Экскаваторы с прямой лопатой

Экскаваторы с прямой лопатой

Рис. 8. Крепление конца каната в барабане лебедки:
а — одним клином, б — двумя клиньями; 1 — канат, 2, S — клинья, 4 — барабан

Для копания грунта нужно поднять ковш (повернуть рукоять) из положения в положение III и одновременно для регулирования толщины стружки выдвигать рукоять вперед (осуществлять напор). Ковш поднимается подъемным канатом, огибающим головные блоки. Закреплен канат на барабане подъемной лебедки, установленной на поворотной платформе. Выдвижение рукояти (напор) производится напорным механизмом, которым выполняется также обратное движение (возврат) рукояти.

В универсальных строительных экскаваторах применяют канатные и зубчато-реечные (кремальерные) напорные механизмы.

Ковш прямой лопаты (рис. 10) представляет собой комбинированную конструкцию из литых и сварных деталей. Ковш состоит из корпуса, откидного днища с засовом и сменных зубьев.

Стенки ковша соединены сварными швами или заклепками. Переднюю стенку обычно изготовляют литой. Иногда отливают только верхнюю часть передней стенки — козырек со специальными гнездами для крепления зубьев. Зубья имеют сужающийся к концу хвостовик, входящий .в гнездо козырька. От выпадения из гнезда зуб удерживается шплинтом. Во время замены изношенного зуба шплинт удаляют. Зубья изготовляют из высокомарганцовистой стали, хорошо противостоящей истиранию.

К задней стенке ковша приварены проушины для пальцев, соединяющих ковш с рукоятью и днище с ковшом, а также проушины для пальца, на котором шарнирно смонтирована обойма блока подъема ковша. Задняя и боковые стенки ковша усилены поясами. При эксплуатации необходимо периодически осматривать сварные швы поясов, так как чаще всего разрушение ковшей начинается на закруглениях, в местах перехода поясов с боковых на заднюю стенку ковша.

Днище ковша может поворачиваться вокруг пальца. При вертикальном положении рукояти (ковш опущен) днище захлопывается. В закрытом положении днище удерживается засовом, конец которого входит в отверстие прилива передней стенки ковша. Засов днища всегда отжимается вперед пружиной, укрепленной в стакане на днище ковша. Чтобы открыть днище, нужно поднять ковш и выдернуть засов из отверстия прилива. При этом под влиянием собственного веса и находящегося в ковше грунта днище открывается. Описание механизма открывания днища ковша, с помощью которого выдергивается засов.

Рис. 9. Схема работы прямой лопаты:
1 — стреловой канат, 2 — подъемный канат, 3 — головные блоки стрелы, 4 — ковш, 5 — рукоять, 6 — стрела, 7 — седловой подшипник

Рис. 10. Ковш и рукоять прямой лопаты:
1 — корпус, 2 — прилив, 3 — днище, 4, 7, 10, 11 — пальцы, 5 — тяги, 6 — рукоять, 8 — брус, 9 — обойма. 12 — пояса, 13 — зубья, 14 — засов, 15 — стакан

Ковш крепят к рукояти пальцами и двумя тягами. Палец может быть установлен в любое из трех отверстий на рукояти для регулирования угла наклона ковша к рукояти. При работе на очень плотных грунтах палец следует переставлять в переднее отверстие. Заднее отверстие используют на легких грунтах и в низких забоях, высотой до 1,5—2 м.

Прямые лопаты оснащают ковшами с полукруглой передней стенкой и козырьком в виде совка без зубьев. На режущую кромку козырька наносят слой твердой наплавки для сокращения износа кромки»

Такая конструкция ковша позволяет уменьшать его вес и снижать сопротивление грунта при копании, что значительно (на 25—30%) увеличивает емкость ковша по сравнению с описанной выше конструкцией и повышает производительность экскаватора.

Применяют рукояти двух типов: однобалочные (внутреннего типа) и двухбалочные (внешнего типа). На рис. 11 показаны экскаваторы с рукоятями двух типов. Тип рукояти определяется ее положением относительно стрелы: однобалочная рукоять проходит внутри стрелы, а двухбалочная—снаружи. Рукоять смонтирована в седле, шарнирно укрепленном на стреле и охватывающем рукоять. Таким образом, рукоять может совершать возвратно-поступательное движение в направляющих, образуемых седло-вым подшипником, а также поворачиваться вместе с ним в вертикальной плоскости на оси (или на валу), соединяющей седловой подшипник и стрелу.

Конструкция рукояти обычно определяет и конструкцию напорного механизма. Так, в отечественных экскаваторах при однобалочной рукояти чаще всего применяют канатный напорный механизм, а при двухбалочной рукояти — кремальерный напорный механизм.

На рис. 10 была показана конструкция однобалочной рукояти. На рис. 12 представлена конструкция двухбалочной рукояти.

Балки рукоятей выполняют сварными пустотелыми (для облегчения). Кремальерные рейки изготовляют штампованными или литыми из высокомарганцовистой стали. Они состоят из нескольких секций, укрепленных на балках рукояти болтами или прерывистым сварным швом. По мере износа секции можно заменять.

На большинстве строительных универсальных экскаваторов устанавливают однобалоч-ную рукоять. Такая конструкция позволяет применять канатный напор, более простой, легкий и удобный в эксплуатации, чем кремальерный, так как заменять изношенный канат легче, чем приваренные секции кремальерных реек. Кроме того, канатный напор благодаря эластичности канатов работает без резких толчков, которые наблюдаются при кремальерном напоре.

Рис. 11. Экскаваторы:
а — с однобалочной рукоятью, б — с двухбалочной рукоятью

Рис. 12. Двухбалочная рукоять экскаваторов Э-1251 и Э-1252:
1 — сводные балки, 2 — зубчатая (кремальерная) рейка, 3 — проушины для крепления ковша

Стрелу прямой лопаты выполняют в виде очень прочной, пустотелой, сваренной из металлопроката конструкции. В зависимости от типа применяемой рукояти конструкция стрелы бывает двухбалочной при однобалочной рукояти (рис. 13) и однобалочной при двухбалочной рукояти. В верхней головной части стрелы смонтированы на подшипниках качения два головных блока (рис. 13) большого диаметрачерез которые проходит канат подъема ковша, и на втулках два блока меньшего диаметра — для стрелоподъемного каната. Нижним концом — пятой — стрелу при помощи пальцев 6 шарнирно укрепляют в проушинах рамы поворотной платформы. На этих пальцах стрела поворачивается при изменении угла ее наклона.

Рис. 13. Двухбалочная стрела экскаватора Э-652А:
1 — головной блок подъема ковша, 2 — головной стрелоподъемный блок, 3 — амортизатор, 4 — пята стрелы, 5 — напорный вал, 6 — палец, 7 — вкладыш седлового подшипника, 8 — седловой подшипник

В средней части стрелы расположен седловой подшипник 5, шарнирно соединенный с ней напорным валом, опирающимся на укрепленные в стреле втулки. Однобалочная рукоять опирается на подшипник через сменные чугунные вкладыши.

Между седловым подшипником и пятой стрелы, на нижней стороне ее, установлен амортизатор, представляющий собой деревянный брус или набор резиновых полос, заключенных в П-образный кожух из листовой стали. Амортизатор предохраняет стрелу от разрушения при случайных ударах ковшом.

Стрелу прямой лопаты подвешивают обычно на четырех ветвях каната по схеме, показанной на рис. 15. Стрелоподъемный канат сходит с барабана лебедки, огибает вертикальный блок, установленный на оси двуногой стойки, запасовывается на правый головной блок стрелы, проходит через горизонтальные блоки неподвижной траверсы, которая шарнирно укреплена на оси двуногой стойки и может качаться в вертикальной плоскости, огибает левый головной блок и крепится на неподвижной траверсе.

Рис. 14. Однобалочная стрела экскаватора Э-1251А и Э-1252А

Экскаваторы с прямой лопатой

КОНТАКТНЫЕ ТЕЛЕФОНЫ ФАКС:

НАВЕСНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭКСКАВАТОРА

Обратная лопата – основное рабочее оборудование для разработки (копания) грунта ниже уровня стоянки экскаватора. Применяется при копании котлованов, траншей, при планировании откосов и отсыпке насыпей. Может применяться для погрузочных работ. При работе обратной лопатой грунт копают в направлении к экскаватору. Гидравлические экскаваторы с обратной лопатой могут разрабатывать грунт и выше уровня своей стоянки, правда с меньшей эффективностью чем прямая лопата.

Обратная лопата является наиболее универсальным рабочим оборудованием. Обеспечивает высокую точность позиционирования ковша, как относительно грунта, так и относительно транспортного средства, в которое производится погрузка грунта.

Прямая лопата – основное рабочее оборудование для разработки (копания) грунта выше уровня стоянки экскаватора. Ковш прямой лопаты закреплен на рукояти. Рукоять в свою очередь шарнироно закреплена на стреле. Стрела шарнирно закреплена на поворотной платформе машины. У гидравлических экскаваторов ковш на рукояти закреплён подвижно – разгрузка ковша обеспечивается его опрокидыванием с помощью гидроцилиндра. У механических экскаваторов положение ковша относительно рукояти в процессе работы не меняется – разгрузка ковша выполняется при открывании его днища. Копают грунт в направлении от экскаватора. Прямая лопата обеспечивает наибольшее усилие копания и наибольшую производительность (за счёт минимального количества операций в одном цикле копания). Применяется для добычи полезных ископаемых и погрузочных работ.

Драгла́йн (англ. dragline) — одноковшовый экскаватор с гибкой канатной связью стрелы и ковша. Длина стрелы достигает 100 м, вместимость ковша — 168 м³. Оборудуется, как правило, шагающим ходом. Применяется на карьерах, в гидротехническом и мелиоративном строительстве.

Гибкая подвеска ковша и легкая решётчатая стрела драглайна обеспечивает наибольший радиус, наибольшую глубину копания, а также наибольшую высоту выгрузки по сравнению с другими видами рабочего оборудования экскаваторов. Кроме того, драглайны обладают высокой производительностью. Однако гибкая подвеска ковша не обеспечивает достаточной точности копания и выгрузки. Перемещение грунта в транспортные средства драглайнами затруднительно. Поэтому выгрузка грунта или полезных ископаемых производится в отвал — откуда перегружается в транспортные средства экскаваторами типа мехлопата или погрузчиками.

Ковш драглайна подвешивается на цепях к подъемному и тяговому канатам.

Подъёмным канатом осуществляется вертикальное перемещение (подъём ковша). Тяговым канатом осуществляется подтягивания ковша к машине. При этом происходит подрезка грунта и наполнение ковша.

При одновременном натяжении тягового и подъёмного канатов увеличивается расстояние между соединительным звеном и опрокидным блоком, что вызывает натяжение разгрузочного каната, и соответственно — подъёмом передней части ковша. В таком положении ковш, наполненный грунтом поднимают из забоя и переносят (за счёт поворота платформы экскаватора) к месту разгрузки.

Для разгрузки ковша тяговый канат ослабляют. При этом ослабляется и разгрузочный канат. В результате ковш опрокидывается и грунт высыпается из него.

Драглайн способен обеспечить высокое усилие копания, при условии, что в начале хода ковш заглубится в грунт (ковш заглубляется в грут только за счет собственной массы). Поэтому при работе на твёрдых грунтах в зоне заглубления ковша грунт разрыхляют (например, клиновым рыхлителем, входящим в комплект некоторых драглайнов, или взрывными работами) и применяют сменные ковши меньшего объема (из-за большей насыпной плотности пород более крепких пород).

Преимущества драглайнов перед экскаваторами типа «механическая лопата»

Более длинная и легкая стрела.

Больший радиус черпания.

Зачастую больший объем ковша (в некоторых моделях достигает 100 м³).

Хотя драглайны и способны создавать большое усилие копания, но для этого необходимо первоначальное заглубление ковша, что при гибкой подвеске проблематично. Поэтому для разработки твердых грунтов драглайнами возникает необходимость в предварительном рыхлении.

Обзор экскаваторов с прямой лопатой и их производителей

Экскаватор, во многих случаях, может оказаться единственной техникой, способной выполнить определенный фронт работ. В 95% случаев экскаваторные работы выполняются с использованием ковша. Типичным представителем данного класса землеройных машин является одноковшовый экскаватор, о котором и пойдет речь.

Типы рабочего оборудования экскаватора

Функциональность этой специализированной техники зависит от использования рабочего оснащения. Копание грунта – основная задача экскаватора. Ее решение обеспечивается оборудованием, которое называют основным.

К нему относятся:

• механическая лопата (прямая и обратная);
• грейфер;
• ротатор ковша;
• драглайн;
• струг.

При выемочно-погрузочных работах экскаватор совершает цикличные действия. При этом задействована механическая лопата. Первая такая лопата была паровой, и запатентовали ее в 1836 году. Сейчас это устройство оснащают электрическим или дизельным приводом.

Прямая лопата имеет жесткую связь с ковшом и предназначена для копания грунта перед собой или немого выше уровня расположения экскаватора. Ковш прямой лопаты прикреплен к рукояти, которая в свою очередь закреплена шарнирами на стреле. Стрела шарнирно закреплена на поворотной платформе. У экскаваторов на гидравлике ковш закреплен подвижно. Его разгрузка происходит через опрокидывание с использованием гидроцилиндров. Механические экскаваторы не меняют положение ковша относительно рукояти. Выгрузка происходит через открытие днища.

Основными элементами рабочего оборудования прямой лопаты являются стрела экскаватора и его рукоять.

Фото рабочего оборудования экскаватора — прямая лопата

Существует маятниковый и напорный вид прямых лопат. Рукоять маятниковой лопаты совершает лишь маятниковое движение по отношению к стреле.

Погрузка осуществляется на транспорт, иногда в отвал. Разгрузка в отвал крайне усложнена через особенности конструкции прямой лопаты.

Рабочий цикл представлен несколькими фазами:

• копание грунта;
• поворот и установка положения ковша над точкой выгрузки;
• обратный поворот ковша;
• установка ковша в исходное положение.

От времени, которое требуется для проведения каждой из этих операций, зависит длительность всего цикла. В конечном счете, на производительность экскаватора влияют мощность машин, тип грунта и угол поворота лопаты.

Сфера применения эскаваторов с прямой лопатой

Применяются экскаваторы, оборудованные прямой лопатой, при планировке, разработке и выравнивании площадок на:

В основном это такие виды разработок грунта в выемках, как:

• рытье котлованов для фундаментов в промышленном и гражданском строительстве;
• дорожное строительство;
• карьерные разработки и вскрышные работы;
• копание траншей.

Если прямая лопата предназначена для выемки грунта «от себя», то обратная копает «на себя». И работать такая лопата может только с породами, расположенными ниже уровня стоянки.

Существует также универсальная лопата. Это рабочее оборудование, смонтированное из совместного узла прямой и обратной лопаты.

Komatsu

Японская компания Komatsu – мировой лидер производства различной строительной техники. На рынке представлены колесные и гусеничные экскаваторы этого производителя. Отдельно выделяют мини экскаваторы Komatsu.

Гусеничные экскаваторы характеризуются малым давление на почву и высокой проходимостью. Это преимущество позволяет пользоваться ими в местах, недоступных для колесной техники, а также в болотистой местности и на слабых грунтах. Детальные технические характеристики и особенности представлены в таблице.

Таблица 1. Гусеничные экскаваторы Komatsu

Производство работ экскаватором прямой и обратной лопатой

При работе прямой лопатой применяются только транспортные схемы, так как вследствие малых линейных размеров рабочего оборудования экскаватор не может обеспечить достаточного объема отвала для нормальной работы. Рабочее оборудование прямую лопату применяют при устройстве разрезных и пионерных траншей на карьеpax, больших котлованов и выемок при дорожном и гидротехническом строительстве.

В зависимости от условий работы экскаваторы с прямой лопатой разрабатывают грунт лобовыми и боковыми проходками. В узких лобовых проходках для сокращения времени маневрирования транспорта устраивают промежуточные въезды. В широких лобовых проходках 1 экскаватор в процессе работы перемещается на небольшие расстояния в правую и левую части забоя. Автомобили-самосвалы подходят поочередно вдоль обоих откосов выемки.

При работе боковой проходкой экскаватор устававливают так, чтобы он разрабатывал грунт перед собой и с одной из боковых сторон. С другой боковой стороны устраивают землевозные пути. Наиболее распространенным типом боковой проходки является забой, в котором транспортные пути и экскаватор расположены на одном уровне.

При сооружении глубоких выемок на гидротехническом и дорожном строительстве проектная глубина выемок может значительно превышать технологические возможности экскаватора. В этом случае глубокие выемки разбивают на уступы и ярусы, высота которых должна соответствовать возможностям экскаватора. Верхняя часть выемки разрабатывается бульдозерами, затем часть выемки разрабатывается скреперами. Оставшаяся часть выемки разбивается на ярусы и разрабатывается экскаваторами, оборудованными прямой лопатой. Остающаяся часть грунта и откосы дорабатываются драглайнами.

При работе обратной лопатой применяются транспортные и бестранспорны схемы разработки. Применяют лобовые и боковые проходки, в которых ось рабочего хода экскаватора смешают в сторону подхода транспортных средств. Боковая проходка при работе обратной лопатой может быть открытой и закрытой.

При закрытой боковой проходке грунт разрабатывается по следующей схеме. При открытой боковой проходке одна из сторон рабочего места остается свободной от грунта. При закрытой и открытой боковых проходках параметры разрабатываемого сооружения будут различными. Так, при закрытой боковой проходке крутизна обоих откосов выемки может быть задана одинаковой, что может быть и разной, при этом во втором случае возможная глубина разработки может быть увеличена в 1,6 раза. При разработке выемки открытой боковой проходкой глубина разработки может быть увеличена еще на 20%. Однако при такой схеме возможный объем отвала и расстояние между отвалом и выемкой уменьшается примерно в 10 раз. Это предопределяет необходимость при такой схеме работ (боковой открытой проходкой) использовать погрузку грунта в транспорт.