Многоковшовые экскаваторы

При разработке грунта поворотный роторный экскаватор стоит на месте. После того как ротор разработает грунт по дуге с радиусом, равным вылету, экскаватор перемещается на гусеничных тележках.

Поворотные роторные экскаваторы могут разрабатывать грунт как выше, так и ниже стоянки машины. Максимальная высота копания в этом случае может достигать 50 м, а глубина копания обычно составляет 0,1--0,2 этой величины.

Скреперы. Современные скреперы выпускаются прицепные, полуприцепные, с двухосным тягачом и полуприцепные с одноосным тягачом (самоходные). По способу управления скреперы делятся на машины с канатно-блочным и гидравлическим управлением, а по способу разгрузки ковша -- на машины с принудительной, полупринудительной и свободной (самосвальной) разгрузкой. По трудности разработки скреперами грунты делят на 2 группы.

На производстве применяют скреперы различных моделей с ковшами емкостью 2,25--25 м3. Намечается создание скреперов с ковшами емкостью до 80 м3 и скреперных поездов общей емкостью 160--200 м3.

2. Основные элементы общей структуры

Многоковшомвый экскавамтор (англ. excavator, от лат. excavo -- долблю) - землеройная машина непрерывного действия для копания и перемещения грунта. Рабочим органом являются непрерывно движущиеся ковши, закрепленные на бесконечной цепи, ленте или роторе. Усилие копания создается за счет перемещения ковшей относительно корпуса машины. По сравнению с одноковшовыми экскаваторами характеризуются большей производительностью, но менее универсальны. Применяются для выполнения больших объемов земляных работ в дорожном, мелиоративном и гидротехническом строительстве, для разработки траншей при прокладке трубопроводов и кабельных линий, в военном деле для рытья окопов, для добычи полезных ископаемых, при проведении дноуглубительных работ на водоёмах.

Многоковшовые экскаваторы 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 своеобразный ковш, поэтому, в отличие от одноковшовых экскаваторов, эту группу машин принято называть многоковшовыми.

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.

Универсальность - это способность экскаватора выполнять разнообразные земляные работы, начиная от сооружения траншей, котлованов, каналов и кончая отсыпкой насыпей и дамб, а также вести погрузочно-разгрузочные работы. Конечно, все это экскаватор может выполнять только с помощью различного сменного рабочего оборудования, например, при аренде экскаватора-погрузчика наличие у него гидромолота

Для обеспечения проектного профиля дна траншей поверхность земли по всей трассе должна быть спланирована на ширину, обеспечивающую свободный проход экскаватора. Экскаватор должен перемещаться точно по оси траншеи. Это достигается путем визуального совмещения визира на экскаваторе с вешками, установленными примерно через 5 м на прямых участках и 2 м -- на кривых, или прорытием борозды по направлению движения правой гусеницы с ее наружной стороны. Рытье траншей начинают с наиболее низких отметок профиля, что обеспечивает сток грунтовых и поверхностных вод. В зависимости от физических свойств грунта и глубины копания разработка осуществляется на разных скоростях движения.

Песчаные грунты при разработке должны увлажняться, что улучшает наполнение ковша. Кроме того, при разработке песчаных грунтов образуется призма волочения перед ковшом, поэтому в этом случае целесообразнее использовать скрепер с элеваторной загрузкой или осуществлять набор грунта на подъем. При разработке плотных грунтов и при работе самоходных скреперов применяют трактор-толкач. Время наполнения ковша в значительной степени зависит от способа резания грунта и принятой последовательности разработки выемки.

Последовательность скреперных проходок может быть весьма разнообразна, но в практике чаще всего используют схемы разработки грунта в выемке последовательными проходками, проходками через полосу и шахматными проходками. При шахматной последовательности проходок толщина стружки грунта остается постоянной, а для облегчения работы двигателя в конце набора (начиная со второй полосы проходок) ширина срезаемой стружки уменьшается вдвое, что снижает сопротивление резания и позволяет вести набор ковша без его выглубления.

Транспортирование грунта скрепером должно осуществляться с наибольшей скоростью, которая зависит от состояния землевозных путей, мощности и конструкции тягача.

Временные землевозные дороги, особенно в грузовом направлении, должны иметь минимальное число поворотов и подъемов.

Разгрузку грунта производят при движении скрепера на прямых участках пути. При послойной укладке грунта разгрузку ведут на минимальных скоростях. Продолжительность груженого и холостого ходов скрепера, даже при незначительной дальности перемещения грунта, составляет до 70% от времени цикла, поэтому особенно важно добиться экономии времени на этих операциях.

При производстве земляных работ скреперами применяют поперечную и продольную возку и различают следующие схемы движения скреперов: по эллипсу, восьмеркой, зигзагом, спиралью, поперечно-челночную и др. Схему движения скреперного агрегата в забое нужно выбирать, учитывая характер земляного сооружения, взаимное расположение мест разгрузки и выгрузки грунта и прочие местные условия.

Применение значительного количества ковшей рабочего органа экскаватора обеспечивает непрерывное копание грунта, уменьшает необходимые усилия, снижает инерционные нагрузки и способствует повышению производительности машины.

Разрабатываемые траншеи могут быть прямоугольного, трапецеидального или ступенчатого профиля. Вырытый и разрыхленный грунт ссыпается в сторону от траншеи.

3. Применение многоковшовых экскаваторов

Многоковшовый экскаватор особенно эффективен при прокладке длинных узких траншей с выгрузкой грунта в отвал. Такие траншеи разрабатываются как цепными, так и роторными многоковшовыми экскаваторами.

В отличие от одноковшовой машины, многоковшовая копает грунт только при поступательном перемещении самого экскаватора, так как его рабочий орган в процессе работы не меняет своего положения. Одноковшовый экскаватор, напротив, может стоять во время работы на одном месте, а его рабочий орган совершает движение по разнообразной траектории и машинист имеет возможность выбрать по своему желанию путь движения ковша.

При использовании многоковшовых экскаваторов главными становятся выбор и подготовка трассы движения (пути, по которому будет двигаться экскаватор). Ширина траншеи, которую предполагает разрабатывать многоковшовый экскаватор, зависит только от размеров рабочего органа, а машинист может во время работы экскаватора лишь уменьшить ее глубину, выглубив рабочий орган, поэтому забоем у многоковшового экскаватора считается та траншея, которую он разрабатывает.

При копании траншеи экскаватор оставляет ее за собой в готовом виде. При этом машинист должен помнить, что наклон стенок траншеи (относительно горизонтали), или, как говорят, крутизна, зависит от свойств грунта и глубины траншеи.

Так, в несвязных насыпных грунтах наклон стенок должен быть менее крутым, чем в связных. В одних и тех же грунтах, но в более глубоких траншеях, угол наклона стенок должен быть меньше, чем в менее глубоких.

Для высокопроизводительной работы многоковшового экскаватора необходимо выполнить следующее:

- тщательно подготовить с помощью бульдозеров и другого оборудования путь, по которому будет двигаться экскаватор при работе, а также полосу, куда будет отсыпаться грунт, для чего необходимо срезать кустарник, убрать камни, валуны и пни, спланировать поверхность;

- установить точно по трассе заметные машинисту вешки и указатели, а при работе с автоматизированной Системой управления экскаватором -- трос для датчиков, определяющих направление и глубину траншеи;

- следить за состоянием режущих органов, не допускать их затупления и поломки;

- регулярно очищать ковш, если грунт налипает на их поверхность, так как потеря времени на очистку восполняется большей производительностью экскаватора.

Наиболее производительно разрабатывать траншею не одним, а несколькими экскаваторами.

В этом случае каждому экскаватору выделяется участок трассы длиной до 5 км и они следуют во время работы вслед друг другу. При такой работе нескольких машин необходимо предусматривать удобный переход экскаватора на новое место копания при достижении готового участка траншеи, выкопанной впереди идущей машиной. Для этого используют три способа.

1. Экскаватор, следующий за идущей впереди машиной, оставляет земляную перемычку между готовыми участками траншеи, выкопанными им и передним экскаватором, по этой перемычке выходит из зоны работы (из забоя) и перемещается по трассе вперед на новое место. Такой прием выполняет каждый экскаватор на трассе. Перемычку между обеими участками траншеи в последующем убирает одноковшовый экскаватор.

2. Для выхода экскаватора из зоны работы используется специальный деревянный настил, который укладывается над готовой траншеей. Поэтому настилу перемещается одна из гусениц экскаватора, при его повороте для выхода из зоны работы. В этом случае экскаватор, следующий за идущей впереди машиной, соединяет готовые участки траншеи, не привлекая одноковшовый экскаватор. Следовательно, этот способ экономически более выгоден, чем первый. Правда, при большом весе настила требуются специальные грузоподъемные средства (автомобильные краны и др.).

3. При достижении экскаватором готового участка траншеи, выкопанного предыдущей машиной, и соединении этих участков он полным ходом движется с выглубленным рабочим органом над траншеей к передней машине и занимает ее место. А та уходит на новое место работы вперед по трассе. Далее все повторяется.

Этот способ более производителен и экономически выгоден. При нем не требуется времени и устройств для выхода машины из забоя и вспомогательных средств (экскаватора, крана).

Производительность экскаватора с погрузочным оборудованием в большой мере зависит от выбранного способа наполнения ковша погрузчика, плотности обрабатываемого материала, характера маневрирования экскаватора и расстановки транспортных средств. Опытный машинист применяет при работе один их трех способов наполнения ковша: раздельный, совмещенный или экскавационный.

Раздельный способ состоит в том, что опущенный на землю ковш наполняется при поступательном движении экскаватора с неподвижной стрелой. Затем после остановки экскаватора ковш поворачивают на себя до отказа и в этом положении его немного приподнимают над поверхностью площадки. После этого экскаватор перемещается задним ходом к месту выгрузки. Этот способ хорош при погрузке неслежавшихся сыпучих материалов.

Совмещенный способ заполнения характерен тем, что в процессе поступательного движения экскаватора внедрение ковша в массив материала сопровождается поступательным движением машины и поворотом ковша `при неподвижной стреле. Тем самым обеспечивается постепенное наполнение ковша более плотным грунтом.

Экскавационный способ заполнения близок к работе экскаватора с оборудованием прямой лопатой. При этом способе в процессе наполнения ковша меняется положение и ковша, и стрелы. Кроме того, ковш можно догрузить усилием от веса экскаватора, вывесив на нем передний край машины. Таким образом обрабатываются самые тяжелые материалы.

Экскаваторы цепные поперечного копания применяются для вскрышных работ, добычи глины и гравия и для зачистки откосов.

Скреперы используют на земляных работах при планировке строительных площадок, отсыпке насыпей дорог и укладке грунта в сооружаемые перемычки, дамбы, плотины, разработке грунта в выемках (котлованы, каналы и т. п.), вскрышных работах, разработке карьеров и т. п. Область применения скреперов ограничивается дальностью транспортирования грунта. Так, прицепные тракторные скреперы с ковшом емкостью до 6 м3 целесообразно применять при транспортировании грунта до 350 м; 8--10 м3 -- до 650 м; 15 м3 -- до 1000 м, а полуприцепные и самоходные скреперы с ковшом емкостью до 8 м3 при транспортировании до 1500 м; 9--10 м3 -- до 2500 м; 15 м3 -- до 5000 м.

Цикл работы скрепера состоит из операций копания грунта с одновременным наполнением ковша, транспортировки, разгрузки и холостого хода. От способа выполнения этих операций, а также от принятой схемы движения скрепера из забоя к месту укладки грунта и обратно зависит производительность скрепера.

4. Преимущества

Роторные по сравнению с цепными многоковшовыми экскаваторами одинаковой производительности, роторные поворотные экскаваторы имеют на 15--20% меньший вес и на 30--40% меньшую энергоемкость. Одним из ценных преимуществ их по сравнению с цепными является возможность послойной разработки полезных ископаемых. Производительность составляет 500--7200 мг\ч.

По сравнению с другими землеройными машинами скреперы не только разрабатывают грунт, но и транспортируют его, они более просты в управлении и высокопроизводительны, ведут послойную разработку и укладку грунта в возводимые сооружения и могут выполнять планировочные работы.

К недостаткам скреперов следует отнести: сезонность работы, необходимость рыхления плотных пород перед разработкой их легкими скреперами, непригодность для работы в переувлажненных грунтах и т. п

Заключение

Многоковшовый экскаватор -- это самоходная землеройная машина непрерывного действия, которая при помощи нескольких непрерывно перемещающихся ковшей отделяет грунт от массива и передает его на транспортерное устройство для выгрузки в отвал или в транспортные средства.