Устройство и принцип работы современных экскаваторов

Экскаваторы предназначены для работы с замерзшими или нет грунтами, а также с предварительно размельченными скальными породами. Температурный диапазон работы техники — -40…+40°С. В устройство экскаватора входит несколько узлов, обеспечивающих работу машины.

Экскаватор

Как классифицируются агрегаты

Экскаваторы, оборудованные рабочим органом с одним ковшом, подразделяются на категории:

  1. По функциональному назначению. Встречаются машины, предназначенные для ведения строительных работ, специальные и карьерные. Последние оснащены усиленным ковшом, предназначенным для работы со скальными породами.
  2. По конструкции ходовой части — колесные на специальном шасси, колесные на автомобильном шасси, гусеничные. Последние могут оснащаться гусеничными лентами с увеличенной шириной.
  3. По типу привода рабочего органа — гидравлические, электрические, комбинированные.

Как устроен экскаватор

Общее устройство землеройного экскаватора включает в себя:

  • ходовую часть;
  • двигатель;
  • гидравлическую систему;
  • трансмиссию;
  • кабину с органами управления;
  • платформу с поворотным устройством;
  • рабочую стрелу.

Схематическое строение экскаватора

На поворотной платформе смонтирован двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Мотор имеет систему жидкостного охлаждения. Привод вентиляторов охлаждения автоматический, но имеется клавиша принудительного включения. Для увеличения мощности и снижения расхода топлива применяется установка турбокомпрессоров. Двигатель приводит в действие рабочие механизмы экскаватора посредством гидравлической или электрической трансмиссии. Механические трансмиссии применяются на устаревшей технике.

Поворотная часть смонтирована на шасси через погон, обеспечивающий поворот на 360°. На платформе размещена кабина оператора, гидравлическая и электрическая системы, стрела с механизмами привода и управления. Экскаваторная стрела может оснащаться ковшами различной конструкции или канавокопателем, который сокращает время, необходимое для создания траншей. Возможна установка гидравлических молотов или другого оборудования, необходимого при ведении землеройных работ.

На экскаваторах с механическим приводом применяются лебедки, которые непосредственно управляют движением стрелы. На машинах встречаются лебедки с 1 или 2 валами. 1-вальным считается узел, у которого подъемный и тяговый барабаны установлены на единый вал. Если барабаны лебедки разнесены по валам, то она называется 2-вальной. Подобные механизмы устанавливаются на больших экскаваторах.

Привод лебедок выполняется валами через редуктор или цепью, осуществляется от главного вала трансмиссии. Для включения применяются многодисковые фрикционные муфты, для остановки — ленточные тормоза. Трос укладывается на барабан в один или несколько слоев в зависимости от длины.

Конструкция мини-экскаватора не отличается от принципов, заложенных в полноразмерной технике. Разница заключается в упрощении конструкции гидравлики и применении малогабаритного дизельного двигателя. Рабочее место оператора расположено в закрытой кабине, оборудованной системами вентиляции и обогрева.

Мини-экскаватор

Устройство экскаватора погрузчика отличается от вышеописанного механизма. Рабочий ковш расположен на шарнирной стреле в передней части стандартного колесного трактора. Погрузочное оборудование имеет гидравлический привод, управление которым осуществляется из кабины оператора.

Трактор построен по классической схеме — двигатель и коробка передач являются частью несущей конструкции. Спереди установлен подрамник, служащий для опоры двигателя и переднего моста. На задней части машины устанавливается экскаваторная стрела или иное землеройное оборудование, оснащенное гидравлическим приводом. Стрела может поворачиваться на фиксированный угол. При рытье котлованов и траншей техника перемещается своим ходом.

Опорно-поворотное устройство

Экскаваторы, смонтированные на шасси тракторов, поворачиваются при помощи гидравлических цилиндров. На полноповоротной технике имеется гидравлический или электрический привод, выполняющий поворот платформы с рабочим оборудованием вокруг неподвижной ходовой части.

Опорно-поворотное устройство экскаватора обеспечивает вращение платформы вокруг вертикальной оси. К прочности узла предъявляются повышенные требования, поскольку оно обеспечивает удержание платформы на ходовой части в процессе работы экскаватора. В конструкции поворотного устройства применяются тела вращения в форме катков или шариков.

Поворотная платформа

Катки применяются на старых моделях экскаваторов. Недостатком конструкции является зазор между телом вращения и рабочей поверхностью погона, который приводит к раскачиванию платформы в процессе поворота. Шариковые устройства лишены этого недостатка. Кроме того, шариковый поворотный погон имеет меньший вес и сниженное сопротивление вращению. Тела вращения устанавливаются в шариковой конструкции в 1 или 2 ряда.

Поворотный механизм представляет собой 2 кольца, которые зафиксированы между собой болтовыми соединениями. Механизм жестко прикреплен к поворотной платформе. Расположенные внутри шарики разделены сепаратором, который предотвращает заклинивание узла в ходе работы.

На поворотной части устанавливается зубчатый венец, предназначенный для поворота платформы. Для поворота применяется аксиально-поршневой двигатель, оснащенный зубчатым рабочим валом. Возможно применение механических редукторов, увеличивающих крутящий момент. Регулировка скорости вращения осуществляется изменением давления масла, подаваемого в гидравлический двигатель. Платформа удерживается от случайного поворота тормозами с механическим и гидравлическим приводом.

Гусеничные экскаваторы разворачиваются при помощи гусениц и тормозных механизмов. В зависимости от радиуса поворота используется подтормаживание одной гусеницы с различным усилием.

Гидросистема

Гидросистема экскаватора работает от аксиально-поршневых или шестеренных насосов, установленных на двигателе машины. Привод насосов выполняется через повышающий редуктор. На двигателе может иметься небольшой насос, используемый для работы гидравлических усилителей управления. Насос имеет привод от шестерен газораспределительного механизма.

Гидросистема

Запас рабочей жидкости расположен в расходном баке, оборудованном системой очистки масла от примесей. В качестве рабочей жидкости применяется специальное масло, приспособленное к работе в аксиально-поршневых установках и не разрушающее резиновые элементы магистралей. Различают летнее и всесезонное масла, отличающиеся температурой застывания.

Жидкость подается из бака в насос, а затем поступает к гидравлическому распределителю. Для связи узлов гидросхемы применяются гибкие шланги и металлические трубопроводы. Установленные на них муфты соединяют узлы в общую магистраль, обеспечивая герметичность конструкции. Распределитель оснащен золотниковыми клапанами, которые подают жидкость к гидрооборудованию. Отработавшее масло поступает в радиатор, а затем, пройдя через фильтры, возвращается в бак.

В гидравлике установлены предохранительные клапаны, защищающие систему от повышенного давления. Применяются перепускные клапаны, которые отводят часть жидкости в емкости с пониженным давлением. Регулировка потока выполняется дросселями и золотниками, которые перекрывают сечение магистралей. На некоторых механизмах применяется гидравлический замок, предотвращающий обратный отток жидкости. Такие клапаны применены на выносных опорах.

Для работы стрелы применяются гидравлические цилиндры 2-стороннего действия. Цилиндры применяются для разворота стрелы, изменения угла установки рукояти, управления движением ковша. На штоках цилиндров имеется проушина, которая соединяется с управляемыми узлами.

Гидравлические цилиндры стрелы

Гидравлика используется в качестве трансмиссии экскаватора. На ведущих колесах или звездочках установлены аксиально-поршневые двигатели. Скорость движения машины зависит от рабочего давления в гидросистеме. Давление регулируется числом оборотов двигателя, а также гидрораспределителем. Рулевое управление оснащено усилителем, подключенным к общей или к отдельной магистрали. С помощью гидравлики функционируют тормозные механизмы на колесах и рабочих органах.

Ходовая часть

Ходовая часть предназначена для движения техники и передачи нагрузок от узлов и рабочего оборудования на опорные поверхности.

Существует 2 варианта ходовой части:

  • колесная на пневматических шинах;
  • гусеничная.

Колесная ходовая часть состоит из 2 мостов, оснащенных приводом. Передняя ось оборудована подвижными кулаками, обеспечивающими поворот экскаватора при движении. В конструкции управляемого моста применяются стабилизаторы, обеспечивающие поперечную устойчивость машины. Преимуществом машин на пневматическом ходу является высокая скорость движения, позволяющая перемещать экскаватор между строительными площадками без дополнительного транспорта.

Колесный экскаватор

На колесной технике встречаются тормоза, оборудованные пневматическим приводом. В качестве источника сжатого воздуха используется компрессор, установленный на двигателе. От пневматики работают механизмы блокировки дифференциала и подключение переднего моста. При буксировке экскаватора пневматическая система подключается в выводу тормозной системы тягача.

Привод колес выполняется индивидуальными гидромоторами или от единого двигателя и раздаточной коробки. Коробка связана с мостами карданными валами. Подвеска колес отсутствует. В приводах мостов используются дифференциалы с возможностью принудительной блокировки. В ступицах колес установлены планетарные редукторы, позволяющие увеличить крутящий момент.

Гусеничные машины оснащаются механизмами для изменения колеи, позволяющими увеличить устойчивость машины. Для работы на болотистой местности применяются расширенные гусеницы, которые устанавливаются на штатные катки и ведущие колеса. Гусеничные экскаваторы имеют малую скорость движения, поэтому их перевозят на специальных трейлерах.

Гусеничный экскаватор

На устаревших экскаваторах для привода ведущих звездочек используется цепная передача, которая не отличается надежностью. В качестве двигателей на такой технике могут применяться электроустановки. Источником электроэнергии является тяговый генератор или внешнее устройство. Индивидуальные гидравлические двигатели обеспечивают повышенную маневренность и надежность в работе.

Электросхема

Электрическая схема экскаватора использует в качестве отрицательного проводника корпус машины. Рабочее напряжение электрооборудования в цепи составляет 12 или 24 В. Источниками тока являются генератор, установленный на двигателе, и аккумуляторная батарея.

Главным назначением электрической системы служит запуск двигателя и освещение рабочего пространства вокруг машины в темное время суток.

Электрические приводы имеют система вентиляции кабины машиниста, контрольно-измерительные приборы и внешняя световая сигнализация. На экскаваторах, работающих в условиях низких температур, устанавливаются автономные подогреватели. Устройства прогревают двигатель и кабину до комфортной температуры.

Принцип работы экскаватора

Техника, оснащенная одним ковшом, выполняет работу циклично, из-за этого деятельность осуществляется прерывисто. При этом обеспечивается универсальность машины, экскаватор может применяться для погрузочных и разгрузочных работ. Установленный на экскаваторах цилиндр стрелы может работать от гидравлики, а также переключаться в плавающий режим, позволяющий нагружать ковш весом оборудования. Активация плавающего режима выполняется машинистом по необходимости путем нажатия на педаль.

Схема работы экскаватора выглядит следующим образом:

  • на первом этапе рабочего хода происходит забор грунта из траншеи в ковш;
  • после этого платформа поворачивается вокруг вертикальной оси, перенося грунт к месту отвала;
  • затем выполняется обратный ход и цикл начинается заново.

Принцип работы экскаватора с непрерывным действием основан на движении нескольких ковшей, которые автоматически отбрасывают грунт в сторону, формируя отвал. Рабочие элементы установлены на ротор или цепь. Цепные экскаваторы используют навесной или полуприцепный рабочий орган. Привод цепной звездочки выполняется механическим или гидравлическим способом. Глубина копания и усилие создаются при помощи гидравлического механизма. Выкопанный грунт подается на конвейерную ленту, которая отводит его в сторону.

Дополнительно на экскаваторе установлен бульдозерный нож, управляемый гидравлическим цилиндром. Нож применяется для разравнивания рабочей площадки.

Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации