// //
Дом arrow Экскаваторы arrow Грейферное оборудование зарубежных гидравлических экскаваторов
Грейферное оборудование зарубежных гидравлических экскаваторов

  В обзоре рассмотрены конструкции и параметры различных видов грейферного оборудования, применяемого в качестве сменного рабочего оборудования на универсальных гидравлических экскаваторах, выпускаемых иностранными фирмами.

  Дан анализ кинематических схем, рассмотрены конструктивные особенности узлов и механизмов грейферного оборудования и тенденции его развития.

  Обзор предназначен для инженерно-технических работников, занимающихся проектированием, испытанием и эксплуатацией сменного рабочего оборудования.

 Введение

 Грейферное оборудование одноковшовых гидравлических экскаваторов является одним из сменных видов рабочего оборудования и предназначено для разработки грунта выше и ниже уровня стоянки экскаватора и погрузочно-разгрузочных работ с различными материалами. На таких видах земляных работ, как разработка глубоких выемок с вертикальными стенами (котлованы, траншеи, колодцы, проходка шахт при строительстве инженерных коммуникаций и т.п.), разработка грунта и обратная засыпка в стесненных условиях (вблизи стен зданий, внутри цехов при реконструкции предприятий и т.п.), применение грейферного оборудования оказывается наиболее эффективным и целесообразным по сравнению с другими сменными видами рабочего оборудования. Поэтому в последние годы оно получает все более широкое распространение и позволяет механизировать выполнение ряда работ, на которых используется ручной труд.

  Ведущие зарубежные экскаваторостроительные фирмы выпускают большую номенклатуру грейферного оборудования и продолжают ее расширять и совершенствовать. Работы ведутся как в направлении создания новых видов грейферных рабочих органов, предназначенных для специальных видов работ, на которых используются другие недостаточно эффективные средства, так и в направлении совершенствования кинематических схем элементов грейферного оборудования, улучшения рабочих параметров, уменьшения энергоемкости процесса копания и повышения надежности работы в различных условиях эксплуатации.

  1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ И КЛАССИФИКАЦИЯ ГРЕЙФЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

1.1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ГРЕЙФЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

 Универсальность и многофункциональность гидравлических экскаваторов, оснащенных грейферным оборудованием с различными видами сменных челюстей и захватов, обусловливает их широкое применение на землеройных, погрузочно-разгрузочных и очистных работах в различных отраслях строительства и промышленности.

  Для некоторых видов работ грейферное оборудование является единственно приемлемым видом рабочего оборудования. Его широкое применение на гидравлических экскаваторах вызвано следующими причинами: обеспечивается реализация больших напорных усилий, которые ограничены в основном устойчивостью экскаватора, а не массой грейфера (как у канатных грейферов); гидропривод позволяет развивать большие усилия копания на челюстях ковша, достаточные для разработки плотных грунтов до IV категории включительно; грейфер может быть ориентирован как в горизонтальной плоскости благодаря применению механизмов поворота в плане, так и в вертикальной плоскости в случае его жесткого крепления к рабочему оборудованию.

  В табл.1 приведен перечень видов работ, для которых наиболее целесообразно применять гидравлические экскаваторы с грейферным оборудованием, в табл.2 - номенклатура грейферного оборудования и его компонентов, выпускаемых зарубежными фирмами.

  Таблица 1

Виды работ и области применения гидравлических экскаваторов с грейферным оборудованием

Вид работ

Тип грейфера

Область применения

Землеройные работы

Разработка котлованов и траншей сложной конфигурации небольших размеров в стесненных условиях

Двухчелюстной жесткий

Промышленное, гражданское, сельское строительство

Разработка выемок и приямков в котлованах и траншеях

То же

То же

Отрывка колодцев и геологоразведочных шурфов круглого и прямоугольного сечений на глубину до 20 м

Двух- и многочелюстной жесткий

Сельское строительство, строительство внутригородских подземных коммуникаций, разведка полезных ископаемых

Разработка глубоких выемок с вертикальными стенками (шахты, ямы и т.п.) на глубину, м:

Строительство подземных инженерных сооружений способом щитовой проходки (водопровод, канализация, теплосети и т.д.) в условиях застроенных площадей

до 20

Двухчелюстной жесткий

свыше 20

Двухчелюстной канатный

Разработка глубоких узких траншей и выемок сложной конфигурации при строительстве способом стена в грунте на глубину, м:

Строительство подземных инженерных сооружений в промышленном, гражданском, энергетическом, сельском строительстве (насосные станции, подземные помещения, гаражи, противофильтрационные завесы и т.п.)

до 40

Двухчелюстной канатный или двухчелюстной жесткий на напорной штанге

свыше 40

Канатный двухчелюстной на напорной штанге

Разработка траншей вблизи зданий, выемок между опорами фундаментов, сваями и т.п.

Двух- или многочелюстной жесткий

Реконструкция промышленных предприятий, инженерных сооружений

Засыпка грунтом трубопроводов, кабелей и т.п. в траншеях; подсыпка грунта; обратная засыпка выемок в стесненных условиях

Двухчелюстной жесткий

Промышленное, гражданское и другое строительство

Отрывка глубоких выемок под монолитные сваи, опоры электропередач, мостов и других инженерных сооружений, включая применение шпунтового ограждения и способа опускного колодца

Двухчелюстной жесткий или канатный

Промышленное, транспортное, энергетическое, гражданское строительство

Очистные работы

Очистка водоемов, рек, прудов, каналов и т.п.

Двух- или многочелюстной жесткий

Водное хозяйство (мелиорация, ирригация), сельское хозяйство

Углубление дна рек, дна акваторий речных и морских портов

Двух- или многочелюстной жесткий или канатный

Водный транспорт

Погрузочно-разгрузочные работы

Погрузка и разгрузка насыпного грунта и других сыпучих или мелкокусковых материалов

Двухчелюстной жесткий

Строительство, промышленность стройматериалов

Погрузка (разгрузка) крупнокусковых материалов и грузов

Многочелюстной жесткий

Промышленность нерудных материалов и др.

  Таблица 2

Номенклатура сменного грейферного оборудования и его компонентов, выпускаемых зарубежными фирмами

Страна, фирма

Вид оборудования, грейфера, захвата

Франция

ФРГ

Япония

США

Poclain

Liebherr

Orenstein und Корpel

Atlas Wey-

 hausen

Hitachi

Kato

Interna-

 tional

Оборудование и его компоненты:

стандартное оборудование (жесткий грейфер + стрела и рукоять обратной лопаты)

+

+

+

+

+

+

+

специализированное оборудование с подвижной стрелой (жесткий грейфер + специальная стрела и рукоять)

+

+

-

-

-

-

+

грейферные рукояти

+

+

-

-

+

-

+

телескопическая рукоять

+

-

+

+

-

-

-

удлинительные вставки

+

+

+

+

+

+

+

оборудование жесткого грейфера для глубокого копания (до 20 м)

+

+

+

+

+

+

+

оборудование для разработки узких глубоких траншей способом стена в грунте

+

-

-

-

+

+

-

оборудование на канатной подвеске для глубокого копания

+

-

-

-

+

-

-

специальная погрузочная рукоять

+

+

+

+

-

-

+

специальная погрузочная стрела

+

+

-

+

-

-

-

Экскавационные (копающие) грейферные ковши и захваты со сменными челюстями двухчелюстные:

для траншей и котлованов

+

+

+

+

+

+

+

для колодцев круглого и прямоугольного сечений

+

+

+

+

+

+

+

Погрузочные ковши и захваты двухчелюстные:

для сыпучих материалов

+

+

+

+

-

-

+

для корнеплодов

+

+

+

+

-

-

+

Захваты двухчелюстные:

для труб и бревен

+

+

+

+

+

+

+

для сенажа и силоса

+

+

+

+

-

-

+

для пакетированного леса

+

+

+

+

-

-

+

Захваты многочелюстные:

для крупнокусковых материалов

+

+

+

+

+

+

+

для металлического лома

+

+

+

+

+

+

+

для короткомерной древесины

+

+

+

+

-

-

-

  На рис.1...4 показаны характерные примеры использования гидравлических экскаваторов с грейферным оборудованием.  ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.1. Разработка траншеи с применением опалубки

  ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.2. Разработка траншеи вдоль дороги

ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.3. Разработка грунта в стесненных условиях с погрузкой в транспорт

ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.4. Разработка глубокой шахты

  Наиболее эффективно применение грейферного оборудования в условиях стесненных площадок и ограниченного пространства при выполнении строительных и ремонтных работ в городах и населенных пунктах, на участках со сложным профилем траншей и котлованов, при выполнении доработок на большой глубине, на отрывке выемок с вертикальными стенками при строительстве подземных инженерных сооружений, на погрузочно-разгрузочных и очистных работах.

  1.2. КЛАССИФИКАЦИЯ ГРЕЙФЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

 Номенклатура грейферного оборудования, выпускаемого в настоящее время зарубежными фирмами, очень широка. Обусловлено это, с одной стороны, технологией выполнения разнообразных видов работ, с другой - традициями фирм и технической конкуренцией фирм между собой.

  При всем конструктивном многообразии грейферное оборудование может быть классифицировано по ряду основных признаков.

  По назначению:копающее (экскавационное); погрузочное; специальное.

  Копающие грейферы подразделяются на следующие:

  для отрывки узких (дренажных) траншей;

  для копания обычных траншей и котлованов;

  для отрывки колодцев круглого и прямоугольного сечений;

  для очистных работ в водоемах.

  Погрузочные грейферы и захваты подразделяются на следующие:

  для насыпных грунтов и сыпучих материалов;

  для кусковых материалов (металлического скрапа, негабаритов взорванной породы, бытового мусора и т.п.);

  для сельскохозяйственных грузов (корнеплодов, силоса, сенажа и др.);

  для труб, бревен, пакетированного леса, тюков и т.п.

  К специальным грейферам можно отнести грейферы, выполняющие такие виды работ, как отрывка глубоких траншей при строительстве способом стена в грунте, отрывка выемок под Т-образные монолитные сваи, отрывка выемок под монолитные сваи с помощью обсадных труб и т.п.

  По типу привода:канатное; гидравлическое; электрогидравлическое.

  С гидравлическими экскаваторами применяются, как правило, грейферы с гидравлическим приводом челюстей и иногда с канатным в основном для работ на большой глубине (свыше 20 м).

  Гидравлические грейферы выполняются либо на шарнирной, либо на жесткой подвеске к элементам рабочего оборудования (рукояти, штанге).

  Шарнирная подвеска может иметь одну или две степени свободы. В основном применяется двухшарнирная (типа кардан) подвеска грейфера, обеспечивающая его свободное качание в двух взаимно перпендикулярных плоскостях - вдоль оси рабочего оборудования и поперек его.

  Жесткое крепление грейфера может быть выполнено либо к рукояти, либо к напорной штанге, перемещающейся в направляющих.

  По конструктивной схеме стрелы и рукояти:стандартное оборудование на базе стрелы и рукояти обратной лопаты; специализированное на базе специальной стрелы (составной, двухсекционной с изменяемой кинематикой) и специальной рукояти.

  Это оборудование наиболее полно приспособлено для работы с различными типами грейферных ковшей и захватов.

  По конструктивной схеме грейфера:безрамное и рамное.

  По числу челюстей:с двухчелюстными и многочелюстными грейферами.

  По расположению приводных гидроцилиндров:с вертикальным (с одним центральным или двумя боковыми цилиндрами); наклонным (с двумя или с одним цилиндром) и горизонтальным расположением.

  По способу передачи усилия от гидроцилиндра на челюсти:через рычажный механизм; непосредственно от штоков гидроцилиндров.

  По числу шарниров крепления челюстей:с одношарнирным и двухшарнирным креплением.

  По конструкции режущей кромки челюстей:с зубьями и без зубьев.

  По форме режущей кромки челюстей:с прямоугольной и полукруглой кромкой.

  2. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ГРЕЙФЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.1. ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ НА ШАРНИРНОЙ ПОДВЕСКЕ

 Наибольшее применение на гидравлических экскаваторах находит грейферное оборудование на шарнирной подвеске (рис.5), где в качестве рабочих органов используются гидравлические грейферы и захваты. Подвеска грейфера является жестким переходным элементом, который шарнирно соединяет рукоять с грейфером. В целом подвеска грейфера к рукояти представляет собой неуправляемый кардан, который дает возможность грейферу (захвату) одинаково свободно качаться в двух взаимно перпендикулярных вертикальных плоскостях.

 ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.5. Схемы грейферного оборудования на шарнирной подвеске

  Это оборудование благодаря своей универсальности и возможности установки в качестве сменного к оборудованию обратной лопаты используется на различных видах работ и области его применения продолжают расширяться. Оно применяется на экскаваторах массой от 3 до 70 т. Наибольшую номенклатуру сменных гидравлических грейферов и захватов имеют экскаваторы массой 12...30 т, ограниченную - экскаваторы массой свыше 30 т и практически не применяются грейферы и захваты на экскаваторах массой более 70 т. Так, например, фирма Poclain (Франция) предлагает потребителям экскаваторов массой 60 т (модель 300) два вида сменных грейферов, тогда как для экскаваторов массой 12...14 т - до 25 видов сменных ковшей и захватов, которые могут монтироваться на экскаваторах со стрелами и рукоятями различного конструктивного исполнения.

  На рис.5 приведены основные схемы, на рис.6 - варианты конструктивного исполнения элементов, в табл.3...7 - основные параметры грейферного оборудования различных конструктивных схем ведущих зарубежных фирм.

 ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.6. Варианты исполнения элементов грейферного оборудования на шарнирной подвеске:

 а - стрелы; б - рукояти; в - подвески; г - механизмы поворота; д - удлинители; е - грейфер

  Таблица 3

Основные параметры экскаваторов с грейферным оборудованием фирмы Poclain (Франция)

Показатель

Модель экскаватора

60Р/60СК

115P/115CK

115Р/115СК

160-СК

220-СК

Масса экскаватора с рабочим оборудованием, т

13,0/14,5

21/22,7

21/22,7

30

45

Вариант конструктивной схемы оборудования (см. позиции на рис.6)

1; 6; 20

3; 7; 20

3; 7; 13; 18; 20

1; 6; 20

3; 7; 20

3; 7; 13; 18; 20

1; 6; 20

3; 7; 20

3; 7; 13; 18; 20

1; 7; 20

Емкость ковша, мГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

0,1...0,8

0,5...1,25*

0,5...1,25*

0,5...1,25*

1,5

Число сменных ковшей грейфера

14

8

8

8

1

Наибольшая глубина копания, м**

5...6,45

5,3...6,15

10,05...12,15

6,45..8,5

7...8,4

13...16,5

7,5...9,6

7,65..,8,25

14,85...16,05

8,6...9,85

Наибольшая высота выгрузки, мм**

1,3...5,35

5,65...6,3

0,9...0,1

4,3...5,45

7,2...8,5

1,15...0,2

4,75...6,2

7,7...8,2

0,45...0,2

5,85...7,05

Наибольший радиус копания на уровне стоянки, м**

6,6...8,1

7,4...8,25

3,35...4,2

8,15...10,2

9,6...11

4,1...5

9,1...11,4

10,25...10,85

4,5...5,1

10,55...12

_______________

 * Погрузочный ковш.

  ** Здесь и далее: меньшие значения для стандартных стрелы и рукояти, большие для удлиненных стрелы и рукояти.

  Таблица 4

Основные параметры экскаваторов с грейферным оборудованием фирмы Liebherr (ФРГ)

Показатель

Модель экскаватора

А902

А922

R932

R942

R962

R982

Масса экскаватора с рабочим оборудованием, т

13,2...15,5

21

24

29

47,2

65,2..75,5

Вариант конструктивной схемы оборудования (см. позиции на рис.6)

2; 6; 15; 20

2; 6; 15; 20

2; 6; 15; 20

2; 6; 15; 20

1; 6; 15; 20

1; 6; 15; 20

Емкость ковша, мГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

0,2...0,8

0,2...1

0,45...1,5

0,45...2

0,85...2,5

2,5...5,5

Число сменных ковшей грейфера

5

7

5

6

6

3

Наибольшая глубина копания, м

5...7

5,7...8

6,2...9,2

7,1...9,2

8,5...13

9...16,5

Наибольшая высота выгрузки, м

4,8...6,2

5,4...6,8

5,2...5

5,5...6,8

5,5...6,5

6,2...7,9

Наибольший радиус копания на уровне стоянки, м

7,5...9,4

8,6...10,7

8,5...10,6

9,2...11,2

11...15,1

11,9...18,5

  Таблица 5

Основные параметры экскаваторов с грейферным оборудованием фирмы Orenstein und Koppel (ФРГ)

Показатель

Модель экскаватора

MH5-PLA/A2

RH9

RH18

Масса экскаватора с рабочим оборудованием, т

14,8

25,5

38,65

Вариант конструктивной схемы оборудования

 (см. позиции на рис.6)

2; 6; 13; 20

2; 6; 13; 20

1; 6; 13; 20

Емкость ковша, мГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

0,12...0,8

0,3...0,8

0,9...2

Число сменных ковшей грейфера

9

10

3

Наибольшая глубина копания, м

6,4...8

6,8...9,9

8,2...10,8

Наибольшая высота выгрузки, м

4,3...5

4,5...5,8

4,3...5,4

Наибольший радиус копания на уровне стоянки, м

7,6...9,2

8,5...11,5

9,5...12,1

  Таблица 6

Основные параметры экскаваторов с грейферным оборудованием фирмы Hitachi (Япония)

Показатель

Модель экскаватора

UH062

UH071

UH081

UH171

Масса экскаватора с рабочим оборудованием, т

12,32

15,7

18,5

38,5

Вариант конструктивной схемы оборудования (см. позиции на рис.6)

1; 6; 20

1; 6; 20

1; 6; 20

1; 6; 20

Емкость ковша, мГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

0,3

0,6

0,6

1

Наибольшая глубина копания со стандартной (удлиненной) рукоятью, м

6(6,37)

6,73

7,05(7,75)

8,86(9,51)

Наибольшая высота выгрузки со стандартной (удлиненной) рукоятью, м

4,1(4,41)

4,15

4,56(4,9)

5,13(5,8)

Наибольший радиус копания на уровне стоянки со стандартной (удлиненной) рукоятью, м

7,48(7,97)

7,97

8,68(9,35)

11,09(11,65)

  Таблица 7

Основные параметры грейферного оборудования для глубокого копания к гидравлическим экскаваторам

Показатель

Фирма, модель экскаватора

Poclain

Liebherr

Atlas Weyhausen

Ytani

Hitachi

90CL

125CL

160CK

A921C-LC

AB1602E

YS1200

UH081(LC)

UH083(LC)

UH143(LC)

Масса экскаватора с оборудованием, т

~21

~25

30

19,9

14,9

31

20,5

20,75

Емкость ковша, мГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

0,18*; 0,35

0,18*; 0,35

0,18*; 0,35

0,21...0,45

0,23...0,45

0,4

0,3

0,5

0,6

Тип стрелы

Двухсекционная с промежуточным гидроцилиндром

Двухсекционная жесткая

Двухсекционная с промежуточным гидроцилиндром

Моноблочная Г-образная

Тип рукояти

Телескопическая, ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ=3,45...5,5 м

Моноблочная удлиненная, ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ=4 м

Телескопическая

Моноблочная удлиненная

-

-

Моноблочная удлиненная

Тип удлинителя

Составной

Телескопический

Составной

Трехсекционная телескопическая штанга

Составной

ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ=7,5 м

ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ=9,25 м

ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ=10,5 м

ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ=7...13 м

ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ=6 м

ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ=10 м

ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ=8,73 м

Наибольшая глубина колодца, м

16

19,85

22,2

19,6

14,2

21,34

20

17

20

Наибольшая высота выгрузки, м

0,7... 1,3

0,7...1

0,65...1,3

1,6

2,75

2,53

4,6

4,8

0,5

Радиус копания до оси колодца, м

5,15

5,4

7

4,8

5,7

4,72

4,5

4

4,2

_______________

 * Ковш для круглых колодцев.

   Наиболее распространенными являются схемы (см. рис.5 а, б), основанные на максимальном использовании элементов рабочего оборудования обратной лопаты - стрелы и рукояти, - к которой шарнирно подвешиваются сменные грейферы или захваты. При этих схемах применяются два варианта стрелы обратной лопаты: Г-образная моноблочная (см. рис.6, а, поз.1) или составная жесткая, состоящая из двух неподвижных относительно друг друга частей (см. рис.6, а, поз.2). Такие схемы компоновки грейферного оборудования можно назвать традиционными или стандартными, и они используются большинством экскаваторостроительных фирм: Poclain (Франция), Liebherr, Orenstein und Koppel, Atlas Weyhausen (ФРГ), Caterpillar, Koehring (США), Hitachi, Kato (Япония) [1] и др.

  Изменение параметров достигается путем применения сменных рукоятей (см. рис.6, б, поз.6-12) разной длины (при соответствующем изменении емкости ковша грейфера), перестановки головной части стрелы относительно базовой, применением удлинительных вставок (см.рис.6, д и 5, в). Достоинством этих схем считается их универсальность, т.е. возможность использования как с ковшами обратной лопаты, так и с грейферами. Однако такие схемы недостаточно эффективны при разработке грейферами глубоких траншей, колодцев, шахт особенно в стесненных условиях и с захватами на погрузочно-разгрузочных работах с различными грузами и материалами.

  Лучше всего обеспечивает различные виды работ с грейферами и захватами схема, показанная на рис.5, д. Она одинаково хорошо удовлетворяет требованиям работы как с копающими грейферами, так и с погрузочными. Эта схема наряду с вышеуказанными получила широкое распространение за рубежом и используется фирмами Poclain, Liebherr, Orenstein und Koppel, Fuchs (ФРГ), International (США), Ytani (Япония) и др.

  При такой схеме оборудование состоит из составной стрелы (см. рис.6, а, поз.3), между головной и базовой частями которой установлен дополнительный гидроцилиндр, обеспечивающий поворот головной части относительно базовой, из облегченной грейферной рукояти (см.рис.6, б, поз.7) или рукояти обратной лопаты (см. рис.6, б, поз.6) и грейфера (см. рис.6, е). Для изменения параметров оборудования производится раздвигание (сдвигание) частей стрелы, а также применяются сменные рукояти и удлинительные вставки (см. рис.6, б, д). Наличие дополнительной степени свободы у стрелы дает возможность разрабатывать глубокие колодцы (шурфы) с вертикальными стенами, улучшает маневренность оборудования, что позволяет производить экскавационные и погрузочные работы в стесненных условиях.

  Для погрузочно-разгрузочных работ с многочелюстными грейферами и захватами при такой схеме применяют специальные погрузочные рукояти (см. рис.5, г и 6, б, поз.10-12).

 С целью расширения технологических возможностей оборудования при работе в стесненных условиях и на погрузочно-разгрузочных работах грейферы широко оснащаются механизмами поворота ковша в плане, показанными на рис.6, г, поз.13-17.

  Для отрывки глубоких выемок в грунте (котлованов, приямков, траншей, колодцев, шахт и т.п.) помимо оборудования, показанного на рис.5, д, в последние годы некоторыми зарубежными фирмами разработано и выпускается специальное грейферное оборудование для глубокого копания (рис.5, е...к) [2].

  Фирма Atlas Weyhausen для экскаваторов моделей 1302, 1602 и 1702 выпускает оборудование (см. рис.5, е), особенностью которого является применение специальной составной жесткой стрелы прямой конфигурации (см. рис.6, а, поз.4) и телескопической рукояти (см.рис.6, б, поз.8), которые дают возможность использовать удлинитель длиной до 6 м, что обеспечивает глубину копания около 15 м.

  Фирма Poclain для экскаваторов моделей 90, 115, 125 и 160 выпускает оборудование (см. рис.5, ж), в котором наряду с составной подвижной стрелой используется телескопическая рукоять (см. рис.6, б, поз.8) и составной удлинитель (см. рис.6, поз.18), длина которого достигает приблизительно 10 м, что дает возможность отрывать круглые колодцы глубиной около 20 м.

  Ведущие японские экскаваторостроительные фирмы выпускают грейферное оборудование для глубокого копания, схемы которого показаны на рис.5, з-к. Фирма Ytani (см. рис.5, з) для экскаваторов моделей YS750 и YS1200 выпускает оборудование, отличающееся нижним расположением гидроцилиндра рукояти, что наряду с применением подвижной стрелы позволяет устанавливать удлинитель длиной около 10 м и обеспечивать глубину копания до 21 м. Основное достоинство схемы - получение большой глубины копания при относительно простой конструкции оборудования (отсутствие телескопических элементов).

  Фирма Hitachi выпускает два вида грейферного оборудования для глубокого копания, схемы которых показаны на рис.5 и, к. Отличительной особенностью схем оборудования этой фирмы является использование моноблочной стрелы обратной лопаты. Оборудование с грейфером, жестко закрепленным на телескопическом удлинителе (см. рис.5, и 6, д, поз.19) выпускается для экскаваторов моделей UH052M и UH062 массой до 14 т и шарнирно подвешивается к стандартной рукояти обратной лопаты. Достоинством этого оборудования, несмотря на усложнение конструкции удлинителя и увеличение его массы, является уменьшение габаритов оборудования в транспортном положении и возможность отрывки выемок с вертикальными стенами. Глубина копания при такой схеме составляет около 11 м.

  Для экскаваторов моделей UH081 и UH081(LC) (массой около 21 т) фирма Hitachi выпускает оборудование (см. рис.5, к), кинематическая схема которого показана на рис.7. Особенностью оборудования является использование трехсекционной телескопической штанги 2 (см.рис.6, б, поз.9) с шарнирно подвешенным грейфером 3, установленной шарнирно на моноблочной стреле 1 обратной лопаты. Длина выдвижения штанги составляет 11 м. Эта схема оборудования, несмотря на ее конструктивную сложность и относительно большую массу, обеспечивает разработку глубоких выемок с вертикальными стенами глубиной до 20 м и шириной около 7 м. ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.7. Кинематическая схема грейферного оборудования для глубокого копания фирмы Hitachi (Япония):

 1 - стрела; 2 - телескопическая штанга; 3 - грейфер

  Подобное по конструкции оборудование выпускает другая японская фирма - Sumitomo для экскаватора модели S260.

  Грейферное оборудование для глубокого копания с оригинальной кинематикой выпускает фирма Liebherr для экскаваторов моделей A/R921-LC и A/R941C-LC (рис.8). Его особенностью является запатентованный фирмой канатно-гидравлический привод подъема и опускания внутренней штанги 1 телескопического удлинителя, наружной штанги 4, шарнирно подвешенной к рукояти 9 [3]. Грейфер 2 жестко прикреплен к штанге 1. Канат, закрепленный на штанге 1, проходит последовательно блоки 5, 10 и 6, расположенные соответственно на рукояти 9, стреле 11, рычаге 7 и образующие четырехкратный полиспаст, который обеспечивает при помощи гидроцилиндра 8 перемещение штанги 1 на величину 8 м. Напорное усилие на грунт может создаваться как силой тяжести штанги с грейфером, так и принудительно гидроцилиндрами стрелы (рукояти), при этом штанга 1 фиксируется неподвижно относительно штанги 4 гидрозажимом 3. Проблема подвода длинных шлангов к гидроцилиндрам грейфера решена путем применения барабанной укладки: навивка шлангов на барабан происходит принудительно с помощью спиральной пружины, свивка - под действием силы тяжести штанги с грейфером. Параметры этого оборудования приведены в табл.7. ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.8. Кинематическая схема грейферного оборудования глубокого копания фирмы Liebherr (ФРГ) на экскаваторе модели A921C-LC:

 1 - внутренняя штанга; 2 - грейфер; 3 - гидрозажим; 4 - наружная штанга; 5, 6, 10 - блоки; 7 - рычаг; 8 - гидроцилиндр; 9 - рукоять; 11 - стрела

  Недостатком такой схемы оборудования является сложность конструкции удлинителя, большой габарит оборудования по высоте, что затрудняет транспортировку.

  Для погрузочно-разгрузочных работ с использованием многочелюстных грейферов и специальных захватов (для труб, бревен, тюков, металлического лома и т.п.) ведущие зарубежные фирмы, такие как Poclain, Liebherr, Orenstein und Koppel, Atlas Weyhausen, Fuchs, Ytani, International и другие, выпускают специальное грейферное погрузочное оборудование, основные схемы которого показаны на рис.9. Такое оборудование, как правило, включает в себя специальную погрузочную рукоять с изогнутой головной или задней частью (см. рис.6, поз.10-12), и для увеличения высоты выгрузки оборудования фирмы Fuchs, Atlas и другие располагают гидроцилиндр привода рукояти снизу (см. рис.9, а, в). Особенностью кинематики стрелы этого оборудования являются большой угол ее подъема - до 90° к горизонтали и прямая конфигурация стрелы (для увеличения высоты выгрузки).

  ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.9. Схемы грейферного оборудования для погрузочно-разгрузочных работ:

 а, б - с составной стрелой фирм Atlas Weyhausen, Liebherr; в - с моноблочной стрелой фирмы Fuchs

  Фирма Fuchs (см. рис.9, в) на экскаваторах моделей 713МS/RS и 714MS/RS использует специальную моноблочную стрелу прямой конфигурации (см. рис.6, а, поз.5), достоинством которой являются меньшая масса и более простая конструкция по сравнению с составной стрелой. Фирмы Liebherr, Atlas и другие применяют составные жесткие стрелы прямой по форме или близкой к прямой конфигурации (см. рис.6, а, поз.4 и рис.9а, б).

  2.2. ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ НА НАПОРНОЙ ШТАНГЕ

 Этот вид оборудования является специальным и применяется в основном для отрывки узких глубоких траншей (глубиной до 40 м) при строительстве подземных инженерных сооружений способом стена в грунте. Разработка грунта при этом способе производится под защитным слоем бентонитового раствора, предохраняющего стены траншей от обрушения.

  Оборудование (рис.10) монтируется на базовую часть стрелы экскаватора и включает в себя грейфер, жестко закрепленный на длинной напорной штанге, которая перемещается вверх и вниз в направляющем корпусе при помощи механизма привода. Такая схема оборудования надежно обеспечивает вертикальность стен разрабатываемой траншеи по всей ее глубине, что является необходимым требованием при строительстве способом стена в грунте. ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.10. Грейферное оборудование на напорной штанге фирмы Casagrande (Италия) на экскаваторе модели 220СК фирмы Poclain (Франция):

 а - экскаватор с оборудованием; б - схема оборудования; 1 - грейфер; 2 - гидрошланги; 3 - штанга; 4 - корпус; 5 - барабан; 6 - механизм поворота; 7 - базовая часть стрелы; 8 - лебедка; 9 - гидроцилиндры; 10 - синхронизатор

  Оборудование этого типа имеет различное конструктивное исполнение узлов и механизмов. Так, например, напорная штанга может быть моноблочной или телескопической, механизм перемещения штанги - канатный, цепной или с гидроцилиндрами и т.д. Напорное усилие на грунт может создаваться силой тяжести штанги с грейфером или принудительно от механизма напора штанги. Привод челюстей грейфера 1 (см. рис.10, а) осуществляется, как правило, от двух наклонных гидроцилиндров 9 с синхронизатором поворота челюстей ножничного типа W.

  За рубежом такой вид оборудования для гидроэкскаваторов выпускается фирмами Casagrande (Италия), фирмой Kato, польским объединением ZREMB [2].

  Фирма Casagrande специализируется на создании оборудования для производства фундаментных работ (в том числе грейферного оборудования различного назначения), и в частности для строительства способом стена в грунте. Оборудование выпускается нескольких типоразмеров и модификаций в различном конструктивном исполнении для установки на гидравлические экскаваторы других фирм: Poclain, Orenstein und Koppel и др. На рис.10, б показано оборудование фирмы Casagrande типа KRC2/40, смонтированное на экскаваторе модели 220СК фирмы Poclain. Грейфер 1 закреплен на двухсекционной телескопической штанге 3, перемещающейся в корпусе 4. Штанга перемещается при помощи лебедки 8, установленной на базовой части стрелы 7 экскаватора. Подвод рабочей жидкости к гидроцилиндрам грейфера осуществляется гидрошлангами 2, наматываемыми на барабан 5. Особенностью этого вида оборудования является наличие механизма поворота 6 штанги 3 вокруг вертикальной оси на угол ±45°. Такая схема оборудования позволяет получить глубину копания до 40 м.

  Японская фирма Kato выпускает оборудование модели BTW20YS, устанавливаемое на экскаватор модели HD-1500GYS (рис.11), особенностью которого является применение моноблочной штанги, специальной стрелы и приборов для контроля глубины и вертикальности штанги (глубиномер и инклинометр). Глубина копания этого оборудования достигает 20 м. Параметры грейферного оборудования для строительства способом стена в грунте приведены в табл.8.

  ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.11. Грейферное оборудование на напорной штанге на экскаваторе модели HD-1500GYS фирмы Kato (Япония)

  Таблица 8

Основные параметры грейферного оборудования к гидравлическим экскаваторам для строительства способом стена в грунте

Фирма-изготовитель, страна, модель оборудования

Параметры

Casagrande (Италия)

МАТ

 MONO

 BLOC

МАТ

 KRC

 1/30

МАТ

 KRC

 2/40

Kato

 (Япония)

 BTW20YS

ZREMB

 SOLEC

 (ПНР)

 G 24

Базовый экскаватор

Poclain

Kato HD-

Bumar

160СK

160СK

220СK

1500GYS

М250Н

Масса экскаватора с оборудованием, т

40,7

-

54

45,5*

42,7

Емкость ковша, мГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

0,5...0,9

0,5...0,9

0,5...0,9

0,5; 0,7

-

Ширина ковша, мм

500...900

500...900

500...900

600; 800

600; 800

Величина раскрытия грейферного ковша, мм

2200

2200

2200

2130

1600

Тип штанги

Моноблочная

Телескопическая

Моноблочная

Телескопическая

Тип привода штанги

Канатный от гидравлической лебедки

Канатный от гидравлической лебедки

Цепной от гидромотора с редуктором

Наибольшая глубина траншеи, м

20**

30**

40

20

26

Наибольшая высота выгрузки, м

2,5

-

2,8

2,25

1,8

Радиус до оси траншеи, м

-

-

3,75

3,25

3,7

_______________

 * Без учета массы грейфера.

  ** С дополнительной вставкой.

  2.3. ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ НА КАНАТНОЙ ПОДВЕСКЕ

 Грейферное оборудование на канатной подвеске (с канатным грейфером) имеет ограниченное применение на гидравлических экскаваторах и выпускается некоторыми зарубежными фирмами для выполнения земляных работ в стесненных условиях на большой глубине и выемки грунта из-под воды. Глубина копания ограничивается устойчивостью экскаватора и канатоемкостью барабанов лебедки.

  Фирма Poclain выпускает грейферное оборудование на канатной подвеске для отрывки круглых колодцев глубиной до 20 м, которым могут быть оснащены экскаваторы моделей 60, 75, 90 и 115 [2]. Оборудование включает в себя одноканатный грейфер, подвешенный к моноблочной стреле, на которой установлена гидравлическая лебедка. Копание осуществляется путем броска грейфера (с раскрытым ковшом) в грунт с последующим замыканием челюстей.

  Фирма Hitachi выпускает для экскаваторов моделей UH052(M), UH081(LC), UH121(LC) [2] оригинальное грейферное оборудование [4], показанное на рис.12. Его отличительной особенностью является применение четырехканатного грейфера 3, подвешенного к рукояти 2 экскаватора через систему блоков и рычагов, установка двухбарабанной лебедки 1 на поворотной платформе экскаватора. Параметры оборудования фирмы Hitachi приведены в табл.9.

  ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.12. Грейферное оборудование на канатной подвеске фирмы Hitachi (Япония):

 1 - лебедка; 2 - рукоять; 3 - канатный грейфер

  Таблица 9

Основные параметры грейферного оборудования фирмы Hitachi (Япония)

Показатель

Модель экскаватора

UH052(M)

UH081(LC)

UH121(LC)

Масса экскаватора, т

12,7

20,8

27

Емкость ковша, мГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

0,3

0,6

0,8

Ширина ковша, мм

680

850

1100

Величина раскрытия челюстей, мм

1600

1950

2500

Наибольшая глубина копания, м

15

20

25

Наибольшая высота выгрузки, м

3,2

5

6

Радиус копания, м

2,8...4,5

3,5...6,5

6...8

3. КОНСТРУКЦИИ И КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ГРЕЙФЕРОВ

3.1. НОМЕНКЛАТУРА ГРЕЙФЕРОВ

 Ведущие зарубежные экскаваторостроительные фирмы Poclain, Liebherr, International и другие предлагают потребителям для оснащения экскаваторов большую номенклатуру сменных гидравлических грейферов и захватов как собственного изготовления, так и выпускаемых специализированными фирмами, например Priestman (Великобритания), Raffin (Франция), Casagrande, Peiner (ФРГ), Masago (Япония) [5] и другими, имеющими большой опыт в создании грейферов и захватов. Так, например, гидравлические грейферы, выпускаемые фирмой Peiner (ФРГ), используются на полноповоротных гидравлических экскаваторах (рис.13, а) фирм Eder (ФРГ), Fuchs, Orenstein und Koppel и др. Ha неполноповоротных экскаваторах устанавливают грейферы, показанные на рис.13, б.

  ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.13. Грейферы фирмы Peiner (ФРГ):

 а - для полноповоротных экскаваторов (тип HZG); б - для неполноповоротных экскаваторов (тип HZGL)

  На рис.14 показаны основные типы грейферов, предлагаемых потребителям фирмой Poclain, с ковшами (челюстями) для различных видов работ: двухчелюстные со сменными ковшами для копания траншей и котлованов (рис.14а, б), для отрывки колодцев (рис.14в, г, д), для погрузки насыпных материалов (рис.14, е), для погрузки корнеплодов (рис.14, ж); многочелюстные для погрузки различных кусковых материалов (рис.14, з); грейферные захваты для погрузки и перемещения бревен, труб (рис.14, и), а также захваты для других грузов. Некоторые фирмы, например Priestman, выпускают двухчелюстные грейферы, специализированные по видам работ: для копания грунтов в тяжелых условиях (рис.15, а), для отрывки круглых колодцев (рис.15, б), для погрузки насыпных материалов (рис.15, в). Фирма Poclain также выпускает специализированный грейфер (см. рис.14, б) для копания в плотных грунтах на большой глубине. ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.14. Грейферы фирмы Poclain:

 а, б - для копания траншей и котлованов; в, г - для отрывки круглых и квадратных колодцев; д - для глубокого копания; е - для погрузки насыпных материалов; ж - для погрузки корнеплодов; з - для погрузки кусковых материалов; и - для погрузки труб и бревен

 ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.15. Грейферы фирмы Priestman (Великобритания):

 а - для копания грунтов в тяжелых условиях; б - для отрывки колодцев; в - для погрузки насыпных материалов

  В табл.10 приведена номенклатура грейферов и захватов, выпускаемых для экскаваторов за рубежом. Существующее разнообразие грейферов говорит о тенденции к их специализации по видам работ. Эта тенденция для двухчелюстных грейферов имеет два направления: использование грейфера одной конструктивной схемы с набором сменных ковшей и захватов различного назначения (этим путем идут фирмы Liebherr, Poclain, Peiner и др.); применение для определенных видов работ грейферов с различными конструктивными схемами (фирмы Priestman, International, Poclain и др.).

  Таблица 10

Номенклатура грейферов для экскаваторов за рубежом

Страна, фирма

Тип грейфера

Франция

ФРГ

Япония

США

Poclain

Liebherr

Orenstein und Koppel

Atlas Wey-

 hausen

Hitachi

Kato

Interna-

 tional

Копающий

Двухчелюстной, унифицированной конструкции со сменными ковшами различной ширины и назначения:

ковши узкие траншейные с выталкивателем

+

+

+

+

+

+

+

ковши общего назначения для траншей и котлованов

+

+

+

+

+

+

+

ковши увеличенной емкости для легких грунтов и погрузки сыпучих материалов

+

+

+

+

+

+

+

ковши для круглых колодцев

-

+

+

+

-

-

-

Двухчелюстной для рытья глубоких колодцев (специализированный):

круглых

+

-

-

-

-

-

+

квадратных

+

-

-

-

-

-

+

Многочелюстной для очистных работ

+

+

+

+

+

+

+

Погрузочный

Двухчелюстной для сыпучих материалов (специализированный)

-

-

+

-

-

-

+

Двухчелюстной для корнеплодов

+

+

+

+

-

-

+

Многочелюстной для кусковых материалов

+

+

+

+

+

+

+

Многочелюстной для металлолома

+

+

+

+

+

+

+

Захват для труб

+

+

+

+

+

+

+

Захват для бревен

+

+

+

+

+

+

+

Захват для сенажа, силоса и т.п.

+

+

+

+

-

-

+

Захват для пакетированных грузов (тюки и т.п.)

-

+

-

-

-

-

-

  Каждое из этих направлений имеет свои достоинства и недостатки. В первом случае достигается унификация конструкций и уменьшение трудоемкости изготовления, во втором появляется возможность полнее использовать преимущества конкретной кинематики для определенных видов работ, что дает уменьшение металлоемкости грейферов, однако при этом отсутствует унификация и увеличивается трудоемкость изготовления. Второй путь более целесообразен при изготовлении грейферов на специализированных предприятиях.

  3.2. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ГРЕЙФЕРОВ

 Гидравлические грейферы представляют собой многозвенные шарнирно сочлененные механизмы с приводом челюстей от гидроцилиндров и отличаются большим разнообразием конструкций и кинематикой привода челюстей.

  В 60-70-х годах, когда ведущие зарубежные экскаваторостроительные фирмы перешли на использование гидропривода, были запатентованы и приняты к производству основные конструктивные схемы гидравлических грейферов, которые выпускаются и по настоящее время большинством фирм. Одними из первых запатентовали конструкции грейферов фирмы Benoto, Poclain, Yumbo (Франция), Casagrande и др.

  Схемы двухчелюстных грейферов, применяемых на экскаваторах в настоящее время, показаны на рис.16. Приведенные схемы можно разделить на три основные группы по признаку расположения приводных гидроцилиндров: с вертикальным, наклонным и горизонтальным расположением гидроцилиндров.

  ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.16. Схемы гидравлических грейферов:

 а, б, в, г, д - с вертикальным гидроцилиндром; е, ж, з, и, к - с наклонными гидроцилиндрами; л, м - с горизонтальным гидроцилиндром

  Схемы грейферов с вертикальным расположением гидроцилиндров показаны на рис.16а-д. При этом грейферы выполняются безрамной (см. рис.16а, б) или рамной конструкции (см. рис.16в, г, д); с передачей усилия на челюсти от гидроцилиндра через рычажный механизм (см. рис.16а, в, г, д) или непосредственно от штока корпуса гидроцилиндра (см. рис.16, б); с одно- или двухшарнирным креплением челюстей.

  Фирма Poclain выпускает грейферы (см. рис.16, а) безрамной конструкции с двухштоковым гидроцилиндром [6]. Усилие на челюсти передается от корпуса гидроцилиндра через тяги. Достоинством этой схемы является простота конструкции, небольшая металлоемкость грейфера, недостатками - большая высота грейфера, применение специального двухштокового гидроцилиндра, штоки которого при копании плотных грунтов могут воспринимать изгибающий момент от внешних нагрузок. Последнее характерно для всех грейферов безрамной конструкции, в результате чего их применяют в основном для разработки легких грунтов и на погрузочно-разгрузочных работах с насыпными материалами.

  Для разработки глубоких выемок в плотных грунтах (траншей, котлованов, колодцев) фирма Poclain применяет грейфер рамной конструкции (см. рис.16, в), у которого челюсти и гидроцилиндр привода челюстей закреплены на раме [7]. Подобную схему грейфера используют японские фирмы Hitachi, Kato. Недостатком этой схемы являются большая металлоемкость и высота грейфера по сравнению с предыдущей схемой, а достоинством - возможность работы в более тяжелых грунтовых условиях.

  На рис.16, б показана схема грейфера безрамной конструкции, отличительной особенностью которой является крепление челюстей к проушине штока гидроцилиндра одним общим шарниром (фирма Caterpillar) или двумя шарнирами (фирмы International, Priestmann, Mitsubishi - Bucyrus (Япония). Достоинства и недостатки этой схемы в основном те же, что и у схемы, показанной на рис.16, а. Следует отметить, что большая часть грейферов с вертикальным расположением приводного гидроцилиндра выполняется рамной конструкции (рис.16в, д).

  Фирмы Peiner, Atlas Weyhausen, Orenstein und Koppel используют грейферы, выполненные по схеме, приведенной на рис.16, г. Ее отличительной особенностью является применение специального гидроцилиндра, подвешенного к раме за шток с возможностью вращения в поворотном соединении. На корпусе гидроцилиндра жестко закреплен ползун, перемещающийся в направляющих рамы [8]. Усилие на челюсти передается через тяги, шарнирно закрепленные на ползуне. Такая кинематика грейфера обеспечивает ему меньшие габариты по высоте и удельную металлоемкость по сравнению с другими схемами с вертикальным гидроцилиндром.

  Фирмы Bucyrus-Erie (США) и Wieger (ФРГ) применяют схему грейфера, показанную на рис.16, д. При такой схеме корпус гидроцилиндра закреплен в верхней части рамы, а шток соединен с ползуном, установленным на раме [9]. Недостатком этой схемы являются большие высота и металлоемкость грейфера.

  Достоинство грейферов этой группы - простота конструкции и отсутствие механизмов, синхронизирующих поворот челюстей при работе, а недостаток - большая высота грейфера, которая определяется длиной установленного гидроцилиндра, а у рамных грейферов еще и значительная металлоемкость. Среди рассмотренных схем наибольшее распространение получили схемы, показанные на рис.16а, в, г.

  Схемы грейферов с наклонными гидроцилиндрами показаны на рис.16, е-к. Эти грейферы выполняются рамной конструкции, как правило, с двухшарнирным креплением челюстей к раме по схемам: с двумя боковыми, с двумя перекрестными или с одним гидроцилиндром.

  Во всех этих схемах усилие на каждую челюсть ковша передается непосредственно от индивидуального гидроцилиндра (при схеме с двумя гидроцилиндрами) или от штока (гильзы) гидроцилиндра (при схеме с одним гидроцилиндром). Такие схемы требуют применения механизма, синхронизирующего поворот челюстей с целью обеспечения равномерного открывания и закрывания обеих челюстей. Механизмы синхронизации могут быть механическими или гидравлическими. Наибольшее распространение получили механические синхронизаторы, которые бывают трех типов: рычажные, рычажно-ползунные и зубчатые.

  Схема, приведенная на рис.16, е, является наиболее распространенной среди этой группы грейферов и применяется фирмами Liebherr, Peiner, Fuchs, Faun, которые используют в схеме рычажный синхронизатор поворота челюстей, и фирмами I.С.Bamford, Ну-Мас (Великобритания), использующими в схеме зубчатый синхронизатор поворота челюстей. Подобная схема, но с рычажно-ползунным синхронизатором (рис.16, ж) применяется для грейфера фирмы ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ(ФРГ), а также грейферов на напорной штанге фирм Casagrande, Kato и некоторых других. Схема грейфера с двумя перекрестными гидроцилиндрами, показанная на рис.16, з, применяется фирмами Priestman и Weiger. Такая кинематика обеспечивает меньший габарит грейфера по высоте и больший момент поворота челюстей по сравнению с предыдущими двумя схемами.

  Схема, приведенная на рис.16, и, применяется фирмами ФРГ Peiner (с зубчатым синхронизатором) и Schaeff (с рычажным синхронизатором) для погрузочных грейферов небольшой емкости (до 0,5 мГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ), устанавливаемых на неполноповоротные экскаваторы и автомобильные краны-манипуляторы. Достоинствами схемы являются небольшие высота и масса грейфера.

  Фирма Liebherr для экскаваторов массой до 12 т применяет грейфер, выполненный по схеме, показанной на рис.16, к, отличительной особенностью которого является применение одного наклонного гидроцилиндра с синхронизатором поворота челюстей.

  Грейферы с наклонными гидроцилиндрами имеют меньший габарит по высоте, меньшую массу и позволяют реализовать большие усилия копания по сравнению с рамными грейферами с вертикальными гидроцилиндрами при той же емкости ковша. Основной недостаток схем с наклонными гидроцилиндрами состоит в некотором усложнении и удорожании конструкции из-за необходимости применения синхронизаторов поворота челюстей и двух гидроцилиндров вместо одного.

  Третья группа двухчелюстных грейферов представлена схемами с горизонтальным гидроцилиндром, приведенными на рис.16, л, м.

  Эти грейферы применяются в основном на погрузочно-разгрузочных работах, так как имеют наименьшую высоту по сравнению с другими конструкциями грейферов. Они выполняются рамными с двухшарнирным креплением челюстей. Усилие на челюсти передается непосредственно от штока и корпуса гидроцилиндра с применением механизма синхронизации поворота челюстей, как правило, рычажного типа. Такие грейферы применяются на экскаваторах фирм США American, Koehring (см. рис.16, м), на неполноповоротном экскаваторе фирмы ФРГ Unimog (см. рис.16, л).

  Схемы, приведенные на рис.16, были подвергнуты экспертной оценке по следующим критериям:

  момент вращения (замыкания) челюстей, создаваемый приводными гидроцилиндрами, должен постепенно возрастать и достигать максимума в конце замыкания челюстей, т.е. должен в наибольшей степени соответствовать характеру изменения момента сопротивления копанию челюстями;

  момент вращения челюстей, создаваемый приводным гидроцилиндром при копании (замыкании челюстей), должен быть больше момента при размыкании челюстей (выгрузке грунта);

  шток приводного гидроцилиндра должен быть разгружен (защищен) от изгибающего момента при копании;

  поверхность штока приводного гидроцилиндра должна быть защищена от абразивного износа при копании.

  Кроме этого оценивались величина погонного усилия копания на режущей кромке челюстей, удельная металлоемкость и высота грейфера, а также конструктивное исполнение приводных гидроцилиндров.

  Проведенный анализ схем показал, что лучшими свойствами и показателями обладают грейферы, выполненные по схемам г, е, з (см. рис.16). Существенным достоинством схем е и з является более благоприятный характер изменения момента поворота челюстей, чем при схеме г, и возможность реализации больших усилий копания на челюстях.

  Из всего разнообразия рассмотренных выше схем грейферов наибольшее применение находят схемы, показанные на рис.16, а, в, г, е, ж, м.

  В табл.11 приведены параметры грейферов фирм Poclain, Liebherr, Peiner, Atlas Weyhausen и др.

  Таблица 11

Основные параметры грейферов с копающими ковшами

Страна, фирма, модель экскаватора /тип грейфера

Емкость копающего ковша, мГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Ширина ковша, м

Масса грейфера, кг

Высота грейфера, м

Усилие замыкания челюстей, кН

Франция

Poclain

60Р/60СК

0,1...0,21;

0,32...0,65;

430...660;

1,94;

-

0,25; 0,4

0,8; 0,95

505; 590

1,88; 1,93

-

0,135...0,24

0,35...0,65

655...740

2,05...2,06

-

75Р/75СК

0,4; 0,55

0,85; 1,05

760; 810

2,06

90Р/90С

0,35...0,85

0,55...1,27

1170...1390

2,58...2,55

-

115Р/115С

0,5...0,85

0,92...1,27

1260...1390

2,45...2,55

-

160СК

0,5...0,85

0,92...1,27

1260...1390

2,45...2,55

-

220СК

0,9

1,1

1930

3,32

300

1,5

1,35

3030

3,58

ФРГ

Liebherr

тип 5

0,19..0,34

0,45...0,8

595...700

1,46

32

тип 8

0,2...0,4

0,32...0,8

705

41

тип 10

0,165..0,57

0,32...1

785

1,935

59

тип 20

0,43...0,88

0,6...1,2

1110

2,391

77

тип 30

0,82...1,5

0,8...1,4

1970...2430

2,84...3,01

104

тип 31

2...3,5

1,6...2

2570...3000

2,88...3,09

95

тип 32

5

2,25

4200

3,23

98

Peiner

тип HZGL

 (для навесных экскаваторов)

0,08...0,16

0,33...0,6

245...295

1,13

22,7

0,18...0,33

0,45...0,75

360...430

1,41

25,4

0,5

0,85

465

1,44

24,8

тип HZG

0,21...0,4;

 0,5; 0,52;

 0,63; 0,8;

 1; 1,25;

 1,6

0,43...0,7;

 0,85; 0,8;

 0,95; 1,1;

 1; 1,2; 1,4

590...675;

 730; 850;

 935; 980;

 1650; 1750;

 1850

1,83 1,85

 2, 135;

 2, 155; 2,47;

 2,55

60; 69;

 98; 91

Atlas Weyhausen

1122D

0,11...0,31

-

730...930

-

41

1202D

0,17...0,4

0,3...0,8

730...930

-

41,5

1302Е

0,17...0,45

0,3...0,8

730...930

2,15

56

1602E

0,25...0,45

0,4...0,8

730...930

2,45

63

1622D

0,3...0,6

0,4...0,85

730...930

2,5

86

1702D

0,3...0,7

0,4...0,95

730...930

-

124

1902D

0,4...0,9

0,55...1,05

730...930

3,1

113

2202Е

0,8...1,2

0,8...1,2

730...930

3,45

103

Orenstein und Koppel

RH4

0,16...0,4

0,38...0,85

585...728

-

53

MH5

0,122...0,55

0,3...1

2,05

63

RH6-B

0,12...0,62

0,3...0,95

675...985

2,5

87

RH9

0,8; 0,6

1,15; 0,95

1026; 986

2,5; 2,5

75; 83

RH12

0,9

1

1768

-

100

RH18-C

0,9; 1,3

1,05; 1,45

2210; 2450

3,1

100

Fuchs

712М

0,13...0,4

0,32...0,8

600...785

-

52

713R

0,13...0,6

0,32...1

900

-

52

714R

0,65; 0,85

1; 1,1

900; 1000

-

52

ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

HW50M

0,2...0,42

0,38...0,8

500...580

2,4

-

HW75M/P

0,4...0,66

0,6...1

860...1030

2,7

-

США

Caterpillar

225

0,42...0,73

0,61...1,07

1370...1560

2,92

-

215

0,34...0,61

0,61...1,07

960...1120

-

Koehring

666

0,76

0,965

1483

1,8

-

Англия

Priestman

120МкIII

0,31...0,57

0,56...0,76

680...840

-

-

3.3. ГРЕЙФЕРНЫЕ КОВШИ И ИХ КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ

 Рабочим элементом грейфера, непосредственно взаимодействующим с разрабатываемым грунтом или другим материалом, является грейферный ковш, который состоит из двух или нескольких челюстей, шарнирно закрепленных на раме грейфера. Двухчелюстные грейферные ковши выполняются, как правило, сменными для одной конструкции грейферного механизма. Грейферные ковши подразделяются по назначению, количеству и форме челюстей, конструкции режущих кромок. По назначению ковши бывают копающими (экскавационными) и погрузочными.

  Копающие ковши предназначены для разработки немерзлых грунтов с объемной массой до 1,8 т/мГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ и выпускаются следующих типов: для разработки траншей различной ширины и котлованов (см. рис.14 а, б), колодцев круглого и прямоугольного сечений (см. рис.14 в, г, д). Копающие ковши выполняются с прямоугольной или полукруглой режущей кромкой и с зубьями.

  Погрузочные ковши, как правило, выполняются без зубьев и бывают следующих типов: двухчелюстные - для погрузки насыпного грунта и сыпучих материалов (см. рис.14, е), для погрузки сельскохозяйственных грузов, например корнеплодов (см. рис.14, ж); многочелюстные - для погрузки кусковых материалов (взорванной породы, бытового мусора и др.). Сменные погрузочные ковши имеют увеличенную емкость по сравнению с копающими.

  Для каждой модели грейфера выпускаются несколько сменных грейферных ковшей (табл.12). Так, например, грейфер к экскаватору модели 60Р фирмы Poclain может быть оснащен одиннадцатью копающими и тремя погрузочными сменными двухчелюстными ковшами. Грейфер фирмы Liebherr типа 10, предназначенный для использования с экскаваторами моделей A/R922 и A/R932, может быть оснащен шестью копающими и одним погрузочным ковшом. С увеличением типоразмера экскаватора (грейфера) число сменных ковшей уменьшается, например грейфер к экскаватору модели 300 фирмы Poclain имеет только один сменный двухчелюстной ковш.

  Таблица 12

Число сменных двухчелюстных ковшей для различных моделей грейферов

Число ковшей

Фирма

Модель экскаватора

Тип грейфера

копающих

погрузочных

Liebherr

А902

8

5

-

10

6

1

А922

10

6

1

R922

20

4

1

R932

20

4

1

R962

30

4

2

R972

31

1

3

Poclain

60Р-В

-

11

3

75Р-В

-

8

5

90Р-В

-

6

1

125Р/125СК

-

6

2

160СК-В

-

6

2

220СК-В

-

2

1

  Грейферные ковши выпускаются, как правило, специализированными фирмами, которые могут изготовлять их по индивидуальным заказам потребителей, чем объясняется большое количество предлагаемых типов ковшей. Зубья копающих ковшей выполняются съемными, чаще всего они крепятся болтами к наружной части режущей кромки (ковши фирм Liebherr, Peiner, Fuchs и др.) или устанавливаются в карманы (фирма Poclain). Отдельные фирмы предусматривают установку зубьев специализированных фирм Esco (США) и Bofors (Швеция). Некоторые европейские и американские фирмы изготовляют челюсти грейферов из высокопрочных свариваемых сталей с пределом текучести до 700 МПа, другие фирмы, например Peiner, - из стали марки 52 с пределом текучести 400 МПа. Однако в последнем случае к кромке ножа приваривается полоса из твердого сплава фирмы Bofors или же нож целиком изготовляют из высокопрочного сплава, близкого по свойствам к стали типа 110Г13Л, с пределом прочности около 1100 МПа [10]. В 1984-1985 гг. ВНИИстройдормашем был проведен статистический анализ параметров копающих и погрузочных двухчелюстных грейферных ковшей по данным проспектов различных фирм и определены зависимости ширины ковша от его номинальной емкости, которые приведены на рис.17.

  ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.17. Зависимость ширины грейферного ковша (ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ) от его емкости (ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ):

 1 - для копающих ковшей; 2 - для погрузочных ковшей

3.4. ПОДВЕСКИ ГРЕЙФЕРОВ

 Большинство грейферов и захватов шарнирно подвешиваются к рукояти экскаватора через короткое жесткое промежуточное звено - подвеску (рис.18). В целом подвеску грейфера к рукояти (сисхема проушина рукояти - подвеска - проушина грейфера) можно представить как универсальный шарнир или кардан, позволяющий грейферу совершать маятниковые колебания в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях. Эти колебания происходят при переходных процессах во время рабочего цикла экскаватора.

  ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.18. Подвески

  Такой способ подвешивания грейфера способствует снижению динамических нагрузок на металлоконструкции рабочего оборудования и на привод экскаватора. Кроме того, подвеска обеспечивает постоянство угла наклона оси грейфера относительно поверхности земли, что упрощает работу машиниста.

  К недостаткам шарнирной подвески следует отнести возможность значительной раскачки грейфера относительно рукояти при повороте экскаватора на выгрузку и в забой, что отрицательно влияет на производительность машины, особенно при работе в стесненных условиях и при погрузке в транспорт. При раскачке грейфера могут быть повреждены ковшом конструкции устья колодца (шурфа), опалубка, борта транспортных средств (самосвалов, полувагонов).

  Для уменьшения раскачки грейфера применяют тормозные устройства, устанавливаемые, как правило, в шарнирах подвески. Эти устройства могут быть механическими или гидравлическими.

  Фирмы Orenstein und Koppel, Atlas Weyhausen и некоторые другие применяют на грейферах и захватах механические тормозные устройства, устанавливаемые на осях подвески и представляющие собой набор фрикционных элементов (дисков, конусов) с пружинами, постоянно сжатыми гайкой [11]. Другие конструкции практически не получили распространения. Недостатками всех механических тормозных устройств является необходимость частых ручных регулировок и замены фрикционных элементов.

  Большей эффективностью отличаются гидравлические тормозные устройства, установка которых предусмотрена на грейферах фирм Peiner, Liebherr, Fuchs, Poclain, Priestman и др. На рис.19 показаны конструктивные схемы тормозных устройств, запатентованных фирмой Hanomag Baumachinen (ФРГ) [12]. Принцип работы этих устройств основан на создании осевого (см. рис.19а, б) или радиального (см. рис.19, в) тормозного усилия, передаваемого поршнем 1 на фрикционные накладки 2. Ось подвески 3 неподвижна относительно проушин 4.

  ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.19. Варианты конструктивного исполнения тормозных устройств с гидроприводом:

 1 - поршень; 2 - фрикционная накладка; 3 - ось подвески; 4 - проушина; 5 - упругий элемент

  Преимуществами гидравлических тормозных устройств, несмотря на усложнение конструкции оборудования, является возможность создания значительных тормозных усилий, достаточных для эффективного гашения колебаний грейфера, а также наличие системы управления, позволяющей осуществить торможение в нужные моменты и даже автоматизировать этот процесс.

  Этот тип тормозных устройств является наиболее перспективным для гидравлических грейферов, применяемых на экскаваторах. Их применение дает возможность повысить производительность, увеличить срок службы ковша грейфера при разработке колодцев, шурфов с применением опалубки и на погрузочно-разгрузочных работах в стесненных условиях.

  3.5. МЕХАНИЗМЫ ПОВОРОТА ГРЕЙФЕРОВ В ПЛАНЕ

 Для расширения технологических возможностей грейферного оборудования на грейферах и захватах устанавливают механизмы поворота ковша или захвата в плане. Их применение дает возможность точно ориентировать грейферный ковш (захват) в забое над штабелем материала (груза) или над транспортным средством без перемещения экскаватора, что особенно важно при работе в стесненных условиях. Кроме того, наличие механизма поворота грейфера в плане позволяет производить отрывку круглых колодцев грейферным ковшом с прямоугольной режущей кромкой.

  На грейферах и захватах, устанавливаемых на гидравлических экскаваторах, применяются неприводные (механические) и приводные (гидравлические) механизмы поворота, которые в свою очередь могут быть неполноповоротными или полноповоротными.

  В неприводных механизмах поворота отсутствует приводное устройство (гидромотор или гидроцилиндр), а поворот грейфера осуществляется путем упора челюстей в грунт или препятствие рабочим оборудованием экскаватора.

  В приводных механизмах поворота в качестве приводного устройства используется гидромотор (аксиально-поршневой, лопастной) или гидроцилиндр. Конструктивные схемы приводных механизмов поворота могут выполняться по схемам: гидромотор - редуктор, лопастной гидромотор (ротатор), гидроцилиндр - рычаг, гидроцилиндр - рейка - шестерня.

  На грейферах, оборудованных механизмами поворота в плане, устанавливается поворотное соединение для подвода рабочей жидкости к гидроцилиндрам привода челюстей.

  На рис.20 показаны механизмы поворота, устанавливаемые на грейферах и захватах фирмы Poclain. На грейферах глубокого копания, применяемых на экскаваторах моделей 60...220, устанавливается неприводной полноповоротный механизм поворота (см. рис.20, а) [13]. Он крепится к рукояти рабочего оборудования пальцем за проушину 1, выполненную за одно целое с осью 2, которая установлена на втулках в поворотном корпусе 3. К фланцу корпуса 3 на болтах прикрепляется удлинитель с грейфером. Подвод рабочей жидкости к гидроцилиндру грейфера осуществляется через вращающееся соединение 4. Поворот грейферного ковша в плане производится путем упора челюстей в препятствие. ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.20. Механизмы поворота для грейферов фирмы Poclain:

 а - неприводной полноприворотный; 1 - проушина; 2 - ось; 3 - корпус; 4 - вращающееся соединение; б - приводной полноповоротный; 1 - гидромотор; 2 - корпус; 3 - зубчатая пара

  Достоинством такого механизма является простота конструкции, небольшая металлоемкость, недостатками - возможность поворота грейфера при копании в случае возникновения несимметричных нагрузок на зубьях челюстей, невозможность точной ориентации ковша в процессе погрузки материала.

  Большое распространение получили неприводные механизмы с ограниченным углом поворота, который составляет, как правило, около 180°. Такие механизмы применяется в грейферах фирм Liebherr, Peiner, Atlas Weyhausen и других, которые предусматривают для каждой конструкции грейфера возможность установки по требованию заказчика как неприводного механизма поворота (неполноповоротного), так и приводного (полноповоротного).

  Наибольшее распространение на грейферах и захватах получили приводные полноповоротные механизмы поворота, выполненные по схеме гидромотор - зубчатая пара, которые применяются фирмами Poclain, Liebherr, Atlas Weyhausen, Peiner, Priestman, Hy-Mac, Caterpillar и др. Такой механизм поворота фирмы Poclain (см. рис.20, б) включает в себя низкомоментный гидромотор 1 и зубчатую пару 3, установленную в корпусе 2 [14]. Достоинством механизма является возможность ориентировать грейферный ковш (захват) в процессе его перемещения. Кроме этого механизма фирма Poclain применяет для захватов механизм поворота, выполненный по схеме гидромотор - планетарный редуктор [15]. Основным недостатком приводных механизмов поворота, выполненных по такой схеме, является их значительная масса.

  Для поворота грейферов небольшой емкости, и особенно различных захватов, все большее применение получают механизмы поворота, называемые ротаторами, которые представляют собой лопастные или высокомоментные гидромоторы.

  Ротаторы бывают неполноповоротными и полноповоротными (см. рис.21а, б).

  ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.21. Ротаторы:

 а, б - общий вид ротаторов; в - сечение полноповоротного ротатора; г - сечение неполноповоротного ротатора

  Полноповоротные ротаторы могут быть выполнены в виде лопастного гидромотора с двумя подвижными лопастями или в виде механизма, работающего по принципу высокомоментного гидромотора.

  Широкое распространение получили полноповоротные ротаторы фирм Kranab, Tico (Швеция) и других, которые устанавливаются на захватах и грейферах других фирм. Сечение ротатора такого типа показано на рис.21, в [16]. Рабочая жидкость подается через распределитель 4 и поочередно под поршни 3, установленные радиально в неподвижном роторе 2. Поршни через шарики 1 надавливают на фасонную поверхность корпуса 5, в результате чего возникает крутящий момент и корпус вращается.

  Для захватов и погрузочных грейферов фирмы Kranab, Hiab (Швеция) выпускают ротаторы массой 30...90 кг с крутящим моментом примерно 600...2000 Нм при рабочем давлении в гидросистеме до 16 МПа. Достоинством ротаторов являются небольшие масса и габариты по сравнению с другими типами механизмов поворота.

  Фирмы Peiner, Orenstein und Koppel, Fuchs, Unimog и другие используют на грейферах и захватах неполноповоротные ротаторы с углом поворота 210...300°. На рис.21, г приведена в разрезе схема неполноповоротного ротатора с поворотной лопастью. Осевые нагрузки, возникающие от массы грейфера и груза, передаются на упорный подшипник и далее на корпус ротатора 1. Лопасть 4 не воспринимает нагрузку от силы тяжести. Для герметизации полостей ротатора лопасть 4 подпружинена пружинами 3 и снабжена уплотнением 5. При повороте происходит упор лопасти в ограничитель 2. Нелолноповоротные ротаторы имеют более простую конструкцию и меньшую масcу по сравнению с полноповоротными.

  Механизмы поворота с приводом от гидроцилиндра и преобразованием поступательного движения во вращательное имеют угол поворота около 180° и в настоящее время их применение ограничено. Механизмы, выполненные по схеме гидроцилиндр - рейка - шестерня практически не применяются. Недостатками таких механизмов являются необходимость их центровки относительно вертикальной оси вращения грейфера, большие металлоемкость и габариты, возможность воздействия значительных изгибающих моментов на шток гидроцилиндра при больших крутящих моментах.

  Более простым по конструкции является механизм, выполненный по схеме гидроцилиндр - рычаг [17], который имеет ограниченное применение в основном на легких грейферах небольшой емкости неполноповоротных экскаваторов, например фирмы Pacagnella (Италия).

  Главный недостаток этой конструкции - необходимость центровки механизма относительно оси вращения и непостоянство величины крутящего момента при различных положениях рычага.

  В табл.13 приведены данные по применению механизмов поворота на грейферах некоторых фирм.

  Таблица 13

Применение механизмов поворота различных конструкций на грейферах некоторых зарубежных фирм

Страна, фирма

Франция

ФРГ

Великобритания

США

Япония

Италия

Тип механизма поворота

Poclain

Liebherr

Peiner

Unimog

Orienstein und Koppel

Atlas Wey-

 hausen

Priestman

Hy-Mac

I.C. Bam-

 ford

Koehring

Caterpillar

Inter-

 national

Hitachi

Pacagnella

Неприводные:

полнопово-

 ротный

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

неполнопово-

 ротный

-

+

+

-

+

+

-

-

-

-

-

-

-

-

Приводные:

гидромотор - зубчатая передача

+

+

+

-

+

+

+

+

+

-

+

+

+

-

гидроцилиндр - рычаг

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

+

Ротаторы:

неполнопово-

 ротные

-

-

+

+

+

+

-

-

-

+

-

-

-

-

полнопово-

 ротные

-

-

-

-

+

-

-

-

-

-

-

-

-

-

  Из табл.13 видно, что в настоящее время широкое распространение получили полноповоротные механизмы поворота грейферов типа гидромотор - редуктор и неприводные механизмы поворота, а на захватах и легких грейферах все большее применение находят ротаторы.

  3.6. УДЛИНИТЕЛИ

 Для увеличения глубины копания экскаваторов с грейферным оборудованием применяются удлинители, устанавливаемые между грейфером и его подвеской.

  Удлинители бывают двух типов: составные и телескопические.

  Наибольшее применение получили составные удлинители (рис.22, а), выполненные из отдельных жестко соединенных друг с другом вставок (штанг). Наибольшая длина составных удлинителей может достигать 2,5...3 м при установке грейфера на стандартном оборудовании обратной лопаты и 5...10 м при использовании специализированной стрелы и рукояти.

  ГРЕЙФЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ЭКСКАВАТОРОВ

Рис.22. Удлинители:

 а - составной; б - телескопический

  К удлинителю грейфер присоединяется жестко, как правило, болтами. Достоинством составного удлинителя является простота конструкции, недостатком - большой габарит оборудования по высоте в транспортном положении, сложность управления рабочим оборудованием при отрывке колодцев с вертикальными стенами.

  Телескопический удлинитель (рис.22, б) состоит из наружной штанги и внутренней штанги, перемещающейся относительно первой при помощи длинноходового гидроцилиндра или гидроцилиндра и полиспаста. Удлинитель с приводом внутренней штанги от гидроцилиндра выпускается фирмой Hitachi. Он используется с моноблочной стрелой обратной лопаты экскаваторов моделей UH052(M), UH062 и др. Ход внутренней штанги составляет около 2 м, что обеспечивает глубину копания порядка 11 м. Достоинства этого удлинителя заключаются в возможности использования серийной моноблочной стрелы обратной лопаты, уменьшении габарита оборудования по высоте в транспортном положении, получении вертикальных стенок колодца более простым способом. Недостатки - сложность и большая металлоемкость конструкции.

  Удлинитель с приводом внутренней штанги от гидроцилиндра и полиспаста выпускается фирмой Liebherr для грейферного оборудования глубокого копания экскаваторов моделей A/R921B-LC и R941B-LC (см. рис.8). В этом случае ход внутренней штанги равный 8 м достигается благодаря применению четырехкратного полиспаста, расположенного вместе с приводным гидроцилиндром на рукояти оборудования. Такая кинематика позволяет упростить конструкцию и уменьшить массу удлинителя. Главным достоинством этой конструкции является возможность получения большой глубины копания (до 20 м). Недостатки в основном те же, что и у предыдущего типа удлинителя.

  ВЫВОДЫ

 1. В последние годы в зарубежном экскаваторостроении определилась тенденция к увеличению номенклатуры и количества выпускаемого грейферного оборудования.

  2. Анализ выполняемых экскаваторами работ показал, что грейферное оборудование более эффективно и универсально, чем другие виды рабочего оборудования, и предпочтительно для использования при строительстве и ремонте инженерных коммуникаций, на погрузочно-разгрузочных работах и является практически единственным рациональным видом оборудования при разработке земляных сооружений со щитовой проходкой типа шахт, геологоразведочных шурфов, глубоких котлованов круглого и прямоугольного сечений при работе в стесненных условиях. Его использование позволяет расширить область применения гидравлических экскаваторов и повысить производительность труда в строительстве, промышленности и сельском хозяйстве.

  3. Для общестроительных и погрузочно-разгрузочных работ грейферы используются со стандартным рабочим оборудованием обратной лопаты. Для отрывки вертикальных шахт и колодцев наиболее целесообразным является грейферное оборудование с составной подвижной стрелой, для проходки глубоких (более 20 м) выемок - грейферное оборудование на напорной штанге или с канатной подвеской ковша.

  4. При разработке двухчелюстных грейферов обозначились два направления: создание для данной модели экскаватора грейфера одной конструктивной схемы с набором сменных челюстей и захватов различных размеров и назначения; создание специализированных грейферов с различными конструктивными схемами.

  5. В целях максимального использования мощности силовой установки экскаватора при выполнении работ на различных объектах кинематические параметры грейферного оборудования (глубина и радиус копания, высота выгрузки) могут изменяться за счет применения сменных ковшей различной емкости, стрел, рукоятей и удлинителей различной длины и конструктивного исполнения.

  6. В результате анализа конструктивных схем грейферов с учетом характера выполняемых работ можно сделать вывод, что наиболее эффективным является грейфер рамной конструкции с двумя наклонными гидроцилиндрами, синхронизатором, механизмом поворота в плане и тормозным устройством в подвеске.

  ЛИТЕРАТУРА

 1. Проспекты гидравлических экскаваторов фирм Poclain (Франция), Liebherr, Atlas Weyhausen (ФРГ), Priestman (Великобритания), International (США), Hitachi (Япония) и др.

  2. Проспекты грейферного оборудования для глубокого копания фирм Liebherr (ФРГ), Hitachi (Япония), Poclain (Франция) и др.

  3. Патент ФРГ N 2501780, кл. E02F.

  4. Заявка Японии N 55-31856, кл. E02F3/44.

  5. Проспекты гидравлических грейферов фирм Priestman (Великобритания), Liebherr, Piener (ФРГ), Poclain (Франция) и др.

  6. Патент Франции N 1398053, кл. E02F.

  7. Патент Франции N 1502092, кл. E02F.

  8. Заявка ФРГ N 2743261, кл. E02F 3/44.

  9. Патент США N 3451150, кл. E02F.

  10. Современные конструкции и тенденции развития грейферов: Обзор. Серия Подъемно-транспортное оборудование. - М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1981, 52 с.

  11. Заявка ФРГ N 2356760 кл. E02F 3/44.

  12. Заявка ФРГ N Р2262942.1, кл. E02F.

  13. Патент Франции N 1406057, кл. E02F.

  14. Патент Франции N 7314238, кл. E02F.

  15. Патент Франции N 84803, кл. E02F 3/44.

  16. Патент Швеции N 360697, кл. E02F 3/44.

  17. Патент ФРГ N 2338736, кл. E02F 3/44.

    Текст документа сверен по:

 Строительное, дорожное

 и коммунальное машиностроение:

 Обзорная информация. Вып.2.

 Грейферное оборудование

 зарубежных гидравлических экскаваторов. -

 М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1986

 

Контакты

115419, г. Москва, ул. Шаболовка, д. 34, стр. 3.



Просьба заранее предупредить о приезде, т.к. специалисты распределены по объектам




info@masterbetonov.ru




ООО «Стройсервис» работает на рынке строительного производства c 1992 года.
Основной ценностью для нашей компании являются клиенты, поскольку единственный реальный актив компании — это люди, удовлетворенные нашей работой, которые еще раз захотят воспользоваться нашими услугами. Мы стремимся сделать своих клиентов своими партнерами.