книги / Траншейные экскаваторы

В. А. РУМЯНЦЕВ, И. 3. ФИГЛИН

ТРАНШЕЙНЫЕ

ЭКСКАВАТОРЫ

МОСКВА «МАШИНОСТРОЕНИЕ» 1980

ББК 32.4Н Р86 УДК 621.879

Рецензент канд. техн. наук И. Л. Ципурский

35к.

Вкниге дан обзор конструкций и приведено описание устройства отечествен­ ных экскаваторов непрерывного действия, используемых для выполнения траншей­

ных работ; к их числу относятся цепные и роторные траншейные экскава­ торы, а также экскаваторы с днскофрезерным рабочим органом. В связи с при­ менением гидравлических приводов наряду с механическими схемами рассмотрены гидравлические системы машин. Уделено внимание вопросам разработки грунтов траншейными экскаваторами, на конкретных примерах рассмотрена методика расчета основных параметров машин.

Книга предназначена для инженерно-технических работников, занятых кон­ струированием, изготовлением и эксплуатацией траншейных экскаваторов.

© Издательство «Машиностроение», 1980 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Применение траншейных экскаваторов в народном хозяй­ стве определяется их способностью эффективно разрабатывать талые и мерзлые грунты при прокладывании различных ком­ муникаций в промышленном и гражданском строительстве.

Траншейными экскаваторами роют траншеи для укладыва­ ния водопроводных и канализационных систем, нефте- и газо­ проводов, кабелей различного назначения, ленточных фундамен­ тов и т. п. Роторные экскаваторы отдельных моделей, в том числе с дискофрезериыми рабочими органами, и цепные эк­ скаваторы, оборудованные баровыми устройствами, в зимнее время применяют не только для рытья траншей, но и для наре­ зания узких траншей и рыхления мерзлого грунта с последу­ ющей его выемкой и транспортированием одноковшовыми экскаваторами и бульдозерами при сооружении котлованов и траншей большого сечения.

Другой не менее важной областью применения траншейных экскаваторов является мелиоративное строительство.

Траншейные экскаваторы отдельных моделей (например, экскаватор ЭТЦ-202А, выпускаемый Таллинским экскаватор­ ным заводом) оснащены оборудованием для укладки дрен. Экскаватор ЭТЦ-252, выпускаемый как машина общестроитель­ ного назначения, в отдельных организациях конструктивно до­ рабатывают, чтобы в мелиорации и ирригации рыть небольшие оросительные каналы и траншеи для укладывания дренажных труб на глубину до 3,5 м в случаях, когда давление гусениц базового тягача на грунт допускается не менее 0,65 кгс/см2.

Использование роторных траншейных экскаваторов наибо­ лее эффективно при разработке траншей глубиной до 2 м в та­ лых грунтах I—IV категорий. Применение цепных траншейных экскаваторов наиболее целесообразно при рытье траншей глу­ биной свыше 2 м в талых грунтах I—IV категории.

Экскаваторы ЭТР-132Б и ЭТР-134 рассчитаны на разраба­ тывание мерзлых грунтов прочностью, соответствующей по

3

Глава 1

КОНСТРУКТИВНЫЕ СХЕМЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНШЕЙНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ

1. ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ ТРАНШЕЙНЫХ ЭКСКАВАТОРОВ

Бурное развитие промышленного и гражданского строитель­ ства и растущая тенденция строительства подземных коммуни­ каций привели к увеличению объема работ по прокладке газонефтепроводов, водоводов, канализационных систем, энергети­ ческих кабелей и кабелей связи. Основную часть земляных ра­ бот при строительстве этих коммуникаций выполняют траншей­ ными экскаваторами.

Траншейные экскаваторы непрерывного действия являются специализированными машинами, с помощью которых роют за один проход траншеи требуемого профиля. Траншейные экска­ ваторы, снабженные дополнительным оборудованием для уклад­ ки дренажных труб и приспособлениями для автоматического выдерживания заданного уклона траншеи, находят применение в мелиоративном и ирригационном строительстве. Кроме того, траншейные экскаваторы применяют для вскрытия трубопрово­ дов при выполнении ремонтных работ.

При равных массах и мощности силовых установок произ­ водительность траншейного экскаватора выше, чем одноковшо­ вого экскаватора. Это в первую очередь и определяет все уве­ личивающийся выпуск траншейных экскаваторов. Ведущими странами по выпуску траншейных экскаваторов являются Анг­ лия, ГДР, СССР, США, ФРГ, Франция.

Современные траншейные экскаваторы относятся к числу наиболее эффективных и высокопроизводительных землеройных машин. Научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, проводимые с целью совершенствования конструкции траншейных экскаваторов, привели к их развитию в следующих направлениях.

1. Гидравлические устройства практически полностью вытес­ нили механические передачи в системах управления, вспомо­ гательных силовых системах (подъем и опускание рабочего обо­ рудования, передвижение отвального устройства) и широко применяются в основных силовых системах машин (рабочее

5

передвижение, отвальное устройство). Тенденция к полной гид­ рофикации ярко выражена в конструкциях траншейных экска­ ваторов фирм Case (Davis) и Vermeer (США) и Gert Маи (ФРГ).

2. До недавнего времени для обеспечения наибольшей про­ изводительности траншейного экскаватора при изменяющихся грунтовых условиях и пересеченности местности требовалось частое переключение передач, постоянное корректирование кур­ са движения машины, выдерживание заданной глубины копа­ ния. В конструкциях траншейных экскаваторов большинства моделей эта проблема решена применением гидромеханической трансмиссии с бесступенчатым регулированием скорости [напри­ мер, экскаваторы Таллинского производственного объединения «ТАЛЛЭКС», Дмитровского экскаваторного завода (СССР), а также фирм Barber Green, Case (Davis), Vermeer (США), К. G. Hoes, Gert Май (ФРГ), гидравлической системы управле­ ния с одним рычагом [экскаваторы фирмы Case (Davis) (США)]; для выдерживания заданной глубины копания начи­ нают применять лазерные устройства.

Наряду с тенденциями создания все более крупных машин (фирмы Vermeer, Barber Green (США)], расширяется произ­ водство и малогабаритных экскаваторов.

3. Кроме совершенствования конструкций машин с основ­ ным рабочим оборудованием (цепным или роторным) намети­ лось стремление к повышению универсальности траншейных экскаваторов путем навески одноковшового, бульдозерного и бурового оборудований, оборудования для разработки мерзлых грунтов. Большое внимание уделяется улучшению условий тру­ да обслуживающего персонала.

Траншейные экскаваторы отличаются относительно большим числом исполнительных механизмов (четыре и более), приво­ дятся которые, как правило, от одного двигателя, а их работа характеризуется различными скоростями и силовыми режима­

Для привода роторных рабочих органов в основном приме­ няют механическую трансмиссию, включающую коробку пере­ дач, телескопический карданный дифференциал, цепные пере­ дачи (экскаваторы Брянского завода ирригационных машин (СССР), а также фирм Barber Green, Gar Wood Industries, Cleveland (США)].

Для предохранения трансмиссии от поломок при перегруз­ ках применяют муфты предельного момента — в основном фрикционные. Применение муфт предельного момента в приво-

G

де ротора повышает надежность и долговечность трансмиссии экскаватора.

Для повышения универсальности отдельных моделей для роторов поставляют ковши нескольких типоразмеров, а также находят применение откосообразователи и уширители [экскава­

трудности его разработки роторы оснащают режущими пери­ метрами со сплошной кромкой или с зубьями. Кроме этого, ков­ ши имеют сменные днища — сплошные или прутковые [экска­ ваторы серии Super G и Super 7 Buckeye (США)].

Для лучшей приспособляемости экскаваторов к различным условиям работы роторы имеют до 6 скоростей вращения (экскаваторы серии Super 7).

В приводе цепных рабочих органов помимо механической трансмиссии находят применение и объемныегидропередачи

(США), Allen (Англия), Schaeff (ФРГ)].

Для цепных рабочих органов экскаваторов отдельных фирм

Super В. Buckeye (США) включает цепные траншейные экска­ ваторы трех модификаций с глубиной копания 1,83; 2,59 и 3,35 м. Глубину копания изменяют с помощью набора сменных концевых удлинителей ковшовой рамы, элементов цепи и ков­ шей. Экскаватор Super В каждой модификации оснащают ков­ шами трех типоразмеров. К режущему периметру ковшей со стороны днища приваривают державки для режущих зубьев. Сменные боковые державки прикрепляют с помощью болтов. Установкой боковых зубьев различных размеров можно изменять ширину траншеи. В комплект рабочего органа входят лопастные и ножевые очистители ковшей, улучшающие процесс опорожне­ ния ковшей при работе в липких грунтах.

Грунт в отвал на экскаваторах крупных моделей переда­ ется ленточными транспортерами, а на малогабаритных — шне­ ками на одну или обе стороны от траншеи. Привод ленты от­ вального транспортера на траншейных экскаваторах большин­ ства моделей гидравлический: Barber Green, Parsons, Cleveland (США), Дмитровского экскаваторного завода (СССР).

Одним из показателей прогрессивности конструкции экска­ ватора является применение бесступенчатого регулирования

7

скорости рабочего передвижения (подача рабочего органа на забой). Единственной фирмой, которая выпускает траншейные экскаваторы всех моделей со ступенчатым изменением скорости рабочего передвижения, является фирма Cleveland (США).

За последние годы в конструкциях отечественных траншей­ ных экскаваторов наметилась тенденция к замене механических приводов гидравлическими. Основным достоинством гидропри­ вода является возможность бесступенчатого регулирования ско­ ростей исполнительных механизмов с реализацией больших пе­ редаточных чисел. Внедрение гидропривода позволяет упростить компоновочные схемы экскаваторов, значительно сократить чис­ ло коробок передач, редукторов, муфт и других элементов ме­ ханических передач.

Использование гидропривода обеспечивает в большинстве случаев высокий технико-экономический уровень машин, позво­ ляет повысить универсальность цепных траншейных экскавато­ ров оснащением их землеройным оборудованием других видов. Автоматическое управление исполнительными механизмами и гидроприводом повышает производительность и улучшает усло­ вия работы машиниста.

Все оборудование траншейного экскаватора по своему на­ значению может быть разделено на три основные группы.

1. Рабочее оборудование, включающее рабочий орган и от­

и платформы с установленной на ней кабиной, силовой уста­ новки и других узлов.

3. Вспомогательное оборудование, состоящее из механизма подъема и опускания рабочего органа и транспортирующего устройства.

В основе выбора траншейных экскаваторов лежат парамет­ ры, позволяющие определить целесообразность использования экскаватора для земляных работ конкретного вида по заданной технологической схеме. Все траншейные экскаваторы могут быть классифицированы: по номинальной глубине копания; по номинальной ширине копания; по технической производитель­ ности; по мощности силовой установки; по общей массе; по дав­ лению ходового оборудования на грунт.

Номинальная глубина копания является основным парамет­ ром, определяющим типоразмер траншейного экскаватора.

Траншейные экскаваторы по способу навески рабочего обо­ рудования бывают с навесным, полуприцепным и прицепным ра­ бочим органом; по виду (в соответствии с ГОСТ 19618—74) — цепные (ЭТЦ) для рытья траншей в грунтах I—III категорий и роторные (ЭТР) для рытья траншей в грунтах I—IV категорий. Экскаваторы выгружают грунт в отвал на правую или левую стороны, а цепные экскаваторы с глубиной копания свыше

8

2,5 м еще и в транспорт. В конструкциях машин предусмотре­ на возможность работы с оборудованием для рытья траншей с откосами, а также применение специального оборудования для разработки мерзлых грунтов. В кабинах экскаваторов преду­ смотрена вентиляция и отопление, сиденье машиниста имеет амортизацию и регулируется по высоте и в продольном направ­ лении. Также предусмотрены стеклоочистительные и солнцеза­ щитные устройства на лобовом стекле кабины. Установлен ми­ нимальный уровень освещенности кабины, мест обслуживания и ремонта (50 лк). Каждый экскаватор оснащен запасными ча­ стями, инструментом, заправочным и смазочным инвентарем. Отечественные траншейные экскаваторы могут работать при температуре окружающего воздуха от +40 до —40° С.

2. ЦЕПНЫЕ ТРАНШЕЙНЫЕ ЭКСКАВАТОРЫ

Цепные траншейные экскаваторы представляют собой са­ моходные землеройные машины непрерывного действия на гу­ сеничном или пневмоколесном ходу.

Экскаваторами общестроительного назначения роют тран­ шеи в грунтах I—III категорий (ГОСТ 17343—71) под укладку водопроводных труб, нефте- и газопроводов, кабельных и дру­ гих коммуникаций. Цепными траншейными экскаваторами роют траншеи на глубину до 4 м и при наличии соответствующего сменного оборудования разрабатывают траншеи в мерзлых грунтах в условиях умеренного климата. Экскаваторами специ­ ального назначения укладывают дрены, вскрывают трубопрово­ ды, разрабатывают только мерзлые грунты. Экскаваторы обще­ строительного назначения выполняют по ГОСТам; экскаваторы специального назначения, а также с рабочим органом фрезер­ ного и шнекового типа изготовляют по отраслевым техническим условиям и стандартам.

Цепные траншейные экскаваторы относят к числу непово­ ротных машин продольного копания. Как правило, при работе они движутся вдоль оси отрываемой траншеи, при этом рабочее оборудование находится сзади кабины.

Экскаваторы общестроительного назначения

Экскаватор ЭТЦ-161 (рис. 1) предназначен для рытья траншей прямоугольного профиля в талых грунтах I—III ка­ тегорий под укладку кабелей и водопроводных труб, а также для мелких планировочных работ и засыпки траншей. Кон­ струкция экскаватора приспособлена для установки барового сменного оборудования для разработки мерзлых грунтов в ус­ ловиях умеренного климата. Экскаватор разрабатывает тран­ шеи на подъемах и спусках с уклоном до 10° и на косогорах с наклоном до 5°.

9