1.2 Призначення й загальний устрій одноківшових екскаваторів
Екскаватор — самохідна машина, призначена для розробки й переміщення ґрунту (гірської породи), а також сипучих і кускових матеріалів. Назва походить від латинського слова «экскавео» – довбаю, викопую.
Прототипом сучасних екскаваторів була багатоківшева парова землечерпалка, яка вперше була побудована на Іжорському заводі (Росія) в 1812 році під керівництвом А.Бетанкура – директора Петербургського інституту інженерів шляхів сполучення [4]. Перший екскаватор з паровим приводом було побудовано і запатентовано в 1836 році механіком Отісом (США). Це була землерийна машина з ємністю ковша 1,14 м3 з приводом від парової машини потужністю 15 кг·с з рейковим механізмом пересування, а продуктивність такого екскаватора досягала до 30...80 м3/год і він міг замінити до 150 землекопів. Перші екскаватори використовувались як на будівництві (за прикладом залізничної дороги Москва – Петербург). так і при видобутку корисних копалин (залізної руди на кар’єрах Урала).
Основним недоліком таких машин була обмежена маневреність та необхідність застосування індивідуальних нерегульованих парових машин для виконавчих механізмів. Ці недоліки були повністю ліквідовані в період з двадцятих до сорокових років XX століття, коли було винайдено електричний привід, гусеничний та пневмоколісний механізми пересування, двигуни внутрішнього згорання, гідравлічний привід та елементи складних механічних трансмісій.
На Україні екскаваторобудування отримало широкий розвиток у післявоєнні роки. Будівництво екскаваторів почалось на заводах: „Червоний екскаватор” (АТ «Атек»); Новокраматорському машинобудівному заводі (ЗАТ НКМЗ); Донецькому машинобудівному заводі (ЗАТ «Донгірмаш»); Маріупольському машинобудівному заводі (ВАТ «Азовмаш») та інших. У період з 1950 до 1990 років на Україні щорічно випускалось до 100 потужних екскаваторів і ще більше будівельних універсальних екскаваторів щорічно. Екскаватори поставлялися на всі будівельні майданчики та кар’єри не тільки України, але і СССР та за кордон (Югославія, Болгарія, Ірак, Китай та інш.).
На сьогоднішній день в Україні працюють сотні потужних екскаваторів на підприємствах з видобутку корисних копалин та стільки ж на будівництві земляних споруд.
Крім землерийних робіт, значна частина екскаваторів при відповідному нескладному переустаткуванні може використатися для монтажних і вантажно-розвантажувальних робіт, забивання палів, корчування пнів, трамбування, розпушування мерзлого ґрунту, планування й т.д.
Усі екскаватори можна розподілити на дві групи: одноковшеві періодичної або циклічної дій й багатоковшеві безперервної дії. Розходження їх в основному полягає в кількості робочих органів – ковшів, якими проводиться виїмка ґрунту або породи.
У одноківшевих екскаваторів можна зазначити наступні основні складові частини (рис. 2): робоче обладнання до якого входять ківш 11, рукоять 12, стріла 14; виконавчі механізми, серед яких зазначають механізми підйому 3, натиску 13, повороту з опорно-поворотним устаткуванням 10; поворотну платформу 1 з кабіною 7; механізм пересування (ходове устаткування) 4 та силовий агрегат (електричний 2, або двигуни внутрішнього згорання чи гідравлічні).
Ходові механізми забезпечують пересування та маневрування екскаваторів при виконанні технологічних процесів, вони бувають гусеничні, пневмоколісні та крокуючі.
Пневмоколісні механізми пересування застосовують, як правило, на екскаваторах з невеликою (до 20 м3) ємністю ковша, які часто переміщують із одного місця роботи на інше, та в тих випадках коли екскаватори мають необхідність маневрувати у стиснених умовах.
Гусеничні рушії застосовують як на будівельних екскаваторах з ємністю ковша до 2,0 м3 , так і на потужних та надпотужних екскаваторах масою до декілька тисяч тонн.
Крокуюче ходове обладнання найбільш часто застосовують на екскаваторах з робочим обладнанням – драглайн і ємністю ковша 4 м3 і більше.
Поворотна платформа являє собою раму великої жорсткості, на якій кріпляться основні механізми екскаватора, силова установка (двигун), виконавчі механізми і робоче обладнання. Поворотна платформа спирається на ходову раму через спеціальний пристрій 7, називане опорно-поворотним (рис. 2). Цей пристрій забезпечує плавний поворот платформи разом з робочим устаткуванням навколо вертикальної осі щодо ходового встаткування. Якщо обертання робочого обладнання не обмежене й воно може повертатися разом із платформою в обидва боки на будь-який довільний кут, то екскаватор називають повнообертовим. Якщо ж кут повороту обмежений і становить величину, менше 360°, то екскаватор називають неповнообертовим. У неповнообертових екскаваторів повертається звичайно тільки робоче обладнання, поворотної платформи в цих екскаваторів немає.
Робочим обладнанням називають ту частину екскаватора, що призначена для виконання основного технологічного процесу копання ґрунту, підйому його і перенесення та допоміжних робіт, таких як підйом та пересування вантажів або сипучих матеріалів, забивання палів, засипання траншей, планування й інших робіт. Та частина робочого обладнання, яким безпосередньо виконується робота, називається робочим органом екскаватора (ківш, гак, струг та ін.). Основні частини робочого обладнання (див.рис. 2) – робочий орган (ківш) 11, стріла 14, рукоять 12.
Робоче обладнання за допомогою палівців кріпиться до передньої частини поворотної платформи. У будівельних екскаваторів у процесі експлуатації можуть використовуватися різні види робочого обладнання, це залежить від виду виконуваної роботи.
У зв'язку з постійним розширенням області застосування екскаваторів змінюються й види робочого обладнання. Застарілі види встаткування заміняються новими, більше універсальними або більше продуктивними, краще пристосованими для виконання певної роботи. Ходове й робоче встаткування в основному визначають область застосування екскаватора.
1 - платформа поворотна; 2 - головний енергетичний агрегат (силове устаткування); 3 - лебідка піднімальна; 4 – ходове устаткування;
5 - кузов; 6 – вінець зубчастий; 7 - кабіна машиніста; 8 - надбудова;
9 - підвіска стріли; 10 - круг роликовий; 11 - ківш; 12 - рукоять;
13 - механізм натиску; 14 - стріла
Рисунок 2 - Екскаватор одноківшевий та його основні складові частини