрабатывает грунт движением ковша снизу (от уровня стоянки экскаватора) вверх (до верхнего обреза забоя).

Рабочее оборудование – грейфер – используют для отрывки рабочих котлованов, очистки водоемов и каналов, для разгрузки и погрузки сыпучих материалов. Оно состоит из двухчелюстного ковша, установленного на нижнем конце штанги, подвешенной к рукояти обратной лопаты на двух цилиндрических шарнирах, позволяющих ковшу занять отвесное положение. Челюсти раскрываются гидроцилиндрами.

Для начала работы ковш с раскрытыми челюстями опускают на захватываемый материал, затем их замыкают. Ковш внедряется в материал и заполняется им. Затем его поднимают рукоятью из выемки С поворотом платформы на разгрузку. Ковш разгружают размыканием челюстей. Для рыхления прочных и мерзлых грунтов экскаваторы комплектуют оборудованием: однозубым рыхлителем, гидромолотом (разрушение скальных пород, взламывание асфальта при ремонте дорог).

Драглайном называют рабочее оборудование О. Э. с ковшом, подвешенным к стреле на подъемном канате и перемещаемым при копании грунта тяговым канатом.

Строительные драглайны с ковшами 0,3 до 3 куб.м для разгрузки грунта ниже уровня стоянки при отрывке котлованов и траншей, при подводной разработке выемок, погрузки и разгрузки сыпучих и дробленных материалов. Они работают преимущественно с разгрузкой в отвал.

Сменные рабочие органы (гидромолоты, гидротрамповки, рыхлители, вилочные захваты, грейферы, клещевые захваты, планировочные отвалы и др.) Экскаваторы – планировщики, неполноповоротные экскаваторы, мини экскаваторы (qк=0,03-0,2куб.м) в стесненных и труднодоступных местах, внутри зданий, при ремонтных работах, микро-экскаваторы (b=1м, qк=0,02куб.м)

Классификация экскаваторов непрерывного действия (Э.Н.Д.). Назначение, область применения, устройство, рабочий процесс, технологические возможности и производительность траншейных и цепных экскаваторов

Э. Н. Д. – это землеройные машины, непрерывно разрабатывающие грунт с одновременной погрузкой его в транспорт или в отвал. Рабочий орган оборудован несколькими ковшами, скребками, резцами, поочередно отделяющими грунт от массива. Их крепят на едином рабочем органе – роторе или замкнутой цепи.

Их классифицируют по:

назначению или виду выполняемых работ:

а) траншейные;

б) карьерные;

в) строительно-карьерные;

по типу рабочего органа:

а) роторные;

б) цепные (скребковый, фрезерный);

по способу копания:

а) продольного;

б) поперечного.

Роторы применяют для разработки траншей ограниченной глубины (до 3 м). Цепные глубиной до 6м и более. Их применяют для разработки однородных грунтов до IV категории. Крупные каменистые включения снижают ресурс этих машин. Для мерзлых грунтов главный параметр траншейных экскаваторов глубина отрываемой траншеи, масса и мощность двигателя.

ЭТР-254 – экскаватор траншейный роторный четвертой модели для разработки траншей глубиной 2,5м.

ЭТЦ-165 – экскаватор траншейный цепной пятой модели для разработки траншей глубиной до 1,6м.

Траншейный экскаватор состоит из двух частей – тягача и рабочего оборудования, соединенных между собой полуприцепной или навесной схемами.

Рабочее оборудование траншейного экскаватора обеспечивает отрыв от массива грунта в траншее проектной глубины и ширины с откосами или без них, полный вынос его из траншеи и отсыпку в бруствер (кавальер) рядом с траншеей. Последнюю операцию выполняет ленточный отвальный конвейер, установленный перпендикулярно продольной оси траншеи в полости ротора (на роторных экскаваторах) или на тягаче (на цепных). Для разработки узких траншей (щелей) применяют бесконвейерные скребковые фрезерные траншейные экскаваторы.

Экскаватор - это специализированный механизм для разрабатывания грунта. Область использования: строительная индустрия, горнодобывающая промышленность, ирригация.

Классификация землеройной техники

Экскаваторный парк отличаются характерными признаками — габаритами, мощностью, предназначением и другими техническими параметрами.

Тип ходовой части

Различают несколько основных групп:

• гусеничные;
• шагающие;
• колёсные;
• рельсовые;
• плавучие;
• комбинированное шасси.

По режиму эксплуатации

В зависимости от характера работы все землеройные механизмы делятся на два больших класса.

Экскаватор с непрерывным процессом работы

Имеет в своей конструкции несколько ковшей, что позволяет ему одновременно выполнять операции по выемке и перемещению грунта.

Полезно знать! Разработка породы может проводиться в горизонтальной, вертикальной плоскости, по кругу.

Используются на однородных грунтах. Их применение ограничивается устройством углублений, где требуется перебазировка отвальной земли к поверхности. С их помощью производится устройство канав, траншей, каналов. Делятся на роторные и цепные. Исполнительный орган первой группы представляет собой вращающееся колесо, на котором размещаются ковши.

На цепных экскаваторах они закрепляются на подвижной конструкции, представляющей собой набор рыхлителей, подрезных элементов, выгребных скребков.

Наличие значительного числа ковшей обеспечивает непрерывность процесса, оптимизирует необходимые усилия, уменьшает нагрузки, повышает производительности земляных работ.

Траншеи бывают прямоугольными, в виде трапеции, ступенчатыми и достигают в глубину 4 м при ширине до 2 м. Отвальный грунт складируется в стороне от траншеи.

Цепные многоковшовые траншейные экскаваторы применяются в районах залегания мягких грунтах группы без наличия крупных включений. Роторные модификации применяются для вскрышных работ в открытых карьерах.

Экскаватор с циклическим характером действия

Оснащается одним ковшом. Разработка и выемка грунта выполняется последовательно. Механизмы такой конструкции применяются при смешанных почвах с каменными включениями твердых горных пород. Представляют собой более унифицированный сегмент техники по сравнению с многоковшовым вариантом.

По эксплуатационному предназначению

Землеройная техника делятся по группам:

• карьерная;
• вскрышные - для эксплуатации в местах поверхностной добычи полезных ископаемых и твердых горных пород;
• шахтные комбайны - для подземных работ;
• строительная универсальная.

Модель привода рабочего органа

Имеет несколько модификаций:

• гидросистемы - наиболее многочисленная категория, а главное достоинство заключается в возможности активно использовать навесное оборудование в виде гидромолотов, пробойников, специализированных захватов, перфораторов;
• дизель-электрические машины - вес от нескольких десятков до сотен тонн;
• электроприводные агрегаты - суперэкскаваторы с питанием от линий электропередач.

По силовому оборудованию

Выбор двигателя зависит от условий, в которых будут эксплуатироваться механизмы. В карьерной технике чаще применяются электродвигатели. Это объясняется относительной дешевизной электроэнергии. При сооружении автомагистралей рационально использование дизельных установок.

Если исполнительные механизмы экскаватора приводятся в действие одним двигателем, такой привод называют одномоторным, а при наличии отдельной силовой установки для каждой группы оборудования - многомоторным.

Особенности одноковшовых экскаваторов

Самый распространенный класс. Их группирование имеет свои принципы и ряд признаков.

Индекс размерного класса

• номер 0-8: от особо легкой до особо тяжелой - масса от 3 до 160 т;
• по мощности; 10 - 800 л.с.;
• объем ковша: 0,1 - 10 м 3 .

Техника тяжелее 8 класса относится к сверхтяжелым экземплярам. Проектируется по индивидуальным заказам.

По типу конструкции, несущей ковш

1. Качающаяся мачта - жесткий элемент. К ней тросами крепится ковш. Переворачивания рабочего органа производится при помощи системы стальных канатов. Такая схема получила название драглайн. Применяется на моделях шагающих экскаваторов, которые используются при вскрышных и добывающих работах. Грейфер плавучих вариантов и погрузчиков тоже подвешивается на мачтах.
2. Телескопическая стрела по устройству похожа на стрелу автокрановых установок. Применяется редко. Используется на экскаваторах, где нет необходимости в обеспечении повышенной жесткости стрелового элемента при производстве работ.
3. Шарнирная стрела характеризуется повышенным коэффициентом прочности и подвижности. Применяется на тяжелых образцах экскаваторов.
4. Ломающаяся стрела - применяется в паре с гидроприводом на большинстве универсальных экскаваторов.

По типу рабочего органа

1. Простой ковш (вариант - наличие откидного дна).
2. Прямая лопата — для экскавации грунта выше горизонта расположения экскаватора.
3. Обратная лопата — оборудование по разработке почвы ниже механизма при устройстве котлованов, траншей, выемок.
4. Грейфер - состоит из двух половин, которые опускают на грунт, а при подъеме они захватывают грунт и захлопываются. Применяется на рыхлых, сыпучих категориях почвы.
5. Драглайн (волокуша) - срезает грунт при протягивании по касательной к плоскости земли.

Малые механизмы

Типичный представитель такого класса - это компактный одноковшовый экскаватор на гусеничном ходу с ломающейся стрелой и гидроприводной системой. Общая масса до 1500 кг с ковшом до 0,15 куб. м. Отвалом не комплектуется, но имеют солидный комплект доп. оборудования.

Полезная информация! Есть малютки, с двигателем до 50 см 3 .

Благодаря экономичности, универсальности и способности работать в стесненных условиях, приобретают популярность в строительстве. Сегодня растет спрос на землеройные машины с небольшим ковшом на пневмоколесном ходу, обладающих повышенной маневренностью для оперативной передислокации с одного объекта на другой.

Экскаваторы-исполины

Узкопрофильные задачи для специализированной техники послужили толчком к созданию супермощных прототипов. Это относится к шагающим экскаваторам. Для шасси используется опорная плита, которая перемещается по площадке с помощью гидромоторов. Размещенное на ней экскаваторное оборудование обладает уникальной производительностью. Яркий пример - это одноковшовые драглайны с объемом ковша до 100 м 3 . Длина стрелы колеблется в пределах до 130 м. Стоит отметить и роторные модификации, в которых рабочий орган в виде колеса с набором ковшей диаметром до 18 м. Глубина разрабатывания грунта достигает 45 м, а высота - 38 м. Масса составляет до 15000 т. Такие рабочие габариты позволяют проводить широкий охват обрабатываемой площадки. Средняя скорость перемещения составляет до 450 м в день.

Техническая справка! Подобные образцы создавались в 80-90 годы и функционируют по сегодняшний день. Это свидетельствует о надежности таких экскаваторов.

Особенность шагающей землеройной техники - совмещение свойств циклических машин и многоковшовых моделей.

Итоги

Богатый набор видов экскаваторов, обладающих специфическим режимом эксплуатации, типом силового агрегата, характером технологического оборудования дает возможность выбрать подходящую модификацию для разрабатывания грунтов 1-6 категории и различного алгоритма использования.

Статья подготовлена специалистами компании «Сфера». Информации о