Совершенствование конструкции рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов для разработки плотных и мерзлых грунтов

Аннотация

Разработка плотных и сезонно промерзающих грунтов остаётся операцией, на которой одноковшовый экскаватор теряет кратную долю паспортной выработки, а типовые пути повышения эффективности упираются в габаритные и стоимостные границы: рост эксплуатационной массы машины и рабочего давления в гидросистеме ограничен транспортными требованиями. Выбор между пассивным ковшом, ковшом активного действия и предварительным рыхлением делается по опыту исполнителя, количественного критерия перехода в отраслевой практике не закреплено. Цель работы – сопоставить четыре компоновки рабочего оборудования гидравлического экскаватора второй размерной группы по силовым, энергетическим и производительным показателям при пределе прочности массива на одноосное сжатие от 1,15 до 11,80 МПа. Построена авторская расчётная модель, связывающая приведённое удельное сопротивление копанию, предельную толщину стружки, продолжительность цикла и удельную энергоёмкость; нормативные и климатические величины приняты по действующим сводам правил и стандартам, параметры модельного объекта заданы как расчётный пример. Ступенчатая расстановка зубьев с уменьшенным углом заострения снижает удельную энергоёмкость на 12,0-17,8% и сохраняет преимущество на всём интервале прочности. Гидроударный привод зубьев прибавляет 25,4% эксплуатационной производительности при минус 8° C и 37,8% при минус 14° C, однако на талом плотном суглинке проигрывает базовому ковшу 9,5% по энергоёмкости. Смена знака эффекта происходит при 3,0-3,6 МПа. Найденная граница показывает, что активное воздействие на забой рационально исполнять переключаемой функцией сменного рабочего органа, привязанной к измеряемой прочности массива, и что резерв пассивной геометрии режущей кромки не исчерпан.