Дисциплина Устройство экскаваторов и погрузчиков Тема 1

Дисциплина Устройство экскаваторов и погрузчиков

Тема 1 Экскаваторы одноковшовые с вместимостью ковша до одного куб. метра

Назначение • Экскаватор– это землеройная машина для разработки, перемещения, погрузки и укладки грунта. Его используют при строительстве промышленных и гражданских зданий и сооружений, автомобильных и железных дорог, аэродромов, гидротехнических систем и нефтепроводов, в карьерах при добыче строительных материалов и других полезных ископаемых.

Классификация • Экскаваторы классифицируются по следующим признакам: • по эксплуатационному назначению; • по типу ходового устройства; • по исполнению рабочего оборудования; • по силовой части привода • по типу трансмиссий; • по системам управления; • по исполнению опорно–поворотных устройств; • по видам рабочего оборудования.

По эксплуатационному назначению • • • По эксплуатационному назначению: строительные универсальные; карьерные; вскрышные; специальные.

По типу ходового устройства • По типу ходового устройства: гусеничные (Г) и гусеничные с увеличенной поверхностью гусениц (ГУ), пневмоколесные (П), на базе трактора (Тр), на специальном шасси (СШ) и на шасси автомобиля (А), а также шагающие, рельсовые, шагающе рельсовые и плавучие.

По исполнению рабочего оборудования • По исполнению рабочего оборудования: • с гибкой (канатной) подвеской; • с жесткой подвеской (элементы рабочего оборудования приводятся в движение гидроцилиндрами); • с телескопической стрелой.

По силовой части привода • • • По силовой части привода: одно и многодвигательные; электрические; с двигателем внутреннего сгорания; дизель электрические.

По типу трансмиссий • • • По типу трансмиссий: с механическими; гидравлическими; электрическими; и смешанными трансмиссиями.

По системам управления • • • По системам управления: с гидравлическим; пневматическим; электрическим; комбинированным (электропневматическими, электрогидравлическим) управлением.

По исполнению опорно– поворотных устройств • По исполнению опорно–поворотных устройств: • на полноповоротные • неполноповоротные.

По видам рабочего оборудования • • • • По видам рабочего оборудования прямая лопата (а); обратная лопата (б); драглайн (в); кран (г); грейфер (д); погрузчик (е); копер (ж); боковой драглайн (з); планировщик (и); гидромолот (к); корчеватель (л); дизель молот (м); захватно клещевое оборудование с рыхлителем (н); рыхлитель (о);

Виды рабочего оборудования 13

Обозначение экскаваторов • Для сокращенного обозначения различных по исполнению моделей строительных экскаваторов пользуется системой индексов типа ЭО 0000. Первая цифра после дефиса обозначает размерную группу экскаватора, которой соответствует определенная вместимость ковша, вторая цифра – тип ходового устройства, третья – исполнение рабочего оборудования [с гибкой или жесткой (гидравлической) подвеской], четвертая – порядковый номер модели. Буквы (А, Б, В, …. Е) обозначают очередную модернизацию, а специальное климатическое исполнение машины обозначается: ХЛ – северное исполнение; Т – тропическое; ТВ – для влажных тропиков.

16

Основные параметры одноковшовых экскаваторов и порядок их выбора • К основным параметрам экскаваторов относят: вместимость ковша qк, продолжительность цикла tц при повороте на 900 с выгрузкой грунта в транспорт или отвал, массу машины М, мощность привода N, скорость передвижения экскаватора V, удельное давление на грунт qг, касательную и нормальную составляющие Рк и Рн усилия на режущей кромке ковша, а также рабочие размеры экскаватора – максимальная глубина или высота копания (соответственно для экскаваторов, разрабатывающих грунт выше или ниже уровня стоянки), высота и радиус выгрузки грунта и др.

Схема сил

Гидравлические одноковшовые экскаваторы • Рабочим оборудованием гидравлических одноковшовых экскаваторов чаще всего служат прямая лопата, обратная лопата, грейфер. Исполнительный механизм представляет собой шарнирно рычажную систему, состоящую только из жестких звеньев. Траектория движения ковша регулируется изменением длины звеньев посредством силовых гидроцилиндров.

• Другие особенности конструкции заключаются в возможности поворота ковша относительно рукояти, перестановки рабочего оборудования поперек платформы, поворота рукояти относительно стрелы в плане (в отдельных моделях экскаваторов), телескопичности рукояти. Это существенно повышает универсальность гидравлических экскаваторов по сравнению с канатными экскаваторами.

Схемы соединения элементов рабочего оборудования гидравлических экскаваторов

• Наибольшее распространение на строительных экскаваторах получила стрела моноблочного исполнения. Она изготовлена обычно из легированного высокопрочного металлопроката и представляет собой изогнутую по длине выпуклостью вверх коробчатую конструкцию. Концевые участки ее имеют форму вилки с проушинами. Нижним концом стрела присоединена к проушинам платформы с помощью осей, верхние проушины стрелы с помощью пальцев соединены с рукоятью. В средней и верхней частях стрелы имеют проушины для крепления гидроцилиндров подъема и опускания стрелы и рукояти.

Схема экскаватора

Составные стрелы • Наряду с моноблочной конструкцией стрелы применяют составные стрелы с целью расширить количество сменного рабочего оборудования, а также технологические возможности машин.

Экскаватор ЕК-8

Техническая характеристика

Параметрическая схема экскаватора

Экскаватор ЕК-12

Техническая характеристика

Параметрическая схема экскаватора

Экскаватор ЕК-14 37

Техническая характеристика 38

Параметрическая схема экскаватора 39

41

Экскаватор 2621

43

Техническая характеристика 1. Базовый трактор – 2. Двигатель 3. Мощность двигателя, к. Вт 4. Количество цилиндров 5. Охлаждение 6. Колесная формула 7. Число передач, вперед / назад 8. Номинальная емкость ковша, м. куб 9. Максимальная глубина копания, м 10. Максимальный радиус копания, м – 11. Максимальная высота выгрузки, м – МТЗ дизель Д 243 57, 4 4 водяное 4 х4 18 / 4 0, 28 4, 15 5, 3 3, 2 44

12. Угол поворота рабочего оборудования, град – 180 13. Продолжительность рабочего цикла, сек – 16 14. Ширина / заглубление отвала, м 2, 0 / 0, 05 15. Максимальная скорость передвижения, км/час – 20 16. Длина / ширина / высота транспортная, м 7, 0 / 2, 5 / 3, 8 17. Масса эксплуатационная, кг, не более 6100 45

Экскаватор 3321 46

Техническая характеристика Эксплуатационная масса, кг Габаритные размеры, мм: длина 9550 ширина высота Максимальное давление в гидросистеме, МПа 32 Продолжительность рабочего цикла, сек Скорость передвижения максимальная, км/ч 25 Ходовое устройство: колесное, мостовое с двумя ведущими мостами, передний мост — управляемый Колея, мм База, мм Клиренс, мм Рабочее оборудование 18 000 250 3680 20 1900 2800 340 47

Тип обратная лопата Объем ковша, куб. м 0. 85 Глубина копания, мм 5800 Высота выгрузки, мм 6500 Радиус копания на уровне стоянки, мм 9000 Радиус копания, мм 9200 Двигатель: Марка ЯМЗ 236 М 2 Мощность, к. Вт 150 48

Экскаватор 4124 49

Техническая характеристика Мощность двигателя, к. Вт 95, 6 Преодолеваемый уклон, град 26 Наибольшая скорость передвижения, км/ч 2, 5 Среднее давление на грунт, МПа 0, 0625 Габаритные размеры в транспортном положении, мм: . . длина 6800. . ширина 3000. . высота 3060 Масса эксплуатационная , т 25, 5

Прямая лопата • • Емкость ковша, м 3 1 Наибольший радиус копания, м 7, 1 Наибольшая высота копания, м 7, 45 Наибольший радиус выгрузки, м 4, 6 Наибольшая высота выгрузки, м 5 Наибольшее усилие на кромке ковша, к. Н 96, 5 Продолжительность рабочего цикла, с 16 52

Обратная лопата • • • Емкость ковша, м 3 0, 65 1 Наибольшая глубина копания, м 6 Наибольший радиус копания на уровне стоянки, м 9, 4 Наибольшая высота выгрузки в транспорт, м 5, 06 Наибольшее усилие копания, к. Н 140 Продолжительность рабочего цикла, с 19 53

Параметрическая схема экскаватора 54

Экскаватор 4321

56

57

Оборудование - гидромолот 59

Оборудование – удлиненная обратная лопата 60

Техническая характеристика Силовая установка Мощность двигателя, к. Вт Масса эксплуатационная, т Частота вращения платформы, об/мин Продолжительность рабочего цикла, с Минимальный радиус поворота, м Расход топлива, л/ч Максимальная скорость передвижения, км/ч Габариты в транспортном положении : Длина положения для транспортировки, мм Высота, мм Ширина, мм ЯМЗ 236 Г 111 19, 5 11, 5 18 7, 8 16, 5 20 9750 3550 2500 61

Параметры рабочего оборудования: Параметры обратной лопаты с основным ковшом: Максимальная высота копания, м Максимальная высота выгрузки, м Максимальная глубина копания, м Максимальный радиус копания, м Вместимость ковша по системе SAE, м 3 9, 25 6, 55 5, 7 9, 35 1, 05 62

Экскаватор 4112 63

64

Оборудование - драглайн 65

66

Параметрическая схема экскаватора 67

Оборудование - грейфер 68

69

Оборудование - бетонолом 70

Техническая характеристика Дизель, марка Д 160 Б 6 Мощность дизеля, к. Вт 66 Сменное рабочее оборудование лопата прямая и обратная, драглайн, грейфер, кран Управление механизмами пневматическое Скорость передвижения на первой / второй передаче, км/ч 2, 4 / 4, 3 Частота вращения поворотной платформы на I/II передаче, мин 3, 33 / 5, 89 Преодолеваемый уклон пути, град 22 Рабочее давление системе пневмоуправления, МПа 0, 7 Среднее давление на грунт, к. Па 65 Тяговое усилие на гусеницах, к. Н 98 Габаритные размеры, мм 5300 х3100 х3400 Масса экскаватора (без рабочего оборудования), т 20, 37 71

Кинематические схемы 72

73

74

75

Расчет основных параметров • Основные размеры экскаваторных движителей назначают из условий обеспечения их передвижения в заданных режимах, а также устойчивого равновесия при экскавации грунта. Для гусеничных движителей основными размерами являются его база Lг, колея К и ширина гусениц bг.

78

79

• Выбранные значения К и bг проверяют на возможность вписывания опорно поворотного устройства в пространство между гусеницами с гарантийными зазорами = 100… 150 мм с каждой его стороны. • Размеры гусеничных тележек назначают по подобию с наиболее прогрессивными моделями экскаваторов проектируемого типа. • Просвет под поворотной платформой зависит от принятой габаритной высоты гусениц Нг : • F = (1, 25… 1, 3)Нг = 1, 25 0, 75 = 0, 94 м 80

• Размеры поворотной платформы определяют конструктивной проработкой по условиям размещения на ней силового оборудования, насосов, аппаратов и других устройств, обеспечивающих функционирование гидравлической системы, кабины управления, стоек или проушин для крепления стрелы и других устройств 81

• Габаритную ширину базовой части ограничивают габаритной шириной железнодорожного подвижного состава, равной 3, 25 м. Транспортную ширину гусеничного экскаватора можно уменьшить путём снятия одной или двух гусеничных лент при его погрузке на железнодорожную платформу. • Форму и размеры ковша определяют в зависимости от его вместимости и особенностей применения. 82

83

Расчёт и выбор гидромоторов привода гусеничного движителя одноковшового экскаватора • Расчётным усилием для определения мощности гидромоторов привода гусеничного механизма передвижения при транспортном режиме работы ма шины является максимальное тяговое усилие на гусеничной цепи, которое можно рассчитать из общего уравнения движения машины: [11] • Тмах = Wвн + Wин + Wк + Wпов + Wв , • где Wвн – внутреннее сопротивление передвижению гусеничного движителя; • Wин сопротивление от сил инерции при трогании машины с места; • Wк сопротивление качению гусеничного движителя по грунту; • Wп сопротивление, возникающее при движениии на подъём; • Wпов сопротивление, возникающее при повороте; • Wв сопротивление, возникающее от ветровых нагрузок. 84

• Внутреннее сопротивление передвижению Wвн гусеничного движителя определяем по эмпирической зависимости: • Wвн = (0, 29… 0, 49) G, • где G = 211896 Н – эксплуатационная масса экскаватора. 85

86

Расчёт и выбор гидромотора поворота платформы одноковшового экскаватора 87

Расчёт усилий, действующих на гидроцилиндры рабочего оборудования. Выбор гидроцилиндров • Усилия, действующие на гидроцилиндры рабочего оборудования экскаватора, будем определять графоаналитическим методом. Он заключается в • составлении уравнения моментов внешних сил и сил веса звеньев, приложенных в центрах тяжести и действующих относительно осей вращения звеньев рабочего оборудования. 88

89

Усилие, действующее в гидроцилиндре рукояти 90

Усилие, действующее в гидроцилиндре ковша 91

нахождение усилия в гидроцилиндре ковша 92

Выбор насоса • Выбор насоса осуществляется по наибольшему расходу в одном из контуров гидросистемы 93

Определение производительности одноковшового экскаватора • Принято различать три вида производительности: теоретическую, техническую и эксплуатационную. Теоретическая производительность это конструктивно расчетная производительность машины. Так как расчетным путем теоретическую производительность определить сложно, то ее определяют экспериментально и называют базовой. 94

• Под базовой производительностью одноковшовых экскаваторов пони мают производительность сравнительно новой машины (определяемую экс периментальным путем), срок эксплуатации которой не превышает 2500 машино часов (м ч), замеренную в следующих фиксированных условиях: угол поворота рабочего оборудования для разгрузки равен 90 , разгрузка грунта производится в отвал, глубина копания является оптимальной, нет пространственных ограничений на строительной площадке, стрела установлена в среднее положение, квалификация оператора хорошая, хорошее со стояние режущей кромки и зубьев, работа идет беспрерывно в течение одного часа. 95

• Техническая производительность отличается от базовой тем, что учитывает технические факторы, влияющие на повышение или уменьшение производительности. 96

• Эксплуатационная производительность, часовая, сменная, месячная или годовая, отличается от технической влиянием квалификации оператора и ис пользованием рабочего времени в течение расчетного периода. 97

98

99

100