Экскаваторы с гидравлическим приводом

Экскаваторы с гидравлическим приводом принято называть экскаваторами с жестким подвесом рабочего органа, в отличие от канатных экскаваторов, которые имеют гибкий подвес рабочего органа. Подвес называется жестким потому, что им можно фиксировать все элементы рабочего оборудования в пространстве. В одноковшовых экскаваторах с жестким подвесом привод рабочего, ходового оборудования, поворота и остальных агрегатов, которые должны приводиться в движение, осуществляется с помощью гидроцилиндров и гидромоторов.

Одноковшовый гидравлический экскаватор, как и экскаватор с гибким подвесом, является машиной циклического действия в основном для земляных и погрузочно-разгрузочных работ. Экскаваторы с жестким подвесом имеют значительные конструктивные, технологические и эксплуатационные преимущества по сравнению с экскаватррами с гибким подвесом.

Гидравлические экскаватрры появились в начале XX в. Один из первых гидравлических экскаваторов французской фирмы Поклейн представлял собой прототип широко распространенных полуповоротных тракторных экскаваторов. Установка на экскаваторе с гидравлическим приводом оборудования обратной лопаты позволила получить на зубьях ковша усилия, в 3 ... 4 раза превышающие усилия, развиваемые подобным оборудованием канатных машин такой же мощности и массы. Это резко расширило область их применения. В нашей стране освоен серийный выпуск строительных экскаваторов с ковшами вместимостью 0,25 ... 3,2 м3.

Конструктивно-кинематическая схема рабочего оборудования гидравлической обратной лопаты обеспечивает жесткую передачу усилий при любом движении ковша, что создало особые условия для работы ковша — точность и возможность изменения скорости и направления движения, недостижимых при канатных системах.

Главной особенностью явилась возможность непосредственного воздействия привода на исполнительные органы экскаватора без применения сложных механических трансмиссий, снабженных муфтами, тормозами, редукторами, коробками передач, требующих сложного управления с применением для этого значительных усилий и сервомоторов, трансформирующих крутящие моменты в конечные, обычно поступательные и возвратные перемещения исполнительных органов. Все эти элементы заменяются в гидравлических экскаваторах трубопроводом, подающим от насосов жидкость в исполнительные рабочие цилиндры, штоки которых воздействуют через простые рычажные системы на рабочие органы. Ввиду того, что рабочие цилиндры должны перемещаться вместе с рабочими органами, подводка трубопроводов к цилиндрам в основном осуществляется гибкими шлангами. Сложное силовое управление механическими передачами при этом заменилось легким управлением золотниками, изменяющими направление движения жидкости, подаваемой насосом высокого давления в рабочие цилиндры.

Основной целью размещения оборудования на поворотной платформе является получение наибольшего статического момента, удерживающего экскаватор от опрокидывания. Для этой цели на поворотной платформе устанавливают противовес. Поворотная платформа опорно-поворотным кругом соединяется с ходовым устройством, через которое нагрузки, действующие на рабочее оборудование при работе, а также сила тяжести поворотной части машины передаются на ходовое устройство. Опорно-поворотный круг состоит из наружной обоймы, прикрепляемой к поворотной платформе, и зубчатого венца, жестко соединенного с рамой ходового устройства. На профильной дорожке обоймы размещен ряд роликов, в постоянном зацеплении с зубчатым венцом находится обегающая шестерня. Механизм поворота с помощью гидроприводов обеспечивает поворот рабочего оборудования к месту выгрузки и обратно в забой. Удержание поворотной платформы при копании траншей и при расположении машины на уклонах обеспечивается автоматическим колодочным тормозом, срабатывающим при выключении гидродвигателя. К поворотной платформе крепится подвижная часть центрального масляного коллектора, через который рабочая жидкость подается к гидромоторам ходового устройства.

Ходовое устройство предназначено для воспринятия и передачи на опорную площадку силы тяжести экскаватора и сил взаимодействия рабочего органа с грунтом, стопорения машины в забое, маневрирования в забое и перемещения его между объектами работ. Ходовое устройство включает в себя раму, гусеничный или колесный движитель, механизм их привода и стопорения. Гусеничные тележки имеют независимый привод, осуществляемый индивидуальными гидромоторами через систему механических передач, что обеспечивает синхронное или раздельное движение гусениц. При движении гусениц в противоположные стороны обеспечивается поворот всей машины с минимальным радиусом.

Виды рабочего оборудования. Экскаваторы могут работать с различным рабочим об^рудованием: прямая лопата, погрузочное оборудование, обратная лопата, грейфер.

Возможности гидравлических экскаваторов разрабатывать грунты различных категорий зависят от вида рабочего оборудования. Для погрузочного оборудования прямой лопатой при грунтах I и II категорий и насыпных I и IV категорий может быть установлен ковш вместимостью 1,6 м3; для погрузочного оборудования при насыпных грунтах I... IV категорий номинальный объем ковша может быть 2 м3; для копания грунта I ... VI категорий можно установить только ковш вместимостью 1 м3.

Экскаваторы, оборудованные прямой лопатой, предназначены для работы обычно выше уровня стоянки, однако в некоторых случаях они могут разрабатывать грунт и ниже уровня стоянки. Особое значение имеет погрузочное оборудование для зачерпывания насыпных и дробленых материалов.

Экскаватор с жестким подвесом может осуществлять при оборудовании, предназначенном для копания, также и планировочные работы. Если экскаватор работает с погрузочным оборудованием, то он также может выполнять планировочные работы.

Наиболее широко применяются экскаваторы, оборудованные обратной лопатой. У экскаваторов с жестким подвесам внедрение ковша в грунт происходит за счет усилия, развиваемого гидроцилиндром. Экскаваторы с обратной лопатой выполняются с сочлененной или моноблочной стрелой.

Широкое применение имеют гидравлические экскаваторы, оборудованные грейфером. Оборудование грейфера с жестким подвесом имеет значительные преимущества по сравнению с гибким канатным подвесом. У них внедрение в грунт происходит за счет напорного усилия штанги, подвешенной на рукояти, а не под действием собственной силы тяжести грейфера. Это позволяет разрабатывать более прочные грунты, сам процесс происходит интенсивнее, чем у грейферов с канатным приводом. Грейферами с жесткими подвесом можно разрабатывать грунт (траншеи) на глубину более 20 м, что дает возможность развивать такие новые виды строительных технологических процессов, как, например, сооружение стены в грунте.

Значительное применение получило навесное оборудование для рыхления грунтов. Для этого вида оборудования основными параметрами при работе являются: наибольшая глубина рыхления, которая при обычном одном зубе достигает 2 м и более; радиус, описываемый режущей кромкой зуба.

Гидравлические экскаваторы обладают возможностью производить самомонтаж, используя собственное рабочее оборудование. Это обеспечивает быструю смену любого узла и использование на одном объекте многочисленного сменного рабочего оборудования с минимальными затратами времени и труда.

Мощность гидравлических экскаваторов больших типоразмеров почти не отличается от канатных такой же массы, хотя они обладают значительно большими усилиями и ковшами. Однако из числа машин малых и средних типоразмеров мощность гидравлических машин в 1,4... 1,5 раза больше канатных. Удельный расход энергии на 1 м3 грунта в 1,5 ...1,7 раза меньше у гидравлических машин. Все это в комплексе объясняет причины быстрого распространения гидравлических экскаваторов и почти полное вытеснение ими канатных машин в строительном производстве.