Рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов.

1. Рабочее оборудование определяет тип экскаватора и его кон­структивную схему. Обычно оно включает элементы (рабочий орган, стрелу, некоторые исполнительные механизмы), которые могут быть отсоединены в случае замены на большие или меньшие или другого типа.

Несмотря на многообразие типов рабочего оборудования одноков­шовых экскаваторов, все они по способу соединения исполнитель­ного органа со стрелой подразделяются на две группы: с жесткой и гибкой связью.

К первой группе относятся прямая и обратная лопаты и струг; ко второй — драглайн, грейфер и кран.

Рабочее оборудование драглайна состоит из ковша и стрелы. У прямой лопаты оно также включает рукоять, механизм напора и механизм открывания ковша.

Конструкции элементов рабочего оборудования прямой лопаты

Существующие конструкции рабочего оборудования прямой лопаты делятся в основном на два типа:

- лопаты с внешней рукоятью, у которых балки рукояти проходят снаружи стрелы (Э-2503; ЭКГ-4,6; ЭКГ-8);

- лопаты с внутренней рукоятью, у которых балки рукояти про­ходят внутри стрелы (ЭКГ-2; ЭКГ-3,2; ЭКГ-5; ЭКГ-8И; ЭКГ-12,5; ЭВГ-4; ЭВГ-6; ЭВГ-15; ЭВГ-35/65; ЭВГ-100/70).

Внешняя рукоять состоит из двух балок 1 (рис. 5.1, а) охватыва­ющих стрелу 2, выполненную в этом случае в виде одной балки. Внутренняя рукоять, как правило, состоит из одной балки 1 (рис. 3.1, б), проходящей между балками стрелы 2 (исключение со­ставляет лопата «Марион 4161», имеющая двухбалочную внутреннюю рукоять).

Внешняя рукоять обеспечивает хорошую устойчивость ковша в процессе отделения породы от массива и применяется на карьер­ных лопатах, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации. Двухбалочная рукоять более громоздка и в большинстве случаев бывает более тяжелой, чем однобалочная, особенно при значитель­ных длинах рукояти, имеющих место на вскрышных лопатах.

К достоинствам однобалочных рукоятей следует отнести меньший вес и большую простоту конструкции как самих рукоятей, так и седловых подшипников. Кроме того, только однобалочные рукояти позволяют создавать конструкции рукоятей, разгруженных от скру­чивающих усилий. Однобалочные рукояти наиболее часто приме­няются с канатным механизмом напора.

Конструктивное оформление составных элементов рабочего обо­рудования лопаты (стрелы, рукояти, ковша, подвески ковша и т. д.) весьма разнообразно.

1.1 Стрела.В настоящее время на карьерных и вскрышных экскава­торах типажного ряда СССР распространены преимущественно кон­струкции стрел с внутренней рукоятью.

В плане большинство стрел современных моделей экскаваторов имеют уширенную к пяте форму (рис. 5.2, а, б, е), при этом на моде­лях, имеющих однобалочную стрелу, часто применяются боковые оттяжки, что улучшает ее устойчивость, а также добавляется сектор с направляющими полосами, в которые упирается рукоять при боковом изгибе.

При однобалочной внутренней рукояти стрела обычно делается двухбалочной (рис. 5.2, г, д, е); при двухбалочной наружной рукояти стрела делается однобалочной (рис. 5.2, а, б, в). Однобалочную стрелу имеют карьерные лопаты с зубчато-реечным напором (Э-2503, ЭКГ-4, ЭКГ-4,6, ЭКГ-8).

Рис.5.1. Прямая лопата:

а – Экг -8 (УЗТМ) с внешней рукоятью; б – ЭКГ-8И (ИЗТМ) с внутренней рукоятью и с прямым канатным напором.

Двухбалочные стрелы применяются на экскаваторах с прямым канатным напором (ЭКГ-2; ЭКГ-3,2; ЭКГ-4И; ЭКГ-8И; ЭКГ-12,5) и колено-рычажным напором (ЭКГ-5А; ЭВГ-15; ЭВГ-100/70).

Двухбалочные стрелы выполняются неразрезными (ЭКГ-5А, ЭВГ-15. 1950-В и 6360-М) (рис. 5.2, г, ж) или с шарниром посередине (рис. 5.2, д, е).

Обычно стрелы экска­ваторов с колено-рычаж­ным напором не несут на себе детален механизма напора. Они работают только на продольное сжа­тие (за исключением не­больших нагрузок от соб­ственного веса в верти­кальной плоскости и инер­ционных нагрузок от собственного веса в гори­зонтальной плоскости) и поэтому очень просты по конструкции (см. рис. 5.2, ж).

Шарнирная двухбалочная стрела, применяе­мая при прямом напоре (ЭКГ-8И) состоит из двух частей — нижней и верх­ней (см. рис. 5.1, б). Ниж­няя часть стрелы входит в жесткий треугольник, образованный этой частью стрелы, двуногой стойкой 5 и подкосами 4. Входя только отдельным элемен­том в пространственную конструкцию, работающую как одно целое, нижняя часть стрелы де­лается легкой и простой по конструкции — обычно виде сварной рамы.

Верхняя часть соединена шарниром с нижней и подвешивается на стреловых канатах или вантах через тягу. Исполнительная часть механизма напора с Седловым подшипникам монтируется на оси, соединяющей нижнюю часть стрелы с подкосами. Верхняя часть стрелы передает только сжимающие усилия от подъемных канатов, поэтому она делается в виде двух стоек коробчатого или трубчатого сечения.

Рис.5.2. Схемы конструкции стрел (в плане): а — однобалочная круглого сечения с боковыми рас­тяжками; б, в — однобалочные коробчатого сечения с расставленными опорными проушинами;

г, ж — двухбалочные цельнорамные; д, е — двухбалочные разрезные

Корпуса стрел делаются сварными коробчатого (Э-2503, ЭКГ-4,6, ЭВГ-15, 3850-В) или круглого сечения (ЭКГ-2, ЭКГ-3,2; ЭКГ-4И, ЭКГ-8И, ЭКГ-12,5, ЭВГ-6,3, ЭВГ-35/65). Трубчатые балки обладают большой и одинаковой в любом направлении прочностью, а также легкостью.

Стрелы мощных вскрышных лопат с колено-рычажным напором выполняются в виде неразрезной двухбалочной конструкции с фер­менной раскосной решеткой.

Стрелы прямых лопат удерживаются в рабочем положении при помощи канатного полиспаста или вант.

При вантовой подвеске стрела удерживается в рабочем положении при помощи нескольких кусков каната (вант) постоянной длины, имеющих на концах коуши или кованые заделки. Длина вант по­стоянна и поэтому при такой подвеске угол установки стрелы в экс­плуатации не изменяется.

Рис. 5.3. Типы кованых заделок концов канатов:

а — для крепления на барабанах; б — серьговая подвеска с винтовой внутренней полостью для каната.

Подвеска стрелы экскаваторов с прямым канатным напором (см. рис. 5.1, б) и разрезной стрелой состоит из двух вант 3 (ЭВГ-4И, ЭКГ-8И), двух подкосов 4, соединяющих среднюю часть стрелы с дву­ногой стойкой 5, которая передает нагрузки от стрелы на поворот­ную платформу. Двунога 5 и подкосы 4 представляют собой трубча­тые сварные конструкции. Крепление передней и задней стоек осу­ществляется на кронштейны поворотной платформы. Концы вант заделаны в специальные втулки 6, имеющие вилки для крепления их на голове двуноги и на серьгах, расположенных на оси головных блоков. Регулировка длины каждого ванта осуществляется установ­кой прокладок между торцом конической втулки и дном резьбовой расточки вилки.

1.2 Рукоять служит для передачи на ковш напорного усилия. В за­висимости от числа балок различают рукояти однобалочные (внутрен­ние) и двухбалочные (внешние).

Однобалочные рукояти состоят из пустотелых балок прямоуголь­ного или круглого сечения, один конец которых соединяется с ков­шом. На другом конце балки крепится напорный блок (при канатном напоре — ЭКГ-2, ЭКГ-3,2, ЭКГ-8И) или вилка (при колено-рычаж­ном напоре — ЭКГ-5Б, ЭВГ-15, ЭВГ-35/65 и др.)

Основу однобалочной рукояти составляет балка 1 (рис. 5.4, а), к передней части которой приварена встык концевая отливка 2, име­ющая проушины верхние — для шарнирного крепления ковша и ниж­ние — для регулирования угла наклона ковша к рукояти посредством тяг переменной длины. На отливке установлены кронштейн 3 для валика механизма открывания днища ковша и резиновый буфер 4 для амортизации ударов днища ковша о рукоять. Напорный и возвратный канаты сообщают возвратно-поступательное движение рукояти через полублоки 5 и 6, укрепленные на балке рукояти. Для ограничения хода рукояти служит передний и задний упоры 7 и 8. Задний упор установлен на корпусе поглощающих аппаратов 9, служащих для гашения энергии удара в механизме напора при стопорении рукояти в забое во время движения «от себя».

В случае жесткого крепления ковша к рукояти передний конец балки входит в заднюю коробку ковша (см. рис. 5.6), соединяется с ней электросваркой или с помощью кронштейнов.

Конструкция двубалочной рукояти может быть внешнего и внутреннего типа. Рукоять внешняя охватывает стрелу снаружи и проходит через два направляющих гнезда седлового подшипника, смонтированные на напорном валу снаружи конструкции стрелы. Внутренняя рукоять по конструкции отличается от рукояти внешней только уменьшенным расстоянием между осями ветвей. В этом

Рис. 5.4. Рукояти одноковшовых экскаваторов:

а — однобалочная круглого сечения (ЭКГ-8И); б — двухбалочная трубчатая (ЭКГ-8)

случае направляющие гнезда седлового подшипника, смонтирован­ные на напорном валу, расположены внутри конструкции стрелы. Двухбалочная рукоять ковша экскаватора ЭКГ-8 выполнена из двух труб-балок 1, свальцованных из стального листа и приварен­ных к концевой отливке 2 (рис. 5.4, б). На трубы сверху приварены накладки 3, по которым скользят ползуны седловых подшипников. При износе накладки сменяются. Снизу приварены зубчатые рейки 4. Достоинство такой рукояти заключается в том, что она не имеет концентраторов напряжений, приводящих к появлению трещин в балках рукояти. С ковшом рукоять соединяется при помощи крон­штейнов 5 и тяг.

Известны конструкции мехлопат, у которых на балках рукояти вместо тяг установлены гидравлические цилиндры со штоками для изменения угла наклона ковша экскаватора (ЭКГ-8И, 191-М и 190-В, с ковшами емкостью 8,0; 9,0 и 5.12 м³). Такие устройства позволяют машинисту экскаватора регулировать дистанционно угол резания на зубьях ковша по траектории его движения. Изменение угла на­клона ковша улучшает как условия черпания (на­пример, при разработке сближенных пластов), так и разгрузку ковша в средства транспорта, когда необходимо увели­чить угол наклона перед­ней стенки ковша к гори­зонту, а поднимать ковш нельзя во избежание про­сыпания материала или повреждения средств тран­спорта от удара или паде­ния кусков с большой вы­соты. При верхней погруз­ке, наоборот, необходимо для обеспечения разгрузки увеличивать угол наклона задней стенки ковша, что облегчается при указанно выше конструкции (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Установка гидроцилиндров на рукояти для изменения угла наклона ковша

1.3 Ковш. Конструкции ковшей, применяемых на лопатах, разли­чаются большим разнообразием и зависят от назначения ковша, способа изготовления и способа его опорожнения.

Ковши прямых лопат по виду соединения с рукоятью можно раз­делить на две группы: с шарнирным и с жестким соединением с ру­коятью. Ковши первой группы применяются на большинстве карьер­ных экскаваторов. Ковши второй группы применяются на некоторых карьерных (ЭКГ-5, ЭКГ-8) и большинстве вскрышных экскаваторов (ЭВГ-6, ЭВГ-15, ЭВГ-35/65 и ЭВГ-100/70).

По назначению ковши делятся на тяжелые, средние и легкие соответственно для работы в тяжелых, средних и легких грунтах, а также для выемки и погрузки угля.

Назначение ковша определяет собой и технологию его изгото­вления. Для работ в тяжелых условиях (погрузка руды, скалы, таконитов и др.) применяют преимущественно литые ковши; для лег­ких работ более легкие сварные ковши; наиболее широко распро­странены комбинированные ковши — сварно-литые.

Ковш емкостью 8 м³ (ЭКГ-8И) (рис 61) состоит из корпуса ков­ша 1 днища 2 траверсы 3, зубьев 4 и механизма торможения днища 5. Корпус ковша сваривается встык из четырех отливок: передней, задней и двух боковых стенок ковша. Передняя стенка, подверженная наибольшему износу, выполнена из высокомарганцовистой стали Г13Л. Задняя стенка, цельнолитая из низкоуглеродистой стали, сваривается встык с двумя боковыми стенками. На задней стенке имеются проушины для присоеди­нения ковша к рукояти, для подвешивания днища и для крепления траверсы ковша.

Днище ковша 1 (рис. 5.6) с направляющими 2 засова 3 и кронштейна 4 отлиты из стали Г13Л.

Рис. 5.6. Сварно-литой ковш экскаватора ЭКГ-8И

В кронштейнах крепятся петли днища 5. Открывание засова осу­ществляется с помощью рычага 6 и цепи 7.

Регулировка величины выдвижения засова производится шай­бами 8, надеваемыми на палец 9.

По способу опорожнения различаются ковши со свободнопадающим и с маятниковым днищем. Наибольшее распространение имеет первая конструкция вследствие меньших потерь времени на раз­грузку. Вторая применяется в случаях необходимости обеспечить постепенность выгрузки при меньшей высоте расположения ковша над транспортным сосудом.

Рис. 5.7. Конструкция днища ковша

У ковшей современных лопат задняя стенка по высоте делается, как правило, значительно короче передней. С лицевой стороны передняя стенка ковшей в целях лучшего захвата и более быстрого заполнения ковша имеет либо плоскую, либо цилиндрическую форму с большим радиусом кривизны.

На ковшах, предназначенных для работ в скальных породах, передняя стенка делается более закругленной.

Верхняя часть стенки, образующая кромку ковша, иногда снаб­жается съемным литым козырьком. Такие козырьки из марганцови­стой стали повышают прочность стенки и увеличивают ее долговеч­ность.

1.4 Зубья ковшапрямой лопаты делаются сменными. Для экскавато­ров средней и большой мощности их отливают из высокомарганцовистой стали Г13Л, а для экскаваторов малой мощности изготовляют из высокоуглеродистой стали У8 инаплавляют твердым сплавом.

Зубья или их сменные наконечники делают симметричными отно­сительно продольной оси. После затупления зуб или наконечник снимают, поворачивают на 180° и он может опять работать. Зуб считается совершенно непригодным, когда его угол заострения до­стигает 60°.

Наиболее рациональным по расходу металла является двухсек­ционный зуб, у которого меняется наконечник.

На рис. 5.8 представлен зуб с коронкой конструкции Ижорского завода имени А. А. Жданова, состоящий из основания зуба 2 и наде­ваемой на режущую кромку ковша сменной коронки 2. Удержание коронки осуществляется пальцем 3, застопоренным сухарем 4 и под­жимаемым резиновой подушкой 5.

Рис. 5.8. Зуб со сменной коронкой конструкции ИЗТМ.