Основные теоретические сведения

Порядок выполнения работы

Цель работы

Краткая характеристика работы

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 2

Тема: Сооружение траншей экскаваторами непрерывного

действия

Экскаваторами непрерывного действия ведут проходку выработок (траншей, канав), непрерывно разрабатывая и транспортируя породу в отвал или кузов транспортного средства.

Целью работы является ознакомление с конструкциями экскаваторов непрерывного действия и определение его рабочих параметров для заданных условий.

3.1. Студент определяет свой вариант исходных данных по табл. 2.1 и 2.2 (номер задания определяется по последним цифрам зачетной книжки): по последней цифре определяется номер варианта по таблице 2.1 и 2.2, а по предпоследней цифре зачетной книжки определяется характеристики грунта (табл. 1.2).

3.2. После краткого ознакомления с конструкциями роторных экскаваторов по каталогам и плакатам, определить техническую (максимальную) производительность траншейного экскаватора.

3.3. Определить эксплуатационную производительность экскава-тора.

3.4. Определить затрачиваемую мощность (на копание грунта).

3.5. Вычертить схему разработки траншеи.

3.6. Выбрать тип экскаватора в соответствии с заданными условиями.

Таблица 2.1

Параметры	Варианты
Диаметр трубопровода, мм
Длина участка траншеи, км

Таблица 2.2

Параметры	Варианты
Категория Грунта по ДорНИИ	I	II	III	IV	I	II	III	IV	I	II

По конструкции рабочего органа экскаваторы разделяются на цепные многоковшовые, цепные скребковые, роторные многоковшовые и роторные бесковшовые (фрезерные). В индексах серийно выпускаемых экскаваторов непрерывного действия отражены их основные конструктивные особенности.

Роторные траншейные экскаваторы (ЭТР) представляют собой навесное, прицепное и полуприцепное землеройное оборудование к переоборудованному гусеничному трактору и предназначены для разработки траншей прямоугольного и трапецеидального профиля в однородных немерзлых грунтах I...IV категорий, не содержащих крупных каменистых включений (до 300 мм), а также в мерзлых грунтах при глубине промерзания верхнего слоя до 1,1... 1,5 м. Глубина отрываемых ЭТР траншей, определяется диаметром ротора. Увеличение глубины копания связано со значительным возрастанием диаметра и массы ротора и поэтому рациональный предел глубины копания для ЭТР не превышает 3 м.

Роторные траншейные экскаваторы непрерывного действия состоят из двух основных агрегатов: тягача, представляющего собой переоборудованный промышленный трактор и рабочего органа (рис. 2.1).

Рабочий орган экскаватора состоит из двух основных устройств: ротора и транспортера. Ротор предназначен для разработки грунта и подачи его на транспортер. Он представляет собой жесткое полое колесо сравномерно расположенными ковшами, оснащенными режущим инструментом.

При разработке траншеи в неустойчивых грунтах к раме рабочего органа с двух сторон крепят ножи-откосники, срезающие грунт со стенок траншеи и придающие тем самым последним трапецеидальную форму поперечного сечения. Обрушиваемый грунт подхватывается ковшами ротора и высыпается на транспортер.

Рис. 2.1. Конструктивная схема роторного полуприцепного экскаватора:

1 – тягач; 2 – механизм подъема рабочего органа; 3 – цепная передача;

4 – транспортер; 5 – ротор; 6 – задняя опора; 7 – подборный щит;

8 – ножи откосники

Транспортер предназначен для удаления разработанного ротором и ножами-откосниками грунта в отвал (бруствер). Он расположен в верхней части внутренней полости ротора перпендикулярно к продольной оси экскаватора и укреплен на раме рабочего органа. При отрытии траншеи ротор, вращаясь, разрушает зубьями грунт, который, попадая затем в ковши, поднимается ими вверх по специальному щиту, ограничивающему просыпание грунта, до места разгрузки на транспортер. Транспортер подхватывает высыпающийся из ковша грунт, разгоняет его и выбрасывает в сторону от траншеи, образуя ровный отвал.

Подача экскаватора обеспечивается движением тягача на рабочих скоростях. Современные модели отечественных траншейных экскаваторов имеют 16 рабочих передач, изменяющих скорость рабочего хода в диапазоне 20…500 м/ч.

Передача энергии от дизеля тягача к основным исполнительным механизмам (роторному колесу, отвальному конвейеру, гусеничному движителю) и вспомогательному оборудованию (механизмам подъема рабочего органа и конвейера) осуществляется с помощью механической, гидравлической или электромеханической трансмиссии. Широкое распространение в городских условиях получили ЭТР с одномоторным приводом и механической трансмиссией, конструктивные и кинематические схемы которых имеют мало различий.

Рис. 2.2. Схема и определение зависимости между основными

размерами рабочего органа роторного экскаватора и траншеи

Рассмотрим в качестве примера типовую конструкцию ЭТР с ме­ханической трансмиссией, предназначенного для рытья траншей глубиной до 2,0 м, и шириной 1,2 м (рис. 2.3, а).

Экскаватор состоит из гусеничного тягача 1 и навесного рабочего органа для рытья траншей и отброса грунта, шарнирно соединенных между собой в вертикальной плоскости. Рабочий орган машины ротор, опирающийся на четыре пары роликов 8, жесткий ротор 12 с 14-ю ковшами 11, внутри которого помещен поперечный двухсекционный ленточный конвейер 7, состоящий из горизонтальной и наклонной (откидной) секций. Позади ротора установлен зачистной башмак 10 для зачистки и сглаживания дна траншей. У тягача уширен и удлинен гусеничный движитель для повышения устойчивости и проходимости машины и исключения возможного обрушения стенок траншеи при движении над ней тягача.

Рис. 2.3. Схема роторного прицепного траншейного экскаватора

В трансмиссию тягача включен гидромеханический ходоумень­шитель для бесступенчатого регулирования рабочих скоростей дви­жения машины при копании траншей. На тягаче установлена допол­нительная рама с размещенными на ней механизмами привода и подъема-опускания рабочего органа. Рама имеет две наклонные на­правляющие, по которым с помощью пары гидроцилиндров 2 и двух пластинчатых цепей 4 гидравлического подъемного механизма перемещаются ползуны переднего конца рамы рабочего органа при переводе его из транспортного положения в рабочее и наоборот. Подъем и опускание задней части рабочего органа (рис. 2.3, а) осу­ществляются парой гидроцилиндров 3, штоки которых шарнирно прикреплены к верхней части стоек, связанных с задним концом рамы цепями 5. При копании траншей задняя часть рабочего органа находится в подвешенном состоянии. Установка откидной части ленточного конвейера в наклонное рабочее положение и опускание ее при транспортировке машины производятся гидроцилиндром через полиспаст с траверсой. Изменением угла наклона откидной части конвейера достигается различная дальность отброса грунта в сторону от траншеи.

Роторное колесо состоит из двух кольцевых обечаек 6 (рис. 2.4) связанных между собой ковшами 1 и поперечными стяжками 3. Каждый ковш открыт с двух сторон и имеет в передней части карманы 4 для крепления сменных зубьев 5, а в задней – цепное днище 2, способствующее лучшей разгрузке ковша, особенно при разработке вязких и увлажненных грунтов. С наружной стороны колец ротора приклепаны секции круговых зубчатых реек 7, находящиеся в постоянном зацеплении с двумя ведущими шестернями 8 механизма привода роторного колеса. В зависимости от грунтовых условий ковши ротора оснащаются сменными зубьями-клыками двух типов: с наплавкой передней режущей грани для разработки немерзлых грунтов и армированных твердосплавными износостойкими пластинами для мерзлых. Специальная расстановка зубьев на ковшах позволяет вести разработку тяжелых и мерзлых грунтов крупным сколом и обеспечивает хорошую наполняемость ковша при работе в легких грунтах.

Рис. 2.4. Ковш ЭТР

Рис. 2.5. Роторный полуприцепной экскаватор типа ЭТР

Эксплуатационная производительность роторных траншейных экскаваторов по выносной способности (м³/ч)

П_э = 3,6nmqK_HK_вK_P,

где n – частота вращения ротора, с^-1; m – число ковшей;

q – вместимость ковша, л;

К_н – коэффициент наполнения (К_н = 0,9...1,1);

К_в – коэффициент использования машины по времени

(К_в – 0,7...0,85);

К_р – коэффициент разрыхления грунта (К_р – 1,1... 1,4).

Для экскаваторов траншейных (ЭТР и ЭТЦ) первые две цифры – глубина копания в дециметрах, третья – порядковый номер модели. При модернизации после цифрового обозначения добавляют буквы по порядку алфавита. Например, индекс ЭТР-204 обозначает: экскаватор траншейный роторный, предельная глубина копания – 20 дециметров, четвертая модель.

Главным параметром экскаватора непрерывного действия является глубина копания.

При одинаковой вместимости ковшей траншейные экскаваторы роторного типа почти в два раза имеют большую мощность двигателя и примерно в столько же раз большую производительность, чем экскаваторы цепного типа. Роторные экскаваторы по сравнению с цепными позволяют значительно уменьшить потери производительности от просыпания породы. Достоинством цепных экскаваторов по сравнению с роторными являются большая эффективность работы в липких и вязких породах, меньшие массы и большие глубины копания.

Рабочий орган траншейного экскаватора роторного типа оснащается сменными зубьями, которые могут быть установлены по различным схемам.

Вместимость ковшей экскаваторов непрерывного действия измеряется в литрах.

В таблице 2.3 приведена техническая характеристика отечественных роторных траншейных экскаваторов.

Таблица 2.3

Техническая характеристика роторных экскаваторов

Показатели	ЭТР-134	ЭТР-204А	ЭТР-223А	ЭТР-224А	ЭTР-253A	ЭТР-254А
Наибольшая глубина копания, м	1,3	2,0	2,2	2,2	2,5	2,5
Ширина копания по дну, м	0,28	1,2	1,5	0,8	2,1-3,2	1,8-2,1
Базовая ширина	Tpактop TT-4	Тягач с использованием узлов трактора Т-130МГ	Трактор ДЭТ-250М	Тягач с использованием узлов трактора K-701, Т-130
Двигатель: марки номинальная мощность	А-01МЛ	-   -	Д-160	-   -	- 30В	ЯМЗ- 240 БМ
Наибольшая техническая производительность, м^3/ч
Скорость рабочего хода, м/ч	10-480	-	10-300	-	20-350	0,5-5,6
Регулирование скоростей рабочего хода	БЕССТУПЕНЧАТОЕ
Транспортная скорость, км/ч	2,2-9,8	-	1,6-5,2	-	2,3-6,0	5,0-5,6
Ротор: диаметр по зубьям ковшей, мм частота вращения, об/мин число ковшей (зубьев) вместимость ковша	15,9     (18)   -	7,8-9,6	7,2-9,6	7,2-9,0	7,4	7,7
Конвейер: ширина ленты, мм скорость ленты, м/с	- -	3,9-5,0	3,9-5,0	3,9-5,0	5,0	3,5-5,0
Среднее давление на грунт, МПа	0,065	0,06	0,068	0,06	0,087	0,08
Размеры в транс-портном положе-нии, мм: длина ширина (без кон-вейера) высота
Масса экскаватора, т	18,3	31,4	33,5	31,1	58,8	49,5

Скребковые двухцепные экскаваторы (рис. 2.6) представляют собой навесное на переоборудованный серийный гусеничный трактор землеройное оборудование в виде наклонного двухцепного скребкового рабочего органа для разработки грунта с отвальным ленточным конвейером для эвакуации грунта в сторону от траншеи. Они предназначены для рытья траншей прямоугольного и трапецеидального профиля глубиной до 4,0 м, шириной по дну 0,8 и 1,1 м и шириной по верху до 2,8 м в талых грунтах I...III категорий с каменистыми включениями размером до 200 мм. Двухцепные экскаваторы имеют механический привод рабочего органа, бесступенчатое регулирование скоростей рабочего хода гидромеханическим ходоуменьшителем, гидравлический привод отвального конвейера и механизма подъема-опускания рабочего органа.

Рис. 2.6. Схема двухцепного траншейного экскаватора

Рабочий орган включает наклонную раму 7 коробчатого сечения, шарнирно прикрепляемую сзади к тягачу, и обегающие раму замкнутые пластинчатые цепи 5, к которым на одинаковом расстоянии друг от друга крепятся ковши или режущие элементы скребкового типа 10 и транспортирующие заслонки 11, образующие подобие ковшей. В передней части рамы смонтирован приводной вал с двумя ведущими звездочками 4 цепей и предохранительной муфтой предельного момента, в задней – натяжные звездочки 8 цепей с винтовым натяжным устройством. На раме установлены также промежуточные ролики 9, поддерживающие рабочие ветви цепей и уменьшающие провисание их холостых ветвей. Для увеличения глубины копания раму рабочего органа удлиняют дополнительной вставкой, увеличивают длину цепей и количество скребков. Скребки на рабочем органе размещены по специальной схеме (рис. 2.6, в), обеспечивающей наименьшую энергоемкость процесса копания. При движении тягача вперед и одновременном движении скребковой цепи относительно наклонной рамы скребки отделяют грунт от массива, а заслонки поднимают его из траншеи на высоту приводных звездочек цепи, при огибании которых грунт выгружается на поперечный (к продольной оси движения машины) ленточный конвейер 3 и отбрасывается им в сторону от траншеи. Глубина отрываемой траншеи зависит от угла наклона рамы рабочего органа и регулируется механизмом ее подъема, включающим два гидроцилиндра 1 и два рычага 2. При копании траншей с наклонными стенками на рабочем органе устанавливают активные цепные откосообразователи 12. Верхние концы цепей шарнирно прикреплены к качающемуся балансирному рычагу 14 с центральным шарниром, нижние – к эксцентрично установленным пальцам натяжных звездочек 8 рабочего органа, сообщающих откосообразо-вателям возвратно-поступательное движение.

Грунт, отделяемый цепями от целика, обрушивается на дно траншеи, откуда выносится на поверхность транспортирующими за­слонками рабочего органа. Сменное рабочее оборудование экскаватора для разработки мерзлых грунтов, промерзших на глубину до 1,2 м, монтируется на основной раме рабочего органа и представляет собой скребковый рабочий орган, оснащенный зубьями с износостойкой наплавкой.

Рассмотрим типовую кинематическую схему двухцепного ЭТЦ (рис. 2.7). Вращение приводному (турасному) валу 12 с ведущими звездочками 13 цепей 8 передается от дизеля через муфту сцепления, распределительную коробку 2, редуктор реверса 5, конический редуктор 16, верхний редуктор 11 и пневмокамерную муфту 10 пре­дельного момента.

С помощью редуктора реверса можно изменять направление движения цепей рабочего органа. Движение цепным откосообразователям 9 сообщается от натяжных звездочек 7 рабочего органа. Автономный привод ведущих концевых барабанов ленточного конвейера14 осуществляется от гидромоторов 15 через встроенный в каждый барабан планетарный редуктор. Питаются гидромоторы конвейера от нерегулируемого насоса 4. Регулируемый насос 3 питает гидромотор 17, который обеспечивает передвижение экскаватора при копании траншей и бесступенчатое регулирование скоростей рабочего хода в диапазоне 5... 150 м/ч.

Для транспортного передвижения используется механическая трансмиссия базового трактора 6.

Техническая производительность двухцепных траншейных экскаваторов в грунтах I категории составляет до 220 м³/ч, мощность силовой установки до 84 кВт, скорость движения скребковой цепи 0,8...1,2 м/с, ленты конвейера – 2,5...4,5 м/с, рабочая скорость передвижения машины 5...150 м/ч.

Основными недостатками ЭТЦ являются: довольно высокая энергоемкость процесса копания, низкая долговечность цепей, ра­ботающих в абразивной среде, и сравнительно невысокая произво­дительность.

Рис. 2.7. Типовая кинематическая схема двухцепного траншейного

экскаватора

Эксплуатационная производительность цепных траншейных экскаваторов со скребковым рабочим органом (м³/ч)

П_э = 3600b_ch_cv_uK_nK_вK_p,

где b_c – ширина скребка, м;

h_c – высота скребка, м;

v_uскорость движения скребковой цепи, м/с;

К_н – коэффициент заполнения экскавационных емкостей

(К_н = 0,35...75), зависит от характера грунта, толщины срезаемой стружки, длины и формы забоя, угла наклона рабочей цепи к горизонту);

К_в – коэффициент использования машины по времени

(К_в – 0,5...0,65);

К_Р – коэффициент разрыхления грунта в процессе разработки

(К_р = 1,1...1,5).

Дата добавления: 2014-11-18