Одноковшовые экскаваторы

Лекция 6

Одноковшовые экскаваторы (ЭО) — это землеройная выемочно-погрузочная машина, которая может разрабатывать все виды грунтов, кроме мерзлых и скальных, требующих предварительного разрыхления перед разработкой.

Рабочими органами ЭО являются ковши различных размеров и назначения; прямая и обратная лопата, драглайн, планировщик и т.д.

Со временем ЭО стал многоцелевой строительной машиной, которая оснащается бурами, гидромолотами, фрезами, оборудованием для сноса зданий и пр.

Рабочий процесс ЭО состоит из последовательно выполняемых операций: отделение грунта от массива и заполнение им ковша при движении по забою, транспортирование грунта в ковше к месту разгрузки при вращении поворотной платформы, разгрузка грунта из ковша в отвал или транспортное средство, возвращение ковша в забой на исходную позицию.

Совокупность этих операций составляет рабочий цикл экскаватора, который является машиной циклического действия. Для сокращения времени цикла возможно совмещение указанных операций.

По назначению ЭО делятся на строительные (с емкостью ковша до 4 м³), предназначенные для работ на строительной площадке, и карьерные (с емкостью ковша свыше 4 м³) - для работ в карьерах по вскрыше и добыче нерудных или полезных ископаемых.

Все ЭО с гидроприводом имеют подобную конструктивную схему. Они состоят из нижней рамы с ходовым устройством, поворотной платформы, опирающейся на нижнюю раму с помощью ОПУ. В задней части платформы размещаются: силовая установка, агрегаты привода и противовес. Спереди платформы находится кабина машиниста и крепится рабочее оборудование. Последнее представляет собой шарнирно-рычажную конструкцию, для удержания и приведения ее в действие используются гидравлические цилиндры (жесткие связи). Отдельные модели выпускаются с телескопическими выдвижными стрелами.

ЭО — это самоходные машины, имеющие гусеничное, пневмоколесное, автомобильное и др. виды шасси, они способны передвигаться в пределах строительной площадки, а также перебазироваться своим ходом с одного строительного объекта на другой.

Главным параметром ЭО является вместимость ковша, которая совместно с продолжительностью рабочего цикла определяет производительность экскаватора.

Прямая лопата (с поворотньпм ковшом) применяется на ЭО, начиная с 1,6м³, при разработке грунтов выше уровня стоянки машины. Копание осуществляется поворотом рукояти и ковша - подъемное движение. Толщину стружки регулируют подъемом или опусканием стрелы - напорное движение. Разгрузку ковша осуществляют его поворотом с помощью гидроцилиндра и коромысла.

Обратная лопата (с поворотным ковшом) является основным видом рабочего оборудования для экскаваторов всех размерных групп. При ее работе реализуются большие усилия копания, так как отпор грунта воспринимается не только массой рабочего оборудования, но и массой всей машины.

Копание грунта осуществляется в основном движением рукояти, а в конце операции работают ковшом, обеспечивая его полное заполнение. Толщину срезаемой стружки регулируют путем подъема или опускания стрелы. Применение различной длины стрел и рукоятей в сочетании со сменными ковшами различной вместимости позволяет расширить область применения экскаватора и использовать его с максимальной производительностью в различных грунтовых условиях.

Рис. 13. Основное рабочее оборудование гидравлических экскаваторов:

а - прямая лопата; б - обратная лопата; в - грейфер;

1 - стрела лопаты; 2 - рукоять; 3 - ковш (поворотный) прямой лопаты; 3' - ковш обратной лопаты; 3"- грейферный ковш; 4, 5,6 - гидроцилиндры стрелы, рукояти и ковша; 7 - поворотная головка грейфера; 8-тяги ковша грейфера; 9-поворотная платформа; 10-противовес;11 -ДВС; 12 - кабина; 13 - пилон; 14 - ОПУ; 15 ~ гусеничный движитель; 16 - тяги (коромысло) ковша; 17 - штага грейфера; 18 - ползун;

R„ - радиус копания, Нк - высота (глубина) копания, Нр - высота разгрузки ковша

канатной подвеской рабочего оборудования.

Грейферным оборудованием оснащаются гидравлические экскаваторы II-V размерных групп, которые применяют для рытья котлованов, траншей и колодцев (глубиной до 30 м) в стесненных условиях.

Необходимое давление на грунт при врезании ковшей грейфера создается принудительно с помощью гидроцилиндра. Это позволяет разрабатывать плотные грунты независимо от массы грейфера. Вместимость грейферных ковшей составляет 0,5-1 м³.

Грейфер шарнирно крепят к рукояти обратной лопаты вместо ковша. Он может поворачиваться во время работы вокруг вертикальной оси на 180° посредством гидроцилиндра, находящегося на поворотной головке.

Поворотный механизм гидравлических экскаваторов имеет привод от низкомоментных аксиально-поршневых или высокомоментных радиально-поршневых гидромоторов. В первом случае используется редуктор поворота, а во втором он отсутствует. При этом вал гидромотора непосредственно вращает бегунковую шестерню. В приводе поворота применяются нормальнозамкнутые дисковые тормоза.

Ходовые механизмы ЭО оснащаются раздельным приводом на каждую гусеницу (гидромотор и редуктор вращают ведущую звездочку) для гусеничных экскаваторов или одним гидромотором через раздаточный редуктор на передний и задний мосты пневмоколесных экскаваторов. При этом у гусеничных экскаваторов существенно повышается маневренность, так как при включении одного гидромотора на прямое, а другого — на обрат­

ное вращение можно обеспечить разворот машины на месте.

Гидросистема ЭО, включающая в себя все гидромоторы, гидроцилиндры рабочего оборудования и выносных опор (у пневмоко­

лесных экскаваторов) и другое оборудование, и гидролинии питаются рабочей жидкостью от одного или двух гидронасосов, приводимых во вращение коленвалом ДВС.

Техническая производительность ЭО определяется как наибольшая производительность экскаватора за единицу времени непрерывной работы в конкретных условиях забоя (грунт первой категории прочности, угол поворота ковша на разгрузку составляет 90°, разгрузка ковша осуществляется в отвал). При изменении указанных технологических условий, а также при учете времени на передвижку ЭО по мере выработки забоя, изменения его глубины и высоты подъема ковша вводятся корректирующие коэффициенты, отражающие время на затяжку цикла работы ЭО.

1. Определение параметров по условиям эксплуатации и вместимости ковша

Оптимальная масса одноковшового экскаватора:

где k_m.опт – безразмерный коэффициент, зависящий от условий эксплуатации;

q – емкость ковша;

k_уд.э – удельное сопротивление копанию ковшом экскаватора k_уд.э=200000 Н/м2

k₃ – размерный коэффициент подобия;

g- ускорение свободного падения;

v_к – скорость копания, v_к = 1…2 м/с;

l_х – расстояние передвижения экскаватора по строительному участку, l_х = 4…5 м, см.

Оптимальная энергонасыщенность одноковшового экскаватора:

где k_эн – безразмерный коэффициент, зависящий от условий эксплуатации. Для экскаваторов с оборудованием обратная лопата 1-й –

3-й размерных групп k_эн = 0,26, см.

k₁₃ – размерный коэффициент подобия, м³/Вт. Для экскаваторов с оборудованием обратная лопата 1-й – 3-й размерных групп k₁₃=0,05×10–4 м³/Вт,

Мощность двигателя одноковшового экскаватора:

⎠ ⎝ опт

Максимальная производительность одноковшового экскаватора:

.

где k_П – безразмерный коэффициент, зависящий от условий эксплуатации. Для экскаваторов с оборудованием обратная лопата 1-й – 3-й размерных групп kП = 0,33,

k₂ – размерный коэффициент подобия, Вт/кг. Для экскаваторов с оборудованием обратная лопата 1-й – 3-й размерных групп k₂ = 5 Вт/кг.

2. Определение параметров по условиям эксплуатации и производительности машины

Оптимальная масса одноковшового экскаватора:

Оптимальная вместимость ковша экскаватора:

Дата добавления: 2014-10-15