Дорожно-строительные машины: Экскаваторы

    

    Рис. 4. Схема многоковшового экскаватора 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Область применения.

    В настоящее время ни одна стройка  в стране не обходится без экскаваторов. Их высокая производительность, способность  работать в любых условиях, надежность, качество и разнообразие выполняемых  ими земляных работ обеспечили этим машинам широкое применение в  различных областях народного хозяйства. Недаром парк этих машин в нашей стране или, иными словами, общее количество экскаваторов, находящихся в ведении различных строительных организаций, составляет более 500 000. Однако потребность в них в связи с большим строительством в последние пятилетки так велика, что ежегодно на заводах изготавливается более 40000 экскаваторов.

    Для каких конкретно работ предназначены  экскаваторы? Их можно использовать при рытье котлованов, каналов, траншей, разработке выемок и насыпей, сооружении дамб и расчистке территорий, на вскрышных работах и в карьерах, при перегрузке сыпучих строительных материалов и планировочных работах и во многих других случаях.

    Область их применения в строительстве практически  не ограничена. Там, где есть доступ для этой машины, земляные работы будут выполнены с высоким темпом и качеством.

    Экскаваторы могут вести разработку грунта как  выше уровня площадки, на которой они  стоят, так и ниже этого уровня. Они могут действовать в стесненных условиях и разрабатывать грунт под слоем воды, выгружать выкопанный грунт в транспортные средства и отсыпать его на значительное расстояние от места копания в отвал, могут окончательно отделывать уклон и поверхность стенок траншей и котлованов, а также с достаточной точностью планировать горизонтальную поверхность строительной площадки или дна траншей и котлованов.

    Очевидно, что каждый вид работы требует  применения приспособленных для  этого экскаваторов и предназначенного для каждого конкретного случая рабочего оборудования. Под рабочим оборудованием подразумеваются те узлы машины, при помощи которых экскаватор непосредственно копает грунт (ковш, стрела, рукоять с системой их привода). Играет определенную роль в этих случаях также тип ходовой части машин: снабжен ли экскаватор гусеничным ходом, дающим машине возможность доступа в любое место строительной площадки при отсутствии подъездных путей и при плохих грунтовых условиях или имеет он пневмоколесную ходовую часть, хотя и обладающую худшей проходимостью, но позволяющую быстро перемещать машину с объекта на объект. Для выполнения определенных работ имеет значение вид привода рабочего оборудования. Так, экскаваторы с гидравлическим приводом более производительны, лучше приспособлены для планировочных, отделочных операций, однако машины с канатной подвеской более применимы при отрывке и углублении каналов с помощью ковша-драглайна, при земляных работах на значительном удалении от машины. И, конечно, большую роль при аренде экскаватора играет возможность поворота рабочего оборудования или, иными словами, наличие у них поворотной платформы, которая создает широкие возможности для выгрузки грунта и прочих работ.

    Таким образом, особенности конкретных видов  земляных работ, которые необходим/) выполнить экскаватору, — например, вырыть котлован, траншею, канал, спланировать поверхность площадки или перегрузить строительные материалы, а также объем грунта, предполагаемого к выемке, и грунтовые условия на объекте диктуют применение экскаваторов с определенными рабочим оборудованием, ходовой частью и типом привода рабочего оборудования.

    Для выполнения всех возможных видов  земляных работ выпускаются экскаваторы  различного конструктивного исполнения. Их можно разделить на две большие  группы: одноковшовые и многоковшовые.

    Одноковшовые  экскаваторы (их называют иногда экскаваторами  цикличного действия) все операции по копанию грунта, его перемещению  и выгрузке выполняют последовательно  и циклично: сначала заполняют  ковш грунтом, затем поворачивают загруженный ковш, в конце поворота выгружают грунт из ковша (в отвал или транспортные средства) и, наконец, возвращают порожний ковш в начальное положение для загрузки. Далее этот цикл операций повторяется.

    Многоковшовые экскаваторы (их называют также экскаваторами непрерывного действия) выполняют все рабочие операции по копанию, перемещению и выгрузке грунта одновременно. Пока часть ковшей или ножей режет грунт, другие перемещают его, а третьи — выгружают. При работе этих машин нет ярко выраженного повторяющегося цикла рабочих операций.

    Однаковшовые  экскаваторы получили большее распространение  в строительстве, чем многоковшовые, в связи с тем, что обладают большей универсальностью. 
Универсальность – это способность экскаватора выполнять разнообразные земляные работы, начиная от сооружения траншей, котлованов, каналов и кончая отсыпкой насыпей и дамб, а также вести погрузочно-разгрузочные работы. Конечно, все это экскаватор может выполнять только с помощью различного сменного рабочего оборудования. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    

    Расчет  производительности.

    К основным факторам, влияющим на производительность экскаватора, относятся следующие:

• трудность разработки горной массы, которая оценивается категорией породы и ее состоянием. При разработке, например, влажной глинистой породы, которая налипает на ковш, уменьшается полезный объем последнего и увеличивается продолжительность цикла из-за более длительной разгрузки ковша. В зимних условиях плохо раздробленный мерзлый грунт также снижает коэффициент наполнения ковша;
• технические данные, состояние и надежность экскаватора;
• квалификация машиниста;
• качество забоя, оцениваемое его высотой, условиями подхода транспорта к месту погрузки, освещенностью;

    организация работ, зависящая от достаточности  транспортных средств, состояния дорог, своевременного снабжения топливом, энергией, запасными частями и т.п.

    Настоящий стандарт распространяется на карьерные  роторные экскаваторы для открытых горных работ и устанавливает  единые методы определения расчетной  теоретической, эффективной и эксплуатационной производительности, применяемые для сравнительной оценки технического уровня.

    1. Максимальную расчетную теоретическую  производительность по разрыхленной  горной массе (Q_теор1) в кубических метрах в час рассчитывают по формулам

    Q_теор1=0,06×(g_к + 0,5 g_п)×S_max; (1)

    Q_теор1=3600×F_л×n_л×K_н, (2)

    где g_к - вместимость ковша (черт. 1);

    g_п - вместимость подковшового пространства (черт. 1);

    S_max - число опорожнений ковша;

    v_л - скорость ленты конвейера, м/с;

    K_н=0,9 (коэффициент загрузки ковша);

    F_л - расчетная площадь поперечного сечения транспортируемого материала на ленте, м².

    Расчетную ширину ленты определяют по формуле

    В=0,9 В_л - 50, (3)

    где В_л - ширина ленты, мм.

    

    Черт. 1

    Из  двух значений производительностей, полученных по формулам (1) и (2), принимают меньшее.

    2. Теоретическую производительность  по разрыхленной горной массе  (Q_тeop2) в кубических метрах в час рассчитывают по формулам:

    при заданном удельном усилии капания линейном (для трапециевидной формы ковша)

    Q_тeop2= £ Q_тeop1, (4)

    где a=

    (D - диаметр роторного колеса по  режущим кромкам ковшей, м;

    r - плотность горной массы, т/м³;

    f - коэффициент разрыхления горной  массы в ковшах);

    b=0,102 K₁

    (K₁ - удельное усилие копания, линейное, Н/см;

    i - число промежуточных режущих кромок между соседними ковшами);

    c=K₁×0,162×D×S_max (1 + i)×r₁ - 232 N_p

    (r₁ - радиус закругления режущих кромок ковшей в плоскости периметра резания (черт. 2), м;

    N_p - мощность привода роторного колеса, кВт);

    

    Черт. 2

    при заданном удельном усилии копания поверхностном

    Q_тeop2= £ Q_тeop1 (5)

    где K_F - удельное поверхностное усилие копания, Н/см².

    3. Эффективную производительность (Q_э) в кубических метрах в час рассчитывают по формуле

    Q_э= ,

    где K_заб - коэффициент забоя, характеризующий потери времени на выполнение вспомогательных технологических операций при отработке расчетного забоя, определяемый по формуле

    K_заб= , (6)

    где Т_э - необходимое время непосредственной экскавации при отработке блока с производительностью Q_тeop2, ч;

    Т_вс - расчетное время на выполнение операций при отработке блока (остановка и реверсирование механизма поворота в конце каждой стружки, переходы от стружки к стружке, от слоя к слою и от одного блока к другому), ч;

    K_у - коэффициент управления, характеризующий изменение фактической средней производительности экскавации по сравнению с теоретической и дополнительные потери времени из-за увеличения, по сравнению с расчетной, длительности вспомогательных технологических операций при отработке блока.

    Для ориентировочных расчетов значения коэффициента управления K_у равны:

    0,75...0,85 - для экскаваторов, не оборудованных  автоматической системой управления;

    0,85...0,95 - для экскаваторов, оборудованных  автоматической системой управления.

    Расчет  при эксплуатации экскаватора

    Q_э=V_б/t_б, (7)

    где V_б - объем блока, отработанного роторным экскаватором, м³;

    t_б - время отработки блока, ч.

    Эксплуатационную  производительность (Q_экс) в кубических метрах в час рассчитывают по формулам

    Q_э=Q_э×K_т.и,

    где K_т.и - коэффициент технического использования по РД 50-650; при эксплуатации экскаватора

    Q_э=V_б/t_к, (7)

    где t_к - календарный фонд времени за вычетом организационных простоев, периода перегонов роторного экскаватора из-за перестройки технологической схемы, а также периода не свойственных работ (перевалка, зачистка трассы и т.д.), ч.

    При работе роторного экскаватора в  составе комплекса горно-транспортного  оборудования календарный фонд времени  определяют без учета всех простоев (аварийных, технологических, организационных и т.д.), связанных с другими машинами комплекса в часах. 
 
 
 
 
 
 
 
 

Список  литературы

1. http://stroy-technics.ru/jekskavatory/
2. Беркман И. Л. Универсальные одноковшовые строительные экскаваторы / И. Л. Беркман, А. В. Раннев, А. К. Рейш. — М., Машиностроение, 1977 г.
3. Краткий справочник машиниста экскаватора / под. ред. А. Ф. Яковлева, М. Машиностроение — 1972 г.
4. Экскаваторы и стреловые самоходные краны. Каталог справочник. – М.: АО «Машмир», 1998.
5. Баловнев В. Дорожно-строительные машины и комплексы – М.-Омск, СибАДИ, 2001.

6. Гальперин М.И., Домбровский Н.Г. Строительные машины: учебник для вузов. - 3-е  изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1980. - 344 с.