Карьерные экскаваторы

2. Специальная часть






















2.1. Карьерные экскаваторы

На открытых горных работах применяется в большей степени буровые и выемочно-погрузочные горные машины. Такие горные машины представлены крупногабаритными буровыми станками и одно- и многоковшовыми экскаваторами. Экскаваторы бывают периодического и непрерывного действия. Соответственно, это одноковшовые экскаваторы и многоковшовые. 

Классификация одноковшовых экскаваторов:

Канатные экскаваторы типа «прямая лопата» на гусеничном ходу представлены Экскаваторами карьерными гусеничными ЭКГ (рис.2.1), с вместимостью ковша E = 2–25 м3.



Рис.2.1. Экскаватор типа «прямая лопата» ЭКГ-5А.



Экскаваторы гидравлические типа «прямая лопата» на гусеничном ходу (рис.2.2), вместимость ковша E до 40 м3 и более).



Рис.2.2. Гидравлический экскаватор типа «прямая лопата» Caterpillar.

Сверхгабаритные экскаваторы вскрышные гусеничные ЭВГ (рис.2.3), вместимость ковша E = 10–120 м3 (сняты с производства)



Рис.2.3. Экскаватор ЭВГ-6


Шагающие экскаваторы, Драглайны (рис.2.4), имеющие вместимость ковша E = 5–110 м3.



Рис.2.4. Шагающие экскаваторы, Драглайн.

Канатные и гидравлические экскаваторы с одним ковшом с «прямой лопатой» используются для добычи мягких, плотных и разрыхленных пород; погрузки добытых пород в транспортные машины или в отвал; а также для других различных видов работ. Рабочий процесс происходит на уровне или выше стояния экскаватора.

Экскаваторы с «обратной лопатой» осуществляют выемку горных пород ниже уровня стояния экскаватора. Эти горные машины используются на небольших карьерах и в строительстве при рытье котлованов.

Шагающие экскаваторы, драглайны используются для выемки лёгких, средней крепости и взорванных крепких горных пород. Шагающие экскаваторы применяются чаще всего на отвалах и других горных работах. 
Среди многоковшовых экскаваторов наибольшее применение нашли роторные экскаваторы.  


2.2. КАРЬЕРНЫЕ КАНАТНЫЕ ГУСЕНИЧНЫЕ ЭКСКАВАТОРЫ.

В России и странах ближнего Зарубежья производятся и широко используются данные экскаваторы моделей: ЭКГ-5, ЭКГ-8, ЭКГ-12,5, ЭКГ-20.

Наибольшее распространения на открытых горных работах получили экскаваторы моделей ЭКГ-5, производимых на Уральском машиностроительном заводе. Типичная модель такого экскаватора представлена на рис.2.5 и включает в себя следующие системы: рабочее оборудование, поворотная платформа 14, кузов 1 и ходовая тележка 16.

Рабочее оборудование экскаватора состоит из стрелы и рукояти 5, 12. На рукояти установлен с помощью шарнира ковш 9. Приводом перемещения ковша вверх является лебёдка с электродвигателем. Барабан лебёдки подтягивает канат 7, который перекинут через головной блок 6, тем самым поднимая ковш. Ковш имеет открывающееся дно 10, называемое днищем. Во время высыпания горной породы в транспорт, срабатывает электропривод, тянущий канат днища 11 и открывающий его. Рабочим инструментом ковша

 

Рис.2.5. Канатный экскаватор



являются сменные зубья 8. При значительном износе рабочих поверхностей зубьев они переворачиваются и закрепляются другой стороной.

В машинном отделении на поворотной платформе 14 имеется пята, на которую опирается стреловая конструкция 5. Стрела может может менять угол наклона при помощи каната 3, перекинутого через блок шкивов двуногой стойки 2. При этом образуется полиспастная система. Привод подъёма каната осуществляется с помощью стреловой лебёдки.

Также экскаватор имеет механизм напора ковша, который может быть зубчато-реечным 4 или канатным в зависимости от типа экскаватора.

На поворотной платформе экскаватора расположены несколько лебёдок с приводами, которые были перечислены выше, кабина экскаваторщика, привод поворота.



2.3. Конструкция поворотной платформы

Поворотная платформа служит для полного поворота на 360° всей верхней конструкции экскаватора.

Она состоит из поворотной рамы 17, противовеса 21, и других частей. Поворотная рама выполнена в виде сварной плиты из литых частей.
Противовес состоит из полой области в задней части машинного отделения, где можно располагать балластный груз, зависящий от рабочих нагрузок на рабочем инструменте ковша.

На поворотной платформе находится машинное отделение, в котором находятся два поворотных механизма 5, лебедка подъёма ковша 3, компрессорная система 14, система принудительного смазывания 13, электрораспределительное устройство с трансформатором 2 и 12, электрогенератор.

Внизу поворотной платформы  располагается лебёдка подъёма стрелы экскаватора, а на платформе двуногая стойка 4 механизма подъёма стрелы.

В машинном отделении находится кабина экскаваторщика с пультом управления 18. 



Рис.2.6. Поворотная платформа экскаватора ЭКГ-5 с оборудованием

Лебёдка подъёма стрелы состоит из электродвигателя, червячного редуктора, на выходном валу которого закреплён барабан, наматывающий стреловой канат. Канатная система полиспастная.

Лебёдка подъёма ковша состоит из электродвигателя, редуктора с цилиндрическими зубьями. На выходном валу установлен барабан, на который наматывается ковшевой канат. Торможение движения происходит за счёт ленточного тормоза, установленного на промежуточном валу.

Соединения между приводом и редуктором, редуктором и барабаном производится с помощью дисковых муфт.

Поворотная платформа экскаватора вращается с помощью двух приводов, состоящих из электродвигателя, цилиндрического редуктора. Крутящий момент в конечном итоге передаётся на вал-шестерни, входящие в зацепление с крупногабаритным зубчатым венцом поворотной платформы и вращая её. Электропривод является неподвижной частью, зубчатый венец с поворотной платформой может выполнять поворот на любой угол и выполнять реверс. Вращение поворотной платформы может тормозиться с помощью колодочного пневматического тормоза. Тормозная система питается от компрессорной станции и ресивера с контрольно-распределительной аппаратурой.

Экскаватор включает в себя систему централизованной смазки, состоящей из двух станций. Они осуществляют принудительную смазку зубчатого венца 7 поворотного механизма, зубчатых колёс и подшипников различных приводов экскаватора.



2.4. Состав рабочего оборудования экскаватора.

Рабочее оборудование экскаватора ЭКГ-5 состоит из стрелы 3 (рис. 2.7), на которой расположена опора рукояти, зубчато-реечный механизм напора ковша 4. Ковш крепится к рукояти. Ковш имеет механизм открывания днища. Также включает двуногую стойку 1 с канатно-полиспастной системой 5 позиционирования стрелы 3. 



Рис.2.7. Рабочее оборудование



Копание грунта производится ковшом с помощью лебёдки подъёма и опускания ковша и напорного механизма.

Стрела имеет сварную конструкцию прямоугольного сечения, на ней крепится механизма напора, рукоять с ковшом и механизм открывания днища ковша. Нижним концом стрелаустановлена на поворотной платформе и опирается на стреловую пяту, а за верхний конец подвешена при помощи канатного полиспаста к двуногой стойке.

Ковш сварен из двух литых стенок, имеет открывающееся литое днище. Он соединен с рукоятью, охватывающей стрелу и установленной в седловых подшипниках напорного механизма. Через стреловой блок ковш соединен с канатом подъемной лебедки.

Напорный механизм имеет электропривод, который через цилиндрические зубчатые колеса вращает напорный вал с реечными шестернями, находящимися в зацеплении с рейками, приваренными к рукояти. С помощью такого механизма рукоять и ковш могут совершать возвратно-поступательные движения и создавать усилие напора ковша на забой.Механизм напора имеет тормоз, установленный на втором конце вала электродвигателя.

Механизм открывания днища ковша состоит из электропривода сбарабаними канатом, посредством которого через систему рычагов выдергивается засов днища ковша и происходит его открывание.



2.5. СИЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ.

Приводом главных механизмов экскаватора являются электродвигатели постоянного тока серии ДП по схеме«генератор – двигатель» с силовыми магнитными усилителями. Двигатели получают питание от пятимашинного генераторного агрегата, приводом которого является высоковольтный асинхронный электродвигатель переменного тока. Вспомогательные механизмы также приводятся в движение от асинхронных электродвигателей переменного тока. Управление всеми движениями экскаватора осуществляется из кабины с помощью различных органов.

Таблица 2.1Технические характеристики экскаватора ЭКГ-5А

Характеристика

ЭКГ-5А

Объем ковша, м3

4,6 – 6,3

Максимальный радиус черпания, м

14,5

Полная масса, т

196

Радиус черпания на уровне стояния, м

9,04

Максимальная высота выгрузки, м

5,25

Максимальная высота черпания, м

10,3

Максимальный радиус выгрузки, м

12,65

Радиус поворота кормы, м

6,7

Удельное усредненное давление на грунт при перемещении, кгс/см2

2,1; 1,72; 1,3

Удельное усредненное давление на грунт при перемещении, кПа

205;162; 127

Просвет под поворотной платформой, м

1,85

Время одного цикла (угол поворота 90°), сек

23

Сетевой двигатель — мощность в кВт

250

Напряжение питания сети, кВ

3; 3,3; 6; 6,6

Электропривод

Г-Д с МУ



2.6. ЭЛЕМЕНТЫ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

2.6.1. Ковш

Ковш производит отделение горной породы от забоя и её погрузку в транспортные средства. Ковш (рис.2.8) имеет корпус 1, на передней стенке которого установлено пять зубьев 9, отлитых из марганцовистой стали. Снизу корпус закрыт днищем 3, подвешенным при помощи пальцев 6 к задней стенке. Для ограничения колебаний днища служит механизм торможения 2, прикрепленныйтакже к задней стенке и петлям днища. С помощью валиков 4 к проушинам корпуса ковша прикреплено коромысло 8. Пальцы 5 и 7 служат для соединения ковша с рукоятью.



Рис.2.8. Ковш экскаватора ЭКГ-5

	Корпус ковша (рис.2.9) состоит из передней стенки 3, отлитой из высокомарганцовистой стали Г13Л, и задней литой стенки 5 из стали 35Л. Передняя стенка охватывает заднюю; между собой стенки соединены шестью стальными пробками 2, которые приварены к стенкам. На передней стенке предусмотрены места для посадки и крепления зубьев. Режущая кромка, а также пята и нижний пояс имеют наплавку 4 из твердого сплава для повышения износостойкости. На задней стенке предусмотрены проушины с калеными втулками 6 для крепления к рукояти и проушины с калеными втулками 1 для соединения с коромыслом, а также для подвески днища.

Днище 1 ковша (рис.2.10) отлито из высокомаргапцовистой стали Г13Л; две петли 8 присоединены к днищу валиками 9. Для запирания днища служит засов 5, к которому болтом 10 прикреплен рычаг 4, соединенный одним концом с болтом 6, авторым — с цепью 2. На болт 6 надеты регулировочные шайбы 7. Упор S предназначен для ограничения хода рычага 4 и засова 5.



				Рис.2.9. Корпус ковша





Рис.2.10. Днище ковша




2.6.2. Рукоять.

На рис.2.11. показана конструкция рукояти. Две балки 7 из низколегированной листовой стали 10ХСНД установлены в пазах концевой отливки 6, отлитой из углеродистой стали 35Л. Каждая балка прикрепляется к концевой отливке с помощью пальца 9 с втулкой 10 и корончатой гайкой 11, а также двух болтов 16 с гайками 17, упоров 15 и 3, привариваемых к балке. Упор 3 предварительно сваривается с секциями реек 2, которые затем привариваются к балке сплошным швом. На задних концах балок устанавливаются с помощью болтов 8 съемные упоры 1, предназначенные для ограничения движения рукояти. Концевая отливка нижними проушинами с запрессованными втулками 4 и тягами 5 через валики 12 соединяется с проушинами задней стенки ковша. В проушинах отливки под валики 12, так же как и под тяги 5, установлены стальные закаленные втулки 13.



Рис.2.11. Рукоять экскаватора ЭКГ-5



2.6.3. Стрела

Стрела экскаватора изображена на рис. 2.12. Она состоит из корпуса 1 сварной конструкции из листовой стали 09Г2С, напорного механизма 7, направляющих роликов 3, установки головных блоков 5 и блоков 4 подвески стрелы. Для технического обслуживания механизмов стрелы предусмотрена площадка 2. С нижней стороны, для защиты стрелы от случайных ударов рукоятью установлены два деревянных амортизатора 6, закрытых швеллерами. Стрела литыми пятами опирается в специальные гнезда в передней балке поворотной платформы и при помощи канатной подвески за блоки 4 устанавливается под углом 45° к горизонту. Для предохранения от выскакивания пят из гнезд служат валики 9, установленные с зазором в отверстиях пят и проушин передней балки. В горизонтальной плоскости стрела удерживается тягами 8, закрепленными головками в кронштейнах стрелы, и валиками 10 в проушинах передней балки.

Напорный механизм служит для создания движения рукояти к забою и от него. Его кинематическая схема изображена на рис. 19. Электродвигатель 1 приводит в движение напорный механизм через зубчатую передачу 2–3. Зубчатое колесо 3 соединено с промежуточной вал шестерней 6 посредством фрикционной предохранительной муфты 4. Вал-шестерня 6 передает вращение зубчатому колесу 7, закрепленному на напорном валу, на концах которого установлены две кремальерные шестерни 9, находящиеся в зацеплении с зубчатыми рейками 8 рукояти. Для торможения напорного механизма служит тормоз 5, смонтированный на втором конце электродвигателя 1.

2.6.4. Двуногая стойка

Двуногая стойка (рис.2.13) предназначена для подъема и удержания стрелы с помощью полиспастной системы подъема стрелы. Передняя стойка 3 представляет собой изготовленную из труб сварнуюметаллоконструкцию, 



Рис.2.12. Стрела



Рис.2.13. Конструкция рукояти.

опирающуюся через пальцы 5 на башмаки 14, приваренные к поворотной платформе. В верхней части передней стойкизакреплена стальная ось 8 с блоками 10, расположенными вертикально. На оси свободно сидит литая обойма 15 с горизонтальным блоком 11, установленным на пустотелом пальце 13, и серьга 7 с коушем 6 для крепления конца стрелоподъемного каната 2 клином 17. Обойма 15 поддерживается стойкой 12. Две задние оттяжки 4 изготовлены из листовой стали MI6C и соединены шарнирно с передней стойкой 3 с помощью пальцев 16, а с платформой – пальцами. Для предотвращения от выпадания каната 2 из ручьев блоков 10 предусмотрено ограждение 1. Смазка блоков производится через масленки 9, установленные с торцов оси 8 и пальца 13.

2.6.5.  Подъемная лебедка

Подъемная лебедка предназначена длясообщения подъемного движения ковшу. Кинематическая схема подъемной лебедки представлена на рис. 2.14. Электродвигатель 1 приводит в движение барабан 7 через зубчатую пару 4 и 5, связанную с валом электродвигателя муфтой 2, и зубчатую пару 9 и 10, соединенную с предыдущей парой муфтой 3, одна из полумуфт которой служит тормозным шкивом тормоза 6. Зубчатое колесо 9 жестко скреплено с барабаном 7. На барабане закреплены оба конца каната 8, ветви которого перекинуты через блоки 19 на головной части стрелы, а петля охватывает уравнительный блок 20 ковша. При наматывании каната на барабан ковш поднимается. Опускание ковша происходит под собственным весом.

На рис. 30 изображена конструкция подъемной лебедки, которая включает электродвигатель 1 постоянного тока, эластичную муфту 2, редуктор 3 с закрытой шевронной зубчатой парой, промежуточную эластичную муфту 5, ленточный тормоз 4 и открытую прямозубую пару 7 с барабаном 6.

Электродвигатель подъемной лебедки имеет горизонтальное исполнение и установлен своими лапами на обработанные платики



Рис.2.14. Подъёмная лебёдка.

поворотной рамы. Крепление двигателя осуществляется болтами. Для предотвращения смещения двигателя против его лап приваривают упоры. Вал двигателя имеет конусные концы, на одномиз которых закреплена эластичная муфта, соединяющаяся с редуктором, на другом установлена цепная звездочка, предназначенная для передачи движения на стреловую лебедку.

2.6.6. Поворотный механизм

Кинематическая схема поворотного механизма изображена на рис. 2.15. Движение от двух электродвигателей 2 передается через зубчатые пары 3–4 и 5–6 на выходные валы-шестерни 7, обегающие вокруг зубчатого венца 8, скрепленного жестко с нижней рамой ходовой тележки и вращающего платформу.  При изменении направления вращения валов электродвигателей изменяется направление поворота платформы экскаватора. Для удержания платформы в неподвижном состоянии применяются тормоза 1. Характеристика зубчатых передач указана в табл. 4.

Конструкция редуктора поворотного механизма видна на рис. 2.16. Редуктор имеет вертикальное расположение валов; зубчатые передачи – цилиндрические, с прямым зубом. Редуктор выступающим вниз стаканом 24 центрирован в расточке ступицы 27 поворотной платформы, а фланцем 



Рис.2.15. Кинематическая схема поворотного механизма



Рис.2.16. Редуктор поворотного механизма



прикреплен к платформе с помощью болтов 22 и приварных упоров 31. Корпус 1 и крышка 2 редуктора отлиты из стали. На крышке редуктора установлен фланцевыйвертикальный электродвигатель 6, центрирующийся выступом в расточке крышки 2. Двигатель прикреплен к крышке на шпильках. На нижнем коническом конце вала двигателя на шпонке сидит шестерня 12, закрепленная разрезной гайкой 13.

2.6.7. Стреловая лебедка



Рис.2.17. Кинематическая схема стреловой лебедки

На рис. 2.17 (в нижней части) представлена кинематическая схема стреловой лебедки. Подъем и опускание стрелы лебедкой производится при помощи каната 15 барабаном 16, связанным кулачками с червячным колесом 14, которое приводится в движение червячным валом 17.

Вращение валу передается от электродвигателя 1 подъема ковша посредством цепи 12 через звездочки 11 и 13. Подъем и опускание стрелы осуществляется только при разъединенной муфте 2 и расторможенном-стреловом тормозе 18.

Устройство стреловой лебедки показано на рис.2.18. Червячная передача лебедки смонтирована в корпусе и приводится в движение электродвигателем подъемной лебедки через цепную передачу. Ведущая звездочка 9, установленная на шпонке конического вала 8 электродвигателя и закрепленная при помощи гайки 7, связана втулочно-роликовой цепью 10 с ведомой звездочкой 12, сидящей на шпонке иа конце червячного вала 14. От осевого смещения звездочка 12 предохранена винтами, ввернутыми в торец вала и звездочки. Звездочка 12 изготовляется из стального литья 35Л, а звездочка 9 из стали 35HXJI с термической обработкой до твердости НВ 228—269.



Рис.2.18. Стреловая лебёдка

Между торцом звездочки 12 и корпусом 17 имеется чугунная шайба 11, предохраняющая корпус от истирания. Цепная передача закрывается съемным кожухом 6.

Червячный вал 14 вращается в латунных втулках 13 и 21. Втулка 13 запрессована в корпус 17, а втулка 21 – в стакан 20, устанавливаемый в расточку корпуса, что обеспечивает монтаж и демонтаж червячного вала. Для восприятия осевой нагрузки от червячного вала служит упорный шарикоподшипник 15. Червячный вал изготовляется из стали 40, термически обработанной до твердости НВ 229—269.

Червячное колесо 16, расположенное под червячным валом и находящееся с ним в постоянном зацеплении, имеет латунный бандаж, напрессованный на чугунную ступицу с кулачками, в которой установлена латунная втулка 32; колесо вращается па оси 2из стали 40, подвергнутой закалке т. в. ч. на твердость HRC ? 35. Между торцами червячного колеса и стенками корпуса на оси установлены шайбы 4 и 5. Один конец оси 2 опирается на кронштейн 1, другой конец оси закреплен в расточке корпуса 17 при помощи стопорной планки 33. К корпусу 17, отлитому из чугуна, сверху крепится на болтах крышка 28, а снизу – съемный чугунный картер 19, места разъема корпуса с крышкой и картером уплотняются картонными прокладками. Корпус имеет два фланца, которыми он прикреплен под поворотной платформой с помощью болтов.

Чугунный барабан 3 вращается непосредственно на оси 2. Кулачки барабана находятся в зацеплении с кулачками червячного колеса 16. На поверхности барабана нарезаны ручьи, предназначенные для направления стрелового каната 26 при навивке; навивка каната на барабане — многослойная. На барабане предусмотрен карман для крепления клином 27 конца каната, а также реборды, устраняющие его (каната) сползание.

Тормоз лебедки имеет ленточную конструкцию. Стальная лента 22 с приклепанной с внутренней стороны тормозной асбестовой обкладкой постоянно зажимает чугунный шкив 23, насаженный на второй конец червячного вала 14. Усилие зажатия регулируется поджатием пружины 24 гайкой 25. Тормоз предотвращает самопроизвольное опускание стрелы во время работы экскаватора.

Во время эксплуатации экскаватора необходимо следить за степенью затяжки тормоза стреловой лебедки: должно обеспечиваться постоянное положение стрелы. Пружина тормоза не должна быть затянута до соприкасания ее витков. Следует также регулярно проверять крепление лебедки к платформе и состояние каната.

Перед пользованием стреловой лебедкой следует проверить уровень масла в ванне (он должен быть на уровне контрольной пробки 18) и произвести смазку подшипников. Заливка масла в ванну червячной передачи и смазка подшипников производится с поворотной платформы маслами, предусмотренными картой смазки. Через масленки 29 подается консистентная смазка к подшипникам червячного вала, через масленки 30 смазываются ступицы барабана и через горловину 31 заливается масло в ванну передачи.

В связи с тем, что электродвигатель 8 является общим для привода механизмов подъема ковша и стреловой лебедки, которые не могут работать одновременно, для включения стреловой лебедки производятся следующие подготовительные операции: затормаживается подъемная лебедка — отключается один контакт электрической цепи электромагнитного вентиля (ВВ-32Ш) пневмораспределителя тормоза подъема; выбиваются пальцы, соединяющие полумуфты моторной муфты; надевается втулочно-роликовая цепь на звездочки двигателя и стреловой лебедки, замыкается соединительное звено; цепь смазывается согласно карте смазки; растормаживается тормоз стреловой лебедки.

Стрела должна опускаться на подготовленную насыпь или шпальную клетку, высотой не ниже оси пяты стрелы. Под корпус противовеса также выкладывается шпальная клетка. После подъема стрелы тормоз стреловой лебедки должен быть затянут и цепь снята со звездочек.

	2.7. Расчет напорного механизма экскаватора



Рис 2.19. Кинематическая схема напорной лебёдкиНапорная лебёдка включает трёхступенчатый редуктор с консольным валом и барабаном, тормоз, упругую муфту, командоаппарат и двигатель ДПЭ-62. Кинематическая схема приведена на рисунке 2.19.

Характеристика кинематической схемы напорной лебёдки приведены в таблице 2.2.

Таблица 2.2 Характеристика кинематической схемы напорной лебёдки

Подшипники

Зубчатые передачи

Позиция

на

рисунке

2.7

Наименование 

кол-во

Позиция          на    рисунке              2.7

Число зубьев



Модуль

Передаточ-ноечисло

1

Роликоподшипник №3634

1

7

23/109

6

4,74

2

Роликоподшипник №3528

2

8

22/77

10

3,5

3

Роликоподшипник №7624

2

9

15/56

14

3,733

4

Роликоподшипник №7620

2

10

-/28

10

--

	5

	Шарикоподшипник №211

	2

	

	Общее передаточное число 61,81

	6

	Роликоподшипник №3003156

	1

	

	

По данным кинематической схемы и таблицы 2.2 общее передаточное число i-зубчатого реечного напора составит iр=61,81

Скорость напорного механизма определяется по формуле:

			м/с 	(2.1)

	где: - диаметр барабана напорной лебедки, м, =0,85

	- частота вращения двигателя в номинальном режиме; об/мин, 

	=1480 об/мин;

	м/сек

Напорное усилие определяется по формуле:

				(2.2)

	где: -КПД напорного механизма; =0,85 

	-мощность привода напорного механизма, кВт; =54 кВт;

	

	Допустимое время перегрузки электродвигателя ДПЭ-52У1 составляет:

			, мин 	(2.3)

	где: -постоянное время нагрева двигателя, мин.

	Для электродвигателя закрытого исполнения постоянного тока, =60 мин,

	 мин;

	Следовательно, выбранный электродвигатель обеспечивает требуемую мощность напора в течение 13,88 мин>ТЦЗ

Расположение напорного механизма приведено на рисунке 2.8.

2.8. Рабочее оборудование экскаватора ЭКГ-5

Рабочее оборудование включает в себя: стрелу, рукоять, ковш с подвеской, механизм открывания ковша и подвеску стрелы. Шарнирно сочленённая стрела состоит из нижней и верхней секции сварной конструкции трубчатого сечения. Нижняя часть стрелы образует жесткий треугольник с двуногой стойкой и подкосами. Входящую только отдельным элементом в пространственную конструкцию и работающую как одно 

целое нижнюю часть стрелы изготовляют легкой в виде сварной стержневой системы. Верхняя часть стрелы соединена шарниром с нижней и подвешивается на стреловых канатах или жесткой тяге. Исполнительная часть механизма напора с седловым подшипником монтируется на оси, соединяющей нижнюю часть стрелы с подкосами. Стрела воспринимает нагрузки от ковша с рукоятью и передаёт на поворотную платформу и подвеску стрелы.

Ковш вместимостью 4,6 м3, экскаватора ЭКГ-5 состоит из корпуса, днища, траверсы, зубьев и механизма торможения днища. На задней стенке имеются проушины для присоединения ковша к рукояти, подвешивания днища ковша и крепления траверсы. В кронштейнах крепятся балки для поддержки днища. Засов открывается с помощью рычага и цепи. Зубья делаются симметричными и сменными. 

2.9. Расчет механизма подъема экскаватора

Подъемный механизм служит для подъема и опускания ковша. Механизм состоит из подъемной лебедки  и канатов. Лебедка приводится в движение электродвигателем. Двигатель соединен с входным редуктором  упругой муфтой. На выходные валы редуктора насажены барабаны, на которых крепятся подъемные канаты.

Торможение подъемного механизма при работе осуществляется противотоком. Для затормаживания механизма подъема при остановке машины и обесточивании экскаватора предусмотрен нормально замкнутый тормоз. Подъёмная лебёдка включает  одноступенчатый редуктор, соединённый эластичной муфтой.Кинематическая схема приведена на рисунке 2.19, а её характеристики в таблице 2.3.







		















Рис 2.19.Кинематическая схема подъёмной лебёдки.

		

		Таблица 2.3 Характеристикиподъёмной лебёдки

подшипники

Зубчатые передачи

Позиция

на

рисунке

2.9

Наименование

Кол-во

Позиция

на

рисунке

2.9

Число зубьев



Модуль

Передаточное

число

1

Роликоподшипник №42630

2

4

15/118

10

7.866

2

Роликоподшипник №3636

4

5

15/98

20

6.53

3

Роликоподшипник №2097152

2

   Общее передаточное число 51.388

	

	Скорость подъёма экскаватора составит:

				(2.4)

где: - диаметр барабана подъемной лебедки,  м, =0,85м

-частота вращения двигателя подъемной лебедки, об/мин, =900 об/мин,

-коэффициент полиспастности подъемного каната, =2



Номинальное усилие подъема определится как:

				(2.5)

где:- КПД, напорного механизма, =0.85

-мощность одного электродвигателя привода подъемной лебедки, кВт,        =200кВт



	Коэффициент механической перегрузки электродвигателя подъёма состовляет-2.03

Допустимое время перегрузки электродвигателя подъёма ДЭ-816 составит:

			мин  	(2.6)

мин

Следовательно выбранный электродвигатель обеспечивает требуемую мощность механизма подъема в течение 17 мин>ТЦ.

	2.10. Расчёт механизма поворота

	

Рис 2.20.Кинематическая схема подъёмной лебёдки.Механизм поворота скомпонован на двух одинаковых механизмах с отдельными вертикальными фланцевыми электродвигателями, закреплённых на крышках редуктора. На одном из двух конусных вала каждого электродвигателя закреплена шестерня редуктора, находящаяся в зацеплении с колесом промежуточного вала. Вторая ступень редуктора связывает промежуточный и ведущий валы. Ведущая вал – шестерня редуктора, обкатываясь вокруг зубчатого венца, вращает поворотную платформу. Кинематическая схема поворотного механизма приведён на рис.2.20 а её характеристики в таблице 2.4.

Таблица 2.4 Характеристики поворотного механизма

Подшипники

Зубчатые передачи

Позиция

на

рисунке

2.10

Наименование

Кол-во

Позиция

на

рисунке

2.10

Число зубьев



Модуль

Передаточное число

1

Роликоподшипник

 №7620

4

4

19/93

8

4,89

2

Роликоподшипник 

№2007952

4

5

12/63

12

5.25

3

Роликоподшипник

 №3636

4

6

12/136

26

11.33

	

	Общее передаточное число 291.1 Частота вращения поворотной платформы определяется по формуле:

			, об/мин  	(2.7)

	где - частота вращения двигателя, об/мин; =1280 об/мин 

	об/мин

	Крутящий момент при повороте платформы:

			,	(2.8)

	где - мощность электродвигателя, Вт, =60 кВт 

	- КПД механизма поворота, =0,85 

	 к

	Коэффициент механической перегрузки электродвигателей постоянного тока ДПВ-52У1 составляет: kм=2,0

	Допустимое время, перегрузки электродвигателя постоянного тока механизма поворота, составит:

			, мин 	(2.9)

	 мин

	Следовательно, выбранный электродвигатель постоянного тока механизма поворота обеспечивает требуемую максимальную мощность в течении 17,26 минут, т.е. >.

 2.11. Ходовой механизм

На рис.2.21 приведена кинематическая схема ходового и гусеничного механизмов экскаватора 



Рис.2.21. Кинематическая схема ходового и гусеничного механизмов экскаватора ЭКГ-5ЭКГ-5.  Привод механизмов осуществляется от электродвигателя 1 через муфту 6, трехступенчатый редуктор с зубчатыми передачами 3 и 8, 4 и 5, 9 и 10, зубчатую пару 11 и 7, коническую пару 12 и 17, муфту 13, бортовую зубчатую передачу 14 и 16 на ведущие колеса 15, которые приводят в движение гусеницы. Торможение механизма производится тормозом 2.



Ходовой механизм экскаватора ЭКГ-5 (рис.2.22) включает в себя электродвигатель 15 постоянного тока, прикрепленный болтами к передней стенке нижней рамы, редуктор хода 13, эластичную соединительную муфту 14, на которой установлен колодочный тормоз 3. Промежуточный вал 11 смонтирован на двух сферических подшипниках 12 один конец вала соединен шлицами с пустотелым валом редуктора хода 13, на другом конце на шлицах установлена шестерня 10, находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом 4, которое сидит на продольном валу 6. 





Рис.2.22. Ходовой механизм экскаватора ЭКГ-5











12. Привод хода экскаватора ЭКГ-4,6Б



Рис.2.23. Кинематическая схема привода хода ЭКГ-5На экскаваторе ЭКГ-4.6Б применено одностороннее расположение привода хода. Кинематическая схема механизма хода экскаватора приведена на рис. 2.23. Электродвигатель через редуктор, состоящий из трех пар зубчатых передач 4 к 14, 5и 6, 7 и 8, а также через зубчатые пары 9 и 11 бортовых редукторов приводит в движение ведущие колеса 10, которые связаны с гусеничными цепями. Вал электродвигателя соединен с валом редуктора при помощи эластичной муфты 3, обод которой является одновременно тормозным шкивом колодочного тормоза 2. Зубчатая муфта 13 соединяет выходной вал редуктора с валом-вставкой, а две кулачковые муфты 12 соединяют концы валов редуктора с валами бортовых передач 9 и 11. 

На рис. 2.24 изображена ходовая тележка экскаватора ЭКГ-5. Ходовой механизм, включающий электродвигатель 2, трехступенчатый редуктор 1, тормоз 4 и кулачковые муфты 5, размещен на задней стенке нижней рамы. Гидросистема 3 управления тормозом хода и кулачковыми муфтами для включения гусениц расположена на передней стенке нижней рамы. 






Рис.2.24. Ходовая тележка ЭКГ-5




В каждой гусеничной раме на осях установлено по четыре опорных, по два поддерживающих и одному натяжному колесу. Ведущие колёса хода насажены на валы, размещённые в хвостовой части гусеничных рам. Валы ведущих колёс через одноступенчатые бортовые передачи связанны с трёхступенчатыми редукторами ходового механизма, приводимого от двух независимых электродвигателей. Тормоз механизма хода, аналогичный тормозам подъёмного и напорного механизмов, установлен на запрессованных в крышку редуктора хода пальцах. Один из рычагов тормоза связан с пневмоцилиндром управления. 

Редуктор ходового механизма (см. рис 2.25) состоит из двух корпусов: правого-1 и левого-2,которые стыкуются между собой по вертикальному разъёму. Геометричность плоскости разъёма обеспечивается дополнительным резиновым уплотнением. Корпуса крепятся к вертикальной стенке нижней рамы болтами М56, а друг к другу – болтами М24 с коническими штифтами.

Вращение от двигателя передаётся через эластичную муфту 10 вал-шестерне 9, которая находится в зацеплении с колесом 8.вал шестерня и колесо пары I отдельной масляной ванне. Остальные зубчатые пары находятся внутри корпуса редуктора. Колесо 4 пары III соединяются свалом 3 шлицами. На вал-шестерне 5 закреплено прессовой посадкой и шпонкой кованное колесо6, которое находится в зацеплении с вал-шестерней 7,и смазочным колесом 15, которое сидит на валу- 3. Вал 3 соединяется свалом 13 зубчатой муфтой 14. Валы 3 и 13 установлены на сферическихролико-подшипниках с внутренними коническими кольцами. Подшипник вала 3 рассоложен в корпусе 12,который крепится болтами к вертикальной стенке нижней рамы. Наружные кольца валов 3 и 13 имеют шлицы для присоединения полумуфт механизма переключения гусениц. Эластичная муфта 10 выполнена заодно с тормозным шкивом 11, который крепится на валу электродвигателя. Муфты переключения (рис. 2.25) с встроенными гидроцилиндрами предназначаются для переключения гусениц. Муфты подразделяются по схеме их сборки на левую и правую- одинакового конструктивного исполнения. 

 Левая муфта переключения:

 На шлицах вала редуктора ходового механизма (рис 2.25) расположена муфта (рис 2.26) имеющая на своей наружной поверхности шесть литых кулачков. Противоположно полумуфте 1 расположен кулачковый диск 4, который входит торцом в расточку гусеничной рамы и крепится от поворота замковым соединением. Замковое соединение образуется из паза кулачкового диска и обработанного под паз выступа гусеничной рамы. На наружной поверхности диска имеются также шесть литых кулачков. Расположенная между полумуфтой 1 и кулачковым диском 4 полумуфта 10 имеет также шесть литых кулачков. Полумуфты соединяются подвижной обоймой 9,имеющей впадины, соответствующие кулачкам полумуфт. 

Перемещение обоймы осуществляется гидроцилиндрами 3, которые охватываются двумя полухомутами 8. обойма и полухомуты имеют паз, в который входят два сухаря 7. Диск 2 соединяется с кулачковым диском 4 направляющими штоками 6 и поршнями 5 гидроцилиндров. 

Для удобства сборки и разборки муфты переключения цапфы направляющих штоков и поршней гидроцилиндров закладывают в пазы диска 2 и кулачкового диска 4. устройство гидроцилиндров показано на рис 2.27. В цилиндр 1 входит шток 3,на который установлены манжеты 2. С торцов цилиндр закрывается крышками 4, в гнёздах которых расположены манжеты 5. В цилиндре имеются два отверстия для подвода и отвода масла. При включении в работу шток 3 стоит на месте, а цилиндр 1 перемещается. Вместе с цилиндрами перемещаются полухомуты 8 с обоймой 9 (см рис 2.26)






 Рис. 2.25 Редуктор ходового механи.......................