Экскаваторы непрерывного действия

Экскаваторы непрерывного действия - землеройные машины с цепными или роторными рабочими органами, цикл копания у ко-

торых 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).

Классификационные признаки (рис. 5.72), по которым экскавато­ры непрерывного действия могут быть сгруппированы, не являются взаимоисключающими. Максимальное количество групп, на которые может быть разбита вся совокупность экскаваторов непрерывного действия, равно 72, причем каждая из групп будет отличаться хотя бы одним классификационным признаком. В реальных машинах неко­торые сочетания признаков не встречаются (например, скребки не используются на роторных экскаваторах), что не исключает теорети­ческой возможности существования таких машин. Экскаваторы по­перечного копания отличаются тем, что направление их собствен­ного рабочего движения относительно стенки забоя (рис. 5.73) 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 (рис. 5.74). Карьерные роторные экскаваторы верх­него резания располагаются у подошвы забоя, а их роторы вращают­ся таким образом, что ковши при наполнении двигаются снизу вверх

Многоковшовые экскаваторы

Движитель

Направление копания

Рабочий орган

Рабочее оборудование

Силовой привод

и

Гусеничный

Пневмоколесный

Рельсо-колесный

Поперечное

Продольное

Ковшовый

Скребковый

Роторное

<u я

Дизель-механический

Дизель-электрический

Электрический

Рис. 5.72. Классификация многоковшовых экскаваторов

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

Рис. 5.73. Скорости экс­каваторов поперечного копания и их рабочих органов

В строительстве для нарезки траншей под различного рода коммуникации, мелиора­тивных канав при осушении строительных площадок, выемок под ленточные фунда­менты чаще применяются экскаваторы про­дольного копания. К этой группе машин от­носятся траншеекопатели с цепным и ротор­ным рабочим оборудованием (рис. 5.75), ос­нащенным ковшами или скребками. У экс­каваторов продольного копания скорость движения машины и скорость рабочего органа (цепи или ротора) лежат в одной плоскости (рис. 5.76).

Цепной экскаватор непрерывного дей­ствия оснащен цепным рабочим органом, который состоит из од­ной или двух, идущих параллельно друг другу, многорядных вту-лочно-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 его из тран­шеи. При работе на прочных грунтах ковши оснащаются рыхля­щими зубьями.

Рис. 5.74. Многоковшовый роторный карьерный экскаватор

Чтобы облегчить рабочее оборудование, на соседних ковшах ус­танавливают неравное число зубьев. Тогда зубья заднего ковша раз­рушают нетронутый грунт, оставшийся в промежутках между зу­бьями предыдущего ковша. Огибая верхнюю ведущую звездочку,

Рис. 5.75. Прицепной траншейный роторный экскаватор с гусеничным тягачом

ковши опрокидываются, и грунт разгружается через их пологую заднюю стенку (рис. 5.77).

При работе на переувлажненных и липких грунтах часть грунта остается в ковшах, снижая их полезную вместимость и повышая энергозатраты на привод рабочего органа. Избавиться от этих нега-юных явлений позволяет изготовление днища ковша из сварных депей, а не из сплошного листа и применение выталкивателей, кото­рые при опрокидывании ковша очищают его от налипшего грунта.

Плужки скребкового экскаватора разрушают грунт, а скребки, голкая его перед собой по поверхности забоя, выносят грунт на днев-поверхность. Налипанию грунта они практически не подвер-кены. Нижняя (рабочая) ветвь цепи двигается снизу вверх к экска­ватору и перемещается в жестких направ-яющих 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 винтовым конвейером.

Рис. 5.76. Скорости экс­каваторов продольного копания и их рабочих органов

Тип движителя базовой машины, на ко­торой монтируется рабочее оборудование экскаватора непрерывного действия, зави­сит, главным образом, от ее назначения. Небольшие экскаваторы, работающие в

Рис. 5.77. Ковш многоковшового экскаватора:

1 — днище ковша; 2 - рыхлящие зубья; 3 - режущий периметр; 4 - боковая стенка ковша; 5 - проушины для крепления ковша к цепи или ротору; 6 - втулки проушин

населенных пунктах на твердых опорных поверхностях и имеющие дело с небольшими объемами работ, оснащаются пневмоколесным движителем. 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.

Производительность цепного экскаватора определяется по формуле

и = Ь^и_ж, (5.25)

где й_тр - ширина отрываемой траншеи; /г_тр - глубина отрываемой траншеи; [7_ЭКС - рабочая скорость экскаватора. Для тех же целей можно использовать соотношение, отражающее за­висимость производительности экскаватора от его технических ха­рактеристик и свойств разрабатываемого грунта:

Тт _

и k k

(5.26)

iB^Uuen^;San'S_i

t k

шаг раз

где q_KOB - вместимость ковша или скребка; С/_цеп - скорость движения рабочей цепи; г_шаг - расстояние между соседними ковшами или скребками; k_mn - коэффициент наполнения ковша или скребка; k_B -коэффициент использования рабочего времени смены; &_раз - коэф­фициент разрыхления грунта при разработке.

Коэффициент наполнения ковша в зависимости от категории грунта Категория грунта

I... ...0,9...1,2

II .. III. IV,

.1,1 .1,0 .0,9

..0,8. 0,75. ..0,7.

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. Скорость ротора, при ко­торой обеспечивается надежное опорожнение ковшей, можно оп­ределить по формуле

Ј/_рот=5,1г_рот, (5.27)

где Ј/р_ОТ - линейная скорость обода ротора; /_рот - радиус ротора. Производительность многоковшового роторного экскаватора мож­но рассчитать по формуле

П = 4_КО,Ао,ЛоАаз Анап , (5-28)

где <7_КОВ - вместимость ковша; z_Koe - число ковшей на роторе; «_рот -частота вращения ротора; k~_m - коэффициент разрыхления грунта при разработке; Ј_нап - коэффициент наполнения ковша.

ГРЕЙДЕР-ЭЛЕВАТОРЫ

Грейдер-элеваторы (рис. 5.78, 5.79) предназначены для возведе­ния невысоких насыпей, а также прокладки выемок и каналов. Они послойно срезают грунт в боковых резервах и перемещают его на несколько метров к месту укладки или в транспортное средство.

Грейдер-элеваторы относятся к машинам непрерывного дей­ствия, у которых функции копания и перемещения грунта разделе­ны и выполняются двумя разными рабочими органами: ножом и ленточным конвейером. Благодаря этому грейдер-элеватор - одна из наиболее производительных и, в то же время, наименее универ­сальных землеройных машин. Срезаемый дисковым, плужным или прямым ножом грунт (рис. 5.80) поступает на ленточный конвей­ер, который перемещает его к месту выгрузки. Ленточный конвей­ер в рабочем положении выступает в сторону на несколько метров (рис. 5.81). Чтобы сделать возможной переброску машину своим ходом по дорогам общего пользования, раму конвейера изготав-

ДЗ-507

:

Рис. 5.78. Общий вид прицепного грейдер-элеватора, работающего «в отвал»

ливают складной, кроме того, с помощью системы подвески она может менять и угол наклона к горизонту (рис. 5.82).

Грейдер-элеваторы бывают прицепными, полуприцепными и самоходными. Прицепные машины смонтированы на двухосном шасси и оборудованы всем необходимым для ведения работ кро­ме силовой установки и ходовой трансмиссии, поэтому нуждают­ся в тягаче. Полуприцепные машины также оборудованы всеми не­обходимыми (кроме силовой установки и ходовой трансмиссии) агрегатами, но смонтированы на одноосном шасси и поэтому опи­раются передней частью не на собственный движитель, а на сцеп­ное устройство тягача.

Такие машины в принципе допускают отсоединение полуприцеп­ной части и использование тягача в других целях, но для их монтажа и демонтажа требуется грузоподъемная техника. Исполнительные

Рис. 5.79. Самоходный грейдер-элеватор:

/ - тягач; 2 - опорно-поворотное устройство; 3 - ленточный конвейер; 4 - гидропривод ленточного конвейера; 5 - рама машины; 6 - дисковый нож; 7 - рабочая рама; 8 - ходо­вая трансмиссия тягача

Рис. 5.80. Срезание грунта дисковым ножом

механизмы этих машин получают энергию от силовой установки ба­зового тягача, как правило, с помощью гидрообъемной передачи. Самоходные грейдер-элеваторы представляют собой полностью ав­тономные машины, оснащенные собственной силовой установкой, движителем, ходовой трансмиссией, приводом рабочих органов и системами управления ими. Тип ходовой трансмиссии самоходного

Рис. 5.81. Отгрузка срезанного грунта ленточным конвейером

6 Шестопало!)

s

Рис. 5.82. Полуприцепной грейдер-элеватор в транспортном положении

грейдер-элеватора зависит от типа трансмиссии базовой машины, а для привода рабочих органов (подъем/опускание ножа, движение лен­ты конвейера, подъем/опускание и складывание/разворачивание его рамы) наиболее часто используется гидрообъемный привод.

Производительность грейдер-элеватора можно рассчитать по формулам:

п=-

при работе из двухсторонних резервов в отвал

(5.29)

т т ман

^U раб

при работе из одностороннего резерва в отвал

F f k If

j-r ^l стр''-^/зах"-пот^/Св

(5.30)

и и ^ма"

^Upa6 ^хол

при работе из резерва с погрузкой в кузовной транспорт

F,

д_______ |

(5.31)

где F_CTp - площадь поперечного сечения вырезаемой стружки; L_3ax -длина захватки; k_noT ~- коэффициент, учитывающий потери грунта при переходе с ножа на конвейер (для одного дискового ножа ^пот⁼ 0>9; для системы из нескольких ножей k_nOT = 0,95); k_e - коэф­фициент использования времени смены; {/_раб - средняя рабочая ско­рость машины; г_ман - время маневрирования за один проход; [7_ХОЛ -средняя скорость холостого хода; т - количество транспортных средств, загружаемых на пути L_3ax; ?_под - время подачи транспорт­ного средства под погрузку.