Одноковшовые строительные экскаваторы. 
Индексация. 
Драглайн, область применения. 
Конструктивная схема. 
Производительность, пути ее повышения

Экскаватор (от лат. excavatoдолблю) -землеройная машина, предназначенная для копания грунта с последующей его выгрузкой в отвал или в какие-либо транспортные средства.

Одноковшовый экскаватор— землеройная машина циклического действия для разработки (копания), перемещения и погрузки грунта.

Рабочим органом является подвижный ковш, закреплённый на стреле, рукояти или канатах. Ковш загружается за счет перемещения относительно разрабатываемого грунта. При этом корпус экскаватора относительно грунта остается неподвижным — тяговое усилие создаётся механизмами экскаватора. Это отличает экскаватор от скрепера и погрузчика, где тяговое усилие при загрузке ковша создаётся перемещением корпуса машины.

Одноковшовый экскаватор — наиболее распространённый тип землеройных машин, применяемых в строительстве и добыче полезных ископаемых.

Экскаваторы пришли на смену землекопам, механизировали их трудоемкий ручной труд и значительно повысили производительность земляных работ. Вместимость ковшей современных строительных экскаваторов может достигать 2—4 м.

Экскаваторы предназначены:

• — для разработки выемок и насыпей;
• — для рытья котлованов, каналов, траншей;
• — при сооружении дамб и расчистке территорий,
• — на вскрышных работах и в карьерах,
• — при перегрузке сыпучих строительных материалов
• — при планировочных работах и во многих других случаях.

Индексация.

В индексе одноковшовых строительных экскаваторов, выпущенных до 1971 г., указываются номинальная для данной модели вместимость основного ковша, порядковый номер модели и модернизации. Например, Э-652Б — экскаватор с основным ковшом вместимостью 0,65 м³, модель 2, прошедшая вторую модернизацию.

Действующая система индексации по ГОСТ 17 343–83* предусматривает следующую структуру индекса (рис. 15), дающего более полную характеристику эксплуатационных возможностей машины. Буквы ЭО означают — экскаватор одноковшовый универсальный.

Четыре основные цифры индекса последовательно означают: размерную группу машины, тип ходового устройства, конструктивное исполнение рабочего оборудования (вид подвески) и порядковый номер данной модели. Восемь размерных групп экскаваторов обозначаются цифрами с 1 по 8. Размер экскаватора характеризуют масса машины и мощность основного двигателя, а также геометрическая вместимость основного ковша.

В настоящее время серийно выпускаются экскаваторы 2…6-й размерных групп. В стандартах на экскаваторы для каждой размерной группы обычно приводятся несколько вместимостей ковшей — основного и сменных повышенной вместимости, причем для последних предусмотрены меньшие линейные параметры и более слабые грунты, чем при работе с основным ковшом. Основным считается ковш, которым экскаватор может разрабатывать грунт IV категории на максимальных линейных рабочих параметрах (глубина и радиус копания, радиус и высота выгрузки и т. п.). Вместимость основных ковшей экскаваторов составляет: для 2-й размерной группы — 0,25…0,28 м³, 3-й — 0,4…0,65 м³, 4-й — 0,65…1,0 м³, 5-й— 1,0…1,6 м³, 6-й— 1,6…2,5 м³, 7-й — 2,5…4,0 м³.

Тип ходового устройства указывается цифрами с 1 по 9. Цифра 1 означает гусеничное ходовое устройство (Г), 2 — гусеничное уширенное (ГУ), 3 — пневмоколесное (П), 4 — специальное шасси автомобильного типа (СШ), 5 — шасси грузового автомобиля (А), 6 — шасси серийного трактора (Тр), 7 — прицепное ходовое устройство (Пр) 8, 9 — резерв. Конструктивное исполнение рабочего оборудования указывается цифрами 1 (с гибкой подвеской), 2 (с жесткой подвеской), 3 (телескопическое). Последняя цифра индекса означает порядковый номер модели экскаватора. Первая из дополнительных букв после цифрового индекса (А, Б, В и т. д.) означает порядковую модернизацию данной машины, последующие — вид специального климатического исполнения (С или ХЛ — северное, Ф — тропическое, ТВ — для работы на влажных тропиках).

Например, индекс ЭО-5123ХЛ расшифровывается так: экскаватор одноковшовый универсальный, 5-й размерной группы, на гусеничном ходовом устройстве, с жесткой подвеской рабочего оборудования, третья модель в северном исполнении. Экскаватор оборудуется основным ковшом вместимостью 1,0 м³, соответствующим 5-й размерной группе, и сменными вместимостью 1,25 и 1,6 м³.

Драглайны предназначены в основном для разработки грунта с отсыпкой егов отвал, чему способствует значительная длина стрелы.

Драглайны используют и для разработки грунта с погрузкой в транспортные средства, но гибкая подвеска ковша к стреле усложняет точную установку ковша над кузовом и требует высокой квалификации машиниста и повышенной осторожности его, что влияет на производительность драглайна.

В зависимости от размеров выемки определяют способы разработки грунта.

Рис 17. Рабочее оборудование для земляных работ и рабочие параметры канатно-блочных одноковшовых экскаваторов: адраглайнов; б — прямых лопат; в — обратных лопат; ггрейферов.

Грунт, который разрабатывается в выемках любой ширины, грузят в транспортные средства, размещенные на дне или бровке забоя.

Прямая лопата используется при работе с погрузкой в транспортные средства. Ковш прямой лопаты заполняется грунтом при движении вверх вдоль откоса, а поверхность откоса получается криволинейной.

Радиус резания прямой лопаты — расстояние от зубьев ковша до оси поворота экскаватора — величина, переменная по высоте. Характерные радиусы резания — наибольший и на уровне стояния имеют два значения: минимальное Rр minиR0 min (при втянутом положении рукояти до отказа назад) и максимальноеRр maxиR0 max (при выдвижении рукояти вперед напорным механизмом). Значение их зависит от угла наклона стрелы. Наибольший радиус резания экскаватора измеряют на уровне расположения напорного вала.

Максимальная высота забоя соответствует наибольшей возможной высоте подъема ковша над уровнем стояния экскаватора.

Ширина разрабатываемой выемки определяет вид забоя — лобовой и боковой.

При лобовом забоеэкскаватор разрабатывает за один проход грунт впереди и сбоку от оси хода, которую совмещают с осью выемки с погрузкой в транспортные средства, располагаемые на уровне подошвы забоя сзади по ходу экскаватора.

При боковой проходкеэкскаватор разрабатывает грунт сбоку от оси по ходу экскаватора и выгружают в транспортные средства, расположенные на уровне стояния экскаватора или на уступе (ось передвижения транспортных средств располагают параллельно оси движения экскаватора), что возможно при широкой выемке, осуществляемой за два и более проходов.

Если ширина забоя поверху Вл= (0,8…1,5)Rр, то транспортные средства подают сзади экскаватора, а при ширине поверху Вл= (1,5…1,9)Rрс обеих сторон экскаватора попеременно, что исключает простои экскаватора при смене транспортных единиц и уменьшает среднее значение угла поворота. При ширине выемки, превышающей 2Rр, разработку грунта осуществляют при боковом забое прямых лопат (экскаватор черпает грунт с одной стороны от оси перемещения и частично впереди себя.

Экскаваторы с рабочим оборудование обратная лопата применяют для разработки грунта в котлованах, траншеях с крутыми откосами (черпают грунт ниже стоянки экскаватора стояния, что позволяет использовать их для разработки грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод).

Разработанный грунт отсыпают в отвал или транспортные средства (используют экскаваторы с жесткой подвеской рабочего оборудования и гидравлическим приводом, обеспечивающим независимый поворот ковша по отношению к рукояти).

Основные рабочие параметры экскаваторов обратная лопата имеют следующие характеристики:

радиус резания определяется на уровне поверхности земли от оси экскаватора до зубьев ковша (Rp); радиус резания при наибольшей глубине резания, измеряется на уровне наибольшей глубины резания (Rр.н); наибольшей глубиной резания Нр. maxот поверхности земли до дна забоя, имеющей два значения: большее — при разработке траншей, ширина которых меньше расстояния между гусеницами в свету; меньшее — при разработке более широких выемок.

Разработку грунта обратными лопатами ведут продольным и поперечным способами.

Конструктивная (теоретическая) производительность за час непрерывной работы в расчетных условиях может быть определена по формуле (м3/ч):

Пк= 60qn/

где qвместимость ковша, м3;

n/- число циклов в единицу времени (минуту) при расчетных условиях.

Техническая производительность должна соответствовать конкретным условиям работы в забое:

Пт= 60qКнК/рn

где Кнкоэффициент наполнения ковша;

К/ркоэффициент приведения объема рыхлого грунта к первоначальному объему в состоянии его естественной плотности;

nчисло циклов в минуту в конкретных условиях забоя.

При комплектовании экскаваторов транспортными средствами, размещении экскаваторов по фронту работ пользуются технической производительностью.

Эксплуатационной называется средняя фактическая производительность (м3/ч) экскаватора при работе в конкретных условиях с учетом неизбежных простоев:

Пэ= ПтКв= 60qКнК/рnКв

где Квкоэффициент использования рабочего времени машины, представляющий собой отношение времени чистой работы ко всему затраченному.

Нормативная производительностьэто объем работ, который должен быть выполнен с помощью машин за единицу времени. Фактически достигнутая производительность может превышать нормативную, приближаясь к технической, за счет совершенствования организации работ и сокращения простоев.

Эксплуатационную производительность используют для организации и планирования экскаваторных работ, выдачи производственных заданий экскаваторным бригадам.

qКнК/робъем грунта в плотном теле, разрабатываемый экскаватором за один цикл. Кнкоэффициент наполнения ковша, зависящий от вида грунта, влажности, глубины забоя, вместимости ковша экскаватора, вида рабочего оборудования, квалификации машиниста.

В легких грунтовых условиях опытные экскаваторщики набирают в ковши грунт с Кн= 0,95…1,20.

Число циклов nв единицу времени (минуту) определяется:

n= 60 /tц

где tцпродолжительность одного цикла, с;

tц=tк+tп+tв+t/п

где tкпродолжительность копания, с;

tппродолжительность поворота на выгрузку, с;

tвпродолжительность выгрузки, с;

t/ппродолжительность поворота в забой, с.

Влияние групп грунта и угла поворота в плане учитывается при определении продолжительности цикла:

tц=tэ (АКс+ ВК)

где tэрасчетная продолжительность цикла в условиях, принятых за эталон (грунт I группы, угол поворота в плане= 900);

А — продолжительность копания и разгрузки, в долях единицы от общей продолжительности цикла;

В — то же, для продолжительности поворотов (значения, А и В колеблются от 0,35 до 0,65, причем для ковшей малой вместимости преобладает доля, приходящаяся на копание и разгрузку, а для ковшей большей вместимости — доля, падающая на повороты. Среднее значение, А и В равно 0,5);

Кскоэффициент, характеризующий изменение продолжительности операций копания и разгрузки при переходе от грунта I группы у грунтам других групп;

Ккоэффициент, характеризующий изменение продолжительности операций поворотов при значении угла поворота, не равном 900;

Разница между технической и эксплуатационной производительностью обусловливается неизбежными перерывами при работе экскаваторов. Коэффициент использования рабочего времени машин и механизмов устанавливают на основании анализа режима их эксплуатации, который равен:

для одноковшовых экскаваторов за час — 0,92…0,96; за смену — 0,75…0,85 (в среднем 0,8), а при работе с погрузкой на транспорт — 0,65…0,75 (в среднем 0,7).

Производительность машиныэто работа, выполняемая в единицу времени — час, смену, месяц, год, бывает расчетная и фактическая.

Основная задача руководителя производства — это добиваться снижения простоев машин, устранять и предупреждать причины, вызывающие эти простои.

Существуют следующие производительности машин: конструктивную, техническую и эксплуатационную.

Конструктивная производительность нужна для сравнения вариантов машин при их проектировании.

Техническая производительность — технические возможности машины в конкретных производственных условиях.

Техническая производительность используется для сравнения машин между собой и для расчета эксплуатационной производительности машины. Численно она равна объему работы, выполненной за 1 ч рабочего времени в конкретных производственных условиях.

Эксплуатационная производительность определяется с учетом организационных перерывов в работе машины (простои для заправки машин топливо-смазочными материалами, водой, перерывы в работе из-за смены забоев, рабочего оборудования, перерывы для отдыха машиниста и т. д.). Расчет производительности землеройных машин в общем виде определяется по следующим формулам:

где: q — вместимость ковша экскаватора или скрепера или объем призмы грунта перед отвалом бульдозера, грейдера. и т. д.;

nчисло циклов работы машины в 1 мин;

Кн — коэффициент, учитывающий степень наполнения грунтом емкости рабочего органа (ковша, отвала и т. д.);

qКнобъем грунта, перемещаемого рабочим органом машины за один цикл ее работы;

Квкоэффициент использования машины по времени в течение смены;

60 — число минут в одном часе.

Пути повышения производительности машин следующие:

использование машин по прямому назначению; повышение квалификации машинистов; повышение коэффициента использования машины в течение смены за счет ликвидации организационных и технологических перерывов; организация многосменной работы; ликвидация сезонности в работе машин;

своевременное и качественное проведение планово — предупредительных ремонтов, хорошая организация технического обслуживания машин; поддержание высокого технического состояния машин; создание специальных бригад технического обслуживания, механизмов, работающих по строго установленным графикам.

Повысить производительность машин можно, применяя на рабочих органах машин различные приспособления или приемы, облегчающие производство работ в забоях, сокращающих продолжительность цикла.

Для одноковшовых экскаваторов это:

совмещение отдельных рабочих движений в цикле (подъем ковша и поворот к месту выгрузки, поворот и опускание ковша);

работа с наименьшим углом поворота стрелы;

при работе в транспорт: вместимость транспортной единицы должна быть равной 5 — 7 вместимостям ковша экскаватора;