Размерные группы экскаваторов

Таблица 5.7

Рис. 5.56. Неполноповоротный пневмоколесный экскаватор
1 6 2345

Рис. 5.57. Узел крепления стрелы неполноповоротного экскаватора к раме

базовой машины:

/ - направляющие, по которым стрела смещается вбок от продольной оси шасси; 2 -гидроцилиндр поворота стрелы; 3 - проушины рамы шасси; 4 - проушины стрелы; 5 -ось наклона стрелы в вертикальной плоскости; б - гидрозажимы, фиксирующие стрелу

в выбранном положении

№ груп­пы	Мас­са, т	Описание*	Вмести­мость ковша, NT	Мощ­ность двига­теля, кВт
	3,0	Механический, навесной	0,15... 0,40	15. ..25
	3,5	Гидравлический, »
	5,5	Механический, полноповоротный
	6,5	Гидравлический, »
	5,5	Механический, неполноповоротный	0,25... 0,65	25. ..40
	6,5	Гидравлический, »
	8,5	Механический, полноповоротный
	9,5	Гидравлический, »
	12,0	Механический, »	0,40... 1,00	40. ..60
	16,0	Гидравлический, »
	20,0	Механический, »	0,65... 1,66	60. ..90
	25,0	Гидравлический, »
	32,0	Механический, »	1,00... 2,50	90. ..120
	40,0	Гидравлический, »
	50,0	Механический, »	1,60... 4,00	100... 210
	70,0	Гидравлический, »

* Механический - привод рабочего оборудования через систему канатов и Впоков; гидравлический - привод рабочего оборудования гидроцилиндрами и •гидромоторами; навесной - экскаваторное оборудование навешивается на машину •другого назначения; неполноповоротный - экскаваторное оборудование пово-Ьачивается вокруг вертикальной оси менее чем на360°;полноповоротный - эк-Ьсаваторное оборудование поворачивается вокруг вертикальной оси на любой угол.

Как следует из описания, ГОСТ 30067-93 распространяется на два типа машин: собственно экскаваторы и экскаваторы-погруз­чики (неполноповоротные экскаваторы на колесных тракторах с

•погрузочным оборудованием). В классификациях ЕС, США и Япо-

; нии, а фактически, и в российской номенклатуре последние выде­лены в самостоятельный тип машин, обладающий чертами и экс­каваторов, и погрузчиков. Общим для них и для полноповорот-

; ных экскаваторов являются элементы расчета устойчивости ма­шины, а также расчет силовых характеристик процесса копания

ркскаваторным оборудованием и его прочности. Иногда одноков­шовые полноповоротные экскаваторы условно делят на следую­щие группы: мини-экскаваторы - массой до 5 т, миди-экскавато-

; ры - массой до 8 т, полноразмерные строительные экскаваторы -Массой до 40 т и экскаваторы специального назначения - массой более 40 т.

,

Рис. 5.58. Сменное неполноповоротное экскаваторное оборудование на мини-погрузчике

Рис. 5.59. Ходовое оборудование и механизмы повышения устойчивости пневмо-

колесного экскаватора: / — бульдозерный отвал; 2 - выносные опоры (аутригеры)

Полноповоротные экскаваторы, принадлежащие к разным раз­мерным группам, отличаются не только массой, но и другими осо­бенностями. Так, мини-экскаваторы (рис. 5.60), 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° (рис. 5.61).

Отечественные строительные экскаваторы имеют общий индекс ЭО и цифровое обозначение, составляемое по записи: А Б В Г (А -номер группы по вместимости ковша, Б - номер группы по типу ходового оборудования, В - номер группы по типу подвески рабо­чего оборудования, Г - модель машины). Условия маркировки модели не оговорены.

Вместимость ковша, м³

Группа А, №:

1 ..................................................................................................... ...До 0,40

2......................................................................................................... До 0,65

3 ......................................................................................................... До 1,00

4.......................................................................................................... До 1,25

5 ........................................................................................................ До 1,60

6......................................................................................................... До 2,50

Ходовое оборудование Группа Б, №:

1.................................................................................................. Гусеничное

2............................................................................. Гусеничное уширенное

3........................................................................................ Пневмоколесное

4.............................................................................. Автомобильного типа

Подвеска рабочего оборудования

Группа В, №:

1 .............................................................................. Гибкая

2............................................................................. Жесткая

3.................................................................. Телескопическая

4................................................................................ Резерв

Некоторые российские экскаваторные заводы наряду с россий­ской применяют индексацию машин по массе с использованием принятых в международной практике условных обозначений осо­бенностей шасси.

Стандартное экскаваторное оборудование состоит (рис. 5.62) из шарнирно соединенных стрелы, рукояти и ковша, положение ко­торых фиксируется и изменяется гидроцилиндрами, обеспечиваю­щими работу экскаватора.

Стрела - коробчатая сварная конструкция (рис. 5.63), усилен­ная накладками и ребрами жесткости в местах крепления к раме

Рис. 5.60. Мини-экскаватор

Рис. 5.61. Схемы манипулирования в плане рабочим оборудованием

экскаватора

мини-

12 13 14 15 16

Рис. 5.62. Варианты рабочего оборудования строительного экскаватора:

1, 12 - гидроцилиндр подъема/опускания стрелы; 2 - моноблочная стрела; 3, 9 - гидро­цилиндр поворота рукояти; 4, 7- гидроцилиндр поворота ковша; 5,6- рычажный меха­низм поворота ковша; 8, 16 - ковш; 10, 15 - рукоять; 11 - основная секция двухзвенной стрелы; 13 - гидроцилиндр поворота дополнительной стрелы секции; 14 — дополнитель­ная секция стрелы

экскаватора, рукояти и штокам гидроцилиндров. Наиболее распро­странены моноблочные сварные стрелы, но для расширения рабо­чей зоны могут использоваться и двухзвенные стрелы (см. рис. 5.62), состоящие из двух шарнирно сопряженных элементов, соединен­ных гидроцилиндром. При необходимости значительного увели­чения вылета или высоты подъема рабочего органа используются стрелы увеличенной длины (рис. 5.64), но их применение требует удлиненного гусеничного хода и установки на экскаватор допол­нительных противовесов.

Рукоять - коробчатая сварная конструкция (см. рис. 5.63), 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 внешней 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 вместимости; грунтов II-III ка­тегорий прочности - стандартной вместимости; слабых грунтов и легких материалов - облегченные ковши увеличенной вместимо­сти. Для обычной разработки грунтов используют ковши стандар­тного профиля; для зачистных и планировочных работ - уширен-

Рис. 5.63. Моноблочные стрела и рукоять одноковшового экскаватора: 1 - кронштейны с проушинами для крепления рукояти; 2 - диафрагма; 3 - кронштейны с проушинами для крепления гидроцилиндра поворота рукояти; 4 - бобышки для крепле­ния трубопроводов высокого давления; 5 - втулка крепления гидроцилиндров подъема/ опускания стрелы; 6 - диафрагма; 7 - втулка крепления стрелы к раме шасси; 8 - крон­штейны с проушинами для крепления гидроцилиндра поворота ковша; 9 - диафрагма; 10 - кронштейны с проушинами для крепления гидроцилиндра поворота рукояти; 11 -втулка крепления рукояти к стреле; 12 - втулка крепления коромысла рычажного меха­низма поворота ковша; 13 - втулка крепления ковша к рукояти

ные 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 (рис. 5.65) и другого сменного обору­дования (фрез, уплотнителей, гидромолотов, буров и т.п.) предпо­лагает возможность быстрой замены одного рабочего органа дру-

Рис. 5.64. Полноповоротный экскаватор с удлиненными стрелой и рукоятью 148

гим, которая реализуется с помощью быстродействующего захва­та. Такой захват устанавливается между рукоятью и рабочим ор­ганом и приводится в действие либо гидроприводом, управляемым из кабины, либо вручную.

Любой ковш (рис. 5.66) имеет режущий периметр, состоящий из горизонтального и боковых вертикальных профилей, боковых сте­нок и днища, образованного 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.

Ковш крепится к рукояти с помощью многозвенных рычаж­ных механизмов, обеспечивающих ему необходимую подвиж­ность. Обычно рабочее оборудование строительных полнопово­ротных и неполноповоротных экскаваторов компонуется по схе­ме «обратная лопата» (рис. 5.67), так как в сочетании с гидропри­водом она обеспечивает наибольшую универсальность машины и позволяет копать выше и ниже уровня стоянки экскаватора. Иногда конструкция рычажного механизма позволяет простой пе­рестановкой ковша изменить компоновку рабочего оборудова­ния строительного экскаватора на «прямую лопату», но очерта-

Рис. 5.65. Набор экскаваторных ковшей для различных работ и материалов:

а - землеройный ковш общего назначения; б - землеройный ковш для тяжелых грунтов; в - траншейный ковш с выталкивателем грунта; г - ковш с зубьями для очистки траншей; д - реверсивный ковш с зубьями или гладкой кромкой для очистки траншей; е - треугольный

ковш для очистки канав

ния ковшей прямой и обратной лопат отличаются, поэтому ис­пользование одного и того же ков­ша при разных компоновках рабо­чего оборудования нежелательно. У карьерных экскаваторов с пря­мой лопатой (рис. 5.68) рабочее оборудование отличается не толь­ко компоновкой, но и способнос­тью развивать большие напорные усилия на кромке ковша.

Рис. 5.66. Стандартный экскава­торный ковш «обратная лопата»: 1 - горизонтальный профиль; 2 - зубья; 3 - боковые зубья; 4 - боковые стенки ков­ша; 5 - днище ковша; 6 - кронштейны с проушинами; 7 - коробка жесткости

Грейферное оборудование счи­тается сменным и обычно постав­ляется по дополнительному зака­зу, но так как его установка на эк­скаватор достаточно трудоемка, ею стараются не злоупотреблять. Грейферное оборудование с гид­равлическим приводом (рис. 5.69) состоит из шарнирного узла с гид­равлической подводкой, подве­шенного к пальцевому шарниру

рукояти, и грейферного ковша с гидроцилиндром управления створ­ками.

Совмещение рабочих движений стрелы и рукояти позволяет вне­дрять раскрытый ковш в дно забоя со значительным напорным уси-

Рис. 5.67. Экскаваторное оборудование «обратная лопата»: / - шарнир крепления стрелы к раме поворотной платформы; 2, 4, 6 - гидроцилиндры поворота соответственно стрелы, рукояти, ковша; 3 - моноблочная стрела; 5 - рукоять; 7- двуплечий рычаг; 8 - тяга; 9 - ковш; 10 - шарнир крепления гидроцилиндра к раме

поворотной платформы

Рис. 5.68. Карьерный экскаватор с рабочим оборудованием «прямая лопата»

Рис. 5.69. Грейферное оборудование одноковшового экскаватора

лием, что расширяет диапазон грунтовых условий, в которых он может применяться. Если грейферным оборудованием разрабаты­вают узкие и глубокие колодцы и траншеи, в частности, при возве­дении инженерных сооружений методом «стена в грунте», оно под­вешивается на штанге, которая крепится либо к рукояти, либо не­посредственно к стреле. Штанги грейферного оборудования мо­гут быть телескопическими, с раздвижным гидроцилиндром либо составными, с механическим соединением секций.

Ttk

Экскаваторы с разруша­ющим рабочим оборудова­нием (рис. 5.70) применяют­ся при сносе зданий и инже­нерных сооружений, ломке старых (рис. 5.71) и фрезе­ровании ремонтируемых покрытий, безвзрывной разборке скальных пород. К разрушающему оборудо­ванию относят различные виды ножниц для бетона и металлической арматуры, гидромолоты и фрезы.

Рис. 5.70. Одноковшовый экскаватор, обору­дованный разрушающими гидравлическими ножницами

Ножницы захватывают и ломают бетонные фраг­менты сооружений, переку­сывают металлическую ар­матуру толщиной до 20 мм и более. Они же использу­ются как манипуляторы для переноски и погрузки крупных кусков строитель­ного мусора. Некоторые модели экскаваторов комплектуются ров­ными и длинными стрелами, более удобными при разборке высо­ких зданий с помощью ножниц, чем стрелы стандартной конфигу­рации. Гидромолоты и фре­зы навешиваются на стан­дартные экскаваторные стрелы. Гидромолоты ис­пользуются при ломке и ре­монте бетонных покрытий и фундаментов, а фрезы -при послойном фрезерова­нии асфальта.

Рис. 5.71. Сменное оборудование одноковшо­вого экскаватора для разрушения дорожного покрытия

Длина и конфигурация стрелы и рукояти подбира­ются таким образом, чтобы максимально расширить размеры рабочей зоны, со­хранив устойчивость и транспортабельность экс­каватора. Этого удается до­биться применением двухэ­лементных стрел и телеско­пических рукоятей. Изме-

помощью дополнительных гидроцилиндров взаимное положение секций двухзвенной стрелы и степень раздвижения телескопичес­кой рукояти, можно расширить рабочую зону экскаватора, увели­чить высоту и глубину копания, а также вылет ковша при выгруз­ке. При этом габаритные размеры экскаватора не требуют его раз­борки при перебазировании на большие расстояния, что снижает среднегодовую эксплуатационную производительность машины и увеличивает эксплуатационные затраты (табл. 5.8).

Таблица 5.8 Технические характеристики отечественных экскаваторов

Марка, тип	Масса, т	Мощность, кВт	Глубина копания, мм	Радиус копания, мм
ЭО-1621 нп	«3,5	19,5
ЭО-1624 нп	3,8	23,5
ЭО-2621В-3 нп	6,1	44,5
ЭО-2626 нп	7,12	57,4
ЭО-3533 пл	16,0	57,4
ЭО-3532А пл	18,0	57,4
ЭО-3540 пл	19,73	57,4
Э0-4431лл	21,23	77,2
ЕА-17 аш	17,0	59,6
ЕА-16 аш	16,0	59,6
ЕК-06 пп	7Д
ЭО-3323А пп	13,0	59,6
ЕК-140 пп	13,5
ЕК-18 пп	16,0
ЕК-180 пп	16,0
ЭО-3123 пп	13,5	59,6
ЭО-4112Апп	23,7
ЕТ-20 и ЕТ-180 пп	18,0
ЭО-5 116-1 пп	32,0
ЭО-4225Апп	26,45
ЭО-5 126 пп	32,0
ЭО-5221 пп	42,0
ЭО-5 124 пп	38,7
ЕТ-22 пп	22,0
EU-423 пп	26,5
EU-422 пп	25,0
EU-520 пп	42,0

Обозначения:

нп - неполноповоротный; пл — планировщик; аш - на шасси грузового автомоби­ля; пп - полноповоротный.

Производительность одноковшового экскаватора может быть рассчитана по уравнениям:

(5.23) (5.24)

V If If

г _ ^Кк'^Снап'^Се

Tk

•* ~ 'зап ' ^пов ~*~ 'в

где F_K - вместимость ковша (определяется по методике, рекомендо­ванной для погрузчика); k_mn - коэффициент наполнения ковша (см. табл. 5.5); k_a- коэффициент использования времени смены; Т- про­должительность рабочего цикла; А;_раз - коэффициент разрыхления грунта при разработке (см. табл. 5.5); ?_зап - время заполнения ковша; ?_пов - время поворота экскаватора с заполненным ковшом в положе­ние выгрузки; ?_выг - время выгрузки ковша; г_хол - время поворота эк­скаватора с пустым ковшом в положение заполнения ковша (время холостого хода); t_Mm - время маневрирования в течение цикла.

Продолжительность составляющих рабочего цикла зависит от вместимости ковша, типоразмера экскаватора, прочности грунта, организации взаимодействия экскаватора и транспорта, квалифи­кации оператора и условий его работы. Достоверные данные для расчета можно получить хронометрированием работы машины в конкретных условиях. Существует и ряд общих рекомендаций по достижению максимальной производительности одноковшового экскаватора с обратной лопатой, в частности:

высота уступа, на котором расположен экскаватор, для проч­ных грунтов должна быть примерно равна длине рукояти, для не­прочных - несколько меньше;

угол поворота экскаватора в течение рабочего цикла не должен пре­вышать 15 ° в каждую сторону от его продольной осевой линии либо ширина рабочей зоны должна примерно равняться ширине шасси;

если грузовой автомобиль стоит сбоку от экскаватора, борт его кузова, обращенный к экскаватору, при выгрузке должен распола­гаться под сочленением стрелы и рукояти; если автомобиль стоит перед экскаватором, его продольная ось должна совпадать с про­дольной осью экскаватора;

расстояние от края забоя должно быть таким, чтобы максималь­ное заполнение ковша происходило к моменту, когда рукоять за­нимает вертикальное положение;

подъем стрелы должен начинаться, когда в процессе копания ковш пройдет ³/₄ пути, необходимого для его заполнения.