У прямой (обратной) лопаты к рабочему оборудованию относятся стрела, рукоять, ковш, механизмы подъема и напора, механизм открывания днища ковша

У драглайна к рабочему оборудованию относятся стрела, ковш, направляющие блоки, механизмы подъема и тяги.

Существующие конструкции рабочего оборудования прямой напорной лопаты с выдвижной рукоятью могут иметь: внешнюю рукоять, если балки рукояти проходят снаружи стрелы (ЭКГ- 4,6Б, ЭКГ- 5А, ЭКГ- 20), или внутреннюю – если балки проходят внутри стрелы (ЭКГ-8И, ЭКГ- 10, ЭКГ-12,5, ЭКГ-15, ЭКГ- 20).

Внешняя рукоять состоит из двух балок, охватывающих стрелу, выполненную в виде одной балки, проходящей между балками рукояти. Внешняя рукоять обеспечивает хорошую устойчивость ковша в процессе копания и применяется на карьерных экскаваторах, предназначенных для тяжелых условий эксплуатации. Внешнюю рукоять имеют экскаваторы с зубчато-реечным напором.

Внутренняя рукоять (однобалочная) имеет более простую конструкцию, меньшую массу, более простую конструкцию седлового подшипника. Однобалочные рукояти применяются на экскаваторах с канатными механизмами напора.

Невыдвижную относительно стрелы рукоять имеют гидравлические экскаваторы. Стрела и рукоять гидравлического экскаватора представляет собой мощные рамы, соединенные шарнирами и поднимаемые гидроцилиндрами.

На карьерных экскаваторах наибольшее распространение получили конструкции стрел с внутренней рукоятью.

Стрелы экскаваторов. В настоящее время на экскаваторах российского производства распространены стрелы с внутренней рукоятью (сквозные), стрелы с внешней рукоятью (сплошные) применяют на экскаваторах с зубчато-реечным напором.

Стрелы с внешней рукоятью имеют, в плане, расширенную к пяте форму. На экскаваторах ЭКГ-5А, ЭКГ-4,6Б, ЭКГ-20 стрела имеет боковые оттяжки для улучшения устойчивости.

Двухбалочные стрелы применяют на экскаваторах с канатным и коленно-рычажным напором.

Эти стрелы выполняют цельнорамными или шарнирно-сочлененными.

Шарнирно-сочлененная двухбалочная стрела экскаватора с канатным напором (ЭКГ-8И, ЭКГ- 10, ЭКГ-12,5, ЭКГ-15, ЭКГ-20И) состоит из двух частей – нижней и верхней. Нижняя часть стрелы образует жесткий треугольник с двуногой стойкой и подкосами, удерживающими эту часть стрелы. Нижняя часть стрелы является отдельным элементом пространственной конструкции, поэтому ее изготовляют легкой и простой, в виде сварной стержневой системы. Напорные блоки и седловой подшипник устанавливаются на оси, соединяющей нижнюю часть стрелы с подкосами. Такая конструкция передает часть нагрузки от стрелы на поворотную платформу, обеспечивается более равномерное распределение масс на платформе.

Верхняя часть стрелы соединена шарниром с нижней и подвешивается на стреловых канатах или жесткой тяге. Верхняя часть стрелы передает только сжимающие усилия от подъемных канатов и выполняется в виде двух стоек трубчатого сечения, соединенных между собой коробчатой конструкцией. Трубчатые элементы, являющиеся основой конструкции стрелы, обладают большой прочностью и легкостью.

Стрела удерживается в рабочем положении с помощью канатного полиспаста, вант или реже жесткой тяги. Угол установки стрелы может быть изменен только путем замены длины вант.

Рукоять служит для передачи на ковш напорного, а у гидравлических экскаваторах и подъемного усилий. Различают однобалочные (внутренние) и двухбалочные (внешние) рукояти.

Однобалочные рукояти состоят из пустотелых балок круглого сечения, один конец которых соединяется с ковшом проушинами, фланцами или сваркой. На другом конце балки крепится напорный блок. Однобалочная рукоять состоит из трубы и концевой отливки, приваренной встык к трубе. На концевой отливке могут располагаться проушины крепления ковша и проушины для регулирования угла наклона ковша к рукояти (посредством тяг переменной длины). На концевой отливке расположены также кронштейны для крепления элементов механизма открывания днища ковша. На балке рукояти расположены полублоки. Напорный и возвратный канаты, проходя через эти полублоки, сообщают возвратно-поступательное движение рукояти. Для гашения энергии удара в механизме напора, при стопорении рукояти в забое, во время движения «От себя», на рукояти имеется поглощающий аппарат.

Двухбалочная рукоять внешнего типа проходит через два направляющих гнезда седлового подшипника, установленного на напорном валу снаружи конструкции стрелы. Двухбалочная рукоять выполняется из двух балок, соединяемых концевой отливкой. На концевой отливке также расположены проушины крепления ковша, проушины крепления регулировочных тяг, кронштейны крепления элементов механизма открывания днища. По верхним накладкам балок рукояти скользят ползуны седловых подшипников. При износе накладки заменяются. Снизу приварены зубчатые рейки.

Изменение угла наклона ковша улучшает условия черпания и наполнения ковша, его разгрузку в транспортные средства.

Конструкции ковшей зависят от назначения ковша, способов его изготовления и опорожнения.

Ковши прямых лопат по виду соединения с рукоятью различают: с шарнирным соединением и с жестким соединением. Более распространено шарнирное соединение. При жестком

соединении концевая отливка рукояти является задней стенкой ковша. Экскаватор ЭКГ-10 имеет фланцевое крепление ковша и рукояти.

По назначению ковши подразделяют на тяжелые, средние и легкие для разработки соответственно тяжелых, средних и легких пород. Назначение ковша определяет и технологию его изготовления. В легких условиях используют сварные ковши, для тяжелых – литые, но больше распространены сварно-литые ковши.

Ковш состоит из корпуса, днища, траверсы, зубьев и механизма торможения днища. Корпус ковша сваривают встык из двух отливок – передней и задней. Передняя стенка подвергается наибольшему износу, поэтому выполняется из высокомарганцовистой стали 110Г13Л. Заднюю стенку, на которой имеются проушины для крепления ковша и траверсы изготовляют из низкоуглеродистой легированной стали. Днище ковша также отливается из стали 110Г13Л.

По способу опорожнения ковша различают ковши со свободнопадающим маятниковым днищем, челюстные и разгружающиеся опрокидыванием. Наибольшее распространение имеет первая конструкция, которая применяется на карьерных экскаваторах. На обратных лопатах применяются опрокидывающиеся ковши. На прямых гидравлических экскаваторах для разгрузки ковша откидывается передняя стенка ковша, закрепленная шарнирно. Передняя стенка (челюсть) откидывается при помощи гидроцилиндров. Задняя стенка ковша неподвижна.

Передняя стенка ковша с лицевой стороны имеет плоскую или цилиндрическую и большим радиусом кривизны форму, для лучшего захвата горной массы и более быстрого заполнения ковша. Для работы в скальных породах передняя стенка выполняется более закругленной и наплавляется износостойкими материалами.

Зубья ковша сменные, отливаются из стали 110Г13Л (для экскаваторов средней и большой мощности) или из стали У8 с дополнительной наплавкой твердым сплавом.

Зубья симметричны относительно продольной оси, после затупления снимаются и поворачиваются на 180°. К режущей кромке ковша зуб крепится с помощью фасонного зажима и клина.

Кроме элементов ковша из высокомарганцовистой стали изготовляют шестерни и рейки напорных устройств, катки и звенья ходовых механизмов. Эта сталь обладает высокими прочностными характеристиками и большой твердостью. Детали из стали 110Г13Л наиболее эффективно работают в условиях абразивного износа.

Ответственные валы, оси, соединительные пальцы траков изготовляют из легированных сталей 40Х, 40ХМ, 40ХГ и др., литые детали – из сталей 20Л, 35ГЛ.

Подвеска ковша осуществляется с помощью блока, обойма которого крепится к коромыслу, закрепленному на задней стенке ковша. Подвеска рукояти неразгруженной от кручения производится через коромысло, снижающее скручивающие усилия, возникающие от несимметричных нагрузок на зубья ковша (ЭКГ-4,6Б, ЭКГ-20).

Напорное усилие на ковше создается с помощью механизма напора, который может быть выполнен по независимой или комбинированной схеме. Эти схемы могут быть как канатные, так и зубчато-реечные. На карьерных экскаваторах используют независимую схему напора с индивидуальным приводом. Зависимые и комбинированные схемы напора применяют на малых моделях универсальных экскаваторов. Усилие от привода механизма напора через канатно- полиспастную систему или зубчато-реечную пару передается непосредственно на рукоять, передвигающуюся в седловых подшипниках.

Зубчато-реечный механизм напора располагается на стреле. Такое расположение увеличивает момент инерции, опрокидывающий момент экскаватора, массу противовеса, повышает инерционные нагрузки на детали механизма поворота. Время разгона и торможения поворотной платформы также возрастает, увеличивается время цикла. При этом уменьшаются либо вместимость ковша, либо радиус черпания. Зубчато-реечная система напора применяется только на моделях экскаваторов, предназначенных для эксплуатации в особо тяжелых условиях.

Канатно-полиспастная система перемещения рукояти состоит из лебедки, расположенной на поворотной платформе. На стреле остаются только направляющие блоки и седловой подшипник. Такая система принята на многих моделях российских экскаваторов.

При зубчато-реечной системе напора момент от двигателя передается через двухступенчатую передачу на кремальерную шестерню и зубчатую рейку балки рукояти. Балка ориентирована относительно кремальерной шестерни седловым подшипником.

У канатного механизма напора лебедка располагается в передней части поворотной платформы. Напорные и возвратные канаты, сбегая с барабанов, огибают блоки, установленные на стреле, и идут к переднему и заднему полублокам рукояти. Вращение барабана лебедки вызывает осевое перемещение рукояти. Механизм имеет простое устройство и при высоком качестве канатов надежен в работе и прост в обслуживании. Канатный напор имеют все конструкции экскаваторов ИЗТМ.

Рабочее оборудование драглайна состоит из стрелы, ковша и направляющих блоков. Стрелы драглайнов по основным конструктивным признакам различают на четыре группы: