Лекция 3
Многоковшовые экскаваторы
Многоковшовые экскаваторы по типу основного рабочего оборудования подразделяются на цепные и роторные.
Цепные целесообразно применять при разработке мягких грунтов,
а роторные – грунтов повышенной прочности, в том числе мёрзлых.
Схема двухцепного траншейного экскаватора.
1- два гидроцилиндра и два рычага (2), регулирующие положение рамы, определяющей глубину отрываемой траншеи; 3 – поперечный ленточный конвейер, отбрасывающий грунт; 4- приводной вал цепей; 5- замкнутые пластинчатые цепи; 6 – ковш; 7 – наклонная рама; 8 – натяжные звёздочки рабочего органа; 9- промежуточные ролики; 10 – режущие элементы скребкового типа; 11- транспортирующие заслонки; 12 – активные цепные откосообразователи; 13- балансирный рычаг для крепления цепей откосообразователей.
Для рытья траншей, при строительстве магистральных трубопроводов большой протяжённости, целесообразнее использовать более производительные и надёжные в работе роторные экскаваторы.
Роторные траншейные экскаваторы (ЭТР) представляют собой навесное или полуприцепное (к гусеничному трактору) землеройное оборудование и предназначены для разработки траншей прямоугольного и трапецеидального профиля в однородных не мёрзлых грунтах, не содержащих крупных каменистых включений (до 300 мм), а также в мёрзлых грунтах при глубине промерзания верхнего слоя до 1,5 м.
Глубина отрываемых ЭТР траншей определяется диаметром ротора. Увеличение глубины копания связано со значительным возрастанием диаметра и массы ротора, и поэтому рациональный предел глубины копания для ЭТР не превышает 3 м.
Схема роторного траншейного экскаватора.
1.-гусеничный тягач; 2,3 – гидроцилиндры перевода рамы рабочего органа в транспортное и рабочее положение; 4,5 – пластинчатые цепи перевода рамы; 6 – разрабатываемый грунт;
7- поперечный двухсекционный ленточный конвейер; 8 – опорные роликовые пары; 9- рамы опорных роликов; 10- зачистной башмак для траншеи; 11- рабочие ковши; 12- жёсткий ротор;
13- механизм откосообразователя.
Конструкция роторного колеса.
1 - ковш
2 – цепное днище, способствующее лучшей разгрузке
3 - поперечные стяжки роторных обечаек
4 – карманы смежных зубьев
5 – смежные зубья ковша
6 – кольцевые обечайки роторного кольца
7 - зубчатые рейки механизма привода
8 – ведущая шестерня механизма привода роторного
колеса
Если необходимо рыть траншеи более глубокие, чем позволяют возможности выпускаемых многоковшовых экскаваторов, то их отрывают комбинированным способом, в несколько этапов. В начале до определённой глубины делают выемку с помощью бульдозеров или скреперов, а затем с использованием многоковшовых экскаваторов.
Разработка грунта землеройно-транспортными машинами.
Основными видами землеройно-транспортных машин являются скреперы, бульдозеры и автогрейдеры, которые за один цикл разрабатывают грунт, перемещают его, разгружают в насыпь и возвращаются в забой.
Разработка грунта скрепером. Скреперы являются самоходной или прицепной (к гусеничному или колёсному трактору, колёсному тягачу) землеройно-транспортной машиной, рабочим органом которой служит ковш на пневмоколёсах, снабжённый в нижней части ножами для срезания слоя грунта.
Скреперы предназначены для послойного копания, транспортирования, послойной отсыпки, разравнивания и частичного уплотнения грунта I…IV категорий, при инженерной подготовке территории под застройку, возведении насыпей, разработке широких траншей и выемок, под различные сооружения, искусственные водоёмы и др.
Скреперы классифицируют:
- по вместимости ковша – машины малой (до 5 куб. м), средней (5-15 куб. м)
и большой (свыше 15 куб. м) вместимости;
- по способу агрегатирования с тяговыми средствами - прицепные к гусеничным тракторам и двухосным колёсным тракторам; - самоходные, агрегированные с одноосными и двухосными колёсными тягачами;
- по способу управления рабочим органом – с канатно-блочным (механическим), гидравлическим и электрогидравлическим управлением.
Выпускаемые в настоящее время скреперы имеют гидравлическую или электрогидравлическую систему управления рабочим органом, которая обеспечивает принудительное опускание, подъём и разгрузку ковша, изменение глубины резания, подъём и опускание передней заслонки ковша с помощью гидроцилиндров двойного действия. Принудительное заглубление ножей ковша в грунт позволяет довольно точно регулировать толщину срезаемой стружки, сокращать время набора грунта и эффективно разрабатывать плотные грунты.
Прицепные к гусеничным тракторам скреперы, обладающие высокой проходимостью, способны работать в плохих дорожных условиях. Низкие транспортные скорости этих машин (не более 10-15 км) ограничивают экономически целесообразную дальность транспортировки грунта (500-800 м).
Самоходные скреперы характеризуются более высокой мобильностью, маневренностью, транспортными скоростями (до 50 км/час) и большей производительностью в (1,5…2,5 раза) по сравнению с прицепными машинами той же вместимости. Дальность транспортировки грунта самоходными скреперами экономически эффективна на расстояние до 5.000 м.
Самоходный скрепер.
1- гидроцилиндры для поворота скрепера в плане; 2- сменные двухлезвийные ножи; 3- П-образная тяговая рама ковша; 4- шарниры рамы и ковша; 5- ковш: 6,9 – гидроцилиндры выдвижения и возврата задней стенки (10); 7 – колесо; 8- буферное устройство; 12- гидроцилиндры, регулирующие положение заслонки(11); 13- хобот рамы; 14- седельно-цепное устройство;
15- одноосный тягач.
Полный цикл работы скрепера состоит из набора грунта, движения нагруженного скрепера, разгрузки ковша и движения порожнего скрепера. Скрепер снимает стружку грунта толщиной 0,12…0,35 м и шириной 1,65-2,75 м (для скреперов с объёмом ковша 3…8 куб. м). Наибольшая толщина отсыпаемого слоя 0,5 м. Для равномерной толщины отсыпаемого грунта ковш разгружают только при движении скрепера.
Разработка грунта бульдозером. Бульдозеры представляют собой навесное оборудование на базовый гусеничный или пневмоколёсный трактор, включающий отвал с ножами, толкающее устройство в виде брусьев или рамы и систему управления отвалом.
Бульдозеры применяются для послойной разработки и перемещения грунта
I …IV категорий, а также предварительно разрыхлённых скальных и мёрзлых грунтов.
С их помощью выполняют планировку строительных площадок, возведение насыпей, разработку выемок, разравнивание грунта, отсыпаемого другими машинами, засыпку ям, траншей, котлованов и пазух зданий, расчистку территории от снега, камней, кустарника, пней и т.д.
Бульдозеры квалифицируют:
- по типу ходового устройства – гусеничные и пневмоколёсные;
- по конструкции рабочего органа – с неповоротным в плане отвалом, постоянно расположенным перпендикулярно оси базовой машины, и с поворотным отвалом, который кроме перпендикулярной, может устанавливаться под углом в обе стороны по отношению к продольной оси машины;
- по типу системы управления отвалом – с гидравлическим и механическим (канатно-блочным) управлением.
Рабочий цикл бульдозера: при движении машины вперёд отвал заглубляется в грунт, срезает ножами слой грунта и перемещает впереди себя образовавшуюся грунтовую призму волоком по поверхности земли к месту разгрузки; после отсыпки грунта отвал поднимается в транспортное положение, машина возвращается к месту набора грунта, после чего цикл повторяется. Максимально возможный объём призмы волочения современные бульдозеры набирают на участке длиной 6…10м. Экономически целесообразная дальность перемещения грунта не превышает 60…80 м для гусеничных бульдозеров и 100…140 м для пневмоколёсных машин. Преимущественное распространение получили гусеничные бульдозеры, из-за более высокого тягового усилия и хорошей проходимости.
Схемы устройств и основные параметры бульдозеров.
а- с поворотным отвалом; б- с не поворотным отвалом; в- поперечный перекос отвала;
1- отвал бульдозера; 2- гидроцилиндры поворота (наклона) отвала; 3- гидроцилиндры подъёма и опускания отвала; 4- толкающие брусья коробчатого сечения; 5- универсальная толкающая рама поворотного бульдозера; 6- боковые толкатели; 7- центральный шаровой шарнир.
Отвал бульдозера представляет собой жёсткую сварную металлоконструкцию с лобовым листом криволинейного профиля. Вдоль нижней кромки отвала крепятся сменные ножи (два боковых и средние), наплавленные износоустойчивым сплавом. В середине верхней части отвала имеется козырёк, препятствующий пересыпанию грунта через верхнюю кромку.
Для увеличения производительности бульдозера при работе на лёгких грунтах на его отвал устанавливаются с обоих концов сменные уширители, открылки и удлинители.
Принудительное заглубление ножей отвала в грунт под действием гидроцилиндров, развивающих усилие до 40% и более от веса тягача, позволяет бульдозерам разрабатывать прочные грунты. Поперечный перекос отвала повышает универсальность машины и её эксплуатационные возможности.