По типу механических передач (приводов рабочего оборудования)

1. С групповым механическим канатным приводом (механические)

Тяговое усилие к рабочим органам передается через канаты (или цепи), движимых лебедками (Рис 1.15). Привод осуществляется от двигателя посредством механических передач (цепных, червячных, фрикционных).

Рис. 1.15. Лебёдки механического экскаватора

Универсальный экскаватор с механическим приводом оснащается трех-барабанной лебедкой. Стреловой барабан лебедки применяется для привода (опускания и подъема) стрелы. Подъемный применяется для подъема ковша. Тяговый применяется для подтягивания ковша к экскаватору (при работе обратной лопатой, драглайном). При задействовании прямой лопаты, тяговый барабан связывается с механизмом напора рукояти.

Механический канатный привод широко применялся на экскаваторах в прошлом. В современных моделях его применение сокращается по следующим причинам:

· экскаваторы с механическим канатным приводом имеют сложную конструкцию и содержат большое число быстроизнашивающихся изделий (накладки фрикционов, ленты тормозов, канаты).

· канатный привод обеспечивает ограниченное число независимых перемещений элементов рабочего оборудования;

· канатный привод технически сложно сделать автоматизированным;

· канатный привод не обеспечивает полной фиксации элементов рабочего оборудования в заданном положении.

На современных моделях канатный механический привод применяется только для драглайна или грейфера.

2. С индивидуальным электрическим приводом лебедок (электромеханические).

Тяговое усилие передается посредством цепей, движимых лебедками. Привод осуществляется индивидуальным электрическим двигателем. Такой привод используется на тяжелых карьерных (среди них и шагающие) и промышленных экскаваторах

3. С гидравлическим приводом (Рис. 1.16) . В данном типе одноковшовых экскаваторов усилие создается гидродвигателями и гидроцилиндрами. Двигатель экскаватора приводит в движение гидравлический насос, который создает давление рабочей жидкости в напорной магистрали гидросистемы. Через систему гидраспределителей полости гидродвигателей соединяются со сливной или рабочей магистралями, что дает перемещение рабочего оборудования. В нейтральном положении — положение рабочего оборудования можно фиксировать. Для передвижения экскаватора при помощи буксира, предусмотрена функция перевода гидроцилиндра стрелы и гидромолота механизма поворота в нейтральный (плавающий) режим.

Рис. 1.16. Одноковшовый экскаватор с объёмным гидравлическим приводом

Конструктивные особенности

Для выполнения планировочных работ ходовое устройство машины оборудовано бульдозерным отвалом переднего расположения, который при копании грунта ковшом используют в качестве дополнительной опоры.

Ходовое устройство экскаватора состоит из ходовой рамы и двух поворотных управляемых мостов с ведущими моторколесами. Каждое колесо приводится во вращение от регулируемого гидромотора через двухступенчатый планетарный редуктор, что позволяет регулировать скорость передвижения экскаватора в широком диапазоне и обеспечить высокую проходимость машины.

На ходовой раме установлен бульдозерный отвал и две выносные опоры. С ходовой рамой поворотные мосты соединены шарнирно через роликовое опорно-поворотное устройство. Поворот мостов относительно ходовой рамы осуществляется гидроцилиндрами с подводкой рабочей жидкости от рулевой колонки и насосов системы управления. Синхронный поворот обоих мостов обеспечивается тягой, образующей вместе с тягами мостов «обратный» параллелограмм. С ходовой рамой через роликовый опорно-поворотный круг диаметром 1400 мм соединена поворотная платформа, на которой размещены рабочее и силовое оборудование, кабина машиниста с пультом управления, узлы гидропривода, электрооборудование и механизм поворота платформы. Вращение поворотному валу с обегающей шестерней сообщается от гидромотора через двухступенчатый планетарный редуктор с дисковым тормозом. Элементы гидросистемы на поворотной платформе и ходовой тележке соединены центральным многоканальным коллектором.

Для привода рабочего оборудования, механизма поворота платформы и передвижения машины используются два аксиально-поршневых регулируемых гидронасоса. Привод системы сервоуправления и рулевого управления поворотными мостами обеспечивают два нерегулируемых гидронасоса. ВЭКС 20К комплектуется гидравлической системой немецкого производства фирмы «BochRexroth».

Гусеничный экскаватор ВЭКС 30L отличается от своего предшественника экскаватора ЭО-5126 возможностью установки рабочего оборудования прямая лопата с ковшом вместимостью 1,6 м³, а также ковша обратной лопаты вместимостью 1,25... 1,45 м³ для разработки грунтов I и II категорий. Экскаватор, по желанию заказчика, может оснащаться гидравликой немецкой фирмы «BochRexroth» с максимальным рабочим давлением 28 МПа. Двухпоточный гидропривод с автоматическим суммированием потоков осуществляет как любое одно движение рабочего оборудования, так и (благодаря автоматическому разделению потоков) одновременно два движения рабочего оборудования и поворот платформы. Особенностью управления является возможность безопасного опускания стрелы с помощью педали из кабины машиниста. Поворот платформы осуществляется гидромотором через двухступенчатый планетарный редуктор с дисковыми тормозами. Ходовое устройство экскаватора ВЭКС 30L может оснащаться гусеничными лентами шириной 600 и 900 мм (болотоходный вариант). Большое тяговое усилие (225 кН) обеспечивает передвижение машины в самых тяжелых условиях. Сменное рабочее оборудование экскаватора представлено 16-ю возможными видами, включая грейфер, рыхлитель, гидромолот с энергией удара до 6 кДж, ковши различной вместимости и т. п.

Гусеничный экскаватор ЭО-5225 аналогичен по конструкции экскаватору ВЭКС 30L и предназначен для разработки грунтов I-IV категорий, погрузки предварительно разрыхленных скальных пород и мерзлых грунтов с кусками крупностью не более 1/3 ширины ковша.

Экскаватор ЭО-5225 оснащается как отечественной, так и импортной гидравликой производства фирмы «BochRexroth» (как у ВЭКС ЗОЬ). Ходовое устройство экскаватора включает ходовую раму, на которой установлены два привода хода, механизм сдавания с устройствами для натяжения гусеничных лент, катки и гусеничные ленты. Привод хода состоит из планетарного редуктора с дисковыми тормозами. Поворотная платформа устанавливается на ходовую раму через роликовое опорно-поворотное устройство диаметром 1900 мм.

ФГУП ПО «Уралвагонзавод» выпускает гусеничный гидравлический экскаватор ЭО-5126 (рис. 1.17), гусеничный экскаватор ЭО-4126 (модернизированный вариант экскаватора ЭО-5126) и универсальный полноповоротный гидравлический экскаватор ЭО-33211 на пневматическом ходу.

Рис. 1.17. Одноковшовый полноповоротный гусеничный экскаватор пятой размерной группы ЭО-5126: 1 - гусеничное ходовое устройство; 2 - противовес; 3 - кабина; 4 - стрела; 5, 6,9 - гидроцилиндры рукояти ковша и стрелы; 7 - рукоять; 8 - ковш обратной лопаты; 10 - поворотная платформа

В конструкции экскаватора ЭО-4126 использованы гусеничная тележка, рабочее оборудование, основные узлы поворотной платформы экскаватора ЭО-5126. На экскаваторе ЭО-4126 установлен двигатель ЯМЗ-236М2-26 (132 кВт) и гидроцилиндры рабочего оборудования с поршнем диаметром 160 мм. У экскаватора ЭО-4126 улучшена обзорность кабины оператора, а масса машины снижена на 3 т по сравнению с прототипом. Экскаваторы ЭО-4126 и ЭО-5126 предназначены для разработки не мерзлых грунтов I-IV категорий, а также предварительно разрыхленных мерзлых и скальных пород с кусками крупностью не более 500 мм.

Патенты одноковшовых экскаваторов

Роторный экскаватор (Патент RU 2095521)

Формула изобретения

1. Роторный экскаватор, включающий ходовую часть, поворотную платформу с надстройкой, на которой закреплена стрела с роторным колесом с ковшами, имеющими стенки и режущие периметры, приемный конвейер с приемным бункером, отличающийся тем, что роторное колесо связано со стрелой посредством прикрепленной к стреле кронштейнами обоймы, имеющей верхнюю и нижнюю щеки, между которыми горизонтально установлено роторное колесо, при этом каждый ковш выполнен с разгрузочным окном в одной из его стенок, нижняя часть его режущего периметра расположена ниже нижней стенки ковша, а нижняя щека обоймы и примыкающая к роторному колесу часть стрелы выполнены с разгрузочными окнами, размещенными одно над другим с возможностью образования ими надприемным бункером загрузочной воронки.

2. Экскаватор отличающийся тем, что разгрузочное окно каждого ковша выполнено в нижней стенке, а нижняя щека обоймы снабжена запорным щитом для взаимодействия с нижними стенками ковшей.

3. Экскаватор отличающийся тем, что приемный конвейер установлен в вертикальной плоскости под углом к продольной оси стрелы и прикреплен к ее концу посредством жестких связей.

4. Экскаватор отличающийся тем, что боковая стенка каждого ковша выполнена с разгрузочным окном и оснащена подвижной заслонкой, имеющей механизм ее перемещения.

5. Экскаватор отличающийся тем, что нижняя стенка каждого ковша выполнена с разгрузочным окном и оснащена подвижной заслонкой, имеющей механизм ее перемещения.

Рис. 1.18. Роторный экскаватор (Патент RU 2095521)

На рис.1.18. представлен общий вид роторного экскаватора; Роторный экскаватор включает ходовую часть 1, поворотную платформу 2, надстройку 3, на которой закреплена стрела 4 с роторным колесом 5, имеющим ковши 6, приемный конвейер 7 с приемным бункером 8.Роторное колесо 5 связано со стрелой 4 посредством обоймы 9, прикрепленной к стреле кронштейнами 10.Обойма имеет верхнюю 11 и нижнюю 12 щеки, между которыми роторное колесо 5 установлено горизонтально, а каждый ковш 6 роторного колеса выполнен с разгрузочным окном 13 в одной из его стенок, при этом нижняя часть 14 режущего периметра ковша расположена ниже нижней стенки 15 ковша.

Одноковшовый гидравлический экскаватор (Патент RU 2209885):

Формула изобретения

Одноковшовый гидравлический экскаватор, включающий транспортную базу и смонтированное на ней рабочее оборудование, содержащее поворотную колонку в виде свободно-поворотного штыря, стрелу с рукоятью и рабочим органом, приводные гидроцилиндры и выносные опоры, при этом гидроцилиндры расположены под углом друг к другу, их штоки посредством шарнирного устройства соединены между собой и со стрелой, а корпусы гидроцилиндров смонтированы на транспортной базе с помощью шарниров с двумя степенями свободы, отличающийся тем, что рабочее оборудование снабжено дополнительным гидроцилиндром, направляющими, закрепленными на стреле, и ползуном, который связан с одним концом дополнительного гидроцилиндра и выполнен в виде каретки, расположенной в направляющих, при этом другой конец упомянутого гидроцилиндра связан с горизонтальной осью свободно-поворотного штыря.

На рис.1.38 изображен общий вид экскаватора. Одноковшовый гидравлический экскаватор включает транспортную базу 1 - малогабаритное транспортно-технологическое средство, например тракторное самоходное шасси. На транспортной базе смонтировано рабочее оборудование со сменными рабочими органами - экскавационным (фиг. 1) и грузоподъемным (рис. 1.17). Рабочее оборудование включает поворотную колонку в виде короткобазного свободно-поворотного штыря 2, стрелу 3, рукоять 4, экскавационный рабочий орган 5, сменную грузовую надставку 6 с крюком (сменный рабочий орган). Для приведения в действие стрелы предусмотрены приводные гидроцилиндры 7 и 8, для рукояти - гидроцилиндр 9, для рабочего органа гидроцилиндр 10. В состав рабочего оборудования входят также выносные опоры 11 и другие устройства.Приводные гидроцилиндры 7 и 8 расположены под углом друг к другу, их штоки посредством специального шарнирного устройства 12 соединены между собой и со стрелой 3. Противоположные концы (корпусы) этих цилиндров смонтированы на транспортной базе 1 с помощью шарниров 13 с двумя степенями свободы. Рабочее оборудование снабжено дополнительным гидроцилиндром 14, направляющими 15, закрепленными на стреле 3, и ползуном. Последний связан с одним концом (штоком) дополнительного гидроцилиндра 14 и выполнен в виде каретки 16, расположенной в направляющих 15. При этом другой конец (корпус) упомянутого гидроцилиндра 14 связан с горизонтальной осью 17 свободно-поворотного штыря 2. Гидроцилиндр 14 имеет ограниченные скорости перемещения штока.

Рис.1.19Одноковшовый гидравлический экскаватор

Колесный гидравлический экскаватор (Патент RU 2185481):

Формула изобретения

Колесный гидравлический экскаватор, содержащий рабочее оборудование с навешенным рабочим органом, например ковшом обратного копания, установленное на поворотной платформе самоходного шасси, которое имеет стабилизатор положения экскаватора в виде опор, шарнирно закрепленных на тележке спереди и сзади с помощью рычагов и гидроцилиндров, одна из которых выполнена в виде отвала, отличающийся тем, что другая опора стабилизатора положения экскаватора выполнена в виде отвала, приэтом внутри каждой отвал-опоры установлены телескопические опоры коробчатого сечения, которые спереди в направлении выдвижения телескопических опор оснащены опорной площадкой со скосом задней кромки и соединены гидроцилиндрами со средней частью отвал-опоры с помощью сферических шарнирных соединений.

Рис. 1.20. Колесный гидравлический экскаватор

Колесный гидравлический экскаватор (Рис. 1.20) представляет собой самоходное шасси 1 в виде поворотной платформы, оснащенной кабиной с органами управления, приводной установкой и гидрооборудованием и установленной поверх тележки 2. На раме тележки спереди и сзади с помощью рычагов 3 шарнирно закреплены отвал-опоры 4, являющиеся стабилизатором положения экскаватора. На поворотной платформе шасси 1 шарнирно закреплено рабочее оборудование 5 в виде моноблочной стрелы с рукоятью, на конце которой шарнирно закреплен рабочий орган 6, например ковш обратного копания, оснащенные приводом в виде гидроцилиндров.

Экскаватор траншейный цепной (Патент RU 51640)

Формула полезной модели

Экскаватор траншейный (Рис. 1.21) цепной, содержащий транспортное средство в виде колесного трактора, в задней части которого установлен связанный с приводом рабочий орган, включающий поворотную раму с ведущим и ведомым колесами и опорными роликами и выполненную с возможностью взаимодействия с ними цепную ленту с закрепленными на ней скребками, при этом поворотная рама связана с гидросистемой, включающей два гидроцилиндра для ее подъема и опускания, а угол резания скребков составляет 6÷10°.

Рис. 1.21.Экскаватор траншейный цепной

Цепной экскаватор (Патент 90461)

Рис. 1.22. Цепной экскаватор

На рис 1.22 изображен общий вид экскаватора. Рабочее оборудование цепного экскаватора содержит стрелу 1, гидроцилиндры управления 2 стрелой, рукоять 3, гидроцилиндры управления 4 рукояти. На конце рукояти 3 посредством направляющей установлена вращающаяся часть 5 рукояти 3, к которой шарнирно смонтирован кронштейн 6. Поворот относительно оси рукояти осуществляется с помощью гидроцилиндра 7 посредством передвижения ползуна 8, в направляющей 9 и паза, выполненного в виде винтовой линии в направляющей вращающейся части 5 рукояти 3. Крепление и поворот рамы 10, относительно своей продольной оси осуществляется аналогичным образом. Ползун 8 состоит из корпуса 11, свободно вращающихся роликов 12 и поводка 13. Поводок 13 входит в паз направляющей, позволяя переводить поступательное движение ползуна 8, во вращательное движение вращающейся части 5 рукояти 3. Во избежание попадания в направляющую 9 абразивных частиц предусмотрена крышка 14. Поворот кронштейна 6 перпендикулярно оси стрелы осуществляется с помощью гидроцилиндра 15 через рычаги 16 и 17.

Экскаваторы зарубежных фирм

1.5.1.Российский экскаватор. Экскаватор снабжен сзади землеройным ковшом объемом

0,28 куб.м., а спереди бульдозерным отвалом (Рис.1.23). ЭО-2621В-3 производится на базе тракторов МТЗ-82, ЮМЗ-6АК. Технические характеристики приведены в табл. 1.1.

Рис.1.23.Экскаватор ЭО-2621В-3/МТЗ 82.1 (Россия)

Таблица 1.10.

Технические характеристики

Продолжениетабл.1.10.