Строительные машины 2 Принципы устройства (стр. 30 из 45)
Перед началом работы ковш находится в положении /. В это время лебедка тягового каната расторможена и ковш висит на подъемном канате. Точка подвески ковша на подъемном канате расположена ближе к задней стенке, чем центр тяжести пустого ковша, поэтому
Рис. 8.24. Экскаватор, оборудованный драглайном: а — схема работы; б — силы, действующие при работе ковша драглайна
ковш висит зубьями или режущей кромкой вниз. Оттормаживая лебедку подъема, опускают ковш и он врезается в грунт (положение //). При включении тяговой лебедки ковш ложится на грунт и начинает перемещаться, разрушая грунт и заполняясь им (положение ///). В это время лебедка подъемного каната либо расторможена, либо слегка поддерживает ковш, чтобы избежать слишком резкого заглубления. После наполнения ковша, не останавливая тяги, включают лебедку подъема. Подъемный канат, втягиваясь, натягивает разгрузочный канат и ковш отделяется от грунта приподнятой передней частью.
Во время перемещения ковша к месту разгрузки его передняя часть должна оставаться приподнятой, чтобы грунт не высыпался. Это обеспечивается легким натяжением тягового каната. Когда ковш достигает места разгрузки, растормаживают лебедку тягового каната и ослабляют тяговый и разгружающий канаты. В результате ковш поворачивается зубьями вниз и разгружается (положение IV).
В процессе копания возникают следующие сопротивления (рис. 8.24, б). Касательная сила копания, кгс (Н),
Р01=k1bc
где k1 — коэффициент копания, кгс/см2 (Н/м2); с — средняя толщина стружки, см (мм); b — ширина ковша, см (мм).
Нормальная сила копания Р0, принимается обычно равной (0,2¸0,3) Р01.
При анализе работы ковшей драглайна важно знать величину Р02, которой определяется способность ковша срезать стружку не выглубляясь. Ковш внедряется вначале только под действием собственного веса gk, а затем и веса грунта в ковше gr. Величина этого сопротивления в начале копания
Р02 £ gk cos a,
(8.16) где а — угол откоса, град.
Объем срезаемой стружки в плотной теле
qc = Lxbc,
(8.17) где Lx — рабочий ход ковша, принимаемый равным для легких грунтов (2¸3) lk, для средних (3¸4) lk , для тяжелых (4¸6) lk, lk —длина ковша.
Под действием тянущего усилия Sт возникает момент М0 = GгCз, стремящийся опрокинуть ковш (рис. 8.24). Устойчивость ковша зависит от категории разрушаемого грунта, угла откоса а, веса ковша с грунтом, расстояния С1 от центра тяжести до режущей кромки, расстояния С3 между точкой крепления тянущего каната А и центром тяжести ковша с грунтом О. Чем меньше величина С3, тем больше устойчивость ковша. Чем больше расстояние С2 от центра тяжести до режущей кромки, тем устойчивость больше.
Р а б о ч и е о р г а н ы э к с к а в а т о р о в . Основным рабочим органом одноковшового экскаватора является ковш. В зависимости от назначения и вида оборудования ковши имеют различную конструкцию.
Ковш прямой лопаты (рис. 8.25, а) имеет форму, близкую к параллелепипеду, с открытой верхней плоскостью и открывающимся днищем. Ковши могут быть литыми из стали, сварной конструкции или комбинированной; иногда их делают клепаными. Литые ковши на 30—35% тяжелее сварных при том же объеме. Для уменьшения износа переднюю стенку ковша делают из износоустойчивой стали. Эта стенка имеет козырек с гнездами для крепления зубьев или со сплошной режущей кромкой. К задней стенке приваривают проушины для соединения ковша с рукоятью, крепления днища и блока подъема ковша.
Ковши обратной лопаты (рис. 8.25, б) выполняют без открывающегося днища. Для крепления ковша и рукояти к нему также приваривают проушины. Корпус такого ковша обычно выполняют сварным,
Рис. 8.25. Ковши экскаваторов
а козырек — литым, с гнездами для зубьев или со сплошной режущей кромкой. Кроме зубьев на козырьке ковш обратной лопаты иногда имеет их на боковых стенках для подрезания стенок траншей.
Ковш драглайна (рис. 8.25, б) имеет форму совка — он открыт спереди и сверху. В комплект ковша входит упряжь, состоящая из тяговых цепей 6, подвесных цепей 4, распорного коромысла 5, разгрузочного каната 2, опрокидного блока 3 и соединительного звена /.
Рис. 8.26. Конструкции зубьев
Ковши драглайнов выполняют как с зубьями, так и со сплошной режущей кромкой. К боковым стенкам ковша приваривают проушины для подвески его к подъемным цепям, а впереди, в верхней части ковша, — проушина для крепления разгрузочного каната.
На процесс копания значительное влияние оказывает форма режущей кромки ковша. До последнего времени у большинства ковшей режущая кромка дополнительно снабжалась сменными зубьями,которые крепятся в гнездах передней стенки или козырька, прикрепленного к передней стенке.
На рис. 8.26 показаны различные конструкции зубьев и способы их крепления К ковшу. Длину зубьев выбирают так, чтобы грунт не высыпался между передней кромкой ковша и забоем. Расстояние между зубьями не должно превышать 40—50% от толщины стружки.
Многоковшовые экскаваторы. По типу рабочего органа они подразделяются на роторные и цепные. Принципиальная особенность этих машин заключается в непрерывности действия. Эти машины менее универсальны, чем одноковшовые экскаваторы, вследствие чего их широко применяют для выполнения однотипных работ большого объема, к которым относятся траншеекопатели и карьерные.
Многоковшовые экскаваторы можно классифицировать также по характеру движения рабочего органа: 1) на экскаваторы продольного копания (цепные и роторные), у которых направление перемещения машины и направление рабочего движения одинаковы; 2) экскаваторы поперечного копания (только цепные), у которых направление перемещения машины перпендикулярно направлению рабочего движения; 3) экскаваторы карьерные роторные, у которых рабочий орган кроме вращения вокруг своей оси поворачивается относительно оси машины.
Ц е п н ы е т р а н ш е е к о п а т е л и могут разрабатывать траншеи большей глубины, чем роторные, и при равной глубине копания имеют меньшую массу. Поэтому их применяют чаще, несмотря на то что при одинаковой с роторными траншеекопателями массе имеют меньшую производительность. Малые модели цепных траншеекопателей, как и роторных, часто изготовляют в виде навесного оборудования на тракторах, тягачах и автомобилях.
Рабочее оборудование такого экскаватора состоит из ковшовой рамы, по которой движется бесконечная цепь с укрепленными на ней ковшами. Поднимается и опускается рама при помощи канатного, гидравлического или цепного привода. Ковшовая цепь приводится в движение при одномоторном приводе через редуктор и цепную передачу от двигателя. На современных экскаваторах часто применяется многомоторный привод и гидродинамическая передача с гидротрансформатором.
Рабочий орган траншеекопателя представляет собой широкий и короткий ковш. При очень малой ширине траншеи (0,3—0,5 м) применяют полуковши или скребки. Разгрузка ковша при огибании верхней звездочки ковшовой цепи производится принудительно. Для этого на ковшовой раме устанавливают подпружиненные скребки, вычищающие ковш при огибании звездочки.
Для изменения ширины траншеи на ковшах крепят боковые ножиуширители, применяют специальные фрезы на ковшовой раме, а также ковши разной ширины. Для широких траншей ковши устанавливают
Рис. 8.27. Цепной траншеекопатель:
/ — транспортно-силовая установка; 2 — вал привода транспортера; 3 — то же, рабочего органа; 4 — рабочий орган
в два ряда и размещают их в шахматном порядке для большей равномерности работы. Для обработки каналов с откосами в легких грунтах используют дополнительно боковые шнеки и ножи. Ковши снабжают зубьями, иногда устанавливаемыми в шахматном порядке.
На рис. 8.27 приводится общий вид одного из последних типов цепных траншеекопателей. Он предназначен для рытья траншей глубиной до 2,5 м в незамороженных грунтах I—III категорий. В конструкции машины предусмотрена возможность оборудования ее дополнительной вставкой, позволяющей рыть траншеи глубиной до 3,5 м.
Привод транспортной установки позволяет осуществить бесступенчатое регулирование в диапазоне передвижения 5¸150 км/ч. Это дает возможность на малых скоростях передвижения разрабатывать мерзлые грунты.
При работе ковшовая цепь приводится в движение, а стрела постепенно опускается. Ковши врезаются в грунт на заданную глубину копания, после чего включается ходовой механизм и копание траншей осуществляется рабочим перемещением машины. Грунт с ковшей, разгружающихся при огибании ими приводной звездочки, падает на поперечный конвейер. Скорость конвейера 2—2,5 м/с, длина 2—4 м. Конвейер может сдвигаться вправо или влево так, что обеспечивается разгрузка с нужной стороны траншеи.
Основными параметрами экскаваторов являются скорость движения ковшей vц (скорость копания) и скорость перемещения машины vх. При любой глубине траншеи Н скорость ковшовой цепи и скорость хода должны обеспечивать наполнение ковшей. При врезании в грунт толщина стружки быстро возрастает до постоянного значения, сохраняемого по всей траектории ковша в забое. Если принять, что объем стружки в рыхлом теле qc должен равняться фактической емкости ковша q с учетом коэффициента наполнения kн, то