Рабочие механизмы экскаваторов выполняют ключевую функцию — они преобразуют энергию двигателей в полезную работу, приводя в движение рабочие органы, такие как ковш или ротор. К этой категории относятся разнообразные узлы: редукторы, подъемные лебедки, а также рычажные и зубчато-реечные передачи.
Рабочие механизмы карьерных экскаваторов (типа ЭКГ)
В конструкциях карьерных экскаваторов, например, серии ЭКГ, основными рабочими механизмами являются механизмы подъема, напора и поворота платформы.
Механизмы подъема
Существует несколько распространенных схем реализации механизмов подъема:
- Однобарабанная схема. Отличается простотой и компактностью, однако требует точной центровки осей барабана и вала двигателя. Применяется на экскаваторах малой мощности, таких как ЭКГ-5А.
- Двухбарабанная схема с барабанами на платформе. Позволяет распределить энергопоток, что снижает инерционность привода по сравнению с однодвигательными системами.
- Двухбарабанная схема с консольным расположением барабанов. Высокотехнологична и удобна в ремонте, но может приводить к увеличению углов отклонения (девиации) канатов. Для синхронизации длины канатов такие лебедки часто оснащаются устройством отключения одного из барабанов.
Механизмы напора
Напорные механизмы обычно строятся по одной из двух схем:
- Двухбарабанный механизм с консольным расположением барабанов.
- Схема с зубчато-реечным механизмом, которая проще и менее металлоемка, но требует высокой точности при изготовлении направляющих в балке стрелы. Для преобразования движения рукояти в движение ковша используется рычажный механизм с четырьмя подвижными звеньями.
Механизм поворота
Этот узел отвечает за вращение платформы для выполнения рабочих операций или выгрузки. Современные экскаваторы оснащаются индивидуальным приводом поворота, состоящим из двух или более независимых агрегатов. Особенность этого механизма заключается в том, что его элементы соединяют подвижную платформу и неподвижную раму, что требует повышенной прочности открытой зубчатой передачи.
На рис. 3.3.1 показана конструкция механизма поворота экскаватора ЭКГ-8И.
Рабочие механизмы гидравлических экскаваторов
Основными рабочими механизмами здесь являются рычажный механизм (стрела, рукоять, ковш) и механизм поворота. Рычажная система имеет три степени свободы, что обеспечивает гибкость в управлении рабочим органом.
Рабочие механизмы шагающих экскаваторов (драглайнов)
К ним относятся подъемная и тяговая лебедки, а также механизм поворота. Лебедки могут быть одно- или двухбарабанными, причем выбор зависит не столько от мощности, сколько от компоновочных решений и схемы навески канатов. Например, на мощном экскаваторе ЭШ-100.100 используется однобарабанная лебедка с четырьмя канатами.
Увеличение числа приводных двигателей на лебедке позволяет сделать ее компактнее, распределить силовые потоки и уменьшить габариты зубчатых передач. Важными принципами при проектировании являются блочность (сборка из легкоразъемных узлов) и унификация (максимальное использование одинаковых деталей). Это повышает надежность, ремонтопригодность и снижает номенклатуру запчастей.
В механизмах поворота мощных драглайнов для сокращения времени цикла часто применяют безредукторные приводы с малоинерционными двигателями, которые напрямую соединяются с шестернями. Это позволяет значительно повысить производительность машины.
Принципы компоновки механизмов на платформе
Рациональное размещение узлов на поворотной платформе — ключ к компактности, устойчивости и удобству обслуживания экскаватора. При этом руководствуются следующими правилами:
- Обеспечение простой кинематической связи с рабочим органом.
- Минимизация длины коммуникаций (гидравлических, электрических).
- Обеспечение легкого доступа для обслуживания.
- Размещение наиболее тяжелых агрегатов (например, мотор-генераторных преобразователей) в задней части платформы для уменьшения массы противовеса.
На карьерных экскаваторах подъемные лебедки обычно размещают в средней части платформы, а механизмы поворота — в зависимости от модели — в передней, средней или задней части. На гидравлических экскаваторах (например, ЭГ-350) в хвостовой части располагают силовые агрегаты и баки, в центре — механизмы поворота и управления, а в передней — кабину и элементы крепления стрелы.
У мощных драглайнов подъемные и тяговые лебедки, как самые тяжелые, также стремятся разместить в хвостовой части. Большая площадь платформ шагающих экскаваторов позволяет более гибко и рационально распределять все узлы, включая многочисленные механизмы поворота.
