4.7. Машины циклического действия для разработки траншей и котлованов
4.7.1. Общие сведения об одноковшовых универсальных экскаваторах
Одноковшовые экскаваторы представляют собой машины, предназначенные для разработки траншей и котлованов. Одноковшовые экскаваторы являются машинами общестроительного назначения. Они широко применяются при строительстве магистральных трубопроводов.
Рабочий процесс экскаватора состоит из следующих операций: рабочего хода (копания) ковша, поворота стрелы и выгрузки ковша, холостого (обратного) хода ковша и перемещения самого экскаватора по мере разработки траншеи. Рабочее, силовое и вспомогательное оборудование, основная часть трансмиссии, механизмы управления, а также кузов экскаватора расположены на платформе. Она опирается на ходовую часть экскаватора при помощи опорно-поворотного устройства и может поворачиваться в горизонтальной плоскости.
Большинство одноковшовых экскаваторов выпускается полноповоротными. В последнее время получили широкое применение также неполноповоротные экскаваторы малой мощности, выполненные как оборудование с гидравлическим приводом на гусеничных и колесных тракторах.
По конструкции ходового оборудования экскаваторы, применяемые для строительства магистральных трубопроводов, разделяются на гусеничные и пневмоколесные, по силовому оборудованию – на дизельные и комбинированные: дизель-электрические и дизель-гидравлические (рис. 4.17–4.21).
Главным параметром экскаватора принят объем его ковша. На строительстве трубопроводов в основном получили распространение экскаваторы с емкостью ковша от 0,3 до 2 м3, при ремонтных работах – 0,3–0,8 м3.
Одноковшовые экскаваторы общестроительного назначения получили название универсальных потому, что кроме рытья траншей и котлованов ими при соответствующем переоборудовании производят погрузочно-разгрузочные и монтажные работы, забивку свай, корчевку леса, рыхление мерзлоты, трамбовку, планировку и многие другие работы. Для этого одноковшовые строительные экскаваторы снабжаются сменным рабочим оборудованием. Под сменным рабочим оборудованием подразумеваются те части экскаватора, посредством которых производятся копание и рыхление грунта, подъем грузов, зачерпывание и перегрузка сыпучих материалов и т. д. (рис. 4.17).
Современные универсальные одноковшовые экскаваторы имеют до 15 видов сменного оборудования.
Для экскаваторов с емкостью ковша выше 0,5 м3 основным видом рабочего оборудования является прямая лопата. Экскаватор, оборудованный прямой лопатой, ведет разработку забоя выше уровня опорной поверхности. Ковш совершает при копании движение снизу вверх «от себя». Такой экскаватор применяется для работы в карьерах.
Для экскаваторов с емкостью ковша до 0,5 м3 основным видом рабочего оборудования является обратная лопата. Экскаватор, оборудованный обратной лопатой, предназначен для разработки траншей и небольших котлованов и разрабатывает грунт ниже уровня своей опорной поверхности, при этом ковш совершает движение снизу вверх «на себя».
Рис. 4.17. Виды навесного оборудования одноковшового универсального экскаватора с канатной системой управления: а – прямая лопата; б – обратная лопата; в – драглайн; г – кран; д – грейфер; е – струг; ж – копер; з – башенный кран; и – боковой драглайн; к – клин-баба; л – планировщик откосов; м – корчеватель
Экскаватор, снабженный рабочим оборудованием драглайна, применяется для разработки траншей и каналов, открытия больших и глубоких котлованов, отсыпки насыпей, возведения плотин и дамб, производства вскрышных работ. При использовании экскаватора на погрузочно-разгрузочных и монтажных работах применяют крановое оборудование, снабженное крюком или грейфером.
Экскаватор, оборудованный грейфером, применяется для рытья нешироких, но глубоких котлованов, для работ под водой и при погрузке или разгрузке сыпучих материалов.
Экскаватор, оборудованный стругом или скребковым засыпателем, используется для планировочных работ и засыпки траншей.
Экскаватор с оборудованием копра применяется для забивки свай и шпунта. С целью использования экскаватора на монтаже сооружений из сборных конструкций его снабжают оборудованием башенного крана.
Оборудование бокового (косого) драглайна используется для очистки траншей от снега или обвалившегося грунта.
Экскаватор, оборудованный клин-бабой и дизель-молотом с клином, применяется для рыхления мерзлого грунта при земляных работах в зимнее время.
Экскаватор с оборудованием планировщика откоса предназначен для планировки откосов насыпей автомобильных и железных дорог.
Экскаватор, оборудованный корчевателем, используется для корчевки пней при подготовительных работах по подготовке строительной полосы.
Таким образом, область возможного применения одноковшовых универсальных экскаваторов далеко выходит за пределы чисто земляных работ и превращает их в универсальные строительные машины.
Рабочее оборудование прямой лопаты, драглайна, обратной лопаты, грейфера и крана считается основным. При строительстве трубопроводов прямая лопата используется редко. Применение остальных (не основных) типов рабочего оборудования целесообразно только при небольшом объеме выполняемых работ, когда доставка для этой цели специализированной машины нерентабельна.
Высокая маневренность и приспособляемость к меняющимся условиям работы является главным преимуществом одноковшовых экскаваторов, определившим их широкое применение в строительных работах. Благодаря этим качествам экскаваторы способны разрабатывать разнообразные, в том числе плотные и неоднородные, а также взорванные скальные грунты.
Основной недостаток универсальных одноковшовых экскаваторов, с точки зрения их применения при строительстве магистральных трубопроводов, – недостаточная производительность, являющаяся следствием циклического рабочего процесса, трудности автоматизации, а также повышенной утомляемости машиниста при производстве линейных работ.
Работа механизмов экскаваторов этого типа отличается ярко выраженным динамическим характером приложения нагрузок к его деталям и узлам. Например, если встреча рабочего органа любой другой землеройной машины с непреодолимым препятствием является аварийной, то внезапное стопорение ковша универсального экскаватора при разработке неоднородных и взорванных скальных грунтов является одним из нормальных расчетных режимов его работы.
Рис. 4.18. Одноковшовый экскаватор [5]
Рис. 4.19. Разработка траншеи одноковшовыми экскаваторами [5]