Работа экскаваторов
Содержание
1. Работа экскаваторов……………………………
2. Многоковшовые экскаваторы……………
3. Навесные одноковшовые
экскаваторы……………………………………….…..
4. Универсальные полноповоротные одноковшовые экскаваторы………….…....9
5. Опорно-поворотные устройства экскаваторов…………………………….……12
6. Назначение и области
применения экскаваторов…………….…
1. Работа экскаваторов
Рассмотрим особенности процесса копания грунта экскаваторами, оснащенными различным рабочим оборудованием.
На рис. 1 показана работа одноковшового полноповоротного экскаватора с рабочим оборудованием — прямая лопата.
Экскаватор с прямой лопатой
заполняет ковш движением “от
себя”, поэтому он занимает при работе
место перед массивом грунта, возвышающимся
перед ним. Машина копает грунт, начиная
с уровня стоянки машины и далее
по дуге вперед и вверх с таким
расчетом, чтобы ковш заполнялся в
крайнем верхнем положении. После
этого ковш при повороте платформы
переносится для разгрузки в
сторону к автосамосвалу или
другому транспортному
Ковш загружается за счет движения рабочего оборудования, создаваемого гидроцилиндрами на гидравлическом экскаваторе и канатами на экскаваторе с канатным приводом. Так как рабочее оборудование состоит из стрелы, рукояти и ковша, сочлененных между собой, то его движение складывается из движения каждой части.
При выгрузке грунта ковш гидравлического экскаватора опрокидывается вперед, на канатной машине грунт выгружается при откидывании днища ковша.
На рис.2 показана работа экскаватора с рабочим оборудованием обратная лопата.
Экскаватор с обратной лопатой заполняет ковш при движении “на себя”, т.е. в сторону машины, поэтому наиболее успешно он работает, когда стоит сверху разрабатываемого массива грунта, как показано на рисунке. Вынося ковш на расстояние от машины, экскаваторщик движением ковша “на себя” по дуге снизу вверх заполняет его грунтом.
Как и в прямой лопате, рабочее оборудование обратной лопаты состоит из стрелы, рукояти и ковша. Ковш загружается также в результате движения- этих составных частей оборудования под воздействием гидроцилиндров или канатов.
Рис. 1 - Работа одноковшового экскаватора с прямой лопатой
При выгрузке грунта ковш гидравлической машины опрокидывается вместе с поворотом рукояти в направлении от стрелы. На машине с канатным приводом ковш разгружается при повороте только рукояти от стрелы.
Рис. 2 - Работа одноковшового экскаватора с обратной лопатой
На рисунках не показан экскаватор с погрузочным ковшом, так как его работа сходна с работой прямой лопаты, только вместо массива плотного грунта материалом для погрузки служат песок, щебень, гравий.
Экскаватор с драглайном заполняет ковш, выброшенный далеко от машины, движением на себя. Это оборудование незаменимо при разработке каналов широких выемок, т.е. там, где место выемки грунта значительно удалено от машины, поэтому экскаватор, оборудованный драглайном, оснащается длинной стрелой, с помощью которой можно забросить ковш на значительное расстояние.
Рис. 3 - Работа одноковшового экскаватора с грейфером скопической стрелой
При работе экскаватор стоит, как и машина с обратной лопатой, сверху разрабатываемого массива грунта.
Рис. 4 - Работа многоковшового экскаватора
В результате ковш опрокидывается, повисая на подъемном канате режущей кромкой вниз над местом выгрузки.
На рис. 3 показан в работе экскаватор с канатной подвеской грейфера к стреле. Этот экскаватор может разрабатывать ямы и небольшие котлованы в несвязных, легких грунтах (песок, легкий суглинок), грузить сыпучие материалы.
На рисунке для примера
представлен экскаватор на работах
по выемке котлована небольшого диаметра.
Грейфер загружается при
Экскаватор может оснащаться и другим, менее распространенным оборудованием (копровой установкой, оборудованием для разработки мерзлых грунтов, разрушения старых построек, крановым оборудованием и т.д.). Но это в данной книге не рассматривается.
Работа навесных экскаваторов в принципе не отличается от работы машин, рассмотренных выше.
Экскаватор-планировщик может оснащаться различными по форме ковшами. Однако все они в основном производят работу (планирование поверхности грунта и др.) при втягивании стрелы, т.е. при движении ковша в сторону машины. В конце хода стрелы заполненный грунтом ковш, установленный на конце стрелы шарнирно, поворачивается к стреле и в таком положении стрела перемещается вместе с поворотной платформой для разгрузки. В зависимости от того, где находится транспортное средство или место разгрузки, стрела выдвигается, меняя свою длину, для точной установки над местом выгрузки, затем ковш опрокидывается и грунт свободно высыпается. После этого стрела возвращается в исходное положение.
На рис. 4 показан в работе многоковшовый экскаватор. Выполняемые им операции проще по сравнению с работой одноковшовых экскаваторов.
При заглублении цепного или роторного рабочего органа и поступательном движении всей машины происходят копание, перемещение и выгрузка грунта в отвал на одну или две стороны от оси траншеи.
2. Многоковшовые экскаваторы
Многоковшовые экскаваторы —машины непрерывного действия. Их рабочим органом являются ковши, укрепленные в количестве 16—50 шт. на бесконечной двойной цепи, обегающей ковшовую раму (цепные экскаваторы), или в количестве 6—18 шт. на колесе (роторные экскаваторы).
У цепных экскаваторов нижняя рабочая ветвь цепи движется обычно в направляющих ковшовой рамы, что увеличивает сопротивление, но позволяет получить плоскость откоса постоянной крутизны. При свободно подвешенной ковшовой цепи очертание образующей откоса параболическое и устойчивость верхней части откоса уменьшается.
Наличие большого количества рабочих органов машины обеспечивает непрерывность ее работы, снижает инерционные нагрузки, улучшает использование транспортных средств и повышает производительность. Усилие, которое может быть развито на режущей кромке ковша, значительно меньше, чем у одноковшового экскаватора, так как суммарная длина режущих кромок одновременно работающих ковшей в многоковшовом экскаваторе значительно превышает длину режущей кромки одноковшового экскаватора. Поэтому толщина стружки, снимаемой ковшами многоковшового экскаватора, относительно невелика. Многоковшовые экскаваторы могут работать в однородных легких и средних грунтах до IV группы включительно. В каменистых и мерзлых грунтах эффективность их работы резко снижается. В скальных грунтах, разрабатываемых с предварительным рыхлением взрывом, работа многоковшовых экскаваторов невозможна.
Многоковшовые экскаваторы классифицируют:
а) по процессу работы и назначению —на экскаваторы поперечного копания, у которых ковшовые рамы имеют поперечное расположение по отношению к продольному направлению рабочего движения экскаватора, и экскаваторы продольного копания с ковшовой рамой, расположенной вдоль оси рабочего движения машины;
б) по виду рабочего оборудования — на цепные и роторные;
в) по виду ходового оборудования — на гусеничные и колесно-рельсовые.
Многоковшовые экскаваторы (рис. 5) правильней было бы называть экскаваторами непрерывного действия, так как конструкция рабочего органа этих машин не всегда содержит ковши, у некоторых экскаваторов вместо ковшей применены режущие ножи со скребками или просто сменные ножи.
Однако во всех этих случаях
назначение ковшей, ножей и скребков
одно и то же: отрезать от массива
стружки грунта, перемещать срезанный
грунт. Любой из этих режущих органов
можно рассматривать как
Непрерывное копание грунта существенно облегчает условия труда машинистов по сравнению с условиями труда на одноковшовых экскаваторах, так как на многоковшовых экскаваторах машинисту приходится только наблюдать за ходом копания (правильностью курса, глубиной копания), и иногда изменять режим работы (направление, глубину копания). Машинист одноковшового экскаватора постоянно включает те или иные механизмы. Поэтому в последнее время у некоторых многоковшовых экскаваторов рабочий процесс стали автоматизировать, т.е. копать без вмешательства машиниста с помощью приборов автоматики.
Рис. 5 - Многоковшовый цепной экскаватор ЭТЦ-161 на колесном тракторе “Беларусь”
Многоковшовые экскаваторы
считаются
Второй недостаток многоковшовых экскаваторов состоит в том, что он способен разрабатывать только грунты, не засоренные камнями, не тяжелые для копания, однородные по структуре. Эти машины хорошо разрабатывают только пески, супеси, легкие суглинки.
Если одноковшовые экскаваторы могут копать только в стационарном положении, а перемещаются лишь с целью подхода к новому объекту, то многоковшовые экскаваторы не могут копать грунт в стационарном положении. Их рабочий орган режет грунт только при поступательном движении машины с небольшой скоростью (10—100 м/ч).
3. Навесные одноковшовые экскаваторы
Навесные экскаваторы (рис. 6), как правило, имеют небольшую мощность и вместимость ковша (0,15-0,25 м3).
Навесными экскаваторы называются
потому, что их рабочее оборудование
(стрела, рукоять, ковш, отвал бульдозера)
навешивается на серийный колесный трактор,
который в данном случае используется
как базовая машина для навески.
Правда, в принципе возможно изготовление
для навесного экскаватора
Навесные экскаваторы достаточно распространены в строительстве, так как являются небольшими машинами, способными выполнять самые разнообразные работы небольшого объема.
Рис. 6 - Навесной экскаватор ЭО-2621А на серийном колесном тракторе “Беларусь”
Их используют в основном
в городских условиях на отрывке
и засыпке в ремонтных целях
траншей под тепловые, газовые
и другие коммуникации, расчистке
после ремонта или
Установка бульдозерного
отвала расширяет эксплуатационные
возможности навесного
Установка вместо бульдозерного
отвала спереди машины погрузочного
оборудования изменяет производственные
возможности навесного
При работе с погрузочным оборудованием противовесом для устойчивости машины служит рабочее оборудование экскаватора.
Навесных одноковшовых экскаваторов выпускают в мире больше - чем одноковшовых полноповоротных экскаваторов, причем привлекает простота изготовления этих машин и их эксплуатации.
Область применения этих машин несколько ограничена тем, что они используются в основном с оборудованием обратная лопата.
4. Универсальные полноповоротные одноковшовые
экскаваторы
Универсальные полноповоротные одноковшовые экскаваторы наиболее широко распространены в строительстве. Они называются полноповоротными потому, что их платформы с установленными на них рабочим оборудованием, двигателем, силовой трансмиссией и кабиной управления могут поворачиваться вокруг вертикальной оси машин на любой угол в обе стороны относительно опорных гусениц или колес.
Этим самым достигаются простота и удобство перемещения рабочего оборудования экскаватора и разработки грунта в пределах радиуса действия машины.
До недавнего времени широкое распространение имели экскаваторы с канатным приводом (рис.7). Эти машины упоминаются иногда в литературе экскаваторами с механическим приводом и гибкой подвеской рабочего оборудования.
Рис. 7 - Экскаватор с канатным приводом
В последнее время им на смену приходят гидравлические экскаваторы, т.е. экскаваторы с гидравлическим приводом рабочего оборудования.
Экскаватор с канатным приводом несколько более сложен, чем гидравлический, в управлении и регулировках. Достаточно сказать, что в системе управления этой машины имеется 6—8 рычагов и педалей, в то время как на современном гидравлическом экскаваторе число рычагов и и педалей не превышает 4-5.
Предельное усилие на зубьях ковша канатной машины меньше, чем гидравлической, что, конечно, отражается на особенностях ее применения.
В гидравлическом экскаваторе поворот ковша в продольной плоскости (у канатной машины ковш неповоротный) позволяет создать на его зубьях большое усилие для резания (копания) грунта, и значительно расширяет возможности машины.
Однако, с другой стороны, экскаватор с канатным приводом может быть оснащен длинными решетчатыми стрелами под драглайн, грейфер, крановое и некоторое другое оборудование, тогда как гидравлический экскаватор имеет значительно более короткую стрелу и ограниченные возможности применения из-за этого драглайна, грейферного и кранового оборудования.
Области применения экскаваторов с канатным и гидравлическим приводами определяются с учетом вышеназванных возможностей этих машин и особенностей различного по назначению рабочего оборудования (рис.8).
Рис. 8 - Схемы рабочего оборудования одноковшового экскаватора:
1 – прямая лопата: 2 – обратная лопата; 3 – драглайн; 4 – грейфер
При установке прямой лопаты полноповоротные одноковшовые экскаваторы находят применение при разработке грунта выше уровня стоянки экскаватора и погрузке вынутого грунта в автосамосвалы.
Такие условия работы имеют место при сооружении выемок, в карьерах, при погрузочных работах, добыче нерудных материалов. В этих условиях преимущество имеют гидравлические экскаваторы, снабженные поворотным ковшом, с помощью которого машине легче отрывать порцию грунта от массива и разгружать ковш, опрокидывая его в кузов автосамосвала.
Для опорожнения ковша экскаватора с канатным приводом применяется откидывающееся днище.
При установке обратной лопаты полноповоротные одноковшовые экскаваторы работают на отрывке траншей или небольших котлованов, на зачистке откосов каналов и др., т.е. разрабатывают грунт ниже уровня стоянки машины. При работе экскаватора с обратной лопатой грунт выгружают либо в отвал, либо в автосамосвалы.
С оборудованием драглайн полноповоротные одноковшовые экскаваторы успешно применяются на разработке грунта ниже уровня стоянки машины при отрывке каналов, котлованов, траншей и др. Драглайн позволяет производить земляные работы на значительном удалении от машины, копать грунт под водой, переносить вытянутый грунт на значительное расстояние в отвал. Выгрузка грунта из ковша-драглайна в транспортные средства возможна лишь на небольших экскаваторах и то при определенном умении машиниста.
При установке грейферного
оборудования полноповоротные одноковшовые
экскаваторы используются на перегрузке
сыпучих материалов и отрывке
ям в легких грунтах. При использовании
грейферного оборудования играет заметную
роль тип привода экскаватора. При
канатной подвеске грейфера грунт можно
разрабатывать на большую глубину,
чем при установке его на гидравлическом
экскаваторе, на котором для подвески
ковша используется достаточно сложная
металлическая подвесная
Правда, в последнее время находит применение новое рабочее оборудование гидравлического экскаватора, которое позволяет копать грунт на глубину 30 м и более. Однако назначение этого рабочего органа ограничено отрывков только глубоких щелей, что позволяет использовать машину при возведении фундаментов методом “стена в грунте”.
Следует упомянуть также, что на гидравлических машинах применяется погрузочное оборудование (погрузочный ковш), которое предназначено для погрузки в автосамосвалы .взрыхленных и сыпучих материалов. В отличие от прямой лопаты, погрузочный ковш имеет большие габариты и другую систему подвески к рукояти.
5. Опорно-поворотные устройства экскаваторов
Поворотная платформа экскаватора совершает вокруг вертикальной оси полный оборот в обе стороны. Для того чтобы она могла свободно вращаться и при этом передавать на ходовую раму давление используется специальное опорно-поворотное устройство (рис.9).
Опорно-поворотное устройство выполняет важную роль, так как помимо вертикальных нагрузок от собственной массы платформы с механизмами оно воспринимает также горизонтальные усилия от действия ветра, динамические нагрузки (толчки, удары и др.), возникающие в момент копания и стремящиеся оторвать устройство и опрокинуть платформу.
Рис. 9 - Опорно-поворотные устройства экскаваторов
а – с однокатковым опорным устройством; б – с двухкатковым опорным Устройством; в – шариковый двухрядный опорно-поворотный круг в разрезе; г -общий вид двухрядного шарикового опорно-поворотного круга; 1 – ходовая рама; 2 — опорный круг; 3 — каток; 4 – опорный кронштейн; 5 – центрирующая Цапфа; о _ балансир; 7 – нижняя обойма; 8 – верхняя обойма; 9 – зубчатый венец; J о -шарики; 11 -сепараторы
До недавнего времени основным опорно-поворотным устройством было катковое устройство, показанное на рис.9- а, б. Но в последнее время большое распространение получили опорно-поворотные круги с шариками (или роликами) в качестве тел качения (рис. 9- в,г). Причем катковое устройство требует применения на экскаваторе центральной вертикальной центрирующей цифры 5, которая воспринимает горизонтальные усилия и расположена по оси опорно-поворотного устройства. Через цапфу проходит вал ходовой трансмиссии. Опорно-поворотный круг не требует центрирования по оси опорного круга – в этом его большое преимущество.
Недостаток Катковых устройств состоит в том, что зазоры, которые неизбежны между катками и поворотным кругом, приводят к тому, что платформу “болтает” во время работы экскаватора.
На рис. 9-в показан – общий вид опорно-поворотного круга с шариками, на рис.9-г- тот же круг в разрезе . Круги такого типа имеют ряд положительных качеств. Отсутствует центральная центрирующая цапфа, уменьшен вес, прост уход, малое сопротивление поворота и др. Такой круг может быть однорядным и двухрядным. Опорно-поворотный круг с роликами имеет то. же конструктивное исполнение.
6. Назначение и области применения экскаваторов
Экскаваторами называются землеройные машины, предназначенные для копания грунта с последующей его выгрузкой в отвал или в какие-либо транспортные средства, например автосамосвалы.
Экскаваторы пришли на смену землекопам, механизировали их трудоемкий ручной труд и значительно повысили производительность земляных работ. Вместимость ковшей современных строительных экскаваторов может достигать 2—4 м.
Экскаваторщик, управляя из кабины рабочим оборудованием машины, выполняет работу многих сотен землекопов. А если учесть, что можно обогревать воздух в кабине в холодное время года или, наоборот, охлаждать в жаркий период, защищать экскаваторщика от действия прямых солнечных лучей, пыли, дождя и снега то становятся очевидными преимущества условий его труда перед прежними на земляных работах. Помимо этого машины могут быть снабжены собственными источниками света для освещения места работы в темное время. Фактически с помощью экскаватора удалось полностью механизировать труд землекопа.
В настоящее время ни одна стройка в стране не обходится без экскаваторов. Их высокая производительность, способность работать в любых условиях, надежность, качество и разнообразие выполняемых ими земляных работ обеспечили этим машинам широкое применение в различных областях народного хозяйства. Недаром парк этих машин в нашей стране или, иными словами, общее количество экскаваторов, находящихся в ведении различных строительных организаций, составляет более 500 000. Однако потребность в них в связи с большим строительством в последние пятилетки так велика, что ежегодно на заводах изготавливается более 40000 экскаваторов.
Для каких конкретно работ предназначены экскаваторы? Их можно использовать при рытье котлованов, каналов, траншей, разработке выемок и насыпей, сооружении дамб и расчистке территорий, на вскрышных работах и в карьерах, при перегрузке сыпучих строительных материалов и планировочных работах и во многих других случаях.
Область их применения в строительстве практически не ограничена. Там, где есть доступ для этой машины, земляные работы будут выполнены с высоким темпом и качеством.
Экскаваторы могут вести разработку грунта как выше уровня площадки, на которой они стоят, так и ниже этого уровня. Они могут действовать в стесненных условиях и разрабатывать грунт под слоем воды, выгружать выкопанный грунт в транспортные средства и отсыпать его на значительное расстояние от места копания в отвал, могут окончательно отделывать уклон и поверхность стенок траншей и котлованов, а также с достаточной точностью планировать горизонтальную поверхность строительной площадки или дна траншей и котлованов.
Очевидно, что каждый вид работы требует применения приспособленных для этого экскаваторов и предназначенного для каждого конкретного случая рабочего оборудования. Под рабочим оборудованием подразумеваются те узлы машины, при помощи которых экскаватор непосредственно копает грунт (ковш, стрела, рукоять с системой их привода). Играет определенную роль в этих случаях также тип ходовой части машин: снабжен ли экскаватор гусеничным ходом, дающим машине возможность доступа в любое место строительной площадки при отсутствии подъездных путей и при плохих грунтовых условиях или имеет он пневмоколесную ходовую часть, хотя и обладающую худшей проходимостью, но позволяющую быстро перемещать машину с объекта на объект. Для выполнения определенных работ имеет значение вид привода рабочего оборудования. Так, экскаваторы с гидравлическим приводом более производительны, лучше приспособлены для планировочных, отделочных операций, однако машины с канатной подвеской более применимы при отрывке и углублении каналов с помощью ковша-драглайна, при земляных работах на значительном удалении от машины. И, конечно, большую роль при использовании экскаваторов играет возможность поворота рабочего оборудования или, иными словами, наличие у них поворотной платформы, которая создает широкие возможности для выгрузки грунта и прочих работ.
Таким образом, особенности конкретных видов земляных работ, которые необходим) выполнить экскаватору, — например, вырыть котлован, траншею, канал, спланировать поверхность площадки или перегрузить строительные материалы, а также объем грунта, предполагаемого к выемке, и грунтовые условия на объекте диктуют применение экскаваторов с определенными рабочим оборудованием, ходовой частью и типом привода рабочего оборудования.
Для выполнения всех возможных видов земляных работ выпускаются экскаваторы различного конструктивного исполнения. Их можно разделить на две большие группы: одноковшовые и многоковшовые.
Одноковшовые экскаваторы (их называют иногда экскаваторами цикличного действия) все операции по копанию грунта, его перемещению и выгрузке выполняют последовательно и циклично: сначала заполняют ковш грунтом, затем поворачивают загруженный ковш, в конце поворота выгружают грунт из ковша (в отвал или транспортные средства) и, наконец, возвращают порожний ковш в начальное положение для загрузки. Далее этот цикл операций повторяется.
Многоковшовые экскаваторы (их называют также экскаваторами непрерывного действия) выполняют все рабочие операции по копанию, перемещению и выгрузке грунта одновременно. Пока часть ковшей или ножей режет грунт, другие перемещают его, а третьи — выгружают. При работе этих машин нет ярко выраженного повторяющегося цикла рабочих операций.
Одноковшовые экскаваторы получили большее распространение в строительстве, чем многоковшовые, в связи с тем, что обладают большей универсальностью.
Универсальность – это
способность экскаватора
Рис. 10 - Компоновка экскаватора
а – основные части; б – экскаватор в сборе; 1- рабочее оборудование; 2 двигатель; 3 капоты; 4 – силовая трансмиссия (гидроаппаратура); 5 – кабина; 6 — основная рама (поворотная платформа) ; 7 – ходовая часть.
Универсальность экскаватора предполагает, кроме того, возможность его работы в любых условиях, даже самых тяжелых, таких, например, как работа в предварительно взорванных скальных грунтах.
Многоковшовые экскаваторы не являются универсальными машинами. Они используются в основном на каком-то одном конкретном виде работ, например для отрывки траншей определенного профиля, т.е. определенной глубины и ширины. К тому же эти машины очень чутки к свойствам разбрасываемого грунта, они с успехом работают лишь на однородных несвязных грунтах без каменных включений.
Познакомимся теперь на примере одноковшового полноповоротного экскаватора с его основными частями. Так как эта машина предназначена для копания грунта, то в ее конструкции предусмотрены (рис. 10) такие узлы, как рабочее оборудование с ковшом, силовая трансмиссия, приводящая в действие рабочее оборудование, двигатель (силовая установка), являющийся основным источником энергии на машине, кабина с сиденьем машиниста, рычагами, педалями и пультом управления, платформа, предназначенная для установки и соединения друг с другом в единую систему двигателя, трансмиссии и рабочего оборудования, и ходовая часть, с помощью которой экскаватор передвигается по грунту, капоты, закрывающие двигатель и силовую трансмиссию.

- Работа электродвигателя и двигателя внутреннего сгорания
- Работа Эмиля Дюркгейма «Самоубийство»
- Работники гостиницы
- Работник и работодатель
- Работник как сторона трудового договора
- Работник, как субъект трудового права
- Работник как субъект трудового права, его права и обязанности
- Работа Уложенной комиссии Екатерины II
- Работа учреждения по охране жизни и здоровья воспитанников в воспитательно-реабилитационном процессе
- Работа фармацевта по приему рецептов, изготовлению и отпуску лекарственных препаратов
- Работа Ф. Энгельса “Происхождение семьи, частной собственности и государства” и ее современные оценки
- Работа ЧМ приемника
- Работа ЭВМ при автоматическом выполнении команд программы
- Работа Эдуарда Дженнера