Строительные машины 2 Принципы устройства (стр. 31 из 45)

qс = qk_н = Hbck_р ,

(8.19)

где q — емкость ковша, м³; с — толщина стружки, мм; b — ширина ковша, мм.

Р о т о р н ы е т р а н ш е е к о п а т е л и отличаются от цепных более высокими КПД, производительностью и меньшими размерами траншеи, разрабатываемой ими. Поскольку наибольшая глубина траншеи у них не превышает 0,6 диаметра ротора, то уже при глубине траншеи порядка 3,5 м необходим ротор диаметром около 6 м. Ротор таких размеров затрудняет транспортировку, а поэтому роторные траншеекопатели редко применяются для траншей глубже 2,5 м.

В качестве базовой машины для них используют тракторы или тягачи, обычно на гусеничном ходу. Конструктивная схема такого экскаватора показана на рис. 8.28. Рабочее оборудование состоит из ротора,

Рис. 8.28. Роторный траншеекопатель:

/ — двигатель; 2 — коробка передач; 3 — передача привода ходовой части; 4 — привод ротора; 5 — привод конвейера; 6 — конвейер; 7 — ротор

несущего 10—16 ковшей. Ротор представляет собой обод, катящийся по роликам четырехугольной или треугольной рамы, который приводится во вращение шестерней механизма привода, установленной на раме и сцепляющейся с венцовой шестерней обода. Рама снабжена кожухом, препятствующим высыпанию грунта из ковшей. На ободе закрепляется от 10 до 14 ковшей. Поднимается и опускается ротор с помощью цепных, гидравлических или канатных устройств.

Рабочим органом является ковш, снабженный зубьями. Для крепких грунтов зубья имеют большую длину и выполняются в виде клыков, устанавливаемых в шахматном порядке, чтобы увеличить объем скола. Очищающие скребки в роторных траншеекопателях не устанавливаются изза жесткого крепления ковшей к ободу, что затрудняет использование экскаваторов в вязких грунтах. Для лучшей разгрузки таких грунтов задние стенки ковшей изготовляют из цепей круглого железа. Для ушнрения траншеи на колесе устанавливают два ряда ковшей или применяют уширители. Для обработки канав с откосами в легких грунтах используют специальные ножи.

Эти экскаваторы выпускаются с одномоторным дизельным и с многомоторным дизель-электрическим приводом. В дизель-электрическом приводе (рис. 8.29) дизель приводит в движение генератор, ток от которого передается к электродвигателям приводов ротора, ходовой части и гидронасоса.

Процесс работы проходит следующим образом. Ротор приводится в движение и постепенно опускается до заглубления на заданную глубину копания. После этого включается ходовой механизм и машина перемещается вдоль разрабатываемой траншеи. Грунт из ковшей высыпается на ленточный конвейер и подается на бровку забоя.

Скорость ковшей колеблется от 1,5 до 2,5 м/с. Скорость перемещения машины (рабочий ход) составляет 20—600 м/ч. Каждый ковш движется вокруг оси колеса и одновременно поступательно, поэтому сечение стружки изменяется и достигает максимального значения на высоте копания, равной радиусу колеса.

Це пные э к с к а в а т о р ы п о п е р е ч н о г о к о п а н и я широко применяют на карьерах нерудных материалов как для вскрышных работ, так и для добычи глины, гравия, песка. Эти машины делят на экскаваторы нижнего и верхнего копания. Экскаваторы нижнего копания разрабатывают забой, расположенный ниже уровня установки машины (рис. 8.30, б, г), а экскаваторы верхнего копания — выше уровня установки машины (рис. 8.30, а, в).

При втором способе разработки энергоемкость процесса меньшая, чем при первом, так как грунт не приходится поднимать вверх.

Современные экскаваторы можно переоборудовать для верхнего или нижнего копания.

На карьерах для добычи нерудных материалов применяют экскаваторы сравнительно малой мощности, до 50 кВт. Емкость ковшей этих машин составляет 20¸50 л (дм³), глубина или высота копания— 6¸9 м, скорость передвижения экскаватора — 4¸12 м/мин на железнодорожном ходу и 4¸6 м/мин на гусеничном.

Различают два вида копания при работе этими экскаваторами: параллельное и радиальное (веерное). При параллельном копании по всей длине забоя снимается стружка одинаковой толщины. В этом случае ковшовая рама расположена параллельно поверхности забоя и каждый ковш снимает стружку одинаковой толщины.

При радиальном резании рама находится под углом к поверхности забоя. Толщина снимаемой стружки в этом случае различна: у конца ковшовой рамы она имеет максимальное значение, у выхода ковшей из забоя — минимальное. Когда ковшовая цепь приводится в движение, рама постепенно опускается в забой до тех пор, пока ковш не заглубится в грунт на заданную глубину копания. После этого включают ходовой механизм и экскаватор начинает перемещаться вдоль забоя.

Для того чтобы при радиальном копании на поверхности забоя не оставалось несрезанных полос, каждый последующий ковш должен срезать полосу, примыкающую или немного перекрывающую полосу, срезанную предыдущим ковшом. Для этого скорость перемещения и скорость цепи при заданном шаге ковшей должны быть увязаны с шириной ковша.

Рис. 8.30. Схемы работы экскаватора при поперечном копании:

а _ верхнее копание при параллельном резании; б — нижнее копание при параллельном резании; в — верхнее копание при радиальном (веерном) резании; г — нижнее копание при радиальном (веерном) резании

Р о т о р н ы е к а р ь е р н ы е э к с к а в а т о р ы (рис. 8.31) устанавливают на гусеничном ходу. Роторные экскаваторы, выпускаемые в настоящее время, имеют диаметр роторного колеса 1,6—16,5 м и емкость ковшей 16¸4000л. Теоретическая или конструктивная производительность их 80—8000 м³/ч, высота разрабатываемого забоя 5—70 м, мощность привода ~ 30—1500 кВт. На предприятиях нерудных материалов применяют роторные экскаваторы малой мощности с емкостью ковша 25—150 л, а на крупных карьерах — модели средней мощности с емкостью ковша 200—500

л. Установленная мощность на каждый литр емкости ковша при разработке тяжелых грунтов составляет 1,5—2 кВт, средняя производительность на 1 л емкости ковша 1,5—2,5м³/ч.

Энергоемкость разработки грунта колеблется от 0,ЗкВт*ч/м³ в легких грунтах до 0,5 — в средних и до 0,75 — в тяжелых грунтах.

Рис. 8.31. Конструктивная схема роторного экскаватора:

/ — ротор с ковшами; 2 — стрела; 3 — приемный ленточный транспортер; 4 — поворотная платформа; 5 — канаты подъема роторной стрелы; 6 — ленточный транспортер; 7 — гусеничный ход

Роторные экскаваторы выпускают с выдвигаемой и невыдвигаемой телескопической стрелой.

Рабочими органами роторных экскаваторов служат ковши с различными формами режущих кромок. Ковши расположены равномерно по окружности ротора. Ковши роторных экскаваторов могут быть с зубьями и без них.

Для разработки липких материалов днища ковшей делают не сплошными, а состоящими из цепей. В процессе работы экскаватор подводят к забою при вращающемся роторе. Ковш ротора врезается в породу на глубину, соответствующую толщине снимаемой стружки в положении, когда режущая кромка ковша находится в плоскости, проходящей через ось ротора. Затем поворотная рама вместе с вращающимся ротором поворачивается на угол 90—120°. После снятия стружки по всей дуге экскаватор снова перемещают на величину, необходимую для получения заданной толщины стружки. Цикл работы повторяется до тех пор, пока не будет разработана ступень на глубину А, равную 0,5—0,7 длины роторной стрелы.

При достижении очередным ковшом верхнего положения грунт из него высыпается на приемный транспортер. С этого транспортера грунт перегружается на другой ленточный транспортер, который подает его в отвал или транспортные средства.

Производительность роторных экскаваторов зависит, как и у одноковшовых, от числа разгрузок (ссыпок) п_р в 1 мин. При заданной скорости ковшей v_к и шаге их Т_к число разгрузок будет равно:

п_р = 60v_к / Т_к.

МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ГИДРОМЕХАНИЗАЦИИ

Для целей строительства часто применяется способ разрушения и транспортирования грунтов при помощи струи воды, подаваемой под давлением. Этот способ называется гидромеханизацией. Гидромеханизация осуществляется обычно двумя видами устройств: 1) гидромониторами, выбрасывающими струю воды под высоким давлением и скоростью, которая разрушает грунт; 2) землесосами или земснарядами, которые разрушают грунт под водой механическими средствами, а затем всасывают смесь размельченного грунта с водой (пульпу) и транспортируют ее в отвал или к месту укладки.

Примерные технико-экономические показатели при применении гидромониторов и плавучих земснарядов составляют соответственно: годовая выработка установки 0,1—1 млн. м³ и 0,8—3,0 млн. м³, годовая выработка на одного рабочего 3,5—15 и 15—50 тыс. м³, расход энергии 3,5— 6 и 1,9—2,2 кВт*ч/м³, металлоемкость (с трубопроводами) на 1 млн. годовой программы 70—250 и 270—500 т.

При комбинированной разработке с механическим рыхлением грунта вместо гидромониторов с гидротранспортом расход энергии меньше в 1,5—2 раза, производительность труда выше на 25—50%.

Гидромонитор (рис. 8.32) состоит из гидравлического насоса, трубопроводов, подающих воду к насосу, и собственно гидромонитора. Установка выполнена из нескольких колен, на одном из которых установлена труба и коническая насадка.