Рабочее оборудование экскаватора

Прямая лопата — рабочее оборудование, предназначенное для разработки грунта выше уровня стоянки экскаватора. Прямой лопатой грунт копают в направлении от экскаватора.

Рисунок 29 — Рабочее оборудование прямая лопата: а — схема работы; б — стрела двухбалочная; в — подшипник седловой; г — рукоять однобалочная с ковшом; 1 — стрела; 2 — рукоять; 3 — ковш; 4 — подшипник седловой; 5 — канат подъема стрелы; 6 — канат подъема рукояти с ковшом; 7 — блоки малые головные; 8 — блоки большие головные; 9 — блочная обойма ковша; 10 — корпус подшипника;

• 11 — вкладыш; 12 — блоки напорного каната; 13 — блок возвратного каната; 14 — ось седлового подшипника; 15 — втулки установки оси седлового подшипника; 16 — зуб; 17 — прилив ковша; 18 — днище ковша; 19 — канат открывания днища; 20 — канат возвратный; 21 — канат напорный; 22 — уравнительный блок рукояти; 23 — засов;
• 24 — обойма с пружиной

Устройство. Ковш 3 (рис. 29) прямой лопаты жестко закреплен на рукояти 2, которая соединена со стрелой, седловым подшипником 4. Стрела шарнирно укреплена в проушинах рамы поворотной платформы и подвешена на стреловом канате 5. В зависимости от высоты разрабатываемого забоя стрела с помощью стрслоподъсмной лебедки, расположенной на поворотной платформе экскаватора, может подниматься или опускаться. При работе стрелу устанавливают под углом от 45 до 60° к горизонтальной плоскости.

Ковш прямой лопаты — комбинированная конструкция из литых и сварных деталей — состоит из корпуса, откидного днища 18 и сменных зубьев 16. Стенки ковша соединены между собой сварными швами. Передняя стенка имеет козырек со специальными гнездами для крепления зубьев. От выпадания из гнезда зубья удерживаются шплинтами. Изготавливают зубья литыми из высокомарганцевой стали, хорошо противостоящей истиранию, или штампованными с износостойкой наплавкой.

К задней стенке ковша приварены проушины для пальцев, соединяющих ковш с рукоятью 2 и днище ковша с корпусом, а также проушины для пальца, на котором шарнирно смонтирована обойма 9 блока подъема ковша.

При вертикальном положении рукояти (ковш опущен) днище самопроизвольно закрывается и в закрытом положении удерживается засовом 23, конец которого входит в отверстие прилива 17 передней стенки ковша под действием пружины, установленной в обойме 24 на днище ковша.

Чтобы открыть днище, надо поднять ковш и канатом 19 выдернуть засов из отверстия прилива. При этом под влиянием собственного веса и находящегося в ковше грунта днище открывается.

Рукоять 2 этого оборудования — однобалочная, внутреннего типа. Она охватывается корпусом 10 седлового подшипника, который с помощью оси 14 шарнирно укреплен во втулках 15 внутри стрелы. На оси седлового подшипника свободно посажены два блока 12 напорного каната и балок 13 возвратного каната. А сама рукоять не только может поворачиваться вместе с седловым подшипником в вертикальной плоскости, но и совершать возвратно-поступательное движение по вкладышам 11 относительно стрелы.

Стрела прямой лопаты представляет собой прочную пустотелую сваренную из металлопроката конструкцию. В верхней головной части стрелы смонтированы на подшипниках качения два больших головных блока 8, через которые проходит канат подъема ковша, и на втулках два блока 7 меньшего диаметра — для стрслоподъсмного каната. Нижним концом (пятой) стрелу с помощью пальцев шарнирно укрепляют в проушинах рамы поворотной платформы. На этих пальцах стрела поворачивается при изменении угла ее наклона.

Как указывалось выше, в средней части стрелы расположен седловой подшипник, а между ним и пятой установлен амортизатор (деревянный брус или набор листовой резины), предохраняющий стрелу от разрушения при случайных ударах ковшом.

Рабочий процесс. Работа прямой лопаты — это чередование четырех операций с выдачей одного ковша грунта за цикл: забор грунта, перенос полного ковша к месту выгрузки, выгрузка грунта и возвращение пустого ковша в забой.

Перед забором грунта рукоять с ковшом опущена и относительно стрелы перемещена назад («втянута»), экскаватор ходом подан к стенке забоя.

Для забора грунта ковш с рукоятью поднимают вверх и для регулирования толщины стружки выдвигают вперед, т.с. осуществляют «напор» (здесь и далее операции выполняются, согласно описанию раздела 2). Грунт разрушается зубьями и наполняет ковш.

С целью переноса ковша к месту выгрузки экскаватор при необходимости отходит от стенки забоя, подъемным канатом рукоять с полным ковшом выводится из забоя, одновременно с помощью механизма реверса поворачивается платформа с рабочим оборудованием к месту выгрузки.

Выгрузка грунта осуществляется при выдергивании засова 23 из прилива 17 ковша с помощью каната 19 открытия днища, при этом сжимается пружина в обойме 24. Освобожденное днище 18 опускается вниз, и грунт выпадает из ковша.

Рисунок 30 — Механизм открывания днища ковша:

1,8- блоки; 2, 5 — рычаги; 3 — пневмокамера; 4 — канат открывания днища; 6 — цепь;7 — барабан компенсирующий При подаче сжатого воздуха в пневмокамеру поворачивается двуплечий рычаг против часовой стрелки с канатом и через рычаг 5, цепь 6 и рычаг на днище ковша выдергивается засов.

Для возвращения ковша в забой включается механизм реверса, перемещающий платформу с рабочим оборудованием в забой, опускается и втягивается рукоять (при этом автоматически закрывается днище) и при необходимости экскаватор подается к стенке забоя.

Обратная лопата — рабочее оборудование, предназначенное для разработки грунта ниже уровня стоянки экскаватора при рытье котлованов, траншей. В отличие от прямой лопаты обратной лопатой грунт копают движением ковша в направлении к экскаватору.

Устройство. Обратная лопата (рис. 31 а) состоит из ковша 1, жестко закрепленного на рукояти 6, которая шарнирно присоединена в виде двуплечего рычага к верхнему концу стрелы 3. Рукоять может поворачиваться по часовой стрелке или против нес при натяжении одного (тягового 2 или подъемного 5) каната с одновременным ослаблением второго.

Угол наклона стрелы обратной лопаты, шарнирно укрепленной в проушинах поворотной рамы, непрерывно изменяется в процессе работы: при заторможенном тяговом канате стрела поднимается во время наматывания подъемного каната 5 на барабан лебедки и опускается при оттормаживании барабана. Подъемный канат поддерживается блоками неподвижной дополнительной стойки 4, расположенный между неподвижной стойкой и стрелой на поворотной платформе экскаватора.

Рисунок 31 — Рабочее оборудование обратная лопата: а — схема; б — ковш; в — стойка дополнительная; 1 — ковш; 2 — канат тяговый; 3 — стрела; 4 — стойка дополнительная; 5 — канат подъемный; 6 — рукоять; 7 — зубья сменные; 8 — зубья боковые; 9,10,13 — пальцы; 14 — тяги; 15 — портал; 16 — блоки большие головные; 17 — блоки малые головные; положение ковша Ковш обратной лопаты (рис. 31,6) имеет литой козырек и сварной корпус. Кроме сменных зубьев 7, расположенных, так же как и у ковша прямой лопаты на режущей кромке козырька, ковш обратной лопаты имеет зубья 8, укрепленные на боковых его стенках. Назначение этих зубьев подрезать боковые стенки траншеи во избежание заклинивания в них корпуса, которое вызывает излишний расход энергии на преодоление трения ковша о стенки траншеи. Кроме того, они позволяют при необходимости расширять отрытую траншею. Применяют также ковши полукруглой формы, емкость которых увеличена в 1,3−1,5 раза. Ковш жестко крепят к рукояти с помощью пальцев 9,10, 13 и тяг 14.

Рукоять представляет собой полую сварную балку, на переднем конце которой имеются отверстия 11 и 12 для крепления ковша пальцем 13, на заднем — для установки блоков, через которые проходит подъемный канат. В отверстие 11 рекомендуется вставлять палец 13 при малой глубине копания, особенно на плотных грунтах; в отверстие 12 — при большой глубине копания. На рукояти сделаны проушины для крепления ее к стреле.

Стрелу обычно используют от прямой лопаты. На верхней стороне передней части стрелы смонтирован амортизатор, предохраняющий ее от ударов верхним концом рукояти при выбрасывании ковша вперед для разгрузки или при резком опускании его на грунт.

Дополнительная стойка (рис. 31 в) предназначена для увеличения угла между подъемным канатом и стрелой, что уменьшает нагрузку и износ каната. Без блоков, установленных на дополнительной стойке, невозможно было бы опускать стрелу достаточно низко, так как подъемный канат пересекал бы переднюю часть поворотной рамы. Стойку выполняют в виде портала 15, шарнирно укрепленного в проушинах поворотной рамы. В верхней части портала смонтированы большие головные блоки 16 для подъемного каната и малые головные блоки 17 для каната от стрелоподъемной лебедки. Верхний конец стойки, поэтому подтянут тягами или канатами к двуногой стойке. При работе дополнительная стойка не изменяет своего положения.

Рабочий процесс. Перед забором грунта стрела с рукоятью и вынесенным вперед ковшом опущена вниз, зубья ковша под действием массы рабочего оборудования погружены в грунт. Разрабатывают грунт (заполняют ковш) при подтягивании его к экскаватору тяговым канатом 2. При этом подъемный канат 5 расторможен (Положение I).

После того, как наполненный грунтом ковш будет подтянут к стреле, ее вместе с рукоятью и ковшом поднимают подъемным канатом из забоя и вместе с платформой переносят к месту выгрузки (Положение II).

Для разгрузки ковша подъемный канат подтягивают еще больше, а тяговый канат отпускают. При этом рукоять с ковшом поворачивается против часовой стрелки, и грунт высыпается из опрокинутого ковша (Положение III).

Обратным вращением поворотной платформы за счет механизма реверса и растормаживанием подъемного каната рабочее оборудование с вынесенным вперед ковшом возвращается в забой и цикл повторяется.

Драглайн — рабочее оборудование для разработки грунта ниже уровня стоянки экскаватора. Глубина копания, высота выгрузки ковша и расстояние, на которое может быть заброшен ковш (радиус копания) драглайна, значительно больше, чем у обратной лопаты. Поэтому драглайн используют для рытья больших котлованов и траншей, а также для отсыпки насыпей, в частности и на строительстве каналов, автомобильных и железных дорог.

Устройство. Рабочее оборудование содержит стрелу 9 (рис. 32) и ковш 1, подвешенный с помощью подъемного 8, тягового 2 и разгрузочного 12 канатов.

Рисунок 32 — Рабочее оборудование драглайн:

• (А, в) — подвеска ковша драглайна; (б) — общая схема драглайна;
• 1 — ковш; 2 — канат тяговый; 3 — барабаны главной лебедки подъемный и тяговый;4 — барабан стрелоподъемной лебедки; 5 — блок двуногой стойки; 6 — траверса двуногой стойки; 6 а — подвижная дополнительная траверса; 7 — канат стреловой; 7 а — дополнительный стреловой канат; 8 — канат подъемный;9 — стрела; К) — наводка;
• 11 — арка ковша; 12 — канат разгрузочный; 13 — блок подъемного каната; 14 — цепи подъемные; 15 — петля; 16 -цепи тяговые;
• 17 — распорка

Стрела сварная, решетчатой конструкции, что уменьшает се массу и дает возможность делать ее более длинной, чем стрелы прямой и обратной лопат, применяя ковш той же емкости. За счет удлинения стрелы увеличиваются радиус действия машины и высота выгрузки. Стрела состоит из двух соединенных болтами частей, нижняя из которых уширена к пяте стрелы и шарнирно укреплена в проушинах поворотной платформы. Длина стрелы может быть увеличена за счет дополнительных вставок между верхней и нижней частями стрелы. При удлинении стрелы применяют ковш меньшей емкости. Во время работы драглайном угол наклона стрелы обычно устанавливают в пределах от 30 до 45°.

Чтобы не заменять стреловой канат 7, длина которого рассчитана на стрелу прямой лопаты, для подвески удлиненной стрелы драглайна применяют дополнительные канаты 7а подвески стрелы, соединяющие ось головных блоков стрелы с подвижной траверсой 6а. При этом в зависимости от длины стрелы стреловой канат запасовывают по одной из 2-х схем: подвеска огрелы на шести или на четырех ветвях.

Ковш драглайна чаще изготовляют с козырьком. Подвешивают его на шарнирах (рис. 32 в) к двум подъемным цепям 14, которые закрепляют пальцами в проушинах, расположенных ближе к задней части ковша и приваренных к его боковым стенкам. Верхними концами цепи 14 укреплены на обойме опрокидного блока 13, к которой крепят также подъемный канат 8. Если ослабить тяговый канат 2, то ковш опрокинется зубьями вниз, повернувшись на пальцах в проушинах, зависнет на цепях 14. Для свободного поворота ковша во время опрокидывания цепи 14 раздвинуты распоркой 17.

При одновременном натяжении подъемного 8 и тягового 2 канатов увеличивается натяжение разгрузочного каната 12, закрепленного одним концом на соединительном звене, а вторым — на проушине арки 11 ковша, что ведет к подъему передней части ковша. Во время ослабления каната 2 канат 12 не может удержать передней части ковша, он опрокидывается, поворачиваясь на пальцах проушин, и разгружается.

Следовательно, при подъеме нагруженного ковша необходимо держать натянутым канат 2, для этого его подтормаживают. Четкость работы этой системы зависит от длины каната 12, которая должна быть строго определенной. Длину каната 12 подбирают такой, чтобы при отрыве ковша от грунта вначале отделялись зубья, а затем уже задняя часть ковша.

Рабочий процесс. Ковш копает при подтягивании его канатом 2, передающим усилие на ковш через тяговые цепи 16, которые закреплены петлями 15 в проушинах ковша. При этом разгрузочный и подъемный канаты ослаблены. Тяговые цепи при натяжении стремятся приподнять заднюю часть ковша, повернув его вокруг врезающихся в грунт зубьев, но этому препятствует вес ковша. Однако если сопротивление копанию велико (работа в плотных грунтах), то ковш может опрокинуться. Чтобы предотвратить это, необходимо переставить петли, как показано на рисунке (рис. 32 в). В этом положении плечо Г уменьшается до Г/ и для опрокидывания ковша требуется большее натяжение тягового каната, т. е. копать можно с большим усилием. Следовательно, при работе на легких грунтах петли могут быть установлены в верхнем положении, а при работе в плотных грунтах — в нижнем. При разработке дна глубокого забоя петли рекомендуется устанавливать в верхнее положение.

На драглайнах кроме ковшей с прямолинейной режущей кромкой, устанавливают ковши полукруглой формы (без зубьев или с зубьями в средней части), емкость которых в 1,3−1,5 раза больше.

Для правильного наматывания тягового каната на барабан лебедки служит наводка тягового каната, кроме того, она предотвращает задевание каната за раму платформы и стрелу при работе драглайна. Корпус наводки крепят шарнирно-вертикальным шкворнем в специальном отверстии прилива передней части поворотной платформы рамы. В корпусе установлены на осях два наклонных и два вертикальных блока, а также два вертикальных ролика, которые служат направляющими для тягового каната и позволяют поворачивать всю наводку на шкворне при боковом отклонении каната.

Наполненный грунтом ковш поднимают подъемным канатом 8, одновременно поворачивая платформу и перемещая ковш к месту разгрузки. Ослаблением тягового каната 2 опрокидывают ковш зубьями вниз, осуществляя разгрузка ковша в транспортное средство (в отвал). После разгрузки возвращают платформу со стрелой в забой, одновременно опуская ковш на его дно. Затем цикл повторяется.

Грейфер — рабочее оборудование для разработки грунтов ниже и выше уровня стоянки экскаватора, для погрузки и разгрузки сыпучих материалов, а также для некоторых видов земляных работ в мягких грунтах (рытья глубоких котлованов, очистки прудов и каналов). Грейферы бывают однои двухканатные. На экскаваторах обычно применяют двухканатные грейферы.

Устройство. Грейфер — это ковш 1 (рис. 33), подвешенный на решетчатой удлиненной стреле 3 с помощью замыкающего 6 и подъемного 7 канатов. Он состоит из двух шарнирно сочлененных челюстей 14 с зубьями, закрепленных на подвижной обойме 13. От челюстей вверх отходят тяги 11 и присоединяются к неподвижной обойме.

10. Последняя подвешена на подъемном канате 7, который проходя большой головной блок стрелы, навивается на подъемный барабан 9 главной лебедки.

Внутри неподвижной и подвижной обойм на осях находятся блоки. Замыкающий канат, сходя с барабана 8, проходит большой головной блок стрелы, обвивает поочередно блоки неподвижной и подвижной обойм, образуя полиспаст подъема 12, и закрепляется на неподвижной обойме.

Рабочий процесс. При ослаблении каната 6 грейфер удерживается канатом 7, укрепленным в верхней обойме 10 грейфера. Нижняя обойма 13 с челюстями 14 опускается под дейс твием собственного веса.

При этом челюсти раскрываются, так как поворачиваются относительно жестких тяг 11, шарнирно закрепленных нижними концами на челюстях, а верхними — на верхней обойме (положение Г). В таком положении ковш опускают на грунт или другой захватываемый материал так быстро, чтобы зубья челюстей врезались в материал. Затем ослабляют канат 7 и навивают на барабан 8 канат 6. При этом нижняя и верхняя обоймы ковша стягиваются, а челюсти замыкаются, врезаются в грунт и захватывают его (положение II).

Рисунок 33 — Рабочее оборудование грейфер:

• 1 — ковш; 2 — канат оттяжной; 3 — стрела; 4 — блоки оттяжного устройства; 5 — груз оттяжного устройства; 6 — канат замыкающий;
• 7 — канат подъемный; 8,9 — барабаны на главной лебедке для канатов замыкающего и подъемного; 10 — обойма ковша неподвижная;
• 11 — тяга; 12 — полиспаст замыкающего каната; 13 — обойма ковша подвижная; 14 — челюсти ковша;

I — IV — положение ковша грейфера при работе После замыкания челюстей заполненный грунтом грейфер поднимают на канате 6. Одновременно приводят в движение барабан 9, чтобы выбирать канат 7 с такой же скоростью (положение III). Когда платформу со стрелой повернут к месту разгрузки, канат 7 затормаживают, а канат 6 ослабляют. Это приводит к опусканию нижней обоймы с челюстями и к разгрузке грейфера (положение IV).

Разгружать ковш можно на любой высоте как указанным способом, так и затормаживанием барабана 8 при дальнейшем навивании на барабан 9 каната 7. После разгрузки ковш снова поворачивают к месту разработки и цикл повторяют.

Чтобы предотвратить закручивание канатов 6 и 7 и значительное раскачивание при повороте платформы, используют оттяжное приспособление — успокоитель. Он действует на ковш грейфера оттяжным канатом 2. Последний огибает блоки 4 и крепится на грузе 5. Груз под действием своего веса перемещается по направляющим внутри стрелы, при этом создается постоянное натяжение каната 2, не зависящее от положения ковша.

Недостаток подвешенного на канатах грейфера заключается в том, что им невозможно разрабатывать плотные грунты: нагрузки от массы грейфера не хватает, чтобы врезаться в грунт. Изготовляют грейферы трех типов: легкого, среднего и тяжелого, причем масса применяемого грейфера должна быть тем больше, чем плотнее грунт. Однако чем тяжелее грейфер, тем меньше грунта он может поднять при данной устойчивости экскаватора. Следовательно, производительность оборудования при этом уменьшается.

На экскаваторах с гидравлическим приводом устанавливают жестко подвешенные грейферы. Их крепят на рукояти обратной лопаты вместо ковша. Основное преимущество жестко подвешенного грейфера заключается в том, что им можно создавать необходимое давление на грунт при врезании, разрабатывать более плотные грунты независимо от массы грейфера.