VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Человек всегда пытался упростить выполнение даже самой тяжелой работы. Первые предшественники экскаваторов появились еще в средневековье: люди знали, что глубоко под землей лежат сокровища, но добраться до них весьма сложно. Вот тогда и возникли первые примитивные экскаваторы с ковшами из древесины, приводимые в движение мускульной силой. Датой рождения первого одноковшового экскаватора является 1850 год. Приводимый в действие паровым двигателем, он заменял до 80 рабочих, мог поворачиваться направо и налево, его ковш крепился цепями, а позднее стальными тросами.

Принцип работы экскаватора достаточно прост: ковш, закрепленный на рукояти, стреле или с помощью канатов, двигаясь, разрезает пласты грунта, забирает его, поднимает и перемещает к месту разгрузки. Стоит отметить, что экскаватор копает, но при этом остается на месте, в чем и состоит его отличие от погрузчика. Далее осуществляется выгрузка грунта, возврат ковша и его опускание для повтора данного цикла.

Ответить на вопрос, где нужен экскаватор, несложно. Практически везде! Как наиболее универсальный и распространенный вид землеройной спецтехники, экскаваторы находят применение при ремонте и строительстве автомобильных и железных дорог, в гражданском строительстве, при рытье котлованов, траншей, каналов, при погрузке сыпучих и кусковых материалов (песка, гравия, угля и др.), при сооружении гидротехнических объектов.

Для производства разных видов работ экскаваторами, они могут иметь различные варианты оснастки. В качестве оборудования экскаватора используют лопаты, грейферы, драглайны и струги. Например, эксплуатация экскаватора-драглайна, имеющего большой радиус и глубину копания, целесообразна для разработки слоев грунтов низкой и средней твердости, расположенных ниже плоскости стоянки экскаватора.

Колесный экскаватор осуществляет земляные работы на твердой почве, как правило, прибывая на объект своим ходом при наличии подъездных путей. В отличие от него, экскаватор гусеничный используется при проведении работ в условиях мягкой, легко деформируемой почвы и подвозится к месту специальными транспортными средствами.

Патентное изобретение 192081 самозатачиваемого зуба ковша экскаватора, рис. 1.

Рис. 1. Схематическое изображение зуба ковша, вид сбоку

Передняя грань 1 зуба выполняется выпуклой, а задняя грань 2 вогнутой. Такая форма способствует лучшему врезанию в грунт, сохранению одинаковой площади поперечного сечения режущей части зуба, т. е. способности к самозатачиванию, снижению напорных усилий и уменьшению призмы волочения.

Патентное изобретение RU 2454510 рабочего оборудования экскаватора, рис. 2.

Рис. 2. Рабочее оборудование экскаватора

На рис. 2 изображено рабочее оборудование экскаватора, вид сбоку; Рабочее оборудование гидравлического экскаватора состоит из рукояти 1, механизма поворота, включающего поворотный рычаг 2, тягу 3 и гидроцилиндр управления 4, а также двух клиновых рыхлителей ударного действия 5 (гидромолоты) и ковша 6 с проушинами 7, которые шарнирно соединены с рукоятью 1 и тягой 3. Задняя стенка ковша 6 выполнена в виде монтажной площадки 8, к которой при помощи болтовых соединений 9 симметрично относительно оси ковша 6 с проушинами 7, под углом к ней, с каждой из сторон, закреплены два клиновых рыхлителя ударного действия 5.

Оборудование экскаватора работает следующим образом.

Сначала производится предварительное рыхление прочного грунта двумя рыхлителями ударного действия 5, а затем его экскавация ковшом 6. При этом установка рыхлителей 5 симметрично под углом к оси ковша 6 обеспечивает снижение динамической рабочей нагрузки на шарнирные соединения рукояти 1, поворотного рычага 2 и тяги 3 ковша 6, т.к. часть этой нагрузки будет восприниматься и гаситься металлоконструкцией последнего в поперечном направлении.

Вместе с тем, установка наконечников 11 с перекрытием боковых стенок 12 ковша 6, позволяет производить рыхление и экскавацию грунта с меньшими энергозатратами. В этом случае боковые стенки 12 будут взаимодействовать с уже разрыхленным грунтом (например, при отрывке траншей).

Таким образов, предлагаемое изобретение позволяет повысить производительность и эксплуатационную надежность рабочего оборудования экскаватора при разработке прочных грунтов и покрытий (асфальто- и цементобетонных) клиновыми рыхлителями ударного действия.

В настоящее время на российском рынке широко представлены лучшие модели именитых производителей экскаваторов, к которым относятся Caterpillar, New Holland, Liebherr, Volvo, JCB, Hitachi, Komatsu. Отечественные производители экскаваторов пытаются противостоять им за счет отсутствия ввозной пошлины, более низкой цены, приспособленности к местным условиям. Кроме того, они стремятся улучшить качество своей продукции, используя комплектующие зарубежных производителей. Наиболее известными являются ОАО «Кранэкс» (Иваново), завод «Твэкс» (Тверь) и ОАО «Экскаваторный завод Ковровец», входящий в холдинг «Группа ГАЗ», ОАО НПК «Уралвагонзавод».