Назначение, устройство и работа экскаваторов с гидравлическим приводом

Экскаваторы с гидравлическим приводом. Одноковшовые экскаваторы с гидравлическим приводом представляют собой многомоторные полно- и неполноповоротные машины с жесткой подвеской рабочего оборудования, у которых для передачи мощности от двигателя к рабочим механизмам используется гидравлический объемный привод. По сравнению с механическими гидравлические экскаваторы имеют более широкую номенклатуру сменных рабочих органов, число которых постоянно растет, большее количество основных и вспомогательных движений рабочего оборудования, что значительно расширяет их технологические возможности и обеспечивает высокий уровень механизации земляных работ, особенно в стесненных условиях городской застройки.

Различают гидравлические экскаваторы с шарнирно-рычажным (рис.124, а, б) и телескопическим (рис.124, в) рабочим оборудованием, для удержания и приведения в действие которого используют жесткие связи — гидравлические цилиндры. Основными рабочими движениями шарнирно-рычажного оборудования являются изменение угла наклона стрелы, поворот рукояти с ковшом относительно стрелы и поворот ковша относительно рукояти, телескопического — выдвижение и втягивание телескопической стрелы.

Гидравлические полноповоротные экскаваторы с шарнирно-рычажным рабочим оборудованием созданы на базе единых конструктивных схем, широкой унификации агрегатов и узлов и серийно выпускаются 3...6-й размерных групп. Привод сменного рабочего оборудования таких экскаваторов осуществляется от гидроцилиндров двустороннего действия, а поворот платформы и передвижение машины— от индивидуальных гидромоторов. К основным видам сменного рабочего оборудования относятся прямая и обратная лопаты, грейфер и погрузчик.

Рис.124. Одноковшовые гидравлические полноповоротные экскаваторы с жесткой подвеской рабочего оборудования: а, б — шарнирно-рычажного; в — телескопического; 1 — опорно-поворотное устройство; 2 — пневмоколесное ходовое устройство; 3 — выносная опора; 4 — поворотная платформа; 5 — силовая установка; 6, 8, 9 ‑ гидроцилиндры стрелы; 7 — стрела; 10 — рукоять; 11 ‑ ковш обратной лопаты; 12 — бульдозерный отвал; 13 — кабина машиниста; 14 — гусеничное ходовое устройство; 15 — ковш прямой лопаты; 16 — телескопическая стрела

В качестве сменных рабочих органов гидравлических экскаваторов при выполнении обычных земляных работ используют ковши 1...3 обратных (рис.125) и прямых 4 лопат различной вместимости, ковши для дренажных работ 5 и рытья узких траншей 6, ковши с зубьями и со сплошной режущей кромкой для планировочных 7 и зачистных 8 работ, двухчелюстные грейферы для рытья траншей и котлованов 9 ипогрузки крупнокусковых материалов и камней 10, погрузочные ковши большой вместимости для погрузочных работ 11...13, бульдозерные отвалы 14 для засыпки ям, траншей и небольших котлованов, захваты для погрузки труб и бревен 15, крановую подвеску 16 для различных грузоподъемных и монтажных работ, многозубые 17 и однозубые 18 рыхлители для рыхления мерзлых и плотных грунтов и взламывания асфальтовых покрытий, пневматические, гидравлические 19 и гидропневматические 20 молоты многоцелевого назначения со сменными рабочими инструментами для разрушения скальных и мерзлых грунтов, железобетонных конструкций, кирпичной кладки и фундаментов, дорожных покрытий, дробления негабаритов горных пород, трамбования грунтов, погружения свай и шпунта, бурами для бурения шпуров и скважин и т. п. В комплект оборудования обратной лопаты (рис.126, а) входят: стрела (моноблочная Г‑образной формы или составная 1, 6 изменяемой длины), рукоять 5, поворотный ковш 4 и гидроцилиндры 2, 3, 8 подъема стрелы, поворота рукояти и ковша. Копание грунта производят поворотом ковша относительно рукояти и поворотом рукояти относительно стрелы. Копание можно осуществлять только поворотом ковша относительно неподвижной рукояти, что позволяет вести работы в стесненных условиях, а также в непосредственной близости от подземных коммуникаций.

Рис.125. Сменные рабочие органы гидравлических экскаваторов

Рис.126. Рабочее оборудование обратной лопаты

Поворотом ковша производят не только копание, но и выгрузку грунта, а также зачистку основания забоя. Толщину срезаемой при копании стружки регулируют путем подъема или опускания стрелы. Составная стрела дает возможность изменять глубину H_к и радиус R_к копания (а также высоту выгрузки H_в) что в сочетании со сменными профильными ковшами различной вместимости позволяет расширить область применений экскаватора и использовать его с максимальной производительностью в различных грунтовых условиях.

Основная 1 и удлиняющая 6 части составной стрелы соединены шарниром и тягой 7, установкой которой в различные положения на удлиняющей части достигается изменение длины стрелы. На основную часть стрелы устанавливают оборудование прямой лопаты, грейфера и погрузчика. При работе вблизи фундаментов зданий и других сооружений, а также при копании траншей, ось которых не совпадает с продольной осью экскаватора, в оборудовании обратной лопаты применяют специальную промежуточную вставку 9 (рис.126, б), позволяющую устанавливать рукоять 5 с гидроцилиндром под углом в плане к продольной оси стрелы 7. Вставка обеспечивает смещение оси копания до 1,5 м относительно продольной оси машины. Оборудование со смещенной осью копания является одним из преимуществ гидравлических экскаваторов.

Прямая лопата с поворотным ковшом широко применяется на экскаваторах 4...6-й размерных групп и предназначена для разработки грунта как выше (преимущественно), так и ниже уровня стоянки машины, а также для погрузочных работ. Оборудование прямой лопаты включает (рис.127): стрелу 1, рукоять 2, ковш 3 и гидроцилиндры 4, 5, 6 подъема стрелы, поворота рукояти и ковша. Копание грунта осуществляется поворотом рукояти и ковша, движущегося от машины в сторону забоя. Толщину стружки регулируют подъемом или опусканием стрелы. При разгрузке ковш поворачивают гидроцилиндром 4. Прямой лопатой с поворотным ковшом можно производить планирование и зачистку основания забоя.

Погрузчик применяют для погрузки сыпучих и мелкокусковых материалов выше стоянки экскаватора, разработки и погрузки в транспортные средства (или отсыпки в отвал) грунтов 1...11 категорий, а также планировочных работ на уровне стоянки машины. Вместимость ковша погрузчика в 1,5...2 раза больше вместимости ковша обратной лопаты, что значительно повышает производительность экскаватора при использовании его на погрузочных работах.

Рис.127. Рабочее оборудование прямой лопаты

Рис.128. Рабочее оборудование погрузчика

В комплект погрузочного оборудования (рис.128) входят: стрела 1, рукоять 4, ковш 3 и гидроцилиндры 2, 5, 7 подъема стрелы, поворота рукояти и ковша. Кинематическая схема погрузчика обеспечивает горизонтальное движение ковша от экскаватора при внедрении его в грунт или штабель материала и планировочных работах. После внедрения в разрабатываемый материал возможен поворот ковша для лучшего его заполнения гидроцилиндром 2, которым поворачивают поднятый на заданную высоту ковш при разгрузке.

Грейфер (рис.129) применяют для рытья котлованов, траншей, колодцев и при погрузочно-разгрузочных работах. Особенно эффективно использование такого оборудования при копании глубоких выемок, а

Рис.129. Рабочее оборудование грейфера

также в стесненных условиях. На гидравлических экскаваторах устанавливают жестко подвешенные грейферы у которых необходимое давление на грунт при врезании создается принудительно с помощью гидроцилиндров рабочего оборудования. Это позволяет эффективно разрабатывать плотные грунты независимо от массы грейфера. Грейфер шарнирно крепят к рукояти обратной лопаты вместо ковша таким образом, чтобы было возможно его продольное и поперечное раскачивание. Оборудование грейфера (рис.129) состоит из составной стрелы 1, рукояти 3 и гидроцилиндров 2, 7, используемых от обратной лопаты, двухчелюстного грейферного ковша б с гидроцилиндрами 5 для замыкания и открывания челюстей и механизмом 4 поворота ковша в плане. Челюсти ковша в исходном положении раскрыты. Наполнение его происходит при смыкании челюстей гидроцилиндрами 5. Необходимое напорное усилие создается опусканием стрелы. Разгружают ковш размыканием челюстей. Для глубокого копания колодцев до 30 м,

траншей и котлованов в оборудовании грейфера используют удлиняющие промежуточные вставки.

Грейферное оборудование на напорной штанге (рис.129) применяют для разработки узких и глубоких (до 20 м) траншей с вертикальными стенками в грунтах I...IV категорий с каменистыми включениями размером до 200 мм при возведении подземных сооружений способом «стена в грунте», а также для разработки выемок под сваи в промышленном, городском и сельском строительстве.

Способом «стена в грунте» можно возводить без отрывки котлована подземную часть промышленных и гражданских зданий и сооружений, стены насосных станций, тоннели метрополитенов неглубокого заложения, колодцы коллекторов, борта каналов и т.п.

Грейферное оборудование устанавливают на базовой части стрелы экскаваторов 5-ой размерной группы и включает в себя напорную штангу 5, грейферный ковш 3, направляющий корпус 4 с механизмом перемещения штанги, рычажный механизм 2, гидроцилиндры подъема-опускания штанги и наклона штанги в поперечной плоскости. Направляющий корпус шарнирно соединен с кронштейном, относительно которого может быть повернут двумя гидроцилиндрами в вертикальной плоскости на угол 90° вдоль продольной оси экскаватора. Дополнительным гидроцилиндром 7 штанга может быть наклонена в поперечной плоскости на угол γ в обе стороны от вертикали. Рабочим органом оборудования является гидравлический двухчелюстной грейфер (рис.130, б) с приводом сменных челюстей полукруглой формы от двух гидроцилиндров 10, расположенных внутри его корпуса. Режущие кромки челюстей снабжены сменными зубьями, а боковые стенки — резцами с износостойкой наплавкой. Грейфер крепится к напорной штанге, перемещаемой канатным механизмом, смонтированным на направляющем корпусе. Механизм перемещения (подъема-опускания) штанги состоит из двух унифицированных лебедок, каждая из которых включает барабан 13 для перематывания напорно-возвратного каната 14, трехступенчатый цилиндрический редуктор 12 (аналогичный редуктору механизма передвижения экскаватора), тормоз и гидромотор 11. Напорное движение на грейфер создается весом штанги с грейфером и лебедками.

Рис.130. Грейферное оборудование для возведения сооружений методом «стена в грунте»: а — общий вид; б — кинематическая схема механизма перемещения штанги

Рычажный механизм 2 (рис.130, а) жестко крепится к базовой части стрелы и через упорную стойку 1 к пяте стрелы 8. В процессе работы упорная стойка воспринимает нагрузки от рабочего оборудования. Перевод рабочего оборудования из рабочего положения в транспортное обеспечивается поворотом гидроцилиндрами 6 направляющего корпуса 4, со штангой назад на 90° при одновременном опускании вперед гидроцилиндрами 9 базовой части стрелы с кронштейном и упорной стойкой 1. Вертикальное положение оборудования контролируется прибором, датчики которого установлены на направляющем корпусе, а указатели - в кабине машиниста. Гидросистема грейферного оборудования питается от насосной установки базового экскаватора. Управление грейферным оборудованием гидравлическое и осуществляется из кабины машиниста.