CC BY
39
УДК 621.879.3; 622; 303.732.4
ОБЩИЙ АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ И ОСОБЕННОСТЕЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ
Т.Е. Ковалёва
Приводятся конструктивные особенности гидравлических экскаваторов, их преимущества, особенности эксплуатации и применение в отрасли горной добычи полезных ископаемых.
Ключевые слова: экскаватор, гидравлика, горное дело, горные породы, конструкция.
Гидравлические экскаваторы являются важным технически средствами на строительной площадке или на горнодобывающем карьере [1-6].
Гидравлический экскаватор передвигается при помощи ходовой части на основе колесного или гусеничного хода, имеет поворотную платформу, на которой находятся двигатель, кабина оператора экскаватора, прочее навесное оборудование. Рабочим органом является стрела, оснащенная ковшом. Стрела управляется с помощью гидравлической системы. Такие экскаваторы (рисунок) принадлежат к типу циклических, позволяют выполнять следующие операции:
копка (резка) материала, которым наполняется ковш; транспортировка с выгрузкой;
возвращение в исходное положение для зачерпывания породы. Рабочий цикл занимает 10...90 секунд. Время зависит от характеристик модели, условий рабочей среды.
Экскаваторы, оснащенные гидравлическим приводом, имеют следующие преимущества перед машинами, использующими механику: превосходят механические по КПД на 25. 35 %; усилие копания больше на 50.100 %; двигатель используется более эффективно; мощность сохраняется при снижении общей массы экскаватора; кинематика рабочего оборудования и трансмиссии упрощается; более широкий перечень сменного совместимого оборудования; повышенная плавность хода рабочего оборудования, более высокая точность; мобильность, способность работы в сложных условиях; модернизация с помощью большого ассортимента запчастей; рабочий цикл организован рационально; скорости переключаются без ступеней; машинист работает в комфортных условиях.
Подвижность гидравлики выше, чем у механики. Машины меньше по массе, более гибкие технологически. Есть опции работы обратной и прямой лопатой. Техника подходит для выполнения операций в сложных и экстремальных геологических условиях.
Разновидности гидравлических экскаваторов. Телескопические. Свобода движения рабочего агрегата ограничена втягиванием и выдвижением стрелы, нельзя изменить угол наклона.
Шарнирно-рычажные. Угол наклона стрелы можно изменять, ковш поворачивается по отношению к рукояти, имеется больше возможностей для регулировки положения рабочего агрегата.
Системный анализ, управление и обработка информации
Схема гидравлического экскаватора
Существует несколько сменных рабочих органов:
Обратные лопаты. Имеют различный объем, необходимы для зачистки основания забоя, выгрузки породы, копки выемок, располагающихся под уровнем стоянки экскаватора. Применяются при выемке грунта рядом с инженерными, прочими инфраструктурными сооружениями.
Двухчелюстные грейферы. С их помощью можно грузить камни, крупные куски горной породы, копать колодцы, котлованы, траншеи, рыть выемки большой глубины. Грейфер закрепляется вместо обратной лопаты. Раскачивать рабочий орган можно в продольной и поперечной плоскостях. Увеличивают глубину проходки при помощи удлинителей стрелы.
Погрузочные ковши. Отличаются от стандартных ковшей увеличенной емкостью. С их помощью порода изымается с низкого уровня и перемещается на более высокий. Можно грузить материал в самосвалы, переносить в отвал породы.
Специализированные ковши. Применяются при проходке скважин, дренажа, узких траншей.
Ковши с зубьями и сплошной режущей кромкой. Зачищают местность. Возможно использование в ходе работ по планировке.
Бульдозерные отвалы. Нужны для градирования ям, неровностей, траншей, котлованов небольшого размера.
Специализированные захваты для бревен и труб.
Прямые лопаты с поворотным ковшом. Применяются для погрузки, разработки породы на высоте, независимой от уровня стоянки. Как и ковши с кромкой и зубьями, зачищают местность, основание забоя.
Гидравлические, пневматические, гидропневматические молоты. Оснащаются сменными инструментами. Позволяют дробить скальную породу, кирпичные и блочные стены, фундаменты, асфальтовое и асфальтобетонное покрытие. Можно измельчать обломки валунов, утрамбовывать плодородный слой, погружать сваи под фундамент.
Крановая подвеска. Позволяет поднимать грузы и осуществлять работу по монтажу.
Однозубые и многозубые рыхлители. Как и молоты, разбивают прочные грунты, ломают асфальт и асфальтобетон.
Область деятельности для гидравлических экскаваторов в широком смысле -разработка и дробление материала разной плотности и массивности, погрузка породы в самосвалы, сброс в отвал. Спецтехника используется в таких отраслях как:
Строительство и снос различных сооружений;
Открытая добыча месторождений полезных ископаемых (разрезы, котлованы и карьеры);
Прокладка инженерных сетей, дорог, трубопроводов.
В первую очередь, гидравлические экскаваторы используют для копки котлованов. Использование прямой лопаты позволяет дробить скальные массивы. Грузить отработанный материал возможно в самосвалы, железнодорожные вагоны.
Обратные лопаты позволяют рыть траншеи небольшой ширины под инженерные коммуникации, закладку фундамента. Котлованы с их помощью можно закладывать даже в массиве породы значительной твердости. Оснащаются такими агрегатами, в первую очередь, горные экскаваторы на гидравлике.
Горные гидравлические экскаваторы являются подтипом спецтехники для работы на разработках ископаемых. Часто имеют модульную систему компоновки узлов, что позволяет использовать одну машину в нескольких ролях. Оснащаются ковшами повышенной прочности и устойчивости к усталости металла, покрытыми слоем абразива, что упрощает работу, одновременно снижая износ.
Износ у такой техники снижается еще и благодаря независимым системам охлаждения технологических жидкостей, например, машинного масла. Вязкость и температура поддерживаются на одинаковом уровне, что предотвращает появление осадка, загрязнение масла микрочастицами резины и металла. Масло дополнительно фильтруется после каждого полного цикла обращения.
Гидравлическая система таких экскаваторов усилена и более эффективно расходует энергию, передаваемую силовой установкой. Расположение блока распределителей системы чаще открытое, на рукояти, что позволяет иметь постоянный доступ, легко обслуживать узлы и ремонтировать их.
Список литературы
1. Григорьев М.С., Ковалёва Т.Е., Тутов С.С. Анализ конструкции и особенности шагающего экскаватора, применяемого в горной промышленности // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2020. Вып. 6. С. 251254.
2. Шпрехер Д.М., Бабокин Г.И., Колесников Е.Б. Математическое моделирование электропривода очистного комбайна с встроенной системой перемещения // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 3. С. 645-651.
3. Бурый Г.Г., Потеряев И.К., Скобелев С.Б., Ковалевский В.Ф. Повышение производительности одно ковшового гидравлического экскаватора за счет ковша новой конструкции // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. Вып. 9. С. 12-19.
4. Гетопанов В.Н. Горные и транспортные машины и комплексы: учебник для вузов по специальности «Горные машины и оборудование» / В.Н. Гетопанов, Н.С. Гу-дилин, Л.И. Чугреев. М.: Недра, 1991. 304 с.
5. Горные, строительные и дорожные машины / Министерство высшего и среднего специального образования УССР; отв. ред. Ю.А. Ветров. Киев: Техшка, 1971. 147 с.
Ковалёва Татьяна Евгеньевна, студент, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
GENERAL ANALYSIS OF DESIGN AND FEA TURES OF HYDRA ULIC EXCA VA TORS
T.E. Kovaleva
The design features of hydraulic excavators, their advantages, features of operation and application in the mining industry are given.
Key words: excavator, hydraulics, mining, rocks, construction.
Kovaleva Tatyana Evgeyevna, student, tutowserg@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
