Техническая характеристика экскаватора

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1.История и производственная характеристика

Основная часть

2.Техническая характеристика  экскаватора

3.Устройство и принцип  работы основных агрегатов

Заключение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЭКСКАВАТОР

                                                                                                                                                                                      ЭКСКАВАТОР выемочно   погрузочная машина цикличного действия для земляных работ и добычи полезных ископаемых.Экскаваторы применялись еще в Древнем Египте и            Древнем Риме как средство механизации работ поуглублению русел рек и каналов. В зависимости от организации процесса черпания они делятся на ряд типов:   механическая лопата (прямая и обратная), драглайн, многоковшовый,             роторный, грейферный и т.д.Первая паровая механическая лопата была           запатентована в 1836. В настоящее время большинствоэкскаваторов имеет     электрический или дизельный приводы. 
Механическая лопата. Усилие черпания прямой механической лопаты складывается из направленнойвверх силы тяги, прилагаемой к ковшу подъемной цепью или подъемным проволочным канатом, и осевогоусилия напора, прилагаемого к рукояти, на которой закреплен ковш. По своему назначению (и вместимостиковша) механические лопаты подразделяются на универсальные (0,2-2 м3), карьерные и добычные (2-5 м3)и вскрышные (8-90 м3). Все эти экскаваторы выполняются на гусеничном ходу. На основанииустанавливается поворотная платформа, несущая стрелу. Нижний конец стрелы опирается (черезшарниры) на эту платформу, а верхний удерживается в рабочем положении канатным подвесом, опоройкоторого служат треугольные рамы, тоже закрепленные на платформе. Стрела может быть рассчитана наработу с ковшом прямой или обратной лопаты, ковшом драглайна, грейферным ковшом или работу сгрузоподъемным крюком.

 
МЕХАНИЧЕСКАЯ ЛОПАТА В. Отиса (1839).

 
Универсальный одноковшовый экскаватор. Экскаватор такого типа легко перестраивается на любой видработ путем замены переднего рабочего оборудования. Все основные параметры таких экскаваторов (вылетстрелы, размеры гусеничных опор, габариты, мощность привода, линейные скорости, вместимость ковша,грузоподъемность, вид двигателя) стандартизованы. Как правило, они выпускаются с бензиновыми илидизельными двигателями, но может быть предусмотрен и электропривод. 
Карьерные и добычные одноковшовые экскаваторы. Такие машины рассчитаны на самые тяжелыеусловия эксплуатации. Они проектируются как механические лопаты, допускающие переоборудование вдраглайн. Поскольку они предназначаются для карьеров, шахт, крупных строительств, где имеется подводэлектроэнергии, их оборудуют системой электропривода, основанной на управлении по напряжению всемиили некоторыми функциями - черпанием, поворотом стрелы, напором и перемещением. Основой такойсистемы служит двигатель-генераторный агрегат, в котором электродвигатель переменного токамеханически связан с отдельными электрогенераторами, питающими приводы разных групп оборудования.Частоты вращения и вращающие моменты приводов регулируются изменением тока возбужденияэлектрогенераторов и электродвигателей. 
Вскрышные механические лопаты. Для таких экскаваторов характерны большие радиусы черпания иразгрузки (более 100 м) и большая вместимость ковша (90 м3 и более). От малых универсальных икарьерных экскаваторов, перемещающихся на двух жестко закрепленных гусеничных тележках, ониотличаются конструкцией гусеничного хода. Каждый из четырех углов их основания опирается надвухленточную гусеничную тележку. Горизонтальность основания автоматически поддерживаетсягидравлическими домкратами, цилиндры которых закреплены на основании экскаватора, а поршни - нагусеничных тележках. Шире других используются существуют два варианта конструкции переднегооборудования. В одном из них основными узлами являются одноканатная двухбарабанная лебедка, рукоятькруглого сечения и канатный напорный механизм, закрепленный на поворотной платформе. Подъемныймеханизм сбалансирован, так что при опускании ковша поднимается противовес, а опусканием противовесаоблегчается поднятие ковша при срезании грунта. В другом варианте используется трехканатная лебедкабез противовеса. Стреле, рукояти и напорному механизму придается особая конструкция с промежуточнымшарниром, обеспечивающая независимость подвеса. Напорный механизм, закрепленный на треугольнойили портальной ферме, воздействует на двухзвенную рукоять, которая поддерживается и направляетсяподвижным жестким звеном. 
Драглайн. В отличие от прямой механической лопаты, которая разрабатывает забой, расположенный вышегоризонта установки самого экскаватора, экскаватор-драглайн (как и обратная лопата) разрабатывает грунтниже уровня стояния машины. Его ковш подвешен на подъемном канате, а черпание осуществляетсяподтягиванием "на себя" вторым, тяговым канатом. Ковш врезается в грунт под тяжестью собственноговеса. Такое устройство позволяет разрабатывать даже крепкую скальную породу, разрыхленную взрывом.Благодаря своим большим рабочим размерам (глубине черпания, радиусу и высоте разгрузки) драглайнособенно подходит для строительства каналов и дамб, подводного черпания, разработки россыпныхместорождений и месторождений, требующих раздельной выемки покрывающей породы и промышленнойруды. Производительность драглайна зависит от глубины черпания и высоты подъема, а также от рабочегоугла поворота стрелы. Экскаватор с вместимостью ковша 20 м3 снимал покрывающую породу с угольногопласта с производительностью ок. 640 000 м3 в месяц (720 рабочих часов). В ходе 14-дневных испытанийдраглайн с вместимостью ковша 9 м3, разгружавший материал в хоппер, показал производительностьпогрузки, равную 400 м3 за 1 ч. Основание драглайна служит для закрепления поворотной платформы. Наплатформе установлены стрела и барабаны лебедок для подъемного и тягового канатов. Барабаны черезмуфты и зубчатые передачи связаны с отдельными дизелями или электродвигателями. Подъемный канатогибает шкив на конце стрелы, а тяговый пропассован через направляющее устройство у основания стрелы.Для опускания ковша и стравливания подъемного каната машинист выключает сцепление барабанов, иковш опускается под собственным весом. Скорость опускания регулируется тормозами. Для поворотастрелы даже на дизельных экскаваторах предусматривается система управления с двигатель-генераторнымагрегатом. На экскаваторах же с электроприводом такая система управления применяется для всехфункций. Большие драглайны выпускаются на шагающем ходу, который состоит из центральной опорнойплиты, боковых лыж и кулачкового или рычажного механизма, приводящего их в движение. Когда экскаваторопирается на плиту, лыжи приподняты и могут перемещаться. После их опускания экскаватор вместе сцентральной плитой приподнимается, опирается на лыжи и перемещается. Шаг перемещения составляеток. 2 м. Поскольку лыжи закреплены на поворотной платформе, ее поворотом можно изменить направлениеперемещения, так что машина может перемещаться даже в боковом направлении. Благодаря высокойманевренности и проходимости шаговый ход вытесняет гусеничные и другие ходовые устройства. Башенныйдраглайн (канатно-скреперная установка). Это экскаватор-драглайн, стрела которого заменена натянутыммежду двумя башнями канатом, несущим ковш. Такой драглайн может иметь эффективный "вылет стрелы" (расстояние между башнями) до 500 м. Применяются башенные драглайны двух типов: с волочением ковшапо земле от точки черпания до точки разгрузки и с перемещением его над землей. Башни могут бытьустановлены на гусеничном ходу. По натяжному канату ходит кабельная тележка, к которой прикрепленковш. Когда натяжному канату дается слабина, ковш под собственным весом движется от высокой башни книзкой. На больших пролетах ковш снабжается хвостовым канатом. При приспущенном натяжном канатепосредством тягового каната осуществляется черпание. По заполнении ковша натяжной канатнатягивается, и ковш приподнимается для перемещения по поверхности земли. Когда ковш приходит в зонуразгрузки, натяжной канат натягивают так, чтобы можно было поднять ковш на нужную высоту. Ковшразгружается через дно, для чего ему часто придают серповидную форму. Такие драглайны применяютсяпреимущественно на строительстве дамб обвалования. Канатно-скреперные установки второго типашироко используются на заводах по производству щебня и гравия; ковш в них обычно без открывающегосядна, и управление разгрузкой осуществляется посредством тягового каната.

 

 

 
По принципу действия экскаваторы делятся на машины цикличного действия (одноковшовый экскаватор, драглайн, гидравлический экскаватор) и непрерывного действия (многоковшовый экскаватор, роторный экскаватор, фрезерный экскаватор). В экскаваторах различают рабочее, ходовое, силовое оборудование, механизмы их привода и управления, вспомогательное оборудование, платформу с рамой, надстройку и кузов. По эксплуатационному назначению и роду выполняемой работы существующие типы экскаваторов классифицируют на карьерные, вскрышные, добычные, строительные и тому подобные; по типу ходового оборудования — на гусеничном, шагающем, пневмоколёсном и рельсовом ходу, плавучие; по роду силового оборудования — электрические, дизельные, гидравлические, комбинированные; видам управления — с ручным, гидравлическим, электрическим и смешанным; мощности или теоретической производительности; размерам и т.д. Экскаваторы цикличного и непрерывного действия в свою очередь имеют более узкие классификации, отражающие специфику конструкций каждой группы машин. Например, экскаваторы цикличного действия по конструктивной схеме подразделяются на машины с жесткошарнирной связью ковша со стрелой и поворотной платформой (прямая лопата, обратная лопата) и с гибкой (канатной) связью ковша со стрелой (драглайн, грейфер).  
 
Идея создания землеройных машин принадлежит Леонардо да Винчи, который в начале 16 века предложил схему экскаватора-драглайна. Первая паровая землечерпалка построена на Ижорском заводе в России под руководством А. А. Бетанкура в 1-й четверти 19 века одноковшовый неполноповоротный экскаватор на рельсовом ходу запатентован в США в 1834 В. Отисом. Первый многоковшовый цепной экскаватор сухопутного типа изобретён во Франции М. Кувре (1860); применялся при строительстве Суэцкого канала. Широкое использование экскаваторов на земляных работах началось с конца 19 века в связи с развитием строительства железных дорог. В 1910 появились первые электрические экскаваторы, в 1912 — полноповоротные на гусеничном ходу с двигателями внутреннего сгорания, в 1916 — с дизельным двигателем, в 20-е гг. — первые полноповоротные экскаваторы средней мощности на рельсовом ходу для открытых горных работ. Производство экскаваторов в России началось в 1901 на Путиловском (ныне Кировском) заводе. В CCCP выпуск экскаваторов возобновлён с 1931. С 1947 Уральский завод тяжёлого машиностроения (УЗТМ) впервые в мире начал производить карьерные экскаваторы с ковшами вместимостью 3-5 м3, в 1958 на этом заводе изготовлен шагающий экскаватор-драглайн с ковшом 25 м3 и стрелой 100 м. С 1958 на Донецком машиностроительном заводе им. Ленинского комсомола Украины (ДМЗ), а затем литейно-механическом заводе и на Новокраматорском машиностроительном заводе имени В. И. Ленина (НКМЗ) началось производство карьерных роторных экскаваторов. В 1967 НКМЗ освоил выпуск мощных роторных экскаваторов производительностью 3000 м3/ч, а в 1973 — 5000 м3/ч. В 1965 на НКМЗ изготовлен экскаватор-лопата с ковшом 35 м3 для крепких грунтов. В 70-е гг. налажено производство добычных роторных экскаваторов с повышенными усилиями копания ЭР-1250Д, ЭРП-2500, ЭРШРД-5000, которые нашли наиболее широкое применение на угольных разрезах страны. В 80-е гг. создан ряд новых моделей роторных экскаваторов высокого технического уровня: ЭРГВ-630, ЭРП-3150, ЭРП-5250.  
 
Совершенствование существующих экскаваторов идёт по линии повышения их технического уровня, надёжности, удельного усилия копания и производительности. Создаются модификации лопат с удлинённым рабочим оборудованием. Наращивается выпуск гидравлических карьерных экскаваторов различных типоразмеров. Экскаваторы-драглайны с ковшами вместимостью до 20 м3 выпускаются в модульном исполнении, обеспечивающем сокращение сроков монтажа в 3-4 раза при уменьшении трудоёмкости работ. Прогрессивное направление в создании экскаваторов непрерывного действия — роторные экскаваторы большой единичной мощности и с высокими усилиями копания, а также — компактные роторные экскаваторы, отличающиеся меньшей удельной металлоёмкостью, что приводит к улучшению их технико-экономических показателей и повышению технологической гибкости при разработке сложно структурных забоев.

 

Виды экскаваторов

Экскаватор представляет собой вид спецтехники, который используется для копания и перемещения грунта и других работ. Экскаваторы классифицируются по множеству признаков. Одна из классификаций – это классификация по типу шасси.

По типу шасси выделяют колесные, шагающие, железнодорожные, плавучие, пневмоколесные и гусеничные экскаваторы.

Колесные экскаваторы

В таких экскаваторах в качестве ходовой части может быть установлено тракторное или автомобильное шасси. В качестве базы для экскаваторов с автомобильным шасси используются грузовые автомобили, имеющие повышенную проходимость. Колесные экскаваторы характеризуются высокой скоростью передвижения, мобильностью и довольно широкой областью применения. Такой тип экскаваторов применяют для очистки каналов, при строительстве дорог, в военном и инженерном деле.

Пневмоколесные экскаваторы

Эти экскаваторы имеют шасси, которое опирается на колеса с пневматическими шинами. Для обеспечения дополнительной устойчивости при загрузке ковша оснащаются специальными выносными опорами. Характеризуются невысокой мощностью и небольшим объемом ковша. Могут развивать скорость до 30 км/ч, но проходимость по слабым грунтам слабая, поэтому наиболее часто используются в городских условиях. В основном используются для ремонтных и строительных работ.

Гусеничные экскаваторы

Эти экскаваторы имеют собственное шасси с гусеницами.Гусеничные экскаваторы имеют повышенную проходимость, скорость может составлять от 2 до 15 км/ч. Кроме этого, за счет малого удельного давления на грунт при своей большой массе, они могут использоваться на рыхлых грунтах, переувлажненной или болотистой почве, сильнопересеченных местностях. Такой вид экскаваторов может оснащаться металлическими, резиновыми или резинометаллическими гусеницами. Как правило, к месту проведения работ они доставляются специальной грузовой техникой.

Шагающие экскаваторы

Перемещаются шагающие экскаваторы при помощи опорных башмаков, которые еще называют лапы или лыжи. Благодаря шагающему гидравлическому движителю нагрузка на грунт минимальна, соответственно и надежность такого вида экскаваторы выше, чем у других. Используются они при добыче полезных ископаемых, при разработке горных пород, для добычи породы, для расчистки залежей, для перемещения в отвал, а также для земляных работ при строительстве крупных гидротехнических сооружений. Как правило, оснащаются драглайном (стрелой).

 

Железнодорожные экскаваторы

Такие экскаваторы устанавливаются на железнодорожную платформу. Объем ковша, как правило, составляет до 4 куб.м, характеризуются высокой скоростью, экономичностью, универсальностью. Применяют их для различных работ на железной дороге в непосредственной близости от железнодорожного полотна. Иногда могут применяться в качестве тягача. Поворотная платформа и оборудование железнодорожных экскаваторов у большинство производителей унифицированы с гусеничными экскаваторами.

Плавучие экскаваторы

В качестве базы используется понтон, за счет чего давление, оказываемое на грунт, составляет незначительную величину. Таким образом, подобный вид экскаваторов характеризуется высокими показателями проходимости. Применяют такой вид экскаваторов для углубления дна природных водоемов, для расчистки или добычи песка, а также планировочных и погрузочно-разгрузочных работ в болотистой местности и на грунте, имеющем низкую плотность. В отличие от плавучих кранов, эти экскаваторы имеют меньшую высоту и более простую конструкцию стрелы.

 

 

Виды экскаваторов: бесконечное разнообразие

Землеройные работы – одни из самых трудоемких и самых необходимых во все времена. Машины, снабженные специальным рабочим органом для копания – ковшом и предназначенные для выемки и перемещения грунта и/или полезных ископаемых, известны с глубокой древности; их конструировал еще Архимед. Римляне назвали их экскаваторами, от excavao– долбить, делать полость, углубление.

Во времена Великого Леонардо экскаватор не был гениальным прозрением – их использование при фортификации и для расчистки и углубления каналов в Венеции было обычным делом. Тогдашние экскаваторы приводились в действие силой людской или тягловых животных. На Восток идею экскаватора привез Марко Поло, за что заслужил особое благоволение пятого монгольского великого кагана и одновременно первого императора китайской династии Юань Хубилая.

Первый экскаватор с механическим – паровым – двигателем изготовил американский инженер Джеймс Отис (James Otis) в 1843 г. Отис был прямым потомком одного из «отцов нации», тоже Джеймса Отиса, выдвинувшего принцип: «Нет налогов без представительства», под которым и началась война за независимость США.

Экскаватор Отиса был мощностью в 15 л.с., давал производительность в 40-50 куб. м в час (что весьма и весьма неплохо для такой мощности и по современным представлениям) и заменял 50 опытных сильных землекопов. Один из первых экскаваторов сохранился, в довольно-таки поврежденном состоянии, и выставлен в музее.

Первые паровые экскаваторы тут же нашли применение на тогдашних стройках века: Суэцком канале и Николаевской железной дороге в России. Впрочем, казенные подрядчики оказались не в восторге от них: крепостные работники и колодники-арестанты обходились дешевле. Все 4 машины в 1848 г. были проданы на Урал Демидовым, где тут же показали высокую эффективность на вскрышных работах. Именно появление на Урале экскаваторов Отиса дало толчок развитию там тяжелого машиностроения.

 

Экскаваторы в наши дни

Сейчас экскаватор – самый распространенный, самый продаваемый и самый окупаемый вид спецтехники. Есть экскаваторы, которые четверо взрослых мужчин могут переносить руками, и экскаваторы составляют тройку самых грандиозных сухопутных машин. Кстати, широко распространенное мнение, что самые большие экскаваторы – шагающие, неверно. Все три механических титана: Bagger 288, Bucyrus-Erie 1850-В «Big Brutus» и Marion 6360 «Captain» – гусеничные самоходные машины, причем два последних одноковшовые. «Кэптен» уже на пенсии, но еще жив – выставлен в техническом музее штата Арканзас, а «Баггер» с «Брутом» до сих пор работают. Самый легонький из них тянет на 12 тыс. тонн.

Экскаваторы выполняют самые разнообразные работы в самых различных условиях. Все виды экскаваторов вряд ли известны даже опытному инженеру-механику. Вы слышали о специальных экскаваторах для снятия верхнего плодородного слоя грунта? О подземных экскаваторах? О подводных донных экскаваторах? Все такие есть и работают.

Тем не менее, абсолютно доминирующий вид могучих, послушных и полезных «эксказавров» – универсальные строительные экскаваторы, одноковшовые, с гидроприводом, ломающейся стрелой, на гусеничном или пневмоколесном ходу. Именно они прежде всего ассоциируются со словом «экскаватор».

Универсальные экскаваторы чаще всего снабжаются бульдозерным отвалом и тогда представляют собой экскаватор-бульдозер. Нередко вместо отвала может навешиваться перегрузочный ковш на вилке, движущейся в вертикальной плоскости. Тогда получается экскаватор-погрузчик. Есть и специальные экскаваторы-погрузчики, у которых другого дела нет, как загребать спереди и швырять за спину.

Классификация экскаваторов

Описать все виды экскаваторов и «разложить по полочкам» озадачило бы и самого Линнея. Экскаваторы разделяют на типы по разным критериям, и следует учесть, что каждая конкретная машина присутствует в нескольких из них.

По назначению

Универсальные – уже описаны.

Экскаваторы-погрузчики – с опрокидывающимся ковшом-коробом (описаны выше), с ковшом-лопатой цельным и с откидным днищем, с грейфером, с транспортером и бункером-дозатором. Экскаваторы-погрузчики отличаются от прочих тем, что высыпают отмеренную по весу или объему порцию грунта, не превышающую грузоподъемности средств вывоза.

Карьерные – вскрышные и добывающие.

Специальные – железнодорожные, болотные, спасательные, экскаваторы-разрушители, подземные, подводные и т.д., и т.п.

По мобильности

Самоходные – могут самостоятельно перемещаться с объекта на объект.

Полусамоходные – могут сами перемещаться в пределах рабочей зоны.

Ограниченно-самоходные – могут перемещаться по специально проложенным путям, напр. по железнодорожным рельсам.

Полноповоротные.

Неполноповоротные.

По типу ходовой части

Навесные – на колесные и гусеничные, тракторные и автомобильные шасси.

Пневмоколесные.

Гусеничные.

Рельсовые: железнодорожные, портовые краны-экскаваторы и карьерные.

Шагающие.

Катковые и передвижные лыжные (ныне вышли из употребления).

Плавающие – ковшовые, грейферные, рыхлящие и эрлифтовые драги.

Подземные – шахтные машины, перегружающие добытую проходческим щитом породу. При разработке мощных пластов щит с экскаватором объединяют в одно, и получается проходческий комплекс (комбайн).

Примечание 1: эрлифт – устройство для подъема мягкого и сыпучего грунта с больших глубин. В трубу возле ее нижнего конца вдувается воздух, пузыри тянут за собой воду, а получающийся подсос втягивает грунт. Чем глубже эрлифт, тем он эффективнее. Для разработки залежей железомарганцевых конкреций в Тихом океане разработаны эрлифты с рабочей глубиной до 6 км. Трубу, чтобы не порвалась, поддерживают пояса поплавков.