2.9.1 Экскаваторы

Экскаватор (англ. excavator, от лат. excavo — долблю, выдалбливаю), основной тип машин, предназначенных для разработки (копания) мягких горных пород (грунта) в массиве или скальных в раздробленном состоянии, а также для погрузки их в транспортные средства (автомобили, ж.-д. вагоны и др.) или укладки в отвал. Рабочий цикл этого распространённого класса экскаватора складывается из операций резания (копания) грунта (с одновременным заполнением ковша), перемещения заполненного ковша к месту разгрузки, выгрузки грунта из ковша и возвращения ковша в забой; продолжительность рабочего цикла в зависимости от мощности и типа экскаватора и условий работы колеблется от 12 до 80 сек.

Классификация.

1. В зависимости от вида ходового оборудования:

   1. Пневмоколесные;

   2. Гусеничные;

   3. Шагающие;

   4. На железнодорожном ходу;

   5. Плавучие;

   6. Колесно-гусенечные.

2. По виду силового оборудования:

   1. Дизельные;

   2. Электрические;

   3. Пневматические;

   4. Гидравлические;

   5. Дизель-электрические.

3. По виду рабочего оборудования:

   1. С жесткой подвеской ковша (экскаватор - «обратная лопата» - при разработке грунтов средней и легкой твердости из забоя расположенного ниже уровня стоянки экскаватора);

   2. Жёсткой шарнирно-скользящей связью ковша со стрелой (экскаватор-«прямая лопата» - применяется при разработке грунтов любой твердости из забоя, расположенного выше уровня стоянки экскаватора)

   3. С гибкой подвеской ковша (драглайн, грейфер).

   4. Струг (рисунок 31, д) предназначен для планировочных работ, удаления дорожной одежды и т.п.

4. В зависимости от геометрической емкости основного рабочего органа:

   1. Строительные (0,15 – 0,2 м3) – используется главным образом при погрузке грунта в процессе выполнения земляных работ при строительстве;

   2. Карьерные (4-8 м3) используются в карьерах и в условиях открытых горных разработок;

   3. Вскрышные (более 8 м3) используются при работе в отвалах, на вскрышных горных работах, а также при строительстве крупных гидротехнических сооружений.

Рисунок 30 – Одноковшовые гидравлические полноповоротные экскаваторы с жесткой подвеской рабочего оборудования:

1— опорно-поворотное устройство; 2 — пневмоколесное ходовое устройство; 3 — выносная опора; 4 — поворотная платформа; 5 — силовая установка; 6,8,9 — гидроцилиндры стрелы; 7— стрела; 10 — рукоять; 11 — ковш обратной лопаты; 12 — бульдозерный отвал; 13— кабина машиниста; 14—гусеничное ходовое устройство; 15— ковш прямой лопаты; 16— телескопическая стрела

Рисунок 31 – Схемы универсальных экскаваторов со сменным рабочим оборудованием: а — прямая лопата; б — обратная лопата; в — драглайн; г — грейфер; д — струг.

  Рисунок 32 – Схемы подъезда автосамосвалов к экскаватору:  а,б- сквозной; в,г - с петлевым разворотом; д,е- с тупиковым разворотом.

Организацию движения автотранспорта в карьере осуществляют по закрытому или открытому циклу. B первом случае группа автосамосвалов закрепляется за определённым экскаватором. Такая организация несложна, но нередко приводит к простоям. При организации движения по открытому циклу автосамосвалы распределяются между экскаваторами так, чтобы максимально сократить их простои в ожидании транспорта и простои автосамосвалов на погрузку. Pабота автотранспорта по замкнутому циклу обеспечивается системой управления, которая предоставляет диспетчеру информацию o ходе погрузочно-разгрузочных работ.

Драглайны применяются для разработки грунта ниже уровня стоянки экскаватора лобовыми (рисунок 33, а) или боковыми (рисунок 33, б) проходками в отвал или транспортные средства. Преимуществом драглайна по сравнению с обратной лопатой являются большие радиус действия и глубина копания. Особенно эффективно разрабатывать драглайном мягкие и плотные грунты I-III групп, в том числе обводненные и со слабой несущей способностью.

Рисунок 33 – Драглайн и схемы его работы

а - лобовая проходка; б - боковая проходка

Автотранспорт в зависимости от условий работы может располагаться по верху разработки (см.рисунок33, а) или по подошве забоя (см.рисунок 33, б).

В последней схеме обеспечивается меньший угол поворота экскаватора при выгрузке, но при большой водонасыщенности грунтов могут быть созданы недостаточно благоприятные условия для передвижения автотранспорта по подошве котлована.

При работе в отвал угол поворота стрелы принимают: при сооружении выемок дорог - 90 ... 120°; при возведении насыпных сооружений - не свыше 90°.

При погрузке грунта в транспортные средства, находящиеся на уровне стоянки экскаватора, угол поворота экскаватора принимают 70 ... 180°;

Техническая производительность экскаватора определяется по формуле:

,

где - объем ковша, м3;

- коэффициент использования вместимости ковша;

- время цикла.

Коэффициент использования вместимости ковша позволяет учесть разницу между геометрическим объемом, соответствующем конструктивным размерам ковша и объемом грунта в том количестве, в котором он фактически наполняет ковш.