Техника эта была известна еще во времена Леонардо да Винчи, но представляла собой упрощенную модель. Благодаря прогрессу машины стали более совершенными, а виды экскаваторов и их модификации позволяют использовать строительную технику не только для разрабатывания грунта.

Классификация экскаваторов по типу ходовой части

Экскаваторы применяются для прокладки магистралей, планировки территорий, расчистке железнодорожных путей от снега. Некоторые приспособления позволяют превратить землеройную машину в погрузочно-разгрузочную технику и даже использовать в подземных шахтах.

Многообразие спецтехники благодаря различным факторам разделяют на виды. Классификация экскаваторов проводится по нескольким направлениям. Но в первую очередь выделяют машины по типу ходовой части, определяющей место применения техники:

• на автомобильных и тракторных шасси базируют колесный экскаватор. Технику от других типов отличает скорость перемещения и мобильность;
• высокую производительность обеспечит гусеничный экскаватор на металлическом, резиновом или комбинированном ходу. Продуктивно работают на рыхлых грунтах, но к месту действий приходится доставлять на вспомогательной технике;
• среди землеройной техники выделяются и шагающие модели, перемещающиеся посредством опорных лап или башмаков. Некоторые из них оснащены стрелой ();
• задействованы в горных разработках и добывающей промышленности;
• модели, устанавливаемые на платформах, называют железнодорожными, и применяют их исключительно для работ на ж/д путях и прилегающей к ним территории;
• имеются также экземпляры, работающие на воде – это плавучие модели, закрепленные на понтонах. С помощью данной техники производят чистку водоемов или добывают со дна песок, а также используют для расширения речных русел.

Все экскаваторы созданы для работ в определенных условиях. Это позволяет обеспечить высокую производительность каждого технологического процесса.

Какие бывают экскаваторы по эксплуатационному назначению

Проводится классификация экскаваторов и по их функциональному назначению. Эти машины снабжаются специальными приспособлениями под каждый вид работ:

• классической является модель, выполняющая земляные и погрузочные процессы; такая техника оснащена механической лопатой;
• траншейная техника незаменима при прокладке магистральных трубопроводов, при рекультивации земель и на мелиоративных работах;
• струги необходимы для расчистки железнодорожных путей от снега;
• на работах с грунтом, расположенным ниже уровня поверхности, на которой размещена техника, применяют драглайны;
• с помощью планировщиков делают выемки в земляном полотне и формируют насыпи.

Наряду с машинами классических размеров, отлично функционируют и мини-экскаваторы. Они незаменимы на небольших участках, где землеройные действия выполняются малыми объемами.

Виды экскаваторов по режиму эксплуатации

Еще один фактор, определяющий вид экскаватора – режим его работы. Разделяют технику на 2 позиции: непрерывного действия (многоковшовые) и циклические (одноковшовые). Отличаются они не только навесным оборудованием, но и принципом работы.

Циклические

Техника данного типа функционирует по принципу циклического действия. Машина снабжена одним навесным оборудованием – ковшом, выполняющим последовательно разработку грунта и его выемку. Подходит для работ практически на всех типах грунтов.

Одноковшовый экскаватор – универсальная техника, приспособленная под различные типы навесного оборудования. Это позволяет чаще всего использовать именно циклические машины. В зависимости от предстоящих операций можно подобрать экскаваторы различной мощности с соответствующим объемом ковша.

По области применения определяют такую классификацию:

• универсальные строительные машины – для земляных и погрузочно-разгрузочных действий;
• – для разработки угольных и рудных месторождений, а также скальных пород;
• вскрышные необходимы при строительстве гидротехнических сооружений, а также эффективны при добыче полезных ископаемых.

К циклическим моделям относятся также подземные, туннельные и торфяные, имеющие узкую специализацию.

Непрерывные

Техника непрерывного действия снабжена несколькими ковшами, что позволяет выполнять работы без остановок. Одновременно проводится выемка грунта и его перемещение. Благодаря обилию рабочего оборудования данный вид экскаватора способен проводить разработку в разных плоскостях – вертикально, горизонтально и даже по кругу.

Это обеспечивает высокую производительность, но только на почвах с однородной структурой. Имеется ограничение и по глубине землеройных работ. В ряде случаев потребуется дополнительное устройство для перебазировки отвальной земли к поверхности траншеи, канала или канавы (многоковшовые машины используются именно на этих работах).

Различия между экскаваторами по типу оборудования

Основной орган данной специализированной техники, наиболее распространенный – ковш. Также часто используются грейферы и крюки. По типу конструкций оборудование классифицируют таким образом:

• ковш с гибкой подвеской – приводится в движение посредством канатов;
• землекоп на жесткой подвеске – рабочие элементы двигаются гидроцилиндрами;
• планировщики с телескопической стрелой, суть которой – втягивание и выдвижение.

Среди техники непрерывного и циклического действия имеется своя классификация экскаваторов – по типу навесного оборудования, которым и выполняются все работы.

Одноковшовые

Конструкция техники данного типа позволяет устанавливать на экскаваторе различные виды дополнительного оборудования:

• прямая лопата необходима в условиях, когда разрабатываемый грунт находится выше уровня площадки, на которой установлен экскаватор. При этом не имеет значения тип почвы – приспособление универсально;
• кроме рытья земли лопата используется для погрузки и выгрузки различных материалов;
• лопата обратная делает выемки земли на уровне ниже плоскости размещения экскаватора. Данное устройство применяют при рытье траншей, котлованов и отсыпке насыпей. Все движения лопаты идут по направлению к экскаватору;
• в двух направлениях выполняет действия струг, положение, которого необходимо переустанавливать соответственно тележке;
• грейферы используют, как универсальное оборудование на различных грунтах, для всевозможных работ, в любых климатических условиях;
• высокоэффективно оборудование на мерзлых грунтах и разработке твердых пород; применяется для разрушения строительных конструкций и асфальтобетона;
• приспособление поможет корчевать пни и заменит собой подъемный кран;
• с помощью грейферов легко выполняются и действия под водой;
• для работ на больших глубинах используют драглайн, где ковш подвешен с помощью каната на стреле. Отличительной чертой этого типа техники является высокая маневренность;
• на наклонных поверхностях используют телескопическое оборудование; независимо от угла наклона насыпи ковш экскаватора перемещается строго прямолинейно;
• телескопическое оборудование позволяет с максимальной точностью и в кратчайшие сроки выравнивать наклонные плоскости.

Полноприводная и неполноприводная техника

Важно и место, где установлено оборудование:

Экскаватор полноповоротный

• у полноповоротной техники основной механизм закреплен на подвижной платформе. В данном случае оборудование будет отклоняться на неограниченное расстояние вокруг вертикальной оси;
• если оборудование закреплено на ходовой части экскаватора, у него ограниченный угол действия. Такая техника называется неполноповоротной.

Многообразие оборудования, прикрепляемого к одноковшовой землеройной технике, не только влияет на производительность, но и позволяет экономить бюджетные средства. Достаточно иметь один экскаватор и несколько разновидностей навесных приспособлений для выполнения различных технологических процессов.

Многоковшовые

Эта техника, по сравнению с одноковшовой, по своей специфике – узконаправленного типа. Поэтому и перечень прикрепляемого механизма невелик:

• роторные модификации представляют собой несколько ковшей, навешанных на вращающемся колесе. Этот тип техники используют в открытых траншеях для проведения вскрышных работ;
• цепные модели – это набор скребков выгребных, элементов подрезных и рыхлителей, установленных на подвижной конструкции.

Цепной вид техники применяют исключительно для рытья траншей на участках с мягким грунтом, без крупных вкраплений.

Разнообразие различного навесного оборудования, одновременно закрепленного на машинах непрерывного действия, позволяет рыть траншеи всевозможных конфигураций:

• прямоугольные;
• ступенчатые;
• трапециевидные.

Достаточно быстро многоковшовый экскаватор выроет траншею шириной 2 м и глубиной до 4 м. При этом весь выкопанный грунт отваливается в сторону, не мешая дальнейшему процессу.

Вакуумно-всасывающее оборудование

Есть еще один вид техники специфического назначения – эти машины оснащены всасывающими устройствами. Применяются они в подземных коммуникациях и на загрязненных территориях для очистки объекта от газа, воды, песка, камней.

Одноковшовые экскаваторы

Экскаватор (от лат. excavato – долблю) - землеройная машина, предназначенная для копания грунта с последующей его выгрузкой в отвал или в какие-либо транспортные средства.

Одноковшовый экскаватор - землеройная машина циклического действия для разработки (копания), перемещения и погрузки грунта.

Рабочим органом является подвижный ковш, закреплённый на стреле, рукояти или канатах. Ковш загружается за счет перемещения относительно разрабатываемого грунта. При этом корпус экскаватора относительно грунта остается неподвижным - тяговое усилие создаётся механизмами экскаватора. Это отличает экскаватор от скрепера и погрузчика, где тяговое усилие при загрузке ковша создаётся перемещением корпуса машины.

Одноковшовый экскаватор - наиболее распространённый тип землеройных машин, применяемых в строительстве и добыче полезных ископаемых.

Экскаваторы пришли на смену землекопам, механизировали их трудоемкий ручной труд и значительно повысили производительность земляных работ. Вместимость ковшей современных строительных экскаваторов может достигать 2-4 м.

Экскаваторы предназначены :

Для разработки выемок и насыпей;

Для рытья котлованов, каналов, траншей;

При сооружении дамб и расчистке территорий,

На вскрышных работах и в карьерах,

При перегрузке сыпучих строительных материалов

При планировочных работах и во многих других случаях.

Каждый вид работы требует применения оборудования, приспособленного для этого экскаватора и предназначенного для каждого конкретного случа

Применение . Область их применения в строительстве практически не ограничена. Там, где есть доступ для этой машины, земляные работы будут выполнены с высоким темпом и качеством.

Для каких конкретно работ предназначены экскаваторы? Их можно использовать при рытье котлованов, каналов, траншей, разработке выемок и насыпей, сооружении дамб и расчистке территорий, на вскрышных работах и в карьерах, при перегрузке сыпучих строительных материалов и планировочных работах и во многих других случаях.

Экскаваторы могут вести разработку грунта как выше уровня площадки, на которой они стоят, так и ниже этого уровня. Они могут действовать в стесненных условиях и разрабатывать грунт под слоем воды, выгружать выкопанный грунт в транспортные средства и отсыпать его на значительное расстояние от места копания в отвал, могут окончательно отделывать уклон и поверхность стенок траншей и котлованов, а также с достаточной точностью планировать горизонтальную поверхность строительной площадки или дна траншей и котлованов.

Очевидно, что каждый вид работы требует применения приспособленных для этого экскаваторов и предназначенного для каждого конкретного случая рабочего оборудования.

Однаковшовые экскаваторы получили большее распространение в строительстве, чем многоковшовые, в связи с тем, что обладают большей универсальностью.

Универсальность - это способность экскаватора выполнять разнообразные земляные работы, начиная от сооружения траншей, котлованов, каналов и кончая отсыпкой насыпей и дамб, а также вести погрузочно-разгрузочные работы. Конечно, все это экскаватор может выполнять только с помощью различного сменного рабочего оборудования.

Классификация. Одноковшовые экскаваторы классифицируются по типу шасси, типу привода, типу рабочего оборудования, возможности поворота рабочего оборудования относительно опорной поверхности.

- По возможности поворота рабочего оборудования относительно опорной поверхности

а). Полноповоротные

Рис.Схема полноповоротного экскаватора

Рабочее оборудование, приводы, кабина машиниста и двигатель устанавливаются на поворотной платформе, которая в свою очередь устанавливается на шасси посредством опорно-поворотного устройства (ОПУ), и может поворачиваться относительно него в любую сторону на любой угол. Части гидросистемы шасси и поворотной платформы полноповоротных экскаваторов соединены с применением коллектора, что позволяет производить неограниченное количество полных оборотов в одну сторону.

б). Неполноповоротные

Рис. Схема неполноповоротного экскаватора

на шасси колесного трактора:

1. Рама экскаватора, закрепленная на тракторе;

2. Поворотная колонка;

3. Стрела;

4. Рукоять;

5. Гидроцилиндр привода стрелы;

6. Гидроцилиндр привода рукояти;

7. Гидроцилиндр привода ковша;

9. Вариант установки ковша в положение обратной лопаты;

10. Сменный грузовой крюк;

11. Бульдозерный отвал;

12. Выносные опоры.

Рабочее оборудование закрепляется на шасси с помощью поворотной колонки. На многих машинах подобного типа поворотная колонка монтируется на поперечных направляющих, что позволяет перемещать ее вместе с рабочим оборудованием вправо-влево с последующей жесткой фиксацией для более удобного положения рабочего оборудования. Поворот рабочего оборудования осуществляется на угол 45-90 градусов от начального положения. Двигатель, механизмы, кабина машиниста размещены на неповоротном шасси. В настоящее время неполноповоротными выполняются экскаваторы, навешиваемые на тракторы.

- По типу шасси

а). Навешиваемые на тракторы

Рис. Экскаватор, навешенный на трактор «Беларусь».

Рис. Тракторный экскаватор зарубежного производства.

В качестве базового шасси используется трактор, чаще всего колёсный. Неполноповоротное экскаваторное оборудование устанавливается сзади (реже сбоку) трактора, на специальной раме. Наиболее распространенными являются экскаваторы, навешиваемые на тракторы класса 1,4. Характерный объём ковша - 0,2-0,5 м³. Применяются для выполнения небольших землеройных или погрузочных работ, чаще всего при ремонте инженерных сетей. Конструкция рабочего оборудования позволяет оперативно переставлять ковш для работы прямой или обратной лопатой. Ковш может заменяться грейфером, грузовыми вилами или крюком. Для привода используется двигатель базового трактора. Привод рабочего оборудования гидравлический. Благодаря относительно высокой скорости хода могут оперативно прибывать к месту выполнения работ, расположенных на расстоянии 20-30 км от места базирования. Трактор с навешенным экскаваторным оборудованием может использоваться также для выполнения транспортных и бульдозерных работ.

б). На автомобильном шасси

Рис. Экскаватор ЭОВ-4421 (Кирасир) на шасси КрАЗ-255.

Рис. Экскватор UDS на шасси Татра-141

В качестве базового шасси используется грузовой автомобиль, чаще всего повышенной проходимости. Обладают высокой скоростью перемещения. Применяются в случаях, когда требуется высокая мобильность: в военном деле (инженерные войска, дорожные войска), при выполнении спасательных операций, при строительстве дорог, очистке каналов. Рабочее оборудование - преимущественно - обратная лопата. Выпускаются экскаваторы с телескопической стрелой и поворотным ковшом, позволяющим оперативно переходить от прямой лопаты к обратной. Для привода может использоваться как двигатель базового автомобиля, так и отдельный двигатель, установленный на поворотной платформе.

в). Пневмоколёсные

Рис. Современный пневмоколёсный экскаватор

с гидравлическим приводом.

Рис. Пневмоколёсный экскаватор 50-х - 60-х годов с канатным приводом

Экскаваторы имеют собственное специальное шасси, опирающееся на колёса с пневматическими шинами. Выполняются чаще всего полноповоротными. Для повышения устойчивости и предотвращения сползания при загрузке ковша имеют выносные опоры. Имеют скорость хода до 30 км/ч. Могут буксироваться грузовыми автомобилями со скоростью до 40 км/ч. Проходимость по слабым грунтам ограниченная. Выпускаются в широком диапазоне размерных групп - от микроэкскаваторов с объемом ковша 0,04 м³ до тяжёлых колёсных экскаваторов - с объёмом ковша до 1,5 м³ . В связи со спецификой выполняемых работ: разработка котлованов, траншей, планировочные работы - рабочее оборудование - преимущественно обратная лопата. Могут использоваться с грейфером, челюстным захватом, гидравлическим молотом для рыхления грунта. Получили широкое распространение при выполнении различных видов строительных и ремонтных работ.

Привод колёс шасси может осуществляться как от двигателя рабочего оборудования через механические или гидравлические передачи (гидромоторы), так и от отдельного двигателя.

г). Гусеничные

Рис. Современный гусеничный экскаватор

Рис. Экскаватор DEMAG Bagger - один из самых крупных в своем классе

Экскаваторы имеют собственное специальное шасси с гусеничным движителем. Выполняются полноповоротными. Обладают высокой проходимостью и малым удельным давлением на грунт при большой массе. Могут работать на слабых и переувлажнённых грунтах, в том числе на торфоразработках. Имеют скорость хода 2-15 км/ч. К месту работ перевозятся тягачами на специальных тралах.

Рабочий диапазон объёмов ковша весьма широк: от миниэкскаваторов с объёмом ковша 0,04 м³ до карьерных с объёмом ковша 10 м³ . Имеются также особо тяжёлые карьерные гусеничные экскаваторы с объёмом ковша 26 м³ производства фирмы DEMAG (Германия).

Рабочее оборудование: прямая лопата, обратная лопата, драглайн. Может использоваться с грейфером, челюстным захватом, гидравлическим молотом для рыхления грунта. Получили широкое распространение в строительстве и при добыче полезных ископаемых. Ряд моделей гусеничных и пневмоколёсных экскаваторов имеют унифицированную поворотную платформу и рабочее оборудование.

Д). Шагающие. Шага́ющий экскава́тор - экскаватор на шагающем ходу, обычно с оборудованием драглайна. Применение гидравлического шагающего (в отличие от гусеничного) движителя позволяет снизить нагрузку на грунт (масса машин может достигать сотен и даже тысяч тонн) и повысить надёжность.

Рис. Шагающий экскаватор:

а – общий вид; б – вид ходового устройства.

Поворотная платформа с оборудованием шагающего экскаватора установлена на опорной плите. С поворотной платформой связаны лапы, которые при работе экскаватора подняты (не касаются грунта). При передвижении экскаватора лапы опираются на грунт. При этом опорная плита отрывается от грунта. Экскаватор передвигается на один шаг вперед (для некоторых моделей возможно движение назад). После этого лапы поднимаются и возвращаются в исходное положение. На шагающем ходу выпускают крупные карьерные экскаваторы с объёмом ковша 15 м³ - 40 м³ и вылетом стрелы до 65 м - 150 м . Рабочее оборудование - драглайн. Шагающими экскаваторами выполняются вскрышные работы (расчистка залежей полезных ископаемых от пустой породы), а также добыча полезных ископаемых и перемещение их в отвал (высотой до 40 м ). Погрузка полезных ископаемых шагающими экскаваторами в транспортные средства осуществляться не может.

е). Железнодорожные.

В качестве шасси экскаватора используется железнодорожная платформа. Применяются для ремонтных работ на железной дороге. Имеют объём ковша до 4 м³. Поворотная платформа и оборудование часто унифицировано с гусеничными экскаваторами.

ж). Плавучие.

Рис. Плавучий одноковшовый экскаватор - земснаряд.

Рабочее оборудование (драглайн или грейферное) установлено на понтоне. Применяются для погрузочно-разгрузочных работ, добычи песка, гравия из водоемов, дноочистительных и дноуглубительных работ. От плавучих кранов, оборудованных грейферами, плавучие экскаваторы отличаются меньшей высотой и упрощённой конструкцией стрелы.

По типу двигателя.

а). Паровые экскаваторы - в качестве двигателя используется паровая машина. Были распространены в начале 20-го века. В настоящее время не выпускаются. Моментно-скоростные характеристики паровой машины и рабочего оборудования экскаватора хорошо согласовываются, что упрощает механические передачи.

Рис. Паровой экскаватор.

б). Экскаваторы с двигателями внутреннего сгорания - наиболее распространённый тип. Экскаватор имеет собственный двигатель, чаще всего дизельный. Это обеспечивает автономность работы. Диапазон мощности двигателей, устанавливаемых на современные экскаваторы весьма широк (см. размерные группы).

Моментно-скоростные характеристики двигателя внутреннего сгорания и рабочего оборудования экскаватора несогласованы. Это требует применения на механических экскаваторах согласующих передач (редукторов, гидротрансформаторов). У гидравлических экскаваторов согласование обеспечивается гидравлическими передачами.

в). Электрические экскаваторы - для привода рабочего оборудования используеются электрические двигатели, получающие энергию от внешней сети или от собственного дизель-электрического агрегата. Электрический привод с питанием от внешней сети применяется для карьерных экскаваторов. Такие экскаваторы экономичны и не загрязняют атмосферу карьера. Электрический привод с питанием от собственного дизель-электрического агрегата применяется в плавучих экскаваторах.

г). Экскаваторы, работающие во взрывоопасной среде (в шахтах) первичного двигателя не имеют. Их гидравлическое оборудование питается жидкостью высокого давления от внешней маслостанции.

По типу механических передач (приводов рабочего оборудования):

а). С групповым механическим канатным приводом (механические);

Лебёдки механического экскаватора.

Тяговое усилие к рабочим органам передаётся посредством канатов (или цепей), движимых лебёдками. Привод лебёдок осуществляется от двигателя экскаватора посредством механических передач (зубчатых, цепных, фрикционных, червячных).

Универсальный экскаватор с механическим приводом оборудуется трехбарабанной лебёдкой. Стреловой барабан лебёдки используется для привода (подъёма и опускания) стрелы. Подъёмный барабан используется для подъёма ковша (или возврата рукояти при работе обратной лопатой). Тяговый барабан используется для подтягивания ковша к экскаватору (при работе драглайном, обратной лопатой). При работе прямой лопатой тяговый барабан связан с механизмом напора рукояти.

Механический канатный привод широко применялся на экскаваторах в прошлом. В современных моделях его применение сокращается по следующим причинам:

Экскаваторы с механическим канатным приводом имеют сложную конструкцию и содержат большое число быстроизнашивающихся изделий (накладки фрикционов, ленты тормозов, канаты).

Канатный привод обеспечивает ограниченное число независимых перемещений элементов рабочего оборудования;

Канатный привод технически сложно сделать автоматизированным;

Канатный привод не обеспечивает полной фиксации элементов рабочего оборудования в заданном положении.

На современных моделях канатный механический привод применяется только для драглайна или грейфера.

Рис. Лебёдки механического экскаватора

б). С индивидуальным электрическим приводом лебедок (электромеханические);

Тяговое усилие к рабочим органам передаётся посредством канатов (или цепей), движимых лебёдками. Привод каждой лебёдки и вспомогательных механизмов осуществлется индивидуальным электрическим двигателем. Такой привод применяется на тяжелых карьерных (в том числе и шагающих) и промышленных экскаваторах.

в). С гидравлическим приводом;

В экскаваторах с гидравлическим приводом (гидравлические экскаваторы) усилие на элементах рабочего оборудования создается гидроцилиндрами и гидродвигателями. Двигатель экскаватора приводит во вращение гидравлический насос, создающий давление рабочей жидкости в напорной магистрали гидросистемы. Через систему гидрораспределителей полости гидроцилиндров (гидродвигателей) соединяются с рабочей или сливной магистралями гидросистемы, что обеспечивает перемещение рабочего оборудования. В нейтральном положении (при запертых полостях гидроцилиндров) положение рабочего оборудования фиксируется. Для транспортировки экскаватора с помощью буксира предусмотрена возможность перевода гидроцилиндра стрелы и гидромотора механизма поворота в нейтральный транспортный ("плавающий") режим.

Индексация .

Стуктура индекса одноковшовых универсальных экскаваторов.

В числителе указаны маса экскаваторов, навесных на тракторе.

Технические характеристики.

Таблица 1

Основные характеристики одноковшовых универсальных экскаваторов 2–4-й размерных групп

Устройство. Экскаватор может быть различного конструктивного исполнения, в зависимости от предназначения.

Рабочее оборудование – это узлы машины, при помощи которых экскаватор непосредственно копает грунт (ковш, стрела, рукоять с системой их привода). В этих случаях также играет определенную роль тип ходовой части машин: снабжен ли экскаватор гусеничным ходом или имеет он пневмоколесную ходовую часть, позволяющую быстро перемещать машину с объекта на объект. Также важна возможность поворота рабочего оборудования или, иными словами, наличие у них поворотной платформы, которая создает широкие возможности для выгрузки грунта и прочих работ. Соответственно, особенности конкретных видов земляных работ, которые необходимо выполнить экскаватору, применение экскаваторов с определенным рабочим оборудованием, ходовой частью и типом его привода.

Рис.а. Рабочее оборудование экскаватора - обратная лопата:

1 – поворотная рама; 2 – кабина машиниста; 3 и 4 – нижняя основная и верхняя удлиняющая части стрелы; 5 и 6 – гидроцилиндры рукояти и ковша; 7 – рукоять; 8 – рычаг ковша; 9 – ковш; 10 – тяга; 11 – гидроцилиндр стрелы; 12 – стрела;

Рис.б. Рабочее оборудование экскаватора – прямая лопата:

1 – стрела; 2 – рукоять; 3 – тяга; 4 – зуб ковша; 5 – ковш; 6 – петля днища ковша; 7 -10 - гидроцилиндры; I - II – положение ковша прикопании.

Д о п о л н и т е л ь н о

Рабочее оборудование одноковшового экскаватора.

Рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов - совокупность рабочего оборудования одноковшового экскаватора.

Базовая машина одноковшового экскаватора обеспечивает функционирование различного рабочего оборудования. Последнее может выполняться сменным. Рабочее оборудование для копания грунта называют основным, а рабочее оборудование для выполнения других операций - дополнительным.

Основное рабочее оборудование.

А). Прямая лопата

Рис. Схема рабочего цикла гидравлического экскаватора с прямой лопатой.

Рис. Карьерный экскаватор с прямой лопатой и канатным приводом.

Прямая лопата - основное рабочее оборудование для разработки (копания) грунта выше уровня стоянки экскаватора. Ковш прямой лопаты закреплен на рукояти. Рукоять в свою очередь шарнироно закреплена на стреле. Стрела шарнирно закреплена на поворотной платформе машины. У гидравлических экскаваторов ковш на рукояти закреплён подвижно - разгрузка ковша обеспечивается его опрокидыванием с помощью гидроцилиндра. У механических экскаваторов положение ковша относительно рукояти в процессе работы не меняется - разгрузка ковша выполняется при открывании его днища. Копают грунт в направлении от экскаватора. Прямая лопата обеспечивает наибольшее усилие копания и наибольшую производительность (за счёт минимального количества операций в одном цикле копания). Применяется для добычи полезных ископаемых и погрузочных работ.

Рабочий цикл экскаватора с прямой лопатой состоит из следующих операций:

Поворот платформы - по окончании загрузки ковша выполняется поворот платформы с рабочим оборудованием экскаватора. Ковш перемещается к месту разгрузки. Его положение относительно поворотной платформы машины не изменяется.

Подъём стрелы - перед разгрузкой ковша выполнятеся подъём стрелы экскаватора для увеличения погрузочной высоты.

Разгрузка ковша - на гидравлических экскаваторах осуществляется поворотом ковша относительно рукояти (опрокидыванием). На механических экскаваторах выполняется открывание днища ковша.

Б). Обратная лопата

Рис. Схема работы гидравлического экскаватора с обратной лопатой

Обратная лопата - основное рабочее оборудование для разработки (копания) грунта ниже уровня стоянки экскаватора. Применяется при копании котлованов, траншей, при планировании откосов и отсыпке насыпей. Может применяться для погрузочных работ. При работе обратной лопатой грунт копают в направлении к экскаватору. Гидравлические экскаваторы с обратной лопатой могут разрабатывать грунт и выше уровня своей стоянки, правда с меньшей эффективностью чем прямая лопата.

В зависимости от типа применяемых приводов рабочий цикл обратной лопаты различаются.

Для гидравлических экскаваторов с независимым приводом стрелы, ковша и рукояти:

а). Заглубление стрелы в котлован с одновременным позиционированием рукояти;

в). Выглубление стрелы с одновременным разворотом рукояти и поворотом ковша для предотвращения высыпания грунта.

д). Разгрузка ковша его поворотом относительно рукояти.

Для механических экскаваторов с двухканатным приводом рукояти, зависимым положением стрелы и фиксированным положением ковша:

а). Заглубление стрелы и рукояти в котлован (выполняется растормаживанием подъемного каната);

в). Выглубление стрелы и рукояти из котлована (выполняется натяжением подъемного каната при натянутом и заторможенном тяговом канате);

г). Поворот платформы с рабочим оборудованием;

д). Разгрузка ковша поворотом рукояти относительно стрелы в направлении от экскаватора (выполняется натяжением подъемного каната при одновременном разматывании тягового каната).

Обратная лопата является наиболее универсальным рабочим оборудованием. Обеспечивает высокую точность позиционирования ковша, как относительно грунта, так и относительно транспортного средства, в которое производится погрузка грунта.

В). Экскаваторы с ротатором ковша.

Ряд моделей экскаваторов, например UDS-114 (производства Чехословакии), оснащается устройством переворота ковша (ротатором), позволяющим оперативно переходить из режима прямой лопаты в режим обратной лопаты.

Г). Планировщик откосов.

Разновидность обратной лопаты, предназначенной для планирования откосов в дорожном, мелиоративном и ландшафтном строительстве. Планировшик откосов обеспечивает перемещение режущей кромки ковша относительно грунта по прямой, направленной под заданным углом к горизонту. Для этого на гидравлический экскаватор устанавливается система автоматизированная управления (гидравлическая или электронная), обеспечивающая согласованное движение стрелы, рукояти и ковша. В качестве планировщика откосов нашли применение экскаваторы с телескопической стрелой.

Струг также используется для планировочных работ. Устанавливается на механические экскаваторы. Предлставляет собой стрелу, по которой канатом перемещается тележка, с закреплённым на ней ковшом. Угол планирования определяется углом наклона стрелы. Накравление копания стругом можно изменять перестановкой ковша относительно тележки.

Е). Драглайн.

Драглайн - рабочее оборудование с ковшом, гибко подвешенным на канатах. Применяется для разработки грунта ниже уровня стоянки экскаватора. Грунт копают в направлении к экскаватору. Применяется при разработке котлованов, отсыпки насыпей, добычи полезных ископаемых, дноуглубительных работ на водоёмах.

Драглайн имеет наибольшие радиус и глубину копания, а также наибольшую погрузочную высоту по сравнению с другими типами рабочего оборудования.

Для работы с драглайном гидравлического экскаватора на него устанавливают двухбарабанную главную лебедку с приводом от гидросистемы.

Переоборудования базовой машины механического экскаватора при работе драглайном не требуется.

Ж). Грейфер.

Грейфер используется для разработки узких глубоких котлованов (колодцев), выполнения погрузочно-разгрузочных работ. Грейферами могут оборудоваться как гидравлические, так и механические экскаваторы.

У гидравлических экскаваторов грейфер закрепляется на рукояти вместо ковша и имеет гидравлический привод челюстей. Грейфер может закрепляться и на напорной штанге, обеспечивающей его заглубление в котлован на 6 метров (для экскаваторов, выпускаемых в СНГ) и более. Напорная штанга представляет собой телескопическую стрелу, монтируемую на экскаватор вместо рукояти.

У механических экскаваторов грейфер подвешивается на канатах.

Рис. Двухчелюстный грейфер

Рис. Экскаватор с грейфером

З). Дополнительное рабочее оборудование:

Рыхлитель;

Рис. Экскаватор KOMATSU с рыхлителем

Сменное рабочее оборудование, предназначенное для рыхления твёрдого (мёрзлого) грунта, разрушения строительных конструкций, асфальто-бетонного покрытия.

Рыхлитель для механических экскаваторов представляет собой монолитный стальной груз, нижняя часть которого выполнена клинообразной или пикообразной. Подвешивается на канате. При работе рыхлитель поднимается за счёт натяжения каната на высоту порядка 3-6 метров и свободно падает на грунт (при расторможенном канате). Масса клинового рыхлителя в зависимости от размерной группы экскаватора составляет 0,5 - 6 т.

На гидравлических экскаваторах устанавливается молот-рыхлитель с гидравлическим приводом. Принцип его действия аналогичен отбойному молотку. Монтируется на вместо ковша.

В качестве рыхлителя может применяться дизель-молот, монтируемый на стреле экскаватора.

Свайный копёр;

Рис. Экскаватор со свайным копром

Подъёмный кран;

В связи с тем, что базовая машина экскаватора и подъёмного крана имеют сходную конструкцию - ряд моделей экскаваторов может комплектоваться крановым оборудованием. Так как скорость вертикального перемещения груза у крана должна быть в несколько раз меньше чем скорость подъёма ковша экскаватора, подъёмный канат запасовывают через полиспаст.

Манипулятор;

Рис. Экскаватор CATERPILAR с манипулятором осуществляет демонтажные работы с помощью ножниц для резки железобетона

Манипулятор представляет собой захват, монтируемый вместо ковша, используемый при монтажных и демонтажных работах. В настоящее время ряд фирм в России и за рубежом выпускает специальные машины-манипуляторы на базе одноковшовых экскаваторов. Такие машины имеют больший, чем у экскаваторов вылет стрелы и более сложную гидравлическую систему, обеспечивающую позиционирование захвата в трех плоскостях.

Корчеватель пней;

Экскаватор с гидравлической дробилкой;

Рис.Экскаватор с гидравлической дробилкой

Одноковшовые экскаваторы могут использоваться для корчевания пней. На гидравлических экскаваторах для этой цели вместо ковша устанавливается челюстный захват (см. статью грейфер). Для корчевании захват подводят к пню, разводят челюсти, заглубляют их в грунт, под корневую систему пня. Далее сводят челюсти захвата и, подъёмом стрелы, выдергивают пень. Всем этим процессом управляет один машинист.

При корчевании пней механическими экскаваторами к тяговому и подъёмному канатам прицепляется специальный якорь. Машинист экскаватора подводит якорь к пню, а помощник вручную заглубляет лапу якоря под корень пня. После этого осуществляется натяжение тягового каната при ослабленном подъемном, при этом якорь зацепляется за пень. Одновременным натяжением двух канатов происходит вырывание пня.

Работа. Одноковшовые экскаваторы (их называют иногда экскаваторами цикличного действия) все операции по копанию грунта, его перемещению и выгрузке выполняют последовательно и циклично: сначала заполняют ковш грунтом, затем поворачивают загруженный ковш, в конце поворота выгружают грунт из ковша (в отвал или транспортные средства) и, наконец, возвращают порожний ковш в начальное положение для загрузки. Далее этот цикл операций повторяется.

Многоковшовые экскаваторы (их называют также экскаваторами непрерывного действия) выполняют все рабочие операции по копанию, перемещению и выгрузке грунта одновременно. Пока часть ковшей или ножей режет грунт, другие перемещают его, а третьи - выгружают. При работе этих машин нет ярко выраженного повторяющегося цикла рабочих операций.

Однаковшовые экскаваторы получили большее распространение в стро-

ительстве, чем многоковшовые, в связи с тем, что обладают большей универсальностью. Универсальность – это способность экскаватора выполнять разнообразные земляные работы, начиная от сооружения траншей, котлованов, каналов и кончая отсыпкой насыпей и дамб, а также вести погрузочно-разгрузочные работы. Конечно, все это экскаватор может выполнять только с помощью различного сменного рабочего оборудования.

Рабочую зону экскаватора, включая место стоянки транспортных средств, называют забоем , перемещение экскаватора при разработке грунта - проходкой . Забои бывают:

Лобовыми (при применении обратной лопаты - торцевыми),

И боковыми.

Проходки бывают:

Продольными,

И поперечными.

В зависимости от количества проходок по высоте выемки различают одно -, двух - и трехъярусную разработку грунта.

Рабочий цикл экскаватора имеет пять основных операций:

1.набор грунта;

2.перемещение ковша;

3.разгрузка ковша в отвал или транспортное средство;

4.обратный поворот для набора грунта;

5. опускание ковша для последующего набора грунта.

Для уменьшения времени цикла экскаваторщики при нагрузке грунта в транспортное средство совмещают четвертую и пятую операции, при отсыпании грунта в отвал - вторую и третью.

Производительность экскаватора и других землеройных и землеройно-транспортных машин можно повысить в результате следующих мероприятий:

Сокращение цикла экскавации;

Совмещая рабочие операции;

Уменьшая угол поворота стрелы при разгрузке;

Разрыхляя грунт в период перерывов в подаче транспорта и т.д.;

Увеличение объема грунта, разрабатываемого за один цикл;

В случае применения ковшей повышенной вместимости, более полного их заполнения ("с шапкой") и т.д.;

Увеличение коэффициента Кв в процессе сокращения простоев (своевременное проведение профилактических работ, представление фронта работ, доставка горюче-смазочных материалов и др.).

Производство работ экскаваторами.

Рис. Схемі забоев єкскаватора с прямой лопатой:

а – лобовой забой; б – боковой забой.

Рис. Схема для расчётов размеров забоя экскаватора с прямой лопатой:

О – точка стояния экскаватоа для разработки элемента забоя; О 1 – стоянка экскаватора после перемещения на величину l n /

Таблица 2

Рис.Схемы размещения продольных проходок в выемке:

а – лучеобразная; б – параллельная; в – комбинированная (ломанная);

1 – пионерная траншея; 2, 3, 4, 5, 6, 7 – проходки.

Рис. Разбивка поперечного сечения выемки на проходки:

1 – ось движения экскаватора; 2 – ось движения транспортных средств.

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.

По затратам энергии при выполнении работ вручную на первом месте стоит работа косца, на втором ― землекопа. Объёмы же земляных работ были огромны во все времена, а теперь вообще колоссальны. Стройки, дороги, карьеры... Да тут не то, что каждого взрослого, а и подростков надо приставить поголовно к лопатам. Поэтому землеройные работы практически везде механизированы. Выполняют эти работы экскаваторы (" excavo " лат. " долблю "). Объём работы экскаватора несоизмерим с ручным трудом, как бы ни изгалялись острословы о двух солдатах из стройбата, заменяющих экскаватор.

Многообразие экскаваторов

Если вспомнить, что разработкой землеройных машин для рытья каналов занимался ещё полтысячи лет тому назад Великий Леонардо, то понятно: за это время создано столько различных модификаций экскаваторов, что классификация будет иметь разветвлённый вид. Экскаваторы отличаются друг от друга по:

Виду ходовой части (шины, гусеницы, рельсы и т.д.);

Типу эксплуатации (для строек, шахт, карьеров и т.д.);

Силовому приводу (электрические, дизельные);

По принципу работы (непрерывно или периодически работающие).

Естественно, сочетаний этих характеристик великое множество, отсюда и огромное число модификаций.

Во что обут экскаватор?

По дорогам с любым покрытием, а если нет покрытия, то по грунтам любого типа свободно пройдут экскаваторы с гусеничным ходовым механизмом . Если исключить экскаваторы, работающие в городской инфраструктуре, то подавляющее большинство оставшихся будет иметь гусеничный ход. Такие экскаваторы легко пройдут по рыхлой почве, по болотистым торфяникам при мелиорации, по захламленному бездорожью лесозаготовок и т.д.

Экскаваторы на пневноколёсах хорошо зарекомендовали себя в городах, где гусеницы попросту раздробят асфальт. Пневмоколёса и асфальт оставят в покое, и хорошо амортизируют, и при движении не гремят.

Шагающий экскаватор не имеет ни колёс, ни гусениц. Снизу у него опорная плита, на которой он располагается при работе. Для передвижения экскаватора служат опорные башмаки на гидроцилиндрах: поднялся на них, перенёс себя и снова опустился на опорную плиту. Скорость такого передвижения ― до 80 м/час.

Экскаваторы рельсового хода чаще всего используются в горнодобывающих карьерах. Обычно это цепные экскаваторы, автомобилям под погрузку удобнее заезжать снизу под экскаватором между широко расположенными рельсами. Это пространство называется порталом, потому и экскаватор считается портальным.

Землеройное устройство с ковшом можно установить на всевозможные шасси, потому иногда экскаватор имеет автомобильный, вездеходный, тракторный ход .

Уже не вызывает удивления комбинированное шасси : некоторые пневмоколёсные экскаваторы снабжены железнодорожными колёсными парами, опускаемыми в случае передвижения по рельсам.

Есть даже плавучие экскаваторы , чаще называемые земснарядами .

Принципы работы экскаваторов

Обычно одноковшовые экскаваторы являются экскаваторами циклического действия: набрал ковш ― перенёс ― высыпал. Далее цикл повторяется.

Траншейные и роторные стреловые экскаваторы являются механизмами непрерывного действия. Траншейные мы видим чаще, все помнят лёгкие экскаваторы, служащие для прокладки кабеля. Роторный экскаватор имеет много ковшов, закреплённых на большое вращающееся колесо.

Земснаряды набирают песок под водой за счёт вакуумно-всасывающих устройств.

Нельзя сказать, что какой-то один способ или принцип является лучшим или универсальным. Каждый конкретный случай требует конкретной техники. Как не будешь заготавливать речной песок одноковшовым экскаватором, так и не будешь рыть котлован для маленького пруда на даче роторным.

Зависимость выбора экскаватора от условий эксплуатации

Начнём со строительной площадки. Пожалуй, никак нельзя умалить значение колёсных экскаваторов для стройки. Да, если приходится производить объёмные разработки грунта, то лидировать будут гусеничные экскаваторы. Но в городских условиях у них больше минусов, чем плюсов: колёсные экскаваторы мобильнее ― они имеют большую скорость передвижения, и появляется возможность очень быстрой переброски с одного объекта на другой. Кроме того, в городе гусеничные экскаваторы ― враги асфальта, для их перемещения нужны тралы, что удорожает любой проект.

Шахтные экскаваторы отличаются небольшими размерами, что неоценимо в замкнутых пространствах. Наиболее часто они применяются в подземных горизонтальных выработках для погрузки горных пород, для этих же целей ― в тоннелях.

Так как карьер ― уже подготовленная территория для выработки полезных ископаемых открытым способом (а это значит, что никаких пространственных помех для экскаваторов нет), то для повышения рентабельности карьера желательно, что бы они как можно больше смогли вскрыть, перенести и загрузить пород из карьера. Потому применяются в карьерах разные экскаваторы, главное, чтобы их ковш был повместительнее:

• - драглайны, у которых нет жёсткого соединения стрелы с ковшом. Ковш удерживается цепью, другая цепь подтягивает или же отпускает ковш;
• - карьерные гусеничные, обладающие повышенной проходимостью;
• - гидравлические, которые лучше применять на вскрышных работах, ведь из-за того, что жидкость не сжимается, на породу передаётся любое усилие без потерь, наоборот с возможностью его увеличить;
• - роторные, не допускающие при работе даже малейших сбоев подачи полезных ископаемых.

Что движет экскаватором?

Передвижение и возможность работы любому экскаватору обеспечивает двигатель. Всё начиналось с парового двигателя, потом появились дизельные, карбюраторные и электрические. Намного чаще других на экскаваторы устанавливаются дизельные и электрические двигатели. Причина проста: названные виды наиболее экономичны. Какой из них выбрать? Это зависит от конкретной ситуации. Отличительная черта дизельного экскаватора ― мобильность. Если надо много перемещаться по объекту строительства или за его пределы, нужен дизельный экскаватор. При работе с небольшими перемещениями рентабельнее применять электроэкскаваторы, как использующие самую дешёвую на сегодняшний день энергию. Работа в карьерах соответствует этим требованиям. То есть, можно проследить ещё одну тенденцию: лёгкие и мобильные экскаваторы с небольшим ковшом ― дизельные, тяжёлые ― электроэкскаваторы. Сейчас идёт разработка новых моделей электроэкскаваторов ― лёгкие экскаваторы, работающие от аккумуляторных батарей. Причём машинист такого экскаватора скорее не машинист, а оператор: он может управлять машиной с помощью планшета, как находясь на сидении экскаватора, так и рядом с экскаватором.

Применение и значение экскаваторов

В первую очередь экскаватор ― землеройная машина. Поэтому преимущественно его работой является выемка и перенос грунта. Причём выемку грунта они могут производить не только на площадках, где находятся сами, но и на площадках уровнем ниже или выше. Для них не проблема выемка грунта из-под слоя воды. Выкопанный грунт они могут загружать в средства транспортировки (вагоны, автомобили, баржи и т.д.). При отсутствии транспорта экскаватором в любом удобном удалённом месте можно отсыпать грунт в отвал. Рытьё каналов и котлованов, создание насыпей и выемок, создание дамб и расчистку территорий экскаваторами производят быстро и качественно. Строительные площадки экскаватором можно спланировать с большой точностью, особенно машинами с гидравлическим приводом. Все вышеуказанные работы можно проводить не только с грунтом, но и с любыми другими сыпучими строительными материалами.

Экскаваторы позволили полностью механизировать земляные работы, заменив людей. Что уж говорить о карьерных экскаваторах, одним ковшом заполняющими полувагоны, если обыкновенный строительный экскаватор за одно движение переносит 1- 4 м 3 земли.

Самый-самый...

Понятно, что экскаватор с большим ковшом более производителен, чем его меньшие собратья. Были среди экскаваторов и такие, которые собирались в единственном экземпляре.

Размеры и характеристики самого большого в мире экскаватора впечатляют. Создала и собрала его немецкая компания ThyssenKrupp Fordertechnik в 1978 году. Стоил он около 100 млн.евро, а собирали его 5 лет. Работает он до сих пор в ФРГ в угольном разрезе в Гамбахе и выдаёт на-гора бурый уголь.

Работает этот роторный ковшовый экскаватор по 20 часов в сутки. За это время он производит 240000 м 3 угля. Размеры экскаватора: ширина ― 46 м , длина ― 240 метров , высота ― 96 метров . Вес этого монстра составляет 13,5 тыс. тонн. Стрела, имеющая длину 200 метров , заканчивается ротором с ковшами, объём каждого из них -- 6,6 м 3 .

Конечно, такие объёмы (240 тыс. м 3 /сутки) загрузить и вывезти сложно. Да это и не нужно, такие экскаваторы нужны для вскрышивания, а во вскрышенной массе более половины ненужной "пустой" породы.

Усовершенствование и разработка модификаций экскаваторов продолжается непрерывно. Причин более чем достаточно: улучшение качества работ, повышенный спрос, связанный с увеличением объёмов строительства и добычи полезных ископаемых открытым способом, новые условия и новые технологии проведения работ.

Чаще всего одноковшовый экскаватор применяется для выполнения земляных работ на строительстве и разработке добычи полезных ископаемых. Это машина периодического действия. Ее главным параметром считается вместительность ковша (в кубометрах). И все потому, что ковш — это главный рабочий орган землеройной машины. Но не стоит забывать, что существует и многоковшовый экскаватор, который также применим в специфических ситуациях как на больших стройках каналов, так и карьерных работах. Благодаря экскаватору удалось существенно, в десятки раз повысить скорость добычи полезных ископаемых открытым способом и строительных работ.

По ГОСТу 17343-83 индексация одноковшовых экскаваторов новых моделей включает 4 цифры, которые говорят о:

• размерной группе машины (всего 8 позиций);
• типе ходовой системы (гусеницы или колесное шасси);
• виде подвески;
• порядковом номере модели.

Модели, выпущенные до 1970-х гг., обозначаются индексом, в котором прописаны: номинальная вместительность ковша, порядковый номер модели и ее модернизации. А буквы ЭО означают «экскаватор одноковшовый».

Главные показатели для машин с одним ковшом

Важные технические характеристики землеройной машины:

• максимальные высота и глубина копания;
• наибольший радиус производства работ;
• наибольшая возможная высота загрузки.

Чаще всего на строительных работах представлены машины, оснащаемые ковшом объемом 0,15-4,0 кубометра. На территории СПГ чаще всего выполняется разработка грунта одноковшовыми экскаваторами 4 и 5 групп (обладают вместительностью ковша 0,65 и 1 м³). Предприятия выпускают отдельные версии экскаваторов с полной автоматизацией некоторых производственных процессов.

На любой аппарат можно установить такие виды рабочего оборудования, как:

• обратную лопату;
• прямую лопату;
• грейфер;
• драглайн.

Это оборудование позволяет одноковшовой машине:

• разрабатывать;
• перемещать;
• грузить и укладывать грунт.

Одноковшовые экскаваторы делают универсальными, оснащая различными видами сменного оборудования, дающего возможность автоматизировать многие процессы, например, зачищать дно выемок или дробить большие валуны. В некоторых случаях специальные насадки позволяют уплотнять грунт на откосах или разрыхлять мерзлую почву.

Использование дополнительного обвеса для землеройных машин

Дополнительное рабочее оборудование одноковшового экскаватора позволяет очень аккуратно производить съем грунта для высокоточных планировочных работ, разрабатывать траншеи для инженерных коммуникаций, подавать материалы, грузы (выступая в роли погрузчика или крана).

Чтобы получать выемки различных конфигураций и размеров, используются профильные ковши.

Чтобы выполнить задачи по технологии «стена в грунте», вместе с землеройной машиной используют особое штанговое оборудование.

Чтобы разрыхлить мерзлый или очень плотный грунт, одноковшовые экскаваторы оснащаются гидромолотом или зубом-рыхлителем. Для погрузки и удаления крупных камней со стройплощадки на экскаваторах может применяться дополнительное спецоборудование, например, захватно-клещевое навесного типа.

Разработку грунта с помощью экскаватора выполняют только строго позиционно. Площадка, где работает землеройная техника, разрабатывается массив грунта и паркуются самосвалы, называется забоем. Забой имеет строго отведенное, отдельное место для отвала разработанного грунта. После выполнения поставленной задачи экскаватор перемещают на новое место.