Экскаваторы с гибкой подвеской рабочего оборудования пред­ставляют собой полноповоротные машины (рис. 4.14) с одномотор­ным и многомоторным (дизель-электрическим) приводом. На пово­ротной платформе таких машин смонтирована двуногая опорная стойка, несущая стрелоподъемный полиспаст. Промышленность вы­пускает строительные экскаваторы с одномоторным приводом 3.15 разменных групп, с многомоторным приводом — 6-й размерной группы.

Рис. 4.14. Строительные полноповоротные экскаваторы с механическим приводом и гибкой подвеской рабочего оборудования:

а — пневмоколесный третьей размерной группы; б — гусеничный четвертой размерной группы; 1 — пневмоколесное ходовое устройство; 2 — поворотная платформа; 3 — двуногая стойка; 4 — стрелоподъемный канат; 5 — передняя стойка; 6 — кабина машиниста; 7 — подъемный канат; 8 — стрела; 9 — рукоять; 10 — ковш обратной лопаты; 11 — тяговый канат; 12 — опорно-поворотное устройство; 13 — гусеничное ходовое устройство

 

Основными видами сменного рабочего оборудования таких экс­каваторов являются прямая и обратная лопаты, драглайн, грейфер и кран. Кроме указанных видов экскаваторы оснащаются также оборудованием для погружения свай и шпунта, планировки и зачи­стки площадок и откосов, засыпки траншей, корчевания пней, рых­ления мерзлых и скальных грунтов, взламывания дорожных покры­тий, разрушения старых фундаментов зданий и стен и т. п.

Экскаватор с рабочим оборудованием прямой лопаты (рис. 4.15, а) разрабатывает грунт в забое, расположенном выше уровня стоянки машины. В комплект оборудования прямой лопаты входят стрела 6, рукоять 4 с седловым подшипником, ковш 3 с от­крывающимся днищем, напорный механизм 5 (у экскаваторов 2-й и 3-й размерных групп напорный механизм отсутствует), полиспасты / и 2 подъема стрелы и ковша. Наполнение ковша происходит при подъеме его полиспастом 2, и выдвижении рукояти в сторону забоя напорным механизмом, регулирующим толщину стружки. Выгрузка ковша осуществляется открыванием его днища.

Экскаватор с оборудованием обратной лопаты (рис. 4.15, 6) предназначается для рытья траншей и небольших котлованов, расположенных ниже уровня его стоянки. Рабочее оборудование об­ратной лопаты состоит из ковша 8, рукояти 4, стрелы 6, передней стойки 7 и полиспастов: тягового 9, подъемного 2 и стрелового 1 (для удержания передней стойки). Наполнение ковша, врезаемого в грунт под действием веса рабочего оборудования, происходит при подтягивании его к экскаватору тяговым полиспастом 9 и одновре­менном ослаблении натяжения подъемного полиспаста 2. Выгрузка грунта из ковша осуществляется поворотом рукояти от забоя при ослаблении тягового полиспаста и подъеме рабочего оборудования подъемным полиспастом.

 

Экскаватор с оборудованием драглайна (рис. 4.15, в) разра­батывает грунт ниже уровня своей стоянки и применяется для рытья котлованов, водоемов и траншей, а также для разработки различ­ных выемок под водой. Сменное рабочее оборудование драглайна включает удлиненную решетчатую стрелу 10, специальный ковш совкового типа 12 с подъемными и тяговыми цепями, стрелоподъем­ный полиспаст 1, подъемный 11, тяговый 14 и разгрузочный (опро­кидной) 13 канаты и механизм наводки (систему направляющих блоков 15) тягового каната. Наполнение ковша, прижимаемого к за­бою собственным весом, происходит при подтягивании его к экска­ватору тяговым канатом 14. Выгрузка поднятого на необходимую высоту ковша осуществляется путем его поворота при ослаблении натяжения тягового и опрокидного канатов.

Экскаватор с крановым оборудованием — экскаватор-кран (рис. 4.15, г) используют на различных монтажных и погрузоч-но-разгрузочных работах. В комплект кранового оборудования вхо­дят удлиненная решетчатая стрела 10, стрелоподъемный 1 и грузо­вой 2 полиспасты, крюковая подвеска или специальные устройства для захвата грузов.

Экскаватор с грейферным оборудованием (рис. 4.15, д) при­меняют при погрузке и выгрузке сыпучих и мелкокусковых материа­лов, очистке траншей и котлованов от обрушившегося грунта и сне­га, для рытья колодцев и узких глубоких котлованов в легких грунтах, а также для рытья траншей под водой. Грейферное обору­дование включает удлиненную решетчатую стрелу 10, двухчелюст-ной грейферный ковш 17, подъемный 11 и замыкающий 16 канаты. Наполнение ковша происходит в результате смыкания его челюстей при натяжении замыкающего и ослаблении подъемного канатов. Разгрузка ковша осуществляется при ослаблении замыкающего ка­ната.

Для осуществления рабочего процесса каждый экскаватор с ме­ханическим приводом имеет следующие исполнительные механиз­мы: главную лебедку, приводящую в действие рабочий орган при копании, стрелоподъемную лебедку для изменения угла наклона стрелы, механизм поворота платформы с рабочим оборудованием вокруг вертикальной оси, механизм передвижения, реверсивный ме­ханизм (реверс) для изменения направления движения исполнитель­ных механизмов. Для работы с обратной лопатой, драглайном и грейфером главная лебедка имеет два канатных барабана — подъ­емный для подъема ковша и тяговый для подтягивания ковшей об­ратной лопаты и драглайна, замыкания челюстей грейфера. При крановом оборудовании используют один подъемный барабан для подъема крюковой подвески. При работе с прямой лопатой тяговый барабан главной лебедки заменяется звездочкой цепной передачи, приводящей в действие напорный механизм для выдвижения (напо­ра) и втягивания (возврата) рукояти с ковшом. Оба барабана лебед­ки свободно сидят на валу главной трансмиссии экскаватора, посто­янно вращаемой двигателем, и плавно подключаются к ней индивидуальными ленточными фрикционными муфтами с пневма­тическим или гидравлическим управлением. Торможение барабанов обеспечивается управляемыми ленточными тормозами. Назначение и устройство механизмов подъема стрелы, поворота платформы и передвижения экскаватора такие же, как у полноповоротных стре­ловых самоходных кранов с одномоторным приводом.

В городском строительстве наиболее широко применяют полно­поворотные строительные экскаваторы с механическим приводом 3...5 размерных групп на пневмоколесных и гусеничных ходовых устройствах. Основным рабочим оборудованием таких машин явля­ется обратная лопата.

В состав кинематических схем экскаваторов с механическим приводом входят главная муфта (обычно фрикционная одно- или многодисковая) и главная трансмиссия, валы которой получают по­стоянное вращение от дизеля при включении главной муфты. Вме­сто главной муфты может быть установлен гидротрансформатор, позволяющий автоматически регулировать скорость рабочего орга­на в зависимости от действующей на него внешней нагрузки и пре­дохраняющий двигатель и трансмиссию от перегрузок при внезап­ном стопорении рабочего органа. Вместе с валами главной трансмиссии вращаются жестко соединенные с ними детали — зуб­чатые колеса, передающие вращение от одного вала трансмиссии к другому, и ведущие элементы муфт, с помощью которых осуществ­ляется подключение исполнительных механизмов к главной транс­миссии.

Рассмотрим в качестве примера типовую кинематическую схему экскаватора 4-й размерной группы (рис. 4.16).

Привод всех механизмов экскаватора осуществляется от дизе­ля /. При включении главной фрикционной муфты сцепления 2 получают постоянное вращение элементы главной трансмиссии — четырехрядная цепная передача 3, шестерни 4, 5, 7, валы /, //, IV и жестко связанные с ними ведущие шкивы двухконусных фрикционных муфт 32 реверсивного механизма и 6 включения промежуточного вала III, а также ленты ленточных фрикционных муфт 8 и 25 включения барабанов главной лебедки. Для наполне­ния ковша прямой лопаты осуществляют подъем и выдвижение (напор) ковша с рукоятью, подключив к главной трансмиссии сдвоенные'ведущие звездочки 10 напорного механизма и подъем­ный барабан 23 главной лебедки. Барабан 23 соединяется с валом IV ленточным фрикционом 25. Навиваемый на барабан подъем­ный канат 22 образует с головными блоками 20 стрелы 13 и бло­ком 21 ковша двухкратный полиспаст, подтягивающий ковш к оголовку стрелы.

Для остановки ковша и удержания его в заданном положении выключают фрикцион 25 и одновременно включают ленточный тормоз 24, которым регулируют также скорость опускания ковша, движущегося под действием собственного веса. Напорное движе­ние ковша осуществляют включением ленточного фрикциона 8. При этом получают вращение сдвоенные звездочки 10, одна из ко­торых соединена однорядной цепью со звездочкой 11 напорного барабана 12 на валу V, а другая — цепью со звездочкой 27 на про­межуточном валу III. На вращающийся напорный барабан навива­ются две ветви напорного каната 15 (а возвратный канат 14 с него свивается), огибающего направляющие блоки 16, седлового под­шипника 19 и уравнительный блок 17 на конце рукояти 18, в ре­зультате чего рукоять с ковшом выдвигаются, осуществляя напор. Торможение напорного механизма обеспечивается ленточным тор­мозом 9. Для возврата (втягивания) рукояти с ковшом включают двухконусную фрикционную муфту 6 с одновременным выключе­нием ленточных муфты 8 и тормоза 9, в результате чего получает вращение звездочка 27, жестко соединяемая при копании с валом III кулачковой муфтой 28.

От звездочки 27 передается движение в обратном направлении блоку звездочек 10 и напорному барабану 12. На последний будет навиваться возвратный канат 14, втягивающий рукоять с ковшом. Для подъема стрелы соединяют с главной трансмиссией стрело-подъемный барабан 29 последовательным включением двух муфт — кулачковой 28 (смещением вправо), жестко закрепляющей барабан 29 на промежуточном валу ///, и конусной фрикционной 6. На барабан навивается канат стрелоподъемного полиспаста. Подъем стрелы прекращается выключением муфты 6 и включени­ем ленточного тормоза 34, удерживающего стрелу от свободного опускания. Надежное удержание поднятой стрелы в процессе работы экскаватора обеспечивается храповым остановом 31, смон­тированным на стрелоподъемном барабане. Опускание стрелы осуществляется в режиме работы двигателя машины при выклю­ченной муфте 28. Скорость опускания стрелы ограничивается об­гонной муфтой 26 на валу IV, связанной со стрелоподъемным барабаном цепной передачей 30. Механизмы поворотного и ходо­вого устройств экскаватора приводятся в действие от вертикально­го вала VI реверсивного механизма с коническими шестернями 33 и 35 и двумя двухконусными фрикционными муфтами 32. При включении одной из муфт осуществляется реверсирование вала VI и соответственно изменение направления вращения платформы или передвижения машины. От вала VI вращение передается валу VII и шестерням 42 и 44, свободно вращающимся на вертикальных поворотном VIII и ходовом IX валах.

Поворот платформы с рабочим оборудованием осуществляется при включении одной из муфт реверса — кулачковой муфты 39, жестко соединяющей шестерню 42 с валом VIII, и обкатывании шестерни 43 внутри зубчатого венца 45, жестко прикрепленного к ходовой раме. Торможение поворотной платформы и фиксирова­ние ее в заданном положении обеспечиваются ленточным тормо­зом 38.

Движение ходовому механизму экскаватора сообщается при включении одной из муфт реверса и кулачковой муфты 40 (муфта 39 при этом автоматически выключается), жестко соединяющей шестерню 44 с валом IX. От вала IX вращение передается через па­ру конических шестерен 46 горизонтальному ходовому валу X, со­стоящему из трех частей, соединяемых между собой двумя кулачковыми муфтами 48. При одновременном включении муфт приводятся в движение через цепные передачи 49 обе ведущие звездочки 50 гусениц 51, обеспечивая прямолинейное движение экскаватора. Для поворота экскаватора отключают от трансмис­сии одну из звездочек 50 выключением соответствующей муфты 48. При этом машина поворачивается относительно отключенной гусеницы. Торможение гусениц осуществляется ленточными тор­мозами 47, сблокированными с муфтами 48. Неподвижность хо­дового устройства при работе экскаватора обеспечивается двусторонним управляемым стопором.

Скорость поворота платформы и передвижения машины изме­няют попеременным введением в зацепление с зубчатыми колесами 37 и 41 блок-шестерни 36. Меньшую скорость поворота использу­ют при работе с грейфером, драглайном и крановым оборудовани­ем, большую — с прямой и обратной лопатой. Смену различных видов рабочего оборудования производят непосредственно на строительной площадке. При замене оборудования прямой лопаты на блок звездочек 10 главной лебедки устанавливают состоящий из двух половинок барабан 52. При крановом оборудовании на барабане 23 закрепляют подъемный канат 22. При оборудовании драглайна на барабане 52 закрепляют подъемный 22, а на бараба­не 23 — тяговый 53 канаты. При грейферном оборудовании на ба­рабане 22 закрепляют подъемный канат 23, а на барабане 52 замыкающий канат 54.

Управление всеми основными механизмами экскаватора — пневматическое или гидравлическое. Вспомогательные механизмы (кулачковые муфты включения валов поворотного и ходового ме­ханизмов, переключения скоростей, включения лебедки подъема стрелы и главной муфты), включаемые реже, имеют рычажное управление.