Определение производительности многоковшовых экскаваторов

Теоретическая производительность многоковшового экскаватора зависит от геометрической вместимости ковша, измеряемой в литрах, и числа ковшей, разгружаемых за 1 ч работы экскаватора.
Эксплуатационная производительность определяется с учетом влияния разрыхления грунта и степени наполнения ковшей и коэффициента использования рабочего времени.
При приближенных подсчетах производительности многоковшовых экскаваторов можно пользоваться усредненными показателями производительности на 1 л вместимости ковша, равными для траншейных экскаваторов 1—4 м3/ч и для роторных 2—6 м3/ч.

Многоковшовые роторные экскаваторы

Многоковшовые роторные экскаваторы изготовляются двух видов: для продольного копания — траншейные и радиального копания — для рытья котлованов и вскрышных работ.
Роторные траншейные экскаваторы.
Экскаватор состоит из тягача и рабочего органа. Тягачом для экскаватора может быть серийный гусеничный трактор или специально изготовленный тягач из сборочных единиц и деталей серийных гусеничных тракторов.
Рабочий орган представляет собой ротор, на котором по внешней окружности смонтированы ковши с зубьями. Ротор направляется и поддерживается роликами, попарно установленными на раме. Для уширения траншей служат боковые фрезы.
Ленточный транспортер, помещенный внутри верхней внутренней части ротора, имеет в вертикальной плоскости криволинейное очертание. Благодаря такой форме обеспечивается необходимая дальность отброса грунта. Все сборочные единицы рабочего органа смонтированы на специальной металлической раме, которая своей передней частью подвешена к основной раме, тягача. Для подъема и опускания рабочего органа служат тяга и гидроцилиндры, установленные в верхней части основной рамы тягача.
В кинематическую цепь передачи движения рабочему органу входят: редукторы, соединенные цепной передачей, и открытая цепная передача из двух ступеней,шарнирно связанных между собой шестерней, находящейся в зацеплении с зубчатым венцом ковшового ротора.
Роторные экскаваторы изготовляются для рытья траншей.
При необходимости изготовления траншей с откосами применяют шнекороторные и двухроторные многоковшовые экскаваторы.
Шнекороторный экскавато образовывает за один проход траншею трапециевидного профиля при помощи перемещаемого тягачом рабочего органа, состоящего из ротора, шнековых откосников и отвальных конвейеров. Положение ротора относительно дна траншеи определяется колесами.

Многоковшовые цепные экскаваторы

Многоковшовые цепные экскаваторы изготовляются двух видов: с продольным копанием — траншейные и с поперечным копанием — для работы в карьерах.
Траншейный экскаватор состоит из основной рамы, силового оборудования, трансмиссии, ходового оборудования, рабочего оборудования и транспортера. На нижней раме смонтированы двигатель, коробка передач, механизм подъема ковшовой рамы, транспортер. Верхняя рама имеет изогнутые направляющие, на верхние полки которых опираются ролики, поддерживающие ковшовую раму.
Подъем и опускание ковшовой рамы осуществляется лебедкой с полиспастом, неподвижные блоки которого расположены на верхней раме. Ковшовая цепь получает движение при помощи цепной передачи от вала к звездочке поперечного вала в верхней части ковшовой рамы.
Для уменьшения прогиба цепей с ковшами, на экскаваторе на раме предусмотрены поддерживающие катки.
Для производства работ ковшовую раму опускают на грунт. При движении ковшовой цепи ковши зубьями разрабатывают грунт и поднимают его в бункер. При проходе ковшовых цепей вокруг звездочек верхнего поперечного вала происходит перегрузка грунта на ленточный транспортер. При необходимости выполнения траншей трапециевидного сечения (с откосами) пример няют траншейные многоковшовые экскаваторы с откосниками (уширителями).
Многоковшовым цепным траншейным экскаватором ЭТЦ-401 с установкой шнеков-откосообразователей
можно рыть траншеи комбинированного профиля: низ траншеи имеет очертания прямоугольника с шириной основания 1,2 м, высотой 0,8 м, откуда начинаются откосы; общая глубина отрываемой траншеи составляет 4 м при ширине траншеи поверху 3,8 м.

Область применения и классификация многоковшовых экскаваторов

Многоковшовые экскаваторы, в отличие от одноковшовых, являются машинами непрерывного действия. Рабочим органом этих машин являются ковши, укрепленные на бесконечной двойной цепи, обегающей ковшовую раму, или же укрепленные по периметру вращающегося ротора.
Благодаря непрерывности процесса копания снижаются инерционные нагрузки на рабочем органе и обеспечивается производительность в 1,5—2 раза большая, чем у одноковшовых экскаваторов на единицу установленной мощности.
В строительном производстве многоковшовые экскаваторы применяются для рытья траншей, каналов, разработки грунта на вскрышных работах, а также для добычи строительных материалов в карьерах.
По назначению и способу производства работ многоковшовые экскаваторы разделяются на траншейные продольного копания и роторные; карьерные цепные поперечного копания и роторные радиального копания.
У многоковшовых экскаваторов продольного копания рабочий орган расположен в плоскости движения машины, а у экскаваторов поперечного копания рабочий орган расположен в плоскости перпендикулярной к движению машины.
Технические требования на траншейные экскаваторы, типы и основные параметры определены ГОСТ 19618—74*. Основные размеры и параметры многоковшовых карьерных экскаваторов поперечного копания на рельсовом ходу установлены ГОСТ 7390—69.

Определение производительности экскаватора и потребной мощности двигателя

Производительность одноковшовых экскаваторов зависит от многих факторов: конструкции машины, времени (продолжительности) рабочего цикла, являющегося базовой характеристикой экскаватора, состояния и качества грунта и забоя, уровня организации производства земляных работ, квалификации машиниста и др.
Техническая производительность экскаватора учитывает коэффициент наполнения ковша, влияние разрыхления грунта и продолжительности цикла.
Коэффициент наполнения ковша прямой лопаты в зависимости от группы грунта и его состояния принимается: 1,05-1,2; для драглайна 0,9-1,15.
Эксплуатационная производительность экскаватора определяется с учетом потерь времени, нарушающих непрерывность его работы.
Этот коэффициент при средней квалификации машиниста
экскаватора может быть принят: для ручного управления; для управления с помощью сервомеханизмов; для мощных машин.
Средняя эксплуатационная годовая производительность одноковшовых экскаваторов в зависимости от климатических и других условий работы колеблется от 100 тыс. до 200 тыс. м3 и более в год на 1 м3 вместимости ковша.

Экскаваторы одноковшовые с телескопическим оборудованием — планировщики

Одноковшовые экскаваторы с телескопическим оборудованием (планировщики) предназначены для производства земляных работ в основном доборочных и отделочных, для устройства и эксплуатации ирригационных систем, а также могут быть использованы для погрузки и разгрузки сыпучих материалов.
Экскаватор-планировщик состоит из ходового оборудования 10, 9 (гусеничного или пневмоколес-
ного), опорно-поворотного устройства, поворотной платформы с силовой установкой, механизмом поворота, рабочего оборудования с ковшом и телескопической стрелой, кабины управления. Подъем стрелы осуществляется гидроцилиндрами.
Телескопический ход стрелы у экскаваторов этого типа имеет от 2 до 6,5 м. Угол наклона стрелы вверх до 25° и вниз до 45—50°. Телескопическая часть стрелы имеет возможность поворачиваться относительно продольной оси своей первой (неподвижной) части на угол до 50° в ту и другую стороны. Вместимость экскавационных ковшей от 0,25 до 0,4 м3, а планировочного ковша—0,4—0,5 м3.
Более мощный экскаватор-планировщик выпускается на базе автомобиля КрАЗ-221. Вместимость ковша 0,4 м3; глубина копания 4 м; производительность 63 м3/ч. Экскаватор имеет ходовой двигатель мощностью 132 кВт и отдельный двигатель привода гидросистемы мощностью 55 кВт. Планировщик может быстро перемещаться с одного строительного объекта на другой, так как его транспортная скорость достигает 47,5 км/ч.

Сменное рабочее оборудование экскаваторов

По способу кинематической связи между стрелой и ковшом рабочее оборудование разделяется: на имеющее жесткую связь или же гибкую (канатную) связь. К первой группе относятся прямая и обратная лопаты, струг, планировщик, дизель-молот; ко второй — драглайн, грейфер, крановое оборудование, трамбующие плиты и т. д.
У экскаваторов с жесткой подвеской рабочего оборудования кинематическая связь между стрелой (рабочим органом) и ковшом только жесткая, хотя возможна и гибкая связь при применении ковша драглайна и специальной лебедки.
Прямая лопата экскаватора с гибкой подвеской органа. Этот вид рабочего оборудования состоит из следующих сборочных единиц: ковша, рукояти, стрелы, седлового подшипника, связывающего стрелу с рукоятью, и стальных канатов — стрелоподъемного, напорного каната и подъемного каната, с помощью которого поднимается и опускается ковш. Подъемный канат через головные блоки стрелы направляется на барабан подъемной лебедки, установленной на поворотной платформе. Ковш жестко закреплен на рукояти. Рукоять имеет возможность поворачиваться в вертикальной плоскости относительно стрелы и совершать возвратно-поступательное движение вдоль своей оси под воздействием напорного каната.
Ковши универсального экскаватора общего назначения имеют два исполнения: стандартный ковш с зубьями на режущей кромке, употребляемый при разработке более твердых грунтов и разрыхленной скалы, и ковш полукруглой формы со сплошной выступающей вперед режущей частью, употребляемый при разработке грунтов группы.

Конструкции сборочных единиц одноковшовых экскаваторов

Конструкция сборочных единиц экскаватора зависит от вида привода, рабочего оборудования и вида ходового оборудования.
У экскаваторов с гидроприводом и жесткой подвеской рабочего оборудования силовая установка с аппаратурой управления и часть исполнительных механизмов смонтированы на поворотной платформе. Другая часть исполнительных механизмов — гидроцилиндры подъема стрелы, управления рукоятью и ковшом — смонтирована непосредственно на рабочем оборудовании. Двигатели привода хода смонтированы на раме с тележкой ходового устройства. Конструктивное исполнение сборочных единиц гидропривода — гидроцилиндры, гидронасосы и гидромоторы — является стандартным. У экскаваторов с механическим приводом и гибком подвеской рабочего оборудования силовая установка и
все исполнительные механизмы смонтированы на поворотной платформе.
Отдельные механизмы кинематической цепи экскаваторного типа включаются в работу с помощью кулачковых, фрикционных, ленточных, колодочных и пневмо-камерных муфт. Ленточные тормоза останавливают или замедляют вращение отдельных механизмов экскаватора.

Конструктивные и кинематические схемы универсальных строительных экскаваторов

Экскаваторы с гидравлическим приводом и жесткой подвеской рабочего оборудования. Экскаваторы на колесном тракторе «Беларусь» типа МТЗ-5М с ковшом вместимостью 0,15—-0,25 м3 широко применяют в строительстве при выполнении мелких земляных работ. В экскаваторе этого типа сочетаются качества двух машин: землеройной (экскаватор) и землеройно-транспортной (бульдозер).
На колесном тракторе установлена основная рама,
на которой размещается навесное оборудование экскаватора. В передней части трактора установлен отвал бульдозера. Экскаваторное оборудование состоит из опорно-поворотной колонки с шарнирно-присоединенной стрелой, к которой осью прикреплена рукоять с ковшом.
К верхней части поворотной колонки шарнирно прикреплен гидроцилиндр, с помощью которого изменяется вылет стрелы (подъем или опускание стрелы).
На стреле шарнирно закреплены два гидроцилиндра, их штоки шарнирно связаны с верхним концом рукояти и заставляют ее совершать маятниковое движение относительно оси шарнира.
При выдвижении штоков гидроцилиндров ковш приближается к стреле, а при втягивании —удаляется и может занять крайнее и наиболее удаленное положение.
На верхнем конце рукояти в проушинах шарнирно закреплен гидроцилиндр, шток которого наружным концом шарнирно связан с днищем ковша: при выдвинутом положении шток поворачивает ковш, приближая его к стреле, а при вытянутом — в обратном направлении обеспечивается опорожнение ковша. При работе экскаватора, оборудованного прямой лопатой, цилиндром открывается и закрывается днище ковша.
Для разгрузки конструкций трактора от опрокидывающих усилий, возникающих при работе экскаватора, предусмотрены два опорных башмака, приводимые в действие гидроцилиндрами, которые шарнирно соединены как с опорными башмаками, так и с основной рамой трактора.
В передней части трактора шарнирно установлен гидроцилиндр, управляющий отвалом бульдозера, шарнирно связанным со штоком.

Область применения и классификация одноковшовых экскаваторов

Одноковшовый экскаватор представляет собой землеройную машину циклического действия, основным рабочим органом которой является ковш того или иного вида. Рабочий цикл экскаватора состоит из последовательных операций копания грунта (резания с набором грунта в ковш), подъема и поворота ковша из забоя, выгрузки грунта на транспортные средства или в отвал и обратного поворота и опускания в забой.
Вследствие своей большой универсальности, маневренности и производительности одноковшовые экскаваторы находят широкое применение в строительном производстве. Экскаваторы служат для устройства котлованов и траншей, отсыпки насыпи из резервов, для выполнения вскрышных работ при всех категориях грунтов, включая взорванные скальные породы. С помощью экскаваторов выполняется до 40—45% всего объема земляных работ.
Одноковшовые экскаваторы различают по основному параметру — вместимости ковша; назначению и области применения; виду рабочего оборудования; типу подвески рабочего оборудования; типу ходового устройства; числу установленных двигателей и типу силовой установки; типу привода и управления, а также по другим признакам.
Различие экскаваторов по вместимости ковша очень велико—от 0,15—0,25 до 200 м3.