Современные ковши (рисунок 1.6) для фронтальных погрузчиков — это разновидность навесного оборудования, позволяющего привлекать технику для выполнения самых разнообразных задач [4].
Устанавливается ковш на погрузчик для работы со щебнем, песком, торфом, углем, строительным мусором, грунтом и т.д. Навесное оборудование для погрузчиков в виде ковшей применяется в строительстве, ландшафтных работах, уборке снега и других видов работ.
Рисунок 1.6 – Стандартный ковш фронтального погрузчика
Стандартные ковши с прямой режущей кромкой используются при перегрузке песка, гравия и глинистых грунтов с насыпной плотностью от 1,4 до 1,8 т/м3. Дополнительно такие ковши могут комплектоваться сменной двухсторонней режущей кромкой (сплошной или из сегментов), изготовленной из упрочненной износостойкой стали очень высокой твердости.
Челюстные ковши увеличивают высоту выгрузки и позволяют погрузчикам толкать и послойно разравнивать грунт, планировать поверхность, захватывать сыпучие и штучные грузы. Челюсти ковшей управляются дополнительными гидроцилиндрами, поэтому погрузчик должен оснащаться специальным гидравлическим контуром.
Для работы с крупнокусковым камнем используются ковши повышенной прочности с треугольной или прямой режущей кромкой, с зубьями или без них. Ковши повышенной (в 1,5...2,5 раза) вместимости применяют при перегрузке древесной щепы, бытовых отходов, угля, торфа, снега, сельскохозяйственных грузов. Решетчатые козырьки тяжелых и облегченных ковшей не мешают оператору при движении и позволяют контролировать процесс наполнения ковша.
Схема ковша фронтального погрузчика представлена на рисунке 1.7.
1 – ковш; 2 – передняя стенка; 3 – криволинейное днище; 4 – задняя стенка; 5 – зубья; 6 – нож; 7 – шарнир; 8 – шарнир тяги ковша; 9 – опорная плоскость; α – угол клина.
Рисунок 1.7 – Схема ковша фронтального погрузчика
Крепление ковша к базовой машине осуществляется с помощью рычажного механизма. Наиболее распространенными из них являются Zи H – образные рычажные механизмы.
В Z-механизме (рисунок 1.8) точка опоры рычага находится между точками приложения сил, что обеспечивает повышенное усилие на кромке ковша (силу отрыва).
В Н-механизме (рисунок 1.9) точка опоры рычага находится с одной стороны от точек приложения сил, благодаря чему он отличается увеличенным углом запрокидывания ковша. Уплотнения шарнирных соединений рычажных механизмов и стрелы должны надежно удерживать смазку и предотвращать проникновение внутрь пыли, грязи и влаги. В этом случае увеличивается долговечность шарниров и снижается трудоемкость их обслуживания[5]/
1 - ковш; 2 - рычажный механизм; 3 - колесо; 4 -стрела; 5 - гидроцилиндр наклона ковша; 6 - гидроцилиндр подъема/опускания стрелы; 7- элемент рамы погрузчика.
Рисунок 1.7 – Устройство Z – образной рычажной системы фронтального погрузчика
Сами гидроцилиндры шарнирно опираются на раму. На консольном конце стреловой конструкции шарнирно крепится фронтальный ковш, наклон которого изменяется одним или двумя гидроцилиндрами через рычажный механизм наклона ковша.
1 - ковш; 2 - рычажный механизм; 3 - колесо; 4 - стрела; 5 - гидроцилиндр наклона ковша; 6 - гидроцилиндр подъема/опускания стрелы; 7- элемент рамы погрузчика
Рисунок 1.8 – Устройство H – образной рычажной системы фронтального погрузчика
В зависимости от назначения и условий работы, в настоящее время существует большое разнообразие навесного оборудования (рисунок 1.9) для фронтального погрузчика, однако, наиболее распространенным считается ковш, предназначенный для погрузки и транспортировки на небольшие расстояния сыпучих материалов.
Рисунок 1.9 – Виды навесного оборудования для фронтального погрузчика
Для выполнения различных задач производители выпускают несколько типов ковшей, которые маркируются следующим образом:
- GP - челюстной ковш общего назначения. Имеет дельтовидную или прямую режущую кромку;
- RH - для работы с грузами различного типа. Имеет усиленную конструкцию с верхним козырьком и днищем круглой формы. Предусмотрена возможность дополнительной установки дельтовидной режущей кромки или фрезерованного лезвия;
- RB - скальный. Имеют межзубьевую защиту, дельтовидную кромку, приварные адаптеры. Возможна быстрая замена режущей кромки, так как она крепится на специальных болтах;
- XD - сверхусиленный. Имеет все опции RB, но изготовлен из особо прочной стали. Характерен большим объемом и может применяться в работах с агрессивными материалами (высокообразивные породы, горячий шлак и т.д.). Возможно применение в подземных разработках (шахтах);
- LM - для работы с легкими веществами, такими как отходы деревопереработки, комбикорм, компост, уголь. Объем ковша может достигать грандиозного значения в 25 куб. метров;
- HT - для высотных погрузочно-разгрузочных работ. Возможна комплектация одним или двумя гидравлическими цилиндрами. Максимальный объем достигает значения в 15 куб. м. Оснащается приварными или съемными зубьями;
- Многофункциональные - имеют прямую режущую кромку со съемными или приварными зубьями. Область применения ничем не ограничена[6].
Стандартный или основной ковш (рисунок 1.10) фронтального погрузчика предназначен для работы с сыпучими материалами, обладающими небольшой плотностью и абразивностью.
Рисунок 1.10 – Основной ковш фронтального погрузчика
Двухчелюстной ковш (рисунок 1.11) применятся длякопания грунта, погрузки и разгрузки материалов,как и стандартный ковш и, кроме того, можетиспользоваться для выполнения трехдополнительных рабочих операций: бульдозерных,по разравниванию грунта и в качестве грейферногозахвата [7].
Рисунок 1.11 – Фронтальный погрузчик с двухчелюстным ковшом
Ковш с боковой разгрузкой (рисунок 1.12) для фронтального погрузчика идеален для выполнения различных работ, таких как строительство тоннелей, дамб, засыпка траншей. Ковш приводится в действие гидравлически сбоку для дозирования материала при засыпки траншеи или погрузке самосвалов в стесненных условиях. Нет необходимости совершать сложные маневры при засыпке траншей (снижение затрат времени), идеально подходит для работы на тесных стройплощадках[8].
Рисунок 1.12 – Фронтальный погрузчик с ковшом боковой разгрузки
Скелетные (просеивающие, каркасные) (рисунок 1.13) - это еще один из основных типов ковшей. Главной особенностью конструкции таких ковшей является особое исполнение дна. Вместо сплошного элемента из листовой стали, усиленного ребрами с наружной стороны, дно состоит из силового набора ребер, образующих между собой промежутки. Такие ковши незаменимы, когда нужно погрузить крупные камни, одновременно отделяя их от сыпучего грунта, который просыпается сквозь щели в ковше. Скелетный ковш также может быть оснащен захватом. Ковши такого типа рекомендуются для компаний, занимающихся лесопосадками и ландшафтными работами. Захват поможет при транспортировке удержать в ковше кусты, ветки деревьев и целые бревна.
Рисунок 1.13 – Скелетный ковш
Существует огромное разнообразие видов и типов ковшей для работы с прочными грунтами и скальными породами (рисунок 1.14). В узком ковше усилие при внедрении в грунт сосредоточивается на узкой кромке, что помогает ковшу внедряться в твердый грунт. Узкие скальные ковши часто имеют прямую либо V-образную режущую кромку, которая уменьшает сопротивление при внедрении в скалистый или мерзлый, предварительно разрыхленный грунт и увеличивает производительность при выемке. Эти ковши отличаются повышенной надежностью, износоустойчивостью и прочностью, они рассчитаны на работу при самых тяжелых условиях и нагрузках в горнодобывающей, карьерной и других отраслях промышленности. Скальные ковши оснащаются усиливающими конструкцию деталями: на днище – наварная защита от абразивного воздействия в виде полос из износостойкой стали (может быть снаружи и внутри днища), на зубьях – коронки, на боковых стенках – защитные накладки и бокорезы. Подобные ковши используются и для погрузки материалов, с которыми не справляются обычные ковши: скальные обломки, твердый тяжелый строительный мусор[9].
Рисунок 1.14 – Сверхусиленный ковш
Ковши с принудительной разгрузкой (рисунок 1.15) применяются для копания липкого грунта, погрузки и разгрузки материалов, как и стандартный ковш.
Ковш с принудительной разгрузкой состоит из корпуса, шарнирно соединенной с ним стенки-отвала, имеющей одну степень свободы (поворот вокруг шарнира), двух гидроцилиндров и двух распорных тяг. Корпус представляет собой сварную конструкцию в виде нижнего и двух боковых листов с перекладиной в верхней части. Перекладина и нижний лист для жесткости конструкции корпуса соединены тремя парами вертикальных ребер, имеющих отверстия. К паре ребер, соединяющих перекладину с нижним листом в средней части ковша, шарнирно крепится тяга поворота ковша, а к двум другим парам ребер шарнирно крепятся головки стрелы (в нижних отверстиях), корпуса гидроцилиндров (в верхних отверстиях), шарнирно-сочлененных в средней части распорные тяги (отверстия в средней части) и подвижная стенка-отвал (в отверстиях верхних проушин, направленных внутрь ковша). Подвижная стенка-отвал в верхней части имеет проушины для шарнирного соединения с корпусом ковша, а с задней (наружной) стороны - проушины для шарнирного крепления штоков гидроцилиндров и распорных тяг.
Ковш предназначен для погрузочных и бульдозерных операций. Когда штоки гидроцилиндров втянуты в корпуса, то стенка-отвал находится в заднем крайнем положении, т.е. ковш приспособлен для погрузочных работ. При этом наполнение ковша производится обычным способом, а выгрузка может быть произведена принудительно (при неполном опрокидывании, если требуется увеличенный вылет и высота разгрузки) поворотом стенки-отвала вокруг шарниров посредством гидроцилиндров управления. При выдвинутых на полную длину штоках гидроцилиндров ковшом можно производить бульдозерные работы. В этом положении шарнирно сочлененные тяги натянуты по прямой (установлены в распор) и вся нагрузка от призмы волочения через стенку-отвал передается на них. При этом гидроцилиндры разгружены[10].
Рисунок 1.15 – Ковш с принудительной разгрузкой