Основными землеройными машинами, используемыми при прокладке тепловых сетей, газопроводов, водопроводов и канализации, как в городских, так и в полевых условиях являются одноковшовые строительные и траншейные экскаваторы.
Экскаватор — это самоходная землеройная машина с основным рабочим органом в виде одного ковша или группы ковшей определенной вместимости, производящая разработку (копание) грунта и перемещение его на сравнительно небольшие расстояния в транспортные средства или непосредственно в отвалы. Экскаватор состоит из рабочего оборудования для копания и перемещения грунта, ходового устройства — для передвижения машины и силовой установки — для приведения в действие всех механизмов экскаватора.
В зависимости от числа ковшей, во многом определяющих принцип действия и технико-эксплуатационные показатели экскаватора, различают одноковшовые (периодического действия) и многоковшовые или скребковые (непрерывного действия) экскаваторы.
Одноковшовые строительные экскаваторы. Строительными называют одноковшовые универсальные экскаваторы с ковшами вместимостью 0,25—4 м3, оснащаемые различными видами сменного рабочего оборудования. Строительные экскаваторы предназначены для земляных работ в грунтах I—IV категорий. При помощи унифицированного сменного рабочего оборудования (до 40 видов) они могут выполнять также погрузочные, монтажные, сваебойные, планировочные, зачистные и другие работы.
Основными частями строительных экскаваторов являются ходовое устройство, поворотная платформа (с размещенными на ней силовой установкой, механизмами, системой управления и кабиной машинистах и сменное рабочее оборудование.
Рабочее оборудование обеспечивает заполнение рабочего органа разрабатываемым или загружаемым материалом, его перемещение в вертикальной плоскости к месту выгрузки и выгрузку. Оно включает стрелу, рукоять и ковш. Стрелу рабочего оборудования монтируют на поворотной платформе шарнирно в проушинах.
Ходовое устройство предназначено для восприятия и передачи на опорную площадку силы тяжести экскаватора и сил взаимодействия рабочего органа с грунтом, стопорения машины в забое при ее работе, маневрирования экскаватора в забое и перемещения его между объектами работ. Ходовое устройство включает в себя раму, гусеничный или колесный движитель и механизм их привода и стопорения. На раму ходового устройства через унифицированный роликовый опорно-поворотный круг опирается поворотная платформа. Опорно-поворотный круг дает возможность вращать платформу с рабочим оборудованием относительно ходового устройства.
Рабочий цикл одноковшового экскаватора при разработке грунтов состоит из следующих последовательно выполняемых операций: копание грунта, подъем наполненного ковша из забоя, поворот ковша на разгрузку, разгрузка грунта в транспортные средства или в отвал, возврат порожнего ковша в исходное положение. В процессе работы возможно совмещение отдельных операций (например, таких, как подъем и опускание ковша с поворотом его в плане), что позволяет сократить продолжительность цикла.
Строительные экскаваторы классифицируют по следующим признакам:
1) по типу ходового устройства — на гусеничные (на нормальном и уширенном гусеничном ходу), пневмоколесные, на специальном шасси, на базе автомобиля или трактора;
2) по типу привода — на дизельные (механические), электрические с питанием от внешней сети, дизель-электрические и гидравлические;
3) по количеству приводных двигателей — на одномоторные (привод всех механизмов экскаватора осуществляется от одного двигателя через механическую трансмиссию или гидрообъемную передачу) и многомоторные (привод каждого механизма экскаватора осуществляется от индивидуального гидравлического или электрического двигателя);
4) по конструкции поворотной части — на полноповоротные (поворот платформы с рабочим оборудованием обеспечивается не менее чем на 360°) и неполноповоротные (угол поворота рабочего оборудования в плане ограничен 180—270°);
5) по способу подвески рабочего оборудования — с гибкой подвеской (при помощи канатных полиспастов) и с жесткой подвеской (при помощи гидроцилиндров);
6) по виду исполнения рабочего оборудования—<с шарнирно-рычажным и телескопическим рабочим оборудованием.
Буквы ЭО означают—экскаватор одноковшовый универсальный. Четыре основные цифры индекса последовательно обозначают: размерную группу машины, тип ходового устройства, конструктивное исполнение рабочего оборудования (вид подвески) и порядковый номер данной модели.
Первая из дополнительных букв после цифрового индекса означает порядковую модернизацию данной машины, последующие— вид специального климатического исполнения.
Например, индекс ЭО-4123АС расшифровывается так: экскаватор одноковшовый универсальный, четвертой размерной группы, на гусеничном ходовом устройстве, с жесткой подвеской рабочего оборудования, третья модель, прошедшая первую модернизацию, в северном исполнении.
Экскаваторы, выпуск которых освоен до 1968 г., имеют индексацию, в которой указывается номинальная для данной модели вместимость ковша, порядковый номер модели и модернизации. Например, Э-652Б — экскаватор с ковшом вместимостью 0,65 м3, модель 2, прошедшая вторую модернизацию.
При копании ковш движется сверху вниз к экскаватору. Врезание ковша в грунт происходит под действием силы тяжести рабочего оборудования.
В состав кинематической схемы экскаваторов с механическим приводом входят главная муфта (обычно фрикционная многодисковая) и главная трансмиссия, валы которой получают постоянное вращение от дизеля при включении главной муфты. Вместо главной муфты может быть установлен гидротрансформатор, позволяющий автоматически регулировать скорость рабочего органа в зависимости от действующей на него внешней нагрузки и предохраняющий двигатель и трансмиссию от перегрузок при внезапном стопорении рабочего органа. Вместе с валами главной трансмиссии вращаются жестко соединенные с ними детали — зубчатые колеса, передающие вращение от одного вала трансмиссии к другому и ведущие элементы фрикционных муфт, с помощью которых осуществляется плавное подключение исполнительных механизмов к трансмиссии.
Исполнительными механизмами экскаваторов являются главная и стрелоподъемная лебедки, механизмы вращения поворотной платформы и передвижения экскаватора. Для изменения направления движения исполнительных механизмов, в кинематичскую цепь включен реверсивный механизм (реверс).
Главная лебедка обеспечивает необходимые движения рабочего органа при копании, установку его в рабочее положение и выполняется двухбарабанной. Один из барабанов служит для подъема ковша или груза (крюка) и называется подъемным. Другой барабан при оборудовании экскаватора прямой лопатой приводит. в действие механизм напора для выдвижения рукояти с ковшом и называется напорным; при оборудовании экскаватора драглайном этот же барабан служит для подтягивания ковша и называется тяговым; при оборудовании экскаватора грейфером на барабан навивается канат, замыкающий челюсти ковша. Барабаны главной лебедки могут располагаться на одном валу или на двух параллельных валах. В первом случае лебедка называется одно-цальной^ во втором — двухвалщой. Каждый барабан на валу сидит свободно и подключается к главной трансмиссии фрикционной муфтой с гидравлическим или пневматическим управлением. Торможение барабанов обеспечивается управляемыми ленточными тормозами. Назначение и устройство механизмов подъема стрелы, поворота платформы и передвижения экскаватора такие же, как у полноповоротных стреловых самоходных кранов с одно моторным приводом.
На строительстве сетей тепло-, газо- и водоснабжения и канализации наиболее распространены универсальные строительные экскаваторы с ковшами вместимостью 0,4—0,65 м3, основным рабочим оборудованием которых является обратная лопата.
Особенно успешно экскаватор Э-302Б применяют на работах в стесненных условиях при строительстве подземных коммуникаций в городских условиях.
Экскаватор Э-ЗОЗБ на нормальном гусеничном ходу предназначен для работы в обычных грунтовых условиях, а экскаватор повышенной проходимости Э-304Б на уширенном и удлиненном гусеничном ходу—-для работы на слабых, переувлажненных и заболоченных грунтах.
Экскаваторы оснащаются унифицированной лопатой (прямой, и обратной) и драглайном вместимостью по 0,4 м3, грейфером
вместимостью 0,35 м3 и крановым оборудованием грузоподъемностью до 5 т.
Унифицированный ковш экскаватора еварно-литой с литой: передней стенкой и литыми вставными на клиньях зубьями.
Привод всех механизмов экскаватора осуществляется от дизеля мощностью 50 л. с. (37 кВт). Движение вала дизеля передается трансмиссии экскаватора через главную упругую муфту 5 с помощью пары конических шестерен 12 и 13 со спиральными зубьями. Блок шестерен и 13 на промежуточном валу IV снабжен зубчатой муфтой 14, которая включается (жестко закрепляя: блок на валу IV) при работе экскаватора и выключается при передвижении машины. Вал главной лебедки разрезной и состоит из двух частей — основной II и вспомогательной III, первая из. которых получает вращение через шестерни 22, 15 и 3 от вала К, а вторая через шестерни 10 и 7 от вала IV. На валу II консольно расположен подъемный барабан, включаемый при подъеме ковша пневмокамерной фрикционной муфтой. Опускание ковша происходит под действием собственной силы тяжести; скорость опускания регулируется ленточным тормозом. На валу III установлен тяговый барабан, вращение которого в различных направлениях обеспечивается включением пневмокамерных фрикционных муфт