04-cap-02 pi

Excavatoare cu spare discontinu

II EXCAVATOARE CU SPARE DISCONTINU

II. 1 Generaliti. Clasificare. Excavatorul cu o cup este o main cu aciune periodic ce realizeaz

sparea pmntului cu ajutorul unei singure cupe. Dup sistemul de acionare: - excavatoare cu acionare mecanic (electromecanic) cu cabluri; - excavatoare cu acionare hidraulic.

Dup gradul de universalitate: - excavatoare universale sunt de capacitate mic i destinate antierelor cu volume relativ mici de lucrri diferite; - excavatoare semiuniversale sunt de capacitate mijlocie (2-3 m3) i destinate antierelor cu volume mijlocii de lucrri; - excavatoare cu destinaie special sunt destinate lucrrilor n tunele, mine, n terenuri slabe, lucrrilor sub nivelul apei, etc. Dup sistemul de deplasare: - excavatoare cu roi pe pneuri; - excavatoare pe enile; - excavatoare pe ine de cale ferat; - excavatoare pitoare; - excavatoare plutitoare.

Dup construcia echipamentului de lucru: a) excavator cu cup dreapt; b) excavator cu cup invers; c) excavator cu draglin; d) excavator cu graifer; e) excavator cu cup cu bra telescopic. a) se utilizeaz, n principal la spturi deasupra bazei de sprijin a excavatorului; b) se utilizeaz la spturi att deasupra ct i sub baza de sprijin a mainii (gropi sau anuri); c) este destinat spturilor n pmnturi slabe sub nivelul suprafeei de sprijin a mainii; d) - se utilizeaz la sparea gropilor sau la operaii de ncrcare; e) se utilizeaz, n principal, la lucrri de nivelare taluzare.

15

Capitolul II

II. 2 Construcia general a excavatoarelor cu o cup.

Excavatoarele cu o cup sunt prevzute cu urmtoarele mecanisme: - mecanismul de deplasare; - mecanismul de rotire; - mecanismul de ridicare-coborre a braului; - mecanismul pentru acionarea echipamentului de lucru:

ridicare a cupei; mpingere a mnerului (la echipament cu cup dreapt); traciune a cupei (la echipament cu cup invers); ridicare i traciune a cupei (la echipament cu draglin). II. 2.1 Excavatoare cu o cup cu acionare mecanic.

La excavatoarele moderne, acionarea mecanic (cu cabluri fig.II. 1 i II. 2) se utilizeaz numai pentru condiii grele de lucru (n cariere de piatr etc.) i

numai pentru capaciti mari ale cupei, de 2,5 10 m3.

Pentru lucrrile uzuale, mai sunt nc n exploatare excavatoare universale, din vechea generaie, care au aciune mecanic, cu capaciti ale cupei de 0,5 1,5 m3.

16

Fig. II. 1 Excavator cu acionare mecanic cu mner din dou grinzi: 1-platforma superioar rotitoare, 2-enile, 3-bra, 4-mner, 5-ghidaj articulat, 6-cup, 7-palan de ridicare a cupei, 8-palan de susinere a braului, 9-cadru

Fig. II. 2 Excavator cu acionare mecanic cu mner dintr-o singur grind: 1-cup, 2-mner, 3-bra, 4-platform superioar rotitoare, 5-enile, 6-instalaia de for, 7-palan de ridicare a cupei, 8-role, 9-ghidaj articulat, 10-post de comand


Schemele cinematice ale excavatoarelor cu cabluri pot fi reduse la trei sisteme principale:

- cu acionare de la un singur motor Diesel i cu troliul principal aezat pe un singur arbore;

- cu acionare de la un singur motor Diesel i cu troliul principal aezat pe doi arbori;

- cu acionare Diesel electric: motor central Diesel, generator de curent i motoare electrice independente pentru acionarea fiecrui mecanism separat (se utilizeaz la utilajele grele, de mare capacitate).

Condiiile care se impun schemei cinematice a unui excavator cu cabluri, sunt:

s asigure independena tuturor micrilor, principale i secundare, iar schimbarea sensului de micare s se poat efectua cu numr minim de inversri de sens;

s asigure cuplarea decuplarea tuturor micrilor n timpul lucrului; inversorul de sens al mecanismului de rotire s fie independent deoarece

rotirea este o micare frecvent; acesta trebuie s se cupleze progresiv, rapid i s se comande dintr-o singur manet;

cuplarea deplasrii s se poat efectua numai dup decuplarea celorlalte micri; excepie fac numai excavatoarele cu echipament de macara care execut i alte micri n timpul deplasrii;

inversorul de sens al mecanismului de mpingere s asigure progresivitatea, sensibilitatea cuplrii i o cretere a vitezei de retragere a cupei de 1,5 2 ori viteza de mpingere;

aducerea cupei n poziie de spare s se fac sub aciunea greutii proprii.

n figura II. 3 se prezint un excavator la care troliul principal este aezat pe un singur arbore i la care toate mecanismele sunt acionate de la un singur motor Diesel, notat cu M n schema cinematic. De la aceasta, micarea se transmite, dup cuplarea ambreiajului principal 1, prin transmisia cu lan 2, la arborele II.

Pentru acionarea mecanismului de ridicare a cupei, micarea se transmite, de la arborele II, prin intermediul roilor dinate 3, 4 i 5 la arborele IV. Cu ajutorul ambreiajului de friciune 6 se cupleaz tamburul 7 a troliului principal, care nfoar cablul 8 de ridicare a cupei. Oprirea micrii se comand prin frna de comand 9.

Coborrea cupei, la toate echipamentele, n afar de macara i de graifer, se face sub aciunea greutii proprii. Pentru transmisia micrii n sens invers, n cazul lucrului cu echipament de macara sau de graifer, se folosete inversorul

17

Capitolul II

mecanismului de mpingere. n cazul de fa, micarea se transmite de la arborele II, dup cuplarea ambreiajelor 10 i 11, prin transmisia cu lan 12 la arborele IV, pe care se cupleaz toba (tamburul) 7 prin intermediul ambreiajului 16.

8

b) 34

Fig. II. 3 Excavator cu cabluri, cu cup dreapt: a) reprezentare n perspectiv; b) schem cinematic

18


Pentru acionarea mecanismului de mpingere a mnerului cupei, micarea se transmite pe dou ci n scopul realizrii celor dou sensuri de acionri (de mpingere i de retragere a mnerului).

Astfel de la arborele III, cuplat prin intermediul ambreiajului de friciune conic 10, micarea se transmite, dup acionarea cuplajului 11, prin transmisiile cu lan 12 i 13 la toba 14, pe care se nfoar (respectiv se desfoar) cablurile 15 ale mecanismului de mpingere. La acionarea n sens invers, micarea se transmite de la arborele IV, dup cuplarea ambreiajului cilindric de friciune 16, pe transmisia 13 la toba 14. Oprirea se comand cu frna cu band 17.

Pentru ridicarea braului, micarea se transmite prin arborele III, cuplat prin ambreiajul conic de friciune 10, la toba 18 a troliului de ridicare a braului, dup comutarea ambreiajului cu gheare 11. Pentru ridicarea braului excavatorului, pe toba 18 se nfoar cablul 19.

Oprirea este comandat de frna cu band 20, prevzut i cu un dispozitiv de blocare cu clichet.

Coborrea braului se realizeaz sub aciunea greutii proprii. Viteza de coborre se regleaz cu ajutorul frnei, iar limitarea coborrii este asigurat de ctre ambreiajul de curs liber 21, care primete micarea de la toba 18, prin transmisia cu lan 22.

Ambreiajul de curs liber se cupleaz automat n momentul n care turaia tobei depete turaia arborelui IV. n continuare, coborrea braului se face cu frna de motor la turaia arborelui IV.

Pentru deplasarea excavatorului micarea se transmite de la arborele II, prin cuplarea ambreiajului de friciune conic 23 i a inversorului 24, la arborele V.

Prin cuplarea uneia dintre roile dinate ale blocului balador 25 cu roata corespunztoare de pe arborele VI, micarea se transmite n continuare, prin intermediul roilor dinate 26 i 27 (ultima fiind montat liber pe arborele VIII) i prin cuplarea ambreiajului cu gheare 28, la arborele VIII care antreneaz astfel transmisia cu roi conice 29. Cuplnd i ambreiajele cu gheare 30, micarea se transmite arborelui IX, de la care, prin transmisiile cu lan 31, se pun n micare roile montoare ale enilelor 32.

Prin frnare i decuplarea unuia dintre ambreiajele 30 se obine virarea excavatorului. Pentru mersul napoi se acioneaz asupra inversorului 24.

Pentru rotirea excavatorului micarea se transmite pe acelai lan cinematic ca i la mecanismul de deplasare, de la arborele II pn la roata dinat 26.

19

Capitolul II

Cuplnd ambreiajul cu gheare 33, roata dinat 34 de pe arborele VII se va roti, mpreun cu platforma superioar, n jurul coroanei dinate 35, fixat la platforma inferioar. Rotirea n sens invers se obine i n acest caz prin acionarea asupra inversorului 24. Frna cu band 36 poate comanda oprirea rotirii excavatorului.

Pentru deschiderea cupei se cupleaz ambreiajul 16, micarea transmindu-se de la arborele IV, prin transmisia cu lan 13, la toba 14 pe care nfoar cablul 38 (acest lan cinematic pentru mecanismul de deschidere a cupei este valabil doar pentru excavatoarele cu cup dreapt).

n fig. II. 4 se prezint un excavator cu cup dreapt cu aciune hidrostatic (a) i schema de acionare a mecanismelor sale (b).

II. 2.2 Excavatoare cu o cup cu acionare hidrostatic.

Cu toat diversitatea tipurilor excavatoarelor cu cup cu acionare hidrostatic, construcia general este, n principiu, aceeai, diferena constnd n soluii constructive de detaliu.

Un excavator cu o cup cu acionare hidrostatic (fig. II. 4.a) este alctuit, n general, din: - cadrul inferior 1 cu mecanismul de deplasare 2; - platforma rotitoare 3 pe care se monteaz sistemul de acionare 4, mecanismele i comenzile 6; - echipamentul de lucru format din cupa 7, braul 9 i mnerul 8.

n fig. II. 4.b. se prezint schema de acionare hidrostatic a mecanismelor unui excavator. Pompa cu pistoane 1, antrenat de un motor Diesel prin intermediul unui reductor, refuleaz, prin filtrul de nalt presiune 3, fluidul sub presiune preluat din rezervorul 2, n blocul de distribuitoare 4 prevzut cu ase seciuni de unde, funcie de comenzile date, este trimis motoarelor hidraulice de acionare a fiecrui mecanism.

n interiorul distribuitorului este ncorporat un regulator, care menine presiunea constant n timpul lucrului.

Rotirea excavatorului se realizeaz cu motorul 5. Acionarea cupei se realizeaz cu cilindrul hidraulic 6, acionarea

mnerului cupei cu cilindrul hidraulic 7, iar coborrea i ridicarea braului cu ajutorul cilindrului 8. Cilindrii 6, 7 i 8 sunt cilindri hidraulici cu dublu efect.

Calajele excavatorului (pentru mrirea stabilitii n timpul lucrului) sunt acionate de ctre cilindrul hidraulic cu dublu efect 9.

Cilindrii hidraulici cu dublu efect 10 servesc la comanda direciei de deplasare.

De la blocul de distribuitoare, 4, fluidul se ntoarce n rezervorul 2 trecnd prin rcitorul 11 i prin filtrele de joas presiune 12. 20


Fa de schemele cinematice cu cabluri i roi, schemele hidrostatice de acionare ale excavatoarelor cu o cup prezint avantaje n ceea ce privete productivitatea, construcia i exploatarea. Aceast afirmaie este susinut de urmtoarele argumente: - se pot inversa uor sensurile de micare ale organului de lucru, fr solicitri dinamice importante; - realizarea uoar a parametrilor necesari acionrii (fore, momente, turaii, viteze) cu mecanisme simple, cu gabarit redus; - amplasarea uoar a elementelor hidraulice n locuri accesibile, indiferent de poziia organelor de acionat; - funcionarea lipsit de zgomot i vibraii; - posibiliti largi de automatizare a parametrilor de lucru etc.

97

5

8 6

4

3

2 1

a)

7

6

8

10

122

9 5

1 3

11

10

4 b)

Fig. II. 4 Excavator cu cup dreapt cu acionare hidrostatic: a) reprezentare n perspectiv;

b) schem de acionare hidrostatic

21

Capitolul II

II. 3 Modul de spare cu cupa

II. 3.1 Descrierea modului de spare La nfigerea cupei n pmnt, n faa ei se produce o ndesare apoi o

distrugere a structurii solului. n solurile tari i compacte apar, la nceput, fisuri pentru ca apoi pmntul

s se desfac n blocuri. Acest fenomen este nsoit de o scdere brusc a rezistenei la spare, dup care ciclul se va repeta.

n solurile mai puin compacte fenomenul se produce similar, numai c n locul fisurilor i al despicturilor se observ o sfrmare general a solului dislocat.

Frecarea interioar (pmnt - pmnt) sau exterioar (pmnt - alte corpuri) se caracterizeaz prin coeficienii de frecare 0 respectiv 0. Fora de frecare, Ff, este independent de mrimea suprafeei de contact, dar depinde de fora normal la suprafa i de coeficientul de frecare dintre particulele de pmnt, respectiv dintre particulele de pmnt i alte corpuri.

Frecarea interioar asigur stabilitatea taluzului pmntului spat care, prin spare, i-a pierdut coeziunea dintre particule datorit afnrii, a uscrii sau a creterii umiditii (pentru pmnturi argiloase).

Aceast proprietate asigur securitatea funcionrii mainilor de spat att la baza taluzului, ct i pe berm (spaiu orizontal amenajat pe taluz).

n cazul general, o particul de pmnt rmne n echilibru pe un taluz cu unghiul 0 dac (fig. II.5):

Gsin0

GGcos0

0Gcos0wcSp

0

Fig. II. 5 Condiia de echilibru a unei particule de pmnt pe taluz natural

Gsin 0 0 Gcos 0 + wcSp (II.1) unde: G - greutatea particulei considerate, daN; wc - coeziunea specific a particulelor de pmnt, daN/cm2; Sp - suprafaa de sprijin a particulei pe planul taluzului, m2; 0 - unghiul taluzului natural al terenului.

22


Rezistena la spare a pmntului se determin experimental i depinde de starea general, compoziia granulometric, umiditatea i temperatura solului.

Tipul, modelul i construcia mainilor de spat sunt determinate de aciunea reciproc dintre organul de lucru (cup, dinte, cuit, lam etc.) i sol, precum i de sistemul adoptat pentru transportul i descrcarea pmntului spat.

Dac tangenta la traiectoria cupei face cu orizontala un unghi < 0, atunci n faa ei se adun, n cazul solurilor compacte, o mas de pmnt sub forma unor blocuri izolate sau, n cazul solurilor uoare, sub forma unor prisme ale cror margini ies dincolo de limitele limii cupei.

Mrimea prismei de pmnt din faa cupei n timpul lucrului se reduce odat cu reducerea grosimii brazdei tiate. Dac > 0, prisma de pmnt dispare complet.

II. 3.2 Elemente de calcul pentru excavatoare cu cup invers

Dac se noteaz q capacitatea cupei [m3], Hn - adncimea debleului [m], b - limea brazdei, egal cu limea cupei [m], Ka - coeficientul de afnare, atunci grosimea maxim a brazdei tiate, hmax, se calculeaz cu relaia (fig. II. 6): hmax = q / (b Hn Ka) [m] (II.2)

N.G. Dombrowski introduce noiunea de rezisten specific la spare, ks, definit ca raportul dintre rezistena tangenial (la traiectoria cupei) la spare, Rst i seciunea brazdei spate: ks = Rst / (b hmax) [daN/m2] Rst = ks b hmax [daN] (II.3)

Valoarea maxim a forei Pm, necesar n cilindrul, 5, de acionare a mnerului, se determin din ecuaia de momente fa de articulaia O (fig. II.6) a tuturor forelor care acioneaz asupra ansamblului mner-cup n poziia II (cea mai nefavorabil):

MO = 0: Pm rpm - Gm rm - Rst rst - Gc+p rc+p = 0 Pm = (Gm rm + Rst rst + Gc+p rc+p) / rpm , (II.4) unde: Gm - greutatea mnerului [daN]; Gc+p - greutatea cupei cu pmnt [daN]; rst, rm, rc+p, rpm - distanele de la forele respective pn la punctul de calcul, O, [m].

n cilindrii, 4, de manevrare a braului se pot dezvolta fore maxime, Pb, n dou cazuri:

cnd se ridic ntreg echipamentul de lucru din poziia II, cupa fiind plin, dup ncheierea procesului de spare (fig.II.6.);

23

Capitolul II

cnd se ridic ntreg echipamentul de lucru, cupa goal aflndu-se la raz maxim de aciune, n cazul unor spturi deasupra nivelului de sprijin al excavatorului.

n primul caz, Pb din cilindrii de ridicare a braului se determin din ecuaia de echilibru a momentelor create de toate forele ce acioneaz asupra echipamentului de lucru de articulaia O1 de prindere a braului la platforma rotativ:

MO1 = 0: Pb rpb - Gb rb - Gm rm - Gc+p rc+p = 0 Pb = (Gb rb + Gm rm + Gc+p rc+p) / rpb (II.5)

Gb

Rsthmax

O2II

I

O

Gm

rpb

rb rc+p

rm H

n

Pb

rst

rc+p

Pm

Fig. II. 6 Schema de calcul al forelor din cilindrii de manevrare a mnerului i braului la

excavatoarele cu acionare hidrostatic cu cup invers

Fore maxime, Pc, n cilindrul, 6, de basculare a cupei se pot dezvolta n urmtoarele situaii: - cupa sap ntr-un pmnt slab prin simpla ei basculare (fig. II.7a); - ptrunde i disloc un pmnt tare (fig. II.7b).

rc

rc

Rp

rrp

a)

b)

Gc+p Fig. II. 7 Schemele de calcul al forei maxime, Pc, n cilindrul de basculare a cupei:

24


a) poziia de spare; b) poziia de dislocare

n primul caz (fig. II.7a), grosimea maxim, hmax a brazdei spate, hmax = q / (b H1 Ka) [m], (II.6) iar rezistena tangenial la spare: Rst = ks b hmax (II.7)

Din ecuaia de echilibru a momentelor create de toate forele care acioneaz asupra cupei la sfritul sprii fa de articulaia O2, rezult: M02 = 0: Pc rc- Gc+p rc+p - Rst rst = 0 (II.8) Pc = (Rst rst + Gc+p rc+p) / rc (II.9)

n al doilea caz (fig.II.7b):

M02 = 0: Pc rc - Rp rrp = 0 Pc = (Rp rrp) / rc, (II.10) unde Rp este rezistena la ptrundere a cupei n pmntul tare care se

determin din relaia rezistenei specifice la ptrundere a muchiei tietoare n pmnt, kp: kp = Rp / (b t) Rp = kp b t, (II.11) unde t - grosimea muchiei tietoare.

II. 3.3 Elemente de calcul pentru excavatoare cu cup dreapt.

Pentru stabilirea relaiilor de calcul ale forelor din cilindrii hidraulici de acionare a mnerului i de manevrare a braului la excavatoarele hidraulice cu cup dreapt se folosete schema din fig. II.8, iar raionamentul este analog celui aplicat excavatoarelor hidraulice cu cup invers.

De remarcat faptul c, la excavatoarele cu cup dreapt, n momentul n care rezistena la spare, Rst, are valoare maxim (poziia II, fig. II.8), fora din cilindrii de manevrarea mnerului, Pm, capt valoare maxim, iar cupa i mnerul se afl la distane maxime de articulaia O1; de asemenea, axa cilindrului (suportul forei Pm) se afl la distan minim de articulaia O.

Gb

hmax

II

I

rm

Hn

rm

rc+p

Rst

rb

rstrc+p

rpbPb

Pm

Gm Gc+p

O

O1

5 1

4236

25

Capitolul II

Fig. II. 8 Schema de calcul al forelor din cilindrii de manevrare a mnerului i braului la excavatoarele cu acionare hidrostatic cu cup dreapt

Din ecuaia de momente: M0 = 0: Pm rpm - Gm rm - Rst rst - Gc+p rc+p = 0 (II.12) Pm = (Gm rm + Rst rst + Gc+p rc+p) / rpm (II.13)

Fora maxim n cilindrii de manevrare a braului, Pb, va aprea dup terminarea sprii, n momentul n care se ncearc ridicarea echipamentului de lucru din poziia II spre cota punctului de descrcare.

Din ecuaia de momente a tuturor forelor de greutate care acioneaz asupra ansamblului mner-cup-bra (a ncetat contactul cu brazda de pmnt, deci Rst = 0), rezult (fig. II.8): M01 = 0: Pb rpb - Gm rm - Gb rb - Gc+p rc+p = 0 (II.14) Pb = (Gm rm + Gb rb + Gc+p rc+p ) / rpb (II.15)

Motivul pentru care s-au ales excavatoarele acionate hidrostatic pentru stabilirea modelului de calcul al forelor maxime ce se dezvolt n prile componente ale organului de lucru este acela c acest tip de acionare este cel mai utilizat n construcia mainilor de construcii.

II. 3.4 Analiz comparativ, din punct de vedere constructiv, a excavatoarelor hidraulice prezentate. Excavatorul prezentat n figura II.6. reprezint, din punct de vedere constructiv, un utilaj cu echipament unificat (se pot monta att cupa dreapt ct i cea ntoars, fig. II.9). La aceste tipuri de excavatoare, echipamentul de baz este cu cup invers, echipamentul de cup dreapt fiind utilizat, de obicei,

pentru lucrri de ncrcare.

26

I

II

a)

Hn

II

Ib)

Hn

Fig. II. 9 Excavatoare cu acionare hidrostatic:

a) cu echipament de cup dreapt, pe roi cu pneuri,

b) cu echipament de cup invers, pe enile.

1-bra, 2-mner, 3-cup, 4-cilindri bra, 5-cilindru mner, 6-cilindru cup, 7-platform superioar, 8-cadru inferior, 9-roi cu pneuri, 10-enile.


Aceste excavatoare fac parte din categoria mainilor universale pentru c sunt prevzute, de regul, cu mai multe echipamente de lucru. Excavatorul prezentat n fig.II.8. este destinat lucrrilor grele. Specific acestor maini, spre deosebire de varianta constructiv prezentat n figura II. 9b, este faptul c cilindrii de acionare a mnerului sunt fixai spre extremitatea inferioar a braului, aproape de articulaia de prindere a acestuia la platform, ceea ce are ca rezultat reducerea solicitrilor n bra n timpul lucrului.

II. 3.5 Cupa dreapt a excavatorului cu spare discontinu i acionare mecanic

Cupa excavatorului cu spare direct este prevzut la partea inferioar cu un perete mobil 7 (fig. II.10). Blocarea i deblocarea acestui perete se fac cu ajutorul unui zvor, 3, care se sprijin pe fundul mobil al cupei prin intermediul a dou platbande, 2 i 4, iar pe peretele din fa al cupei prin intermediul piesei 1 prevzut cu orificiul 8. Atunci cnd se acioneaz asupra lanului, 6, prghia 5 se rotete producnd retragerea zvorului, 3, din orificiul 8 al piesei 1 avnd ca efect deschiderea cupei (rotirea fundului mobil, 7, pn n poziia indicat prin linia dou puncte subire) sub influena greutii proprii a fundului mobil i a

pmntului din cup. nchiderea cupei are loc prin coborrea

cupei n poziia de ncepere a sprii n care extremitatea liber a zvorului, 3, fiind teit, ptrunde n orificiul 8, prevzut n piesa 1, n care rmne blocat producnd nchiderea cupei.

Dispozitivul de nchidere cu zvor conduce la o construcie simpl.

Dezavantajul acestui sistem const n faptul c, n timpul descrcrii, pmntul cade brusc din cup producnd ocuri puternice asupra mijloacelor de transport, ceea ce poate conduce la ruperea arcurilor sistemului de suspensie al acestora. Se recomand utilizarea de mijloace de transport cu o capacitate a benei de cel puin 2 ori mai mare dect capacitatea cupei excavatorului. Fig. II.10 Cup dreapt, cu zvor

Cupa excavatorului cu aciune direct are o form apropiat de cea a unui

27

Capitolul II

cub. Peretele din fa are o parte mai ridicat, 9, numit vizier, n care sunt prevzute 4-5 locauri pentru dinii 10.

Se folosesc i alte sisteme de descrcare a cupei, cum ar fi: sistemul pendular (fig. II.11) i sistemul cu frn cu band, care permit reglarea vitezei de descrcare a cupei.

n cazul cupelor cu sistem pendular de deschidere, peretele inferior al cupei este alctuit din dou pri distincte: fundul principal, 2 i fundul secundar, 4 (fig. II.11). Fundul 2 este prins de cup prin intermediul articulaiilor 1 i poate fi rotit cu ajutorul cablului 3. n momentul n care se acioneaz asupra cablului 3 n sensul deschiderii cupei, partea 2 a

fundului cupei se retrage n spatele articulaiei 5 (prin intermediul creia fundul secundar, 4, este prins la cup) lsnd s se deschid i partea 4, obinndu-se astfel descrcarea treptat a cupei i diminuarea ocurilor asupra mijloacelor de transport.

Fig. II.11 Cup cu sistem pendular de deschidere pentru spare direct

nchiderea cupei are loc la coborrea i revenirea cupei n poziia de spare.

La descrcarea n vehicule (fig. II.12), cupa se coboar deasupra benei vehicului att ct permite dispozitivul de deschidere a cupei. Cu ct aceast

are vor fi mai mari. n cazul cupelor cu

dispozitiv

distan va fi mai mare, cu att ocurile la descrc

cu zvor (fig. II.12.a,b) nlimea, h1, de cdere a pmntului este mai mare dect n cazul cupelor cu fund pendular (fig. II.12 c). Aceast nlime poate fi redus dac descrcarea cupei se produce aa cum este indicat n fig. II.12a. Acest mod de descrcare poate fi asigurat n

cazul n care distana dintre axa vehiculului de transport i axa de deplasare a excavatorului are o valoare mai mic dect raza maxim de descrcare a excavatorului (rd < rd max ). n acest caz, descrcarea este mai comod, ciclul de lucru este mai scurt, manevrele necesare pentru ncrcarea unei garnituri sunt

Fig. II.12 Descrcarea cupelor drepte n vehicule

28


minime, iar suprafaa de descrcare a excavatorului (dintr-o singur poziie) este mai mare.

Se pune problema astfel i din punct de vedere al abatajului: considerndu-se o raz de descrcare mai mic, se presupune i o lime mai mic a abatajului i, implicit, un volum mai mic al elementului de abataj ceea ce conduce la un numr mai mare de schimbri de poziie ale excavatorului. Numrul de schimbri de poziie nu este un factor important n alegerea utilajului de spare, spre deosebire de comoditatea descrcrii i creterea debitului excavatorului care sunt factori mult mai importani.

Cnd liniile de garare sunt dispuse lateral fa de excavator, dac starea lor este bun, dac exist un raport just ntre capacitile cupei i a benei vehiculului, dac mecanicul este experimentat, atunci garnitura nu se oprete pentru ncrcare, ci se deplaseaz ncet pe lng excavatorul care ncarc fr oprire.

Un alt factor important pentru asigurarea unei descrcri de calitate este i plasarea vehiculelor de transport fa de nivelul de sprijin al excavatorului: n cazul plasrii vehiculelor la acelai nivel cu cel al excavatorului, pereii cupei la descrcare nu sunt verticali ceea ce presupune o descrcare greoaie, iar fundul cupei nu se deschide dintr-o dat pe toat seciunea sa ca atunci cnd cupa se gsete la o nlime mai mare. Cea mai comod poziie pentru descrcare este atunci cnd nivelul de sprijin al autovehiculului este situat deasupra nivelului de sprijin al excavatorului cu 1-2 m.

II. 3.6 Cupa invers a excavatorului cu spare discontinu

Cupa excavatorului cu aciune invers este deschis n fa. Deoarece aceast cup sap adesea gropi de lime mic, ea este prevzut

cu dini att pe marginea peretelui inferior ct i pe pereii laterali. Golirea cupei prin deschiderea fundului se utilizeaz doar cnd este

necesar o descrcare concentrat n mijloace de transport. n cazul descrcrii pmntului n depozit, se folosete descrcarea prin

rsturnare care, dei mprtie pmntul pe o suprafa mare, este mai simpl i mai rapid.

Pereii laterali ai cupei sunt uor nclinai astfel nct cupa are o lime mai mare n zona dinilor i mai mic n partea opus. Aceast form a cupei asigur o umplere i o golire mai bune, micornd totodat frecrile dintre cup i pereii laterali ai debleului.

Excavatorul cu cup dreapt este destinat, n special, lucrrilor de spturi n diferite categorii de pmnturi, deasupra nivelului bazei.

29

Capitolul II

Excavatorul cu cup invers este destinat, de regul, lucrrilor de spturi sub nivelul bazei de sprijin a excavatorului.

II.4. Abataje pentru excavatoare. Clasificarea abatajelor.

n timpul procesului tehnologic de lucru, excavatorul efectueaz deplasri tehnologice ntre dou puncte succesive de staionare. Frontul de lucru al excavatorului se numete abataj.

Fig. II.14 Abataj frontal pentru excavator cu cup dreapt

E - excavator; MT - mijloc de transport; C - culoar de circulaie mijloace de transport; U - adncimea de spare; CL - cot de lucru

Fig. II.13 Abataj lateral pentru excavator cu cup dreapt

I zona abatajului spat cu raz maxim din punctul de staionare a excavatorului O1; II zona abatajului spat cu raza maxim din punctul de staionare O2; - unghiul mediu de rotire a excavatorului; RSM - raza maxim de spare; RJ -raza de spare la nivelul de staionare a excavatorului; lt - lungimea de deplasare tehnologic a excavatorului (ntre dou puncte succesive de staionare); Rd - raza de descrcare a excavatorului; HSM - nlimea maxim de spare; A - limea abatajului; NSE - nivelul de staionare a excavatorului; NCA - nivelul de circulaie a autovehiculului; C - culoar de circulaie autovehicule; Ca - centrul zonei de abataj.

Dup direcia de deplasare tehnologic a excavatorului n raport cu frontul

de lucru, se deosebesc: a) abataje laterale - excavatorul nainteaz dup direcia D, pe partea lateral a abatajului i sap fii laterale, adic direcia medie de spare, S, se

30


afl sub un anumit unghi fa de D; n urma sprii rezult taluz pe o singur parte a abatajului; culoarul de circulaie al autovehiculelor de transport rmne liber permanent. Aceste tipuri de abataj se recomand atunci cnd lucrarea de terasament are lungime mare i excavaia se realizeaz n terenuri uoare (cat. I) i mijlocii (cat. a II-a) (fig. II.13). b) abataje frontale - excavatorul nainteaz dup direcia D, pe centrul abatajului i sap fii frontale (de capt), adic direcia medie de spare, S, coincide cu D, n urma sprii rezult dou taluzuri pe ambele pri laterale ale abatajului; culoarul de circulaie al autovehiculului este la acelai nivel cu nivelul de staionare al excavatorului (caz n care circulaia autovehiculelor este nfundat) sau este la un nivel mai ridicat fa de nivelul de staionare al excavatorului. Aceste tipuri de abataje sunt indicate pentru lucrul n terenuri tari (cat. a III-a) i foarte tari (cat. a IV-a) (fig. II.14).

Mrimea A a abatajului marcheaz limea acestuia. Dup limea lor, abatajele se clasific:

a) A

b) Al

c)

Ac

Fig. II.15 Limea abatajelor: A-abataj ngust, Alabataj larg,

Ac-abataj compus

a) abataje nguste (fig. II.15a): A = (0,5 1,5) RSMAM = 2 RSM

b) abataje largi (fig. II.15b): Al = (1,5 2,5) RSMAlM = 3 RSMc) abataje compuse (fig. II.15c) Ac = n A; sau Ac = m Al; sau Ac = n A + m Al

Mrimile AM, AlM i Ac se refer la valorile

maxime ale limii abatajelor nguste, largi, respectiv compuse.

Mrimea RSM semnific raza maxim de spare a excavatorului.

Un abataj compus, Ac = 5 A, este reprezentat n fig. II.16. Spaiile S sunt spate cu buldozerul sau cu screperul pentru asigurarea nlimii minime a abatajului, Hmin (de cel puin trei ori nlimea cupei excavatorului).

Amplasamentul delimitat pentru sparea cu excavatorul se divide n 5 abataje nguste care se sap n ordinea indicat, cu excavatorul cu cup dreapt, descrcarea pmntului fcndu-se n mijlocul de transport.

31

Capitolul II

n cazul spturilor de volum mare (adncime i lime mari de spare - abataje largi), amplasamentul de lucru se divide ntr-un numr ntreg de abataje nguste, dispuse pe limea Al i adncimea Ua, pentru care se stabilete ordinea de spare (fig. II.17).

Fig. II.16 Abataj frontal compus din 5 abataje nguste

S - spaiu spat de buldozer sau screper; 1 -excavator; 2 flux deplasare excavator; 3 mijloc de transport; 4 flux circulaie mijloace de transport; Hm - nlimea minim a abatajului pentru excavator; (1) (5) - ordinea de lucru a excavatorului; I IV - fii de lucru

IIV

II. 5 Parametrii excavatorului Pentru elaborarea unui proiect tehnolog

cunoasc urmtorii parametri:

parametrii constructivi ai excavatoru

- capacitatea constructiv a cupei; - dimensiunile geometrice ale cupei; - dimensiuni de gabarit; - puterea instalat; - tipul sistemului de acionare; - tipul sistemului de comand; - tipul sistemului de deplasare; - masa excavatorului, etc.

parametrii economici:

- chiria orar, costul pe or de funcionare (

32 Fig. II.17 Abataj lateral adnc succesiunea de spare; 14 succesiunea de circulaie a mijloacelor de transport

ic de mecanizare este necesar s se

lui:

pentru fiecare echipament de lucru n parte

pre de deviz);


- costuri cu manopera; - costuri cu transportul; - cantitate i costuri unitare de energie (combustibil, lubrifiani); - numr i costuri de reparaii pe tipuri de reparaii etc.

parametrii tehnologici (fig. II.18):

Fig. II.18 Parametrii tehnologici ai excavatorului cu cup dreapt

OA Rd OE RsM

CTN

Hs

NSEb c

AM

h a

s

Hd NCA

- MRS - raza maxim de spare;

- Rd raza de descrcare; - AM limea maxim a abatajului; - Hd nlimea de descrcare; - HS nlimea de spare; - h diferena de nivel ntre NCA i NSE; - b - limea benzii de circulaie a mijloacelor de transport; - a cota superioar a benei mijlocului de transport; - c distana minim de siguran, de la marginea abatajului pn la vehicul (c = 1,0 - 1,5 m); - s distana de siguran dintre cota superioar a benei vehiculului i cota inferioar a capacului deschis al cupei excavatorului ( s = 0,6 0,8 m); - unghiul de nclinare a braului excavatorului ( = 45o 60o); - OE axa de rotire a excavatorului; - OA axa cii de circulaie a mijlocului de transport;

nlimea de spare, HS, are dou valori extreme:

- MHS - nlimea maxim de spare, care depinde de tipul constructiv al

excavatorului i de natura pmntului;

33

Capitolul II

- mHS - nlimea minim de spare, care are valoarea de trei ori nlimea

constructiv a cupei excavatorului. Din fig. II.18 rezult urmtoarele relaii de calcul:

h = Hd (a+s) ( / 2 )M MA R R bS d c= + + II. 6 Productivitatea de exploatare a excavatoarelor

Productivitatea de exploatare orar, Pe0 :

33600 [ / ]603600 6060

q Ko uP K m he tT K q K n q Kc a o u uP Ke t tKaKn anTc

= = = =

K

]

(II.16)

unde: - q cap.cupei [m3]; - Ku coeficient de umplere a cupei; - Tc durata ciclului de lucru [sec]; - Ka coeficient de afnare a terenului; - Kt coeficient de folosire a timpului de lucru dintr-o or; - n nr.de cicluri pe minut.

Productivitatea de exploatare anual, Pea :

(II.17) 3[ /a oP F Pe eta a z o a oP O N P O P m ane e ez le zl leF O Nta le zl

= = = =

unde: - Fta fondul de timp anual [h/an]; - - ore lucru efectiv pe zi (de ex. 10 ore efectiv lucrate n dou schimburi de 8

ore);

zOle

- Nzl numrul zilelor lucrtoare pe an (ntre 260 i 300); - - ore lucru efectiv pe an. aOle

II. 7 Construcia i exploatarea excavatoarelor cu draglin

II. 7.1 Descriere general

Excavatorul cu draglin este folosit pentru executarea spturilor n pmnturi uoare i mijlocii.

34


La aceste tipuri de excavatoare, ptrunderea cupei n pmnt are loc datorit greutii proprii a acesteia. Din acest motiv nu poate fi utilizat la sparea n pmnturi tari (fig. II.19). Datorit prinderii flexibile a cupei de bra, raza de activitate este mai mare dect la celelalte echipamente de lucru. Aceste maini sunt folosite la sparea de gropi sub nivelul bazei excavatorului, scoaterea nisipului sau pietriului de sub ap, sparea canalelor de irigaii, etc. Platforma superioar 11, cadrul inferior 12 i sistemul de deplasare al excavatorului cu draglin sunt aceleai ca i la excavatorul cu cup dreapt sau ntoars. Echipamentul de draglin se folosete, n principal, la excavatoarele cu cabluri, ns pot dota i excavatoarele acionate hidraulic. La acestea din urm antrenarea hidraulic se aplic troliilor de lucru, mecanismelor de rotire i de deplasare. Echipamentul de lucru se compune din braul 1 i cupa 2. Braul poate fi manevrat prin intermediul cablului 10, iar cupa poate fi tras cu ajutorul cablului de traciune 4 i al lanului 5. Ridicarea cupei, dup ncrcarea ei, se face cu cablul de ridicare 3 i lanul 6. Cablul 7 mpiedic rsturnarea cupei n timpul deplasrii acesteia spre captul superior al braului. Dispozitivul de ghidare 8 asigur nfurarea corect a cablului 4 pe tamburul 9 (fig. II.20).

35

Capitolul II

Fig. II.19 Schema constructiv i procesul de lucru al unui excavator cu draglin

11

12 13

Fig. II.20 Dispozitivul de ghidare a cablului de traciune

la excavatorul cu draglin

spre tob

bra

spre cup

II. 7.2 Descriere cupei

36


Cupa excavatorului cu draglin (fig. II.21) este descoperit la partea din fa i la cea superioar. La partea anterioar, pereii laterali ai cupei sunt unii printr-o arcad, 14, de rigidizare.

Tot la partea din fa a pereilor laterali se face prinderea lanurilor de traciune 5 prin intermediul perechilor de guri 17. Ctre partea posterioar a pereilor laterali se face prinderea lanului de ridicare 6 prin intermediul unor inele laterale 15. Aceast prindere se face astfel nct, prin slbirea cablului de echilibrare 7, cupa s se rstoarne nspre partea anterioar.

Fig. II.21 Construcia cupei de draglin

Numerele de poziie ale cablurilor i lanurilor din fig. II.21 au aceleai semnificaii ca i n fig. II.19!

La partea din fa a fundului cupei sunt fixai dinii 18. La unele modele noi de cup de draglin, n locul dinilor, partea corespunztoare a fundului cupei este ascuit i curbat spre exterior. Pe lanurile de ridicare se monteaz bara de distanare 16 pentru reducerea frecrilor dintre aceste lanuri i pereii laterali ai cupei. Lanurile de traciune se unesc i se fixeaz de ochiul cablului de traciune 19. Tot n acest ochi se fixeaz unul din capetele cablului de echilibrare 7 care, dup ce nfoar scripetele de descrcare 20 suspendat de ochiul de ridicare, se fixeaz cu cellalt capt la arcada superioar 14.

II. 7.3 Descrierea modului de lucru

n timpul sprii, cupa 2 (fig. II.19) este tras pe pmnt cu ajutorul cablului de traciune 4, n timp ce cablul de ridicare, 3, este lsat liber (traiectoria I II -III).

La sfritul sprii, cupa ncrcat este ridicat mai nti deasupra terenului, prin frnarea cablului 3 i nfurarea n continuare a cablului 4 (poz.

37

Capitolul II

IV), iar dup aceea spre captul superior al braului (poz.V) prin nfurarea cablului 3 i desfurarea cablului 4.

n timpul ridicrii se efectueaz i rotirea platformei superioare a mainii ctre locul de descrcare.

Ct timp cupa ncrcat parcurge traiectoria III IV - V ea este meninut n echilibru stabil cu ajutorul cablului 7. Lungimea cablului 7 trebuie astfel reglat nct, la ntinderea cablului de ridicare i a cablului de traciune, fundul cupei ridicate s formeze cu orizontala un unghi de 15o 20o. (Este de remarcat i faptul c dac lungimea cablului 7 nu este suficient de mare, nici cupa nu se afund bine n pmnt la nceputul sprii).

Dup ce cupa a ajuns la locul de descrcare, se slbete cablul de traciune, 4, cupa se rstoarn cu gura n jos, descrcnd pmntul (poz. V).

Cnd descrcarea are loc n depozit, distana de descrcare poate fi mrit de un mecanic experimentat: cupa este tras n timpul rotirii, ct mai aproape de bra i este inut n aceast poziie de cablul de traciune n timp ce cablul de ridicare este ndreptat n lungul braului. Printr-o slbire brusc a braului de traciune cupa, datorit forei centrifuge, este aruncat nainte i, rsturnndu-se, se descarc dincolo de extremitatea braului.

La rotirea n abataj i atunci cnd este nevoie s se mreasc raza de spare a cupei, se procedeaz la fel ca i la descrcarea n depozit: se trage cupa ct mai aproape de bra strngnd cablul de traciune i aproape de sfritul rotirii, prin slbirea brusc a cablului de traciune, cupa este aruncat nainte la o distan care poate ajunge pn la 1/3 din lungimea braului. Aceast modalitate de mrire a razei de lucru necesit mecanic experimentat, mrete durata ciclului de lucru, aadar este recomandat numai n situaii izolate.

Braul excavatorului este alctuit dintr-o grind cu zbrele, spaial, din dou sau mai multe tronsoane.

II. 7.4 Elemente de calcul la excavatoarele cu draglin

Aa cum s-a prezentat anterior, draglina execut sparea prin acionarea cablului de traciune, cupa trndu-se pe suprafaa terenului (fig. II.22). Notnd cu unghiul de nclinare a taluzului (a traiectoriei de spare) fa de planul de sprijin al excavatorului i cu Gc greutatea cupei, rezult valoarea forei de traciune, Ft, din ecuaia proieciilor tuturor forelor ce acioneaz asupra cupei n timpul ncrcrii acesteia (fig.II.22, fig.II.23.a): Ft = Rst + Gc sin (II.18) unde se tie c: Rst = K1 b h (II.19)

38


Valoarea forei maxime de traciune, Ftmax, impus de condiia de stabilitate a cupei (fig. II.23a), se afl din ecuaia de momente a forelor care acioneaz asupra cupei fa de muchia tietoare a acesteia:

G rc cF r G r Fc ctmax t tmax rt

= = (II.20) Valoarea grosimii brazdei spate, h, rezult din ecuaia volumului cupei:

qq h b L K hs a b L Ks a

= = (II.21) * n expresia grosimii brazdei spate din (II.21) s-a neglijat existena

prismei de pmnt n faa cupei; n cazul n care se ine seama de aceasta, ecuaiile (II.21) se pot scrie:

q K prK q h b L K hpr s a b L Ks a

= = (II.22) unde Kpr reprezint coeficientul ce ine seama de influena prismei de pmnt format n faa cupei. Lungimea de spare, Ls, se poate calcula grafic, din considerente geometrice (fig. II.22):

( )l cos L y cossby l lc

= + = +

l cos y cosbLs cosy l lc

== +

l cosbL l ls ccos

= (II.23)

unde: lb lungimea braului 3( 15,5lb )q

)l )

; l lungimea lanului de traciune

; l( 0,28l b c lungimea cupei (l 0,1 lc b ; Kpr coeficient care ine seama de existena prismei de pmnt din faa cupei; b limea cupei 3(b 1,2 q ) ; unghiul de nclinare a braului ( = 300); se consider 450 pentru pmnturi categ. I i 300 400 pentru pmnturi categ. a II-a. Aadar, expresia grosimii brazdei la sparea cu draglina se poate scrie i sub forma:

( )

q K prh l cosbb K l la ccos

= (II.24)

Puterea necesar motorului de acionare, Pt, a mecanismului de traciune se stabilete cu relaia:

[ ] unde [ / ]F v Ltmax t sP kW vt 100 tt

m st= = (II.25)

39

Capitolul II

unde vt este viteza de deplasare a cupei sub influena forei de traciune, t este randamentul total, iar t reprezint timpul de spare n [sec].

Fig.II.22. Schema de calcul a mecanismelor de traciune i de ridicare a cupei de draglin.

40


a) b)

Fig.II.23. Scheme de calcul:a) - pentru fora de traciune maxim (din condiia de stabilitate a cupei); b) pentru fora minim necesar n cablul de echil ibrare a cupei n timpul deplasrii n aer a acesteia dup o traiectorie impus.

Dac tamburul mecanismului de traciune este montat pe un singur arbore,

momentul de torsiune la acesta, Mt, va fi:

2

2D MtM F Dt tmax t Ftmax

t= = [m] (II.26)

unde Dt reprezint diametrul tamburului de traciune. Fora din cablul de ridicare a cupei se determin din condiia c acesta realizeaz deplasarea cupei ncrcate cu pmnt de la baza braului la extremitatea sa superioar determinnd, n acelai timp, un efort de ntindere suficient de mare n cablul de traciune (i, prin acesta, n cablul de echilibrare) care s mpiedice bascularea cupei. Valoarea forei necesar n cablul de ridicare se poate determina grafic (fig.II.22), impunnd o anumit traiectorie de deplasare a cupei n aer: Fr (1,52) Gc+p (II.27)

Efortul minim necesar n cablul de echilibrare a cupei, , n timpul acestei deplasri (fig. II.23b), se determin cu relaia:

'Ftmin

' ' ' 'G rc p c pF r G r Fe c p c ptmin tmin re

+ + = =+ + (II.28)

Braul draglinei este mai puin solicitat n timpul sprii dect braul excavatorului cu cup invers care trebuie s suporte greutatea proprie a mnerului precum i eforturile produse de ctre acesta. La draglin aceste eforturi lipsesc deoarece solicitrile dezvoltate n timpul ncrcrii cupei sunt transmise, prin cablul de traciune, direct platformei rotitoare la nivelul articulaiei inferioare a braului.

41

Capitolul II

Rolei din extremitatea superioar a braului i se transmite, la acest echipament, numai greutatea cupei i a pmntului din ea. De aceea, braul de draglin are o construcie mai uoar, sub forma unei ferme cu zbrele, nituit sau sudat i, datorit acestui fapt, ea poate s aib o lungime mult mai mare. De obicei, pentru un anumit excavator, braul draglinei este de 2-2,5 ori mai lung dect braul de excavator cu cup dreapt.

II. 7.5 Scheme de abataj pentru excavatoare echipate cu draglin

Draglina prezint avantajul unei lungimi mari a braului, lb, respectiv raz mare de descrcare, Rd i, corespunztor, raza maxim de spare, , este mai mare dect raza de descrcare (cu cca. 15-20%).

MSR

Parametrii tehnologici principali ai unei dragline de mare capacitate (q=8m3) sunt prezentai n fig. II.24. Pentru lb = 60 m i q = 8 m3, se pot deduce urmtoarele relaii:

MR = R + B= 1,22 RS d d UM = 0,53 lb (n general, UM =(0,5 0,6) lb) Se recomand ca draglina s fie utilizat pentru o adncime optim de

U0= (0,15 0,2) lb (din considerente economice). Schemele de mecanizare cu dragline sunt asemntoare excavatoarelor cu

cup invers. Se deosebesc astfel: dup direcia de deplasare a excavatorului fa de direcia de spare - abataje frontale; - abataje laterale; dup limea abatajului - abataje nguste; - abataje largi; - abataje compuse.

Nivelul de circulaie al autovehiculelor (NCA) poate fi acelai cu nivelul de sprijin al excavatorului (NSE) sau se poate afla sub NSE.

Lucrul cu o singur draglin se poate desfura fie n abataje nguste, fie n abataje largi.

Lucrul cu dou dragline se poate desfura n abataje largi sau n abataje compuse.

n fig. II.24 este prezentat o schem de abataj ngust lateral, pentru lucrul cu o singur draglin, cu descrcarea n autovehicule, la care NCA este acelai cu NSE. n schema din figura II.25, accesul autovehiculelor la excavator se face pe dou fire sub unghiul n scopul reducerii timpului de ateptare a excavatorului n vederea executrii manevrelor de ctre mijloacele de transport.

42


Pentru sparea n condiiile din fig. II.26, excavatorul se poziioneaz alternativ, pe dou iruri, SI i SII. Deplasarea ntre cele dou iruri se face n zig - zag.

Fig.II.24. Schem de abataj ngust, lateral, cu NCA acelai cu NSE.

Fig.II.25. Schem de abataj ngust, frontal, cu NCA sub NSE.

1 - declivitate pentru intrarea / ieirea autovehiculelor n / din abataj; 2-flux deplasare autovehicul gol; 3- flux deplasare autovehicul plin.

Fig.II.26. Schem de abataj larg, frontal, cu descrcarea

pmntului n depozite formate pe ambele pri ale debleului.

43

Capitolul II

n schema din figura II.27, draglina execut trei treceri longitudinale: la trecerea I, draglina execut un debleu cu descrcarea pmntului n depozitul temporar D1 format pe suprafaa trecerii urmtoare (II). La sfritul trecerii I, draglina se urc pe depozitul D1 i, de aici, prin retragere, execut sparea lateral a pmntului din debleul II, concomitent cu preluarea i deplasarea pmntului din D1, descrcnd pmntul n depozitul D2. Ciclul de lucru se repet pn la finalizarea lucrrii.

Fig.II.27. Schem de abataj compus, executat din trei treceri longitudinale.

Fig.II.28. Schem de abataj ngust, lateral, executat cu o

singur draglin.

1

1

M mR L Rs sM mL R Rs s

+

Fig.II.29 Schem de abataj larg, lateral, executat cu dou dragline.

( )22

22

LMR ds

ML R ds

+

L2

44


Fig.II.30 Schem de abataj larg, frontal, executat cu dou dragline.

( )2 424FR d F R dd d +

BIG MUSKIE cea mai mare draglin din lumeCaracteristici constructive: lungime bra 94,5 m; adncime de spare 56,4 m;

capacitate de ridicare 450 t; raz de aciune 92 m; sistem de deplasare pitor (hidraulic); acionare electric 10 motoare pentru mecanismul de ridicare, 8 motoare pentru mecanismul de traciune, 10 motoare pentru mecanismul de rotire.

La baza taluzului se pot observa un excavator cu cabluri de mare capacitate i un dumper.

45

Capitolul II

II. 8 Construcia i funcionarea excavatoarelor cu echipament de graifer

II. 8.1 Descriere. Clasificare. Utilizare. Funcionare Graiferele sunt cupe cu nchidere i deschidere comandate, ataate

instalaiilor de spat (excavatoarelor) sau instalaiilor de ridicat (macaralelor), care servesc la preluarea prin spare a materialelor vrac, la ridicarea i descrcarea acestora n mijloace de transport sau n grmad.

Echipamentul de graifer este ntlnit, n principal, la excavatoarele hidraulice (pentru cupe de capaciti mici, la care nchiderea i deschiderea se realizeaz hidraulic), precum i la excavatoarele mecanice (pentru cupe de capaciti mari, la care nchiderea i deschiderea se realizeaz cu cabluri).

Orice graifer are dou mecanisme: - mecanismul de nchidere deschidere a cupelor; - mecanismul de ridicare coborre a graiferului.

n funcie de modul de acionare se disting: - graifere mecanice (cu cabluri); - graifere hidraulice (acionate hidrostatic).

n funcie de modul de amplasare a celor dou mecanisme ale graiferului, se deosebesc:

- graifere mecanice monocablu; - graifere mecanice bicablu.

Dup numrul i forma cupelor, att graiferele hidraulice ct i cele mecanice pot fi:

- cu dou cupe (fig. II.33); - cu mai multe cupe (graifere polip) (fig. II.34); - cu cupe speciale (fig. II.35; II.38).

Fig. II.33 Graifer hidrostatic cu cu dou semicupe

Fig. II.34 Graifer hidrostatic, cu mai multe cupe (graifer polip)

46


1 2 3

4 5 6

7 8 9

10 11 12

Fig. II.35 Construcii speciale de graifere cu dou cupe

Graiferele cu dou semicupe (fig. II.33) sunt destinate manevrrii materialelor de granulaie fin: nisip, sare, ciment, etc.

Graiferele cu mai multe cupe (polip) (fig. II.34) au, de obicei un numr de 5-8 cupe care se nchid i se deschid radial i se folosesc la manipularea materialelor cu granulaie mare: piatr, lemn de form neregulat. Cupele se pot deschide sincron i se pot nchide independent - n anumite limite pentru a se adapta formei materialului.

Graiferele cu cupe speciale (fig. II.35) sunt adaptate pentru diferite forme de materiale (ex. lemn rotund aezat n stive regulate).

n funcie de densitatea materialului manipulat, graiferele pot fi: - de tip uor, pentru materiale cu 1 t/m3; - de tip mediu, pentru materiale cu 1,6 t/m3; - de tip greu, pentru materiale cu 2,5 t/m3; - de tip foarte greu, pentru materiale cu 4 t/m3.

47

Capitolul II

Graiferele se utilizeaz ntr-o msur mai mic la sparea n spaii largi, sunt ns indicate pentru spaii restrnse i nguste (fig. II.38), att pentru spare, ct i pentru aezarea pmntului n straturi la lucrri de umplutur.

Ca i draglinele, graiferele mecanice nu pot fi folosite la lucrri n terenuri de categoriile a III-a i a IV-a.

Fig. II.36 Echipament de graifer bicablu

Echipamentul de graifer cu dou cabluri (fig. II.36) se compune, n principal, din braul 1, cablul de ridicare, 2, cablul de nchidere, 3 i cupa, 4.

Articulaia central, 5, este prevzut cu rolele 6. Marginile superioare ale flcilor, prevzute cu urechi de prindere, se mbin articulat, 7, prin intermediul prghiilor, 13, cu articulaia superioar, 8, prevzut de asemenea cu role.

Cablul de nchidere a flcilor trece peste rola din captul braului, ajunge la cabin i se nfoar pe una din tobele mecanismului de ridicare.

Cablul de ridicare, fixat la un capt de articulaia superioar 8, trece peste rola din captul braului i se nfoar pe cea de-a doua tob a mecanismului de ridicare.

Pentru evitarea rotirii n aer, graiferul este prevzut cu un cablu suplimentar, 9, de reinere, prevzut cu un dispozitiv de ntindere automat format din rolele 10, pentru dirijarea acestui cablu i contragreutatea 11, care gliseaz pentru ntinderea cablului pe ghidajul 12.

Prin slbirea cablului de nchidere, 3, articulaia central, 5, coboar sub aciunea greutii proprii, iar flcile cupei, 4, se deschid (fig. II.37.a).

Prin slbirea cablului de ridicare, 2, cupa deschis coboar sub greutatea proprie, iar flcile cupei se nfig cu dinii sau muchiile tietoare n pmnt.

Sparea pmntului de ctre cup are loc prin ntinderea cablului de nchidere, 3, care, prin intermediul prghiilor 13, produce nchiderea flcilor (fig. II.37.b).

48


Pentru ca nchiderea flcilor s asigure o bun umplere a cupei (dinii cupei n timpul nchiderii s se afle n pmnt i nu la suprafaa acestuia), cablul de nchidere trebuie s asigure nchiderea prin coborrea dinilor (sau muchiei tietoare) cupei pe msur ce acetia se apropie de axa articulaiei centrale.

Acest lucru se poate realiza numai dac greutatea cupei i a pmntului apucat de ea, va fi mai mare dect suma rezistenelor ntmpinate la nfigerea flcilor n pmnt.

Cupa umplut cu pmnt se ridic cu ajutorul cablului de ridicare, cablul de nchidere nfurndu-se, n acelai timp, pe tob (fig. II.37.c).

Dup efectuarea micrii de rotire a excavatorului, se slbete cablul de nchidere, 3, cupele se deschid i graiferul se descarc (fig. II.37.d).

Fig. II.37 Schema de funcionare a graiferului bicablu

a) coborre graifer deschis b) nchidere graifer c) ridicare graifer d) deschidere graifer

La graiferele monocablu, rolurile cablurilor de nchidere i al celui de

ridicare sunt preluate de un singur cablu. Graiferul bicablu cu bare nu este potrivit pentru descrcarea din vagoane

i vase maritime sau fluviale deoarece n timpul ptrunderii n material poate distruge structura de rezisten a acestora.

De asemenea, cnd pe fundul mijlocului de transport grosimea stratului materialului de descrcat este mic, umplerea cupei este defectuoas i, deci, productivitatea scade.

Deoarece graiferele se pot folosi att la sparea terenurilor ct i manipularea diverselor materiale necoezive sau n blocuri, tipurile constructive de cupe sunt variate, avnd forma flcilor adaptat tipului de lucrare (fig.II.38) sau materialului pe care l manipuleaz.

49

Capitolul II

Fig. II.38 Echipament de graifer bicablu pentru spare n spaii nguste

II. 8.2 Excavatoare diesel-hidraulice cu echipament de graifer Excavatorul prezentat n fig. II.39 reprezint o construcie modern

produs de firma Liebherr (ca i cele din fig. II.40 i II.41). Echipamentul de lucru este alctuit din braul, 1, acionat de cilindrii 2, mnerul, 3, (de diverse mrimi i forme), cilindrul hidraulic, 4, de acionare a mnerului, cupa graifer, 6, (de diverse dimensiuni, forme i capaciti), cilindrii hidraulici, 5, pentru nchiderea-deschiderea cupelor de graifer (fig. II.39, II.41) sau pentru acionarea cupei inverse, sistemul suplimentar, 5, pentru prinderea cupei la echipamentul de cup invers (ca n fig.II.40). Celelalte repere din figurile prezentate sunt: motorul Diesel, 7, pompa hidraulic cu pistonae axiale, 8, sistemul de rotire, 9, al excavatorului, sistemul de deplasare, 10, echipamentul suplimentar de lucru, 11, (lam de buldozer), cabina de comand, 12.

50


12

7

8

9

11

10

9

2

4

13

12

5

5

6

6

12

9 8

7

Sistemul de reglare automat a parametrilor tehnologici i funcionali ai mainii Echipamente ce pot fi folosite la acest tip de

excavator

Sistemul de rotire a platformei

Imagine din interiorul cabinei de comand

Fig. II.39 Construcia excavatorului diesel-hidraulic cu echipament de graifer

51

Capitolul II

12 7

8

9

dispozitiv hidraulic de ntindere a enilelor

sistem de deplasare cu enile, acionat hidrostatic

4

1

3 5

5

6Fig. II.40 Excavator echipat cu cup invers

2

Aceste excavatoare sunt dotate cu un sistem electronic de comand i

reglare a parametrilor funcionali i tehnologici (fig. II.39). Programul de calcul al sistemului compar maximumul valorilor prescrise (stocate n magazia central de date) cu valorile reale msurate de dispozitivele electronice (senzori). Microprocesorul primete semnalele de la senzori, stabilete abaterile dintre valorile prescrise i cele reale ale parametrilor i le transmite elementului de comand (ex. distribuitorul) care acioneaz echipamentul de lucru. Astfel, parametrii de funcionare se menin n mod automat n limitele valorilor prescrise. Semnalele transmise la i de la microprocesor sunt transformate n impulsuri electrice prin intermediul traductoarelor. Programul transform integral informaiile obinute n mesaje scrise i/sau sub forma unor semne convenionale i le afieaz pe ecranul monitorului aflat n cabina de comand. Asemenea sisteme folosesc pompe cu pistoane axiale cu disc nclinat care permit modificarea debitului (n funcie de presiunea din sistem) prin modificarea automat a unghiului de nclinare a discului (prin intermediul unui servopiston).

52


1 4

3 2

5

6

10

12 7

8

9

sistem de calare

Semnificaiile nr. de poz. sunt aceleai ca i n fig. II.39!

Fig. II.41 Excavator cu graifer tip polip

Fig. II.42 Curba descris de graiferul cu dou semicupe n timpul lucrului, la nivelul dinilor

semicupelor, pentru cinci variante constructive ale mnerului unui excavator acionat hidrostatic

53

Capitolul II

n figura II.42 este prezentat diagrama caracteristicilor funcionale principale ale unui excavator hidraulic cu graifer, pentru diferite lungimi ale mnerului: adncimea maxim de spare distana pe vertical de la baza excavatorului pn la dinii cupei, cu cupa cobort n poziie maxim ( de exemplu, pentru mner de 3,7 m 8,00 m); raza maxim de spare la nivelul terenului distana pe orizontal de la axa de rotaie a excavatorului pn la axa graiferului la cota terenului natural (de exemplu pentru mner 3,7 m 10 m); nlimea maxim de spare distana pe vertical de la baza excavatorului pn la dinii cupei deschis i ridicat la poziie maxim (de exemplu, pentru mner 3,7 m 7,5 m); nlimea maxim de descrcare distana pe vertical de la baza excavatorului pn la dinii cupei nchis i ridicat la poziie maxim (de exemplu, pentru mner de 3,7 m 7 m); raza minim de descrcare distana pe orizontal de la axa de rotaie a excavatorului pn la axa graiferului aflat la nlime maxim de descrcare (de exemplu, pentru mner de 3,7 m 5 m); raza de spare la adncime maxim distana pe orizontal de la axa de rotaie a excavatorului la axa graiferului cobort n poziie maxim (de exemplu, pentru mner 3,7 m 2,40 m). capacitatea cupei. Spre deosebire de excavatoarele prevzute cu echipament de cup dreapt, invers sau de draglin, cele cu echipamente de graifer, lucreaz aproape fr s se deplaseze deoarece acest echipament se folosete la sparea gropilor adnci sau lucrri de ncrcare-descrcare.

II. 8.3 Scheme de abataj pentru excavatoare prevzute cu echipament de graifer

n fig. II.43 este redat schema unui abataj frontal la sparea cu graiferul hidrostatic, iar n fig. II.44 este prezentat schema unui abataj lateral la sparea cu graiferul hidrostatic. n fig. II.45 este prezentat schema unui abataj lateral la ncrcarea n mijloacele de transport a pmntului sau balastului preluat din depozitul format deasupra nivelului de staionare a excavatorului mecanic echipat cu cup graifer de capacitate 1,0 2,5 m3.

54


Fig. II43 Abataj frontal la sparea cu graiferul hidrostatic

RsM(8,6m)

q=0,85m3

HsM

=0,

73R s

M

HdM

=0,

58R s

M

Rd=0,52RsM

Fig. II44 Abataj lateral la sparea cu graiferul hidrostatic

q=0,6m3

Rd=0,71RsM

RsM

Hd

HsM

=0,

86R s

M

Rs=0,61RsM

Fig. II45 Abataj lateral la ncrcarea cu graiferul cu cabluri

R B/2

H

b a

Parametrii funcionali principali pot fi calculai astfel:

- raza maxim de ncrcare , R = (0,8 0,9)L; - limea maxim a depozitului, B = 2[R - (a+b)]; - nlimea maxim a depozitului, H = B/2 tg,

unde L lungimea braului excavatorului; a distana de siguran la enile (a = 1,0 1,5 m); unghiul taluzului natural al pmntului.

Determinarea volumului de pmnt excavat se face prin msurarea volumului gropii rezultate. Cnd msurarea nu este posibil direct pe groapa rezultat (de exemplu spturile sub ap), cantitatea excavat se poate determina prin msurarea volumului de pmnt rezultat (depozitat) corectat cu coeficienii de afnare.

55

II. 8.3 Scheme de abataj pentru excavatoare prevzute cu ech

04-cap-02 pi

Documents