Что такое рукоять экскаватора
Рабочее оборудование
Корпуса ковшей, за исключением корпуса ковша 4 м3, собираются из передней и задней литых стенок и двух боковых вставок, которые свариваются между собой стыковыми швами. Корпус ковша 4 м3 собирается из передней и задней стенок со сваркой встык. Передняя стенка отлита из высокомарганцовистой стали, задняя — из углеродистой. Для повышения срока службы верхний и нижний поясы передней стенки наплавлены твердым сплавом «Сормайт». По мере износа наплавленного металла передняя стенка снова наплавляется при ремонтах.
Днище ковша представляет собой плиту из высокомарганцовистой стали, усиленную ребрами. На плите отлиты направляющие для перемещения засова и крепления рычага механизма открывания днища с цепью, а также кронштейны для крепления петель днища.
Днище ковша емкостью 4 м3 отливается из высокомарганцовистой стали вместе с петлями.
Подвеска ковша состоит из литого коромысла и обоймы с блоками, через которые проходят подъемные канаты. Подвеска ковша емкостью 4 и 5 м3 имеет обойму с одним уравнительным блоком.
Все ковши оборудованы механизмами торможения днища, позволяющими уменьшить колебания и ослабить удары днища о ковш при открывании. Интенсивность торможения регулируется нажимной пружиной дисковой тормоза.
Рукоять экскаваторов представляет собой однобалочную, разгруженную от кручения сварную металлическую конструкцию. Балка рукояти сварена из нескольких обечаек и концевой отливки, имею в ней проушины для крепление ковша. Обечайки балки круглого сечения изготовлены из листов легированной стали. На балке имеется кронштейн, в отверстия которого на втулках установлен валик механизма открывания днища ковша.
Задний упор вместе с напорным полублоком и корпусом съемные и крепятся к балке рукояти восемью болтами, а передний возвратный полублок с упором приварен балке рукояти. Установка заднего упора, напорного полублока и поглощающего аппарата производится после установки рукояти седловой подшипник.
В гнезда упоров вкладываются резиновые амортизаторы для смягчения возможных ударов упорами о Седловой подшипник.
Для предотвращения выпадания канатов из ручьев полублоков в момент образования слабины каната, на них установлены угольники.
Для амортизации ударов днища ковша о балку рукояти экскаватора ЭКГ-4у на ней устанавливается буфер.
Стрела двухбалочной конструкции состоит из двух шарнирносочлененных друг с другом секций: нижней и верхней. Обе секции представляют собой сварные металлические конструкции из горячекатаных стальных труб, листов и стальных отливок. Нижняя секция стрелы пятой закреплена в кронштейнах поворотной платформы ступенчатой осью. Верхняя часть нижней секции подкосами жестко соединена с двуногой стойкой. В верхней части верхней секции установлены головные блоки стрелы. На нижнем листе нижней секции имеется полублок для подъема стрелы при монтаже. На верхнем листе установлены два полублока для подъемного каната.
Конструктивное отличие стрелы экскаватора ЭКГ-4у обусловлено применением бесполиспастного механизма подъема ковша и заключается в отсутствии полублоков на верхнем листе нижней секции и меньшим количеством головных блоков.
Подвеска стрелы
Двуногая стойка.
На головке задней стойки установлены блоки, используемые при монтаже стрелы.
Нижний конец передних стоек крепится в кронштейне поворотной платформы на одной оси с пятой стрелы, нижние отливки задней стойки опираются на пальцы. установленные в отливках, вваренных в раму поворотной платформы.
Палец предназначен для крепления подкоса подвески стрелы.
Механизм открывания днища предназначен для выдергивания засова из отверстия в пяте передней стенки ковша в момент разгрузки. Закрывание днища происходит самопроизвольно в момент опускания ковша из положения разгрузки в положение начала копания.
Выдергивание засова осуществляется электрическим двигателем с помощью каната и системы рычагов.
Основные элементы конструкции механических экскаваторов
К основным частям экскаватора относят рабочее оборудование (ковш, рукоять, стрела), силовую установку, поворотную платформу с установленными на ней механизмами, опорную раму и ходовое оборудование.
Одним из основных видов рабочего оборудования является прямая лопата
(см. рис. 4.3).
Рукоять, на которой закреплен ковш, обеспечивает перемещение его по забою при разработке грунта. Рукоять может вращаться в вертикальной плоскости относительно оси напорного вала и совершать возвратно-поступательное движение вдоль своей продольной оси в седловом подшипнике 10.
Стрелы экскаваторов выполняют сварными коробчатого сечения из листовой стали или штампованных и гнутых профилей, а также сварными решетчатыми из профильного проката. Стрелы коробчатого сечения могут быть двухбалочными (см. рис. 4.6, б) при однобалочной рукояти и однобалочными при двухбалочной (см. рис. 4,6, в).
Стрелы для драглайнов, кранов и грейферов изготовляют решетчатые. Они имеют вид жестких пространственных конструкций (см. рис. 4.7) прямоугольного, трапецеидального и треугольного сечения. Стрелу подвешивают при помощи стрелового полиспаста для ее подъема и изменения угла наклона к горизонту. Такие стрелы состоят из нескольких секций.
напорного вала; 4 – балка;
Ковши экскаваторов (см. рис. 4.4) изготовляют сварные, сварно-литые или комбинирование.
Сварно-литые ковши, выполняемые из высокомарганцевой стали, надежны в эксплуатации, но тяжелы. Более распространены сварные ковши со сменными козырьками, которые изготовляют из высокомарганцевой стали. Такие ковши достаточно надежны, просты в изготовлении и имеют по сравнению с сварно-литыми значительно меньшую массу. Для снижения массы ковши иногда изготовляют из легких сплавов, а для усиления бронируют листовой сталью толщиной до 8 мм. Переднюю стенку ковша изготовляют с козырьком плоской формы, на котором устанавливают зубья, или козырьком овальной формы без зубьев (ковш Д. И. Федорова). Ковши с такими козырьками позволяют снизить сопротивления, возникающие при копании грунта. Однако в этом случае возрастает боковая составляющая, которая стремится увести ковш с рукоятью в сторону, из-за чего появляются дополнительные нагрузки на седловой подшипник и стрелу. Ковш Д. И. Федорова целесообразно использовать для драглайнов или при разработке малосвязных грунтов.
Рабочее оборудование, основные механизмы экскаватора, двуногую и переднюю стойки, силовую установку размещают на поворотной платформе (см. рис. 4.8).
Поворотная платформа воспринимает нагрузки, возникающие в процессе работы экскаватора, а также от массы размещенного на ней оборудования. Платформы изготовляют сварные или сварно-литые; они должны обладать высокой прочностью, так как на них действуют значительные переменные по величине и направлению нагрузки.
Поворотная платформа экскаватора нагружена осевыми и радиальными силами и опрокидывающим моментом. Усилия от поворотной платформы к нижней раме передаются через опорно-поворотное устройство.
У некоторых типов машин опорно-поворотные устройства имеют вид опорных роликовых кругов с центральными цапфами и роликами-захватами. В последние годы широко применяют шариковые и роликовые опорно-поворотные устройства в виде подшипников качения большого диаметра. Эти устройства, не имеющие центральных цапф и роликов-захватов, более компактны, просты по конструкции, имеют меньшую массу. Кроме того, они позволяют понизить положение центра тяжести машины, обеспечивают большую надежность работы зубчатых передач, более долговечны и просты в монтаже. По числу рядов тел качения такие подшипники изготовляют одно- и двухрядными.
Поворотная платформа экскаватора вращается относительно вертикальной оси с помощью ведущей шестерни, установленной на поворотной платформе. При этом шестерня зацепляется с венцом, закрепленным на раме ходовой части. Венцы изготовляют с наружным и внутренним зацеплением. Последнее предпочтительнее, так как вращающиеся детали закрыты, чем улучшаются условия зацепления.
При оборудовании прямой лопатой экскаватор начинает копать грунт с подошвы забоя (см. рис. 4.3). Сопротивление грунта копанию преодолевается усилием, создаваемым подъемным полиспастом и напорным механизмом, который перемещает рукоять вдоль продольной оси. Операция копания в цикле занимает до 30% времени.
Поворот лопаты для выгрузки вокруг вертикальной оси происходит при плавном включении поворотного механизма. Эту операцию обычно совмещают с подъемом ковша, но начинать ее нужно не раньше, чем ковш полностью выйдет из забоя. Во время поворота ковш устанавливают в положение, удобное для выгрузки. В момент выгрузки открывают днище ковша и грунт высыпается из него в отвал или транспортное средство. При работе в отвал целесообразно выгрузку ковша совмещать с поворотом. Поворот в забой начинают в момент окончания выгрузки. Операцию опускания ковша обычно совмещают с его поворотом при скорости значительно большей, чем подъем.
После выработки части забоя копание становится неэффективным или невозможным, так как ковш не достает до торцового откоса забоя. В этом случае необходимо передвинуть весь экскаватор вдоль забоя. Длина передвижек его зависит от емкости ковша и вида грунта. При разработке тяжелых грунтов выгоднее короткие, но частые передвижки.
После разгрузки поворачивают рабочее оборудование в забой с одновременным его опусканием.
При наличии рабочего оборудования типа драглайн сопротивление грунта копанию преодолевается за счет усилия, создаваемого тяговым канатом (см. рис. 4.7).
При копании предварительно выбирают слабину у подъемного каната. Угол резания и толщина стружки регулируются тяговыми цепями и разгрузочным канатом.
Ковш врезается в грунт под действием собственной массы. Он наполняется на пути, приблизительно равном трем его длинам. После наполнения ковш подъемным канатом отрывают от забоя и подтягивают к стреле для уменьшения нагрузок на стрелу и исключения потерь грунта; одновременно он поворачивается на выгрузку. При выгрузке тяговый канат ослабляют, ковш, повиснув на подъемном канате 4, опрокидывается под действием массы грунта и разгружается. Стрела поворачивается при опрокинутом ковше при одновременном опускании его на грунт.
При рабочем оборудовании грейфер свободно падающий ковш внедряется в материал при разведенных челюстях. Набор материала в ковш происходит при соединяющихся челюстях, стягиваемых замыкающим канатом. Для разгрузки материала ослабляют замыкающий канат, и ковш повисает на подъемном канате. При этом раскрываются челюсти и материал высыпается из ковша.
Стрела удерживается в определенном положении при рабочем оборудовании прямой лопатой, драглайном и грейфером стреловой лебедкой. При рабочем оборудовании обратной лопатой этой лебедкой удерживают переднюю стойку, позволяющую уменьшить усилие в канате подъема оборудования.
Напорные механизмы могут быть независимыми, зависимыми и комбинированными. Независимым называют такой механизм (см. рис. 4.9, а), в котором необходимые усилия и скорости напора не зависят от силы натяжения и скорости каната подъема ковша. Этот механизм может иметь цепную или канатную передачу движения напорному барабану. Канатная передача предпочтительнее, так как она амортизирует действие динамических нагрузок.
Ковш 8 (см. рис. 4.9 а) поднимается канатом 3, наматываемым на подъемный барабан 1. От звездочки левого барабана 2 главной лебедки через цепь 10 движение передается напорному барабану 9. Рукоять 6 выдвигают наматыванием напорного каната 5, огибающего уравнительный блок 4, на барабан 9. При этом канат втягивания рукояти 7 сматывается с барабана. Напорное усилие регулируют включением фрикционной муфты барабана или его притормаживанием.
Рукоять перемещают в обратном направлении при помощи специального реверса напора. При этом напорный барабан вращается против часовой стрелки; с него сматывается канат, а наматывающийся канат втягивает рукоять.
Вследствие легкости управления ковшом, а также возможности передачи больших напорных усилий схему независимого напора применяют широко, особенно на экскаваторах, предназначенных для разработки скальных и мерзлых грунтов, разрыхленных взрывом.
В схеме зависимого напора (см. рис. 4.9, б) скорости подъема и напора взаимосвязаны. Во время наматывания подъемного каната 6 на подъемный барабан напорный барабан 4 вращается по часовой стрелке и рукоять 5 с ковшом выдвигаются. Для возвращения рукояти 5 включают барабан 2, на который наматывается канат 3.
Отношение усилия напора к усилию подъема при зависимом, напорном механизме выбирают исходя из максимального значения усилия напора, соответствующего выдвижению рукояти с наполненным ковшом в крайнее верхнее положение. С учетом этого усилие, развиваемое зависимым напорным механизмом, в иных положениях рукояти должно превышать величину, потребную для копания с рациональными углами резания. Избыточное усилие напора погашается при торможении барабана возврата или упора передней стенки ковша в забой, что существенно увеличивает энергоемкость процесса. Потери мощности могут достигать при этом 25% и более от общей мощности привода, вследствие чего зависимый напорный механизм в настоящее время применяют редко.
В схеме комбинированного напора (см. рис. 4.9, в) мощность напорному механизму передается как от подъемного каната 4, так и за счет передачи крутящего момента цепной передачей 3 от дополнительного барабана 5. Комбинация зависимого и независимого напорных механизмов позволяет подобрать отношение скоростей и усилий напора и подъема так, чтобы усилий, создаваемых зависимой частью напора, было достаточно для копания грунтов средней прочности. При разработке слабых и тяжелых грунтов включают независимую часть напора. Благодаря этому копание, выполняемое в основном по схеме зависимого напора, происходит автоматически, а движение вхолостую происходит достаточно быстро с помощью независимого напора.
В схеме многомоторного привода на всех остальных механизмах устанавливают отдельные двигатели, что значительно упрощает кинематическую схему экскаватора.
К основным параметрам и показателям экскаваторов относят: вместимость ковша qK, продолжительность цикла при повороте на 90° с выгрузкой грунта в транспорт или отвал, массу машины mм, мощность привода Nу, скорость передвижения экскаватора Vпер, удельное давление на грунт Рг, касательную и нормальную составляющие Рн и Рн1 усилия на режущей кромке ковша, а также рабочие размеры, показанные на рис. 4.2: наибольшую высоту забоя Н1 наибольший радиус копания r1, наибольшая высота выгрузки Н2, радиус выгрузки r2 при максимальной высоте выгрузки.
Контрольные вопросы
1. Назначение, конструкция и рабочий процесс одноковшового экскаватора с механическим приводом.
2. Классификация и виды рабочего оборудования одноковшового экскаватора.
3. Классификация одноковшовых экскаваторов по виду привода, ходового оборудования и системам управления.
4. Основные элементы конструкции одноковшовых механических экскаваторов.
5. Структура и описание работы экскаваторов с прямой и обратной лопатами.
6. Независимые, зависимые и комбинированные напорные механизмы.
7. Исходные данные (параметры и показатели), необходимые для проектирования и эксплуатации одноковшовых экскаваторов.
Одноковшовый экскаватор : прямая и обратная лопаты, драглайн
Рис. 3. Одноковшовый экскаватор ЭКГ – 8И (ИЗТМ):
1 – рукоять; 2 – стрела; 3 – ванты; 4 – подкосы; 5 – двуногая стойка; 6 – ковш; 7 – блоки подвески ковша; 8 – седловой подшипник; 9 – напорная лебедка; 10 – редуктор ходового устройства Двуногая стойка и подкосы представляют собой трубчатые сварные конструкции. Передняя и задняя стойки крепятся к кронштейнам поворотной платформы. Ванты крепятся к двуногой стойке и к оси основного блока. Для регулирования длины каждого ванта между торцом конической втулки и дном резьбовой расточки вилки устанавливают прокладки.
При вантовой подвеске стрела удерживается в рабочем положении несколькими канатами (вантами) постоянной длины, имеющими на концах коуши или кованые заделки. Поэтому при вантовой подвеске угол установки стрелы может быть изменен путем замены длины вантов.
Рукоять экскаватора и ковш экскаватора
Рукоять экскаватора служит для передачи на ковш напорного, а на гидравлических экскаваторах и подъемного усилий. В зависимости от числа балок различают однобалочные (внутренние) и двухбалочные (внешние) рукояти. Однобалочные рукояти состоят из пустотелых балок прямоугольного или круглого сечения, один конец которых проушинами соединяется с ковшом.
Рис. 4. Одноковшовый экскаватор : рукояти : а – однобалочная круглого сечения; б – двухбалочная трубчатая
На другом конце балки крепится напорный блок (при канатном напоре) или вилка (при коленорычажном напоре) универсального шарнира. Однобалочная рукоять состоит из балки 1 (рис. 4, а), к передней части которой приварена встык концевая отливка 2, имеющая верхние проушины для шарнирного крепления ковша и нижние – для регулирования угла наклона ковша к рукояти посредством тяг переменной длины. На отливке установлены кронштейны 3 для валика механизма открывания днища ковша и резиновый буфер 4 для амортизации ударов днища ковша о рукоять.
Напорный и возвратный канаты через полублоки 5 и 6 сообщают возвратнопоступательное движение рукояти. Передний 7 и задний 8 упоры ограничивают ход рукояти. Задний упор установлен на корпусе поглощающих аппаратов 9, служащих для гашения энергии удара в механизме напора при стопорении рукояти в забое во время движения «От себя». Двухбалочная рукоять внешнего типа охватывает стрелу снаружи и проходит через два направляющих гнезда седлового подшипника, смонтированного на напорном валу снаружи конструкции стрелы. Двухбалочная рукоять (рис. 4, б) выполняется из двух балок 1, соединяемых концевой отливкой 2. По верхним накладкам 3 балок скользят ползуны седловых подшипников. При износе накладки заменяются.
Снизу приварены зубчатые рейки 4. С ковшом рукоять соединяется с помощью кронштейнов 5 и тяг. Известны конструкции механических лопат, у которых на балках рукояти вместо тяг установлены гидроцилиндры со штоками для изменения угла наклона ковша экскаватора (ЭКГ4У, ЭКГ4,6Б, ЭКГ8И). Одноковшовый экскаватор : рукояти имеет гидроцилиндры которые позволяют машинисту дистанционно регулировать угол резания зубьев ковша по траектории его движения, угол установки ковша по отношению к оси рукояти в пределах 34 – 79° за счет активного перемещения штоков гидроцилиндров с помощью насосов (ЭКГ8И, ЭКГ4) или с помощью энергии гидроаккумуляторов, запасенной при черпании (ЭКГ4,6Б).
Ковш экскаватора для улучшения условий черпания (например при разработке сближенных пластов) и наполнения ковша, и для улучшения разгрузки в транспортные средства, следует увеличить угол наклона передней стенки ковша экскаватора к горизонту, а поднимать ковш нельзя во избежание просыпания материала или повреждения транспортного средства от удара падающих с большой высоты кусков.
Одоковшовый экскаватор при верхней погрузке грунта на транспортное средство, следует помнить также имеет характерную особенность, для обеспечения нормальной разгрузки необходимо увеличивать угол наклона задней стенки ковша экскаватора.
Л. К. Дроздова, О. А. Курбатова
Одноковшовый экскаватор: конструкция, монтаж, ремон
Рукоять ковша
По конструкции различают однобалочные и двухбалочные рукояти.
Существуют рукояти изменяемой длины (телескопические) и неизменяемой. Телескопические рукояти применяют, например, в конструкциях экскаваторов-погрузчиков, что позволяет повысить эффективность технологического процесса таких экскаваторов.
Поворотом рукояти возможно производить выемку грунта — осуществлять копание. При этом ось, вокруг которой поворачивается рукоять, называется осью напорного вала.
Длина рукояти рассчитывается по эмпирическим формулам, и зависит от массы экскаватора.
Связанные понятия
Кра́н мостово́го ти́па (англ. overhead crane) называется кран с грузозахватным устройством, подвешенным к грузовой тележке или тали, которые перемещаются по подвижной стальной конструкции (мосту).
Верхний силовой привод (ВСП) — важный элемент буровой установки, который представляет собой подвижный вращатель, совмещающий функции вертлюга и ротора, оснащённый комплексом средств для работы с бурильными трубами при выполнении спуско-подъёмных операций. ВСП предназначена для быстрой и безаварийной проводки вертикальных, наклонно-направленных и горизонтальных скважин при бурении.
Фре́зерные станки́ — группа металлорежущих и деревообрабатывающих станков в классификации по виду обработки. Фрезерные станки предназначены для обработки с помощью фрезы плоских и фасонных поверхностей, зубчатых колёс и т. п. металлических и других заготовок. При этом фреза, закрепленная в шпинделе фрезерного станка, совершает вращательное (главное) движение, а заготовка, закреплённая на столе, совершает движение подачи прямолинейное или криволинейное (иногда осуществляется одновременно вращающимся.
Грейфер (нем. Greifer, от greifen — xватать) — грузозахватное приспособление грузоподъёмных кранов, погрузчиков и монорельсовых тележек для сыпучих материалов, скрапа и стружки, крупнокусковых каменных и волокнистых материалов, а также длинномерных лесоматериалов.
Козловы́е кра́ны — краны мостового типа, мост (пролётные строения) которых установлен на опоры, перемещающиеся по рельсам, установленным на бетонные фундаменты. Внешне похожи на козлы, отсюда и название.