Главная | Обратная связь

CЕМЕЙСТВО ЧЛЕНИСТОНОГИХ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ

РАБОТА

CЕМЕЙСТВО ЧЛЕНИСТОНОГИХ

 

Исполнители: учащиеся группы СДМ – 31

Карелов Вадим Григорьевич

Деденко Денис Анатольевич

 

Руководитель: преподаватель колледжа

Харитоненко Петр Николаевич

 

Гомель 2012 г.

Введение

Во время ремонта строительства некоторых объектов часто возникают ситуации, при которых обычные дорожно-строительные машин по своим характеристикам и техническим возможностям не в состоянии совладать даже с простеньким фронтом работ на сложном рельефе местности. Казалось бы, ручного труда на крутых склонах не избежать, но некоторые производители доказали: невыполнимых задач для их спецтехники сейчас не существует. В мире началось производство дорожно-строительных машин с не традиционной формой рамы и рабочих органов – семейство “Членистоногих” (экскаваторы-пауки). В Беларуси, так называемые, экскаваторы-пауки не получили распространения. Но они бы внесли не плохой вклад, имея возможности работать в самых труднодоступных местах: на крутых склонах, на заболоченной местности, в лесных массивах и т.д. А таких мест у нас хватает. К примеру, при реконструкции современных автомагистралей между столицей и областными центрами приходится иметь дело с прокладкой новых трасс по сложным рельефам местности.

 

 

Содержание

Введение

1. Всё начинается с простого

2. Карабкающийся по склонам

3. Если не идёт, то шагает

4. Ещё не изобилие, но уже не дефицит

5. Рабочий гардероб для универсала

Список литературы

 

 

1. ВСЁ НАЧИНАЕТСЯ С ПРОСТОГО

 

По большому счёту разработчики австрийской компании "Kaiser" не придумали чего-то сверхсложного в техническом плане, но прорыв в сегменте землекопающей, лесозаготовитель­ной и коммунально-дорож-ной техники они сделали очевидный. Главное достоинство их детища – в простоте. Если толчком и прообразом для создания вертолёта в своё время послужила обыкновенная стрекоза, то идею пневмоколёсного шагающего экскаватора австрийцы позаимствовали у паука. Это членисто­ногое насекомое натолкнуло инженеров на мысль, что биологи­ческий принцип передвижения паукообразных можно перенес­ти в механическую схему хода для техники любого предназначе­ния, в первую очередь для экскаваторов, харвестеров и плани­ровщиков.

 

 

 

Для экскаваторного "паука" S2 зависнуть в рабочем режиме на 45-градусном откосе – всего лишь забава, поскольку он может работать и на более крутых склонах

 

Именно таких машин не хватало в горной местности или в районах со сложным рельефом. Впрочем, на равнине, где доста­точно часто встречаются перепады уровня горизонта, у рек, во­доёмов, железнодорожных насыпей или автомагистралей такая техника тоже лишней не будет: работы по обустройству крутых склонов всегда требовали больших финансовых затрат, ручного труда и времени.

Вначале "Kaiser" создал машину S1, а потом S2 с универсаль­ной ходовой базой шагающего типа. Сразу нужно сказать, что употребляемый специалистами термин "шагающий" в некото­рой степени преувеличен, поскольку такая техника всё-таки обычно едет. Но при необходимости она может и шагать. Это уже на рабочих площадках, когда колёсное передвижение за­труднено или вообще неосуществимо.

 

 

На вершине горного хребта заякорился для работы экскаватор S1, чьи опоры вы­двигаются продольно-перпендикулярно условной оси платформы, позволяя удер­живать установку на большой крутизне

 

Машины такого типа создавались для механизации земляных, погрузочно-разгрузочных и других работ в труднодоступных ме­стах. Не стал исключением и лесозаготовительный сектор в предгорных, холмистых районах, а чуть позже - коммунальная, дорожная сферы хозяйствования с таким же сложным рельефом, где обычные машины подобного предназначения просто бессильны.

Впрочем, скат в 45 - 50° для австрийских экскаваторов обо­значен лишь в техническом паспорте. В харвестерном испол­нении на крутых холмистых лесосеках тот же S2 на спуске в 60 - 70° дополнительно цепляется тросом лебёдки за ближай­шее дерево и спокойно вырубает деревья, очищает ветки и крыжует сортимент.

 

 

 

С двойной ошиновкой пневмоколёсному шагающему экскаватору А71 не страшны весенние воды: удельный вес и нагрузка на почву в данном случае снижены в два раза.

 

 

2. КАРАБКАЮЩИЙСЯ ПО СКЛОНАМ

 

Первая экскаваторная модель этого производителя (S1) в процес­се усовершенствования получила гидравлический привод от ди­зельного двигателя Perkins (122 л. с.) с частотой вращения вала 2200 об/мин и три насоса суммарной мощности. Все гидроцилинд­ры разработчики оснастили концевыми амортизаторами. Привод хода карабкающейся по склонам машины особой новизны не име­ет. В передвижении используются классического типа гидромото­ры и двухступенчатые планетарные редукторы с фрикционным тормозом. Переключение передач здесь, как и на современных ко­лёсных тракторах, бесступенчатое. Поворотная платформа тоже имеет собственный гидромотор с планетаркой и таким же, как и у механизма передвижения, фрикционным тормозом.

 

Ассиметричная конфигурация шинного типоразмера оправданна на очень крутых склонах или в условиях резкого перепада высот

 

По сути – это тот же колёсный экскаватор, но с более функцио­нальными дополнительными возможностями пошагового пере­движения. Именно опоры являются тем недостающим звеном, которого не хватает машинам классического типа для работы на склонах, в том числе большой крутизны. К примеру, укрепив­шийся на склоне экскаватор S1 спокойно работает на глубине копания, достигающей почти 5 м. Это "почти" составляет всего 30 см. А по радиусу и высоте копания у него без всё тех же 30 см соответственно 7 и 8 м. Практически такие же возможности имеют классические машины, кроме одной...

Экскаватор S2 тоже комплектуется дизельным четырёхцилинд­ровым мотором Perkins 1104D-E44TA с непосредственным ин­жектором. Мощность двигателя составляет всего 97 кВт, но этого вполне достаточно для обеспечения питания гидропривода с тремя насосами гидрорегулировки. Их производительность вроде и невелика, но экскаватор скорее резв, чем медлителен. Один на­сос перегоняет 62 л/м при давлении 280 бар (285,5 атмосферы), а другой насос регулировки качает 130 л/м с давлением 220 бар (224,3 атмосферы). Ещё один насос постоянного типа для пере­становки лафетов работает с давлением 244,7 атмосферы и спо­собен перегонять по своему контуру 22 л/м. В этом случае не так важна его производительность, как сила, поскольку лафетные опоры являются основным звеном страховочной поддержки всей установки на крутых откосах.

 

Шагающий экскаватор с пристёгнутым к стреле гидравлическим буром готовит скважины для дренажной системы прибрежного склона. Можете убедиться: на та­кой крутизне обычному экскаватору делать нечего

 

Согласитесь, для зависшей на склоне почти десятитонной ма­шины (эксплуатационная масса 9400 - 9950 кг) и её оператора функция надёжных элементов удержания установки на склоне намного важнее рабочих характеристик. Потому разработчики в первую очередь сделали акцент на безопасности эксплуатируе­мой в сложных рельефных условиях машины.

 

3. ЕСЛИ НЕ ИДЁТ, ТО ШАГАЕТ

 

В 1-й и 2-й моделях колёсный типоразмер передних и задних шин разный, но при необходимости спереди и сзади могут устанавливаться колёса одинакового размера, всё зависит от условий эксплуатации техники. Но обычно одна пара колёс со стороны выдвигаемых опор меньше. В таком исполнении легче крепить машину на крутых склонах. Здесь учитывается угол скат; при большом типоразмере шины колесо будет цепляться за грунт, мешая выдвижению и прочности укрепления опоры и ла фета в целом.

 

 

 

Салон кабины довольно просторный, поскольку вместо множества рычагов здесь только два многофункциональных джойстика

 

С колесом меньшего размера фиксация экскаватора на крутом склоне будет более прочной, поскольку оно не буде мешать ни изгибу "локтя", ни изменению его угла непосредственно к данному рельефу. При необходимости колёса со сторон опор прямо на рабочей площадке снимают, отдавая предпочтение шаговому ходу.

При любых "размерах обуви" все четыре колеса (4x4) остаются ведущими, получая привод от гидромоторов, хотя есть версии колёсной формулой 4x2. В этом случае гидромоторы вращающие задние колёса. Здесь ничего нового нет, поскольку такой принцип хода заложен в основу практически всех современных спецмашин с гидроприводом на колёсные моторы, в том числе портовых перегружателей и виноградоуборочных комбайнов. Однако интересна другая функция австрийской машины - изменяемый клиренс. Если у обычных экскаваторов на тракторном шасси он стабильный, то здесь наличие гидроцилиндров подъёма

Двухсекционная телескопическая стрела S2 на экскавации грунта или санации во­доёмов даст фору по показателю дальности вылета стрелы обычному "землекопу" в полтора-два раза

 

на все четыре приводные точки позволяет поднимать платформу вверх и до минимума опускать вниз. С такими возможностями значительно легче преодолевать препятствия в виде поваленных деревьев, гранитных валунов и т. п.

О высокой проходимости можно и не упоминать: даже в самой глубокой луже, котловане или просто на дороге с тяжёлой колейностью такая машина не застрянет. В подобном случае оператор при помощи экскаваторной стрелы и поворотного механизма приподнимет всю установку, передвинет её на твёрдый участи, или же просто подтолкнёт её. Есть и резервный вариант, позволяющий воспользоваться гидравлическими опорами, при помощи которых шагающим ходом можно преодолеть труднопроходимый участок, добраться до места по склонам вверх или вниз.

 

"Скалолаз" немецкой компании "Schaeff" в Европе уже освоился, а потребители стран СНГ к нему только присматриваются

 

Здесь следует сказать о разновидностях гидравлических опор (аутригеров), точнее, их "пяток". Форму "ступни", как и "подош­вы", подбирают в зависимости от специфики работы на конкрет­ной категории грунта или породы. В запасе, конечно, необходи­мо иметь несколько видов этой сменной атрибутики. Самый рас­пространённый тип "ступни" имеет кругообразную форму, есть квадратные шипованные и даже острозубые (горные), позволяю­щие вгрызаться в грунт, цепляться за каменистую поверхность, не допуская скольжения. Последние, к примеру, популярны в зимнее время при работе на наледях и снежных склонах.

По принципу "запас карман не тянет" подбираются и рабочие органы - ковши, гидромолоты, гидроножницы, харвестерные го­ловки, ямобуры, газонокосилки и т. д. Впрочем, номенклатура навесной атрибутики намного шире. Она идентична навеске классических экскаваторов, задействованных на обширном фронте работ в самых разных ремонтно-строительных сферах. Правда, есть небольшое "но". Обычный экскаватор имеет фик­сированный типоразмер стрелы, a Kaiser оснащается раздвиж­ной телескопической стрелой, расширяющей рабочий диапа­зон. В первую очередь телескопическая система призвана мини­мизировать передвижение установки в труднодоступных мес­тах, на крутых склонах и т. д.

Что касается эргономики рабочего места оператора, положения кабины относительно горизонта, то гидравлическая система и свойства ассиметрично изгибающихся опор позволяют так вы­ставить платформу, что пол салона всегда будет располагаться па­раллельно земной поверхности. Здесь, как и у всех классических экскаваторов, стоит джойстиковая система управления ходом, поворотной платформой, стрелой, её рукоятью и рабочими орга­нами. Управление поворотами при движении и маневрировании тоже осуществляется джойстиком, заменившим рулевую колонку.

Шагающий экскаватор не рассчитан на дороги общего пользо­вания. Это своего рода технологическая спецмашина, созданная для работы в пределах определённой стройплощадки или от­дельно взятого объекта, у него нет сигналов поворота, стоп-фо­нарей, в изобилии лишь фары освещения для работы в тёмное время суток. Так что к месту предстоящей работы или передис­локации на другой объект эту спецтехнику придётся доставлять на обычном грузовике или полуприцепе.

В России экскаваторы-"пауки" Kaiser уже известны. К примеру, на работах по очистке и планировке берегов Литовского ручья в Калининграде, начавшихся этим летом, генподрядчик - МУП "Ги­дротехник" применяет машину этого производителя. Шагающий экскаватор работает на реконструкции Верхнего озера в парко­вой зоне и на ручье вдоль Литовского вала. Потом "австрийца" задействуют на других водоёмах города, где обычным экскавато­рам сложно справиться с задачей из-за рельефного перепада.

 

4. ЕЩЁ НЕ ИЗОБИЛИЕ, НО УЖЕ НЕ ДЕФИЦИТ

 

В Европе производством лёгких пневмоколёсных шагающих экскаваторов занимаются три-четыре компании. Несколько других заводов с малым объёмом выпуска колёсно-шагающих экскаваторов пока только претендуют на серьёзную игру и особой конкуренции маститым производителям не составляют. В числе лидеров заметно выделяется производственное объеди­нение "Schaeff Group", входящее в состав корпорации "Тегех". Продуктовая линейка этого объединения предприятий включа­ет три модели КШЭ - HS 41 MM, HS41Mh и HS41H. Хотя здесь основные принципы работы в чём-то повторяются с наработка­ми конкурентов, имеется схожесть инженерных решений, сле­дует сказать, что "Schaeff создал собственную школу нестандарт­ного экскаваторостроения. Все три модели с эксплуатационной массой 7,7 - 8,8 т относятся к среднему классу машин, оснащают­ся 80-сильным дизельным двигателем, имеют джойстиковую сис­тему управления.

Солидную долю в сегменте производства такой техники имеет швейцарский производитель "Menzl Muck", продуктовая линейка которого насчитывает пять моделей (А91, 81, 71 Т2, 61 и 111). Сегодня его по праву можно отнести к лидерам рынка, постоянно обновляющим свои машины инженерными ноу-хау. Если быть точнее, то это законодатель европейской моды такого машино­строения. Правда, из упомянутых пяти моделей изготовитель од­ну (А71 Т2) снял с производства как устаревшую. Но оставшиеся четыре серии шагающих экскаваторов вполне успешно перекры­ли образовавшуюся нишу, не впустив туда конкурентов.

Если вместо ковша или грейфера на А91 поставить буровую установку, то гранитная порода или бетонное основание перед таким "молотобойцем" не устоит

К примеру, модель А91 представлена тремя стандартными версиями. Три версии аналогичной комплектации по ходовой имеет и модель А61. Машина А91 Mobile имеет привод только на два управляемых колеса, расположенных сзади. Как и на мно­гих аналогах других производителей, колёса на передних стаби­лизаторах могут быть сняты вручную без особых затрат време­ни. А вот модель А91 (4x4) имеет полный привод, причём колёса на передних опорах регулируются на разную ширину

Menzi A91 с универсальным грейфером на рукояти телескопической стрелы выпол­няет противооползневые работы у железнодорожного полотна

 

(всего по четырём позициям) - начиная от 2,36 и заканчивая 3,66 м.

В версии А91 (4x4 Plus) с полным приводом на все колёса ши­ны имеют одинаковый типоразмер. Здесь есть отличительная черта - передние колёса для лучшей манёвренности оснащены дополнительными поворотными кулачками, чего в вышепере­численных моделях нет.

Все три версии "91-го" оснащены четырёхцилиндровым ли­нейным двигателем John Deere 404TF285. У него турбонаддув с промежуточным охлаждением воздуха, прямой впрыск и акку­муляторная топливная система высокого давления. Номиналь­ная мощность составляет 140 л. с. при 2000 об/мин. Мотор при­мечателен ещё тем, что он из последнего поколения двигателей этого производителя и отвечает нормам Tier 3. Система венти­ляции, как и на всех моторах John Deere, рассчитана на темпе­ратуру окружающего воздуха до 47°.

У машины двухконтурная гидросистема стрелы, а также ли­ния обратной подачи для гидромолота. Это традиционная для Menzi Muck система, нацеленная на высокую производитель­ность. У неё чувствительная схема, разделяющая потоки неза­висимо от нагрузки. Жидкость в гидросистеме дополнительно охлаждается вентилятором с электрогидравлическим приводом от шестерёнчатого насоса, выдающего 36 л/м.

Для экономичности и эффективного взаимодействия двигате­ля и гидравлических насосов разработчики поставили распре­делительную коробку, которая повышает выходные обороты двигателя более чем на 20 % и увеличивает подачу гидравличес­ких насосов. На механической распределительной коробке уста­новлены два регулируемых аксиально-поршневых насоса.

Такие акробатические пируэты с зависанием в воздухе над расчищаемым руслом у строящейся дамбы для экскаватора А81 - всего лишь забава по сравнению с тем, как он может работать на более сложных, экстремальных площадках

 

Поворотная платформа, вращающаяся на 360°, оснащена ак­сиально-поршневым гидромотором с автоматическим многоди­сковым стояночным тормозом. Само опорно-поворотное устрой­ство имеет двухрядное внутреннее зацепление.

Имеется также и ещё одна особенность: экскаваторы практи­чески всех моделей очень востребованы при горизонтальном, вертикальном и наклонном бурении не очень глубоких шурфов. Экскавационное оборудование при таком применении техники не демонтируется, к стреле лишь пристёгивается гидравличес­кий или (если есть возможность) электрический бур. В классиче­ском варианте также часто встречается оснастка стрелы харвестерной головкой, но в этом случае ковш приходится снимать

 

Фиксация экскаваторов А81 (с ковшовой лопатой) и А91 (с буровой установкой на стреле) при помощи страховочных лебедок

 

 

 

Образец ремонтно-экскаваторной машины А91 для железнодорожного хозяйства с заводским исполнением рельсового хода

5. РАБОЧИЙ ГАРДЕРОБ ДЛЯ УНИВЕРСАЛА

 

Если присмотреться к некоторым моделям, то замечаешь ши­рокую линейку комплектации одних и тех же моделей самыми разными навесными рабочими органами. В классике, конечно же, это землеройный, планировочный и грейферные ковши. Причём планировочный ковш (1380 мм) оснащён гидроприво­дом. Землеройные черпаки поставляются в нескольких типораз­мерах, начиная от ширины 200 мм (162 л), и дальше по нараста­ющей (через каждые 200 мм), до одного метра с ёмкостью 525 л.

Пользуются спросом и малошумные гидромолоты. На "91-ю" серию экскаваторов обычно цепляют 537-килограмовый молот (RHB 309). У него энергия удара составляет 1400 Дж. А вот гид­ромолот RHB 313 весит 974 кг. Он способен работать с силой удара в 2500 Дж. В сегменте гидравлических грейферов та же классика, что и у обычных экскаваторов. Чаще всего применя­ются универсальный тип или грейферы, созданные специально для демонтажа и сортировки. В качестве дополнительного рабо­чего оборудования может быть использован бетонолом, фреза по бетону, буровая установка, ножницы с гидроприводом, обору­дование для валки и сбора поваленных деревьев, цепной из­мельчитель и т. д.

Стоит упомянуть ещё об одной особенности шагающих пневмоколёсных экскаваторов Menzi Muck. (Впрочем, такую техноло­гию используют и другие европейские производители.) На очень крутых склонах, где удержаться с помощью гидравлических опор сложно, применяется страховочная лебёдка, с помощью которой машина фиксируется на рабочей площадке, подтягивается на крутой скос или же транспортируется к подножью.

Конечно, при использовании страховочной лебёдки на такой крутизне определённого наклона операторского сиденья всё-та­ки не избежать. Правда, незначительный скос кабины диском­форта в работу и настроение экскаваторщика не вносит. Главное здесь всё-таки - в безопасности работы, а не в том, что кабина чуть накренилась.

В последнее время европейские железнодорожники облюбова­ли универсальные экскаваторы для использования в своём хо­зяйстве. Путём нехитрой доукомлектации, которую может вы­полнить практически любое депо, эти машины кроме пневмоколёсного и шагающего хода приобретают ещё один вид передвижения - рельсовый. Подобно классическим локомобилям, кото­рые получили широкое распространение в Европе, экскаватор оснащают рельсовыми тележками. Металлические колёса полу­чают энергию вращения от приводных колёс экскаватора через металлоцилиндры и ременную (цепную) передачу от них.

Правда, в отличие от локомобиля, которому для установки на рельсы или съезда с них нужна одноуровневая площадка наподобие железнодорожного переезда, экскаватор благодаря своим возможностям может сделать это практически в любом месте, что очень выгодно путейцам и ремонтникам. Конечно, "доморощенная" разработка рельсового хода выглядит гро­моздко, заводская всё-таки компактнее, но своих качеств из-за этого машина не потеряла.

В странах СНГ такая техника, конечно же, ещё в диковинку, однако процесс наполнения нашего рынка универсальными экскаваторами уже пошёл, причём современными и, главное, очень нужными спецмашинами

 

А такая полукустарная разработка доступна любому депо. К двойному универсаль­ному ходу европейские железнодорожники добавили возможность передвижения по рельсам, расширив область применения подобных машин

 

 

Вывод

В ходе выполнения индивидуальной работы были рассмотрены экскаваторы на колёсном шасси.

Здесь были рассмотрены экскаваторы зарубежных компаний таких как Kaiser и и одного из лидирующего производственного объеди­нения "Schaeff Group", входящее в состав корпорации "Тегех". В ходе изученного материала мы ознакомились с общим устройством современных экскаваторов и их возможностями в эксплуатации. Экскаваторы таких типов получают всё большее распространение, из-за удобства управления и высокой производительности машины в тяжёлых эксплуатационных условия.

 

Список литературы

1. http://www.spectechnika.com/