Прямая лопата экскаватора: назначение, устройство и принцип работы

Из этого материала вы узнаете:

Устройство прямой лопаты экскаватора

Прямая лопата экскаватора – это устройство, с помощью которого осуществляется копание и разработка грунта, находящего на более высоком уровне в сравнении со стоянкой техники. Особенность данного оборудования состоит в том, что рабочие операции при его использовании выполняются движениями от экскаватора. Такой ковш способен обеспечивать высокие усилия и производительность при копании. Техника с таким оборудованием активно используется для операций, связанных с добычей и погрузкой ископаемых.

Устройство прямой лопаты экскаватора

Конструктивно схема экскаватора с прямой лопатой может иметь два варианта привода рабочего оборудования:

• Гидравлический: отличается фиксированным расположением ковша относительно стрелы, способной менять свою позицию, чтобы увеличить захват. В процессе работы платформа экскаватора поворачивается в требуемом направлении для разгрузки земли и возвращается в исходное положение для выполнения следующей операции.
• Механический: для изменения позиции лопаты используется подъемный канат. При этом стрела зафиксирована по отношению к экскаваторной технике. Когда ковш заполнен, платформа поворачивается к месту выгрузки. Чтобы осуществить разгрузку, оператор открывает дно лопаты. Затем машина возвращается в начальную позицию для выполнения нового цикла.

Экскаваторы с прямой лопатой комплектуются большими операторскими кабинами, обеспечивающими удобные условия для работы. Здесь предусмотрено комфортное сиденье с возможностью регулировки его положения. В некоторых моделях присутствует дополнительное оборудование в виде кондиционера, отопители и аудиосистемы.

Конструкция операторской кабины хорошо защищает от громких звуков и вибраций, возникающих в процессе работы. Большие окна улучшают обзорность. Управление экскаватором производится с удобного пульта, на котором находятся элементы для контроля различных узлов экскаваторной техники. При этом на основную панель выводятся данные о неправильной работе агрегатов техники.

Основные достоинства экскаваторов:

• увеличенный срок службы;
• надежность и безотказность;
• прочная конструкция;
• высокая производительность;
• повышенная мощность;
• универсальность применения.

Назначение прямой лопаты экскаватора

Чем функционально отличаются прямая и обратная лопата экскаватора? Второй тип оборудования также очень популярен для комплектования экскаваторной техники. Машины с обратной лопатой обеспечивают подъем грунта и различных материалов с площадок, расположенных ниже стоянки машины. Тем не менее иногда появляется необходимость поднимать различные грузы или осуществлять разгрузку высоких тягачей.

назначение прямой лопаты экскаватора

Основные сферы применения гидравлических экскаваторов с прямой лопатой:

• строительный сектор;
• разгрузочно-погрузочные операции;
• демонтаж сооружений;
• добыча и погрузка природных ископаемых.

Многофункциональность таких машин обеспечивается их уникальной конструкцией. Одноковшовые экскаваторы с прямой лопатой имеют вполне стандартное устройство, включающее платформу на гусеничном ходу, корпус, кабину, рабочий орган (стрелу), рукоять и ковш. Конструктивно они похожи на другие модификации такой техники. Стрела, рукоять и ковш у них также соединены между собой шарнирными элементами.

Вся конструкция подвижно крепится к корпусу экскаватора. При этом перемещение стрелы и рукояти обеспечивает гидравлика. В конструкции гидравлического экскаватора с прямой лопатой используется три варианта гидроцилиндров:

• гидроблок для удержания стрелы;
• гидравлический цилиндр для подъема стрелы;
• система гидравлики, поднимающая рукоять.

Конкретное место расположения указанных блоков зависит от модификации машины. Управление работой лопаты осуществляет электроника или система гидравлики в случае опрокидывающегося ковша. Конструкция продумана таким образом, чтобы все операции осуществлялись максимально быстро с небольшими энергозатратами. За один цикл копания в экскаваторе с прямой лопатой задействуется минимальное число подвижных элементов.

Принцип работы экскаватора с прямой лопатой

При наличии механического привода конструкция прямой лопаты экскаватора включает ковш, а также соединенные седловым подшипником стрелу и рукоять (такое соединение позволяет рукояти поворачиваться вертикально по отношению к стреле и совершать поступательные движения ковша вдоль рукояти).

Механический привод обеспечивается за счет стрелового каната. Именно на нем и закреплена стрела. Его подъем и опускание осуществляются через стрелоподъемную лебедку, установленную на поворотной конструкции экскаваторной техники. В процессе выполнения рабочих операций стрела находится под углом 45° до 60° по отношению к горизонту.

принцип работы экскаватора с прямой лопатой

Чтобы копать землю, необходимо за счет поворота рукояти поднять ковш и параллельно для выбора толщины захвата осуществлять выдвижение рукояти вперед. Подъем производится специальным тросом, который проходит вокруг головных блоков. Этот подъемный канат крепится к барабану подъемной лебедки (ранее было отмечено, что лебедка закреплена на поворотной конструкции экскаваторной техники). Рукоять для создания напора выдвигается за счет напорного элемента (соответственно, этот же механизм обеспечивает и обратное перемещение рукояти).

Для комплектации универсальной экскаваторной техники, предназначенной для строительной отрасли, используются напорные механизмы канатного и кремальерного (зубчато-реечные) типа.

На фото видно, что ковш прямой лопаты состоит из деталей, полученных методом сваривания и литья, корпуса и днища (имеет откидную конструкцию, засов и комплект заменяемых зубьев).

Для соединения стенок лопаты используются заклепки или сварка. При этом передняя из них, как правило, бывает литой. В некоторых методом литья изготовлен только верхний элемент этой стенки. Он представляет собой козырек, оснащенный посадочными местами для установки зубьев, которые имеют хвостовик, сужающийся к краю. Этот конец зуба входит в посадочное место на козырьке. Фиксация осуществляется с помощью шплинтов. Для изготовления зубьев ковша используются высокомарганцовистые сплавы, которые отличаются устойчивостью к истиранию.

На задней стенке лопаты находятся приваренные проушины. С их помощью крепится днище ковша, и он соединяется с рукоятью. Кроме того, на задней стенке есть специальные проушины для установки пальца, на котором шарнирным способом монтируется блок подъема. Для усиления задних и боковых стенок ковша предусмотрены специальные пояса. В процессе эксплуатации прямой лопаты нужно периодически проводить осмотр швов сварки поясов. Чаще всего ковши разрушаются начиная с закруглений в переходных участках от поясов к боковым и задней стенкам.

Открывающееся днище лопаты проворачивается вокруг пальца. Если ковш опущен (рукоять расположена вертикально), днище закрывается. В этом положении его удерживает засов. Конец засовного механизма входит в переливное отверстие передней стенки ковша. В специальном стакане днища закреплена пружина, которая отжимает днище вперед. Открывание ковша под воздействием его веса и массы грунта, находящегося внутри, происходит после поднятия ковша и выдергивания засова. Для последнего в конструкции лопаты предусмотрен специальный механизм.

Открывающееся днище лопаты

Рабочее оборудование экскаватора «прямая лопата» крепится к рукояти с помощью двух тяг и пальцев. При этом можно регулировать угол наклона ковша по отношению к рукояти. Для этого палец устанавливается в одно из трех отверстий (предусмотрены в конструкции рукояти). Если предполагается выполнение работ на почве с высокой плотностью, используется переднее отверстие. Соответственно, заднее предусмотрено для легких грунтов и низких забоев (1,5-2 метра).

Прямая лопата экскаватора оснащается ковшами, имеющими полукруглую переднюю стенку. Козырек в этом случае выполнен в форме совка (зубья отсутствуют). Режущая кромка такой лопаты имеет наплавление из твердых сплавов, которое защищает от истирания.

Существует два типа рукоятей для комплектации экскаватора с прямой лопатой. Они могут быть внутренними (однобалочными) и внешними (двухбалочными). Определить тип рукояти можно исходя из расположения по отношению к стреловой конструкции. Первый тип проходит внутри, а второй снаружи стрелы. Рукоять собрана в седельной конструкции, которая с помощью шарнирного соединения крепится к стреле и опоясывает рукоять. Последняя способна возвратно-поступательно перемещаться по направляющим, которые сформированы подшипником, и вращаться вертикально вместе с ним на валу (он соединяет подшипник со стреловой конструкцией).

Вид рукояти, как правило, влияет на конструкционное исполнение напорного устройства.

Характеристика обратной лопаты экскаватора

Навесное оборудование данного типа широко используется для экскаваторной техники при выполнении земельных работ. Такой ковш находит применение для разработки месторождений, горных пород, транспортировки разнообразных материалов и чистки водоемов.

Основные этапы выполнения работ экскаватором с обратной лопатой:

• Активация тягового каната или гидроцилиндра для погружения ковша.
• Поворот ковша в направлении выгрузки.
• Подъем оборудования на нужную высоту и разгрузка на заданном участке.
• Возврат в начальное положение.
• Опускание тягового троса с активацией лебедки, что приводит к падению рабочего устройства на землю вниз зубьями.
• Повтор рабочего цикла.

Существует, опять же, два варианта привода обратной лопаты экскаватора:

• Гидравлический: углубление стрелы происходит параллельно с изменением положения рукояти. Загрузка ковша происходит за счет его поворота (относительно рукояти). Затем стрела выдвигается, и рукоять с ковшом поворачивается для предотвращения высыпания груза. На финальной стадии платформа вращается, и ковш выгружается при синхронном изменении положения рукоятки. Работа такого механизма обеспечивается гидроцилиндром.
• Механический: погружение рабочего органа производится с помощью подъемного троса, а захват осуществляется тяговым канатом. Натяжение последнего элемента способствует подъему ковша. Затем платформа поворачивается в направлении разгрузки, а затем в начальную позицию.

В некоторых модификациях используется ковш, который работает от лебедки или вспомогательного гидроцилиндра. Если привод канатный, лопата опирается на ограничитель и поворачивается под собственной массой. Выгрузка происходит за счет оборота стрелы относительно рукояти натяжения троса, что позволяет выполнять операции с повышенной точностью.

Характеристика обратной лопаты экскаватора

Преимущества ковша «обратная лопата»:

• многофункциональность;
• точность выполнения операций;
• контроль заполнения грунтом со стороны оператора;
• работы могут выполняться на очень плотной и замерзшей почве;
• удобное расположение техники для выгрузки.

Часто задаваемые вопросы о прямой лопате экскаватора

Какие модели экскаваторов с прямой лопатой самые лучшие?

В перечень лучших моделей в данной категории входят: Хитачи EX 5500, Коматсу PC 4000, Ковровец ET-26 FS, Катерпиллер 5090B и 5130B, Doosan S340LC и др. Каждый из этих экскаваторов имеет свои уникальные характеристики.

Какой экскаватор с обратной лопатой особенно выделяют?

В рейтинге популярности лидирует Коматсу PC 1800-6.

Какой механизм применяют в отечественных экскаваторах при однобалочной рукояти?

В большинстве случаев отечественные производители для рукоятей с одной балкой используют канатный напорный механизм. В свою очередь, для двухбалочных конструкций применяется кремальерный напорный механизм.

Итак, в основном разработка грунта или его копание на уровне выше стоянки рабочей техники выполняется экскаваторами и прямой лопатой. В таких моделях ковш крепится на рукояти, установленной через шарнирный механизм на поворотной платформе экскаваторной техники. Прямая лопата может поворачиваться по отношению к стреле и стационарному днищу, которое в некоторых модификациях способно открываться.