Материал: Роторный траншейный экскаватор ЭТР 253

Роторный траншейный экскаватор ЭТР 253

Введение

траншейный экскаватор опорный мощность

Строительство магистральных трубопроводов делится на два самостоятельных этапа:

строительство наземных сооружений;

строительство линейной части.

Все строительно-монтажные процессы на строительстве магистральных трубопроводов выполняются в основном машинами. При этом используются как строительные машины общего назначения, так и машины, созданные специально для строительства магистральных трубопроводов. Применение этих машин позволило почти полностью механизировать все технологические процессы и придать строительству характер поточного производства с высокой степенью индустриализации.

Поточность строительства предполагает непрерывность технологических процессов и их выполнение в строгой технологической последовательности. При этом строительные машины и оборудование перемещаются вдоль трубопровода, оставляя за собой уложенный в траншею трубопровод. В работе одновременно участвуют от 20 до 25 строительных машин и другого оборудования, производительность которого согласуется с общим темпом потока.

Рытье траншей является составной частью строительного комплекса и представляет собой один из наиболее трудоемких и ответственных по срокам и качеству выполнения технологических процессов. Подготовка траншей предшествует изоляционно-укладочным работам. Однако траншею нельзя рыть слишком рано, так как в результате воздействия атмосферных осадков, механических нагрузок от проходящего вблизи транспорта и других причин она может обрушиться. Согласно СНиП-III.Д.10-72 разрыв по времени между полной готовностью траншеи и укладкой в нее изолированного трубопровода не должен быть значительным.

В подавляющем большинстве случаев одноковшовый экскаватор забирает грунт с разных участков забоя по ширине с одной стоянки, оставляю на боковых стенках траншеи вертикальные и наклонные гребни, вершины которых определяют профиль траншеи. Это приводит к тому, что фактический объем вынутого из траншеи грунта будет всегда больше проектного. Было установлено, что при одинаковых проектных размерах траншеи одноковшовый экскаватор вынимает грунта в среднем в 1,5-2 раза больше по сравнению с роторным.

Нельзя, однако, считать, что одноковшовые экскаваторы могут быть полностью вытеснены из трубопроводного строительства роторными экскаваторами. Существуют условия, при которых нельзя применить роторные экскаваторы, например, при разработке перемычек, которые образуются на стыке двух траншей; при рытье траншей на сильно пересеченной местности, где планировка поверхности для роторного экскаватора не выгодна; при разработке взорванных скальных грунтов и т.д.

Траншейные роторные экскаваторы применяют также на строительстве городских трубопроводных линий, а также линий кабельной связи, на строительстве зданий для рытья траншей под фундаменты и т.п.

Современные траншейные роторные экскаваторы представляют собой сложные автономные механические системы с элементами электро- и гидропривода. В данной курсовой работе рассматривается устройство и принцип работы роторного траншейного экскаватора ЭТР 253.

1. Общие сведения о траншейных роторных экскаваторах

.1 Назначение и область применения

Экскаваторы траншейные роторные (ЭТР) применяют на строительстве подземных коммуникаций (газо-, нефте- и продуктопроводов, водоводов, теплофикационных сетей, кабельных линий связи, линий электроснабжения и других для рытья траншей - выемок значительной протяженности по сравнению с размерами их поперечных сечений.

Траншейные роторные экскаваторы эффективно применяются для рытья траншей в однородных грунтах. Крупные каменистые включения снижают надежность машин, приводят к частным поломкам рабочего органа, простоям и дополнительным затратам на ремонтно-восстановительные работы.

Современные ЭТР с рабочим органом, оборудованным износостойкими зубьями, способны разрабатывать высокоабразивные мерзлые грунты с промерзанием на всю глубину траншеи. Они не могут работать на крутых поперечных косогорах, а также на болотах со слабой несущей способностью, где проходимость машины ухудшается.

Обязательное условие организации земляных работ с использованием ЭТР - обеспечить достаточную устойчивость стенок траншей с начала их рытья до завершения монтажных работ. Этого добиваются, главным образом, за счет сокращения времени с момента рытья траншей до начала монтажа коммуникаций, а также путем рытья траншей наклонными стенками - откосами. В последнем случае возрастают объемы земляных работ как при рытье траншей, так и при их последующей засыпке, усложняется работа монтажных машин, расположенных на бровке, вследствие их удаленности от оси траншеи. Поэтому траншеи с наклонными откосами роют лишь в грунтах с пониженной несущей способностью. Естественно, что в слабых грунтах (сыпучих песках, плывунах) эти машины совсем неприменимы.

.2 Принципиальная схема устройства

Траншейные роторные экскаваторы, являющиеся самоходными землеройными машинами непрерывного действия, отделяют грунт от массива (разрыхляют), вынимают его из траншеи и высыпают на поверхность с одной стороны траншеи с образованием бруствера (отвала).

Траншейный роторный экскаватор (см. чертеж №1) состоит из тягача, обеспечивающего экскаватору поступательное движение (подачу), и рабочего органа. Наибольшее распространение получили гусеничные тягачи, созданные на базе гусеничных тракторов.

На тягаче монтируются силовое оборудование, трансмиссия с коробкой передач для изменения скорости передвижения, механизм подъема рабочего органа и кабина машиниста с системой управления. В отличие от трактора, тягач ЭТР в процессе работы воспринимает большие вертикальные нагрузки в задней части, т.е. в месте подвешивания рабочего органа. Чтобы уменьшить давление на грунт, удлиняют тракторные тележки, добавляя несколько пар опорных катков. Кроме того, для выравнивания нагрузок по длине гусеничных тележек в передней части тягача помещают наиболее тяжелые агрегаты (двигатель, коробку передач и другие), а также подвешивают дополнительный груз (обычно чугунный). Наиболее удачное конструктивное решение имеет рассматриваемый в данной курсовой работе экскаватор ЭТР 253, тягач которого воспринимает нагрузку от рабочего органа в средней части.

Все ЭТР оборудуются дизельными двигателями. Передача энергии от двигателя на основные исполнительные механизмы (роторное колесо, транспортер, ходовая часть) или вспомогательные (механизмы подъема рабочего органа, подъема транспортера и др.) осуществляется с помощью механической, электрической или гидравлической трансмиссии, выбор которых определяется главным образом технико-экономическими соображениями.

Рабочий орган ЭТР представляет собой жесткой роторное колесо 21 с ковшами 13 и зубьями, установленное на раме 10. Отделение грунта от массива и вынос его на роторного колеса: вращательного и поступательного вдоль траншеи. Роторные экскаваторы известных моделей роют траншеи движением ковшей снизу вверх, хотя принципиально возможно и обратное движение. Поднятый ковшами на поверхность грунт высыпается на ленточный транспортер 7, установленный на раме рабочего органа поперек движения экскаватора, а затем отбрасывается в бруствер. Для устройства наклонных стенок траншей применяют ножевые откосники.

.3 Технологические требования

Траншейные работы в наибольших объемах выполняются при строительстве магистральных трубопроводов. Этим объясняется то обстоятельство, что основополагающими требованиями к параметрам ЭТР являются условия строительства подземных магистральных трубопроводов.

Глубину траншеи, равную глубине заложения трубопровода, назначают из условий предохранения его защитной толщей грунта от механических повреждений, которые могут быть причинены проходящими над ним транспортными средствами. В соответствии с действующим СНиП-III.Д.10-72 минимальную толщину защитного слоя принимают 800 мм, а в пустынных и малонаселенных районах - 500 мм.

Для трубопроводов, по которым перекачивают жидкие продукты, необходимо дополнительно учитывать требования сохранения их жидкого агрегатного состояния. С этой целью трубопроводы укладывают ниже уровня промерзания грунта для данного района. Минимальную ширину траншеи по дну принимают на 300 мм больше диаметра укладываемого трубопровода для диаметров до 720 мм включительно и равной полуторному диаметру, начиная от 820 м и выше (определяют под диаметру условного прохода).

Чтобы траншеи не осыпались в процессе укладки трубопровода, а также чтобы лучше просматривался фронт работы машинистом трубоукладочной машины, в верхней части траншеи устраивают откосы с уклоном 1 : 0,33. Как уже отмечалось, отвал грунта (бруствер) находится с одной стороны траншеи на расстоянии не менее 500 мм, а подготовленный к укладке трубопровод - на свободной от грунта стороне.

Существует параметрический ряд на ЭТР (по ГОСТ 12 659-67*), регламентирующий размеры траншеи и производительность различных типов ЭТР.

2. Экскаватор траншейный роторный ЭТР 253

.1 Общие сведения о ЭТР 253

Под трубопроводы диаметром 1420 мм траншеи роют шириной 2,1м и глубиной до 2,5м экскаватором ЭТР 253. За базу экскаватора был взят трактор ДЭТ-250, который приспособлен для работы при низких температурах. Впервые в отечественном экскаваторостроении применено бесступенчатое регулирование скоростей рабочего хода с помощью объемного гидравлического привода переменной производительности. Это позволяет снизить динамические нагрузки на трансмиссию на переходных режимах, а также выбирать оптимальные скорости подачи в зависимости от рабочих сопротивлений. В отличие от других ЭТР, у ЭТР 253 по-иному выполнена подвеска рабочего органа на тягаче, обеспечивающая практически равномерное распределение удельных давлений на грунт по длине гусениц. Экскаватор имеет надежную тракторную ходовую систему, способную совершать транспортные переходы с преодолением больших расстояний в условиях бездорожья, особенно в северных и восточных районах страны. Рабочее оборудование выполнено с учетом разработки прочных, в том числе мерзлых, грунтов. Это достигнуто за счет применения в конструкции нового способа разрушения грунтов, так называемого метода крупного скола; создание износостойкого режущего инструмента; жесткого и прочного рабочего органа, позволяющего реализовать значительные удельные силы копания.

.2 Технические характеристики ЭТР 253

Производительность (расчетная) - 1200 м3/ч.

База тягача - Трактор ДЭТ-250.

Размеры траншеи:

глубина (максимальная) - 2,5 м;

ширина по дну - 2,1 м;

ширина по верху (с откосами) - 3,2 м;

начало откоса от дна - 1,2 м;

площадь поперечного сечения - 5,25 м2.

Силовая установка:

Тип - дизель-электрическая.

Дизель:

марка - В-30Б;

мощность - 300 л.с.;

мощность, затрачиваемая на копание - 219 л.с.;

удельная мощность копания - 41,8 л.с./м2;

частота вращения коленчатого вала - 1050 об/мин;

число цилиндров - 4 шт.

Ходовое оборудование:

Тип - гусеничный.

Просвет между башмаками гусениц - 1760 мм.

Ширина башмака - 690 мм.

Расстояние между осями гусеницы - 3218 мм.

Среднее удельное давление на грунт:

в рабочем положении - 0,9 кгс/см2;

в транспортном положении - 0,85 кгс/см2.

Рабочие скорости (при движении вперед) - регулируются бесступенчато (I диапазон - от 0 до 180 м/ч; II диапазон - от 0 до 280 м/ч).

Транспортные скорости (при движении вперед):

-я - 3,5 км/ч;

-я - 5,4 км/ч.

Транспортные скорости (при движении назад):

-я - 3,4 км/ч;

-я - 5,2 км/ч.

Привод - гидравлический для рабочего хода, механический для транспортного передвижения.

Рабочий орган:

Тип - полуприцепной.

Диаметр роторного колеса (по режущим кромкам зубьев) - 4500 мм.

Вместимость ковша - 250 л.

Скорость резания - 1,74 м/мин.

Частота вращения роторного колеса - 7,4 об/мин.

Привод - электрический.

Транспортер:

Тип - ленточный двухсекционный складывающийся.

Ширина ленты - 1200 мм.

Привод - электрический.

Механизм подъема рабочего органа:

Тип - гидравлический.

Марка гидравлического насоса - НШ-46У.

Количество гидравлических цилиндров - 4 шт.

Габаритные размеры в транспортном положении - 1290037004800 мм.

Масса - 59,5 т.

.3 Общее устройство ЭТР 253

В ЭТР 253 имеются механический, гидравлический и электрически приводы основных механизмов. Для транспортного хода применен механический привод, для рабочего хода, а также для подъема и опускания рабочего органа и откидной части транспортера - гидравлический привод и для движения ротора и транспортера - электрический привод.

Электрическая энергия вырабатывается генератором ГСС104-4Э (мощностью 200 кВт), установленном на экскаваторе. Тягачом экскаватора служит трактор ДЭТ-250, в котором без внесения изменений в конструкцию гусеничного хода и общей компоновки механизмов на раме трактора заменены следующие механизмы:

центральная фрикционная муфта на дисковую пружинную;

генератор постоянного тока на генератор переменного тока;

старый редуктор на новый раздаточный редуктор;

электродвигатель хода на редуктор хода.

Кроме того, дополнительно установлены редуктор насосов и карданные валы для передачи движения к раздаточному редуктору, редуктору хода и редуктору насосов.

В связи с этим на раме трактора приварены новые кронштейны и посадочные места.

Главная фрикционная дисковая муфта сцепления закреплена непосредственно на маховике двигателя В-30, установленного на тракторе ДЭТ-250.

От фрикционной муфты движение воспринимается первым карданным валом и передается на раздаточный редуктор. Раздаточный редуктор предназначен для передачи движения от двигателя к электрогенератору, редуктору хода и редуктору насосов. Когда работает двигатель и включена главная муфта сцепления, будут вращаться шестерни раздаточного редуктора, а электрогенератор будет вырабатывать электрическую энергию.

Второй карданный вал служит для соединения раздаточного редуктора с редуктором насосов. Редуктор насосов предназначен для передачи движения от раздаточного редуктора к гидравлическим насосам. Редуктор насосов приводит в движение четыре насоса:

гидравлический насос 937 для привода гидравлического мотора рабочего хода экскаватора;

гидравлический насос НШ-10ЕЛ для управления гидравлическим насосом 937;

гидравлический насос НШ-46У для привода механизмов подъема и опускания рабочего органа и откидной части транспортера;

масляный насос для смазки трансмиссии трактора.

Редуктор хода предназначен для передачи движения от гидравлического мотора 937 при рабочем ходе или от раздаточного редуктора при транспортном ходе (с понижением частоты вращения) на главную коническую передачу заднего моста, бортовые редукторы и звездочки гусеницы тягача.

При наличии задней опоры рабочий орган относят к классу полуприцепных (как у рассматриваемого ЭТР 253).

Ротор, т.е. рабочее колесо, представляет собой два кольца из листовой стали, соединенных между собой поперечинами и ковшами. К кольцам заклепками прикреплены зубчатые рейки, отлитые из высокомарганцевой стали. Внутренние кромки реек образуют беговую дорожку. Как уже отмечалось, вместе с полувалами редуктора привода ротора вращаются шестерни цилиндрического редуктора. Зубья этих шестерен вступают в сцепление с зубьями реек, которые начинают вращаться, а вместе с ними приводится в движение и ротор. Последний своими беговыми дорожками катиться по поддерживающим роликам и ступицам шестерен.

Несоответствие в зацеплении шестерни правого и левого полувалов с рейками, приклепанными к правому и левом кольцам ротора, исправляется тем, что вал привода ротора состоит из двух полувалов, не соединенных между собой, и кроме того, тем, что в конструкции редуктора привода ротора имеется дифференциальный механизм.

Ротор подвешен на верхней раме рабочего органа на четырех поддерживающих роликах, установленных на двух осях. Правильность установки ротора регулируется четырьмя направляющими роликами. Направляющие ролики установлены на двух осях, закрепленных на нижней раме рабочего органа. Поддерживающие ролики, ступицы шестерен и направляющие ролики воспринимают нагрузки, которые возникают при разработке грунта и действуют на роторное колесо. Для повышения износоустойчивости поддерживающие и направляющие ролики изготовлены сборными - ступица из обычной стали, а наружный бандаж - из легированной стали.