Общие сведения об экскаваторах одноковшовых

Экскаватор (от лат. excavo — выдалбливать), землеройная машина, оборудованная навесным рабочим органом — ковшом, осуществляющим резание грунта одновременно с его наполнением. Благодаря высокой производительности при разработке грунтов различных категорий наибольшее распространение получили одноковшовые экскаваторы.

Классификация одноковшовых экскаваторов По типу ходового устройства:

• — гусеничные;
• — пневмошинные;
• — на спецшасси автомобильного типа;
• — шасси грузового автомобиля или трактора.

По типу привода:

• — одномоторные;
• — многомоторные.

По исполнению опорно-поворотного устройства:

• — полноповоротные;
• — неполноповоротные.

По способу подвески рабочего органа:

• — гибкие;
• — жесткие.

По типу исполнения рабочего органа:

• — шарнирно-рычажные;
• — телескопические.

Основными видами рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов являются: драглайн, прямая лопата, обратная лопата и грейфер.

Экскаваторы, оборудуемые прямой лопатой используют для разработки грунтов расположенных выше уровня стоянки экскаватора. В этом случае предусмотрен заезд экскаватора на уровень дна котлована.

Экскаваторы, оборудованные обратной лопатой, используют для разработки, грунтов ниже уровня стоянки экскаватора и при разработке траншей и неглубоких котлованов.

Экскаваторы-драглайны используют для разработки грунтов мягких и средних пород расположенных ниже уровня стоянки экскаватора. Драглайн по схеме работы напоминает скрепер, навешенный на стрелу экскаватора.

Экскаваторы-драглайны обладают большим радиусам действия и глубиной копания.

Экскаваторы, оборудованные грейферами, используют при разработке мягких и сыпучих грунтов при вертикальных укрепленных стенках глубоких котлованов.

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами независимо от типа рабочего органа может осуществляться по одной из двух технологических схем: в отвал (на вымет) или с погрузкой в транспортные средства. Выбор той или иной схемы зависит от вида и условий расположения земляного сооружения, возможностями дальнейшего использования разработанного грунта, его физико-механическими свойствами и т. п.

Сущность первой схемы состоит в том, что разрабатываемый грунт укладывается в отвал или в специальные земляные сооружения (насыпи, кавальеры, дамбы, перемычки и т. д.) в пределах радиуса досягаемости рабочего органа экскаватора.

Выбор типа одноковшового экскаватора при данной схеме разработки грунта определяется не только гидрогеологическими условиями, но и объемом работ, удалением отсыпаемого сооружения от выемки, ее геометрическими размерами, вместимостью ковша и другими рабочими характеристиками. Все перечисленные параметры оказывают непосредственное влияние на производительность экскаваторов. На производительность экскаватора существенно влияет совмещение движений элементов рабочего органа и средний угол поворота стрелы от места копания грунта к месту выгрузки, который должен быть в пределах 20 — 90°.

Вторая схема разработки грунта предусматривает его погрузку в транспортные средства. В зависимости от целей и условий транспортировки, в качестве средств используются автосамосвалы грузоподъемностью 3,5 — 50 т, железнодорожные поезда и суда. В промышленном и гражданском строительстве наиболее распространена автомобильная возка грунта от места его разработки (выемки, карьера) к месту укладки (насыпь, отвалы, кавальеры и т. п.).

Рабочее место экскаватора включая место его стояния и забора грунта, называется забоем.

Выемка, образующаяся в результате разработки грунта экскаватором, носит название проходки. Если среднее направление разработки грунта параллельно оси проходки (т. е. совпадает с направлением движения экскаватора), то такая проходка называется лобовой (торцевой), в противном случае — боковой.

Если проектная ширина котлована (выработки) больше предельной (максимальной) ширины проходки экскаватора, то разработка грунта производится, как правило, одной уширенной лобовой проходкой или сочетанием одной лобовой с одной или несколькими боковыми проходками. В последнем случае лобовая проходка используется в качестве пионерной выработки (траншеи). При разработке мерзлых и скальных грунтов экскаваторы применяются в комплекте средств механизации.

В тех случаях, когда проектная глубина котлована (выемки) больше максимальной высоты копания грунта экскаватором, производится членение поперечного сечения выемки на захватки разработка грунта ведется по ярусам.

Для въезда экскаватора в котлован отрывают специальные съезды с продольным уклоном 10 — 15°. Причем отрывка производится самим экскаватором, так как он может разрабатывать грунт ниже уровня стояния на 1,4 — 4 м.

При проектировании проходок экскаваторами, оборудованными обратной лопатой или драглайном, в качестве расчетных параметров используются те же, что и при применении экскаватора с прямой лопатой. Различие заключается лишь в том, что радиус резания на уровне стоянки и подошвы забоя имеет максимальное и минимальное значения соответственно в начале и конце копания.

При данных рабочих органах (обратная лопата, драглайн и др.) несколько изменяются пределы применения лобовых и боковых проходок. Однако затраты времени на маневрирование экскаваторов в поперечном направлении по отношению к направлению движения велики, поэтому предпочтительны боковые проходки.

Отрывка котлованов экскаваторами, оборудованными обратной лопатой или драглайном, производится, как правило, на всю их глубину без членения на ярусы.

При разработке грунта одноковшовыми экскаваторами площадь поперечного сечения выработки, особенно в области подошвы забоя, должна быть меньше проектной. Разница между ними называется недобором грунта и диктуется необходимостью сохранения естественного состояния грунта в проектных границах выработки. Величина недобора регламентируется нормами исходя из вида и назначения земляного сооружения, типа грунта и рабочих характеристик экскаватора и составляет, как правило, слой мощностью до 10 см. Недобор устраняется вручную или же специальными планировочными машинами, оборудованными системами автоматики.

В случае перебора проектного объема грунта, особенно за счет углубления выемки, производят подсыпку основания песчаным грунтом с уплотнением его до 0,98 естественной плотности.

Одноковшовые экскаваторы широко используются в водохозяйственном строительстве (табл. 1).

Таблица 1. Область применения одноковшовых экскаваторов в водохозяйственном строительстве.

Наиболее часто используются одноковшовые экскаваторы серии Э и ЭО. Они имеют ковши вместимостью от 0,15 до 2,5 м³.

Разработку грунта одноковшовыми экскаваторами ведут позиционно.

Процесс разработки грунта из чередующихся в одном цикле операций:

• 1. Резание грунта и заполнение ковша;
• 2. Подъем ковша с грунтом;
• 3. Поворот экскаватора вокруг оси к месту выгрузки;
• 4. Выгрузка грунта из ковша;
• 5. Обратный поворот экскаватора в забой;
• 6. Опускание ковша и подача его в исходное положение для резания грунта.

Основные рабочие параметры одноковшовых экскаваторов следующие:

• — радиус резания Rр;
• — радиус выгрузки RВ;
• — высота выгрузки НВ;
• — глубина резания Нр.

Эти параметры зависят от размеров рабочего оборудования, его вида и особенностей.

Радиус резания (Rр) — это расстояние от оси вращения экскаватора до зубьев ковша, при врезании его в грунт;

Радиус выгрузки (RВ) — расстояние от оси вращения экскаватора до центра тяжести ковша в момент выгрузки грунта;

Высота выгрузки (НВ) — расстояние от уровня стояния экскаватора до нижней части ковша в момент выгрузки грунта;

Глубина резания (копания) (Нр) — наибольшая глубина выемки, которая может быть образована экскаватором с одной стоянки.