книги / Электрооборудование одноковшовых экскаваторов

ГЛ А В А П ЕР В А Я

ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ОДНОКОВШОВЫХ ЭКСКАВАТОРАХ И РЕЖИМЫ ИХ РАБОТЫ

1-1. УСТРОЙСТВО И НАЗНАЧЕНИЕ ОДНОКОВШОВЫХ ЭКСКАВАТОРОВ

Одноковшовые экскаваторы, применяемые в строи­ тельстве и на открытых горных разработках полезных ископаемых для копания и перемещения грунта, отно­ сятся к выемочно-погрузочным машинам циклического действия.

Одноковшовые экскаваторы классифицируют по сле­ дующим признакам: назначению, роду привода (сило­ вой установки) й типу ходовой части.

Одноковшовый экскаватор (рис. 1-1,а) состоит из следующих основных частей: рабочего оборудования 1—3, поворотной платформы 10, ходового устройства 9, силового оборудования 5, 11, 18 и системы управления последним. Рабочее оборудование включает стрелу 1, рабочий орган 2 (ковш), и рукоять 3. Различают рабочее оборудование с жесткой или гибкой подвеской рабочего органа. Жесткая подвеска определяется жесткой кине­ матической связью стрелы с рабочим органом посред­ ством рукояти (рис. 1-1,а, в), а при гибкой подвеске рабочий орган подвешен на канатах и не имеет фикси­ рованной траектории (рис. Г-1,6, г, д).

В зависимости от типа сменного рабочего органа раз­ личают экскаваторы: прямую лопату (рис. 1-1,а) для разработки грунтов, расположенных выше уровня его стоянки; обратную лопату (рис. 1-1,б) и драглайн (рис. 1-1,6) для разработки грунтов, расположенных ни­

5

работ; грейфер (рис. 1-1,г) для разработки сыпучих и мягких грунтов.

В зависимости от возможностей использования экс­ каваторов с различными видами сменного рабочего обо­ рудования различают экскаваторы универсальные и специальные. К универсальным относятся экскаваторы, конструкция которых позволяет путем замены рабочего оборудования использовать их для выполнения несколь­ ких видов различных работ (например, копание, мон­ тажные и погрузочно-разгрузочные работы и т. д.)-- В эту группу входят строительные и строительно-карьер-

Рис. 1- 1. Одноковшовые экскаваторы с различным рабочим обору­ дованием.

стерня; в — зубчатый венец; 9 — ходовая тележка; 10 — поворотная платформа; // — двигатель подъема; 12—13 — генератор напора н подъема; 14 — сетевой

6

ные экскаваторы. В частности, экскаватор типа Э-2503 может иметь три вида сменного рабочего оборудования: прямая лопата, драглайн и кран. К группе специальных машин относятся экскаваторы, предназначенные для вы­ полнения только одного вида работ. Поэтому они имеют один вид рабочего оборудования.

Поворотная платформа экскаваторов опирается через ролики опорно-поворотного устройства на раму ходовой тележки 0 (рис. 1-1,я) либо на опорный металлический круг (базу) 6 (рис. 1-1,6).

Вращение поворотной платформы относительно ходо­ вой части осуществляется за счет обегания поворотной шестерни 7 механизма поворота 6 (рис. 1-1,а), установ­ ленного на платформе, вокруг зубчатого венца 8, непод­ вижно закрепленного на ходовом оборудовании.

Ходовое оборудование одноковшовых экскаваторов служит для их передвижения. Оно может быть гусенич­ ное, колесное и шагающее. Наиболее распространено гу­ сеничное оборудование, обеспечивающее хорошую прохо­ димость экскаватора. На мощных одноковшовых экска­ ваторах применяется шагающее устройство 7—9 (рис. 1-1,6).

По назначению одноковшовые экскаваторы подраз­ деляются на четыре типа.

Тип С — универсальные экскаваторы строительные, гусеничные и пневмоколесные, с ковшами вместимостью 0,15—2 м3, их принято обозначать индексом Э (напри­ мер, Э-751, Э-1251, Э-2001). Цифры обозначают вмести­

Э-1252. Такие экскаваторы применяются в основном для разработки легких грунтов в промышленном и жилищ­ ном строительстве.

Тип К — специальные экскаваторы карьерные, гусе­ ничные с ковшами вместимостью 4—8 м3, оснащенные прямой лопатой с относительно короткой стрелой и ру­ коятью, их принято обозначать индексом ЭКГ (напри­ мер, ЭКГ-4,6, ЭКГ-5 и ЭКГ-8, где цифры указывают вместимость ковша для легких пород в кубических мет­ рах). Экскаваторы предназначены для разработки тя­ желых грунтов, скальных пород и добычи полезных ис­ копаемых на открытых разработках угольной и горно­ рудной промышленности»

7

Тип В — специальные экскаваторы вскрышные гусе­ ничные, с-ковшами вместимостью 4—35 м3, оборудован­ ные прямой лопатой, но с удлиненной стрелой и. руко­ ятью, обозначаемые индексом ЭВГ (например, ЭВГ-4И, ЭВГ-б и ЭВГ-35/65, где в обозначении последнего типа экскаватора числитель означает вместимость ковша в кубических метрах, а знаменатель длину стрелы в мет­ рах). Экскаваторы применяют на вскрышных работах, при строительстве новых карьеров, а также для добычи полезных ископаемых на открытых разработках в горно­ добывающей промышленности.

Тип Ш — специальные экскаваторы-драглайны, шага­ ющие с ковшами вместимостью 4— 100 м3, со стрелами длиной до 100 м, обозначаемые индексом ЭШ (напри­ мер, ЭШ-5/45, ЭШ-6/60, ЭЩ-10/60, ЭШ-15/90 и ЭШ-25/100), используют для разработки и отсыпки грунтов в отвал, проходки траншей, котлованов, насып­ ки дамб, плотин и на других работах при крупных гидро­ технических строительствах, а также на вскрышных ра­ ботах в горнодобывающей промышленности.

Для удовлетворения нужд народного хозяйства про­ мышленность в настоящее время выпускает экскавато­ ры, которые по своим показателям занимают промежу­ точное положение между строительными и карьерными (например, экскаваторы типа Э-2503 и в северном испол­ нении Э-2505). Экскаваторы этого типа выделяются в настоящее время в отдельную группу так называемых строительно-карьерных экскаваторов.

По производительности одноковшовые экскаваторы делятся на три класса: малой, средней, большой с вме­

1-2. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭКСКАВАТОРОВ

Экскаваторные механизмы по. роду своей работы под­ разделяются на основные и вспомогательные. К основ­ ным (главным) механизмам относятся механизмы, непо­ средственно участвующие в процессе экскавации, так, например, для прямой лопаты (рис. 1-1,а) — механизмы напора 4, подъема 17 и поворота 6, а для драглайна (рис. 1-1,6) — механизмы тяги 14, подъема 13, поворота

4.Остальные механизмы считаются вспомогательными. Основные механизмы одноковшовых экскаваторов

средней и большой производительности оборудуются

9

электроприводом, состоящим из электрического двига­ теля, передаточного механизма и системы управления электроприводом, йак правило, представляющей собой замкнутую систему автоматического регулирования. Экс­ каваторы малой производительности обычно имеют ди- зель-электрический, дизельный или гидравлический .при­ вод.

Некоторые серии строительных экскаваторов (Э-1250, Э-2500) рассчитаны на использование как дизельного, так

иэлектрического привода. По количеству установленных электродвигателей электрические экскаваторы делятся на однодвигательные и миогодвигательные.

Воднодвигательном экскаваторе (например, Э-1251) главные рабочие механизмы вращаются от од­ ного электродвигателя с помощью зубчатых, червячных

ицепных передач и других механических звеньев. При этом передача рабочего вращения выполняется путем сцепления фрикционов с ведущими элементами переда­ точного механизма. Возвратное движение производится под действием собственной массы рабочих органов с ре­ гулированием скорости опускания тормозами, а в неко­ торых рабочих механизмах путем реверсирования веду­ щих элементов кинематических схем. Такой электропри­ вод принято называть групповым. Для группового при­

вода используют асинхронные электродвигатели.

Если каждый главный рабочий механизм приводится в движение от отдельного электродвигателя 11, 12, 16 (рис. 1-1,6), то такой привод называется индивидуаль­ ным, а экскаватор относится к разряду многодвигатель­ ных.

Индивидуальный привод является более совершен­ ным по сравнению с групповым, так как предельно упрощается кинематика рабочего механизма и повыша­ ется тем самым к. п. д. привода. Такой привод дает воз­ можность работать при более выгодных скоростях, про­ изводить быстрый пуск и реверсирование двигателя-

В современных многодвигательных экскаваторах применяют для привода главных механизмов двигатели постоянного тока с независимым возбуждением, которые получают питание, как правило, от индивидуальных управляемых генераторов постоянного тока.

Кроме того, используется смешанный электропривод, когда для части рабочих механизмов применяют инди­ видуальный электропривод, а для другой группы рабо-

9

Э-2503 при рабочем оборудовании драглайна применя­ ется групповой электропривод для тягово-подъемных ра­ бочих механизмов и индивидуальный электропривод для поворотного механизма.

На строительных экскаваторах, как правило, приме­ няется однодвигательный привод переменного тока, а на специальных экскаваторах — многодвигательный элек­ тропривод постоянного тока. Здесь устанавливаются преобразовательные агрегаты, состоящие из трехфазного сетевого двигателя 14 (рис. 1-1,а) и нескольких генера­ торов постоянного тока 12, 13, 15; 16. Для привода вспомогательных механизмов во всех типах электриче­ ских экскаваторов используются асинхронные двигатели.

1-3. НАГРУЗОЧНЫЕ ДИАГРАММЫ РАБОЧИХ МЕХАНИЗМОВ И ГЛАВНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

При разработке грунта .рабочийпроцесс, экскавато­ ра-лопаты (рис. 1-1,а) слагается из отдельных циклов его работы. Каждый цикл состоит из следующих основ­ ных операций: опускание ковша в забой; копание, во время которого отделяется грунт от массива с наполне­ нием ковша и его подъемом вверх (траектория движежения от А до Б); поворот платформы к мес­ ту разгрузки ковша; открывание днища ковит и раз­ грузка; возвращение в забой с закрыванием днища ков­ ша. При этом подъемный механизм 17 осуществляет основное режущее усилие, а с помощью напорного ме­ ханизма 4 регулируется толщина снимаемой стружки.

После завершения цикла операции повторяются, об­ разуя новый цикл, пока не будет разработан слой грун­ та в зоне копания, что определяется полным выдвиже­ нием рукояти. Затем экскаватор передвигается ближе к забою.

Обычно цикл работы, например, для строительно­ карьерных экскаваторов типа Э-2503 при повороте на 90° составляет 22 с, а для карьерных экскаваторов ЭКГ-8—26 с.

Экскавация грунта экскаватором-драглайном (рис. 1-1,6) осуществляется также тремя рабочими ме­ ханизмами: тяговым, подъемным и поворотным. Рабочий цикл заключается в следующем: при помощи подъемно­ го каната 17 и при отпущенном (ослабленном) тяговом

1сГ