Дорожно-строительные машины: экскаваторы (стр. 2 из 3)
Обратная лопата (рис. 3) состоит из ковша, стрелы, рукояти и двуногой стойки. Ковш закреплен жестко к рукояти, шарнирно присоединенной к верхнему концу стрелы. При подтягивании каната рукоять поворачивается против часовой стрелки, ковш врезается в грунт (положение /; положения // и /// соответствуют транспортному положению и выгрузке грунта из ковша).
Рис. 3. Схема работы обратной лопаты
Многоковшовые экскаваторы. Многоковшовые экскаваторы представляют собой землеройные машины, имеющие в качестве рабочего органа многоковшовую цепь или роторное колесо с ковшами, жестко закрепленными по периметру. Они применяются: на дорожно-строительных работах; при рытье котлованов, каналов и траншей для укладки труб или для оснований установка, пульт управления, коробка передач, рабочий орган устанавливают на ходовую раму.
Скорости движения ковшовой цепи и машины должны быть согласованы с емкостью ковша и глубиной забоя, чтобы ковш, проходя путь забоя, смог к моменту выхода заполниться.
Роторные траншейные экскаваторы применяют при прокладке магистральных трубопроводов и траншей. Рабочим органом у этих экскаваторов является ротор. По сравнению с цепными траншейными экскаваторами роторные имеют более высокий КПД и большую производительность.
Рис. 4. Схема многоковшового экскаватора
Область применения
В настоящее время ни одна стройка в стране не обходится без экскаваторов. Их высокая производительность, способность работать в любых условиях, надежность, качество и разнообразие выполняемых ими земляных работ обеспечили этим машинам широкое применение в различных областях народного хозяйства. Недаром парк этих машин в нашей стране или, иными словами, общее количество экскаваторов, находящихся в ведении различных строительных организаций, составляет более 500 000. Однако потребность в них в связи с большим строительством в последние пятилетки так велика, что ежегодно на заводах изготавливается более 40000 экскаваторов.
Для каких конкретно работ предназначены экскаваторы? Их можно использовать при рытье котлованов, каналов, траншей, разработке выемок и насыпей, сооружении дамб и расчистке территорий, на вскрышных работах и в карьерах, при перегрузке сыпучих строительных материалов и планировочных работах и во многих других случаях.
Область их применения в строительстве практически не ограничена. Там, где есть доступ для этой машины, земляные работы будут выполнены с высоким темпом и качеством.
Экскаваторы могут вести разработку грунта как выше уровня площадки, на которой они стоят, так и ниже этого уровня. Они могут действовать в стесненных условиях и разрабатывать грунт под слоем воды, выгружать выкопанный грунт в транспортные средства и отсыпать его на значительное расстояние от места копания в отвал, могут окончательно отделывать уклон и поверхность стенок траншей и котлованов, а также с достаточной точностью планировать горизонтальную поверхность строительной площадки или дна траншей и котлованов.
Очевидно, что каждый вид работы требует применения приспособленных для этого экскаваторов и предназначенного для каждого конкретного случая рабочего оборудования. Под рабочим оборудованием подразумеваются те узлы машины, при помощи которых экскаватор непосредственно копает грунт (ковш, стрела, рукоять с системой их привода). Играет определенную роль в этих случаях также тип ходовой части машин: снабжен ли экскаватор гусеничным ходом, дающим машине возможность доступа в любое место строительной площадки при отсутствии подъездных путей и при плохих грунтовых условиях или имеет он пневмоколесную ходовую часть, хотя и обладающую худшей проходимостью, но позволяющую быстро перемещать машину с объекта на объект. Для выполнения определенных работ имеет значение вид привода рабочего оборудования. Так, экскаваторы с гидравлическим приводом более производительны, лучше приспособлены для планировочных, отделочных операций, однако машины с канатной подвеской более применимы при отрывке и углублении каналов с помощью ковша-драглайна, при земляных работах на значительном удалении от машины. И, конечно, большую роль при аренде экскаватора играет возможность поворота рабочего оборудования или, иными словами, наличие у них поворотной платформы, которая создает широкие возможности для выгрузки грунта и прочих работ.
Таким образом, особенности конкретных видов земляных работ, которые необходим/) выполнить экскаватору, — например, вырыть котлован, траншею, канал, спланировать поверхность площадки или перегрузить строительные материалы, а также объем грунта, предполагаемого к выемке, и грунтовые условия на объекте диктуют применение экскаваторов с определенными рабочим оборудованием, ходовой частью и типом привода рабочего оборудования.
Для выполнения всех возможных видов земляных работ выпускаются экскаваторы различного конструктивного исполнения. Их можно разделить на две большие группы: одноковшовые и многоковшовые.
Одноковшовые экскаваторы (их называют иногда экскаваторами цикличного действия) все операции по копанию грунта, его перемещению и выгрузке выполняют последовательно и циклично: сначала заполняют ковш грунтом, затем поворачивают загруженный ковш, в конце поворота выгружают грунт из ковша (в отвал или транспортные средства) и, наконец, возвращают порожний ковш в начальное положение для загрузки. Далее этот цикл операций повторяется.
Многоковшовые экскаваторы (их называют также экскаваторами непрерывного действия) выполняют все рабочие операции по копанию, перемещению и выгрузке грунта одновременно. Пока часть ковшей или ножей режет грунт, другие перемещают его, а третьи — выгружают. При работе этих машин нет ярко выраженного повторяющегося цикла рабочих операций.
Однаковшовые экскаваторы получили большее распространение в строительстве, чем многоковшовые, в связи с тем, что обладают большей универсальностью.
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.
Расчет производительности
К основным факторам, влияющим на производительность экскаватора, относятся следующие:
· трудность разработки горной массы, которая оценивается категорией породы и ее состоянием. При разработке, например, влажной глинистой породы, которая налипает на ковш, уменьшается полезный объем последнего и увеличивается продолжительность цикла из-за более длительной разгрузки ковша. В зимних условиях плохо раздробленный мерзлый грунт также снижает коэффициент наполнения ковша;
· технические данные, состояние и надежность экскаватора;
· квалификация машиниста;
· качество забоя, оцениваемое его высотой, условиями подхода транспорта к месту погрузки, освещенностью;
организация работ, зависящая от достаточности транспортных средств, состояния дорог, своевременного снабжения топливом, энергией, запасными частями и т.п.
Настоящий стандарт распространяется на карьерные роторные экскаваторы для открытых горных работ и устанавливает единые методы определения расчетной теоретической, эффективной и эксплуатационной производительности, применяемые для сравнительной оценки технического уровня.
1. Максимальную расчетную теоретическую производительность по разрыхленной горной массе (Qтеор1) в кубических метрах в час рассчитывают по формулам
Qтеор1=0,06×(gк + 0,5 gп)×Smax; (1)
Qтеор1=3600×Fл×nл×Kн, (2)
где gк - вместимость ковша (черт. 1);
gп - вместимость подковшового пространства (черт. 1);
Smax - число опорожнений ковша;
vл - скорость ленты конвейера, м/с;
Kн=0,9 (коэффициент загрузки ковша);
Fл - расчетная площадь поперечного сечения транспортируемого материала на ленте, м2.
Расчетную ширину ленты определяют по формуле
В=0,9 Вл - 50, (3)
где Вл - ширина ленты, мм.
Черт. 1
Из двух значений производительностей, полученных по формулам (1) и (2), принимают меньшее.
2. Теоретическую производительность по разрыхленной горной массе (Qтeop2) в кубических метрах в час рассчитывают по формулам:
при заданном удельном усилии капания линейном (для трапециевидной формы ковша)
Qтeop2= 
£ Qтeop1, (4)
где a= 
(D - диаметр роторного колеса по режущим кромкам ковшей, м;
r - плотность горной массы, т/м3;
f - коэффициент разрыхления горной массы в ковшах);
b=0,102 K1 
(K1 - удельное усилие копания, линейное, Н/см;
i - число промежуточных режущих кромок между соседними ковшами);
c=K1×0,162×D×Smax (1 + i)×r1 - 232 Np
(r1 - радиус закругления режущих кромок ковшей в плоскости периметра резания (черт. 2), м;
Np - мощность привода роторного колеса, кВт);
Черт. 2
при заданном удельном усилии копания поверхностном
Qтeop2= 
£ Qтeop1 (5)