Экскаватор
Семейство экскаваторов весьма разнообразно —это одноковшовые универсальные строительные и карьерные экскаваторы, и многоковшовые траншейные и карьерные экскаваторы с объемом ковша от 0,1 м3 до десятков кубических метров, способные выкопать небольшую траншею и загрузить целый железнодорожный состав. Однако при постройке дорог и строительстве в основном используются лишь универсальные одноковшовые экскаваторы и сравнительно небольшие траншейные роторные и цепные экскаваторы для рытья траншей глубиной от 1,5 до 4 м и шириной от 0,14 до 2,4 м.
Одноковшовые экскаваторы. В 1980 г. производство экскаваторов достигло 42 тыс. шт., из них свыше 80% составили одноковшовые универсальные строительные экскаваторы. Они легко приспосабливаются для разнообразных работ благодаря применению сменного рабочего оборудования и различных типов привода и ходовых устройств.
Работа экскаватора состоит из: захвата грунта и наполнения ковша (копание); подъема наполненного ковша; поворота рабочего оборудования к месту разгрузки; разгрузки; обратного поворота рабочего оборудования с порожним ковшом. По мере разработки грунта экскаватор должен передвигаться на новое место стоянки. Одноковшовый экскаватор снабжен рабочим сменным оборудованием; ковшом, который либо подвешивается на канате к стреле, либо соединяется с жестко направляемой рукоятью или телескопической стрелой; ходовыми и силовыми устройствами. К сменному оборудованию относится обратная лопата для рытья котлованов, траншей с копанием ниже уровня стоянки. Обратной лопатой грунт копают движением ковша к экскаватору.
Если забой расположен выше уровня стоянки экскаватора, то применяется прямая лопата. Она используется для вскрытия и разработки песчаных, гравийных, глиняных и других карьеров, добычи полезных ископаемых, сооружения выемок и насыпей при различных работах. Прямой лопатой грунт копают в направлении от экскаватора. Днище ковша открывается в момент разгрузки и захлопывается автоматически при опускании ковша в нижнее положение.
Как для прямой, так и для обратной лопаты одна и та же модель экскаватора имеет ковши различной емкости, конфигурации и конструкции. Существуют специальные ковши для работы в липких и влажных грунтах. У ковшей для планировочных и зачистных работ значительная ширина, а режущая кромка у них, как правило, без зубьев.
Погрузочные ковши в отличие от планировочных меньше по ширине, но больше по высоте. На некоторых моделях машин применяются ковши е зубьями с двух сторон. С помощью такого ковша можно работать обратной лопатой ниже уровня стоянки и прямой — выше уровня стоянки машины.
Другое рабочее оборудование — драглайн, ковш которого подвешен на канатах и имеет форму совка, открытого сверху и спереди. Работает драглайн следующим образом. Ковш опускают на дно котлована, а затем подтаскивают его к машине тяговым канатом. При этом ковш наполняется грунтом. Наполненный ковш с помощью подъемного каната поднимают, и одновременно платформа поворачивается к месту разгрузки ковша. После разгрузки платформу со стрелой снова поворачивают к забою и ковш опускают. Глубина копания, высота выгрузки ковша и расстояние, на которое ковш может быть заброшен, значительно больше, чем у прямой и обратной лопат. Поэтому драглайны используются для рытья больших котлованов и траншей, отсыпки насыпей при строительстве железнодорожного полотна и автомобильных дорог»
Для разработки грунтов как выше, так и ниже уровня стоянки экскаватора, а также для погрузки и разгрузки сыпучих материалов применяется рабочее оборудование, называемое грейфером. Им выполняют также работы по рытью глубоких котлованов, ям, очистке прудов и каналов. Для набора грунта ковш падает в раскрытом виде вниз, врезается в грунт. После включения тягового барабана челюсти ковша закрываются и с захваченым грунтом ковш поднимается на канате вверх. Когда платформу со стрелой поворачивают к месту разгрузки, канат, удерживающий ковш закрытым, ослабляют, «челюсти» раскрываются и грейфер разгружается.
Недостаток подвешенного на канатах грейфера в том, что невозможно разрабатывать плотные грунты массы его недостаточно, чтобы врезаться в грунт. Грейферы выпускаются трех типов: легкие, средние и тяжелые. Однако следует отметить, что чем тяжелее грейфер, тем меньше грунта он может поднять при определенной устойчивости данного экскаватора. Этого недостатка лишены экскаваторы с гидравлическим приводом. В них грейферы жестко подвешены к рукояти, что дает возможность создать необходимое давление на грунт при врезании без увеличения массы грейфера.
Применяются грейферы двухчелюстные и с большим числом челюстей, их число и форма зависят от вида перегружаемого материала. Однако принципиальная схема работы не отличается от схемы двухчелюстного грейфера.
Кран используется для погрузки штучных грузов или монтажных работ, производимых выше или ниже уровня стоянки машины. Для специальных работ краны имеют различные захваты.
Гидравлические экскаваторы снабжены новым эффективным видом рабочего оборудования — гидромолотом, с помощью которого разрушают бетонные основания, старую кирпичную кладку, рыхлят мерзлые грунты и каменистые включения.
Для забивки свай применяется копер. Забивает их свободно падающая баба, которая ходит в особой направляющей раме.
Все экскаваторы в зависимости от угла поворота по воротной платформы в горизонтальной плоскости делятся да полно поворотные и неполноповоротные. Поворотная часть полноповоротного экскаватора может вращаться вокруг вертикальной оси на неограниченный .угол, .У, машин этого тлпа, на поворотной платформе установлен двигатель и основные рабочие механизмы, шами вместимостью 0,5—2,5 м3. Отличительная особенность представленных одноковшовых экскаваторов — единая кинематическая схема гидравлического привода. Все экскаваторы предназначены для работы при температуре окружающего воздуха от +40 до —40° С.
Основное направление совершенствования конструкций гидравлических экскаваторов — улучшение основных показателей (предусматривается снижение удельной металлоемкости, увеличение емкости ковшей, радиусов и глубины копания грунта, уменьшение продолжительности цикла, улучшение проходимости и транспортабельности); повышение универсальности машин благодаря расширению номенклатуры сменного рабочего оборудования и рабочих органов. Так, на экскаваторах ЭО-3322Б и ЭО-4121А число видов сменного рабочего оборудования и рабочих органов превысило 20 наименований.
Наибольшим спросом пользуется оборудование обратной лопаты с набором сменных ковшей и рукоятей. Например, фирма «Поклейн» (Франция) последние три года 95% экскаваторов поставляет с оборудованием обратной лопаты. При этом число моделей с моноблочной и составной стрелой примерно одинаковое (соответственно 42 и 51%). Моноблочная стрела предназначена специально для работы обратной лопатой. Она обеспечивает большую глубину и радиус копания. Основными недостатками составной стрелы (по сравнению с моноблочной) следует считать трудоемкость ее изготовления и большую массу.