Если строитель хочет приобрести, например, 7-тонный гусеничный экскаватор, стоит ли ему ограничивать поиск разделом «компактного оборудования»? Не факт, поскольку разные производители по-разному подразделяют гусеничные экскаваторы на классы по массе. Некоторые относят к классу «мини» машины до 6 т, другие определяют границу «мини-техники» выше этого уровня. Поэтому 7-тонный гусеничный экскаватор может находиться и в разделе «компактной техники», и в разделе обычных «стандартных» машин либо именоваться с приставкой «миди».
Япония славится своими экскаваторами. И действительно, их там используют шире, чем где-либо. Кажется, японец и в своем огороде не станет копать лопатой даже небольшую яму – он использует для этого крошечный экскаватор, больше похожий на детскую игрушку.
Компания Hitachi придерживается стандарта, согласно которому до 6 т – это мини-экскаваторы, 6…18 т – малый средний класс, 18…40 т – средний класс, свыше 40 т – большой класс.
Довольно похожее деление ассортимента гусеничных экскаваторов и у другого японского производителя – Komatsu. К «мини» компания относит машины до 6 т, к средним – от 13 до 40 т и свыше 40 т – тяжелый класс. Линейка у Komatsu очень большая, но далеко не все модели могут поставляться на российский рынок, поэтому в таблице указаны модели, актуальные именно для России. Линейка колесных экскаваторов Komatsu состоит из пяти моделей, но на российский рынок поставляют только три из них, относящиеся к среднему классу.
Пока еще не столь известная в России японская компания Takeuchi специализируется на мини-технике. И не удивительно, что лишь один ее экскаватор относится к классу средних: это модель ТВ 1140 массой около 14 т. Остальные девять моделей, в числе которых и одна колесная машина, компания относит к классу «мини» (до 8 т).
Несмотря на то, что первый в мире экскаватор появился в Соединенных Штатах, сегодня большинство «американских» экскаваторов производят в Японии на заводах Sumitomo, Kobelco, Mitsubishi. Это и Case-New Holland, и Caterpillar, и др. Тем не менее деление на классы у американских компаний несколько отличается от японских.
Caterpillar делит свои экскаваторы на четыре класса: «мини» (до 12 т), малые (12…20 т), средние (20…35 т) и большие (свыше 35 т). Однако деление это исключительно внутреннее, что связано с особенностями производства: сложно представить 5-тонный экскаватор на одной сборочной линии с 50-тонным. Покупателям экскаваторы Caterpillar представляются без какого-либо деления, поскольку специалисты компании справедливо считают, что потребителю важны конкретные эксплуатационные характеристики машины, а не ее весьма условная принадлежность к какому-либо классу.
Подобным образом и Case относит машины массой до 12 т к классу «мини» или «компактным», от 12 до 18 т – к «малым», 18…40 т – к «средним», свыше 40 т – к «большим».
New Holland входит в одну корпорацию с Case, однако она классифицирует свои машины иначе: масса до 5 т – это «мини», 5…12 т – «миди», т. е. средние, и свыше 12 т – «тяжелые» экскаваторы (heavy line).
Компания Terex подобно New Holland позиционирует свои гусеничные экскаваторы массой до 5 т как «мини», 5…13 т – средний класс и класс свыше 13 т не имеет наименования, т. е. относится к «стандартным», или «полноразмерным».
Gehl производит линейку из 12 экскаваторов массой от 1,7 до 11,5 т, которые все отнесены к классу «компактных». Экскаваторы Gehl пока не поставляют в Россию, но еще в 2009 г., возможно, появятся первые модели, и тогда нашим потребителям предстоит вплотную вникнуть в их «классовую принадлежность».
У американской Ассоциации производителей оборудования (АЕМ) разработана классификация, по которой экскаваторы массой до 6 относятся к классу «мини», от 6 до 11 т – к «среднему», а свыше 11 т – к классу «стандартных», но, как мы видим, многие компании придерживаются собственной классификации, а то и вовсе используют деление на классы лишь для «внутреннего пользования».
Экскаваторы-«корейцы» тоже ведут происхождение из Японии, однако «классовое» деление у них не является копией классификации какой-либо японской компании.
Hyundai подразделяет свои экскаваторы по двум параметрам – по массе машины и вместимости ковша. Таким образом, существуют классы «мини» – до 8 т и до 0,4 куб.м, «средний» – 11…50 т и 0,4…4 м 3 , «большой» – свыше 50 т и от 4 м 3 . Следует заметить, что и некоторые другие компании наряду с массой обязательно указывают вместимость ковша при обозначении класса экскаватора, например, Komatsu.
Корейский производитель Doosan отчетливо делит свои гусеничные экскаваторы лишь на «мини» – до 6 т и стандартные – от 8 до 50 т, не выделяя «средних» и «тяжелых».
И конечно, рассмотрим наиболее близких нам европейских производителей. Обширный ассортимент экскаваторов компании JCB подразделяется на компактные массой от 800 кг до 8 т и стандартные массой от 7 (!) до 46 т. Компактные в свою очередь подразделяются на «микро», «мини» и «миди».
Иная градация у компании Volvo Construction Equipment: малые (0…9 т), средние (9…30 т) и большие (30…70 т).
Liebherr тоже делит свои экскаваторы своеобразно: к малому классу относятся машины до 19 т, к стандартному – 20...40 т, далее идет большой класс 40...90 т и остальные, от 90 до 800 т – «майнинг» (горнодобывающие или карьерные).
Как известно, в нашей стране разработан ГОСТ 30067–93 (с исправлениями от 01.01.1996 г.), в соответствии с которым строительные экскаваторы массой до 71 т делятся на 6 классов. Это деление отличается от всех иностранных классификаций.
Один из лидеров отечественного экскаваторостроения ОАО «Тверской экскаватор» выпускает 8 различных колесных и гусеничных машин, которые согласно ГОСТ 30067–93 можно отнести к 3-му (10…18 т) и 4-му (18…32 т) классам по эксплуатационной массе.
Из таблицы видно, что свои экскаваторы массой примерно до 5,5 т все компании именуют «мини» и «компактный», особой путаницы здесь нет. А вот дальше, массой от 5,5 до 20 т вперемешку встречаются и «мини», и «компактный», и «малый средний», и «средний» со «стандартным». Например, некоторые «компактные» модели Gehl оказываются тяжелее, чем, скажем, «средние» экскаваторы Terex или New Holland, а высшая модель класса «мини» у Takeuchi оказывается потяжелее иных «средних» и «малых средних» моделей других фирм.
В градации массой от 20 до 35 т относительное единообразие «средних» и «стандартных» моделей.
Примерно с 35 до 50 т также вперемешку идут наименования «средний», «стандартный», «большой» и «тяжелый». Компактная (миди) модель JCB 8080 оказывается тяжелее «стандартной» JCB JS70, а «стандартная» модель JCB JS460 оказывается в компании «больших» и «тяжелых» моделей других производителей, тогда как некоторые «тяжелые» модели New Holland оказываются легче «малых» Caterpillar или Case.
Только по моделям массой после 50 т наступает почти полное «единодушие» в классификации – все экскаваторы «большие» и «стандартные».
Выводы. «Хоть горшком назови, только в печку не ставь» – гласит русская пословица. Иначе говоря, важно не название, а то, как вещь используют. В отношении экскаваторов это совершенно справедливо.
Практически все ведущие производители по-разному классифицируют свои экскаваторы. У кого-то классификация построена исключительно на эксплуатационной массе машин, у других она сложнее – учитываются особенности конструкции. Многие указывают вместе с массой и вместимость ковша. Всегда выделяются модели «с уменьшенным радиусом вылета противовеса» или «заднего свеса», с узкой ходовой частью и с удлиненной стрелой, с резиновыми гусеницами и т. д.
А вот специалисты Liebherr, например, обязательно учитывают грузоподъемность экскаватора, причем оценивают ее по двум точкам: при вылете 3 м и высоте 6 м и наоборот – при вылете 6 м и высоте 3 м. Они считают, что этот универсальный параметр отражает и вместимость ковша, и мощность гидросистемы машины.
Деление на классы часто производится исходя из технологии производства – экскаваторы разных типоразмеров собирают разные заводы или цехи. Разумеется, при таком «внутреннем» использовании наличие конструктивных особенностей наподобие укороченного свеса или удлиненной стрелы не учитывается. Порой деление на классы производится исходя из налоговых или иных законодательных ограничений либо для того, чтобы «обойти» патенты.
Более того, данные о делении экскаваторов на классы у многих компаний очень противоречивы – дилеры называют одно, на сайте указывается другое и т. д. Очевидно, что многие компании не придают этому вопросу большого значения, что, в общем, справедливо – не так важно, к какому классу относится экскаватор. Важнее то, какие у него возможности. Поэтому с точки зрения потребителя надо выбирать машину по конкретным эксплуатационным характеристикам, но это тема совсем другой статьи!
*Стоимость владения за месяц, поделенная на 176, плюс текущие эксплуатационные расходы.
Источник: EquipmentWatch.com.
Некоторые специалисты считают, что при классификации надо учитывать и транспортабельность экскаваторов. Мини-экскаваторы можно попросту разместить на небольшом прицепе, который буксирует автомобиль-пикап или 1…2-тонный грузовик. Чтобы перевезти экскаватор малого класса, потребуется самое малое трехосный седельный тягач с 20-тонным удлиненным полуприцепом или 35-тонный низкорамный прицеп, однако специального разрешения на перевозку оформлять не придется. Для транспортировки экскаваторов среднего класса потребуются как минимум 50-тонный «низкорамник» и специальное разрешение, но не надо будет разбирать машину на части. Зато экскаватор, относящийся к большому классу, прежде чем перевозить, надо будет разобрать на части и даже на перевозку отдельных частей, возможно, придется оформлять разрешение.
Так что же это такое – средний экскаватор?!
| Модель | Эксплуатационная масса, кг | Глубина копания, мм | Высота выгрузки, мм | Мощность двигателя, кВт | Класс |
|---|---|---|---|---|---|
| Takeuchi TB 108 | 830 | 1680 | 2030 | 7,1 | Мини |
| JCB Micro 8008 | 950 | 1690 | 1980 | 9,2 | Компактный (микро) |
| Gehl 153 | 1705 | 2380 | 2545 | 17,3 | Компактный |
| New Holland E50 2SR | 4730…4870 | 3590…3900 | 3680…4290 | 32 | Мини |
| Komatsu PC50MR-2 | 4765…5255 | 3800…3900 | 4230…4495 | 29,4 | Мини |
| Terex TC50 | 5000 | 3700 | 3594…3718 | 29 | Мини |
| Hitachi ZX50U-2 | 5100 | 3860 | 4150…4380 | 30,5 | Мини |
| Doosan Solar 55-V | 5500 | 3796 | н. д. | 38 | Мини |
| Terex TC60 | 5650 | 3800 | 3875…4010 | 37,9 | Средний |
| Gehl 603 | 5700 | 4140 | 3995 | 42,5 | Компактный |
| Komatsu PC60-7 | 6300 | 4100…4690 | 5015…5420 | 40 | Мини |
| Hitachi ZX70LC | 6400…6700 | 4170…4670 | 5060…5500 | 41 | Малый средний |
| New Holland E70 SR | 6700…7050 | 4100…4520 | 5120…5430 | 41 | Средний |
| JCB JS70 | 7300…8000 | 4140…4570 | 4735…5603 | 44 | Стандартный |
| Hyundai R80-7A | 7800 | 4150 | 7260 | 44,4 | Мини |
| Takeuchi TB 175W | 7905…8130 | 4080 | 6355 | 50 | Мини |
| Doosan Solar 75-V | 8000 | 4020 | н. д. | 39 | Стандартный |
| New Holland E80 MSR | 8010…8300 | 4380…4660 | 4780…5270 | 41 | Средний |
| JCB 8080 | 8250 | 4230 | 4560 | 43 | Компактный (миди) |
| Case CX80 | 8300 | 4200…4610 | 4370…4580 | 39,1 | Мини |
| Volvo ECR88 Plus | 8400…8600 | 4870 | 5120 | 43,8 | Малый |
| Caterpillar 308C SR | 8430 | 4140…4370 | 5090…5670 | 40,5 | Мини |
| Hyundai R110-7A | 11 200 | 5090 | 8070 | 66,3 | Средний |
| 11 520 | 4480 | 5893 | 74 | Компактный | |
| New Holland E115 SR | 11 800…12 200 | 3550…4350 | 5570…6100 | 60 | Тяжелый |
| Caterpillar 311C U | 11 980 | 5040…5590 | 5450…5770 | 59 | Малый |
| Case CX130 | 12 100…12 600 | 5160…6100 | 6500…7060 | 69 | Малый |
| Terex TC125 | 12 500 | 4330…4870 | 5240…5820 | 69 | Средний |
| Komatsu PC130-7 | 12 600 | 5115…6015 | 5905…6535 | 66 | Средний |
| Volvo EC140B | 13 400…15 200 | 5880 | 6470 | 73 | Средний |
| Terex TW140 | 13 800…15 900 | 4600…5700 | 5200…5700 | 77…83 | Стандартный |
| Takeuchi TB 1140 | 14 230 | 4990…5492 | 5855 | 62,2 | Средний |
| 14 800 | 5200 | 5420 | 90,5 | 3 | |
| New Holland E135 SRL | 16 000…16 200 | 5500…6010 | 7430…7660 | 63 | Тяжелый |
| Case 988CK Plus | 17 605…18 510 | 4750…6650 | н. д. | 92,5 | Малый |
| Hitachi ZX180LCN-3 | 17 900 | 6580-6950 | н. д. | 91,6 | Малый средний |
| Case CX180B | 17 900 | 6040 | 6400…6710 | 89,4 | Малый |
| ТВЭКС ЕТ-18 | 18 500 | 6000 | 6000 | 90,5 | 4 |
| Liebherr R900C | 18 500...21 100 | 5500...6300 | 6100...6400 | 88 | Малый |
| Hitachi ZX200-3LC | 19 800…20 400 | 6700…8200 | 6390…7410 | 124 | Средний |
| Komatsu PC200-7 | 19 200…19 810 | 5380…6620 | 6630…7110 | 107 | Средний |
| Caterpillar 319C LN | 20 080 | 5490…6840 | 5930…6900 | 93 | Малый |
| Caterpillar 320D | 20 300 | 5710…7580 | 5830…7020 | 103 | Средний |
| Liebherr R906 | 21 200...24 400 | 5950...6450 | 5800...6000 | 105 | Стандартный |
| Case CX210B | 21 500 | 6650 | 6840 | 117 | Средний |
| Terex TC210LC | 21 000…22 200 | 5430…7580 | 6690…7550 | 104 | Cтандартный |
| Case CX240B | 25 000 | 7420 | 9820…10 790 | 132 | Cредний |
| Terex TC260LC | 26 600 | 6130…7690 | 6500…8430 | 125 | Ccтандартный |
| ТВЭКС ЕТ-26i | 27 500 | 3720 | 10 300 | 132 | 4 |
| Volvo EC290B LC | 28 200…29 900 | 6830…8280 | 6690…7470 | 143 | Cредний |
| Komatsu PC360-7 | 33 000 | 6355…8180 | 6595…7490 | 180 | Cредний |
| Hitachi ZX350H-3LC | 33 700…34 200 | 7400 | 7240 | 205 | Cредний |
| 34 200 | 8140 | 11 900 | 205 | Cредний | |
| Caterpillar 328D LCR | 34 700 | 6370…7283 | 6908…7820 | 152 | Cредний |
| Caterpillar 330D L | 35 370…36 150 | 6170…8090 | 6410…7640 | 200 | Большой |
| Volvo EC360B | 36 500…38 400 | 6720…8200 | 6830…7520 | 184 | Большой |
| Hitachi ZX400LCH-3 | 39 000 | 7300 | н. д. | 205 | Средний |
| 39 000...41 500 | 6500...8500 | 7000...7850 | 190 | Стандартный | |
| Komatsu PC400-7 | 41 400…42 250 | 6845…8445 | 7070…7715 | 259 | Тяжелый |
| Volvo EC460B | 44 300…46 300 | 6570…9150 | 6980…7870 | 228 | Большой |
| JCB JS 460 | 45 100…46 800 | 6870…9000 | 7550…8460 | 228 | Стандартный |
| Case CX460 | 46 600…48 100 | 6870…7570 | 7420…7890 | 270 | Большой |
| Hitachi ZX450LC-3 | 46 700 | 7900 | 7030…9220 | 260 | Большой |
| Hyundai R500LC-7A | 48 800 | 7610 | 7755 | 263 | Средний |
| Liebherr R954C | 49 000...56 800 | 7100...8550 | 7100...7750 | 240 | Большой |
| Doosan Solar 500LC-V | 49 900 | 6280 | н. д. | 232 | Стандартный |
| Hyundai R800LC-7A | 82 320 | 8420 | 8240 | 385 | Большой |
| Caterpillar 385C | 84 130…86 550 | 7620…11 550 | 8060…11 200 | 390 | Большой |
| Hitachi ZX870LCH ВЕ-3 | 84 600 | 7140 | 8130…8180 | 397 | Большой |
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 транспортный двигатель
Экскаватор - основной тип землеройных погрузочно-разгрузочных машин.
По принципу работы экскаваторы можно разделить на две крупные категории:
- -многоковшовые (непрерывного действия);
- -одноковшовые (цикличного действия).
Как ясно из названия, рабочее оборудование экскаватора непрерывного действия включает несколько ковшей, непрерывно перемещающихся по замкнутой территории. Ограничимся рассмотрением одноковшовых экскаваторов, как наиболее типичных представителей данного класса строительных машин.
Главные компоненты экскаватора:
- -рабочее и силовое оборудование,
- -система управления,
- -поворотная платформа и трансмиссия.
Рабочее оборудование экскаваторов с прямой и обратной лопатой состоит из ковша (как правило), стрелы и рукояти. Рабочее оборудование экскаваторов с драглайном не имеет рукояти, а ковш подвешивается к стреле на канате с помощью упряжки. К рабочему оборудованию относятся также блоки, направляющие устройства и канаты, которые передают движения различным элементам рабочего оборудования. Помимо ковша разработано и другое навесное оборудование. Это грейфер (копающий или погрузочный), гидромолот (для разрушения бетонных и железобетонных конструкций и рыхления мерзлого грунта), гидроножницы (для разрушения и дробления железобетонных конструкций и резки арматуры), бревнозахват, кусторез, бетонолом, фрезерная головка (для вскрытия подземных коммуникаций, рыхления и планировки грунта), шнековый бур.
Если на экскаваторе может быть установлено хотя бы три вида сменного оборудования - прямая лопата, обратная лопата и драглайн, то такие экскаваторы называют универсальными. Обычно в их комплект сменного оборудования входят также грейфер и кран.
По типу привода экскаваторы делятся на два класса:
- -с гибким (канатным) подвесом;
- -с жестким подвесом (гидравлическим приводом).
Подвес с гидравлическим приводом позволяет фиксировать элементы рабочего оборудования в пространстве. Экскаваторы с жестким подвесом имеют значительные технологические, конструктивные и эксплуатационные преимущества по сравнению с экскаваторами с гибким подвесом.
По типу механизма передвижения экскаваторы делятся на колесные и гусеничные (траковые). Если стройка ведется в городской черте, предпочтительнее использовать колесные экскаваторы, в условиях бездорожья лучше ведут себя гусеничные.
На российском рынке представлены две группы экскаваторов на автомобильном шасси:
- -классические (с шарнирно-сочлененным рабочим оборудованием);
- -телескопические
Конструктивные особенности позволяют телескопическим экскаваторам, используя ротацию ковша, подкапывать под трубами и производить зачистку не только горизонтальных, но и вертикальных поверхностей в ограниченных пространствах. Набор дополнительного рабочего оборудования делает экскаватор на автомобильном шасси универсальной машиной.
Экскаватор с механической лопатой. По своему назначению и вместимости ковша механические лопаты подразделяются на:
- -универсальные (0,2-2 м3),
- -карьерные и добычные (2-5 м3),
- -вскрышные (8-90 м3).
Шире других используются два варианта конструкции механической лопаты. В одном из них основными узлами являются одноканатная двухбарабанная лебедка, рукоять и канатный напорный механизм, закрепленный на поворотной платформе. При опускании ковша поднимается противовес, и наоборот. В другом варианте используется трехканатная лебедка без противовеса. Стрела, рукоять и напорный механизм образуют особую конструкцию с промежуточным шарниром, чем обеспечивается независимость подвеса. Напорный механизм воздействует на двухзвенную рукоять, которая поддерживается и направляется подвижным жестким звеном.
Особенность вскрышных механических лопат - большие радиусы черпания и разгрузки (более 100 м) и большая вместимость ковша (более 90 м3). От малых универсальных и карьерных экскаваторов они отличаются конструкцией гусеничного хода - каждый из четырех углов основания экскаватора со вскрышной механической лопатой опирается на двухленточную тележку.
Экскаватор-драглайн и обратная механическая лопата, в отличие от прямой лопаты, разрабатывают грунт ниже уровня машины. В драглайне ковш закреплен на подъемном канате, а черпание осуществляется его подтягиванием вторым, "тяговым" канатом. Ковш экскаватора врезается в грунт под тяжестью собственного веса, что позволяет разрабатывать даже крепкую породу, предварительно разрыхленную взрывом.
Большие драглайны устанавливают на шагающем ходу. Механизм "шагания" состоит из центральной опорной плиты, боковых лыж и механизма, приводящего их в движение (кулачкового или рычажного). Когда экскаватор опирается на плиту, лыжи приподняты и могут перемещаться. После их опускания экскаватор вместе с центральной плитой приподнимается, опирается на лыжи и перемещается. Благодаря тому, что лыжи закреплены на платформе и ее поворотом можно изменить направление перемещения, машина может двигаться даже в боковом направлении.
Экскаватор-драглайн, стрела которого заменена натянутым между двумя башнями канатом, несущим ковш, называется "башенным". Такой драглайн может иметь "вылет стрелы" (расстояние между башнями) до 500 м. Ковш разгружается через дно, для чего ему часто придают серповидную форму, в противном случае разгрузкой управляет тяговый канат.
Экскаватор-струг. Данный тип экскаватора предназначен в основном для земляных работ на железнодорожных путях и очистки их от снега. Путевые струги производят нарезку новых и чистку старых кюветов, оправку откосов выемок, насыпей и балластной призмы и т.д. В средней части экскаватора расположены два боковых крыла. Они состоят из подвижных частей - основной, кюветной и откосной, которые устанавливают по очертанию поперечного профиля пути. Перемещается струг локомотивом, от которого поступает также сжатый воздух для пневматической системы управления.
Экскаваторы-планировщики, как правило, изготавливают на базе автомобильного шасси. Экскаваторы-планировщики выполняют планировку откосов насыпей и выемок земляного полотна. Причем объем таких работ велик, поскольку любая дорога, как правило, идет в насыпи или в выемке, и высота откосов доходит до 12 м. Если 2-2,5 м может обеспечить автогрейдер, то большую высоту - только экскаватор-планировщик. Кроме откосов землеполотна дороги, планировочные работы выполняются на подходах к мостам, путепроводам и другим искусственным сооружениям. Экскаваторы-планировщики выручают даже при переменной геометрии откоса. Устойчивость машины в процессе работы обеспечивается аутригерами (опорами).
Траншейные экскаваторы классифицируют по следующим основным признакам:
- -по типу рабочего оборудования - на цепные (ЭТЦ) и роторные (ЭТР);
- -по способу соединения рабочего оборудования с базовым тягачом - с навесным и полуприцепным оборудованием;
- -по типу ходового устройства базового тягача - на гусеничные и пневмоколесные;
- -по типу привода - с механическим, гидравлическим, электрическим и комбинированным приводом.
Траншейные экскаваторы предназначены для разработки траншей под магистральные трубопроводы в различных грунтах. Также эти экскаваторы могут использоваться при рекультивации земель, на присыпке дна траншей и засыпке их разрыхленным грунтом, на мелиоративных работах, на строительстве и ремонте дорог.
Мини-экскаваторы. Этот класс машин появился в России только в последние годы. Экскаваторы малой мощности используются при незначительных объемах земляных работ, а также при вспомогательных и подготовительных работах - валке и корчевке леса, забивке свай, уплотнении дорожных покрытий, монтажных и погрузо-разгрузочных работах. Современные мини-экскаваторы этого класса исполнены в классической компоновке. На них применяется гусеничный или пневмоколесный ход, а в качестве рабочего оборудования, как правило, используется обратная механическая лопата с возможностью поворота стрелы в горизонтальной плоскости. Кроме того, современные мини-экскаваторы оснащаются бульдозерным отвалом для расчистки площадки и повышения устойчивости, а по требованию заказчика - сменными ковшами, буровыми штангами и гидромолотами.
Экскаваторы непрерывного действия - землеройные машины с цепными или роторными рабочими органами, цикл копания у которых совмещен с циклами выгрузки грунта и перемещения машины. Они предназначены для рытья продольных выемок (каналов, траншей, кюветов) прямоугольного и трапецеидального профиля, профилирования откосов грунтовых сооружений, вскрышных работ и добычи полезных ископаемых открытым способом.
Экскаваторы непрерывного действия используются при разработке относительно однородных грунтов до IV категории прочности с размером очень прочных включений не более 0,25 ширины рабочего органа (ковша или скребка).
Экскаваторы поперечного копания отличаются тем, что направление их собственного рабочего движения относительно стенки забоя перпендикулярно плоскости, в которой лежат скорости рабочих органов и преодолеваемые ими рабочие сопротивления. К таким машинам относятся цепные многоковшовые экскаваторы для карьерных и планировочных работ, а также карьерные многоковшовые роторные экскаваторы. Карьерные роторные экскаваторы верхнего резания располагаются у подошвы забоя, а их роторы вращаются таким образом, что ковши при наполнении двигаются снизу вверх от экскаватора.
Карьерные роторные и цепные экскаваторы нижнего резания располагаются над забоем, а их ковши наполняются при движении снизу вверх к экскаватору.
В строительстве для нарезки траншей под различного рода коммуникации, мелиоративных канав при осушении строительных площадок, выемок под ленточные фундаменты и т.п. чаще применяются экскаваторы продольного копания. К этой группе машин относятся траншеекопатели с цепным и роторным рабочим оборудованием, оснащенным ковшами или скребками. У экскаваторов продольного копания скорость движения машины и скорость рабочего органа (цепи или ротора) лежат в одной плоскости.
Цепной экскаватор непрерывного действия оснащен цепным рабочим органом, который состоит из одной или двух, идущих параллельно друг другу, многорядных втулочно-роликовых цепей, на которых закреплены ковши, либо плужки и скребки. При движении экскаватора и цепи (или цепей) ковши срезают с поверхности забоя стружку грунта и выносят грунт из траншеи.
При работе на прочных грунтах ковши оснащаются рыхлящими зубьями. Чтобы облегчить рабочее оборудование, на соседних ковшах устанавливают неравное число зубьев. Тогда зубья идущего сзади ковша разрушают нетронутый грунт, оставшийся в промежутках между зубьями предыдущего ковша. Огибая верхнюю ведущую звездочку, ковши опрокидываются, и грунт разгружается через их пологую заднюю стенку.
При работе на переувлажненных и липких грунтах часть грунта остается в ковшах, снижая их полезную емкость и повышая энергозатраты на привод рабочего органа.
Избавиться от этих негативных явлений позволяет применение в задней части днища ковша сварных цепей вместо сплошного листа и выталкивателей, которые при опрокидывании ковша очищают его от налипшего грунта.
Плужки скребкового экскаватора разрушают грунт, а скребки, толкая его перед собой по поверхности забоя, выносят грунт на дневную поверхность. Налипанию грунта они практически не подвержены.
Нижняя (рабочая) ветвь цепи двигается снизу вверх к экскаватору и перемещается в жестких направляющих или свободно провисает, опираясь только на поверхность забоя.
Верхняя (холостая) ветвь двигается сверху вниз от экскаватора по поддерживающим роликам. Грунт, выносимый из забоя ковшами, попадает при их опрокидывании на короткий поперечный ленточный конвейер, который эвакуирует его в боковой валик или транспортное средство. Грунт, выносимый из забоя скребками, сдвигается по поверхности земли в сторону от оси нарезаемой траншеи шнековым конвейером.
Т ип движителя базовой машины, на которой монтируется рабочее оборудование экскаватора непрерывного действия, зависит, главным образом, от ее назначения.
Машины, предназначенные для прокладки многокилометровых траншей по неподготовленной местности, оборудуются гусеничным ходом.
Тип привода экскаватора непрерывного действия определяется приводом базовой машины. Современные машины в подавляющем большинстве случаев имеют гидромеханическую ходовую трансмиссию и гидрообъемный привод рабочего оборудования и систем управления им. Качество работы траншеекопателя оценивается точностью выдерживания заданного курса, ровностью дна траншеи и вертикальностью ее стенок, на удержание которых в пределах технологических допусков и направлена работа автоматических систем управления, устанавливаемых на экскаваторы непрерывного действия.
Роторные экскаваторы непрерывного действия оснащены роторным рабочим органом, который представляет собой металлическое колесо, на ободе которого через равные промежутки установлены ковши. Глубина траншеи, нарезаемой роторным экскаватором, не может превышать 0,57 диаметра роторного колеса, измеренного по режущим кромкам ковшей. Скорость движения ковшей роторного экскаватора выше, чем цепного, а его производительность определяется окружной скоростью ротора, которая ограничена возможностью гравитационной разгрузки.
Одноковшовые строительные экскаваторы - универсальные машины, используемые при копании грунтов до VI категории прочности, разборке слабой и взорванной скальной породы. Они применяются для выемки из забоя и погрузке в транспорт или отвал сыпучих и крупнокусковых материалов, разрушения старых сооружений, расчистки территорий при пробивки трасс, расчистки мелиоративных и водоотводных канав, отрывки больших котлованов и протяженных траншей, сооружении грунтовых насыпей, строительстве тоннелей и мостовых переходов и на других работах.
В строительстве наиболее широко применяются машины массой до 50 тонн с гидрообъемным приводом рабочего оборудования, которые обычно и относят к группе строительных экскаваторов.
Одноковшовые экскаваторы обычно классифицируют по:
- -массе,
- -степени полноповоротности,
- -типу движителя,
- -типу рабочего оборудования.
Полноповоротный экскаватор состоит из поворотной платформы, опорно-поворотного устройства и шасси. На поворотной платформе установлены двигатель, примыкающая к нему часть ходовой трансмиссии, кабина, системы управления, рабочее оборудование и его силовой привод. Опорно-поворотное устройство обеспечивает вращение поворотной платформы в любую сторону и на любое число оборотов. Шасси экскаватора состоит из рамы, ходового оборудования, движителя и ходовой трансмиссии.
Неполноповоротные экскаваторы представляют собой малоразмерное экскаваторное оборудование, навешенное на базовую машину. Сменное оборудование навешивается на базовую машину и снимается с нее по мере необходимости, а несменное является основным и используется постоянно. В подавляющем большинстве случаев базовой машиной для несменного экскаваторного оборудования является колесный трактор, к задней части рамы которого крепится стрела с рукоятью, ковшом, исполнительными гидроцилиндрами и дополнительными механизмами. В этом случае угол поворота экскаваторного оборудования ограничен конструкцией базовой машины и не превышает 180°. Поворот экскаваторного оборудования относительно вертикальной оси обычно осуществляется гидроцилиндром, пятка которого закреплена на раме машины, а шток - на кронштейне поворотной колонки. Поворотная колонка может быть неподвижной, а может смещаться вбок относительно продольной оси машины. При этом ось отрываемой траншеи выносится к колее правого или левого заднего колеса, что удобно при выполнении земляных работ вплотную к бордюрам, стенам и т.п.
Неполноповоротные экскаваторы используются при относительно небольших сосредоточенных объемах земляных и погрузочных работ, сопряженных с частыми перебросками машин между объектами и работой в стесненных условиях. Такие условия характерны при обслуживании и ремонте тепловых, водопроводных, газовых, электрических, дренажных и коммуникационных сетей, а также озеленении, благо-устройстве и содержании городских территорий.
Полноповоротные экскаваторы монтируются на гусеничном ходу или шасси. Количество моделей гусеничных экскаваторов намного больше, чем пневмоколесных, что отражает соотношение между различными условиями эксплуатации.
Гусеничный движитель хорошо приспособлен к слабым грунтам и обеспечивает экскаватору лучшую устойчивость, повышенную проходимость, хорошую маневренность и меньшую стоимость. Но перебазировка гусеничных машин требует больших затрат времени, привлечения специальных транспортных средств и соблюдения правил перевозки, оговариваемых транспортным законодательством.
Пневмоколесный движитель обеспечивает экскаватору более высокие транспортные скорости, меньший вес шасси, меньший объем работ по обслуживанию, сохранность твердых и улучшенных покрытий дорог меньший шум при передвижении. Поэтому пневмоколесные машины более эффективны при частых перебросках машин между объектами и эксплуатации их на твердых поверхностях, что более характерно для городов. Колесные машины - это, как правило, варианты гусеничных прототипов, смонтированные на пневмоколесном шасси. Вес пневмоколесных строительных экскаваторов обычно не превышает 22 тонн, поскольку габариты более тяжелых машин лишают их главного преимущества пневмоколесного движителя - мобильности. Эластичность пневмоколес обуславливает обязательное использование на пневмоколесном экскаваторе выносных опор, а также бульдозерного отвала, используемого и по прямому назначению, и как опора, и как противовес.
Колесно-рельсовый, комбинированный и плавучий движители применяются в ситуациях, когда ни гусеничный, ни пневмоколесный движитель не подходят по условиям эксплуатации.
Иногда одноковшовые полноповоротные экскаваторы условно делят на следующие группы:
миниэкскаваторы - весом до 5 тонн,
мидиэкскаваторы - весом до 8 тонн,
полноразмерные строительные экскаваторы весом до 40 тонн,
экскаваторы специального назначения весом более 40 тонн.
Полноповоротные экскаваторы, принадлежащие к разным размерным группам, отличаются не только массой, но и другими особенностями. Так, миниэкскаваторы, как правило, монтируются на гусеничном шасси, оснащаются бульдозерным отвалом, а их рабочее оборудование может вращаться в плане относительно поворотной платформы на угол, чуть меньший ±90°.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ЭКСКАВАТОРАХ
ЧАСТЬ ПЕРВАЯ
Глава I
§ 1
Классификация и основные части экскаваторов
Экскаваторами называются землеройные машины, предназначенные для копания и перемещения грунта. Все экскаваторы в зависимости от использования рабочего времени для собственно копания грунта делят на две большие группы: непрерывного действия - многоковшовые и периодического (цикличного) действия-одноковшовые. 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. Применение многоковшовых экскаваторов ограничено: в основном их используют при рытье траншей и добыче нерудных материалов в карьерах с однородными грунтами без каменных включений.
По способу перемещения экскаваторы бывают сухопутные и плавучие.
По конструкции ходового устройства сухопутные экскаваторы подразделяют на гусеничные, колесные и шагающие (последнее применяют только в одноковшовых экскаваторах). *
По типу применяемого основного (первичного) двигателя современные экскаваторы бывают дизельными или электрическими. Выбор двигателя определяется условиями, в которых будет работать экскаватор. Так, дизели используют на экскаваторах там, где машину нужно сравнительно часто перевозить с места на место, например на строительстве нефте- и газопроводов, железных и шоссейных дорог, гражданском строительстве и т. п.
На экскаваторах, постоянно работающих в одном месте, например в карьерах по добыче нерудных материалов, выгодно применять электродвигатели, которые проще и дешевле в эксплуатации.
По приводу механизмов различают экскаваторы одномоторные, у которых все рабочие механизмы приводятся одним или несколькими двигателями, работающими на один вал, и многомоторные, у которых рабочие механизмы приводятся несколькими двигателями, независимо работающими друг от друга.
В СССР все строительные одноковшовые экскаваторы с механическим приводом выпускают одномоторными. Многомоторный привод применяют на строительных гидравлических экскаваторах.
По типу силовых передач движения от двигателя к рабочим механизмам строительные экскаваторы делятся на механические и гидравлические.
У механических экскаваторов движение передается непосредственно от первичного двигателя ко всем механизмам с помощью валов, шестерен, червячных пар, цепных и других механических передач (механическая трансмиссия).
У гидравлических экскаваторов роль трансмиссии выполняют гидронасос (один или несколько), трубопроводы и гидродвигатели (гидромоторы или гидроцилиндры). В трубопроводах циркулирует рабочая жидкость, передающая энергию от насосов к гидродвигателям, которые приводят рабочие механизмы в движение.
Кроме перечисленных признаков классификации, экскаваторы каждой из групп отличаются друг от друга назначением, размерами и мощностью.
Одноковшовые экскаваторы по назначению делят на три основные группы: строительные универсальные, предназначенные для земляных и погрузочно-разгрузочных работ в строительстве; карьерные - для"работы в карьерах на разработке рудных и угольных месторождений, а также скальных пород; вскрышные - для разработки полезных ископаемых (угля, руды) открытым способом. К последней группе относятся также и мощные шагающие экскаваторы-драглайны, используемые на горных работах для перекидки верхних слоев пород в выработанное пространство, а также на строительстве крупных гидротехнических сооружений.
Кроме этих основных групп выпускают еще специальные экскаваторы, предназначенные для использования в определенных специфических условиях: подземные - для подземной разработки полезных ископаемых при большой мощности пласта, туннельные - для погрузки взорванной породы при проходке туннелей, торфяные - для добычи торфа и др.
В настоящем учебнике описаны выпускаемые отечественной промышленностью наиболее распространенные (массой до 22 т) одноковшовые универсальные строительные экскаваторы.
Одноковшовый экскаватор (рис. 1) состоит из следующих основных частей: ходового устройства 1У поворотной части и рабочего оборудования.
Ходовое устройство воспринимает и передает на основание (грунт)" нагрузки от массы машины и нагрузки, возникающие при работе, а также обеспечивает передвижение экскаватора.
Ходовое устройство экскаваторов бывает следующих типов:
Г - гусеничное с минимально допустимой опорной поверхностью гусениц;
ГУ - гусеничное с увеличенной опорной поверхностью гусениц, предназначенное для работы на грунтах с низкой несущей способностью;
П-"пневмоколесное, позволяющее увеличить мобильность экскаватора, облегчить и ускорить его переброску собственным ходом с одного строительного объекта на другой;
Ш - специальное шасси автомобильного типа, отличающееся от типа П тем, что, кроме двигателя, установленного на поворотной части экскаватора, на шасси установлен более мощный двигатель, обеспечивающий передвижение экскаватора с большой скоростью; ходовое устройство типа Ш имеет прочную и низкую специальную раму, отличающуюся по конструкции от рамы шасси грузового автомобиля;
А - шасси грузового автомобиля;
Тр - тракторное (обычно используют пневмоколесные тракторы).
Поворотная часть состоит из поворотной платформы 2 с механизмами и силовым оборудованием и рабочёго оборудования 3.
Поворотная платформа опирается через специальное роликовое опорно-поворотное устройство на раму ходового устройства и может поворачиваться относительно него в горизонтальной плоскости. Одна и та же поворотная платформа может быть установлена на ходовые устройства различных типов.
В зависимости от угла поворота поворотной платформы в горизонтальной плоскости эскаваторы называют полноповоротными или неполноповоротными.
Поворотная часть полноповоротного экскаватора может вращаться вокруг вертикальной оси на неограниченный угол. У машин этого типа (рис. 2, а) на поворотной платформе установлены двигатель и основные рабочие механизмы, а также /креплено рабочее оборудование.
Неполноповоротными изготовляют лишь небольшие экскаваторы на базе тракторов (рис. 2, 6).
У этих экскаваторов отсутствует поворотная платформа, а рабочее оборудов ние укреплено с помощью поворотной колонки непосредственно на ходовом устройстве, относительно которого оно вращается на ограниченный угол.
1 Схема одноковшового экскаватора:
1 - ходовое устройство,
2 - поворотная платформа,
3 - рабочее оборудование
2 Полноповоротный экскаватор Э-652Б с механическим приводом на
гусеничном ходу с гибкой подвеской рабочего оборудования (а) и
неполноповоротный экскаватор ЭО-2621А с гидравлическим приводом на базе
трактора с жесткой подвеской рабочего оборудования (6)
Рабочим оборудованием называется комплекс узлов экскаватора, содержащий рабочий орган (например, ковш, крюк или грейфер, с помощью которого копают грунт, поднимают груз, захватывают сыпучке и кусковые материалы) и обеспечивающий его действие в зоне работы экскаватора.
Основной рабочий орган экскаватора - ковш - предназначен для копания, удерживания при перемещении и разгрузки грунта или другого материала. Копанием называется одновременное срезание грунта и заполнение им ковша. Срезаемая часть грунта называется стружкой (рис. 3).
По виду конструктивного исполнения рабочего оборудования экскаваторы бывают с гибкой подвеской, жесткой и телескопической стрелой. У экскаваторов с гибкой подвеской стрела, а иногда и рабочий орган (например, ковш) подвешены на канатах, которыми приводятся в действие.
У экскаваторов с жесткой подвеской стрела и остальные элементы рабочего оборудования соединены шарнирно друг с другом и приводятся в действие гидроцилиндрами.
С телескопической стрелой выпускают экскаваторы-планировщики, у которых выдвижение и втягивание стрелы являются рабочими движениями.
Универсальный строительный экскаватор имеет обычно несколько видов рабочего оборудования, которыми он может работать в зависимости от условий эксплуатации. Эти виды рабочего оборудования могут легко заменяться одно другим, поэтому они называются сменными.
Рабочее оборудование с жесткой подвеской (шарнирно-рычажное) и с телескопической стрелой применяют только на гидравлических экскаваторах.
Рабочий орган к рабочему оборудованию также крепят гибкой или жесткой связью. На рис. 4 показаны различные крепления рабочего органа у разных видов рабочего оборудования с гибкой (канатной) подвеской.
Рабочий процесс одноковшового экскаватора состоит из рабочего цикла, г. е. разработки и перемещения грунта, и передвижения экскаватора к забою, после того как с места стоянки экскаватора станет неудобно или невозможно продолжать дальнейшую разработку грунта. Во время передвижения экскаватора работа не производится, поэтому время, затрачиваемое на передвижки, следует максимально сокращать.
Рабочий цикл экскаватора состоит из следующих операций:
1. Собственно копание грунта (срезание грунта и заполнение им ковша).
2. Выведение ковша с грунтом из забоя, чтобы обеспечить возможность беспрепятственного поворота платформы.
3. Перемещение заполненного грунтом ковша к месту разгрузки, для чего или поворачивают платформу с рабочим оборудованием (у полноповоротных), или только рабочее оборудование (у неполноповоротных машин).
4. Разгрузка грунта из ковша в отвал или в транспортное средство.
5. Перемещение ковша (поворот платформы) к забою.
6. Опускание ковша для подготовки к следующей операции копания.
До конца 60-х годов в нашей стране в основном выпускали полноповоротные экскаваторы с механическим приводом и гибкой подвеской рабочего оборудования. В девятой пятилетке (1970-1975 гг.) быстро развивалось производство гидравлических экскаваторов с жесткой подвеской рабочего оборудования (рис. 5-7). Такое расширение выпуска гидравлических экскаваторов определяется целым рядом их конструктивных, технологических и экономических преимуществ по сравнению с экскаваторами с механическим приводом.
Основными представителями выемочнопогрузочных машин, эксплуатируемых на открытых горных работах, являются экскаваторы. Главным качественным признаком любого экскаватора служит наличие экскавируюшего (копающего) рабочего органа.
Экскаваторы классифицируют по следующим признакам: конструкции рабочего органа - одно- и многоковшовые, фрезерные; принципу действия - цикличного и непрерывного.
Важнейшим видом рабочих органов экскаваторов является ковш, конструкция которого обеспечивает разработку горных пород, различающихся как по прочности, так и по размерам кусков разрыхленной горной массы.
Одноковшовые экскаваторы, отличающиеся простым конструктивным исполнением, характеризуются относительно малой производительностью ввиду цикличности работы.
Рабочий цикл одноковшового экскаватора складывается из последовательных операций: наполнения ковша (черпания), перемещения его к месту разгрузки (транспортирования), разгрузки и перемещения порожнего ковша к месту черпания для воспроизведения нового цикла. В отличие от них многоковшовые экскаваторы, у которых все элементы рабочего цикла осуществляются одновременно (совмещено), являются машинами непрерывного действия.
К машинам непрерывного действия относят и экскаваторы, оборудованные фрезерным рабочим органом (рис. 3.1.1), применяющимся при разработке прочных (коэффициент крепости f< 15) и однородных по структуре пород.
По назначению и роду выполняемой работы экскаваторы подразделяются на следующие типажи: вскрышные; карьерные; карьерно-строительные.
Вскрышные экскаваторы предназначены для разработки покрывающих месторождение полезного ископаемого пород и перемещения их в отвал. Они отличаются увеличенными линейными размерами рабочего оборудования по сравнению с другими типами экскаваторов. Применяют следующие типы вскрышных экскаваторов: шагающие типа ЭШ (рис. 3.1.2), роторные типа ЭР (рис. 3.1.3), цепные (рис. 3.1.4), а также вскрышные лопаты типа ЭВГ (экскаватор вскрышной гусеничный) - рис. 3.1.5.
Шагающие экскаваторы имеют гибкую связь ковша с приводом (dragline), что позволяет путем снижения нагруженности стрелы увеличить вылет ковша до 80...100 м. Кроме того, использование шагающего хода, отличающегося простотой конструкции при относительно большой опорной поверхности, обеспечивает возможность применения шагающих экскаваторов при разработке пород с малой несущей способностью.
Шагающие экскаваторы характеризуются малой массой, возможностью как нижнего, так и верхнего черпания, лучшей проходимостью и маневренностью. Они отличаются большой универсальностью, обеспечивающей их широкое использование в сложных горно-геологических условиях и при разработке как слабых, так и полускальных (предварительно разрыхленных) пород.
Роторный экскаватор представляет собой самоходный агрегат непрерывного действия, экскавирующий породу ковшами, установленными на роторном колесе (роторе), и оборудованный транспортирующими устройствами.
Вскрышные роторные экскаваторы типа ЭР в определенных горно-геологических условиях (однородные нескальные горные породы осадочного происхождения, без применения буровзрывных работ перед экскавацией) являются наиболее эффективными выемочно-погрузочными машинами по ряду показателей: производительности, энергозатратам и др.
Цепной экскаватор оборудуется установленной на ковшовой раме бесконечной цепью с ковшами, размеры которой соответствуют размеру отрабатываемого забоя. Двигаясь по забою, ковши зачерпывают горную породу и транспортируют ее к приемному желобу перегрузочного устройства.
Цепные экскаваторы отличаются возможностью работ как верхним, так и нижним черпанием, а также способностью отработки весьма тонких пластов; обеспечивается качественная планировка рабочего горизонта под любым углом залегания. Недостатком цепных экскаваторов является относительно большая масса ковшовой рамы и экскаватора в целом.
Вскрышные лопаты оснащены рабочим оборудованием типа «прямая лопата» с жестким креплением ковша на выдвижной рукояти. Ввиду высокого расположения центра масс экскаватора требуется использовать систему горизонтирования поворотной платформы. Характеризуются вскрышные лопаты большой массой экскаватора при относительно (по сравнению с ЭШ) небольших размерах рабочей зоны.
Вскрышные экскаваторы типа ЭВГ не производятся в РФ ввиду относительно низкой эффективности их применения по сравнению с другими вскрышными экскаваторами.
Карьерные экскаваторы предназначены для ведения добычных работ и отличаются относительно небольшими линейными размерами оборудования при его повышенной прочности; характеризуются большими силовыми возможностями и малой продолжительностью рабочего цикла (до 25 с), что обеспечивает эффективность их применения при разработке полускальных и скальных пород.
В горно-добывающей промышленности используют следующие типы карьерных экскаваторов:
Механические лопаты (мехлопаты) типа ЭКГ (экскаватор карьерный гусеничный) - рис. 3.1.6;
Гидравлические экскаваторы типа ЭГ с погрузочным рабочим оборудованием (рис. 3.1.7) и типа ЭГО, оборудованный обратной лопатой (рис. 3.1.8);
Роторные экскаваторы с повышенными силовыми характеристиками типа ЭРП (рис. 3.1.9).
Мехлопаты типа ЭКГ характеризуются способностью работать в разнообразных условиях, в том числе в особо тяжелых (при большом выходе негабаритных кусков размером до 1,5 м и более). Они оборудованы прямой лопатой, что обеспечивает возможность реализации больших сил на зубьях ковша (до 25 % веса экскаватора) при верхнем черпании.
Основным недостатком мехлопат является низкий КПД ввиду больших затрат энергии на подъем груженого ковша и рукояти при черпании.
Применение экскаваторов с гидроприводом в условиях открытых горных работ обусловлено рядом технических и технологических преимуществ этих машин по сравнению с мехлопатами.
Первоначально главным преимуществом гидропривода в экскаваторостроении считали более простую и надежную передачу мощности к рабочему оборудованию (РО) с помощью гидроцилиндров, а к приводу поворота и хода - компактными гидродвигателями. При этом упрощается конструкция экскаватора благодаря исключению передаточных устройств (редукторов, лебедок, канатно-блочных устройств и т.д.), а также обеспечивается возможность реализации всей установленной мощности привода в каждом из рабочих механизмов, повышаются интенсивность рабочих движений и производительность экскаватора в целом.
Кроме того, изменение конструктивной схемы РО путем последовательного соединения элементов (стрелы, рукояти и ковша), образующих совместно с гидроцилиндрами главные рабочие механизмы (механизмы поворота стрелы, рукояти и ковша), обеспечило повышение технологических возможностей экскаватора ввиду высокой кинематической подвижности РО и, соответственно, высокой эффективности управления рабочим органом - ковшом. В этом случае можно реализовать разнообразные траектории движения ковша и вершины режущей кромки - с постоянным углом резания, по границе массив - развал породы и т.д. Также может производиться селективная разработка сложноструктурных месторождений полезных ископаемых, например отработка забоя сверху вниз наклонными по напластованию слоями.
Кроме того, гидравлическим экскаватором можно разрабатывать забой большей высоты (при равных с мехлопатой размерах рабочих зон) вследствие врезки ковша в средней части забоя (при условии высокого качества подготовки горной массы).
Начиная с середины 50-х гг. XX в. гидравлические экскаваторы малой единичной мощности (строительные или универсальные) получают широкое распространение. Российская Федерация явилась одним из пионеров создания таких экскаваторов.
Использование в гидравлических карьерных экскаваторах погрузочного рабочего оборудования позволило выявить значительно более важное преимущество - возможность реализации больших сил на зубьях ковша при горизонтальной (пологой) траектории движения вершины режущей кромки во время внедрения ковша в развал горной породы. Силы на зубьях ковша сопоставимы с весом экскаватора и ограничиваются сцепным весом. При этом существенно возрастает вместимость ковша (в 2-3 раза) и, соответственно, производительность экскаватора при одинаковых массах гидравлического экскаватора и мехлопаты.
Гидравлические экскаваторы типа ЭГО характеризуются относительно большими размерами рабочей зоны; обеспечивают высокую эффективность селективной выемки маломощных крутопадающих пластов.
Широкое распространение получили технологические схемы совместной работы гидравлических экскаваторов с прямой и обратной лопатами. Данная схема обеспечивает значительное увеличение спаренного забоя и, в конечном счете, позволяет существенно повысить технико-экономические показатели благодаря сокращению количества транспортных горизонтов и снижению объема горных работ.
Роторные экскаваторы типа ЭРП благодаря оригинальной конструкции цельнометаллического ротора и укороченной стреле реализуют повышенные силы копания, их применяют в системах поточной безвзрывной разработки полускальных пород.
Карьерно-строительные экскаваторы отличаются использованием различного сменного рабочего оборудования (прямой и обратной лопат, грейфера, крана и т.д.), малой массой и высокой маневренностью.
Параметрические ряды экскаваторов предусматривают получение необходимых градаций параметров при сохранении конструктивного и геометрического подобия.
Параметрические ряды одноковшовых экскаваторов составлены по главному параметру - вместимости ковша Е, м3. Так, параметрический ряд мехлопат в соответствии с рядом предпочтительных чисел R5 предусматривает следующие модели: 3,2; 5; 8; 12,5 и 20 м3.
Параметрические ряды многоковшовых экскаваторов назначают по теоретической производительности 0Т, м3/ч. Для роторных экскаваторов типа ЭР параметрический ряд включает в себя следующие модели: 630, 1250, 2500, 5000 и 10000 м3/ч.
В целом типы экскаваторов определяются технологическими схемами работ и отличаются большим числом конструктивных схем, моделей и модификаций.
