Сдаёте технику в аренду?

Вы здесь: Главная → Библиотека → Публикации

Виды экскаваторов: бесконечное разнообразие

Землеройные работы – одни из самых трудоемких и самых необходимых во все времена. Машины, снабженные специальным рабочим органом для копания – ковшом и предназначенные для выемки и перемещения грунта и/или полезных ископаемых, известны с глубокой древности; их конструировал еще Архимед. Римляне назвали их экскаваторами, от excavao– долбить, делать полость, углубление.

Во времена Великого Леонардо экскаватор не был гениальным прозрением – их использование при фортификации и для расчистки и углубления каналов в Венеции было обычным делом. Тогдашние экскаваторы приводились в действие силой людской или тягловых животных. На Восток идею экскаватора привез Марко Поло, за что заслужил особое благоволение пятого монгольского великого кагана и одновременно первого императора китайской династии Юань Хубилая.

Первый экскаватор с механическим – паровым – двигателем изготовил американский инженер Джеймс Отис (James Otis) в 1843 г. Отис был прямым потомком одного из «отцов нации», тоже Джеймса Отиса, выдвинувшего принцип: «Нет налогов без представительства», под которым и началась война за независимость США.

Экскаватор Отиса был мощностью в 15 л.с., давал производительность в 40-50 куб. м в час (что весьма и весьма неплохо для такой мощности и по современным представлениям) и заменял 50 опытных сильных землекопов. Один из первых экскаваторов сохранился, в довольно-таки поврежденном состоянии, и выставлен в музее.

Первые паровые экскаваторы тут же нашли применение на тогдашних стройках века: Суэцком канале и Николаевской железной дороге в России. Впрочем, казенные подрядчики оказались не в восторге от них: крепостные работники и колодники-арестанты обходились дешевле. Все 4 машины в 1848 г. были проданы на Урал Демидовым, где тут же показали высокую эффективность на вскрышных работах. Именно появление на Урале экскаваторов Отиса дало толчок развитию там тяжелого машиностроения.

Экскаваторы в наши дни

Сейчас экскаватор – самый распространенный, самый продаваемый и самый окупаемый вид спецтехники. Есть экскаваторы, которые четверо взрослых мужчин могут переносить руками, и экскаваторы составляют тройку самых грандиозных сухопутных машин. Кстати, широко распространенное мнение, что самые большие экскаваторы – шагающие, неверно. Все три механических титана: Bagger 288, Bucyrus-Erie 1850-В «Big Brutus» и Marion 6360 «Captain» – гусеничные самоходные машины, причем два последних одноковшовые. «Кэптен» уже на пенсии, но еще жив – выставлен в техническом музее штата Арканзас, а «Баггер» с «Брутом» до сих пор работают. Самый легонький из них тянет на 12 тыс. тонн.

Экскаваторы выполняют самые разнообразные работы в самых различных условиях. Все виды экскаваторов вряд ли известны даже опытному инженеру-механику. Вы слышали о специальных экскаваторах для снятия верхнего плодородного слоя грунта? О подземных экскаваторах? О подводных донных экскаваторах? Все такие есть и работают.

Тем не менее, абсолютно доминирующий вид могучих, послушных и полезных «эксказавров» – универсальные строительные экскаваторы, одноковшовые, с гидроприводом, ломающейся стрелой, на гусеничном или пневмоколесном ходу. Именно они прежде всего ассоциируются со словом «экскаватор».

Универсальные экскаваторы чаще всего снабжаются бульдозерным отвалом и тогда представляют собой экскаватор-бульдозер. Нередко вместо отвала может навешиваться перегрузочный ковш на вилке, движущейся в вертикальной плоскости. Тогда получается экскаватор-погрузчик. Есть и специальные экскаваторы-погрузчики, у которых другого дела нет, как загребать спереди и швырять за спину.

Классификация экскаваторов

Описать все виды экскаваторов и «разложить по полочкам» озадачило бы и самого Линнея. Экскаваторы разделяют на типы по разным критериям, и следует учесть, что каждая конкретная машина присутствует в нескольких из них.

По назначению

• Универсальные – уже описаны.
• Экскаваторы-погрузчики – с опрокидывающимся ковшом-коробом (описаны выше), с ковшом-лопатой цельным и с откидным днищем, с грейфером, с транспортером и бункером-дозатором. Экскаваторы-погрузчики отличаются от прочих тем, что высыпают отмеренную по весу или объему порцию грунта, не превышающую грузоподъемности средств вывоза.
• Карьерные – вскрышные и добывающие.
• Специальные – железнодорожные, болотные, спасательные, экскаваторы-разрушители, подземные, подводные и т.д., и т.п.

По мобильности

• Самоходные – могут самостоятельно перемещаться с объекта на объект.
• Полусамоходные – могут сами перемещаться в пределах рабочей зоны.
• Ограниченно-самоходные – могут перемещаться по специально проложенным путям, напр. по железнодорожным рельсам.
• Полноповоротные.
• Неполноповоротные.

По типу ходовой части

Примечание 1: эрлифт – устройство для подъема мягкого и сыпучего грунта с больших глубин. В трубу возле ее нижнего конца вдувается воздух, пузыри тянут за собой воду, а получающийся подсос втягивает грунт. Чем глубже эрлифт, тем он эффективнее. Для разработки залежей железо-марганцевых конкреций в Тихом океане разработаны эрлифты с рабочей глубиной до 6 км. Трубу, чтобы не порвалась, поддерживают пояса поплавков.

По приводу рабочего органа

• Механические – уже почти в прошлом.
• Гидравлические – самые распространенные.
• Дизель-электрические – тяжелые и особо тяжелые автономные.
• Электрические – сверхтяжелые с питанием от ЛЭП.

По рабочему циклу

• Непрерывного действия – роторные многоковшовые, с дисковой или цилиндрической (фронтальной) фрезой, с зубчатой цепью (траншейные).
• Циклического действия (одноковшовые).

Классификация одноковшовых циклических экскаваторов

Одноковшовые экскаваторы – самые распространенные, самые многочисленные, самые универсальные и самые разнообразные одновременно. Они, так сказать, царство в царстве. Поэтому их классификация – предмет особого разговора.

По номеру размерной группы

• 0 – особо легкая: до 3 т, 10-40 л.с., ковш до 0,1 куб.м.
• 1 – легкая-1: 5-6 т, 30-50 л.с., 0,15-0,4 куб.м.
• 2 – легкая-2: 8-9 т, 40-60 л.с., 0,25-06 куб.м.
• 3 – средняя-1: 10-12 т, 50-80 л.с., 0,3-1,0 куб.м.
• 4 – средняя-2: 19-30 т, 80-130 л.с., 0,65-1,6 куб.м.
• 5 – тяжелая-1: 30-40 т, 100-200 л.с., 1,2-2,5 куб.м.
• 6 – тяжелая-2: 55-60 т, 200-350 л.с. 1,6-4,0 куб.м.
• 7 – особо тяжелая-1: 80-100 т, 300-500 л.с., 2,5-6,3 куб.м.
• 8 – особо тяжелая-2: 100-160 т, 400-800 л.с., 5-10 куб.м.

Экскаваторы тяжелее 8 группы считаются сверхтяжелыми и проектируются по индивидуальным ТУ.

По типу несущей ковш конструкции

• Качающаяся мачта – жесткая ажурная конструкция. Чаше всего к мачте на тросах подвешивают волочащийся ковш. Опрокидывание ковша осуществляется тоже тросами. Такая конструкция называется драглайном. Применяется в карьерных шагающих экскаваторах, вскрышных и добывающих. Но грейфер плавучего экскаватора или экскаватора-погрузчика тоже может быть подвешен на мачте.
• Телескопическая стрела устроена аналогично стреле автокрана. В экскаваторах применяется редко, там, где нужна повышенная жесткость стрелы при однообразном характере работы.
• Шарнирная стрела. Именно ее использовал Отис. Громоздка, тяжела, но прочна и подвижна. Применяется в тяжелых и особо тяжелых машинах.
• Ломающаяся стрела. В сочетании в гидроприводом используемся в большинстве универсальных экскаваторов.

По типу рабочего органа

• Ковш.
• Ковш с откидным днищем.
• Ковш – прямая лопата.
• Ковш – обратная лопата.
• Грейфер.
• Перегрузочный ковш (короб).

Примечание 2: Ковш вгрызается в грунт, ковш-лопата его загребает. Грейфер, состоящий из двух шарнирно соединенных половин, раскрытым опускают на грунт, при подъеме он захватывает грунт и захлопывается. Грейфер применяют на рыхлых и жидких грунтах. Короб загребает уже разрыхленную землю сбоку.

Мини-экскаваторы

Типичный мини-экскаватор – это внекатегорийный одноковшовый экскаватор на гусеничном ходу с ломающейся стрелой и гидроприводом рабочего органа, массой до 1,5-1,7 т, с двигателем 10-20 л.с. и ковшом до 0,15 куб. м. Бульдозерным отвалом они если и оснащаются, то «для лишь бы было»: тягового усилия недостаточно для бульдозерных работ. Зато оснащаются обширным комплектом дополнительного оборудования (см. ниже).

Есть среди мини и совсем малютки, с двигателем до 50 куб.см. Для управления такими не нужны разрешения, права, удостоверения тракториста. Купил – и пользуйся.

Несмотря на трудности транспортировки (ПДД не пускают любые гусеничные машины на дороги общего пользования с твердым покрытием), мини-экскаваторы благодаря своей экономичности, универсальности и способности работать в самых стесненных условиях, приобретают все большую популярность в мелком строительстве.

Что еще может экскаватор

У многих экскаваторов с рабочим гидроприводом можно вместо ковша навешивать гидромолот, гидроперфоратор, ножницы, бур, вилы, зажим/захват, рыхлители, зуб-долото и т.д. Так что одноковшовый экскаватор с ломающейся стрелой – удивительно универсальная машина.

Основной по популярности машиной‚ используемой на строительных площадках для производства земляных работ‚ перегрузки сыпучих и кусковых материалов и выполнения других работ‚ в зависимости от установленного дополнительного оборудования‚ вне всякого сомнения, является экскаватор. Простота, надежность и впечатляющая универсальность позволяют ему играть главенствующую роль практически на любой стройке.

Первые экскаваторы были построены в России еще в начале девяностых годов 19 века, на бывшем Путиловском заводе. До 1917 г. было выпущено около 50 машин, из них около 40 железнодорожных одноковшовых экскаваторов и 10 - многоковшовых. При организации серийного выпуска экскаваторов было признано целесообразным установить ряд стандартов, включающих классификацию и параметры машин. Первый такой стандарт (на одноковшовые экскаваторы) появился в 1933 году и после коренной переработки был утвержден в форме стандарта ГОСТ 518-41.

Экскаваторами называются землеройные машины, предназначенные для копания и перемещения грунта, являющиеся основным типом землеройных погрузочно-разгрузочных машин.

Многоковшовые экскаваторы обе операции - копание грунта и его перемещение - выполняют одновременно; одноковшовые эти операции выполняют последовательно, прерывая копание на время перемещения грунта. Таким образом, рабочее время машины, в течение которого выбирают грунт, и производительность многоковшовых экскаваторов выше, чем одноковшовых. Несмотря на это, одноковшовые экскаваторы распространены шире вследствие их универсальности, т.е. возможности применять их как на земляных, так и на погрузочно-разгрузочных работах в самых тяжелых, в том числе скальных (с предварительным взрыванием), грунтах.

Классификация одноковшовых экскаваторов

Существуют три основные группы:

строительно-универсальные - с ковшами емкостью до 3 м3, предназначенные для производства земляных работ;

карьерные - с ковшами емкостью от 2 до 8 м3, предназначенные для работы в карьерах на разработке рудных и угольных месторождений;

вскрышные - с ковшами емкостью более 6 м3, предназначенные для разработки верхних слоев пород (вскрыши).

Одноковшовые экскаваторы различают по использованию их с различными видами рабочего оборудования.

Универсальные экскаваторы предназначены для работы с различными видами сменного оборудования; прямой и обратной лопатой, драглайном, крановой стрелой с крюковой подвеской или грейфером, копром для забивки свай и т.д.

Полууниверсальные экскаваторы кроме основного рабочего оборудования имеют один или два вида дополнительного сменного оборудования (прямую лопату, обратную лопату, драглайн).

Специальные мощные экскаваторы имеют лишь один вид оборудования, например прямую лопату.

Одноковшовым универсальным экскаватором называется машина цикличного действия, предназначенная для выемки и перемещения грунтов и иных материалов с помощью одного из видов рабочего оборудования с одним ковшом, и для выполнения погрузочных сваебойных и прочих работ другими видами сменного рабочего оборудования.

Рабочий цикл этого распространённого класса экскаваторов складывается из:

операций резания (копания) грунта (с одновременным заполнением ковша),

перемещения заполненного ковша к месту разгрузки,

выгрузки грунта из ковша и возвращения ковша в забой.

Продолжительность рабочего цикла в зависимости от мощности и типа экскаватора и условий работы колеблется от 12 до 80 сек. Производительность одноковшового экскаватора на 1 м3 ёмкости ковша в зависимости от условий работы составляет от 100 до 350 тыс. м3в год, или 80-180 м3/ч. Одноковшовые экскаваторы используются для разработки любых, в том числе самых крепких и неоднородных, грунтов с крупными твёрдыми включениями. Для работы в более мягких грунтах одноковшовые экскаваторы могут снабжаться ковшами увеличенной ёмкости. Скальные породы и мёрзлые грунты перед разработкой одноковшовым экскаватором разрыхляют (обычно взрывом)

По роду ходового оборудования различают гусеничные, колёсные, шагающие, на ж. - д. ходу, плавучие, колёсно-гусеничные одноковшовые экскаваторы.

По типу привода - с одним двигателем и со смешанным и индивидуальными приводами всех рабочих механизмов.

По роду силовой установки - с приводом от двигателя внутреннего сгорания (дизельные, редко карбюраторные и газогенераторные), электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные.

По виду управления - с ручным, гидравлическим, пневматическим, электрическим и смешанным.

По виду рабочего оборудования экскаваторы подразделяются на одноковшовые с жёсткой шарнирно-скользящей связью ковша со стрелой (прямая лопата), с жёсткой шарнирной связью ковша со стрелой (обратная лопата), с гибкой связью ковша со стрелой (драглайн, грейфер и др.).

Наиболее распространено оборудование прямой лопаты; им оснащаются экскаваторы любой мощности с ковшами ёмкостью до 153 м3. Экскаваторы с оборудованием прямой лопаты и с разгрузкой в транспортные средства или отвал целесообразно применять при разработке месторождений полезных ископаемых и для рытья котлованов, преимущественно в крепких, каменистых и скальных породах и грунтах, а также в устойчивых грунтах ср. крепости. Оборудование обратной лопаты используется для рытья узких траншей (шириной 0,7 - 1,5 м и глубиной до 8 м), особенно с вертикальными стенками для прокладки сетей канализации, нефтепроводов, устройства фундаментов в крепких и каменистых грунтах, а также сооружения небольших котлованов.

Рабочее оборудование экскаватора-драглайна состоит из стрелы и ковша, подвешенного к стреле при помощи подъёмного и тягового канатов. Выемку грунта драглайн производит, как правило, ниже уровня установки экскаватора; ковши применяются различной ёмкости - в скальных предварительно разрыхлённых породах допускается работа драглайна при ёмкости ковша свыше 10 м3. Продолжительность цикла обычно на 10-20 больше, чем при работе экскаватора с оборудованием прямой лопаты. С оборудованием драглайна работает до 40 одноковшовых экскаваторов. Драглайны, имеющие т. н. шагающий ход, получили название шагающих драглайнов. Оборудование грейфера применяется для погрузочных работ, рытья котлованов с отвесными стенками, для работ под водой. Оборудование струга приспособлено для планировочных работ, удаления дорожной одежды и т.п. Отдельные модели экскаваторов, предназначенные в основном для строительства (с ковшами ёмкостью до 5 м3), снабжают различным сменным оборудованием не только для земляных, но и для монтажных, подъёмно-транспортных, погрузочно-разгрузочных, свайных и буровых работ, валки леса и корчёвки пней и т.п. Такие экскаваторы обычно называются универсальными, т.к они применимы во многих видах земляных и строительных работ. Если число единиц сменного оборудования не превышает трёх (например, лопата, драглайн, кран), экскаватор называется полууниверсальными.

Получают широкое распространение экскаваторы с гидроприводом, т. н. гидроэкскаваторы, у которых все виды рабочих органов шарнирно связаны с поворотной платформой и перемещаются с помощью гидроцилиндров, приводимых в движение насосами высокого давления (10 - 40 МПа). В этом случае для передачи вращения (привод поворота, хода) обычно применяют гидравлические двигатели. Этот вид одноковшовых экскаваторов изготовляется с ковшами малой (до 1,8 м3), средней (2-3 м3) и большой (3,2-6 м3) ёмкости. Основное рабочее оборудование - обратная лопата. Удельная мощность гидравлических экскаваторов в зависимости от условий работы (мягкие или крепкие грунты) составляет от 133 до 213 квт на 1 м3 ёмкости ковша.

В зависимости от назначения одноковшовые экскаваторы подразделяют на строительные, карьерные, строительно-карьерные и вскрышные, кроме того, выделяют тоннельные экскаваторы, плавучие и др.

Строительные экскаваторы - самый распространённый тип одноковшовых экскаваторов: насчитывают около 200 моделей, выпускаемых более чем 80 отечеств. и зарубежными заводами. Различают: универсальные малой мощности (ёмкость ковша 0,05-1,8 м3, грузоподъёмность крана 0,7-45 т, масса 1,5-65 т); средней мощности - полууниверсальные (ёмкость ковша 2-3 м3, грузоподъёмность крана 60-80 т, масса 72-105 т); большой мощности - полууниверсальные (ёмкость ковша 3,25-6 м3, грузоподъёмность крана 100-150 т, масса 115-210 т). Удельная масса на 1 м3 ёмкости ковша для крепких грунтов составляет для этих экскаваторов 33-36 т. Экскаваторы малой мощности часто имеют сменное гусеничное и пневмоколёсное ходовое оборудование и одномоторный привод.

У гидравлических экскаваторов индивидуальный или смешанный привод. Карьерные экскаваторы изготовляются с оборудованием лопаты, реже со сменным оборудованием драглайна и крана. Отличаются мощным рабочим оборудованием, высокими рабочими усилиями и скоростями, коротким циклом работы, что обусловливает по сравнению с др. экскаваторами тех же типоразмеров большую производительность при погрузке в транспортные средства, особенно при крепких грунтах. Экскаваторы средней (ёмкость ковша 2-4 м3) и большой (ёмкость ковша 5-20 м3) мощности, массой 76-900 т предназначены для работы в карьерах, особенно в крепких, предварительно взорванных породах и грунтах с погрузкой главным образом в большегрузные автосамосвалы. Выпускаются как в виде полууниверсальных экскаваторов, так и спец. лопат со стандартным и удлинённым оборудованием для верхней погрузки в средства транспорта, расположенные на бровке забоя (выемки). Ходовое оборудование - гусеничное. Силовое оборудование - электрическое с индивидуальным приводом механизмов по системе генератор - двигатель. Удельная мощность приводного двигателя 60 - 80 квт на 1 м3 ёмкости ковша, давление на грунт 0,15-0,25 МПа, скорость хода 0,6-1,5 км/ч. Гидравлические карьерные экскаваторы имеют ёмкость ковша до 8-9 м3,разрабатываются модели с ковшами ёмкостью 12-20 м3.

Строительно-карьерные экскаваторы средней и большой мощности предназначены для работы в основном на карьерах нерудных строительных материалов. По своей конструкции они занимают среднее положение между строительными и карьерными. Вскрышные экскаваторы изготовляют обычно с оборудованием лопаты для перемещения в отвал вскрышных пород на карьерах. Вскрышные экскаваторы с ковшами ёмкостью до 15 м3 применяются также для погрузки в транспортные средства, расположенные на бровке разрабатываемого забоя. Ёмкость ковша экскаватора от 6 до 153 м3, масса 700-12 700 т. Ходовое оборудование мощных моделей - 4 спаренные гусеницы. Силовое оборудование такое же, как у карьерных экскаваторов. Удельная масса 45-90 т на 1 м3 ёмкости ковша, скорость хода 0,3-0,5 км/ч. Помимо механической лопаты на вскрышных работах применяются драглайны на шагающем ходу со стрелами длиной до 100 м, с ковшами ёмкостью от 5 до 168 м3, массой до 14 тыс. т. Они являются основным оборудованием при бестранспортных системах разработки месторождений полезных ископаемых.

Тоннельные и шахтные экскаватор используют в подземных условиях в выработках большого поперечного сечения при проходке тоннелей, сооружении камер подземных сооружений, выемке полезных ископаемых. Ёмкость ковша 0,75-1 м3, масса 16-30 т.

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. 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. 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. 3. Подъем стрелы. Данная операция, предшествующая разгрузке ковша, производится с целью увеличения погрузочной высоты.
4. 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. 1. Заглубление стрелы в выемку. В то же самое время выполняется позиционирование рукояти экскаватора.
2. 2. Загрузка ковша его поворотом относительно рукояти;
3. 3. Выглубление стрелы.
4. 4. Поворот рукояти и ковша во избежание высыпания набранного грунта (совершается синхронно с выглублением стрелы).
5. 5. Поворот платформы с базирующимся на ней рабочим оборудованием.
6. 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»

Классификация экскаваторов

Экскаваторами называются землеройные машины, предназначенные для копания и перемещения грунта. Все экскаваторы делят на две большие группы: непрерывного действия - многоковшовые и периодического (цикличного) действия - одноковшовые.

Экскаваторы непрерывного действия обе операции - копание грунта и его перемещение - выполняют одновременно; экскаваторы периодического действия выполняют эти операции последовательно, прерывая копание на время перемещения грунта. Таким образом, рабочее время машины, в течение которого выбирают грунт, больше у экскаваторов непрерывного действия и производительность их выше, чем производительность экскаваторов периодического действия. Несмотря на это, шире распространены одноковшовые экскаваторы, преимущество которых заключается в их универсальности, т. е. возможности применения как на земляных, так и на погрузочно-разгрузочных работах и в любых самых тяжелых, в том числе скальных (с предварительным взрыванием), грунтах. Многоковшовые экскаваторы используют в основном при рытье траншей и добыче нерудных материалов в карьерах в однородных грунтах, не имеющих каменных включений.

Как одноковшовые, так и многоковшовые экскаваторы бывают сухопутными и плавучими.

Сухопутные экскаваторы имеют гусеничное, пневмоколесное и шагающее (последнее применяют только в одноковшовых экскаваторах) ходовое оборудование.

Механизмы экскаватора приводятся в движение дизелями, карбюраторными, паровыми или электрическими двигателями. Подавляющее большинство современных экскаваторов оборудовано дизелями и электрическими двигателями как наиболее экономичными. Реже применяют карбюраторные двигатели.

Выбор двигателя определяется условиями, в которых будет работать экскаватор. Так, на экскаваторах, работающих на строительстве железных и шоссейных дорог, то есть там, где машину нужно сравнительно часто перевозить с места на место, используют дизели. На экскаваторах, постоянно работающих в одном и том же месте, например в карьерах по добыче нерудных материалов» на угольных разрезах и т. п., выгодцо применять электродвигатели, так как электричество - наиболее дешевый вид энергии. Кроме того, упрощается обслуживание и отпадает необходимость в постоянном снабжении машины топливом.

Поэтому на экскаваторах с ковшами емкостью до 3 м3 чаще устанавливают дизели, а на экскаваторах большей мощности - электрические двигатели.

Если все механизмы экскаватора приводятся в движение от одного двигателя, такой привод называется одномоторным. Если в экскаваторе каждый механизм (или некоторые из механизмов) приводится в движение отдельным двигателем (обычно электрическим), такой привод называется многомоторным.

В СССР одноковшовые экскаваторы с одномоторным приводом изготовляли с ковшами емкостью до 2,5-3 м3, за рубежом - до 4-4,5 м3. В настоящее время готовят к производству экскаваторы

с дизель-электрическим многомоторным приводом, на которых устанавливают ковши емкостью 1,6 м3 (Э-1602). Кроме того, началось производство экскаваторов с многомоторным гидравлическим приводом, где применяют ковши емкостью 0,25 м3 (Э-2513 и Э-2514), и готовится производство гидравлических экскаватороз с ковшом емкостью 0,4-0,5 м3.

Распространение многомоторного привода в частности объясняется тем, что механизмы экскаватора выполняют в виде отдельных агрегатов, которые легко могут быть установлены при сборке машин и заменены во время их ремонта (при агрегатном методе ремонта). Кроме того, такая конструкция позволяет применять на разных машинах одинаковые или почти одинаковые (унифицированные) узлы, что даст возможность наладить крупносерийное специализированное производство их и уменьшить номенклатуру запасных частей.

Для передачи движения от двигателя к рабочим механизмам используют следующие виды привода:
– механический, когда движение передается при помощи валов, шестерен, червячных пар, цепных передач;
– гидравлический объемный, где роль привода выполняют гидронасос (один или несколько), маслопроводы и гидромоторы (или’ гидроцилиндры);
– в маслопроводах циркулирует жидкость, передающая энергию от насосов к гидромоторам (или гидроцилиндрам), приводящим рабочие механизмы в движение; этот способ основан на свойстве жидкости не сжиматься;
– гидродинамический, где для передачи энергии используют тур-бомуфты или турботрансформаторы; его применяют обычно в сочетании с механическим для плавной работы механизмов и автоматического регулирования скорости движения в зависимости от величины нагрузки (с увеличением нагрузки скорость движения рабочих механизмов уменьшается и наоборот);
– электрический, применяемый на экскаваторах с многомоторным приводом в сочетании с механическим; этот привод дает возможность машинисту по желанию регулировать скорость движения механизмов экскаватора, автоматически изменять скорость в зависимости от нагрузок, а также совмещать рабочие движения;
– смешанный, состоящий из приводов двух видов, например механического и электрического.

Механический привод наиболее распространен, поэтому его наличие на экскаваторе никак не оговаривается в названии машины, а указывается обычно только тип двигателя, например дизельный одноковшовый экскаватор с ковшом емкостью 0,5 м3. Если же применяют привод другого вида, то это указывают в названии экскаватора, например дизель-электрический экскаватор, то есть экскаватор с дизельным силовым оборудованием и электрическим приводом..

Все сказанное относится как к экскаваторам периодического действия (одноковшовым), так и к экскаваторам непрерывного действия (многоковшовым).

Таким образом, экскаваторы различают:
1) по способу перемещения (плавучие и сухопутные);
2) по типу силового оборудования (с»дизелем, карбюраторным, электрическим или паровым двигателем);
3) по количеству двигателей (одномоторные, многомоторные);
4) по виду привода (механические, гидравлические объемные, гидродинамические, электрические, смешанные);
5) по типу ходового оборудования сухопутных экскаваторов (гусеничные, пневмоколесные).

Кроме перечисленных признакрв классификации, каждая из групп экскаваторов отличается более мелкими признаками - размерами, мощностью, назначением.

Одноковшовые экскаваторы делят по назначению на три основные группы: – строительные, с ковшами емкостью до 3 м3, предназначенные для земляных и погрузочно-разгрузочных работ в строительстве;
– карьерные, с ковшами емкостью от 2 до 8 м3, предназначенные для работы в карьерах на разработке рудных и угольных месторождений, а также скальных пород;
– вскрышные, с ковшами емкостью свыше 6 м3, предназначенные в частности для разработки верхних слоев пород (вскрыши), покрывающих пласты полезных ископаемых (угля, руды).

Вскрышные экскаваторы отличаются удлиненным рабочим оборудованием, что дает возможность отваливать грунт на большое расстояние от места выработки. К этой группе машин относятся также и мощные шагающие экскаваторы - драглайны, используемые на горных работах для перекидки верхних слоев пород в выработанное пространство, а также на больших гидротехнических строительствах.

Одноковшовые экскаваторы следует различать по использованию их с различными видами рабочего оборудования.

Универсальными экскаваторами называются машины, имеющие не менее четырех видов сменного рабочего оборудования. Строительные экскаваторы обычно выпускают универсальными, причем один вид рабочего оборудования может быть заменен другим в процессе эксплуатации.

Специальными называют экскаваторы, имеющие только о чин вид рабочего оборудования. Их, как правило, выпускают с ковшами емкостью свыше 6 м3, однако специальными могут быть и экскаваторы с ковшами меньшей емкости (например, подземные).

В настоящей книге описаны выпускаемые отечественной промышленностью одноковшовые строительные сухопутные экскаваторы, полноповоротные и неполноповоротные.

Рис. 1. Схема одноковшового экскаватора:
1 - ходовое оборудование, 2 - поворотная платформа,

Экскаватором называется машина, служащая для механической добычи нетвердых или размельченных горных пород (рис. 2).

Наряду с отделением части породы от массива, экскаватор перемещает добытую породу на некоторое расстояние до транспорта, или до отвала, если добываемая порода сбрасывается в отвал на месте (при рытье котлованов, при заготовке глины в конуса или гряды).

Постройка первого одноковшового экскаватора относится к 1836 году. Несколько позже, в 1860 году, был сконструирован многоковшовый экскаватор.

В дореволюционной России первый одноковшовый экскаватор появился много позднее-в 1900 году. Незначительное количество таких экскаваторов было выпущено для разработки песчаных карьеров железнодорожного ведомства. Многоковшовые же экскаваторы в тот период у нас совершенно не изготовлялись.

В Советском Союзе экскаваторостроение получило мощное развитие.

По способу действия и расположению рабочего снаряда экскаваторы делятся на следующие основные классы: одноковшовые, кабельные, многоковшовые.

По способу передвижения в рабочем состоянии они подразделяются на экскаваторы с рельсовым и гусеничным ходом.

За последние годы промышленность тяжелого машиностроения стала выпускать сверхмощные одноковшовые экскаваторы, перемещающиеся в рабочем состоянии при помощи шагающего механизма.

Многоковшовые экскаваторы строятся также и пловучими (так называемые землечерпалки) для работ по углублению рек, каналов и прочих водоемов. Одной из разновидностей таких землечерпалок являются драги, применяемые в золотодобывающей промышленности.

Рис. 2. Одноковшовый экскаватор на гусеничном ходу.

Экскаваторы приводятся в действие электромоторами постоянного или переменного тока, паровыми машинами или двигателями внутреннего сгорания.

К атегория: - Эксплуатация экскаваторов

Основные виды рабочего оборудования, параметры и индексация строительных экскаваторов. Производительность и пути ее повышения. Машины и оборудования для мерзлых грунтов. Применение машин с традиционными органами для разработки мерзлых грунтов. Виды специальных машин.

Общая классификация одноковшовых экскаваторов (назначение, устройство, рабочие процессы, технологические возможности, производительность, область применения). Прямая и обратная лопата, драглайн, грейфер

Одноковшовыми экскаваторами называют позиционные землеройные машины цикличного действия, оборудованные ковшовым рабочим органом. Рабочий цикл О.Э. состоит из последовательно выполняемых операций копания грунта, его перемещения в ковше к месту отсыпки, разгрузки ковша с отсыпкой грунта в отвал или транспортное средство и возвращения ковша на позицию начала следующего рабочего цикла. Это называют экскавацией. После отработки элемента забоя экскаватор перемещают на новую позицию. О.Э.классифицируют:

1-по назначению: строительные, строительно-карьерные, карьерные, вскрышные, туннельные, шахтные;

2-по виду рабочего оборудования: прямая и обратная лопата, драглайн, грейфер, планировщик;

3-по исполнению рабочего оборудования: канатные, гидравлические

4-по виду ходовых устройств: пневмоколесные (автомобильные и тракторные базы), гусеничные, шагающие;

5-по возможности вращения поворотной части: полноповоротные и неполноповоротные;

6- по числу установленных двигателей: одно- и многомоторные.

О.Э. Могут иметь крановое, сваебойное, трамбовочное и другое сменное оборудование. С одним видом рабочего оборудования – специальные, а укомплектованные сменными видами рабочего оборудования – универсальными.

Строительные экспедиторы предназначены для разработки грунта до IV категории без предварительного разрыхления, мерзлые и скальные после их разрыхления. Гидравлические экскаваторы используются в 80% в общем объеме производства.

Главным параметром ОЭ является его масса. В зависимости от массы они подразделяются на размерные группы.

Размерные группы характеризируются набором основных параметров:

1)- мощность силовой установки;

2)- вместимость ковша;

3)- усилие на его зубьях;

4)- размеры рабочей зоны;

5)- продолжительность рабочего цикла;

6)- скорости передвижения;

7)- частота вращения поворотной платформы;

8)- преодолеваемые уклоны;

9)- удельное давление на грунт;

11)- габаритные размеры и другие.

размерная группа	масса унив-х О.Э., т
О. Э.	свыше	до
	- 6,3	6,3

Индексы. О. Э. – ЭО-0000:

1цифра – размерная группа;

2цифра – тип ходового устройства(1. гусеничные, 2. гусеничные с увеличенной опорной поверхностью, 3. пневмоколесные, 4. спец шасси автомобильного типа, 5. шасси грузового автомобиля, 6. на базе трактора);

3цифра тип подвески рабочего оборудования (1 и 2 – с гибкой и жесткой подвеской, 3 – телескопическое рабочее оборудование);

4цифра – номер модели экскаватора.

Например ЭО-4123:

Экскаватор одноковшовой, строительный, универсальный, 4 размерной группы с гусеничным ходовым устройством, с увеличенной опорной поверхностью, жесткой подвеской рабочего оборудования, третьей модели. Буквами далее – очередная модернизация и климатическое исполнение.

Техническая производительность О. Э.:

,

где q - емкость ковша;

Коэффициент наполнения;

Коэффициент разрыхления грунта;

Продолжительность рабочего цикла;

Продолжительность одной передвижки на новую позицию;

Число рабочих циклов на одной позиции.

Эксплуатационная производительность:

,

где - продолжительность периода работы экскаватора;

Коэффициент использования во времени (при односменной работе Кв=0,2-0,25).

Основные рабочие органы гидравлических экскаваторов являются ковш обратной и прямой лопат, погрузчика и грейфера.

Сменные рабочие органы: бульдозерные отвалы, однозубые и многозубые рыхлители, гидромолоты, крановые подвески, разные модификации грейферов и захватов, шнековые буры.

Экскаватор состоит из базовой части и рабочего оборудования.

Базовая часть: состоит из ходовой тележки с нижней рамой, опорно-поворотного устройства, поворотной платформы с насосно-силовой установкой, узлов гидравлической системы привода и кабины машиниста.

Рабочее оборудование – обратная лопата включает последовательно соединенные между собой шарнирами стрелу, рукоять и ковш. Оно предназначено для разработки грунтов в основном ниже уровня стоянки экскаватора.

Рабочая зона полноповоротного экскаватора – это часть пространства, ограниченного тороидальной поверхностью, радиальное сечение которой, называется осевым продольным профилем рабочей зоны.

По нему определяют рабочие размеры:

Hmax – максимальную глубину копания;

Rkcmax – радиус копания на уровне стоянки экскаватора;

Hвmax – высоту выгрузки.

Рабочее оборудование – прямая лопата – для разработки грунта выше уровня стоянки экскаватора состоит из стрелы, рукояти и ковша. Стрела короче, чем у обратной лопаты. Привод стрелы обеспечивается двумя гидроцилиндрами, а рукояти одним. Относительно рукояти ковши могут быть поворотными и неповоротными. Такой экскаватор разрабатывает грунт движением ковша снизу (от уровня стоянки экскаватора) вверх (до верхнего обреза забоя).

Рабочее оборудование – грейфер – используют для отрывки рабочих котлованов, очистки водоемов и каналов, для разгрузки и погрузки сыпучих материалов. Оно состоит из двухчелюстного ковша, установленного на нижнем конце штанги, подвешенной к рукояти обратной лопаты на двух цилиндрических шарнирах, позволяющих ковшу занять отвесное положение. Челюсти раскрываются гидроцилиндрами.

Для начала работы ковш с раскрытыми челюстями опускают на захватываемый материал, затем их замыкают. Ковш внедряется в материал и заполняется им. Затем его поднимают рукоятью из выемки С поворотом платформы на разгрузку. Ковш разгружают размыканием челюстей. Для рыхления прочных и мерзлых грунтов экскаваторы комплектуют оборудованием: однозубым рыхлителем, гидромолотом (разрушение скальных пород, взламывание асфальта при ремонте дорог).

Драглайном называют рабочее оборудование О. Э. с ковшом, подвешенным к стреле на подъемном канате и перемещаемым при копании грунта тяговым канатом.

Строительные драглайны с ковшами 0,3 до 3 куб.м для разгрузки грунта ниже уровня стоянки при отрывке котлованов и траншей, при подводной разработке выемок, погрузки и разгрузки сыпучих и дробленных материалов. Они работают преимущественно с разгрузкой в отвал.

Сменные рабочие органы (гидромолоты, гидротрамповки, рыхлители, вилочные захваты, грейферы, клещевые захваты, планировочные отвалы и др.) Экскаваторы – планировщики, неполноповоротные экскаваторы, мини экскаваторы (qк=0,03-0,2куб.м) в стесненных и труднодоступных местах, внутри зданий, при ремонтных работах, микро-экскаваторы (b=1м, qк=0,02куб.м)

Классификация экскаваторов непрерывного действия (Э.Н.Д.). Назначение, область применения, устройство, рабочий процесс, технологические возможности и производительность траншейных и цепных экскаваторов

Э. Н. Д. – это землеройные машины, непрерывно разрабатывающие грунт с одновременной погрузкой его в транспорт или в отвал. Рабочий орган оборудован несколькими ковшами, скребками, резцами, поочередно отделяющими грунт от массива. Их крепят на едином рабочем органе – роторе или замкнутой цепи.

Их классифицируют по:

назначению или виду выполняемых работ:

а) траншейные;

б) карьерные;

в) строительно-карьерные;

по типу рабочего органа:

а) роторные;

б) цепные (скребковый, фрезерный);

по способу копания:

а) продольного;

б) поперечного.

Роторы применяют для разработки траншей ограниченной глубины (до 3 м). Цепные глубиной до 6м и более. Их применяют для разработки однородных грунтов до IV категории. Крупные каменистые включения снижают ресурс этих машин. Для мерзлых грунтов главный параметр траншейных экскаваторов глубина отрываемой траншеи, масса и мощность двигателя.

ЭТР-254 – экскаватор траншейный роторный четвертой модели для разработки траншей глубиной 2,5м.

ЭТЦ-165 – экскаватор траншейный цепной пятой модели для разработки траншей глубиной до 1,6м.

Траншейный экскаватор состоит из двух частей – тягача и рабочего оборудования, соединенных между собой полуприцепной или навесной схемами.

Рабочее оборудование траншейного экскаватора обеспечивает отрыв от массива грунта в траншее проектной глубины и ширины с откосами или без них, полный вынос его из траншеи и отсыпку в бруствер (кавальер) рядом с траншеей. Последнюю операцию выполняет ленточный отвальный конвейер, установленный перпендикулярно продольной оси траншеи в полости ротора (на роторных экскаваторах) или на тягаче (на цепных). Для разработки узких траншей (щелей) применяют бесконвейерные скребковые фрезерные траншейные экскаваторы.