Расширение технологических возможностей экскаватора с помощью дополнительного оборудования для рыхления грунта

В данной работе рассматриваются конструкции ковшей-рыхлителей, для дальнейшей оценки возможности установки на экскаватор.

Ключевые слова: ковш-рыхлитель, экскаватор, прочный грунт

Довольно большая часть территории Российской Федерации располагается в зонах с долгой и холодной зимой. Однако строительство необходимо производить в любое время года, в связи с чем около 35 % общего объема земляных работ выполняются в то время, когда грунт находится в мерзлом состоянии. В свою очередь на долю экскаваторов приходится около 50 % от всего объема выполняемых земляных работ. Экскавация мерзлых грунтов невозможна без предварительного разрыхления, что приводит к необходимости проведения дополнительных работ, которые неизбежно приводят к увеличению энергоемкости и финансовых затрат при разработке мерзлых грунтов.

Рис. 1. Конструкция ковша-рыхлителя

Для примера взят экскаватор ЭО-33211А имеет массу 18 тонн, вместимость ковша 0,85 , пневмоколёсный движитель, диапазон рабочих температур от -40 до +49 градусов, может разрабатывать грунты I-IV категории и предварительно разрыхленные скальные и мерзлый грунты с величиной кусков не более 200 мм. Рыхлитель необходим для разработки мерзлого грунта и располагается на оборудовании обратная лопата.

Произведя информационный поиск и анализ конструкций ковшей-рыхлителей для расширения технологических возможностей одноковшового экскаватора, был сделан выбор в пользу конструкции ковша-рыхлителя с П-образной стойкой, патент РФ № 2509843. Данный выбор обуславливается следующими факторами:

1. данная конструкция позволяет оставить без изменений конструкцию рукояти экскаватора;
2. имеет не большую массу по сравнению с другими конструкциями ковшей-рыхлителей;
3. приводится в действие с помощью гидроаппаратуры экскаватора;
4. не уменьшает ёмкость ковша экскаватора;
5. упрощенный монтаж, демонтаж и обслуживание по сравнению с другими конструкциями ковшей-рыхлителей.

Цикл работы одноковшового экскаватора состоит из следующих действий:

1. Копание грунта.
2. Подъем ковша, наполненного грунтом.
3. Поворот ковша, наполненного грунтом.
4. Выгрузка грунта.
5. Поворот пустого ковша.
6. Опускание ковша.
7. Перемещение экскаватора по участку.

При работе экскаватора с прочными грунтами экскавация грунта экскаваторами средних размерных групп становится практически невозможной без предварительного рыхления грунта. В данной ситуации в рабочее положение приводят рыхлитель. Рыхление грунта происходит за счет усилия создаваемого гидроприводом стрелы экскаватора. Грунт нарезается полосами, расстояние между которыми в 2–3 меньше ширины ковша. После рыхления грунта в рабочее положение приводят ковш экскаватора и продолжают экскавацию грунта.

Рис. 2. Схема рыхления и копания грунта

Была выбрана конструкция ковша-рыхлителя с П-образной стойкой (патент РФ 2509843).

Описаны основные технологические приемы ковша-рыхлителя, показаны схемы копания и рыхления грунта.

Произведен расчет главных параметров одноковшового экскаватора, оборудованного ковшом-рыхлителем, исходя из которого сделан вывод, что ковш-рыхлитель позволяет использовать экскаваторы меньших размерных групп для разработки прочных грунтов. Данный фактор в свою очередь указывает на целесообразность и экономическую эффективность данной конструкции.

Произведен тяговый расчет экскаватора ЭО-33211А, оборудованного ковшом-рыхлителем, который показал, что машина сможет преодолевать заданные сопротивления передвижению.

Произведен расчет устойчивости экскаватора ЭО-33211А, в двух необходимый расчетных положениях, в обоих случаях машина остается устойчива.

Литература:

1. Машины и оборудование для разработки мёрзлых грунтов: учебное пособие / Л.Б Белоногов, Л. В. Янковский. — Изд. 2-е доп. И перераб. — Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2007. — 165 с.;
2. Экскаватор одноковшовый универсальный полноповоротный ЭО-33211А: Руководство по эксплуатации ЭО-33211А.РЭ. — Нижний тагил: ФГУП «ПО Уралвагонзавод», 2001–103 с.;
3. Патентный поиск в РФ [Электронный ресурс] — Режим доступа: http://www.freepatent.ru — (Дата обращения 20.05.16);
4. Машины для земляных работ: конструкция, расчёт, потребительские свойства: учебное пособие для вузов: в 2 кн. / В. И. Баловнев [и др.]; Белгородский государственный технологический университет им. В. Г. Шухова; Под ред. В. И. Баловнева — Белгород: Изд-во БГТУ, 20011;
5. Проектирование предприятий по эксплуатации и ремонту машин: учебное пособие / Ш. М. Шерданов, В.В Шефер, В. В. Конев; под общей редакцией Ш. М. Мерданова. — Тюмень: ТюмГНГУ, 2009–244 с.;
6. Многоцелевые дорожно-строительные и технологические машины: учебное пособие для вузов / В. И. Баловнев — Омск; Изд-во Омский дом печати, 2006–319 с.