Экскаваторы
Первые землеройные машины использовались еще в XV – XVI вв., однако по-настоящему история экскаваторов начинается в первой половине XIX в. В 1830-х годах американский инженер Уильям Отис разработал паровые одноковшовые экскаваторы на рельсовом ходу. Прозванные «Лопатами Отиса», эти машины использовались при строительстве железных дорог, несколько агрегатов попало в 1842 г. в Россию. В 1860 г. сконструирован первый многоковшовый экскаватор. Паровые экскаваторы выпускались вплоть до начала XX в, в 1910 г. появился экскаватор с электрическим приводом, в 1912 – с двигателем внутреннего сгорания. Причем обе машины были гусеничными. Перед Второй мировой войной были сконструированы экскаваторы с гидравлическим приводом, но массовыми они стали только в 1950-х годах. В России экскаваторы стали производиться с 1901 г. на Путиловском заводе, но массовое производство машин налажено только в 1937 г.
Общее устройство экскаватора
В общем случае экскаватор имеет следующие части:
Ходовая часть;
Поворотная платформа;
Рабочее оборудование – стрела с ковшом или ротор;
Привод рабочего оборудования.
Основой экскаватора выступает ходовая часть, на которой располагается поворотная платформа с силовым агрегатом, рабочим оборудованием, приводом и противовесами. Также на платформе располагается рабочее место оператора, системы управления и различное вспомогательное оборудование.
Типы и виды экскаваторов
Экскаваторы классифицируются по назначению, типу ходовой части, типу силового агрегата и количеству двигателей, типу рабочего оборудования и типу его привода.
Экскаваторы могут иметь различное назначение:
Строительные (универсальные);
Карьерные экскаваторы;
Вскрышные (экскаваторы-драглайны);
Специальные – планировщики, погрузчики и другие.
По типу ходовой части машины делятся на:
Гусеничные;
Колесные;
Шагающие;
Навесные – устанавливаются на тракторное шасси.
По типу рабочего оборудования машины делятся на две группы:
Одноковшовые (циклического действия);
Многоковшовые (непрерывного действия).
Оборудование одноковшового агрегата выполнено в виде стрелы той или иной конструкции, многоковшового – в виде ротора или иного механизма. Привод оборудования бывает:
Механическим;
Гидравлическим (гидрообъемным или гидродинамическим);
Электрическим;
Комбинированным.
Машины могут оснащаться дизельными и дизель-электрическими силовыми агрегатами. В первом случае один двигатель служит для перемещения экскаватора и привода всего оборудования. Во втором случае реализуется многомоторный привод, раздельный для ходовой части и рабочего оборудования.
Основные характеристики экскаваторов
К основным характеристикам экскаваторов относятся объем ковша, снаряженная масса, глубина копания и скорость выполнения рабочих операций. Сегодня выпускаются экскаваторы с ковшом объемом от 0,10 до 30 куб. м. (основная масса – до 6 куб. м), массой от сотен килограмм (мини-экскаваторы) до сотен тонн, с глубиной копания до 7 – 10 м.
Известные марки экскаваторов
В России экскаваторы изготавливаются заводами УВЗ, ЧТЗ, «Воронежский экскаватор», «Ковровец», «Эксмаш», «Амкодор» (навесные экскаваторы) и некоторыми другими. Однако российская техника занимает лишь небольшой объем рынка, наибольшим спросом пользуются экскаваторы Caterpillar, Case, Hitachi, Komatsu, JCB, Kato, Hyundai, John Deere, Kobelco, Liebherr, Terex (несколько моделей производятся в России), Volvo и других зарубежных марок.
Интересные факты об экскаваторах
Самый большой в мире экскаватор – роторный Bagger 288, построенный еще в 1978 г. компанией Krupp. Он весит 13 500 т, имеет максимальную длину 240 м при высоте 96 м, имеет гусеничный ход (на 12 гусеницах), способен вскрывать и перемещать до 10 000 куб. м породы в час, управляется экипажем из 4 человек. Самым большим действующим шагающим экскаватором является российский ЭШ 65.100 массой 5 500 т с ковшом объемом 65 куб. м. А самым большим одноковшовым экскаватором с гидроприводом является американский Bucyrus RH400 массой 980 т, построенный в 1997 г. Машина оснащена ковшом объемом 45 куб. м, способным поднять свыше 100 т груза.
Экскаватор, типы и виды
Экскаватор, типы и виды.
Экскаватор – это самоходная землеройная машина на гусеничном, колесном или шагающем ходу, имеющая верхнюю часть, способную поворачиваться на 360°, со смонтированным рабочим оборудованием, предназначенным главным образом для копания с помощью ковша без перемещения ходовой части в течение рабочего цикла.
Экскаватор:
Экскаватор – это самоходная землеройная машина на гусеничном, колесном или шагающем ходу, имеющая верхнюю часть, способную поворачиваться на 360°, со смонтированным рабочим оборудованием, предназначенным главным образом для копания с помощью ковша без перемещения ходовой части в течение рабочего цикла.
Рабочий цикл экскаватора включает в себя копание, подъем, поворот и разгрузку материала. Экскаватор может быть также использован как средство для перемещения изделий или материалов.
Экскаватор – разновидность тяжелой техники, используемой преимущественно в строительстве и горнодобывающей отрасли. История этих машин уходит корнями в глубокую древность: еще народы Египта, и Рима применяли аналоги современных экскаваторов для создания своих сооружений. Сегодня выемочно-погрузочная машина имеет множество разновидностей.
В зависимости от количества ковшей, установленных на экскаваторе в качестве рабочего органа, экскаваторы подразделяются на одноковшовые и многоковшовые экскаваторы.
Одноковшовый экскаватор представляет собой один из видов экскаваторов, а по сути – самоходную выемочно-погрузочную машину циклического действия, чьей функцией является извлечение (экскавация) грунта (пород, земли, горных масс и прочих), его перевозка на определенные расстояния с последующей погрузкой или укладкой в обозначенное место.
Одноковшовый экскаватор – наиболее распространённый тип землеройных машин, применяемых в строительстве и добыче полезных ископаемых.
Многоковшовые экскаваторы применяются для выполнения больших объёмов земляных работ в дорожном, мелиоративном и гидротехническом строительстве, для разработки траншей при прокладке трубопроводов и кабельных линий, в военном деле для рытья окопов, для добычи полезных ископаемых, при проведении дноуглубительных работ на водоёмах.
Типы и виды экскаваторов, классификация экскаваторов:
В зависимости от главного параметра (эксплуатационной массы с основным рабочим оборудованием) одноковшовые экскаваторы подразделяют на следующие размерные группы:
| Размерная группа | Масса экскаватора, т | |
| Свыше | До | |
| 1 | – | 6,3 |
| 2 | 6,3 | 10 |
| 3 | 10 | 18 |
| 4 | 18 | 32 |
| 5 | 32 | 50 |
| 6 | 50 | 71 |
По типу шасси различаются следующие одноковшовые экскаваторы:
– навешиваемые на тракторы,
– на автомобильном шасси,
По повороту рабочего оборудования относительно опорной поверхности одноковшовые экскаваторы делятся на полноповоротные и неполноповоротные.
По типу двигателя одноковшовые экскаваторы делятся на электрические, с паровым двигателем и двигателем внутреннего сгорания.
В зависимости от исполнения рабочего оборудовании одноковшовые экскаваторы делят на виды:
– экскаваторы с гибкой подвеской рабочего оборудования,
– экскаваторы с жесткой подвеской рабочего оборудования.
По направлению зуба ковша различаются одноковшовые экскаваторы с прямой лопатой и одноковшовые экскаваторы с обратной лопатой.
Многоковшовые экскаваторы в зависимости от направления движения режущей кромки ковша по отношению к направлению движения машины делятся на экскаваторы продольного, поперечного и радиального копания.
По типу ходового устройства многоковшовые экскаваторы делятся на пневмоколёсные, гусеничные или комбинированные.
Экскаваторы, навешиваемые на тракторы:
Нижней опорой (базой) одноковшового экскаватора, навешиваемого на трактор, выступает классический трактор, в большинстве случаев – колесный.
Поэтому применение такого экскаватора целесообразно:
– на землеройных работах малого масштаба (ремонт подземных коммуникаций в коммунальном хозяйстве, электрических и газовых сетей и пр.),
– на планировочных работах малого масштаба (создание ровных, чистых поверхностей).
– для складывания материалов;
– для доставки и перемещения грузов;
– при проведении строительных и строительно-монтажных работ.
Движителем машины выступает мотор трактора-базы с гидравлическим приводом.
Экскаваторы, навешиваемые на тракторы, отличаются довольно высокой маневренностью и высокой скоростью передвижения.
Экскаваторы на автомобильном шасси:
Базой одноковшовых экскаваторов на автомобильном шасси служит грузовой автомобиль повышенной проходимостью, обладающий возможностью беспрепятственно двигаться по любым видам дорог или при их отсутствии (по бездорожью). Грузовики способны в короткие сроки передвигаться на значительные расстояния.
Область применения такого экскаватора: как правило, на землеройные работы среднего масштаба (очистка водоемов, каналов, строительство и ремонт дорожного покрытия, автомобильных трасс и пр.), а при смене рабочего оборудования (с ковша на другое) – также строительные и строительно-монтажные работы, складирование, доставка и перемещение грузов.
В качестве движителя машины могут выступать моторы:
– отдельные моторы, установленные на поворотной платформе.
Пневмоколесные экскаваторы:
Пневмоколесные одноковшовые экскаваторы обладают собственным шасси, которое опирается на колеса, оснащенные пневматическими шинами.
Пневмоколесные экскаваторы в большинстве случаев отличаются полным поворотом, оснащены выносными опорами, призванными предотвратить опрокидывание и сползание машины при загрузке ковша.
Они способны развивать самостоятельную скорость до 30 км/ч, а при буксировке грузовыми машинами – до 40 км/ч, однако по слабым грунтам передвигаются медленнее.
Основные выполняемые работы пневмоколесным экскаватором:
– землеройные работы среднего масштаба (разработка котлованов и траншей, рыхление грунта и пр.);
– планировочные работы среднего масштаба;
– строительные и строительно-монтажные работы;
– доставка и перемещение грузов.
Гусеничные экскаваторы:
Гусеничные одноковшовые экскаваторы оснащены специализированным шасси, включающим в конструкцию гусеничный движитель.
Гусеничные экскаваторы производятся исключительно с полным поворотом.
Их отличительные черты: повышенная проходимость и малое удельное давление на поверхность при достаточно большом весе техники. Они подходят для разработки торфа, выполнению задач на переувлажненных грунтах.
Гусеничные экскаваторы имеют низкую скорость движения, которая не превышает 15 км/ч, поэтому к месту работ их доставляют тягачами или на специальных прицепах.
К преимуществам гусеничных экскаваторов относят широкую конфигурацию ковша – их объемы варьируются от совсем малых (0,04 м 3 ) до огромных (26 м 3 ).
Перечень рабочего оборудования такого экскаватора довольно широк: прямая лопата, обратная лопата, драглайн (одноковшовый экскаватор с канатно-блочным оборудованием), грейфер, челюстной захват, гидравлический молот для рыхления грунта.
Основные выполняемые работы гусеничного экскаватора аналогичны пневмоколесному экскаватору:
– землеройные работы среднего и крупного масштаба (разработка котлованов и траншей, рыхление грунта и пр.);
– планировочные работы среднего масштаба;
– строительные и строительно-монтажные работы;
– доставка и перемещение грузов.
Гусеничные экскаваторы используются преимущественно в добывающей отрасли и в строительстве.
Шагающие экскаваторы:
Шагающий экскаватор представляет собой поворотную платформу на опорной плите с установленным на ней рабочим оборудованием шагающего экскаватора.
Дополнительно платформа оснащается лапами, обеспечивающими передвижение техники, которые при ее работе находятся в поднятом положении (не опираются на поверхность земли ). Само движение осуществляется отрывом опорной плиты от грунта за счет опускания лап на землю, что представляет собой шаг машины (преимущественно вперед, но в некоторых моделях имеется и задний ход), после которого происходит поднятие лапы и возвращение ее в исходное положение для последующего опускания (хода). После чего цикл передвижения шагающего одноковшового экскаватора повторяется снова.
В качестве рабочего оборудования выступает исключительно драглайн.
Применяются экскаваторы шагающего типа:
– при вскрышных работах (удаление пустой породы с залежей полезных ископаемых);
– при разработке недр земли и полезных ископаемых;
– при перемещении добытых полезных ископаемых.
Железнодорожные экскаваторы:
Плавающие экскаваторы:
Размещение рабочего оборудования плавающего экскаватора производится на понтоне и представляет собой грейфер или драглайн. Применение экскаваторов данного типа обусловлено при работах по:
– погрузке и разгрузке материалов;
– добыче сыпучих материалов: песка, гравия;
– очищению дна водоемов;
– углублению дна рек, озер, водохранилищ и прочих.
Полноповоротные экскаваторы:
У полноповоротных экскаваторов 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.
Неполноповоротные экскаваторы:
В настоящее время в основном неполноповоротными производятся в основном экскаваторы, навешиваемые на тракторы.
Экскаваторы с паровым двигателем:
Одноковшовые экскаваторы с паровым двигателем были популярны еще в начале прошлого века, т.к. их двигателем выступала паровая машина. Сегодня они полностью сняты с производства. Экскаваторы с паровым двигателем отличались высокими моментно-скоростными показателями.
Экскаваторы с двигателем внутреннего сгорания:
Экскаватор с двигателем внутреннего сгорания укомплектован собственным двигателем внутреннего сгорания, чаще всего работающим на дизельном топливе, что позволяет обеспечить автономность функционирования экскаватора.
Моментно-скоростные характеристики двигателя и рабочего оборудования одноковшового экскаватора с двигателем внутреннего сгорания не согласованы, что обуславливает использование согласующих передач, коими выступают:
Первые два типа оборудования характерны для механических машин, последний – для гидравлических.
– оба двигателя размещаются на поворотной платформе;
– один из двигателей располагается на гусеничном шасси и применяется исключительно для движения самого экскаватора, а второй – на поворотной платформе.
Электрические экскаваторы:
Экскаваторы с питанием от электросети используются в большинстве своем для карьерных работ. Их преимуществом считается экономичность и экологичность. Техника с генераторами используются на работах в водоемах.
Экскаваторы с прямой лопатой:
Экскаваторы с прямой лопатой применяются только в карьерах при загрузке горной массы в вагоны думпкара или для погрузки рудой или иной горной породой карьерных самосвалов. Отличительной особенностью такого экскаватора является открывающееся днище ковша.
Виды экскаваторных ковшей, модификации и применение
Виды экскаваторных ковшей, модификации и применение
Экскаватор – это спецтехника, оснащенная ковшом, которая предназначена для землеройных, погрузочных работ и разработки горных пород. От вида ковшей экскаватора, зависит сфера применения. Их насчитывается больше десяти типов, которые отличаются конструкцией, а также укомплектовываются съемными элементами, защищающими от износа.
Описание экскаваторного ковша
По форме ковш экскаваторный – это чаша с режущей кромкой или зубьями. Используют его на строительных площадках для рытья котлованов, добычи, отсева горных пород, в коммунальном хозяйстве для очистки дорог. Навесное оборудование для спецтехники износостойкое, работает при большом перепаде температур, с твердыми минеральными и абразивными породами.
Стандартный рабочий орган спецтехники, изготавливают из высококачественной низколегированной стали марок 09Г2С, 10ХСНД с добавлением хрома, никеля и молибдена. Сверху металл обрабатывают порошковыми красками для дополнительной защиты от коррозии.
По конструкции типы ковшей бывают:
Для выполнения комплексных работ оснащаются грузоподъемными крюками, ситами, дробилками и другими элементами.
Комплектация ковша экскаватора:
Для защиты ковша экскаватора используется футеровка – это стальные полосы плотностью больше НВ500 приваренные внизу и вверху днища и пятки, защищающие угловые сварные швы боковины и днища. Плитки, пятки и кнопки (НВ700, 1000) – это специальная футеровка, которая прикрепляется к подложке и выдерживает сильные истирания, но крошится при боковых ударах.
Как правильно выбрать типы ковша экскаватора
Исходя из вида работ для которых приобретают ковши, нужно учитывать технические возможности техники. На что обратить внимание:
Правильно выбранное навесное оборудование с полной комплектацией прослужит свой срок без ремонтных работ, что повысит производительность работ, уменьшит расходы.
Типы экскаваторных ковшей
Выделяют три основных вида ковшей, но часто используются и другие. Рассмотрим 6 типов экскаваторного ковша:
Стандартный – применяют для землеройных работ на грунте плотностью не более 1500 кг/М3, не оснащают дополнительной защитой от износа. Имеет стандартные коронки и боковые или приварные бокорезы. Объем и толщина ножа зависит от тоннажа спецтехники.
Скальный ковш – производят в 3 модификациях: стандарт, усиленный, сверхусиленный. Используют конструкционную сталь Hardox 450, 500, а для ножа комбинированную НТ360. Ковш скальный имеет защиту между зубьев, углового шва, днища и щеки, все элементы возможно заменить на новые. Подходит для разработки гранитных, базальтовых месторождений, каменистого грунта твердостью более 220 кг/М3, а также их погрузки-разгрузки в тяжелых условиях.
Рыхлитель – его особенность это ступенчатое расположение зубьев. Вначале в почву входит большой центральный зуб разрушающий, разбивающий грунт, а затем боковые продолжают разрыхлять, что упрощает дальнейшее углубление ковша. Ножи, накладки, бокорезы, полоз изготавливают из износостойкой стали НВ400, 450. Используют в местах, где есть большое включение каменистых пород, на тяжелых грунтах, где необходимо рыхление с выемкой земли.
Траншейный ковш – нужен для устройства траншей с ровными стенками под коммуникации, дренажные каналы, фундамента. Подходит для использования на мини-экскаваторах в труднодоступных местах, производят из стали 09Г2С. Он аккуратно разрабатывает землю, песок, глину и гравий. Подбирая ковш узкий-траншейный ориентируются на ширину по бокорезам.
Планировочный – имеют две модификации: простой и качающийся. Последний имеет встроенный поворотный механизм, который позволяет изменять градус наклона ковша относительно рукояти экскаватора. Изготавливают из металла 09Г2С, производители по желанию заказчика используют более износостойкие стали и дренажные отверстия для работ в водной среде. Применяют при очистке, планировке канала, дорог, насыпей на грунте твердостью не более 1800 кг/м3. При выборе обращают внимание на ширину ковша, на дополнительное оснащение сменного болтового ножа.
Экскаваторы даже лучших мировых брендов со временем ломаются или требуют замены ковша и других элементов.
Виды экскаваторов и их характеристики
Определение и назначение
Экскаватор – это машина для копания грунта. Рабочим органом является ковш. Он может быть различной конструкции. Для расширения функциональности применяется сменное оборудование: кран (крюк), гидромолот, сваебойный копер и т.п. Кроме «классической» техники, существуют экскаваторы-погрузчики и мини-экскаваторы.
По принципу работы, экскаваторы делятся на следующие виды:
Ниже рассматривается только первая категория – экскаватор с ковшом. По назначению принята следующая классификация:
В отдельную группу выделяют специальную технику. Сюда входят торфяные, разрушительные, тоннельные, спасательные, подземные, железнодорожные, подводные, болотные и другие модели. Для них нужны специальная оснастка и навесное оборудование.
Классификация одноковшовых экскаваторов
В настоящее время существует много различных классификаций экскаваторов. Среди самых популярных следующие. По виду шасси:
По возможности поворота стрелы: полноповоротные вращаются на 360 градусов, неполноповоротные – меньше. Все современные марки экскаваторов относятся к первой группе. Ко второй – только модели, которые навешивают на тракторы.
Таблица технических характеристик
Технические характеристики экскаваторов разбросаны в очень широком диапазоне. Это связано с тем, что машины имеют разное назначение и рассчитаны на различные объемы работ.
Основные технические характеристики сведены в таблицу:
| Класс и № размерной группы | Эксплуатационная масса, тонн | Мощность двигателя, л.с. | Объем ковша, м3 |
| Особо легкий «0» | Менее 3 | 10-40 | Менее 0,1 |
| Легкий «1» | 5-6 | 30-50 | 0,15-0,4 |
| Легкий «2» | 8-9 | 40-60 | 0,25-0,6 |
| Средний «3» | 10-12 | 50-80 | 0,3-1,0 |
| Средний «4» | 19-30 | 80-130 | 0,65-1,6 |
| Тяжелый «5» | 30-40 | 100-200 | 1,2-2,5 |
| Тяжелый «6» | 55-60 | 200-350 | 1,6-4 |
| Особо тяжелый «7» | 80-100 | 300-500 | 2,5-6,3 |
| Особо тяжелый «8» | 100-160 | 400-800 | 5-10 |
Объем ковша приведен геометрический. Реальное количество забираемого грунта во время работы, за счет «шапки», на 15-30% выше. На машины, которые планируется использовать на тяжелых грунтах, ставят ковши меньшего объема, чем надо для данной группы.
Кроме указанных в таблице параметров, производительность экскаватора зависит от его конструкции и технического состояния. А также от факторов, не относящихся непосредственно к агрегату: правильной организации работы, квалификации машиниста, плотности грунта и т.п.
Силовое оборудование
По типу основного двигателя землеройные машины могут быть дизельные либо электрические.
Карбюраторные встречаются редко. Раньше делались паровые, но сейчас этот вид уже давно в прошлом. Дизелями оборудуются машины с ковшами до 3 м3. Они предпочтительнее, когда приходится время от времени переезжать на другую рабочую площадку. Электромоторы ставят на более мощные модели экскаваторов для работы в карьерах.
Различные механизмы экскаватора представляет собой отдельные узлы. Поэтому здесь распространен агрегатный вид ремонта. По той же причине широко используют унифицированные блоки – сокращается номенклатура запчастей, упрощается крупносерийное производство.
Агрегатная компоновка экскаваторов стала причиной того, что среди них выделяют две группы:
По типу привода рабочего и вспомогательного оборудования встречаются следующие виды:
Типы привода пп. 2-4 указываются в названии экскаватора.
Ковши
В разговоре о технических характеристиках экскаваторов особое внимание должно уделяться ковшам – их разновидностям и применению. На машинах данного типа используются:
По объему экскаваторные ковши делятся на:
Основной или стандартный ковш – универсальный. Он рассчитан на выполнение различных работ на легких и средних грунтах. Объем зависит от класса машины.
Первые два вида часто тоже считают основными. Драглайном называется модель экскаватора со специфичным ковшом, который подвешен на тали в виде системы подвижных и неподвижных блоков и канатов (полиспаст). Подобный механизм дает выигрыш в силе или в скорости. Кроме него, имеются подъемная и тяговая лебедки, ковш и стрела. Применяется чаще всего в мелиоративном и гидравлическом строительстве, на карьерных вскрышных работах, при больших объемах грунта.
Грейферный ковш – это челюстной захват для сыпучих и мелкокусковых материалов. Он опускается на тросе (при необходимости – свободно сбрасывается) сверху и углубляется в грунт. Челюсти смыкаются, захватывая породу, после чего ковш поднимается. Применяется для разработки грунтов, как выше, так и ниже опорной поверхности. А также на погрузочно-разгрузочных работах, для рытья котлованов, очистки каналов и т.п.