Одной из областей применения рабочих органов непрерывного действия для гидравлических одноковшовых экскаваторов является мелиорация. Это обусловлено спецификой работы, связанной с необходимостью производства протяженных земляных выемок одного профиля на грунтах с малым количеством каменистых включений.

  Американской фирмой Worlex Industries освоен выпуск сменного цепного оборудования к гидравлическому экскаватору с обратной лопатой (рис.16). Это оборудование состоит из цепного рабочего органа с ковшами и платформы с гидромотором и конвейером. Навешивается оно на стрелу обратной лопаты и при помощи шлангов присоединяется к гидравлической системе экскаватора. Смена оборудования занимает около 30 минут.

Рис. 16. Рабочий орган непрерывного действия фирмы Worlex Industries (США)

  Наибольшая глубина копания составляет 2/3 от наибольшей глубины копания соответствующей модели экскаватора с обратной лопатой. Ковши захватывают грунт и поднимают его, перемещаясь внутри вертикальной стальной рамы. Грунт из ковшей высыпается на конвейер, расположенный под стальной рамой, который осуществляет выгрузку грунта на расстоянии 2,4...3 м по обе стороны от машины.

  При глубине траншеи 4,5 м и ширине 0,9 м средняя скорость копания составляет 30 м/ч, что в ряде случаев в 2 раза превышает линейную производительность экскаватора с оборудованием обратной лопаты.

  Новые возможности открываются при использовании шарнирной стрелы гидравлического экскаватора и сменного рабочего органа непрерывного действия для разработки узких траншей. Фирма Liebherr (ФРГ) устанавливает на экскаваторе такой рабочий орган в сочетании со стрелой, верхняя часть которой складывается вбок с помощью гидравлики, и направляющим рельсовым устройством (рис.17).

Рис.17. Экскаватор R921 фирмы Liebherr (ФРГ) с рабочим органом непрерывного действия на железнодорожном ходу

  Рабочий орган представляет собой несущую балку, вокруг которой вращается цепь с режущими ножами. Привод ведущей звездочки осуществляется от гидромотора через редуктор, который монтируется на опорной поворотной плите. Рабочий орган опорной поворотной плитой опирается на рукоять и поворачивается в вертикальной плоскости относительно рукояти посредством гидроцилиндра ковша. Кроме того, рабочий орган имеет возможность поворачиваться с помощью дополнительного гидроцилиндра в той же плоскости относительно опорной плиты в диапазоне 60°.

  Возможность поворота рабочего органа относительно опорной плиты в горизонтальной плоскости на 180° и поворота верхней части стрелы экскаватора позволяет производить отрывку траншей, расположенных рядом с машиной.

  На рис.18 показан экскаватор АВ1602 фирмы Atlas Weyhausen (ФРГ), оборудованный цепным рабочим органом непрерывного действия. Цепной орган также зафиксирован на опорной плите, крепящейся к рукояти экскаватора вместо ковша. Привод осуществляется от объемного гидромотора с нерегулируемым рабочим объемом. На рисунке хорошо видны результаты рабочих операций (подборка и отсыпка) шнековых конвейеров и зачищающих устройств, выглаживающих основание траншей. Известны цепные рабочие органы длиной от 1800 до 2400 мм, которые позволяют отрывать траншеи глубиной до 2 м при ширине от 150 до 350 мм. Вынутый грунт укладывается с обеих сторон траншеи с помощью шнековых конвейеров. Для согласования скорости движения экскаватора и скорости цепного органа, зависящих от характера грунта, в гидросистеме предусмотрен специальный регулирующий клапан.

Рис.18. Экскаватор АВ1602 фирмы Atlas Weyhausen (ФРГ) с рабочим органом непрерывного действия

  Применяя на своих экскаваторах цепные рабочие органы непрерывного действия, фирма Atlas Weyhausen считает, что еще одним их преимуществом является возможность отрывки канав, траншей для строительства фундаментов, укладки кабелей или посадок деревьев через такие препятствия, как заборы и каменные стены. Это возможно благодаря большому радиусу действия экскаватора, который с учетом длины цепного органа составляет приблизительно 12 м. Кроме того, наличие зачищающих устройств, расположенных у основания цепного органа, позволяет получать точные размеры профиля канав, в результате чего отпадают дополнительные ручные операции по их доводке.

  Следует отметить, что эффективная величина вылета и производительность цепных рабочих органов зависят от вида разрабатываемого грунта и от мощности экскаваторов, на которые они навешиваются.

  Французская фирма Cerimon выпускает рабочее оборудование непрерывного действия различных типоразмеров, навешиваемое на стрелу гидравлического экскаватора с оборудованием обратная лопата (рис.19). Оборудование предназначено для рытья или очистки каналов в грунтах со слабой несущей способностью (болотистых, песчаных, слабых и т.д.), где необходим гусеничный ход.

Рис.19. Рабочий орган непрерывного действия фирмы Cerimon (Франция)

  Рабочий орган приводится в действие от собственного двигателя и имеет собственную гидросистему с регулируемым насосом и низкооборотным радиально-поршневым гидромотором.

  Рабочий орган, типоразмер которого определяется типом базового экскаватора, состоит из трех основных узлов.

  1. Шарнирная рама рабочего органа. С помощью двух гидроцилиндров регулируются две стойки. Первая стойка служит для установки рабочей головки в соответствии с направлением разгрузки разработанного грунта и обеспечения горизонтальности дна канала, вторая стойка - для регулирования направления вращения рабочей головки.

  2. Рабочая головка в форме усеченного конуса с резцами из карбида вольфрама или с ножами из кремнемарганцовистой стали. Возможность замены резцов и ножей делает машину пригодной для работы в различных грунтовых условиях. Все приводные механизмы расположены внутри усеченного конуса, доступ к ним обеспечивается с помощью опускающихся дверок. Каждая рабочая головка рассчитана на один профиль канала.

  Преимущество такой конструкции заключается в том, что рабочая головка имеет надежную опору в виде двух несущих элементов, расположенных в крайних точках оси вращения и обеспечивающих оптимальное распределение нагрузки.

  3. Башмак особой формы, соответствующий профилю канала, изготовленный из листового металла и имеющий заменяемые пластины из кремнистой стали. Башмак стабилизирует оборудование при работе и осуществляет окончательную отделку профиля канала.

 Техническая характеристика оборудования

 Разгрузка разработанного грунта осуществляется вправо или влево в зависимости от положения ротора на расстояние до 25 м от канала, регулируемое с помощью дефлекторов.

  Фирма Melio (ФРГ) выпускает фрезерный каналоочиститель, представляющий собой барабанную фрезу, навешиваемую на одноковшовый экскаватор. Барабанные фрезы изготовляются в двух исполнениях: Т45 и Т35. Они снабжены сменными изогнутыми ножами и метателями из высокопрочной стали. Привод фрезы осуществляется от поршневого гидромотора в специальном исполнении фирмы Melio с усиленным коленчатым валом и фланцем для непосредственного подключения. Давление в гидросистеме 20 МПа.

  Капот барабанной фрезы оснащен направляющими и выбрасывающими пластинками, подрессоренным откосным скребком, регулируемым по высоте башмаком, захватом для гидромотора и устройством для подсоединения к рукояти экскаватора.

 Техническая характеристика фрез Т45 и Т35

 Рабочие органы фрезерного каналоочистителя могут работать как в сухих, так и в заполненных водой каналах. При этом обеспечивается очистка каналов со скоростью 300...800 м/ч.

  Кроме двух типов фрез фирма изготовляет следующие дополнительные сменные органы для навески на гидравлические экскаваторы:

  - бильные косилочные брусы в комплекте с гидромотором и регулируемой поворотной консолью, ширина захвата бильных косилок составляет 1,75; 2 или 2,25 м;

  - откосную косилочно-измельчительную фрезу (в комплекте с гидромотором) с пневматическим выбросом измельченной массы вправо или влево;

  - кусторез с ножом-гребенкой для срезания кустов и сучьев;

  - ковш-косилку с шириной захвата от 2,2 до 4 м.

  Наряду с мелиорацией сменные рабочие органы непрерывного действия для одноковшовых экскаваторов нашли применение в горной промышленности. Так, фирма Porsfeld (ФРГ) навешивает на гидравлический экскаватор перфоратор By BBG 33/2-ВА, служащий для бурения шурфов малого диаметра в скальных породах. Несущая рама (рис.20) устанавливается на конце рукояти или стрелы экскаватора через стойку, которая при помощи двух пальцев шарнирно крепится к рукояти или стреле. Несущая рама имеет возможность поворота на 180° относительно стойки. На концах несущей рамы шарнирно установлены две опорные площадки, служащие для ее фиксации в рабочем положении. На несущей раме крепится с возможностью перемещения вдоль нее установочная рама, на которой расположен буровой инструмент с приводом вращения и подачи.

Рис.20. Экскаватор Porsfeld с перфоратором

  Конструкция перфоратора позволяет производить бурильные работы в вертикальной, горизонтальной и наклонной плоскостях. При этом конструкция установочной рамы определяет возможность применения одного или двух бурильных инструментов в зависимости от технологии ведения работ. Большая степень подвижности перфоратора, а также гидравлический привод обусловливают наличие большого числа трубопроводов и сложность их разводки. Для защиты многочисленных шлангов от повреждений на стреле и рукояти экскаватора имеются защитные кожухи. Бурение гранита, мрамора или других скальных пород связано с большой запыленностью, поэтому фирмой предусмотрено устройство, монтируемое на поворотной платформе и представляющее собой мощный пылесос с системой шлангов и фильтров. Для удобства работы с описываемым оборудованием фирма Porsfeld поставляет по заказу дистанционное управление операциями установки перфоратора в нужное положение (с помощью гидроцилиндров базовой машины) и процессом бурения.

  В связи с большими технологическими возможностями представляет интерес рабочий орган непрерывного действия для разработки твердых грунтов, скальных пород, асфальтовых и бетонных покрытий дорог, разработанный фирмой Mitsui Miike (Япония). Двойная фрезерно-планетарная головка серии МТ является многоцелевым устройством, которое можно установить на любом экскаваторе с гидравлическим приводом.

  Основными преимуществами этого устройства фирма-разработчик считает:

  возможность работы в городских условиях благодаря низкому уровню шума (на рис.21а приведен график, позволяющий сравнить уровни шума рабочих органов одного назначения);

 низкий уровень вибрации;

 компактность устройства;

  возможность чистовой обработки поверхности забоя;

 достаточно высокую производительность;

  возможность многоцелевого использования (в том числе работы под водой).

Рис.21. Графики изменения уровня шума в зависимости от расстояния ; относительного расхода зубьев фрезы от сопротивления на осевое сжатие разрабатываемой породы (б); производительности фрезы П от сопротивления на осевое сжатие разрабатываемой породы (в); 1 - для пневмомолота; 2 - для гидромолота; 3 - для фрезерной головки

  Фирма Mitsui Miike выпускает три модели фрезерных головок. Их технические характеристики приведены в табл.4.

  Таблица 4

 Технические характеристики фрезерных бурильных головок серии МТ

  Специфика работы фрезерных рабочих органов обусловливает большой абразивный износ деталей, соприкасающихся с разрабатываемой породой. Фирмой Mitsui Miike проведены экспериментальные исследования по расходу зубьев фрезы. На рис.21б приведен график, иллюстрирующий расход износившихся в результате абразивного износа зубьев фрезы в зависимости от объема выполненных работ по разработке пород с различным сопротивлением на осевое сжатие. Экспериментальное определение расхода износившихся зубьев обусловливает некоторый разброс данных, которые находятся в зоне между кривыми.

  Пользуясь графиком, можно рассчитать, что для разработки, например, вулканического туфа (сопротивление на осевое сжатие 15 МПа) объем выполненных работ до полной замены комплекта зубьев, состоящего из 68 шт., составляет для одноковшового гидравлического экскаватора с фрезой МТ-1000 ориентировочно 1400 м.

  Производительность фрезерных головок серии МТ для одноковшовых гидравлических экскаваторов зависит от разрабатываемого материала и марки фрезы и колеблется от 3 до 25 м/ч (рис.21 в).

  По желанию потребителя фирма Mitsui Miike на кронштейн крепления фрезерной головки устанавливает ковш для удаления разрыхленной породы из котлована (рис.22). Это повышает технологические возможности экскаватора с таким оборудованием.

Рис.22. Фрезерная головка фирмы Mitsui Miike (Япония):

 а - с плоскими режущими зубцами; б - с ковшом и круглыми режущими зубцами

  Конструкция фрезерной головки предусматривает быструю замену износившихся зубьев на новые. При этом в зависимости от разрабатываемой породы применяются различные типы зубьев и соответственно различные конструкции гнезд под их крепления на несущем барабане.

  Для использования на строительной площадке такой универсальной машины, как одноковшовый гидравлический экскаватор с максимальной загрузкой, различные зарубежные фирмы изготовляют гидрофицированный ручной рабочий инструмент, приводимый в действие от насосной установки экскаватора. Так, фирма Powerfab (Великобритания) предлагает набор ручных гидрофицированных инструментов, состоящий из дисковой пилы с алмазной крошкой для резки металла, дрели, гидромолотка, гайковерта, водяного насоса. Все эти инструменты позволяют максимально механизировать ручной труд на строительной площадке, повысить производительность и качество выполняемых работ, а также коэффициент технического использования одноковшового гидравлического экскаватора.

  Еще один рабочий орган непрерывного действия для одноковшового гидравлического экскаватора описан в японской заявке N 59-6977 Устройство с вращающимся грохотом для отсеивания камней из пахотной почвы (рис.23). На конце рукояти экскаватора установлен барабан, в передней части которого снизу прикреплен нож для копания грунта. На задней стороне барабана имеется конический участок, на его вершине установлен подшипник. На верхней части барабана расположен гидромотор, подсоединенный к гидроприводу экскаватора. Внутри барабана находится вращающийся грохот с ободом, опирающимся на опорные рамки. Задний конец конусной части грохота установлен в подшипнике барабана.

Рис.23. Ковш-грохот, патент N 59-6977 (Япония)

  Набор грунта в грохот происходит так же, как и в обычный ковш. При вращении грохота под действием центробежной силы грунт выбрасывается через его сетку наружу. В грохоте остаются лишь куски, размеры которых превышают размеры ячейки сетки, они выгружаются в транспорт или отвал.

  В заявке ФРГ N 311090 Устройство для вращательного бурения описывается устройство для бурения твердых пород, включающее в себя шнековый бур 7 (рис.24) с наконечником 9, вал которого 8 соединен муфтой 6 с гидротрансформатором 5. На гидротрансформаторе установлены гидромоторы 4, к которым масло подается по трубопроводам. К рукояти экскаватора шарнирно подвешивается рама 2. К. ней крепятся один или два горизонтальных гидроцилиндра, несущих на себе башмаки 1, с помощью которых рама стопорится относительно стенок обсадной трубы 10 или непосредственно стенок скважины. Вертикальная подача бура осуществляется гидроцилиндрами 3. При бурении скважины устройство фиксируется относительно инвентарного кожуха, прикрепленного штангами к раме экскаватора. После заглубления в грунт на величину хода гидроцилиндров 3 устройство извлекается на поверхность для удаления грунта со шнека.

Рис.24. Подвесной шнековый бур

 Наряду с разработанными и выпускаемыми различными фирмами сменными рабочими органами непрерывного действия для одноковшовых гидравлических экскаваторов имеется целый ряд конструктивных решений, расширяющих диапазон применения этих машин.

  В патенте США N 3603010 Экскаватор обратная лопата с многоковшовой приставкой предлагается многоковшовая приставка, шарнирно закрепляемая на конце стрелы. Наклон ее в продольном направлении осуществляется с помощью силового гидроцилиндра. Рама приставки выполняется из отдельных смежных секций, что дает возможность регулировать ее длину. Приводная цепь приводится в действие реверсивным гидромотором через зубчатые шестерни, расположенные в нижней части многоковшовой приставки. Грунт или разрабатываемый материал транспортируется в сторону от экскаватора с помощью шнека и связанного с ним желоба, установленного в верхней части приставки.

  В заявке ФРГ N 2515193 Роющая фреза, выполненная в виде дополнительного рабочего органа одноковшового экскаватора описывается конструкция фрезы, которая с помощью поворотного соединительного устройства прикреплена к шарнирам рукояти и тяги ковша (рис.25).

Рис.25. Рабочий орган непрерывного действия к экскаватору по патенту ФРГ

  Ось вращения фиксируемого поворотного соединительного элемента проходит в вертикальной плоскости вращения рукояти. Гидравлический привод стрелы установлен на конце рукояти.

  В патенте ФРГ N PS 3424409 Навесной фрезерный каналокопатель, выполненный в виде навесного рабочего органа для одноковшового экскаватора предлагается устанавливать рабочий орган на поворотной платформе экскаватора (рис.26). С помощью навесного устройства он присоединяется спереди к раме поворотной платформы около стрелы экскаватора. Специальное приводное устройство осуществляет его поворот в транспортное или рабочее положение.

Рис. 26. Рабочий орган непрерывного действия к экскаватору по патенту N РS 3424409 (ФРГ)

  Представляет интерес заявка Великобритании N 1494421 Экскаватор. В отличие от описанных выше конструктивных решений привод цепи с расположенными на нем ковшами осуществляется здесь не постоянно вращающимся гидромотором, а периодическим поворотом гидроцилиндра (рис.27).

Рис.27. Рабочий орган непрерывного действия к экскаватору по патенту N 1494421 (Великобритания)

  Экскаватор содержит поворотную платформу 1, шарнирно установленную на ней и вращающуюся в вертикальной плоскости стрелу 2, шарнирно прикрепленную к одному концу стрелы и вращающуюся в вертикальной плоскости рукоять 3, бесконечную цепь 4 с ковшами 5, перемещающуюся вдоль рукояти. На конце рукояти шарнирно укреплен ковш 6 без задней стенки. Ковш 6, соединяясь с ковшами 5 при их прохождении сквозь него, образует копающий орган экскаватора. Ковш 6 крепится к рукояти шарнирно и управляется гидроцилиндрами, соединенными с рукоятью и рычагами ковша. На рычагах имеется устройство, позволяющее ковшам проходить через ковш 6, но препятствующее их обратному перемещению при копании.

  Для выгрузки грунта копающий орган снабжен устройством, выводящим ковши 5 и 6 из зацепления.