VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

В большинстве современных строительных, земельных и погрузочных работах нашли широкое применение одноковшовые гидравлические экскаваторы, которые наиболее удачно отвечают условиям работы строительно-дорожных машин (СДМ) – большие мощности и усилия при малых габаритах, устойчивость, большой вылет, а также экономичность и эстетичность.

Экскаваторами называются землеройные машины, предназначенные для копания и перемещения грунта. Все экскаваторы в зависимости от использования рабочего времени для собственно копания грунта делят на две большие группы: непрерывного действия – многоковшовые и периодического (цикличного) действия – одноковшовые. Многоковшовые экскаваторы копание грунта и его перемещение выполняют одновременно; одноковшовые эти операции выполняют последовательно, прерывая копание на время перемещения грунта. Таким образом, рабочее время машины, в течение которого выбирают грунт, и производительность многоковшовых экскаваторов выше, чем одноковшовых. Несмотря на это, одноковшовые экскаваторы распространены шире вследствие их универсальности, т. е. возможности применять их как на земляных, так и на погрузочно-разгрузочных работах в самых тяжелых, в том числе скальных, с предварительным взрыванием грунтах. В строительстве наиболее широко применяются машины массой до 50 тонн с гидрообъемным приводом рабочего оборудования, которые обычно и относят к группе строительных экскаваторов. Применение многоковшовых экскаваторов ограничено: в основном их используют при рытье траншей и добыче нерудных материалов в карьерах с однородными грунтами без каменных включений.

Рабочий процесс состоит из последовательно выполняемых операций: отделения грунта от массива, заполнения им ковша, транспортирования грунта в ковше к месту разгрузки, разгрузки грунта из ковша, возвращения последнего в забой на исходную позицию. Совокупность этих операций составляет рабочий цикл экскаватора в результате выполнения которой выдается одна порция продукции в объеме разгруженного из ковша грунта. Одноковшовые экскаваторы могут разрабатывать грунты выше 8 и ниже 9 уровня своей стоянки соответственно рабочим оборудованием прямой и обратной лопат, могут иметь только один вид рабочего оборудования или комплектоваться его сменными видами, устанавливаемыми на машину в зависимости от выполняемых работ. В первом случае экскаваторы называют специальными, а во втором – универсальными. К последним относится большинство строительных экскаваторов. В нашей стране более 90% выпускаемых одноковшовых экскаваторов являются универсальными.

Существенным недостатком одноковшовых строительных экскаваторов безусловно является их сравнительно малая производительность, сравнивая, например, с многоковшовыми экскаваторами. Но данный тип СДМ, конечно же, отличается высокой мобильностью, малыми габаритами, большим диапазоном размерных групп, что и делает одноковшовые экскаваторы востребованными повсеместно, какого бы вида работ не требовалось.

Данная работа заключается в модернизации рабочего оборудования одноковшового строительного экскаватора, а именно в разработке стрелы с изменяемой геометрией. Также данная работа предназначена для получения теоретических знаний и практических навыков по исследованию и проектированию различных узлов одноковшового экскаватора.

Стрела с изменяемой геометрией предназначена для применения в различных отраслях промышленного, дорожно-транспортного и коммунального хозяйства. Изменяемая геометрия рабочего оборудования существенно улучшает технологические возможности: позволяет увеличить глубину копания; обеспечивает снижение объема земляных работ при локальном ремонте инженерных сетей в коммунальном хозяйстве (копание колодцев, узких траншей в стесненных условиях).

конструкция универсального экскаватора включает базовое шасси 1, в передней части которого смонтировано бульдозерное оборудование 1, в передней части которого смонтирован бульдозерное оборудование 2 и установлены два гидроцилиндра 3 подъема-опускания и перекоса отвала бульдозера. На задней полураме 4 базового шасси 1 закреплена рама 5 с опорно-поворотным устройством. На одном конце рамы 5 имеются кронштейны, в которых крепятся выносные опоры 6, поворачиваемые гидроцилиндрами 7.

На опорно-поворотном устройстве рамы 5 устанавливается поворотная платформа 8 экскаватора, на которой в свою очередь устанавливается кабина 9 экскаваторщика с органами управления и контрольно-измерительными приборами. Поворотная платформа имеет две пары кронштейнов 10, в которых шарнирно установлены стрела 11 и рычаг 12, а также кронштейн 13, в котором шарнирно крепится шток гидроцилиндра 14 управления стрелой 11. На свободном конце рычага 12 установлен универсальный шарнир 15, в котором крепится корпус гидроцилиндра 14, а на самом рычаге шарнирно устанавливаются два гидроцилиндра 16 поворота стрелы 11, штоки которых крепятся на стреле 11. В головной части стрелы 11 шарнирно крепится рукоять 17, на одном конце которой закреплен шток гидроцилиндра 18, корпус штока крепится на стреле 11. На втором конце рукояти 17 шарнирно установлен ковш 19, который двумя рычагами 20 и 21 соединен с штоком гидроцилиндра 22, корпус которого крепится в кронштейне рукояти 17. Крановое оборудование монтируется взамен рукояти 17 и гидроцилиндра 18 и состоит из гидроцилиндра 23, корпус которого шарнирно крепится в кронштейне 24 экскаваторной стрелы 11 и крановой стрелы 25 с механизмом подъема груза 26.

Патент РФ 2085662: Изобретение относится к области землеройной техники циклического действия, в частности к одноковшовым гидравлическим экскаваторам со сменным рабочим оборудованием. Сущность изобретения: для упрощения конструкции и расширение технологических возможностей экскаватора, экскаватор включает базовую машину, на которой установлена рама с опорно-поворотным устройством и поворотной платформой с кабиной экскаваторщика. На поворотной платформе монтируется рабочее оборудование, снабженное рычагом, установленным соосно оси поворота экскаваторной стрелы и соединенным своим свободным концом с гидроцилиндром управления стрелой, шток которого закреплен на поворотной платформе. Гидроцилиндры поворота стрелы связаны с рычагом и установлены со стороны крепления гидроцилиндра управления стрелой. На экскаваторной стреле, возле оси ее поворота, имеется кронштейн крепления гидроцилиндра подъема - опускания крановой стрелы.

В связи с популярностью строительных экскаваторов, такие машины должны быть максимально универсальными, отвечать самым различным требованиям и условиям, как пространственным, так и температурным. Экскаваторы эксплуатируются как на открытой местности, так и в городских условиях. Помимо соответствия температурным нормам данного региона, одноковшовые экскаваторы должны быть мобильными и иметь при малых габаритах максимальную производительность. Кроме того, операторы должны иметь возможность изменять некоторые геометрические параметры работы, такие как радиус выноса опор, геометрию стрелы.