В нынешнее время очень сложно представить какие-либо строительные работы без участия такого вида спецтехники как экскаватор-погрузчик. Сфера применения данной техники увеличивается с каждым днем. Если раньше экскаваторы-погрузчики использовались только при проведении строительных и дорожных работ, то сегодня область их применения существенно расширилась.
Самые популярные сферы применения экскаваторов-погрузчиков:
- Строительные работы любой сложности.
- Дорожные работы всех видов.
- Прокладывание коммуникаций всех типов (водопровод, газопровод, канализация).
- Погрузка-выгрузка сыпучих, твердых и нестандартных материалов.
- Копание котлованов под плиточный тип фундамента.
- Копание траншей под ленточные фундаменты.
- Выравнивание поверхностей, планирование грунта.
- Демонтаж старых ненужных сооружений.
- Корчевание пней.
- Разнообразные сельскохозяйственные работы.
С каждым днем производители спецтехники изготавливают все больше разновидностей экскаваторов-погрузчиков. Выбор данной спецтехники сейчас очень велик, но ее можно сгруппировать по некоторым критериям.
Классификация экскаваторов-погрузчиков:
- по разной грузоподъемности и мощности;
- по типу шасси и ходовой части;
- по оснащению и дополнительному оборудованию;
- по типу управления.
Грузоподъемность и мощность
Диапазон мощности всех экскаваторов погрузчиков находится в диапазоне 47-81 кВт, что в лошадиных силах будет составлять от 65 до 110 л. с. На грузоподъемность имеет влияние не только мощность, но и другие характеристики. Все виды экскаваторов-погрузчиков можно разделить по размеру и весу на легкие, средние, тяжелые и большегрузные.
Малогабаритные (еще их называют легкими) экскаваторы имеют очень малый вес, который составляет от 500 килограмм до 2 тонн. Данный вид техники используется в условиях ограничения пространства. Это могут быть узкие проулки и любые места, куда более крупная техника не сможет либо заехать, либо работать.
Вес средних экскаваторов-погрузчиков находится в диапазоне 2-4 тонн, а больших – 4-10 т. Оба вида активно используются на строительных площадках, во время проведения дорожных работ, для рытья траншей под коммуникации.
Основная область применения большегрузных экскаваторов (их вес более 10 тонн) – это большие карьеры и стройплощадки с большими земляными работами.
Шасси и ходовая часть
Существует два основных типа экскаваторов-погрузчиков: на колесной базе и на гусеничном ходу. В связи с тем, что экскаваторы-погрузчики на колесной базе способны самостоятельно доставляться на рабочий объект, они имеют повышенный спрос. Кроме этого, колесные экскаваторы имеют гораздо меньший вес, чем гусеничные. За счет уменьшения веса снижается давление на грунт, и колесные экскаваторы могут работать даже в болотистых местностях.
Экскаваторы-погрузчики на гусеничном ходу тоже имеют свои плюсы. Данные экскаваторы способны перемещаться и полноценно работать даже в условиях полного бездорожья. Им не страшна ни грязь, ни камни, ни крутые косогоры. Там где колесный экскаватор не сможет просто проехать, гусеничный способен полноценно работать. Но вот доставлять такую технику на объект необходимо с помощью специального транспорта.
Оснащение
Самые основные элементы всех видов экскаваторов-погрузчиков – это два ковша: погрузочный и экскаваторный. Погрузочные ковши, в свою очередь, можно разделить на ковши с грейферными челюстями и без челюстей. Обычный ковш без наличия челюстей выполняет функцию перемещения грузов и отвала. Ковш с наличием грейферных челюстей используется в качестве захвата, скрепера и подъемника.
Существуют и разновидности экскаваторных стрел, которые могут крепиться к кузову фиксированным методом, или же с помощью специальной каретки. Стрелы на каретке – более удобные в использовании, ведь стрела может смещаться в стороны относительно своей ости. Но из-за сложности механизма, стоимость таких экскаваторов-погрузчиков гораздо выше.
Данные ковши – это стандартное оборудование любого экскаватора погрузчика. Но экскаваторы-погрузчики оснащаются еще и дополнительным оборудованием.
Виды дополнительного оборудования:
- гидромолоты, которые в зависимости от размеров и мощности способны разбивать довольно-таки твердые породы камня;
- разнообразные специфические захваты, с помощью которых перемещают конкретные определенные грузы;
- вилки для поддонов предназначены для поднятия грузов на поддонах;
- специальное оборудование, с помощью которого перемещают волокнистые и длинномерные типы грузов;
- нестандартное оборудование, которой изготавливается только под заказ.
Тип управления
По типу управления все экскаваторы-погрузчики можно разделить на два вида: рычажные и джойстиковые. Управление первого вида производится с помощью нескольких рычагов. Во втором случае – джойстиком. Если сравнивать глобально, то управление с помощью джойстика является более легким и максимально точным. Но есть некоторые экскаваторщики-виртуозы, которые отдают предпочтение рычагам. Это, обычно, люди старшего поколения.
Это только основные характеристики экскаваторов-погрузчиков, с помощью которых каждую единицу техники можно отнести к тому или иному виду. Но каждый производитель добавляет своим экскаваторам-погрузчикам дополнительные функции, которые делают технику более удобной в конкретных целях.
Такое большое разнообразие экскаваторов-погрузчиков еще раз подтверждает, что необходимо очень ответственно подходить к выбору данного вида спецтехнике. Важно помнить, что нет универсального экскаватора-погрузчика, который мог бы максимально эффективно копать котлованы, траншеи, разгружать все типы грузов и ровнять поверхности. Для каждой цели необходимо подбирать свою технику. Только в таком случае работы будут производиться максимально качественно и в кратчайшие сроки.
экскаватор транспортный двигатель
Экскаватор - основной тип землеройных погрузочно-разгрузочных машин.
По принципу работы экскаваторы можно разделить на две крупные категории:
- -многоковшовые (непрерывного действия);
- -одноковшовые (цикличного действия).
Как ясно из названия, рабочее оборудование экскаватора непрерывного действия включает несколько ковшей, непрерывно перемещающихся по замкнутой территории. Ограничимся рассмотрением одноковшовых экскаваторов, как наиболее типичных представителей данного класса строительных машин.
Главные компоненты экскаватора:
- -рабочее и силовое оборудование,
- -система управления,
- -поворотная платформа и трансмиссия.
Рабочее оборудование экскаваторов с прямой и обратной лопатой состоит из ковша (как правило), стрелы и рукояти. Рабочее оборудование экскаваторов с драглайном не имеет рукояти, а ковш подвешивается к стреле на канате с помощью упряжки. К рабочему оборудованию относятся также блоки, направляющие устройства и канаты, которые передают движения различным элементам рабочего оборудования. Помимо ковша разработано и другое навесное оборудование. Это грейфер (копающий или погрузочный), гидромолот (для разрушения бетонных и железобетонных конструкций и рыхления мерзлого грунта), гидроножницы (для разрушения и дробления железобетонных конструкций и резки арматуры), бревнозахват, кусторез, бетонолом, фрезерная головка (для вскрытия подземных коммуникаций, рыхления и планировки грунта), шнековый бур.
Если на экскаваторе может быть установлено хотя бы три вида сменного оборудования - прямая лопата, обратная лопата и драглайн, то такие экскаваторы называют универсальными. Обычно в их комплект сменного оборудования входят также грейфер и кран.
По типу привода экскаваторы делятся на два класса:
- -с гибким (канатным) подвесом;
- -с жестким подвесом (гидравлическим приводом).
Подвес с гидравлическим приводом позволяет фиксировать элементы рабочего оборудования в пространстве. Экскаваторы с жестким подвесом имеют значительные технологические, конструктивные и эксплуатационные преимущества по сравнению с экскаваторами с гибким подвесом.
По типу механизма передвижения экскаваторы делятся на колесные и гусеничные (траковые). Если стройка ведется в городской черте, предпочтительнее использовать колесные экскаваторы, в условиях бездорожья лучше ведут себя гусеничные.
На российском рынке представлены две группы экскаваторов на автомобильном шасси:
- -классические (с шарнирно-сочлененным рабочим оборудованием);
- -телескопические
Конструктивные особенности позволяют телескопическим экскаваторам, используя ротацию ковша, подкапывать под трубами и производить зачистку не только горизонтальных, но и вертикальных поверхностей в ограниченных пространствах. Набор дополнительного рабочего оборудования делает экскаватор на автомобильном шасси универсальной машиной.
Экскаватор с механической лопатой. По своему назначению и вместимости ковша механические лопаты подразделяются на:
- -универсальные (0,2-2 м3),
- -карьерные и добычные (2-5 м3),
- -вскрышные (8-90 м3).
Шире других используются два варианта конструкции механической лопаты. В одном из них основными узлами являются одноканатная двухбарабанная лебедка, рукоять и канатный напорный механизм, закрепленный на поворотной платформе. При опускании ковша поднимается противовес, и наоборот. В другом варианте используется трехканатная лебедка без противовеса. Стрела, рукоять и напорный механизм образуют особую конструкцию с промежуточным шарниром, чем обеспечивается независимость подвеса. Напорный механизм воздействует на двухзвенную рукоять, которая поддерживается и направляется подвижным жестким звеном.
Особенность вскрышных механических лопат - большие радиусы черпания и разгрузки (более 100 м) и большая вместимость ковша (более 90 м3). От малых универсальных и карьерных экскаваторов они отличаются конструкцией гусеничного хода - каждый из четырех углов основания экскаватора со вскрышной механической лопатой опирается на двухленточную тележку.
Экскаватор-драглайн и обратная механическая лопата, в отличие от прямой лопаты, разрабатывают грунт ниже уровня машины. В драглайне ковш закреплен на подъемном канате, а черпание осуществляется его подтягиванием вторым, "тяговым" канатом. Ковш экскаватора врезается в грунт под тяжестью собственного веса, что позволяет разрабатывать даже крепкую породу, предварительно разрыхленную взрывом.
Большие драглайны устанавливают на шагающем ходу. Механизм "шагания" состоит из центральной опорной плиты, боковых лыж и механизма, приводящего их в движение (кулачкового или рычажного). Когда экскаватор опирается на плиту, лыжи приподняты и могут перемещаться. После их опускания экскаватор вместе с центральной плитой приподнимается, опирается на лыжи и перемещается. Благодаря тому, что лыжи закреплены на платформе и ее поворотом можно изменить направление перемещения, машина может двигаться даже в боковом направлении.
Экскаватор-драглайн, стрела которого заменена натянутым между двумя башнями канатом, несущим ковш, называется "башенным". Такой драглайн может иметь "вылет стрелы" (расстояние между башнями) до 500 м. Ковш разгружается через дно, для чего ему часто придают серповидную форму, в противном случае разгрузкой управляет тяговый канат.
Экскаватор-струг. Данный тип экскаватора предназначен в основном для земляных работ на железнодорожных путях и очистки их от снега. Путевые струги производят нарезку новых и чистку старых кюветов, оправку откосов выемок, насыпей и балластной призмы и т.д. В средней части экскаватора расположены два боковых крыла. Они состоят из подвижных частей - основной, кюветной и откосной, которые устанавливают по очертанию поперечного профиля пути. Перемещается струг локомотивом, от которого поступает также сжатый воздух для пневматической системы управления.
Экскаваторы-планировщики, как правило, изготавливают на базе автомобильного шасси. Экскаваторы-планировщики выполняют планировку откосов насыпей и выемок земляного полотна. Причем объем таких работ велик, поскольку любая дорога, как правило, идет в насыпи или в выемке, и высота откосов доходит до 12 м. Если 2-2,5 м может обеспечить автогрейдер, то большую высоту - только экскаватор-планировщик. Кроме откосов землеполотна дороги, планировочные работы выполняются на подходах к мостам, путепроводам и другим искусственным сооружениям. Экскаваторы-планировщики выручают даже при переменной геометрии откоса. Устойчивость машины в процессе работы обеспечивается аутригерами (опорами).
Траншейные экскаваторы классифицируют по следующим основным признакам:
- -по типу рабочего оборудования - на цепные (ЭТЦ) и роторные (ЭТР);
- -по способу соединения рабочего оборудования с базовым тягачом - с навесным и полуприцепным оборудованием;
- -по типу ходового устройства базового тягача - на гусеничные и пневмоколесные;
- -по типу привода - с механическим, гидравлическим, электрическим и комбинированным приводом.
Траншейные экскаваторы предназначены для разработки траншей под магистральные трубопроводы в различных грунтах. Также эти экскаваторы могут использоваться при рекультивации земель, на присыпке дна траншей и засыпке их разрыхленным грунтом, на мелиоративных работах, на строительстве и ремонте дорог.
Мини-экскаваторы. Этот класс машин появился в России только в последние годы. Экскаваторы малой мощности используются при незначительных объемах земляных работ, а также при вспомогательных и подготовительных работах - валке и корчевке леса, забивке свай, уплотнении дорожных покрытий, монтажных и погрузо-разгрузочных работах. Современные мини-экскаваторы этого класса исполнены в классической компоновке. На них применяется гусеничный или пневмоколесный ход, а в качестве рабочего оборудования, как правило, используется обратная механическая лопата с возможностью поворота стрелы в горизонтальной плоскости. Кроме того, современные мини-экскаваторы оснащаются бульдозерным отвалом для расчистки площадки и повышения устойчивости, а по требованию заказчика - сменными ковшами, буровыми штангами и гидромолотами.
Экскаваторы непрерывного действия - землеройные машины с цепными или роторными рабочими органами, цикл копания у которых совмещен с циклами выгрузки грунта и перемещения машины. Они предназначены для рытья продольных выемок (каналов, траншей, кюветов) прямоугольного и трапецеидального профиля, профилирования откосов грунтовых сооружений, вскрышных работ и добычи полезных ископаемых открытым способом.
Экскаваторы непрерывного действия используются при разработке относительно однородных грунтов до IV категории прочности с размером очень прочных включений не более 0,25 ширины рабочего органа (ковша или скребка).
Экскаваторы поперечного копания отличаются тем, что направление их собственного рабочего движения относительно стенки забоя перпендикулярно плоскости, в которой лежат скорости рабочих органов и преодолеваемые ими рабочие сопротивления. К таким машинам относятся цепные многоковшовые экскаваторы для карьерных и планировочных работ, а также карьерные многоковшовые роторные экскаваторы. Карьерные роторные экскаваторы верхнего резания располагаются у подошвы забоя, а их роторы вращаются таким образом, что ковши при наполнении двигаются снизу вверх от экскаватора.
Карьерные роторные и цепные экскаваторы нижнего резания располагаются над забоем, а их ковши наполняются при движении снизу вверх к экскаватору.
В строительстве для нарезки траншей под различного рода коммуникации, мелиоративных канав при осушении строительных площадок, выемок под ленточные фундаменты и т.п. чаще применяются экскаваторы продольного копания. К этой группе машин относятся траншеекопатели с цепным и роторным рабочим оборудованием, оснащенным ковшами или скребками. У экскаваторов продольного копания скорость движения машины и скорость рабочего органа (цепи или ротора) лежат в одной плоскости.
Цепной экскаватор непрерывного действия оснащен цепным рабочим органом, который состоит из одной или двух, идущих параллельно друг другу, многорядных втулочно-роликовых цепей, на которых закреплены ковши, либо плужки и скребки. При движении экскаватора и цепи (или цепей) ковши срезают с поверхности забоя стружку грунта и выносят грунт из траншеи.
При работе на прочных грунтах ковши оснащаются рыхлящими зубьями. Чтобы облегчить рабочее оборудование, на соседних ковшах устанавливают неравное число зубьев. Тогда зубья идущего сзади ковша разрушают нетронутый грунт, оставшийся в промежутках между зубьями предыдущего ковша. Огибая верхнюю ведущую звездочку, ковши опрокидываются, и грунт разгружается через их пологую заднюю стенку.
При работе на переувлажненных и липких грунтах часть грунта остается в ковшах, снижая их полезную емкость и повышая энергозатраты на привод рабочего органа.
Избавиться от этих негативных явлений позволяет применение в задней части днища ковша сварных цепей вместо сплошного листа и выталкивателей, которые при опрокидывании ковша очищают его от налипшего грунта.
Плужки скребкового экскаватора разрушают грунт, а скребки, толкая его перед собой по поверхности забоя, выносят грунт на дневную поверхность. Налипанию грунта они практически не подвержены.
Нижняя (рабочая) ветвь цепи двигается снизу вверх к экскаватору и перемещается в жестких направляющих или свободно провисает, опираясь только на поверхность забоя.
Верхняя (холостая) ветвь двигается сверху вниз от экскаватора по поддерживающим роликам. Грунт, выносимый из забоя ковшами, попадает при их опрокидывании на короткий поперечный ленточный конвейер, который эвакуирует его в боковой валик или транспортное средство. Грунт, выносимый из забоя скребками, сдвигается по поверхности земли в сторону от оси нарезаемой траншеи шнековым конвейером.
Т ип движителя базовой машины, на которой монтируется рабочее оборудование экскаватора непрерывного действия, зависит, главным образом, от ее назначения.
Машины, предназначенные для прокладки многокилометровых траншей по неподготовленной местности, оборудуются гусеничным ходом.
Тип привода экскаватора непрерывного действия определяется приводом базовой машины. Современные машины в подавляющем большинстве случаев имеют гидромеханическую ходовую трансмиссию и гидрообъемный привод рабочего оборудования и систем управления им. Качество работы траншеекопателя оценивается точностью выдерживания заданного курса, ровностью дна траншеи и вертикальностью ее стенок, на удержание которых в пределах технологических допусков и направлена работа автоматических систем управления, устанавливаемых на экскаваторы непрерывного действия.
Роторные экскаваторы непрерывного действия оснащены роторным рабочим органом, который представляет собой металлическое колесо, на ободе которого через равные промежутки установлены ковши. Глубина траншеи, нарезаемой роторным экскаватором, не может превышать 0,57 диаметра роторного колеса, измеренного по режущим кромкам ковшей. Скорость движения ковшей роторного экскаватора выше, чем цепного, а его производительность определяется окружной скоростью ротора, которая ограничена возможностью гравитационной разгрузки.
Одноковшовые строительные экскаваторы - универсальные машины, используемые при копании грунтов до VI категории прочности, разборке слабой и взорванной скальной породы. Они применяются для выемки из забоя и погрузке в транспорт или отвал сыпучих и крупнокусковых материалов, разрушения старых сооружений, расчистки территорий при пробивки трасс, расчистки мелиоративных и водоотводных канав, отрывки больших котлованов и протяженных траншей, сооружении грунтовых насыпей, строительстве тоннелей и мостовых переходов и на других работах.
В строительстве наиболее широко применяются машины массой до 50 тонн с гидрообъемным приводом рабочего оборудования, которые обычно и относят к группе строительных экскаваторов.
Одноковшовые экскаваторы обычно классифицируют по:
- -массе,
- -степени полноповоротности,
- -типу движителя,
- -типу рабочего оборудования.
Полноповоротный экскаватор состоит из поворотной платформы, опорно-поворотного устройства и шасси. На поворотной платформе установлены двигатель, примыкающая к нему часть ходовой трансмиссии, кабина, системы управления, рабочее оборудование и его силовой привод. Опорно-поворотное устройство обеспечивает вращение поворотной платформы в любую сторону и на любое число оборотов. Шасси экскаватора состоит из рамы, ходового оборудования, движителя и ходовой трансмиссии.
Неполноповоротные экскаваторы представляют собой малоразмерное экскаваторное оборудование, навешенное на базовую машину. Сменное оборудование навешивается на базовую машину и снимается с нее по мере необходимости, а несменное является основным и используется постоянно. В подавляющем большинстве случаев базовой машиной для несменного экскаваторного оборудования является колесный трактор, к задней части рамы которого крепится стрела с рукоятью, ковшом, исполнительными гидроцилиндрами и дополнительными механизмами. В этом случае угол поворота экскаваторного оборудования ограничен конструкцией базовой машины и не превышает 180°. Поворот экскаваторного оборудования относительно вертикальной оси обычно осуществляется гидроцилиндром, пятка которого закреплена на раме машины, а шток - на кронштейне поворотной колонки. Поворотная колонка может быть неподвижной, а может смещаться вбок относительно продольной оси машины. При этом ось отрываемой траншеи выносится к колее правого или левого заднего колеса, что удобно при выполнении земляных работ вплотную к бордюрам, стенам и т.п.
Неполноповоротные экскаваторы используются при относительно небольших сосредоточенных объемах земляных и погрузочных работ, сопряженных с частыми перебросками машин между объектами и работой в стесненных условиях. Такие условия характерны при обслуживании и ремонте тепловых, водопроводных, газовых, электрических, дренажных и коммуникационных сетей, а также озеленении, благо-устройстве и содержании городских территорий.
Полноповоротные экскаваторы монтируются на гусеничном ходу или шасси. Количество моделей гусеничных экскаваторов намного больше, чем пневмоколесных, что отражает соотношение между различными условиями эксплуатации.
Гусеничный движитель хорошо приспособлен к слабым грунтам и обеспечивает экскаватору лучшую устойчивость, повышенную проходимость, хорошую маневренность и меньшую стоимость. Но перебазировка гусеничных машин требует больших затрат времени, привлечения специальных транспортных средств и соблюдения правил перевозки, оговариваемых транспортным законодательством.
Пневмоколесный движитель обеспечивает экскаватору более высокие транспортные скорости, меньший вес шасси, меньший объем работ по обслуживанию, сохранность твердых и улучшенных покрытий дорог меньший шум при передвижении. Поэтому пневмоколесные машины более эффективны при частых перебросках машин между объектами и эксплуатации их на твердых поверхностях, что более характерно для городов. Колесные машины - это, как правило, варианты гусеничных прототипов, смонтированные на пневмоколесном шасси. Вес пневмоколесных строительных экскаваторов обычно не превышает 22 тонн, поскольку габариты более тяжелых машин лишают их главного преимущества пневмоколесного движителя - мобильности. Эластичность пневмоколес обуславливает обязательное использование на пневмоколесном экскаваторе выносных опор, а также бульдозерного отвала, используемого и по прямому назначению, и как опора, и как противовес.
Колесно-рельсовый, комбинированный и плавучий движители применяются в ситуациях, когда ни гусеничный, ни пневмоколесный движитель не подходят по условиям эксплуатации.
Иногда одноковшовые полноповоротные экскаваторы условно делят на следующие группы:
миниэкскаваторы - весом до 5 тонн,
мидиэкскаваторы - весом до 8 тонн,
полноразмерные строительные экскаваторы весом до 40 тонн,
экскаваторы специального назначения весом более 40 тонн.
Полноповоротные экскаваторы, принадлежащие к разным размерным группам, отличаются не только массой, но и другими особенностями. Так, миниэкскаваторы, как правило, монтируются на гусеничном шасси, оснащаются бульдозерным отвалом, а их рабочее оборудование может вращаться в плане относительно поворотной платформы на угол, чуть меньший ±90°.
Экскаватор представляет собой землеройную машину, главными функциями которой являются разработка (иными словами – копание) грунта и его последующая загрузка в отвал либо в кузов того или иного транспортного средства, к примеру, самосвала. Экскаваторы стали высокоэффективной заменой рабочим-землекопам, успешно справившись с механизацией их непростого ручного труда и внеся весомый вклад в рост производительности земляных работ .
По количеству ковшей экскаваторы делят на одноковшовые и многоковшовые. Наиболее широкое применение в строительной сфере, при разработке месторождений и в ряде других отраслей человеческой деятельности находят одноковшовые модели экскаваторов, поэтому дальше речь пойдёт только о них.
К числу базовых элементов классического одноковшового экскаватора относят ходовое устройство 1, рабочее оборудование 2 и поворотную часть 3 (рисунок 1).
Рисунок 1. Элементарная схема одноковшового экскаватора
Функциями ходового устройства 1 являются передвижение машины и передача на грунт веса самого экскаватора, а также нагрузок, которые неизбежно появляются во время работы. Рабочее оборудование – целый комплекс узлов, обязательно включающий рабочий орган (им может быть не только обычный ковш, но и грейфер, крюк либо нечто иное) и отвечающий за функционирование последнего в зоне работы экскаватора.
Поворотная часть 3 включает:
- поворотную платформу (ей бывает отведена роль основания, где располагаются перечисленные ниже узлы);
- силовой агрегат (двигатель);
- рабочее оборудование;
- основные механизмы.
Применение экскаваторов
В наши дни ни одна стройка не обходится без применения тех или иных экскаваторов. Высокий уровень производительности, надежность, возможность реализации земляных работ даже в самых непростых условиях позволяют применять данные машины в разных сферах. Одноковшовые экскаваторы успешно применяют для:
- подготовки траншей и котлованов ;
- подготовки выемок, рытья каналов;
- возведения дамб;
- вскрышных работ;
- отсыпки насыпей с использованием боковых резервов;
- осуществления планировочных работ;
- дробления скальных пород;
- рыхления замерзшего грунта;
- погрузки и разгрузки различных материалов;
- очистки каналов во время их эксплуатации;
- обратной засыпки грунта;
- уплотнения грунта в пазухах и т.д.
Экскаватор можно брать на вооружение при разработке земли как выше уровня площадки, где он стоит на момент совершения работ, так и ниже рассматриваемого уровня.
Рисунок 2. С одноковшовым экскаватором можно легко организовать разработку грунта как выше, так и ниже уровня площадки, где он расположен
Экскаватор способен:
- эффективно функционировать в стесненных условиях,
- раскапывать грунт под слоем воды,
- осуществлять выгрузку выкопанной земли в кузов автомобиля,
- отсыпать его на большом расстоянии от точки разработки в отвал,
- осуществлять заключительную отделку уклона и поверхности стенок котлованов, траншей,
- с высокой точностью производить планировку горизонтальной плоскости строительных участков, дна котлованов.
Основное рабочее оборудование экскаваторов
Одноковшовый экскаватор может быть укомплектован основным (которое пускается в ход непосредственно для копания грунта) либо дополнительным рабочим оборудованием, водружаемым на базовую машину для реализации иных операций.
Прямая лопата
Основным рабочим оборудованием, которое пускают в ход при разработке грунта выше площадки, где находится экскаватор, является прямая лопата. При подобной конструкции экскаватора ковш закреплен на рукояти, которая устанавливается на стреле шарнирно. Ну а последняя шарнирно закрепляется на поворотной платформе, о которой уже шла речь ранее.
Рисунок 3. Гусеничный экскаватор с прямой лопатой во время выполнения своих непосредственных функций
В течение эксплуатации экскаватора с прямой лопатой грунт копается в направлении от машины. Данное рабочее оборудование гарантирует максимальное усилие копания грунта и наибольшую производительность (благодаря снижению до минимума числа операций, реализуемых за один цикл копания). Наиболее логичным привлечение к работе рассматриваемых здесь землеройных машин выглядит при погрузке грунта и сыпучих материалов, а также при разработке месторождений полезных ископаемых.
Классический цикл функционирования экскаватора с прямой лопатой, продемонстрированный на рисунке ниже, включает в себя ряд операций.
- 1. Загрузка ковша, совершаемая посредством поворота рукояти относительно стрелы. При этом положение ковша относительно рукояти и положение стрелы относительно шасси остается таким, же, каким было.
- 2. Поворот платформы совместно с рабочим оборудованием после завершения загрузки. Далее ковш направляется к пункту разгрузки. В данный временной промежуток положение ковша относительно поворотной платформы остается прежним.
- 3. Подъем стрелы. Данная операция, предшествующая разгрузке ковша, производится с целью увеличения погрузочной высоты.
- 4. Разгрузка ковша. На гидравлических моделях экскаваторов совершается путем поворота ковша относительно рукояти (то есть обычным опрокидыванием), а на механических – путем открывания дна ковша.
Рисунок 4. Четрые этапа рабочего цикла экскаватора типа «прямая лопата»
Обратная лопата
Обратной лопатой оборудуются экскаваторы, проектируемые для разработки грунта ниже уровня площадки, где находится машина. В ситуации с рабочим оборудованием этого типа копание грунта осуществляется в направлении к экскаватору, то есть иначе, нежели при функционировании машины с прямой лопатой. Гидравлические модели экскаваторов, «вооруженные» обратной лопатой, обладают способностью вести разработку грунта не только ниже, но и выше уровня, на котором находится базовая машина, однако делают это с меньшей производительностью, если сравнивать с прямой лопатой.
Рисунок 5. В деле мини-экскаватор с обратной лопатой
Цикл работы данных экскаваторов отличается у моделей с разным приводом. Для примера рассмотрим основные его этапы (показаны на рисунке ниже) для гидравлических машин, имеющих независимый привод рукояти, стрелы и ковша.
Рисунок 6. Основные этапы рабочего цикла экскаватора типа «обратная лопата»
- 1. Заглубление стрелы в выемку. В то же самое время выполняется позиционирование рукояти экскаватора.
- 2. Загрузка ковша его поворотом относительно рукояти;
- 3. Выглубление стрелы.
- 4. Поворот рукояти и ковша во избежание высыпания набранного грунта (совершается синхронно с выглублением стрелы).
- 5. Поворот платформы с базирующимся на ней рабочим оборудованием.
- 6. Разгрузка грунта.
Грейфер
При подготовке узких котлованов большой глубины, а также для погрузки и выгрузки грунта и других материалов в дело вступают экскаваторы, в которых роль рабочего органа отводится грейферу. Рабочим органом данного типа могут комплектоваться и механические, и гидравлические экскаваторы. У вторых грейфер обычно занимает место на рукояти, заменяя ковш (его челюсти при этом имеют гидропривод). В случае с механическими экскаваторами конструкция включает канаты, на которых подвешивается грейфер.
Рисунок 7. Экскаватор с грейфером в работе
Сменные рабочие органы
При необходимости реализации всевозможных специфических задач на экскаватор в качестве замены традиционному ковшу может быть установлено такое сменное рабочее оборудование, как:
- гидравлический молот (гидрорыхлитель),
- корчеватель пней,
- манипуляторный захват,
- крановое оборудование,
- ковши для производства дренажных работ,
- отвалы и мн.др.
Рисунок 8. Навесное оборудование современных экскаваторов
Огромное распространение в наши дни получили экскаваторы с гидромолотом, которые хорошо проявляют себя при рыхлении замерзшего грунта, дроблении на части негабаритных кусков горных и других твердых пород, взламывании старых асфальтных покрытий, оснований зданий, уплотнения грунта. Привод от насосов гидравлической системы базовой машины гарантирует оптимальное потребление установленной мощности и уменьшение эксплуатационных затрат.
Рисунок 9. Экскаватор с гидравлическим молотом
Перед тем как начать корчевать пни с помощью экскаватора, вместо ковша на нем ставится челюстной захват. Установка манипуляторного захвата на место основного рабочего оборудование позволяет с максимально возможной эффективностью использовать экскаватор для совершения монтажных и демонтажных работ.
Рисунок 10. Экскаватор с манипулятором в процессе реализации работ по демонтажу старой постройки
Отличия полноповоротных экскаваторов от неполноповоротных
Все модели экскаваторов принято делить на два типа: полноповоротные и неполноповоротные. В первом случае поворотная платформа, укрепленная на шасси с использованием опорно-поворотного устройства (далее – аббр. ОПУ) и служащая базой для установки рабочего оборудования, приводов, силового агрегата и кабины машиниста экскаватора, может поворачиваться относительно ОПУ по часовой стрелке и против на нее на любой желаемый угол.
Рисунок 11. Пример конструкции экскаватора полноповоротного типа
Говоря о второй группе экскаваторов (машины неполноповоротного типа), надо отметить, что здесь рабочее оборудование, держащееся на шасси с помощью поворотной колонки, способно поворачиваться лишь на ограниченный угол (находится в пределах не более 90 градусов) от начального положения. При этом двигатель, кабина и механизмы находятся на неповоротном шасси.
Рисунок 12. Пример неполноповоротного экскаватора на базе колесного трактора
Классификация экскаваторов в зависимости от типа шасси
Одной из наиболее популярных классификаций экскаваторов одноковшового типа является подразделение на несколько групп исходя из типа базового шасси.
Экскаваторы на базе трактора
В данном случае роль шасси исполняет трактор, обычно пневмоколесный. Неполноповоротное рабочее оборудование бывает размещено сзади (либо, в редких случаях, сбоку) базового трактора, на предусмотренной для этих целей раме. Как правило, такие экскаваторы «экипируются» ковшами объемом порядка 0,2-0,5 куб. метров. В нашей стране большое распространение получили тракторы с навесным экскаваторным оборудованием МТЗ. Эти машины отличаются высокой скоростью движения и компактными размерами, благодаря чему они могут легко перемещаться в общем транспортном потоке, следуя к пункту выполнения землеройных работ.
Рисунок 13. Экскаватор на базе трактора
Экскаваторы на автомобильном шасси
Нередко в роли шасси применяются грузовые машины, зачастую обладающие повышенной проходимостью. Безусловно, такой экскаватор отличается высокой скоростью передвижения, а потому эффективно проявляет себя в тех ситуациях, когда имеет место необходимость в высоком уровне мобильности, будь-то военное дело, проведение спасательных операций или, к примеру, расчистка каналов. В подавляющем большинстве случаев рабочим оборудованием машин этого типа выступает обратная лопата.
Пневмоколесные экскаваторы
Характерной особенностью этой разновидности землеройных машин является наличие собственного колесного шасси с обычными пневматическими шинами. На рынке представлены как крошечные модели, оснащенные ковшом объемом 0,04 куб. метра, так и солидные 20-тонные машины с ковшом, рассчитанным на 1,5 куб. метра. Как правило, экскаваторы на таком шасси могут набирать скорость до 30 км/ч и в большинстве своем относятся к числу «габаритных» (то есть на них можно перемещаться по обычным автодорогам без получения какого-то особого разрешения). За счет использования пневмоколесного движителя такая спецтехника не наносит повреждения асфальтному покрытию, однако по той же причине обладает невысокой проходимостью по слабым грунтам. Именно этим и обусловлено широкое распространение данных экскаваторов главным образом в населенных пунктах при проведении работ общестроительного характера.
Экскаваторы на гусеничном шасси
Такие машины по ряду эксплуатационных характеристик и сферам применения по сути являются полной противоположностью рассмотренным выше пневмоколесным экскаваторам. Минимальная скорость передвижения (в большинстве случаев не превышающая 12-15 км/ч) и недопустимость перемещения по асфальтному покрытию (в противном случае последнее неизбежно получит повреждения), обуславливают возможность транспортировки такой спецтехники при помощи машин-тягачей и прицепов особой конструкции.
Тем не менее, необходимо упомянуть о существовании малогабаритных моделей гусеничных экскаваторов, которые нередко комплектуются гусеницами, имеющими резиновые накладки, позволяющими данной технике перемещаться на малые дистанции без угрозы разрушения асфальтобетонного покрытия автомобильных дорог. В свою очередь, достоинством гусеничного движителя является то, что такие экскаваторы, даже будучи очень тяжеловесными и крупногабаритными (масса отдельных экземпляров составляет от 80 и более тонн), оказывают сравнительно невысокое удельное давление на грунт, а потому могут использоваться для проведения работ даже на торфяниках.
Прочие модели экскаваторов
Помимо широко распространенных вариантов исполнения экскаваторов, перечисленных выше, существуют и другие специфичные типы экскаваторных шасси, которые встречаются сравнительно редко. Например, особо крупногабаритные карьерные модели экскаваторов с огромными ковшами (объемом от 15 куб. метров и выше) перемещаются при помощи шагающего механизма. Громоздкая машина передвигается в нужном направлении, опираясь по очереди на опорную плиту и лапы.
Рисунок 14. Шагающие модели экскаваторов обладают более чем солидными габаритами
Экскаваторы, которые проектируются специально для выполнения ремонтно-строительных работ на железной дороге, также имеют особое шасси, в роли которого используется железнодорожная платформа. При необходимости добычи песка либо гравия со дна рек, озер, очистки дна водоемов и увеличения глубины последних к работе привлекаются плавучие экскаваторы, в которых рабочее оборудование размещается на базе понтона.
Силовые агрегаты, устанавливаемые на экскаваторах
В наши дни для выполнения земляных работ используются одномоторные и многомоторные модификации экскаваторов. В первом случае все механизмы землеройной машины имеют привод от одной силовой установки, а во втором каждый из механизмов (либо их группа) получает энергию от отдельного двигателя. Чаще всего экскаваторы оснащаются дизельными двигателями, обеспечивающими полностью автономное функционирование машин.
Иногда для приведения в действие рабочего оборудования используются электродвигатели, получающие питание от внешней электросети либо дизельного генератора, который размещен на базе экскаватора (обычно такой способ электропитания применяется на плавучих моделях). Такие модели экскаваторов отличаются экономичностью, не загрязняют воздух.
Классификация экскаваторов в зависимости от привода рабочего оборудования
Экскаваторы с гидроприводом
В большинстве своем современные экскаваторы оборудуются гидравлическим приводом. В этом случае для создания необходимого усилия на рукояти, стреле, ковше предусмотрены гидравлические двигатели и гидроцилиндры. Гидронасос, на котором лежит ответственность за поддержание нужного давления рабочей жидкости в соответствующей магистрали, получает крутящий момент, необходимый для его вращения, от двигателя экскаватора.
Механические экскаваторы
В наши дни групповой механический привод, предусматривающий передачу усилия от силовой установки к рабочим органам с помощью канатов, приводимых в движение от лебедки, используется лишь на драглайнах и грейферных экскаваторах. При этом сама лебедка работает от двигателя экскаватора, получая крутящий момент через зубчатую, червячную, цепную либо фрикционную передачу. На обычных экскаваторах механический привод сегодня практически не используется, что обусловлено рядом факторов:
- сложность конструкции, сопряженная с применением значительного количества быстроизнашивающихся деталей;
- ограниченное количество независимых перемещений узлов рабочего оборудования;
- сложность исполнения автоматизированного механического канатного привода;
- невозможность обеспечения абсолютной фиксации деталей рабочего оборудования в желаемом положении.
Электромеханические экскаваторы
Существует и еще одна категория экскаваторов, в которых, как и в описанном выше случае, для передачи тягового усилия к рабочим органам применяются канаты (цепи), движущиеся за счет лебедки. Отличие тут кроется в том, что для вращения барабана каждой лебедки применяется отдельный электромотор. Этот привод получил применение на массивных карьерных и промышленных экскаваторах.
Основные современные производители экскаваторов
Говоря о компаниях, являющихся лидерами на рынке одноковшовых экскаваторов, стоит выделить такие бренды, как Komatsu, Volvo, JCB, Caterpiilar, Daewoo, Hitachi, Liebherr, Hyundai Robex, Orenstein & Koppel, New Holland Kobelco, Doosan Infracore. Бесспорно, наиболее крупным мировым производителем экскаваторов на сегодня является компания Caterpillar , главный офис которой располагается в США. Сегодня модельный ряд техники, созданной специалистами данной компании, включает в себя:
- всевозможные модификации гидравлических экскаваторов (начиная с мини-экскаваторов, обладающих весом менее тонны, средних, тяжелых и заканчивая крупнейшим на планете 980-тонным гидравлическим экскаватором модели 6090S, объем ковша которого равен 59 куб. метрам);
- электрические модели тросовых экскаваторов с рабочим оборудованием типа «прямая лопата», комплектуемые ковшами объемом от 6,9 до 61,2 куб. метра;
- драглайны, оснащаемые ковшами от 32 до 132,5 куб. метра.
Под маркой Komatsu на рынок поставляются высокопроизводительные гусеничные экскаваторы разных размеров, колесные экскаваторы-погрузчики, оборудованные суперсовременными гидравлическими системами, мощными силовыми установками с турбонаддувом и объемными ковшами. Шведский производитель Volvo утверждает, что машины именно этой марки отличаются максимальной эффективностью. Пути достижения последней компанией были выбраны традиционные: увеличение размеров рабочей зоны, использование дизельных моторов с повышенным крутящим моментом и уменьшенной токсичностью отработанных газов, автоматизация выбора режимов разработки грунта.
Рисунок 15. Японская машиностроительная компания Komatsu Limited осуществляет выпуск высокопроизводительных экскаваторов
Одноковшовые экскаваторы сравнительно недавно появились в ассортименте британской компании JCB . Однако, несмотря на пока довольно короткую историю производства подобной техники, компании удалось занять свою нишу в соответствующем сегменте рынка. Продукция JCB является ярчайшим примером сотрудничества японских и европейских поставщиков. Экскаваторы, выпускаемые под данным брендом, оборудуются двигателями Isuzu и гидравлическим оборудованием от Sumitomo.
Конструкторам компании Daewoo, преуспевшей в различных отраслях, удалось добиться серьезных преимуществ перед предприятиями-конкурентами по ряду направлений. Экскаваторы от этого производителя обладают повышенной скоростью вращения платформы, увеличенным вылетом стрелы. Параметры рабочей зоны подобраны таким образом, чтобы машина могла с должной эффективностью выполнять возложенные на нее функции в стесненных условиях, что характерно для населенных пунктов.
Линейка оборудования Hitachi включает в себя малые, средние и большие экскаваторы на гусеничном и колесном ходу, а также модели, которые проектировались специально для разработки скальных и других тяжелых грунтов, производства работ в труднодоступных местах, при выполнении демонтажных и дноуглубительных работ. Новинки модельного ряда экскаваторной техники Hitachi комплектуются двигателями с сажевым фильтром, оснащенные инновационными системами рециркуляции отработанных газов. Все это обеспечивает максимальную чистоту выхлопных газов, отвечающую самым высоким мировым стандартам.
Рисунок 16. Гусеничный экскаватор Hitachi в процессе работы
Известный немецкий производитель спецтехники Liebherr осуществляет выпуск гидравлических экскаваторов, сочетающих в себе самые последние достижения инженерной мысли. Среди отличительных особенностей данной техники можно выделить гидрообъемный привод у гусеничных моделей, автоматическую КПП с переключением передач под нагрузкой у пневмоколесных экскаваторов, 4 стандартных режима работы для максимальной эффективности разработки грунта в любых условиях.
Что касается отечественных производителей, то здесь можно выделить такие компании, занимающиеся выпуском экскаваторов, как ЗАО «Тверской экскаватор» и АО «ТЯЖЭКС». Многие модели тверских экскаваторов оснащены отвалами, применяемыми для выравнивания участка и засыпания траншей. При покупке экскаватора клиент может заказать такие сменные рабочие органы, как гидроножницы, бревнозахват, 5-челюстной грейфер, гидравлический молот, фрезерная головка и т.д. АО «ТЯЖЭКС» на сегодня является ведущим российским поставщиком тяжелой техники для земляных работ. Компания поставляет на рынок 6 модификаций экскаваторов 5-й и 6-й размерных групп с 2-хпоточным гидравлическим приводом и мощными силовыми агрегатами ярославского завода.
Рисунок 17. Пневмоколесный представитель модельного ряда экскаваторов ОАО «Тверской экскаваторный завод»