Одноковшовые экскаваторы: разновидности, дополнительное оборудование

Одноковшовые экскаваторы УГЛЕДОБЫВАЮЩИЕ АГРЕГАТЫ

Одним из главных принципов различия одноковшовых экскаваторов, определяющих их назначение и область применения, является рабочее оборудование. В зависимости от назначения рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов имеет различную конструкцию и кинематику.

На универсальных экскаваторах могут применяться до 10 видов сменного оборудования. Однако экскаваторы, применяемые на открытых работах, имеют, как правило; один основной вид специализированного рабочего оборудования.

Виды рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов

Основные виды рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов, применяемого на открытых работах, — прямая напорная лопата и драглайн. Более ограниченно используют кран, грейфер, копер.

Выпускают три вида рабочего оборудования прямой лопаты:

  • напорная прямая с выдвижной рукоятью,
  • напорная коленно-рычажная,
  • безнапорная.

Безнапорная лопата применяется только в экскаваторах с небольшой (до 2 м³) вместимостью ковша.

Прямая напорная лопата

Прямая напорная лопата с выдвижной рукоятью (рис. 4.1) состоит из:

  • Ковша 7, рукояти 2, удерживаемой седловым подшипником 77 и деталям напорного механизма.
  • Стрела 4 опирается на поворотную платформу с помощью пятового шарнира 5 и поддер
  • живается в наклонном положении стреловым канатом 9, проходящим через блоки на конце стрелы и на двуногой стойке 8. Подъемный канат от лебедки проходит через головной блок 12 стрелы и в точке В с подвеской 13 ковша образует подвижное звено.

Прямые лопаты с зубчато-реечным механизмом

В зависимости от системы напорного механизма и конструкции стрелы различают прямые лопаты с зубчато-реечным механизмом напора и с канатным механизмом напора.

Прямая напорная лопата с выдвижной рукоятью

  • Зубчато-реечный механизм напора (рис. 4.1, а) расположен на стреле 4. Он передает усилие на зубчатую рейку 3 рукояти 2 через кремальерную шестерню 10 с осью вращения О3 и точки контакта А ползунов седлового подшипника 11 с рукоятью.
  • Рукоять 2, соединенная со стрелой седловым подшипником 77, может поворачиваться вокруг напорного вала О3 при подъеме и опускании ковша и двигаться вдоль своей оси — напор и возврат ковша.
  • Поворотная платформа через роликовый круг 7 опирается на раму гусеничного ходового механизма 6. Под действием поворотного механизма платформа может поворачиваться вокруг оси 0-0 в обе стороны на любой угол.

На поворотной платформе смонтированы:

  • подъемная Л1 и стреловая Л2,
  • лебедки,
  • поворотный механизм ПМ,
  • силовое оборудование,
  • механизмы управления.

Ковш наполняется при движении его под действием подъемного каната вверх по забою из положения I в положение II.

Затем экскаватор поворачивается на выгрузку. Ковш занимает положение III, днище ковша открывается и его содержимое высыпается. После этого экскаватор поворачивается к забою и ковш опускается в исходное положение 7 .

Экскаваторы с канатным механизмом напора

В экскаваторах с канатным механизмом напора (рис. 4.1, б) на поворотной платформе располагается напорная лебедка 14.

  • Выдвижение и возврат рукояти производятся канатами 17 и 16, которые огибают центральные блоки 19, закрепленные на оси и полублоки 18 и 20 закрепленные на рукояти.
  • Стрела 4 может быть неразрезной или состоять из двух частей (верхней и нижней), когда шарнир 03 делит стрелу на две части. Стрела в этом случае поддерживается подкосом 75 (пунктирная линия на рис. 4.1,6).

Схема экскаватора типа прямая напорная лопата с выдвижной рукоятью

Размеры забоя экскаватора и его положение относительно забоя и транспортных средств определяются рабочими размерами экскаватора.

Основные рабочие размеры прямой механической лопаты:

  • Rч — радиус черпания (расстояние от оси вращения экскаватора до режущей кромки зубьев ковша);
  • Rч.у — радиус черпания на уровне стояния экскаватора (расстояние от оси вращения до кромки ковша при положении его на уровне стояния экскаватора);
  • Rр — радиус разгрузки (расстояние от оси вращения до середины ковша);
  • Нч — высота черпания (расстояние от горизонта установки экскаватора до режущей кромки зубьев ковша);
  • hч — глубина черпания;
  • Hр — высота разгрузки (расстояние от горизонта установки экскаватора до нижней кромки открытого днища ковша).

Глубина черпания прямой лопаты обычно имеет незначительную величину, поэтому такие экскаваторы работают в забоях, расположенных выше уровня стояния экскаватора.

Рабочие размеры экскаватора зависят от длины стрелы, рукояти и от угла наклона стрелы. У прямой лопаты угол наклона стрелы обычно равен 45 , но может изменяться при помощи стреловой лебедки Л2 и канатов 9 (рис. 4.1) от 30 до 60°.

Прямые напорные коленно-рычажные лопаты

Схема колено-рычажных напорных лопат экскаватора

Прямые напорные коленно-рычажные лопаты (рис. 4.2) имеют рукоять, кинематически не связанную со стрелой и перемещающуюся между стойками двухбалочной неразрезной стрелы.

Такие лопаты распространены с двумя системами подачи:

  • зубчато-реечной (рис. 4.2, а),
  • канатной (рис. 4.2, б).

Элементы рабочего оборудования:

  • ковш 1,
  • рукоять 2,
  • стрела 3 с головными блоками 9 и пятой 4,
  • балансир 5,
  • подвеска 11 ковша,
  • стреловой полиспаст 7,
  • подъемный канат 10.

Принцип работы

  • Седдовой подшипник А вынесен на двуногую стойку, а подача рукояти — на забой осуществляется напорной балкой 8, перемещаемой посредством либо зубчато-реечной системы 6 (см. рис. 4.2, а) либо системы канатов 12 и 13 (см. рис. 4.2, б).
  • Напорный механизм передает возвратно-поступательное движение балке 8, шарнирно соединенной с балансиром 5. Рукоять и ковш образуют вращательные пары в точках D и В.
  • Ковш подвешивается к подъемному канату 10 через подвеску 11 ковша. Коленно-рычажный механизм воспроизводит движение прямой лопаты в результате вращательного движения кремальерной шестерни вокруг оси Ох и барабана подъемной лебедки (см. рис. 4.2, а) либо в результате вращения барабанов лебедок Л3 и Л2 (см. рис. 4.2, б).
  • Траектории копания определяются в результате сочетания поворотного относительно точки D и поступательного относительно седлового подшипника А движений напорной балки 10 рукояти.

Гидравлические экскаваторы оборудуются прямой и обратной механическими лопатами. Траектория копания этих экскаваторов образуется сочетанием перемещений не только ковша и рукояти, но и стрелы.

В кинематическом отношении неподвижным звеном исполнительного механизма экскаватора является поворотная платформа. Повороты и перемещения стрелы, рукояти и ковша осуществляются гидродомкратами.

Ковш прямой напорной лопаты

Ковш прямой лопаты (рис. 4.3) состоит из:

  • днища 1,
  • задней 2 и передней 6 стенок,
  • двух обойм с блоками 4,
  • коромысла 3.

Ковш прямой напорной лопаты

Передняя стенка ковша отливается из высокомарганцовистой стали, а задняя — из углеродистой стали. Обе стенки соединены стыковым сварным швом и образуют корпус ковша.

Верхний и нижний пояса передней стенки наплавляются твердым сплавом, что позволяет существенно повысить срок ее службы.

На верхней кромке передней стенки устанавливаются сменные зубья 5, выполненные из высокомарганцовистой стали. Зубья изготавливаются цельнолитыми или со сменными наконечниками.

После затупления зуб или наконечник снимают и поворачивают на 180°- Зуб считается износившимся, если угол его заострения превышает 60 .

Виды ковшей по способу загрузки

По способу разгрузки различают ковши со свободнопадающим и маятниковым днищами.

Наибольшее распространение получила первая конструкция вследствие меньших потерь времени на разгрузку ковша. Вторая конструкция днища применяется при необходимости обеспечения постепенной разгрузки.

Днище ковша представляет собой плиту, отлитую из легированной стали и усиленную ребрами.

На плите отлиты направляющие для крепления засова и рычагов механизма открывания днища, а также приливы для крепления петель днища. Засов открывается с помощью рычага и цепи.

Подвеска ковша осуществляется либо с помощью блока, обойма которого крепится к проушине верхней кромки задней стенки ковша (строительные экскаваторы), либо с помощью коромысла, проушины которого крепятся к боковым стенкам, или же с помощью блоков, обоймы которых закреплены так же в боковых стенках.

Рукоять ковша

Рукоять экскаватора служит для передачи на ковш напорного, а на гидравлических экскваторах — и подъемного усилий.

Рукояти прямых лопат бывают:

  • однобалочными (внутренние),
  • двухбалочными (внешние).

Однобалочная рукоять состоит из балки, к передней части которой приварена концевая отливка.

Двухбалочная рукоять внешнего типа охватывает стрелу снаружи и является сварной конструкцией из двух балок прямоугольного или круглого сечения, соединенных между собой концевой отливкой.

В передней части концевых отливок одно- и двухбалочных рукоятей имеются проушины для крепления ковша.

Конструкция стрелы экскаваторов

Конструкция стрелы экскаваторов типа прямая напорная лопата с выдвижной рукоятью определяется конструкцией рукояти.

  • На экскаваторах, имеющих однобалочную внутреннюю рукоять, стрелу делают двухбалочной;
  • При внешней двухбалочной рукояти стрела однобалочная.

Одно- и двухбалочные стрелы могут быть круглого и прямоугольного сечений. Стрелы имеют расставленные опорные проушины, а для улучшения их устойчивости иногда применяют боковые оттяжки.

Экскаватор-драглайн

Экскаватор-драглайн (рис. 4.4) имеет:

  • ковш 1 с упряжью,
  • тяговый 2 и подъемный 3 канаты,
  • стрелу 4 с направляющими-блоками 5,
  • пятой 6.

Для перемещения ковша служат лебедки подъема 7 и тяги 8. Угол наклона стрелы во время работы обычно не меняется и определяется длиной стрелового полиспаста 9.

Экскаватор-драглайн - схема

Опорный роликовый круг и поворотный механизм драглайна имеют то же устройство, что и у лопаты.

Ходовое устройство может быть шагающим и гусеничным».

Ковш драглайна экскаватора

Ковш наполняется при его движении по забою под действием тягового каната из положения I положение II. Затем ковш поднимается и экскаватор поворачивается к месту разгрузки.

Ковш подвешен к подъемному канату таким образом, что пока тяговый канат слегка натянут, ковш находится примерно в горизонтальном положении. При ослаблении тягового каната ковш опрокидывается передней стороной вниз и разгружается (положение III).

После разгрузки экскаватор поворачивается и ковш опускается на грунт, возвращаясь в положение I. Если перед опусканием ковш подтянуть к пяте стрелы, а затем отпустить тяговый канат, то ковш можно забросить в положение IV.

Драглайны обычно применяются для разработки забоев, расположенных ниже уровня стояния экскаватора и, как правило, работают в отвал.

Рабочие размеры драглайна имеют те же обозначения и измеряются так же, как у прямой лопаты. Они зависят от угла наклона стрелы, который может составлять 20—45°, и ее длины.

Ковш драглайна экскаватора 

Ковш драглайна (рис. 4.5) состоит из:

  • Сварного корпуса 6,
  • Козырька 7, отлитого заодно с основаниями зубьев, и арки 75,которая служит для придания ковшу боковой жесткости и крепления разгрузочного каната 11.
  • К передней части ковша (щекам) привариваются проушины 8 для тяговых цепей 9, а к боковым стенкам приклепываются проушины 5 для цепей 2 подъема.
  • Через траверсу 14 и балансир 13 цепи 2 соединяются подъемным канатом 12. В основание козырька 3 вставляются зубья 4.
  • Для защиты днища ковша от изнашивания к нему приварены стальные полозья 3. Для предотвращения истирания подъемных цепей 2 о ковш предусмотрена распорная балка 16.
  • Центр тяжести ковша с грузом находится между подъемными цепями и аркой. Вследствие этого при ослаблении тягового 10 и разгрузочного 11 канатов последний проскальзывает по блоку 1.
  • Ковш при этом поворачивается вокруг осей крепления подъемных цепей и порода выгружается через открытое пространство под аркой и между тяговыми цепями. Совокупность элементов, соединяющих ковш с тяговыми и подъемными канатами, называется упряжью ковша.

Стрела драглайна

Стрелы драглайнов весьма многообразны по конструктивному исполнению. По основным конструктивным признакам стрелы могут быть объединены в четыре группы:

  • вантовые,
  • трехгранные жесткие,
  • ферменные,
  • комбинированные.

Трехгранные жесткие стрелы применяются на отечественных драглайнах ЭШ-20.90, ЭШ-40.85, ЭШ-100.100.

Решетчатые (ферменные) стрелы с дополнительной стойкой и промежуточной подвеской характерны для экскаваторов фирм «Марион» и «Бюсайрус-ИРИ» (США).

Система индексации одноковшовых экскаваторов

В основу действующей системы индексации одноковшовых экскаваторов заложена размерная группа машин, которая определяется вместимостью ковша (карьерные экскаваторы), а также еще и радиусом черпания (вскрышные экскаваторы) или длиной стрелы (драглайны) .

Так обозначение ЭКГ-8 расшифровывается:

  • Э — экскаватор;
  • К — карьерный;
  • Г — гусеничный;
  • 8 — вместимость ковша, м³.

Обозначение ЭВГ-35/65 расшифровывается:

  • Э — экскаватор;
  • В — вскрышной;
  • Г — гусеничный;
  • 35 — вместимость ковша, м³;
  • 65 — радиус черпания, м.

Обозначение ЭШ-40.85 расшифровывается:

  • Э — экскаватор;
  • Ш — шагающий;
  • 40 — вместимость ковша, м³;
  • 85 — длины стрелы, м.
Оцените статью
Горные машины - спецтехника