Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
"Пермский национальный исследовательский политехнический университет"
Автодорожный факультет
Кафедра автомобили и технологические машины
Практическая работа
Тема: «Устройство и принцип работы экскаваторов, определение их производительности»
Методическое руководство по выполнению практической работы
Пермь 2016г.
Составил К.Г.Пугин
УДК 624:625.7
Методические указания к выполнению практической работы для студентов обучающихся по направлению бакалавриата «Строительство» / Сост. К.Г.Пугин; ПНИПУ. Пермь, 2016г.
Цель работы: Изучение устройства одноковшового и многоковшового экскаваторов, их рабочих процессов и методики определения их производительности.
Теоретическая часть
Экскаваторы относятся классу землеройных машин и по принципу разработки грунта подразделяются на одноковшовые экскаваторы (машины цикличного действия) и экскаваторы непрерывного действия ( многоковшовые экскаваторы).
Одноковшовыми экскаваторами называют позиционные землеройные машины цикличного действия, оборудованные ковшовым рабочим органом.
Рабочий цикл одноковшового экскаватора состоит из последовательно выполняемых операций копания грунта, его перемещения в ковше к месту отсыпки, разгрузки ковша с отсыпкой грунта в отвал или в транспортное средство и возвращения ковша на позицию начала следующего рабочего цикла. В совокупности перечисленные операции еще называют экскавацией.
После отработки элемента забоя (части грунтового массива в пределах досягаемости рабочего оборудования) экскаватор перемещают на новую позицию. Совокупность рабочих циклов на одной позиции экскаватора вместе с его перемещением на новую позицию образует большой цикл.
По виду рабочего оборудования одноковшовые экскаваторы подразделяют на экскаваторы типа «прямая лопата» (для разработки грунта выше уровня стоянки экскаватора) и на экскаваторы типа «обратная лопата» (для разработки грунта ниже уровня стоянки экскаватора).
Рис. 1 Гусеничный гидравлический экскаватор с рабочим оборудованием «прямая лопата»
Рис. 2 Пневмоколесный гидравлический экскаватор с рабочим оборудованием «обратная лопата»
Основные части гидравлических экскаваторов
1 – бульдозерный отвал; 2 – рукоять;
3 – гидроцилиндр ковша; 4 – гидроцилиндры рукояти;
5 – стрела; 6 – кабина машиниста;
7 – силовая установка; 8 – поворотная платформа;
9 – аутригеры (откидные опоры); 10 – ходовое устройство;
11 – гидроцилиндры стрелы; 12 – ковш; 13 – опорно-поворотный круг
По видуходовых устройств выпускают экскаваторы пневмоколесные или гусеничные.
По виду привода рабочего оборудования различают экскаваторы с гидроприводом (с жесткой подвеской рабочего оборудования) и экскаваторы с механическим приводом (с гибкой подвеской рабочего оборудования).
Основные части экскаваторов с механическим приводом
(с гибкой подвеской рабочего оборудования)
1 – пневмоколесное ходовое устройство; 2 – поворотная платформа;
3 – двуногая стойка; 4 – стрелоподъемный канат;
5 – передняя стойка; 6 – кабина машиниста;
7 – подъемный канат; 8 – стрела;
9 — рукоять; 10 – ковш обратной лопаты;
11 – тяговый канат; 12 – опорно-поворотное устройство;
13 – гусеничное ходовое устройство.
3 4
Рис. 3 Пневмоколесный и гусеничный экскаваторы с рабочим оборудованием «обратная лопата»
Управление рабочим процессом одноковшовых экскаваторов требует постоянного участия машиниста в течение каждого экскавационного цикла.
Экскаваторами непрерывного действия (многоковшовые экскаваторы)называют землеройные машины, непрерывно разрабатывающие грунт с одновременной погрузкой его в транспортное средство или укладкой в отвал.
Рабочий орган этих машин оборудован несколькими ковшами, скребками или резцами, поочередно отделяющими грунт от массива. Их закрепляют на едином рабочем органе – роторе или замкнутой цепи, располагая с определенным постоянным шагом.
Грунт разрабатывают в процессе двух независимых движений: относительного (непрерывного перемещения ковшей или заменяющих их рабочих органов по замкнутой траектории относительно несущей рамы) и переносного (перемещением рамы вместе с рабочими органами, называемого подачей).
Для отсыпки грунта используют специальное транспортирующее устройство, чаще ленточный конвейер, на который грунт поступает из ковшей или заменяющих их рабочих органов.
Однотипность рабочих движений экскаваторов непрерывного действия предопределяет автоматизацию процесса и, как следствие, облегчение управления, которое сводится к начальной настройке экскаватора на определенный режим в соответствии с технологическими требованиями и характеристикой разрабатываемого грунта, к наблюдению за его работой и к оперативному ручному управлению в экстремальных ситуациях.
Вторым важным преимуществом экскаваторов непрерывного действия перед одноковшовыми экскаваторами является более полное использование во времени установленной мощности энергосиловой установки и, как следствие, при прочих равных условиях, более высокая техническая производительность.
Экскаваторы непрерывного действия предназначены для отрывки и засыпки траншей; для добычи строительных материалов в карьерах и для массовых земляных работ в строительстве.
Экскаваторы непрерывного действия конструктивно делятся на роторные ина цепные экскаваторы.
Экскаваторы траншейные роторные (ЭТР) предназначены для разработки траншей прямоугольного или трапецеидального профиля в однородных талых грунтах 1 – 4 групп, не содержащих крупных каменистых включений (до 300 мм), а также в мерзлых грунтах при глубине промерзания верхнего слоя до 1,1 – 1,5 м.
Размеры разрабатываемых отечественными экскаваторами траншей позволяют укладывать в них трубопроводы диаметром до 1420 мм включительно на глубину до 2,5 м.
Скорость движения тягача (от 10 до 800 м/ч) и частота вращения ротора (от 7 до 10 об/мин) определяют толщину срезаемой ковшами стружки и степень их наполнения. Размеры траншеи определяются шириной ковшей и степенью заглубления в грунт ротора, подвешенного на тягах подъемного механизма.
Рис. 4 Принципиальная схема роторного траншейного экскаватора
Основные части
1 – гусеничный тягач; 2 – рама рабочего оборудования;
3 и 4 – механизмы (гидроцилиндры) для подъема и привода рабочего органа;
5 – поперечный отвальный конвейер; 6 – пассивные ножевые откосники;
7 – ковшовый ротор; 8 – ковши с зубьями (10—16 шт.).
Цепные траншейные экскаваторы выпускают 2-х типов: многоковшовые – с двухрядной цепью, между ветвями которой укреплены ковши, и скребковые – с однорядной и двухрядной цепью, снабженной скребками и резцами.
Рис. 5 Принципиальная схема скребкового цепного экскаватора
Основные части
1 – базовый трактор; 2 – кабина; 3 – гидроцилиндр;
4 – трансмиссия; 5 – механизм подъема и опускания рабочего органа;
6 – конвейер; 7 – лоток;
8 – рабочий орган с тяговой цепью; 9 – ковш-скребок.
Скребковые двух цепные экскаваторы изготовляют на базе узлов и деталей серийных гусеничных тракторов. Они предназначены для рытья траншей прямоугольного и трапецеидального профиля глубиной до 4,0 м, шириной по дну 0,8 и 1,1 м шириной по верху до 2,8 м в талых грунтах 1 – 3 групп с каменистыми включениями размером до 200 мм. Рабочим оборудованием таких машин является наклонный двух цепной скребковый рабочий орган, оснащенный режущими элементами скребкового типа и транспортирующими заслонками.