Экскаваторные ковши: конструкция, типы, изготовление

Экскаватор – это спецтехника, предназначенная для разработки грунта, с погрузкой в ТС. Его рабочим органом является ковш.

Конструкция ковша. Материалы

Устройство ковша показано на рисунке. Его основные элементы: задняя и две боковые стенки. Последние спереди имеют щеки с приваренными бокорезами. Снизу вперед выдается режущая кромка. На ней зафиксированы адаптеры, со сменными коронками (зубьями). Для повышения долговечности, стенки закрыты износоустойчивыми пластинами. Для подъема предусмотрены петли и проушины.

Погрузочные и планировочные экскаваторные ковши делаются из низколегированной стали 10ХСНД или 09Г2С. К подобным моделям не предъявляются высокие требования. Они используются на средних и легких почвах и особой долговечностью не отличаются. Для повышения устойчивости против износа, надежной работы в жару, холод и прочих экстремальных условиях, материал легируется соединениями хрома, никеля, молибдена и пр.

Для работы на тяжелых и скальных почвах применяются устойчивые против износа марки Hardox, а также Weldox и аналогичные им. Это очень прочные стали, твердость которых сочетается с большой ударной вязкостью, легкой обработкой на режущих станках и отличной свариваемостью. Эти модели хорошо выдерживают – 50 град С, долго не теряют первоначальную геометрическую форму, характеризуются значительным сроком эксплуатации.

Типы ковшей

В зависимости от назначения и особенностей конструкции, различают следующие типы экскаваторных ковшей.

Универсальные

Это самые распространенные модели, стандартной конструкции. Могут работать, как на легких и средних грунтах (чернозем, песок, суглинки, супеси), так и на более тяжелых (гравий, щебень, известняк). Различаются по объему.

Усиленные

Конструкция такая же, как у предыдущей группы, но рабочие органы приспособлены для тяжелых почв и скальных пород.

Рыхлители

Со ступенчатыми зубьями. Хорошо работают на мерзлых почвах. Легко дробят породу на мелкие фрагменты, которые потом удаляются.

Погрузочные

Данные рабочие органы используются для погрузки в ТС или выгрузки из него рыхлых материалов: почвы, песка, торфа, шлака и пр. Конструкция у них облегченная, режущая кромка ровная. Для уменьшения износа ребер и швов, вследствие истирания, могут ставиться защитные детали.

Планировочные

Работают на каналах, насыпях, откосах рек и автомагистралей. С их помощью углубляются продольные выемки, стены которых расположены под наклоном от 40 до 85 град. Это широкие прямоугольные модели, с одним-двумя ребрами по центру и режущей кромкой. В модификациях с усилением присутствует нож. Может быть перфорация. Нередко ставятся поворотные гидроцилиндры.

Зачистные

Применяются на водоемах для углубления дна и очистки его от наносных отложений. Конструкция сварная облегченная, кромка острая, зубья подвижные. На стенках и днище часто делается перфорация.

Скальные

Эти ковши работают в сложных условиях с особо твердыми грунтами (гранит, базальт и т.п.). Здесь применяется устойчивая против износа сталь, с усиленными боковыми пластинами, зубьями, а также плоскостями между ними. Щеки и днище закрыты наварной защитой. Ножи с наплавками. Нередко ставятся бокорезы.

Профильные

Такими ковшами роют траншеи с откосами, которые должны располагаться под определенным углом к вертикали. Используются для производства каналов, рвов, канав и т.п. Они сделаны в форме трапеции. Ножи выходят за границы ковша. Днище имеет постоянную ширину, зато наклон стенок можно регулировать. Подобные рабочие органы обеспечивают выемку грунта с формированием боковых стенок траншей под заданным углом. При этом изъятая почва в вырытую канаву не осыпается.

Траншейные

Предназначены для рытья прямоугольных нешироких траншей, с целью прокладки трубопроводов, кабелей и т.п. Могут разрабатывать грунты любой твердости, в т.ч. на тяжело доступных участках. Конструкция отличается малой шириной и, соответственно, небольшим объемом. Стенки подвижные. Т.к. площадь контакта между стенками и почвой минимальна, то последняя почти не прилипает к ковшу.

Решетчатые

Используются для просеивания каменистых материалов, с последующей погрузкой крупных фракций в ТС. Делаются с перфорацией. Оборудованы режущими органами (кромки, зубья).

Прямая и обратная лопата

По схеме копания, рабочие органы экскаватора делятся на прямую и обратную лопаты. В первом случае, машина разрабатывает движениями «от себя» грунт, расположенный выше плоскости ее опоры. Во втором – «на себя», ниже площадки, на которой стоит техника.

Производство экскаваторных ковшей

Экскаваторные ковши делаются по конструкторским чертежам, выполненным с применением современных программ трехмерного моделирования, расчета и контроля нагрузки на каждую модель, с целью определения слабых точек. Изготовление – на высокотехнологичном оборудовании, опытными специалистами высокой квалификации. Ассортимент – от 0,01 до 40,0 куб.м. Материалы – низколегированная высокопрочная сталь.

Листы раскраиваются на станках плазменной или газовой резки, что обеспечивает очень точную вырезку, которая практически не требует финишной обработки перед сборкой. Тем самым, гарантируется правильная геометрия каждого стыка и всей конструкции. А также – сварные швы высокого качества.

Детали, которые будут испытывать повышенные нагрузки, закаливаются.

Для гибки металла применяется листовой пресс с электромеханическим приводом, программируемым управлением и датчиками положения. Благодаря этому, появляется возможность изготовления сложных деталей из достаточно толстых листов, с несколькими линиями гиба.

В механическом цехе, на токарных станках, детали обрабатываются, с целью снятия лишнего металла, получения образцов определенной формы, с поверхностями заданной шероховатости. На фрезерных станках растачиваются отверстия.

Перед сборкой ковша все детали зачищаются.

Далее идет этап предварительной сборки. Детали составляются и прихватываются точечной сваркой. Контролируется качество. После этого, делается полная сварка с прохождением по всем швам. Направление прохода и последовательность наложения швов рассчитаны так, чтобы минимизировать остаточные напряжения в готовом изделии. Часто применяется автоматическая сварка, чтобы устранить человеческий фактор.

В заключение проводится снятие усталостных напряжений в сварных швах, обработка наружных кромок. Наносятся отжигающие или закаливающие валики. Наружная кромка проковывается пневматическим молотом. Ставятся зубья.

Контроль качества – ультразвуковым аппаратом.

Завершающий этап – очистка на дробеструйной машине и безвоздушное окрашивание.

Заключение

Экскаваторный ковш представляет собой достаточно сложное устройство. Вследствие того, что данное изделие часто работает в суровых условиях и с твердыми грунтами, его конструкция должна точно просчитываться на предмет приложения нагрузок. В противном случае, исходная геометрическая форма нарушится, а сварные швы – разойдутся.

Точное выполнение технологических требований на этапах проектирования и производства обеспечивает качественную работу ковша в течение длительного времени.