Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование

влечения специальных транспортных средств и соблюдения правил перевозки, оговариваемых транспортным законодательством.

Пневмоколесные машины более эффективны при частых перебросках машин между объектами и эксплуатации их на твердых

поверхностях, выдерживающих достаточно высокое удельное давление, что наиболее характерно для городов.

Пневмоколесный движитель обеспечивает экскаватору более высокие транспортные скорости, меньшую массу шасси, меньший объем

работ по обслуживанию, сохранность твердых и улучшенных покрытий дорог, меньший шум при передвижении. Колесные машины - это,

как правило, варианты гусеничных прототипов, смонтированные на пневмоколесном шасси. Масса пневмоколес-ных строительных

экскаваторов обычно не превышает 22 т, поскольку габариты более тяжелых машин лишают их главного преимущества - мобильности.

Эластичность пневмоколес обуславливает обязательное использование на пневмоколесном экскаваторе выносных опор, а также

бульдозерного отвала (рис. 5.59), используемого и по прямому назначению, и как опора и противовес.

Колесно-рельсовый, комбинированный и плавучий движители применяются в ситуациях, когда ни гусеничный, ни пневмоколес-ный

движитель не подходят по условиям эксплуатации.

ГОСТ 30067-93 «Экскаваторы одноковшовые универсальные гидравлические» регламентирует разделение экскаваторов на размерные

группы по массе, вместимости ковша и мощности двигателя (табл. 5.7).

Рис. 5.55. Пневмоколесный одноковшовый полноповоротный экскаватор

141

№

груп-

пы

Масса,

Описание*

Вмести-

мость

ковша,

Мощность

двигателя,

кВт

3,0 Механический, навесной

0,15... 0,40

15. ..25

3,5 Гидравлический, »

5,5 Механический, полноповоротный

6,5 Гидравлический, »

5,5 Механический, неполноповоротный 0,25... 0,65

25. ..40

6,5 Гидравлический, »

8,5 Механический, полноповоротный

9,5 Гидравлический, »

12,0 Механический, »

0,40... 1,00

40. ..60

16,0 Гидравлический, »

20,0 Механический, »

0,65... 1,66

60. ..90

25,0 Гидравлический, »

32,0 Механический, »

1,00... 2,50 90. ..120

40,0 Гидравлический, »

50,0 Механический, »

1,60... 4,00 100... 210

70,0 Гидравлический, »

* Механический - привод рабочего оборудования через систему канатов и Впоков; гидравлический - привод рабочего оборудования гидроцилиндрами и

•гидромоторами; навесной - экскаваторное оборудование навешивается на машину •другого назначения; неполноповоротный - экскаваторное оборудование пово-

Ьачивается вокруг вертикальной оси менее чем на360°;полноповоротный - эк-Ьсаваторное оборудование поворачивается вокруг вертикальной оси на любой угол.

Как следует из описания, ГОСТ 30067-93 распространяется на два типа машин: собственно экскаваторы и экскаваторы-погруз чики

(неполноповоротные экскаваторы на колесных тракторах с

•погрузочным оборудованием). В классификациях ЕС, США и Япо-
; нии, а фактически, и в российской номенклатуре последние выде лены в самостоятельный тип машин, обладающий чертами и экс -

каваторов, и погрузчиков. Общим для них и для полноповорот-

; ных экскаваторов являются элементы расчета устойчивости ма шины, а также расчет силовых характеристик процесса копания
ркскаваторным оборудованием и его прочности. Иногда одноков шовые полноповоротные экскаваторы условно делят на следую щие

группы: мини-экскаваторы - массой до 5 т, миди-экскавато-

; ры - массой до 8 т, полноразмерные строительные экскаваторы -Массой до 40 т и экскаваторы специального назначения - массой более 40 т.

143

Полноповоротные экскаваторы, принадлежащие к разным размерным группам, отличаются не только массой, но и другими особенностями.

Так, мини-экскаваторы (рис. 5.60), как правило, монтируются на гусеничном шасси, оснащаются бульдозерным отвалом, а их рабочее

оборудование может вращаться в плане относительно поворотной платформы на угол, чуть меньший ±90° (рис. 5.61).

Отечественные строительные экскаваторы имеют общий индекс ЭО и цифровое обозначение, составляемое по записи: А Б В Г (А -номер

группы по вместимости ковша, Б - номер группы по типу ходового оборудования, В - номер группы по типу подвески рабо чего

оборудования, Г - модель машины). Условия маркировки модели не оговорены.

Вместимость ковша, м

Группа А, №:

1 ..............................................................................................До 0,40

2................................................................................................До 0,65

3 ..............................................................................................До 1,00

4...............................................................................................До 1,25

5 ..............................................................................................До 1,60

6...............................................................................................До 2,50

Ходовое оборудование Группа Б, №:

1........................................................................................Гусеничное

2.....................................................................Гусеничное уширенное

3................................................................................Пневмоколесное

4......................................................................Автомобильного типа

Подвеска рабочего оборудования

Группа В, №:

1 ..........................................................................................Гибкая

2..........................................................................................Жесткая

3.............................................................................Телескопическая
4............................................................................................Резерв

Некоторые российские экскаваторные заводы наряду с российской применяют индексацию машин по массе с использованием принятых

в международной практике условных обозначений особенностей шасси.

Стандартное экскаваторное оборудование состоит (рис. 5.62) из шарнирно соединенных стрелы, рукояти и ковша, положение которых

фиксируется и изменяется гидроцилиндрами, обеспечивающими работу экскаватора.

Стрела - коробчатая сварная конструкция (рис. 5.63), усиленная накладками и ребрами жесткости в местах крепления к раме

145

12 13

15 16

Рис. 5.62. Варианты рабочего оборудования строительного экскаватора:

1, 12 - гидроцилиндр подъема/опускания стрелы; 2 - моноблочная стрела; 3, 9 - гидроцилиндр поворота рукояти; 4, 7- гидроцилиндр поворота ковша; 5,6- рычажный

механизм поворота ковша; 8, 16 - ковш; 10, 15 - рукоять; 11 - основная секция двухзвенной стрелы; 13 - гидроцилиндр поворота дополнительной стрелы секции; 14

— дополнительная секция стрелы

экскаватора, рукояти и штокам гидроцилиндров. Наиболее распространены моноблочные сварные стрелы, но для расширения рабочей зоны могут

использоваться и двухзвенные стрелы (см. рис. 5.62), состоящие из двух шарнирно сопряженных элементов, соединенных гидроцилиндром. При

необходимости значительного увеличения вылета или высоты подъема рабочего органа используются стрелы увеличенной длины (рис. 5.64), но их

применение требует удлиненного гусеничного хода и установки на экскаватор дополнительных противовесов.

Рукоять - коробчатая сварная конструкция (см. рис. 5.63), усиленная накладками, кронштейнами и ребрами жесткости в местах крепления к стреле, ковшу

и штокам гидроцилиндров. Выпускаются рукояти моноблочные и раздвижные, состоящие из двух, телескопически сопряженных элементов, один из

которых крепится к стреле, а второй - с рабочим органом на свободном конце, скользит внутри или по внешней грани первого с помощью гидроцилиндра.

Ковш - обычный, наиболее часто используемый рабочий орган одноковшового экскаватора, разрушающий и перемещающий грунт. При разработке

прочных и скальных грунтов используют упрочненные ковши уменьшенной вместимости; грунтов II-III категорий прочности - стандартной вместимости;

слабых грунтов и легких материалов - облегченные ковши увеличенной вместимости. Для обычной разработки грунтов используют ковши стандартного

профиля; для зачистных и планировочных работ - уширен-

147

Рис. 5.63. Моноблочные стрела и рукоять одноковшового экскаватора: 1 - кронштейны с проушинами для крепления рукояти; 2 - диафрагма; 3 - кронштейны с

проушинами для крепления гидроцилиндра поворота рукояти; 4 - бобышки для крепления трубопроводов высокого давления; 5 - втулка крепления

гидроцилиндров подъема/ опускания стрелы; 6 - диафрагма; 7 - втулка крепления стрелы к раме шасси; 8 - кронштейны с проушинами для крепления

гидроцилиндра поворота ковша; 9 - диафрагма; 10 - кронштейны с проушинами для крепления гидроцилиндра поворота рукояти; 11 -втулка крепления рукояти к

стреле; 12 - втулка крепления коромысла рычажного механизма поворота ковша; 13 - втулка крепления ковша к рукояти

ные ковши; для прочистки и профилирования канав - профильные ковши; для погрузки складированных сыпучих материалов - грей ферные
ковши; для разработки грунтов, погрузки сыпучих мате риалов и штучных грузов нестандартной конфигурации, подгре бания и разравнивания
грунта - ковши с челюстным захватом. Ис пользование набора ковшей (рис. 5.65) и другого сменного оборудования (фрез, уплотнителей,
гидромолотов, буров и т.п.) предполагает возможность быстрой замены одного рабочего органа дру-

Рис. 5.64. Полноповоротный экскаватор с удлиненными стрелой и рукоятью 148

гим, которая реализуется с помощью быстродействующего захва та. Такой захват устанавливается между рукоятью и рабочим ор ганом и
приводится в действие либо гидроприводом, управляемым из кабины, либо вручную.

Любой ковш (рис. 5.66) имеет режущий периметр, состоящий из горизонтального и боковых вертикальных профилей, боковых сте нок и днища,

образованного   гнутым   стальным   листом.   Для   разра ботки   прочных   грунтов   используются   ковши,   у   которых   горизон тальный   и   боковые
профили   оснащены   зубьями.   Для   копания   сла бых   или   сыпучих   грунтов   могут   использоваться   ковши   с   полукруг лой   режущей   кромкой
горизонтального профиля. Зубья и режущие периметры изготавливают из высокопрочных износоустойчивых  сталей, а система их крепления к
ковшу должна обеспечивать быструю и нетрудоемкую замену.

Ковш крепится к рукояти с помощью многозвенных рычаж ных механизмов, обеспечивающих ему необходимую подвиж ность. Обычно

рабочее оборудование строительных полнопово ротных и неполноповоротных экскаваторов компонуется по схе ме «обратная лопата» (рис. 5.67),
так как в сочетании с гидроприводом она обеспечивает наибольшую универсальность машины и позволяет копать выше и ниже уровня
стоянки экскаватора. Иногда конструкция рычажного механизма позволяет простой пе рестановкой ковша изменить компоновку рабочего
оборудования строительного экскаватора на «прямую лопату», но очерта-

Рис. 5.65. Набор экскаваторных ковшей для различных работ и материалов:

а - землеройный ковш общего назначения; б - землеройный ковш для тяжелых грунтов; в - траншейный ковш с выталкивателем грунта; г - ковш с зубьями для очистки траншей; д -

реверсивный ковш с зубьями или гладкой кромкой для очистки траншей; е - треугольный

ковш для очистки канав

149

ния ковшей прямой и

обратной

лопат

отличаются, поэтому

использование одного и

того же ковша при

разных компоновках

рабочего оборудования

нежелательно. У

карьерных

экскаваторов с

прямой лопатой

(рис. 5.68) рабочее

оборудование

отличается

не

только компоновкой, но и способностью развивать большие напорные усилия на кромке ковша.

Грейферное оборудование считается сменным и обычно поставляется по дополнительному заказу, но так

как его установка на экскаватор достаточно трудоемка, ею стараются не злоупотреблять. Грейферное

оборудование с гидравлическим приводом (рис. 5.69) состоит из шарнирного узла с гидравлической

подводкой, подвешенного к пальцевому шарниру

рукояти, и грейферного ковша с гидроцилиндром управления створками.

Совмещение рабочих движений стрелы и рукояти позволяет внедрять раскрытый ковш в дно забоя со значительным напорным уси-

Рис. 5.67. Экскаваторное оборудование «обратная лопата»: / - шарнир крепления стрелы к раме поворотной платформы; 2, 4, 6 - гидроцилиндры

поворота соответственно стрелы, рукояти, ковша; 3 - моноблочная стрела; 5 - рукоять; 7- двуплечий рычаг; 8 - тяга; 9 - ковш; 10 - шарнир крепления

гидроцилиндра к раме

поворотной платформы

150

Рис. 5.66. Стандартный

экскаваторный ковш «обратная

лопата»: 1 - горизонтальный

профиль; 2 - зубья; 3 - боковые

зубья; 4 - боковые стенки ков-

ша; 5 - днище ковша; 6 -

кронштейны с проушинами; 7 -

Экскаваторы с разрушающим рабочим оборудованием (рис. 5.70) применяются при сносе зданий и

инженерных сооружений, ломке старых (рис. 5.71) и фрезеровании ремонтируемых покрытий,
безвзрывной разборке скальных пород. К разрушающему оборудованию относят различные виды
ножниц для бетона и металлической арматуры, гидромолоты и фрезы.

Ножницы захватывают и ломают бетонные фрагменты сооружений, перекусывают металлическую арматуру толщиной до 20 мм и более.

Они же используются как манипуляторы для переноски и погрузки крупных кусков строительного мусора. Некоторые модели экскаваторов
комплектуются ровными и длинными стрелами, более удобными при разборке высоких зданий с помощью ножниц, чем стрелы стандартной

конфигурации. Гидромолоты и фрезы навешиваются на стандартные экскаваторные стрелы.
Гидромолоты используются при ломке и ремонте бетонных покрытий и фундаментов, а фрезы -при
послойном фрезеровании асфальта.

Длина и конфигурация стрелы и рукояти подбираются таким образом, чтобы максимально

расширить размеры рабочей зоны, сохранив устойчивость и транспортабельность экскаватора.
Этого удается добиться применением двухэлементных стрел и телескопических рукоятей. Изме-

Ttk

Рис. 5.70. Одноковшовый экскаватор,

оборудованный разрушающими

гидравлическими ножницами

Рис. 5.71. Сменное оборудование

одноковшового экскаватора для

разрушения дорожного покрытия

152

помощью дополнительных гидроцилиндров взаимное положение секций двухзвенной стрелы и степень раздвижения телескопичес кой рукояти,
можно расширить рабочую зону экскаватора, увеличить высоту и глубину копания, а также вылет ковша при выгрузке. При этом габаритные
размеры экскаватора не требуют его разборки при перебазировании на большие расстояния, что снижает среднегодовую эксплуатационную
производительность машины и увеличивает эксплуатационные затраты (табл. 5.8).

Таблица 5.8 Технические характеристики отечественных экскаваторов

Марка,

тип

Масса, т

Мощность,

кВт

Глубина

копания, мм

Радиус

копания, мм

ЭО-1621 нп

«3,5

19,5

2600

4000

ЭО-1624 нп

3,8

23,5

2600

4000

ЭО-2621В-3 нп

6,1

44,5

4150

5300

ЭО-2626 нп

7,12

57,4

4150

5300

ЭО-3533 пл

16,0

57,4

4500

8200

ЭО-3532А пл

18,0

57,4

4700

8400

ЭО-3540 пл

19,73

57,4

6500

10500

Э0-4431лл

21,23

77,2

5260

10450

ЕА-17 аш

17,0

59,6

4000

7200

ЕА-16 аш

16,0

59,6

3800

7200

ЕК-06 пп

7Д

3870

6900

ЭО-3323А пп

13,0

59,6

4850

7900

ЕК-140 пп

13,5

4880

8300

ЕК-18 пп

16,0

5800

9400

ЕК-180 пп

16,0

5100

8100

ЭО-3123 пп

13,5

59,6

5000

8100

ЭО-4112Апп

23,7

6800

5300

ЕТ-20 и ЕТ-180 пп

18,0

5900

9400

ЭО-5 116-1 пп

32,0

103

6900

10900

ЭО-4225Апп

26,45

125

6000

9300

ЭО-5 126 пп

32,0

125

6250

9600

ЭО-5221 пп

42,0

125

6500

10000

ЭО-5 124 пп

38,7

125

6500

10100

ЕТ-22 пп

22,0

133

6000

9600

EU-423 пп

26,5

133

5900

9600

EU-422 пп

25,0

133

6000

9600

EU-520 пп

42,0

220

7300

11300

Обозначения:

нп - неполноповоротный; пл — планировщик; аш - на шасси грузового автомобиля; пп - полноповоротный.

153

Производительность одноковшового экскаватора может быть рассчитана по уравнениям:

V If If

г _

к'

нап'

•* ~ 'зап ' ^пов ~*~ 'в

где F

- вместимость ковша (определяется по методике, рекомендованной для погрузчика); k

- коэффициент наполнения ковша (см. табл. 5.5);

- коэффициент использования времени смены; Т- продолжительность рабочего цикла; А;

раз

- коэффициент разрыхления грунта при разработке

(см. табл. 5.5); ?

зап

- время заполнения ковша; ?

пов

- время поворота экскаватора с заполненным ковшом в положение выгрузки; ?

выг

- время выгрузки

ковша; г

хол

- время поворота экскаватора с пустым ковшом в положение заполнения ковша (время холостого хода); t

- время маневрирования в

течение цикла.

Продолжительность составляющих рабочего цикла зависит от вместимости ковша, типоразмера экскаватора, прочности грунта,

организации взаимодействия экскаватора и транспорта, квалификации оператора и условий его работы. Достоверные данные для расчета
можно получить хронометрированием работы машины в конкретных условиях. Существует и ряд общих рекомендаций по достижению
максимальной производительности одноковшового экскаватора с обратной лопатой, в частности:

высота уступа, на котором расположен экскаватор, для проч ных грунтов должна быть примерно равна длине рукояти, для непрочных -

несколько меньше;

угол поворота экскаватора в течение рабочего цикла не должен превышать 15 ° в каждую сторону от его продольной осевой линии либо ширина

рабочей зоны должна примерно равняться ширине шасси;

если грузовой автомобиль стоит сбоку от экскаватора, борт его кузова, обращенный к экскаватору, при выгрузке должен располагаться под

сочленением стрелы и рукояти; если автомобиль стоит перед экскаватором, его продольная ось должна совпадать с продольной осью
экскаватора;

расстояние от края забоя должно быть таким, чтобы максималь ное заполнение ковша происходило к моменту, когда рукоять за нимает

вертикальное положение;

подъем стрелы должен начинаться, когда в процессе копания ковш пройдет

пути, необходимого для его заполнения.

5.6. ЭКСКАВАТОРЫ НЕПРЕРЫВНОГО ДЕЙСТВИЯ

Экскаваторы непрерывного действия - землеройные машины с цепными или роторными рабочими органами, цикл копания у ко-

154

(5.23

)

торых совмещен с циклами выгрузки грунта и перемещения машины. Они предназначены для рытья продольных выемок (каналов,
траншей, кюветов) прямоугольного и трапецеидального профиля, профилирования откосов грунтовых сооружений, вскрышных ра бот и
добычи полезных ископаемых открытым способом. Экска ваторы непрерывного действия используются при разработке относительно
однородных грунтов до IV категории прочности с размером очень прочных включений не более 0,25 ширины рабочего органа (ковша или
скребка).

Классификационные признаки (рис. 5.72), по которым экскаваторы непрерывного действия могут быть сгруппированы, не являются

взаимоисключающими. Максимальное количество групп, на которые  может  быть   разбита   вся   совокупность   экскаваторов   непрерывного
действия, равно 72, причем каждая из групп будет отличаться хотя бы одним классификационным признаком. В реальных машинах неко-
торые сочетания признаков не встречаются (например, скребки не  используются на роторных экскаваторах), что не исключает теорети-
ческой возможности существования таких машин. Экскаваторы поперечного копания отличаются тем, что направление их собственного
рабочего   движения   относительно   стенки   забоя   (рис.   5.73)   перпендикулярно   плоскости,   в   которой   лежат   скорости   рабочих   органов   и
преодолеваемые   ими   рабочие   сопротивления.   К   таким   машинам   относятся   цепные   многоковшовые   экскаваторы   для   карьерных  и
планировочных работ, а также карьерные многоковшовые роторные экскаваторы (рис. 5.74). Карьерные роторные экскаваторы верхнего
резания располагаются у подошвы забоя, а их роторы вращаются таким образом, что ковши при наполнении двигаются снизу вверх

Многоковшовые экскаваторы

Движитель

Направление

копания

Рабочий

орган

Рабочее

оборудование

Силовой

привод

ус

ен

ич

ны

не

вм

ок

ол

ес

ны

ел

ьс

о-

ко

ле

сн

оп

ер

еч

но

ро

до

ль

но

ов

кр

еб

ко

вы

Ро

то

рн

ое

из

ел

ь-

ех

ан

ич

ес

ки

из

ел

ь-

эл

ек

тр

ич

ес

ки

ле

кт

ри

че

ск

ий

Рис. 5.72. Классификация многоковшовых экскаваторов

155

от экскаватора. Карьерные роторные и цепные экскаваторы нижнего резания располагаются над забоем, а их ковши наполняются при

движении снизу вверх к экскаватору.

В строительстве для нарезки траншей под различного рода коммуникации, мелиоративных канав при осушении строительных

площадок, выемок под ленточные фундаменты чаще применяются экскаваторы продольного копания. К этой группе машин относятся

траншеекопатели с цепным и роторным рабочим оборудованием (рис. 5.75), оснащенным ковшами или скребками. У экскаваторов

продольного копания скорость движения машины и скорость рабочего органа (цепи или ротора) лежат в одной плоскости (рис.

5.76).

Цепной экскаватор непрерывного действия оснащен цепным рабочим органом, который состоит из одной или двух, идущих

параллельно друг другу, многорядных вту-лочно-роликовых цепей, на которых закреплены ковши либо плужки и скребки. При движении экскаватора и цепи

(или цепей) ковши срезают с поверхности забоя стружку грунта и выносят его из траншеи. При работе на прочных грунтах ковши оснащаются рыхлящими

зубьями.

Чтобы облегчить рабочее оборудование, на соседних ковшах устанавливают неравное число зубьев. Тогда зубья заднего ковша разрушают нетронутый грунт,

оставшийся в промежутках между зубьями предыдущего ковша. Огибая верхнюю ведущую звездочку,

Рис. 5.73. Скорости

экскаваторов

поперечного копания

и их рабочих органов

Рис. 5.74. Многоковшовый роторный карьерный экскаватор

156

Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование - часть 11