Типы наиболее распространенных строительных машин

Экскаваторы. Экскаваторами называют машины, предназначенные для разработки грунтов способом копания. Они делятся на подгруппы по устройству механизма копания. Первую подгруппу представляют одноковшовые экскаваторы (механические лопаты) с одним роюще-вмещающим органом — ковшом, который приводится в действие разными способами.

Прямая лопата (рис. 2.19, а) служит для разработки грунтов в забое, расположенном выше уровня стоянки экскаватора. Рабочим органом является ковш 3 с откидным днищем, через которое производится разгрузка. Ковш со стальными рыхлительными зубьями или сплошной режущей кромкой жестко закрепляется на рукояти 4, которая соединена со стрелой 5 поворотно-скользящим шарниром.

Для подъема рукояти, в процессе которого происходит резание грунта и наполнение ковша, используется канатная передача 1 от главной лебедки. Имеются также напорный механизм для выдвижения и возврата рукояти, механизм вращения платформы для поворота экскаватора из забоя на разгрузку и обратно, лебедка для изменения угла наклона стрелы с канатным приводом 2.

Рис. 2.19. Экскаваторы с канатным (а, в, д, е, з) и гидравлическим (д, г, ж, и) приводами: а, б — прямые лопаты; в, г — обратные лопаты; д — драглайн; е, ж — грейферы; з — струг; и — струг с телескопической стрелой

Обратная лопата (рис. 2.19, в) предназначена в основном для разработки грунтов в забое, расположенном ниже уровня стоянки экскаватора. Копание осуществляется ковшом 3 на рукояти 4, сочлененной со стрелой 5 обыкновенным шарниром при подтягивании каната 8. Стрела поднимается канатом 7 при заторможенной лебедке каната 8. Чтобы уменьшить усилие подъема, канат 7 отводится блоками на стойке 6 вперед и кверху.

Ковш обратной лопаты также может быть с зубьями или со сплошной режущей кромкой, но он глухой, без откидного днища, так как разгрузка осуществляется через наполнительный проем при выбрасывании рукояти вперед. Навеской специального профилировочного ковша обратная лопата превращается в экскаватор-канавокопатель.

Драглайн (рис. 2.19, д) отличается от рассмотренных экскаваторов наличием длинной крановой стрелы 10 и подвеской ковша на канатах. Он предназначен в основном для разработки грунта послойно сверху вниз. Копание осуществляется при подтягивании ковша 3 совкового типа к экскаватору тяговым канатом 12 через систему 13 направляющих блоков (наводку). Ковш врезается в грунт за счет собственного веса и при движении наполняется.

Система подвески ковша на разгрузочном канате 11 и цепях такова, что при натянутом тяговом канате 12 ковш сохраняет горизонтальное положение и может быть поднят канатом 9. Разгрузка происходит при ослаблении натяжения тягового каната 12, в результате чего передняя часть ковша наклоняется вниз и грунт высыпается через наполнительный проем.

Конструкции ковшей (с зубьями) прямой, обратной лопаты и драглайна показаны на рис. 2.20.

Рис. 2.20. Экскаваторные ковши: а — прямой лопаты; б — обратной лопаты; в — драглайна; 1 — откидное днище ковша; 2 — сменные зубья; 3 — корпус ковша; 4 — засов (защелка); 5 — подрезные зубья: 6 — сплошная режущая кромка; 7 — тяговый канат; 8 — арка ковша; 9 — разгрузочный канат; 10 — подъемный канат; 11 — обойма опрокидного блока; 12 — подъемные цепи; 13 — тяговые цепи

Грейфер (рис. 2.19, е) имеет ковш с подвижными челюстями 15. При натяжении замыкающего каната 14 челюсти сближаются и зачерпывают сыпучие и мелкокусковые грузы, а также легкоподдающиеся разработке грунты.

Струг (рис. 2.19, и) имеет ковш 17, который может перемещаться вдоль стрелы 16, несущей роль направляющего органа, для выполнения различного рода зачистных и планировочных работ на уровне стоянки экскаватора. Набранный грунт разгружается при поднятой стреле через откидную торцовую стенку. Собственно струги вытеснены из практики более совершенными планировочными машинами, но принцип их действия сохраняют экскаваторные планировщики откосов, стрела которых расположена параллельно планируемой поверхности.

Перечисленные одноковшовые канатные экскаваторы могут иметь исполнение конструктивно самостоятельных машин или образовываться при смене рабочего оборудования на базовом агрегате. Строительные экскаваторы, имеющие ковши вместимостью до 1,8 м³, обычно выпускаются промышленностью с набором сменного оборудования. Такие экскаваторы называют универсальными. Возможности сменного оборудования дополнительно расширяются в связи с все более расширяющимся применением гидравлической трансмиссии вместо канатной. У гидравлических экскаваторов может быть свыше 20 разновидностей сменного оборудования.

Гидравлические экскаваторы во многом сходны с канатными, но должны быть выделены в подтип, так как имеют лучшие весовые показатели и позволяют эффективнее использовать для полезной работы силовую установку, реализуют более высокие усилия резания при увеличенной емкости ковшей, что повышает выработку на единицу мощности силовой установки, а также обладают некоторыми существенными технологическими особенностями рабочего оборудования, позволяющими осуществить более рациональную разработку грунта с высокой точностью.

Ковш 3 гидравлических экскаваторов часто закрепляется на рукояти шарнирно и имеет самостоятельный гидравлический привод (рис. 2.19, б, г, ж), что делает возможным зачерпывающее движение с наполнением ковша как выше, так и ниже стоянки машины, недоступное при жестком закреплении его на рукояти. Если у канатных экскаваторов стрела выполняет в основном функции своеобразного кронштейна и при работе в забое обычно расположена под постоянным углом, то у гидравлических экскаваторов она участвует в рабочих движениях.

У некоторых обратных лопат стрела сочленена, состоит из двух частей с раздельным гидроприводом. Таким экскаватором можно разрабатывать котлованы и траншеи с подведением передней стенки забоя практически непосредственно к опорной базе машины — колесам или гусеницам, что важно при экскавации в стесненных условиях.

Оборудование прямой лопаты на гидравлических экскаваторах предусматривает использование в сравнительно трудных режимах, связанных с реализацией высоких усилий резания грунта, для чего применяют ковши иной вместимости, чем у обратных лопат. У ряда экскаваторов предусмотрена также установка погрузочного ковша повышенной вместимости, что превращает машину в одноковшовый погрузчик, реализующий относительно невысокие усилия резания, но зато позволяющий переместить за цикл сразу большое количество груза.

Таким образом, вместимость ковша гидравлического экскаватора может быть различной. Иногда на одной и той же базовой машине она увеличивается от наименьшего до наибольшего значения в 2 раза.

В перечне видов рабочего оборудования гидравлических экскаваторов находят место и грейферы. Подвеска грейферного ковша также делается жесткой с помощью гидроцилиндра, управляющего движением челюстей. В результате оказывается возможным создавать давление на грунт, что в сочетании с большими усилиями резания при гидравлическом приводе челюстей позволяет разрабатывать довольно плотные грунты.

Гидравлические грейферные ковши по этой причине называют напорными. Напорными грейферами удобно разрабатывать глубокие котлованы, колодцы и другие выработки в весьма стесненных условиях. При необходимости грейферный ковш подвешивается к рукояти с помощью жесткого удлинителя.

Особым видом гидравлического рабочего оборудования является телескопическое (см. рис. 2.19, и). На примере этого оборудования особенно хорошо иллюстрируется богатство возможностей гидравлических планировочных экскаваторов. Телескопическая стрела 16 наклоняется в вертикальной плоскости, поворачивается относительно продольной оси и увеличивает или уменьшает длину.

Движение ковша 17 при сокращении длины стрелы обычно является рабочим, при этом производится резание грунта и наполнение ковша. Кроме того, ковш закреплен к стреле шарнирно и является поворотным. Благодаря такому разнообразию движений машина способна к различным планировочнозачистным работам. Она, например, может брать грунт не только со дна, но, со стенок котлованов, при навеске профилировочного ковша удобна для нарезки канав.

Из-за длинной стрелы и ее высокой подвижности экскаватор способен к выполнению обратной засыпки различных объектов сложной конфигурации. Он может выполнять и обычные экска- вационные работы наподобие обратной лопаты.

Вторую подгруппу представляют многоковшовые экскаваторы. Они подразделяются на типы по направлению перемещения рабочего органа — многоковшовой цепи относительно продвижения фронта забоя. Экскаваторы поперечного копания (рис. 2.21, а), разрабатывая послойно плоскость забоя большого протяжения, перемещаются нормально к направлению его отработки.

Рис. 2.21. Многоковшовые экскаваторы: а — поперечного копания; б — цепной траншейный (продольного копания); в — роторный траншейный. 1— планирующее звено; 2 — подвеска; —стрела; 4 — оттяжка стрелы; 5 — ковш; 6 — противовес, 7 ссыпной лоток; 8 — лебедки; 9 — рельсовый ход; 10 - двигатель; 11 — механизм цепной рамы, 12 — отвально-погрузочный поперечный транспортер; 13 — цепная рама; 14 — ковш; 15 — гусеничный ход; 16 - поддерживающая рама; 17 — механизм подъема роторной рамы; 18 - рама; 19 — приводные цепи; 20 - поперечный отвальный транспортер; 21 — ковш; 22 — основная рама; 23 — опорная тележка; 24 - зачистной нож

Их используют в карьерах кирпичных заводов для заготовки сырья. Экскаваторы продольного копания (рис. 2.21, б) перемещаются в направлении продвижения забоя и разрабатывают его на ширину режущей кромки ковша. Они предназначены для нарезки траншей и часто называются траншейными.

Рабочий орган таких экскаваторов выполняется в виде многоковшовой цепи или колеса с ковшами на ободе-роторе (рис. 2.21, в). При некотором дополнительном оборудовании цепные экскаваторы приспосабливают к нарезанию трапецеидальных канав и кюветов. Их называют тогда канаво- или кюветокопателями.

Роторные траншейные экскаваторы по характеру работы практически не отличаются от цепных, но более приспособлены для применения на линейных фронтах большой протяженности, например, при отрывке траншей для трубопроводных коммуникаций, когда не требуется частых перебазировок машины и изменения размеров траншей.

Самостоятельный тип второй подгруппы составляют роторно-стреловые экскаваторы (рис. 2.22), у которых роторный рабочий орган расположен на подъемно-поворотной стреле и осуществляет радиальное копание. Роторно-стреловые экскаваторы — машины высокой производительности применяют в карьерах строительных материалов и на других объектах с большим объемом работ. Иногда вместо роторного колеса используют рабочие органы типа черпаковых фрез.

Рис. 2.22. Роторно-стреловой экскаватор радиального копания: 1 — стрела; 2 — ротор с ковшами; 3 — подъемный гидроцилиндр; 4 — гусеничный ход; 5 — силовая установка; 6 — ферма погрузочного транспортера

Малые машины такого строения называют «шаровыми» лопатами. Они относятся к классу погрузчиков, так как не предназначены для разработки грунтов, а используются лишь на погрузке сыпучих материалов, но устроены такие машины так же, как и большие фрезерно-стреловые экскаваторы.

Общая схема типизации экскаваторов представлена на рис. 2.23. Некоторые экскаваторы при соответствующем оборудовании можно отнести к классу погрузчиков, что вполне естественно, ибо функции этих машин по операциям погрузки одинаковы.

Многоковшовые экскаваторы часто называют экскаваторами непрерывного действия в отличие от одноковшовых машин, обладающих четко выраженной цикличностью. Однако это распространенное название не совсем верно, поскольку в действии нескольких ковшей тоже есть перерывы, хотя и меньшей продолжительности, чем перерывы в работе одноковшовых экскаваторов.