Размерные группы универсальных одноковшовых экскаваторов

В качестве основного для отечественных гидравлических экскаваторов до 5-ой размерной группы включительно принято рабочее оборудование обратная лопата, а для 6-ой размерной группы - прямая лопата.

На экскаваторах устанавливают ковши различной вместимости: основные (типа 02), узкие (01)- меньшей вместимости, для разработки - прочных грунтов и широкие (03)- большей вместимости, для слабых грунтов.

Пневмоколесные экскаваторы используют на рассредоточенных строительных объектах с небольшими объемами работ. Благодаря высокой скорости передвижения (на порядок выше, чем у гусеничных машин), они способны преодолевать большие расстояния при смене строительных объектов.

Гусеничные экскаваторы, обладая повышенной проходимостью, передвигаются со скоростью, не превышающей 4...6 км/ч. Их применяют, в основном, на строительных объекты с большими объемами земляных работ без специальной подготовки рабочих площадок, а также на карьерных работах.

Для перевозки этих машин на большие расстояния используют специальные транспортные средства (тяжеловозы, железнодорожный транспорт и т. п.). Погружается экскаватор на транспортное средство собственным ходом.

Полноповоротный пневмоколесный (рис. 2, а)или гусеничный гидравлический экскаватор (рис. 2, б)состоит из базовой части и рабочего оборудования. При замене последнего базовую часть обычно сохраняют в неизменном виде.

Базовая часть экскаватора включает ходовую тележку с нижней рамой 3 (рис. 2, а и б), опорно-поворотное устройство 7 и поворотную платформу 6 с расположенными на ней насосно-силовой установкой, узлами гидравлической системы привода и кабиной машиниста 15.

Ходовое оборудование пневмоколесного экскаватора (рис. 2, а)состоит из сварной рамы, опирающейся на два ведущих моста 2 и 4. Для работы экскаватор устанавливают на откидные опоры 5, закрепленные на поперечной балке рамы за задним мостом. Чаще в качестве передней опоры для работы в том же режиме используют, кроме прямого назначения, бульдозерный отвал 1, установленный перед передним мостом и приводимый гидроцилиндром.

Каждая их гусеничных тележек 16 (рис. 2, б) гусеничного экскаватора приводится в движение гидромотором и зубчатыми передачами. При совместной работе механизмов привода каждой гусеницы в одном направлении обеспечивается прямолинейное передвижение машины, а при их работе во взаимно противоположных направлениях или при работе только одного механизма и заторможенной второй гусенице - поворотное движение (относительно центра опорного контура в первом или относительно центра опорной поверхности заторможенной гусеницы - во втором случае). Во избежание произвольного отката гусеничной тележки при работе экскаватора из-за реактивных нагрузок или уклона рабочей площадки механизм привода гусениц затормаживают или стопорят.

Опорно-поворотное устройство пневмоколесных и гусеничных экскаваторов, как и у кранов, закрытого шарикового или роликового типа предназначено для передачи на нижнюю раму внешних нагрузок от поворотной части экскаватора и обеспечения вращения последней. Механизм поворота состоит обычно из низкомоментного гидромотора и зубчатого редуктора, на выходном валу которого закреплена шестерня, зацепляющаяся с зубчатым венцом, неподвижно соединенным с нижней рамой экскаватора. При вращении шестерня обегает вокруг зубчатого венца, увлекая за собой поворотную платформу. Известны также безредукторные устройства с высокомоментыми гидромоторами. В приводе поворотного механизма установлен тормоз для полной остановки поворотной платформы в рабочем режиме экскаватора, а также для ее стопорения при переездах.

Поворотная платформа выполнена в виде рамной конструкции, способной неограниченно вращаться относительно нижней рамы. Для ее уравновешивания при работе экскаватора в хвостовой части платформы размещен чугунный противовес и, кроме того, - насосно-силовая установка и другие наиболее тяжелые агрегаты. В передней части платформа оборудована стойками-пилонами 8 (рис. 2, а)для шарнирного соединения с ней стрелы, а также проушинами для установки одного 9 или двух 19 (рис. 2, б)гидроцилиндров привода стрелы. Кабину машиниста 15 с органами управления устанавливают с одной стороны поворотной платформы.

Обычно в приводах рукояти и ковша устанавливают по одному гидроцилиндру. В приводе же стрелы могут быть как один (обычно для экскаваторов малой мощности 2-й и 3-й, иногда 4-й размерных групп), так и два гидроцилиндра (на экскаваторах 4 - 6-й размерных групп).

Рабочее оборудование обратная лопата (см. рис. 2, а и б)включает последовательно соединенные между собой шарнирами стрелу 10, рукоять 14 и ковш 13. Стрела, кроме того, шарнирно соединена с поворотной платформой. Вместе с последней элементы рабочего оборудования образуют шарнирно-рычажный четырехзвенный механизм, позволяющий занимать ковшу и режущим кромкам его зубьев различные положения в пределах рабочей зоны экскаватора на всех операциях его рабочего цикла. Рабочее оборудование обратная лопата предназначено для разработки грунтов в основном ниже уровня стоянки экскаватора.

Стрела может быть моноблочной и составной (рис. 3), состоящей из двух секций: корневой 1, шарнирно соединенной с поворотной платформой, и удлиняющей 3, соединяемой с корневой секцией болтами или шарниром и ригелем 2, перестановкой которого в проушины 4 на удлиняющей секции можно изменять расстояние между концевыми шарнирами стрелы.

Чаще составными стрелами комплектуют универсальные экскаваторы. При замене рабочего оборудования обратной лопаты на прямую сохраняют только корневую секцию, а удлиняющую секцию либо используют в качестве рукояти прямой лопаты, соответственно перемонтировав ее, либо заменяют новой.

Моноблочная стрела (рис. 2) коробчатого поперечного сечения, обычно с разнесенными шарнирами для соединения с поворотной платформой и вилкой на противоположном конце, в ее головной части, для соединения с рукоятью. Стрелу поднимают и опускают одним (рис. 2, а)или двумя (рис. 2, б и 3) гидроцилиндрами. Рукоять, также коробчатого поперечного сечения, приводится гидроцилиндром 11 (рис. 2). На экскаваторах можно устанавливать рукояти различной длины и удлиняющие секции стрелы.

Ковш в форме емкости, открытой с одной стороны, с зубьями на его передней стенке, или без них (для разработки легких грунтов), соединен с рукоятью шарнирно в ее головной части и приводится шарнирно установленным одним концом на рукояти гидроцилиндром 12 непосредственно (рис. 2, а)или через шарнирно-рычажный механизм (рис. 2, б),состоящий из коромысла 18 и тяги 20 и выполняющий функцию мультипликатора. Для предупреждения заклинивания ковшей в траншее на их боковых стенках устанавливают, кроме того, подрезные зубья 17. Кроме обычных экскавационных ковшей (основных, широких и узких) на экскаваторе могут быть установлены ковши для дренажных работ по форме профиля очищаемой выемки.

Копают грунт либо поворотом рукояти при фиксированном на ней ковше - от дна выемки вверх, либо поворотом ковша при фиксированных стреле и рукояти, либо совместным поворотом рукояти и ковша. В конце операции копания для предотвращения от просыпания грунта из ковша на следующей транспортной операции ковш подворачивают к рукояти, после чего рабочее оборудование поднимают стреловым гидроцилиндром. Поворотное движение платформы начинают после того как рабочее оборудование будет выведено из выемки. Одновременно с подъемом стрелы маневровыми движениями рукояти и ковша добиваются установки последнего в конце поворота платформы в положение выгрузки.

Разгружают грунт отворотом ковша от рукояти. Различают разгрузку в отвал и в транспортное средство. В первом случае эта операция не требует полной остановки платформы - разгрузку начинают в конце поворотного движения в прямом направлении и заканчивают в начале возвратного вращения. Во втором же случае, во избежание просыпания грунта при его разгрузке, требуется четкая координация ковша относительно кузова транспортного средства. Для этого платформу останавливают и включают на возвратное вращение только после полной выгрузки ковша. Разгрузка в транспортное средство требует большего времени чем разгрузка в отвал, а следовательно, она менее производительна по сравнению с последней.

После разгрузки ковша операция возврата рабочего оборудования на исходную позицию для следующего рабочего цикла аналогична операции транспортирования грунта на разгрузку, но выполняется в обратной последовательности указанных движений.

На гидравлический экскаватор для разработки грунтов, выше уровня стоянки навешивают рабочее оборудование прямая лопата (рис. 4, а), состоящее из стрелы 1, рукояти 3 и ковша 5. Стрела обычно короче, чем у обратной лопаты. Привод стрелы обеспечивается двумя гидроцилиндрами 8, а рукояти - гидроцилиндром 2.

Относительно рукояти ковши могут быть поворотными (рис. 4, а) и неповоротными (рис. 4, б).

Поворотный ковш может изменять свое положение относительно рукояти для установки требуемого угла резания, а также для выгрузки грунта с помощью гидроцилиндра 4 рис. 4, а),коромысла 7 и тяги 6.

Неповоротные ковши устанавливают на рукояти с постоянным углом резания, который может быть изменен заменой тяги 10 (рис. 4, б) соответствующей длины. В нижней части корпуса ковша на шарнире 11 установлено откидывающееся днище 13, закрываемое подпружиненной щеколдой 15. Для разгрузки грунта посредством гидроцилиндра 9 через рычаг 12 и цепь 14 щеколду выдергивают из гнезда на корпусе, после чего днище открывается под действием собственной силы тяжести. Захлопывается днище автоматически при опускании ковша в нижнее положение для начала копания.

На некоторых моделях устанавливают также челюстные ковши (рис. 4, в),состоящие из шарнирно соединенных между собой двух челюстей - корпуса 18 и днища 17. В режиме копания и транспортирования грунта челюсти сомкнуты, а для разгрузки грунта они размыкаются гидроцилиндром 16, вмонтированным в днище ковша.

Экскаватор с рабочим оборудованием прямая лопата разрабатывает грунт движением ковша снизу (от уровня стоянки экскаватора) вверх (до верхнего обреза забоя). Максимальная кинематическая высота копания реализуется лишь в случае маневровых движений. Из-за опасности обрушения грунта из образующихся навесов (козырьков) копать на этой высоте нельзя. При копании на максимальном вылете ковша козырьки образуются уже начиная с высоты оси пяты стрелы. Соблюдая требования безопасности, высоту забоя можно довести до 2/3 максимальной кинематической высоты. Хотя кинематика рабочего оборудования позволяет разрабатывать грунт ниже уровня стоянки экскаватора, реализовать это удается крайне редко - лишь на последней по ходу движения позиции экскаватора, так как отрытая перед ним выемка не позволяет экскаватору перемещаться вперед "на забой".

Копают грунт поворотом рукояти относительно стрелы, а толщину грунтовой стружки регулируют кратковременными перемещениями стрелы "на забой" или от него. В случае поворотных и челюстных ковшей возможна разработка грунта поворотом ковша. Структура рабочего цикла такая же, как и у экскаватора с рабочим оборудованием обратная лопата.

Неполноповоротные экскаваторы (рис. 5) изготовляют, в основном, на базе пневмоколесных тракторов небольшой мощности и фронтальных погрузчиков. Это мобильные малогабаритные землеройные машины с большим количеством (до 25) сменных видов рабочего оборудования. Наиболее эффективно их использовать в стесненных условиях, а также при небольших объемах рассредоточенных земляных работ.

Основным рабочим органом обычно служит унифицированный ковш прямой и обратной лопат вместимостью 0,2...0,3 м³. Сменными являются узкий и специальный ковши для рытья узких траншей, погрузочные ковши вместимостью 0,2...0,6 м³, крановая подвеска грузоподъемностью 0,3...0,8 т, грейфер вместимостью 0,2...0,3 м³, однозубый рыхлитель, гидравлический молот, грузовые вилы, буровое оборудование, захват для укладки бордюрных камней, оборудование обратная лопата со смещенной осью копания для рытья траншей вблизи зданий и сооружений и т. п. Рабочее оборудование заменяется машинистом непосредственно на строительном объекте.

Рабочее оборудование 11, состоящее из стрелы, рукояти и ковша, вместе с гидроцилиндрами привода этих элементов смонтировано на поворотной колонке 10, установленной на раме 9 базового трактора. Поворот колонки вместе с рабочим оборудованием на 90° в каждую сторону обеспечивается двумя гидроцилиндрами 5, приводящими цепь 4, охватывающую звездочку 3,жестко посаженную на вал колонки. Применяются также реечные и рычажные механизмы поворота. Для разработки грунта машину устанавливают на две выносные опоры 2 и смонтированный на дышле 6 бульдозерный отвал 7, управляемые гидроцилиндрами 1 и 8.