Рабочие механизмы предназначены для передачи механической энергии от двигателей к рабочему органу экскаватора (ковшу, ротору и т.д.). К рабочим механизмам относят редукторы, подъемные лебедки, рычажные и зубчато-реечные механизмы и т.п.
РАБОЧИЕ МЕХАНИЗМЫ ОДНОКОВШОВЫХ ЭКСКАВАТОРОВ
Рабочие механизмы карьерных экскаваторов типа ЭКГ. К рабочим механизмам карьерных экскаваторов относят механизмы подъема и напора, а также механизм поворота (платформы).
Механизмы подъема в основном выполняют по следующим схемам:
-однобарабанного механизма;
— двухбарабанного механизма с установкой барабанов на платформе;
-двухбарабанного механизма с консольным расположением барабанов на выходном валу редуктора.
Однобарабанный механизм отличается простым конструктивным исполнением, компактностью. Недостатком схемы является необходимость выверки взаимного расположения осей барабана и вала двигателя. Применяют схему на экскаваторах малой мощности (ЭКГ-5А и др.).
Схема двухбарабанного механизма с установкой барабанов на платформе обеспечивает рациональную передачу энергии двумя потоками. При этом достигается снижение инерционности (маховой массы) привода по сравнению с однодвигательным приводом.
Схема двухбарабанного механизма с консольным расположением барабанов характеризуется высокой степенью технологичности изготовления и ремонтопригодностью. Недостаток схемы состоит в увеличенных углах девиации канатов.
Для выравнивания длин канатов лебедка оборудована устройством для отключения одного из барабанов от приводного вала.
Механизмы напора выполняют по двум основным схемам:
— как двухбарабанный механизм с консольным расположением барабанов на выходном валу редуктора;
— по схеме с зубчато-реечным механизмом.
Последняя отличается относительной простотой и малой металлоемкостью. Недостатком схемы является необходимость точной расточки отверстий в балке стрелы. Для преобразования поступательного движения рукояти и перемещения подъемного каната в рабочее движение ковша служит рычажный механизм, включающий в себя четыре подвижных звена и имеющий две степени свободы.
Механизм поворота служит для вращения платформы экскаватора с целью осуществления рабочего движения или поворота на выгрузку.
Современные карьерные экскаваторы имеют механизм поворота с индивидуальным приводом, состоящий из двух или более самостоятельных механизмов-агрегатов.
На рис. 3.3.1 изображена конструкция механизма поворота экскаватора ЭКГ-8И.
В отличие от других механизмов экскаваторов для механизма поворота характерна та особенность, когда их элементы одновременно сопрягаются с поворотной платформой и опорной рамой машины, которые между собой (при больших размерах и массах) не имеют достаточной фиксации (радиальной и осевой), что вызывает необходимость в увеличении модуля открытой зубчатой передачи.
Рабочие механизмы гидравлических экскаваторов
К рабочим механизмам гидравлических экскаваторов относят рычажный механизм и механизм поворота.
Рычажный механизм состоит из трех звеньев: ковша, рукояти и стрелы, имеет три степени свободы и, соответственно, три ведущих звена.
Рабочие механизмы шагающих экскаваторов К рабочим механизмам шагающих экскаваторов причисляют подъемную и тяговую лебедки и механизм поворота.
Используют в основном одно- и двухбарабанные лебедки, причем и те и другие применяют практически независимо от их мощности. Число барабанов лебедки выбирают исходя главным образом из условий ее компоновки и схемы навески канатов. Однобарабанные лебедки используют даже на таких мощных экскаваторах, как ЭШ-100.100, где диаметр барабана достигает 3,4 м, а длина 8 м, при этом с барабана сходит четыре каната диаметром 90 мм.
При выборе числа приводных двигателей следует иметь в виду прежде всего то обстоятельство, что увеличение числа двигателей позволяет создать компактную схему лебедки и уменьшить ее габаритные размеры. Кроме того, это позволяет создать несколько силовых потоков в передаче вращающего момента и благодаря этому уменьшить параметры зубчатых передач и, следовательно, габаритные размеры лебедки.
При выборе схемы компоновки лебедки, в том числе и числа приводных двигателей, следует стремиться к использованию освоенных промышленностью типоразмеров двигателей, к обеспечению блочности и унификации конструкций. Блочными называют конструкции, состоящие из отдельных узлов, связанных друг с другом с помощью легкоразъемных соединений. Унифицированными именуют конструкции, у которых разнотипность узлов и деталей сведена к минимуму. Примером унификации могут служить подъемные и тяговые лебедки драглайнов, выполненных конструктивно и кинематически одинаково. Различие в требуемой мощности может быть достигнуто установкой различного числа однотипных двигателей.
При использовании небольшого числа приводных двигателей достичь этого трудно. Так, например, у большинства драглайнов МК «Уралмаш» (г. Екатеринбург) и ЗАО «Новокраматорский машиностроительный завод» (Украина) на лебедках подъема и тяги установлено равное количество двигателей одинаковой мощности (по два и четыре), хотя потребная мощность тяги на 15...20% меньше, чем мощность подъема. И лишь на лебедке подъема экскаватора ЭШ-40.85 применено шесть, а на тяге четыре двигателя мощностью по 800 кВт каждый.
Высокой степенью унификации основных механизмов характеризуются экскаваторы зарубежных фирм. Например, модель 4250-W Big Muskie фирмы Bucyrus-Erie имеет подъемную лебедку с приводом от десяти двигателей мощностью по 735 кВт и тяговую с приводом от восьми двигателей такой же мощности. Число приводных двигателей на один механизм на некоторых моделях может достигать 12 (Marion-8950).
Пример типового унифицированного ряда лебедок показан на рис. 3.3.2. Лебедки скомпонованы различными комбинациями идентичных передач и двигателей. Использование одинаковых блоков зубчатых передач, по возможности стандартных, повышает надежность узла, его ремонтопригодность, взаимозаменяемость его составных частей, уменьшает номенклатуру запасных частей.
С целью сокращения длительности поворотных движений в механизмах поворота на отечественных мощных драглайнах применяют безредукторные приводы с двигателями, отличающиеся малой инерционностью. Так, на драглайне ЭШ-100.100 в механизме поворота установлено восемь вертикальных фланцевых двигателей постоянного тока мощностью 1 МВт. Их выходные валы соединены муфтами непосредственно с вертикальными валами-шестернями, находящимися в зацеплении с зубчатым венцом опорной рамы.
Благодаря сокращению продолжительности поворота представляется возможным повысить производительность экскаватора. В связи с этим суммарная мощность поворотных механизмов у современных одноковшовых экскаваторов-драглайнов соответствует мощности подъемной лебедки и может составлять > 10 МВт.
При выборе конструктивных схем механизмов одноковшовых экскаваторов следует исходить из требования рациональной компоновки механизмов на платформе, что обеспечивает, с одной стороны, уменьшение габаритных размеров экскаватора и, соответственно, размеров рабочих площадок в забоях, а с другой — уравновешенность платформы и в целом устойчивость экскаватора.
При выборе места расположения механизма на поворотной платформе экскаватора определяющим является необходимость: осуществления наиболее простой кинематической связи с исполнительным органом (ковшом, венцом и др.); обеспечения минимальной протяженности гидро-, пневмо- и электрокоммуникаций; легкого доступа для обслуживания и ремонта, а также размещения наиболее тяжелых агрегатов в задней части платформы, чем достигаются уменьшение величины противовеса (балласта) и снижение общей массы экскаватора.
Расположение главных механизмов на поворотной платформе у карьерных мехлопат характеризуется смещением мотор-генератор-ного преобразовательного агрегата как наиболее тяжелого в хвостовую часть платформы, а подъемных лебедок с приводом — в среднюю. Механизмы поворота, будучи всегда кинематически связанными с поворотным венцом, располагают как в передней части относительно оси вращения (ЭКГ-5А, ЭКГ-10), так и в средней и задней ее частях (ЭКГ-12,5 и ЭКГ-20). Лебедка напорного механизма у современных карьерных экскаваторов с канатнополиспастной системой выдвижения рукояти обычно находится в передней части поворотной платформы.
На поворотной платформе гидравлического карьерного экскаватора ЭГ-350 хвостовую часть платформы занимают преобразовательный агрегат, масляные баки и радиатор, а также две насосные станции. В центральной части платформы находятся механизмы поворота, компрессор, блок золотников и станция управления. В передней части платформы (за осью вращения) расположены трансформатор и кабина машиниста, а также оси крепления стрелы и стреловых цилиндров.
У мощных драглайнов размещение механизмов на платформе характеризуется большим разнообразием. Тем не менее подъемные и тяговые лебедки как наиболее тяжелое оборудование устанавливают в хвостовой части платформы, а преобразовательные агрегаты как относительно более легкие узлы либо переносят в переднюю часть платформы, либо
распологают рядом с подъемной лебедкой (рис. 3.3.3).
Сравнительно большая площадь поворотных платформ шагающих экскаваторов позволяет более рационально разместить на ней все механизмы, включая и механизмы поворота, число которых на самых крупных экскаваторах составляет 10—12.
