Экскаватор как понятие

Экскаваторы непрерывного действия - землеройные машины с цепными  или роторными рабочими органами, цикл копания у которых совмещен с циклами выгрузки грунта и перемещения  машины. Они предназначены для  рытья продольных выемок (каналов, траншей, кюветов) прямоугольного и трапецеидального профиля, профилирования откосов грунтовых сооружений, вскрышных работ и добычи полезных ископаемых открытым способом.

Экскаваторы непрерывного действия используются при разработке относительно однородных грунтов до IV категории прочности с размером очень прочных включений не более 0,25 ширины рабочего органа (ковша или скребка).

Экскаваторы поперечного копания  отличаются тем, что направление  их собственного рабочего движения относительно стенки забоя перпендикулярно плоскости, в которой лежат скорости рабочих органов и преодолеваемые ими рабочие сопротивления. К таким машинам относятся цепные многоковшовые экскаваторы для карьерных и планировочных работ, а также карьерные многоковшовые роторные экскаваторы. Карьерные роторные экскаваторы верхнего резания располагаются у подошвы забоя, а их роторы вращаются таким образом, что ковши при наполнении двигаются снизу вверх от экскаватора.

Карьерные роторные и цепные экскаваторы  нижнего резания располагаются над забоем, а их ковши наполняются при движении снизу вверх к экскаватору.

В строительстве для нарезки  траншей под различного рода коммуникации, мелиоративных канав при осушении строительных площадок, выемок под  ленточные фундаменты и т.п. чаще применяются экскаваторы продольного копания. К этой группе машин относятся траншеекопатели с цепным и роторным рабочим оборудованием, оснащенным ковшами или скребками. У экскаваторов продольного копания скорость движения машины и скорость рабочего органа (цепи или ротора) лежат в одной плоскости.

Цепной экскаватор непрерывного действия оснащен цепным рабочим органом, который состоит из одной или двух, идущих параллельно друг другу, многорядных втулочно-роликовых цепей, на которых закреплены ковши, либо плужки и скребки. При движении экскаватора и цепи (или цепей) ковши срезают с поверхности забоя стружку грунта и выносят грунт из траншеи.

При работе на прочных  грунтах ковши оснащаются рыхлящими  зубьями. Чтобы облегчить рабочее  оборудование, на соседних ковшах устанавливают  неравное число зубьев. Тогда зубья  идущего сзади ковша разрушают нетронутый грунт, оставшийся в промежутках между зубьями предыдущего ковша. Огибая верхнюю ведущую звездочку, ковши опрокидываются, и грунт разгружается через их пологую заднюю стенку.

При работе на переувлажненных  и липких грунтах часть грунта остается в ковшах, снижая их полезную емкость и повышая энергозатраты на привод рабочего органа.

Избавиться от этих негативных явлений позволяет применение в  задней части днища ковша сварных  цепей вместо сплошного листа  и выталкивателей, которые при опрокидывании ковша очищают его от налипшего грунта.

Плужки скребкового  экскаватора разрушают грунт, а  скребки, толкая его перед собой  по поверхности забоя, выносят грунт  на дневную поверхность. Налипанию  грунта они практически не подвержены.

Нижняя (рабочая) ветвь цепи двигается снизу вверх к экскаватору и перемещается в жестких направляющих или свободно провисает, опираясь только на поверхность забоя.

Верхняя (холостая) ветвь  двигается сверху вниз от экскаватора  по поддерживающим роликам. Грунт, выносимый из забоя ковшами, попадает при их опрокидывании на короткий поперечный ленточный конвейер, который эвакуирует его в боковой валик или транспортное средство. Грунт, выносимый из забоя скребками, сдвигается по поверхности земли в сторону от оси нарезаемой траншеи шнековым конвейером.

Т ип движителя базовой машины, на которой монтируется рабочее оборудование экскаватора непрерывного действия, зависит, главным образом, от ее назначения.

Машины, предназначенные  для прокладки многокилометровых  траншей по неподготовленной местности, оборудуются гусеничным ходом.

Тип привода экскаватора  непрерывного действия определяется приводом базовой машины. Современные машины в подавляющем большинстве случаев  имеют гидромеханическую ходовую  трансмиссию и гидрообъемный привод рабочего оборудования и систем управления им. Качество работы траншеекопателя оценивается точностью выдерживания заданного курса, ровностью дна траншеи и вертикальностью ее стенок, на удержание которых в пределах технологических допусков и направлена работа автоматических систем управления, устанавливаемых на экскаваторы непрерывного действия.

Роторные экскаваторы  непрерывного действия оснащены роторным рабочим органом, который представляет собой металлическое колесо, на ободе  которого через равные промежутки установлены ковши. Глубина траншеи, нарезаемой роторным экскаватором, не может превышать 0,57 диаметра роторного колеса, измеренного по режущим кромкам ковшей. Скорость движения ковшей роторного экскаватора выше, чем цепного, а его производительность определяется окружной скоростью ротора, которая ограничена возможностью гравитационной разгрузки.

Одноковшовые строительные экскаваторы - универсальные машины, используемые при копании грунтов  до VI категории прочности, разборке слабой и взорванной скальной породы. Они применяются для выемки из забоя и погрузке в транспорт или отвал сыпучих и крупнокусковых материалов, разрушения старых сооружений, расчистки территорий при пробивки трасс, расчистки мелиоративных и водоотводных канав, отрывки больших котлованов и протяженных траншей, сооружении грунтовых насыпей, строительстве тоннелей и мостовых переходов и на других работах.

В строительстве наиболее широко применяются машины массой до 50 тонн с гидрообъемным приводом рабочего оборудования, которые обычно и относят к группе строительных экскаваторов.

Одноковшовые экскаваторы  обычно классифицируют по:

-массе,

-степени полноповоротности,

-типу движителя,

-типу рабочего оборудования.

Полноповоротный экскаватор состоит из поворотной платформы, опорно-поворотного устройства и шасси. На поворотной платформе установлены двигатель, примыкающая к нему часть ходовой трансмиссии, кабина, системы управления, рабочее оборудование и его силовой привод. Опорно-поворотное устройство обеспечивает вращение поворотной платформы в любую сторону и на любое число оборотов. Шасси экскаватора состоит из рамы, ходового оборудования, движителя и ходовой трансмиссии.

Неполноповоротные экскаваторы  представляют собой малоразмерное  экскаваторное оборудование, навешенное на базовую машину. Сменное оборудование навешивается на базовую машину и снимается с нее по мере необходимости, а несменное является основным и используется постоянно. В подавляющем большинстве случаев базовой машиной для несменного экскаваторного оборудования является колесный трактор, к задней части рамы которого крепится стрела с рукоятью, ковшом, исполнительными гидроцилиндрами и дополнительными механизмами. В этом случае угол поворота экскаваторного оборудования ограничен конструкцией базовой машины и не превышает 180°. Поворот экскаваторного оборудования относительно вертикальной оси обычно осуществляется гидроцилиндром, пятка которого закреплена на раме машины, а шток - на кронштейне поворотной колонки. Поворотная колонка может быть неподвижной, а может смещаться вбок относительно продольной оси машины. При этом ось отрываемой траншеи выносится к колее правого или левого заднего колеса, что удобно при выполнении земляных работ вплотную к бордюрам, стенам и т.п.

Неполноповоротные экскаваторы  используются при относительно небольших сосредоточенных объемах земляных и погрузочных работ, сопряженных с частыми перебросками машин между объектами и работой в стесненных условиях. Такие условия характерны при обслуживании и ремонте тепловых, водопроводных, газовых, электрических, дренажных и коммуникационных сетей, а также озеленении, благо-устройстве и содержании городских территорий.

Полноповоротные экскаваторы  монтируются на гусеничном ходу или  шасси. Количество моделей гусеничных экскаваторов намного больше, чем  пневмоколесных, что отражает соотношение между различными условиями эксплуатации.

Гусеничный движитель  хорошо приспособлен к слабым грунтам  и обеспечивает экскаватору лучшую устойчивость, повышенную проходимость, хорошую маневренность и меньшую  стоимость. Но перебазировка гусеничных машин требует больших затрат времени, привлечения специальных транспортных средств и соблюдения правил перевозки, оговариваемых транспортным законодательством.

Пневмоколесный движитель  обеспечивает экскаватору более  высокие транспортные скорости, меньший вес шасси, меньший объем работ по обслуживанию, сохранность твердых и улучшенных покрытий дорог меньший шум при передвижении. Поэтому пневмоколесные машины более эффективны при частых перебросках машин между объектами и эксплуатации их на твердых поверхностях, что более характерно для городов. Колесные машины - это, как правило, варианты гусеничных прототипов, смонтированные на пневмоколесном шасси. Вес пневмоколесных строительных экскаваторов обычно не превышает 22 тонн, поскольку габариты более тяжелых машин лишают их главного преимущества пневмоколесного движителя - мобильности. Эластичность пневмоколес обуславливает обязательное использование на пневмоколесном экскаваторе выносных опор, а также бульдозерного отвала, используемого и по прямому назначению, и как опора, и как противовес.

Колесно-рельсовый, комбинированный  и плавучий движители применяются  в ситуациях, когда ни гусеничный, ни пневмоколесный движитель не подходят по условиям эксплуатации.

Иногда одноковшовые полноповоротные экскаваторы условно делят на следующие группы:

миниэкскаваторы - весом  до 5 тонн,

мидиэкскаваторы - весом  до 8 тонн,

полноразмерные строительные экскаваторы весом до 40 тонн,

экскаваторы специального назначения весом более 40 тонн.

Полноповоротные экскаваторы, принадлежащие к разным размерным группам, отличаются не только массой, но и другими особенностями. Так, миниэкскаваторы, как правило, монтируются на гусеничном шасси, оснащаются бульдозерным отвалом, а их рабочее оборудование может вращаться в плане относительно поворотной платформы на угол, чуть меньший ±90°.

2. Стандартное экскаваторное оборудование

Стандартное экскаваторное  оборудование состоит из шарнирно соединенных  стрелы, рукояти и ковша, положение  которых фиксируется и изменяется гидроцилиндрами, обеспечивающими работу экскаватора.

Стрела - коробчатая сварная  конструкция, усиленная накладками и ребрами жесткости в местах крепления к раме экскаватора, рукояти  и штокам гидроцилиндров. Наиболее распространены моноблочные сварные  стрелы, но для расширения рабочей зоны могут использоваться и двухзвенные стрелы, состоящие из двух шарнирно сопряженных балок, соединенных гидроцилиндром. При необходимости значительного увеличения вылета или высоты подъема рабочего органа используются стрелы увеличенной длины. Их применение требует удлиненного гусеничного хода и дополнительных противовесов.

Рукоять - коробчатая сварная  конструкция, усиленная накладками, кронштейнами и ребрами жесткости  в местах крепления к стреле, ковшу  и штокам гидроцилиндров. Выпускаются  рукояти моноблочные и раздвижные, состоящие из двух телескопически сопряженных элементов, один из которых крепится к стреле, а второй - с рабочим органом на свободном конце, скользит внутри или по наружной грани первого с помощью гидроцилиндра.

Ковш - обычный, наиболее часто используемый рабочий орган одноковшового экскаватора, разрушающий и перемещающий грунт.

При разработке прочных  и скальных грунтов используют: упрочненные  ковши уменьшенной емкости. При  разработке грунтов II-III категорий прочности - стандартной емкости. При разработке слабых грунтов и легких материалов - облегченные ковши увеличенной емкости. Для обычной разработки грунтов используют ковши стандартного профиля. Для зачистных и планировочных работ - уширенные ковши. Для прочистки и профилирования канав - профильные ковши. Для погрузки складированных сыпучих материалов - грейферные ковши. Для разработки грунтов, погрузки сыпучих материалов и штучных грузов нестандартной конфигурации, подгребания и разравнивания грунта - ковши с челюстным захватом.

Использование набора ковшей и другого сменного оборудования (фрез, уплотнителей, гидромолотов, буров  и т.п.) предполагает возможность  быстрой замены одного рабочего органа другим, которая реализуется быстродействующими захватами.

Быстродействующий захват устанавливается между рукоятью и рабочим органом и приводится в действие либо гидроприводом, управляемым из кабины, либо вручную.

Обычно ковш имеет  режущий периметр, состоящий из горизонтального  и боковых вертикальных профилей, боковые стенки и днище, образованное гнутым стальным листом. Для разработки прочных грунтов используются ковши, у которых горизонтальный и боковые профили оснащены зубьями. Для копания слабых или сыпучих грунтов могут использоваться ковши с полукруглой режущей кромкой горизонтального профиля. Зубья и режущие периметры изготавливают из высокопрочных износоустойчивых сталей, а система их крепления к ковшу должна обеспечивать быструю и нетрудоемкую замену.