Обратная и прямая лопата гидравлического экскаватора

Вопрос от читателя нашего портала: Что значит экскаватор с прямой и обратной лопатой?

Ответ: Это экскаваторы, у которых вместо классического ковша установлено дополнительное оборудование. Это может быть:

• Прямая лопата. Она используется для работы с насыпями и другими грунтами, расположенными выше уровня колес оборудования. Прямая лопата помогает аккуратно брать песок и другие сыпучие материалы, перемещать его в заданное место. С ее помощью можно также осуществлять погрузку и загрузку материалов;
• Обратная лопата. Помогает загребать материал по направлению к экскаватору. Такая спецтехника обычно используется для ройки траншей и ям;
• Грейферы. Это навесное оборудование обычно используются для рытья глубоких котлованов, а также для подводных работ.
• Драглайны — это размещенный на канатах ковш, который можно опускать на большую глубину.

Отметим, что экскаваторы отличаются друг от друга не только конфигурацией оборудования и рабочим объемом ковша, но и габаритами техники и мощностью. Они могут быть как одноковшевыми, так и многоковшевыми. Также к экскаваторам часто прикрепляют отбойные молотки, с помощью которых можно разрабатывать каменистые грунты или ломать здания, сваебойные установки, оборудование для бурения скважин и пр.

Устройство ОЛ с составной стрелой.

ОЛ (рис.1) представляет собой комплекс оборудования включающий:

раму экскаватора 1, кабину управления 2, нижнюю и верхнюю часть стрелы 3 и 4, гидроцилиндры (г/ц) 5, 6, 11, рукоять 7, систему рычагов 8, ковш 9, связку 10, различные положения стрелы 12.

Составная стрела состоит из: основной нижней части 3 и удлиняющей верхней части 4, рукояти 7, шарнирно связанной с частью стрелы 4, ковша 9, с помощью системы рычагов, подвешенного на рукояти 7 и г/ц 5, 6, 11 управления стрелой 3, рукоятью 7 и поворотом ковша 9.

Элементы стрелы представляют собой металлоконструкции коробчатого сечения, выполненные из листового проката. Стрела в сборе устанавливается с помощью осевого соединения на поворотной раме 1, там же, шарнирно устанавливается г/ц 11, шток которого, с помощью вилки, соединяется с нижней частью стрелы 3.

При подаче масла под давлением в полости г/ц 11, его шток выдвигается или убирается, тем самым поворачивая стрелу в сборе в вертикальной плоскости. Рукоять 7 шарнирно установлена на концевой части верхней части стрелы 4 и может поворачиваться с помощью г/ц 5 в вертикальной плоскости.

Ковш 9 установлен шарнирно на рукояти 7 и также поворачивается с помощью г/ц 6 . Т.к. верхняя и нижняя часть стрелы соединены с помощью оси, их поворот, относительно друг друга, ограничивается связкой 10.

Привод поворота стрелы осуществляется г/ц 11 с применением различных компоновок его установки: под стрелой ( 1 1), над стрелой (1.2), через двуплечий рычаг ( 1.3).

Варианты установки привода рукояти и ковша изображены на рис.1.4, 1.5 и 1.6. Иногда, привод поворота стрелы и привод поворота рукояти осуществляют спаренными г/ц 11.

Привод рукояти 7 , г/ц 5 устанавливают шарнирно на верхней части стрелы 4, а привод поворота ковша 9 г/ц 6 шарнирно устанавливают на рукояти, а его шток, через систему рычагов 8, соединяется с ковшом 9, поворачивая его в вертикальной плоскости, как показано на рис.1 поз. 4, 5, и 6.

Прямая лопата:

Назначение прямой лопаты: рыхлить, снимать, копать грунт (слои земли, горные породы и прочее) выше уровня расположения техники.

Конструкция прямой лопаты являет собой ковш, соединенный с рукоятью, которая при помощи шарниров крепится к стреле. Последняя, тоже шарнирным типом, крепится к вращающейся платформе, установленной на шасси-основе.

Применительно к типу привода, перемещение ковша и рукояти может быть:

– подвижным – опрокидывание ковша обеспечивают цилиндры (гидравлический);

– без движимым – высыпание материала происходит через открывающееся днище ковша (механический).

Число выполняемых в одном цикле операций у прямой лопаты мало, а усилие копания – максимально среди всех видов основного рабочего оборудования, поэтому она считается наиболее производительной.

Основное использование прямой лопаты – разработка земных недр и загрузка материалов в технику.

Рабочий цикл прямой лопаты включает:

– загрузку ковша материалом;

– поворот платформы по заданному вектору;

– подъем стрелы;

– выгрузку материала.

Работа ОЛ с составной стрелой.

В исходном положении шток г/ц 5 втянут—рукоять 7 поднята, шток г/ц 11 выдвинут—стрела в сборе поднята, шток г/ц 6 втянут—ковш 9 поднят. Для осуществления рабочего цикла копания необходимо втягивание штока г/ц 11, выдвижение штоков г/ц 5 и г/ц 6, для чего подаётся масло в соответствующие полости г/ц, ковш зубьями касается грунта, усилием г/ц внедряется в него и заполняется.

Для разгрузки ковша операции выполняются в обратном порядке и, после выгрузки грунта, цикл повторяется. Для уменьшения времени всего цикла, некоторые операции совмещаются, что зависит от опыта работы и умения оператора экскаватора и способствует повышению производительности.

Обратная лопата:

Обратная лопата нашла свое применение в работах по разработке грунта ниже уровня расположения техники. Исключение – экскаваторы с гидравлическим приводом, которые проводят работы и выше горизонта разработки, но производительность их ниже, чем у прямой лопаты. Перемещение ковша проводится в направлении машины.

Основные задачи обратной лопаты:

– копание ям, траншей, котлованов;

– планировка откосов;

– отсыпка насыпей.

Для каждого типа привода обратной лопаты характерен свой рабочий цикл.

Рабочий цикл гидравлического экскаватора с независимым приводом стрелы:

– в углубление опускается стрела, при этом одновременно проводится установка рукояти на нужную позицию;

– ковш заполняется посредством вращения относительно рукояти;

– стрела поднимается синхронно с разворотом рукояти и поворотом лопаты, чтобы избежать просыпания грунта;

– рабочая платформа производит разворот; ковш разгружается поворотом относительно рукояти.

Механические экскаваторы, имеющие двухканатный привод, фиксированное положение лопаты и зависимое – стрелы, выполняют рабочий цикл следующим образом:

– растормаживание подъемного крана позволяет опустить стрелу;

– возникшее сопротивление каната обеспечивает загрузку ковша поворотом рукояти относительно стрелы в направлении техники;

– стрела поднимается;

– вращается поворотная платформа;

– натяжение подъемного и параллельное разматывание тягового канатов приводят к выгрузке материалов поворотом рукояти относительно стрелы в направлении от экскаватора.

Обратная лопата считается мультифункциональным типом рабочего оборудования. Она позволяет выполнить точную фиксацию ковша относительно выбранной точки как разрабатываемой поверхности, так и грузового автомобиля, куда проводится помещение грунта.

Устройство ОЛ с моноблочной стрелой.

ОЛ (рис.2)представляет собой комплекс оборудования включающий : г/ц стрелы, рукояти и ковша 1, 5, 9; разводку трубопроводов 2, моноблочную стрелу 3, рукоять 4, систему рычагов 6, тягу 7, ковш 8, платформу экскаватора 10, оси шарниров 11, 12, 16 и 17, пальцы 13, 15, кронштейны 14.

Моноблочная стрела представляет собой коробчатую балку изогнутой формы, сваренную из листового проката. Рукоять представляет собой также металлоконструкцию коробчатого сечения, сваренную из листового проката. Стрела шарнирно крепится к поворотной платформе экскаватора, а рукоять крепится к ней с помощью оси. Ковш с помощью оси установлен на рукояти.

Поворот стрелы, рукояти и ковша осуществляется г/ц , шарнирно закреплёнными на этих составных частях.

В зависимости от качества грунта, ОЛ оснащают ковшами различного объёма и конструкции. Ковш представляет собой сварно-литую ёмкость с открытой верхней стенкой, оснащённую сменными зубьями, закреплёнными на нижней рабочей поверхности.

Режущая кромка ковша снабжена поверхностью с трудно изнашиваемым слоем, а зубья изготовлены из стали с высоким содержанием марганца, для предотвращения износа. Зубья и гнёзда, для их установки выполнены т.о., чтобы облегчить их монтаж и замену.

Другие особенности экскаваторов

Вообще экскаваторы — это универсальная техника. Все благодаря тому, что у них подвижный рабочий орган, который двигается отдельно от шасси и его можно использовать практически как угодно. Данная спецтехника может дополнительно оснащаться отвалом или погрузчиком, что позволяет работать с сыпучими грунтами или стройматериалами.

Такая многофункциональность этих машин привела к тому, что без экскаватора сегодня не обходится ни одна стройка. С его помощью можно производить выемку грунта, делать насыпи, грузить сыпучие материалы, производить разработку полезных ископаемых. Данные устройства используют для копания траншей и котлованов, выкорчевывания деревьев и пней, разборки старых зданий, демонтажа металлических конструкций, создания плотин и пр.

Экскаваторы выпускаются как на колесной, так и на гусеничной базе. Колесные модели отличаются неплохой проходимостью и маневренностью, они могут двигаться по дорогам общего назначения и работать в плотной городской застройке. Гусеничные модели отличаются высокой мощностью и проходимостью: они могут передвигаться по насыпям, болотистым грунтам, песку и другим неустойчивым почвам. Однако эту спецтехнику нельзя использовать на асфальте, если стройплощадка находится далеко, ее придется перевозить на специальных грузовиках.

Работа ОЛ с моноблочной стрелой.

В исходном положении шток г/ц 9 выдвинут, штоки г/ц 1 и 5 втянуты, стрела 3—в поднятом положении, рукоять 4—поднята, ковш 8—в поднятом положении. При подаче рабочей жидкости в соответствующие полости г/ц, зубья ковша ложатся на грунт и, при усилии, развиваемого всеми г/ц , внедряются в него.

После заполнения ковша, работа всех г/ц осуществляется в обратном порядке и, после поворота стрелы, закреплённой на поворотной платформе экскаватора и установки её над местом разгрузки, ковш, поворачиваясь, разгружается.

Грейферный ковш (грейфер):

Грейферный ковш (грейфер) – это грузозахватное приспособление, используемое для рытья узких и глубоких траншей, загрузки и выгрузки материалов.

Привод экскаватора может быть любым, но при этом грейфер имеет свои особенности:

– гидравлический – дополнительно имеется привод челюстей, а сам грейфер крепится к рукояти, заменяя собой ковш;

– механический – предполагает канатную подвеску.

При необходимости в гидравлических экскаваторах вместо рукояти может применяться телескопическая стрела, обеспечивающая заглубление грейфера вниз на расстояние до 6 м.

Выбор ковша в зависимости от почвы

По типу грунта, с которым может работать ковш экскаватора, выделяют три подгруппы:

• Стандартные. Работают с различными почвами, включая глину, гравий и песок. Производятся из высококачественной износостойкой стали марки 09Г2Сб 10ХСНД с показателем твердости НВ200-250.
• Усиленные. Они необходимы для работы с абразивными материалами в тяжелых условиях для проведения земельных работ. Производятся модели из износостойкой стати с дополнительной наваренной защитой – накладками из стали марки Hardox и аналогичной ей.
• Скальные. Специальные ковши для работы со скальными, твердыми породами. Обладают межзубьевой защитой, утолщенным днищем, защищенными накладками на щеках и боковых стенках. Все вспомогательные элементы влияют на длительность эксплуатации оборудования.

В городских условиях, на обычных строительных объектах чаще всего встречаются экскаваторы со стандартными ковшами разных подвидом. Усиленные и скальные варианты применяются только для выполнения определенных видов работ.

Doosan

Компания Doosan Infracore — единственный производитель в мире, наладивший серийный выпуск гусеничных экскаваторов, оснащенных прямой лопатой с ковшом, объемом от 2,16 до 3,5 м. Подробней характеристики описаны в таблице.

Таблица 5. Технические характеристики экскаваторов Doosan с прямой лопатой.

DOOSAN S 470 LC

Остро востребована на рынке инновационная разработка компании – гусеничный экскаватор, имеющий прямую лопату Doosan S 500LC-V SFS.

Он позволяет проводить выемку грунта на значительной глубине.

Hitachi

Hitachi Construction Machinery Co – патриархи экскаваторостроения. Гидрофицированные экскаваторы, вытеснившие своих предшественников – это их разработка. Эти экскаваторы по праву занимают лидирующую позицию по продажам в РФ. Они превосходят аналогичные модели европейских производителей. Все благодаря динамичности компании. Ведь она чутко и точно реагирует на текущие запросы рынка.

Эксплуатационные и технические характеристики японских экскаваторов значительно превосходят аналоги европейских производителей по качеству сборки, функциональности и надежности.

Таблица 6. Технические характеристики экскаваторов Hitachi

Hitachi ZX850-3

Hitachi занимает пятое место в мире по производству строительной землеройной техники. Составляющие успеха – забота об удобстве оператора, развитие возможностей экскаватора и упрощение технического обслуживания.

Caterpillar

Американская компания Caterpillar поставляет на рынок спецтехники колесные, а также гусеничные экскаваторы.

Производитель специализируется на производстве экскаваторов различных типоразмеров:

• мини;
• малый класс;
• средний класс;
• крупный класс.

Модели с прямой лопатой предназначены для разработки пород над уровнем стоянки. Он объединяют, преимущественно, технику компактных размеров.

Производство экскаваторов с прямой лопатой сокращается во всем мире. Их место занимают универсальные машины, сочетающие в себе экскаватор и ковш — то есть имеют обратную лопату и фронтальный погрузчик.

Таблица 4. Технические характеристики экскаваторов Caterpillar с прямой лопатой

Caterpillar 5090В

Емкость ковша экскаваторов с прямой лопатой, обычно больше 4 м3. Они, в основном, используются на разработках скальной породы и руд.

Струг:

Струг – это разновидность оборудования, предназначенного для послойного срезания грунта, его загрузку в грузовую технику или отсыпку.

Струг используются для выполнения задач по планировке местности.

Конструкция струга включает стрелу и канат с движущейся по ней тележкой, на конце которой закреплен ковш. При перестановке ковша относительно тележки появляется возможность изменять направление срезки пластов.

Komatsu

Японская компания Komatsu – мировой лидер производства различной строительной техники. На рынке представлены колесные и гусеничные экскаваторы этого производителя. Отдельно выделяют мини экскаваторы Komatsu.

Гусеничные экскаваторы характеризуются малым давление на почву и высокой проходимостью. Это преимущество позволяет пользоваться ими в местах, недоступных для колесной техники, а также в болотистой местности и на слабых грунтах. Детальные технические характеристики и особенности представлены в таблице.

Таблица 1. Гусеничные экскаваторы Komatsu

На фото Komatsu PC3000

Колесные экскаваторы используют в коммунальном хозяйстве, при ремонте теплотрасс, водопроводов, а также проведения различных земляных работ. Пневмоколесный ход позволяет этой тяжелой технике передвигаться дорогами общего пользования. Скорость передвижения у них на высоте, что дает возможность быстро перемещаться между объектами. Производительность этих машин позволяет справляться со сложными задачами в сжатые сроки. Характеристики этой техники представлены в таблице.

Таблица 2. Технические характеристики колесных экскаваторов Komatsu

Komatsu PW-220-7

Для городских или дачных условий востребована малогабаритная техника Komatsu. Компания предлагает целый ряд мини-экскаваторов, собранных на заводах Японии и Китая. Масса моделей зависит от комплектации и колеблется от 3,7 до 6,3 тонн. В пользу такой техники говорят преимущества мини версий экскаваторов.

Такие как:

• джойстиковое управление;
• удобная откидывающаяся кабина;
• гидравлическая система CLSS;
• автоматическое переключение скоростей;
• уменьшенный радиус разворота платформы.

В наружной обшивке присутствуют резиновые компоненты. Характеристики мини техники Komatsu приведены в таблице.

Таблица 3. Технические характеристики мини-экскаваторов Komatsu

Компактные размеры не помешали производителю оборудовать удобную и функциональную кабину для оператора. Этого удалось добиться благодаря применению конструкторами современных принципов эргономики.

Komatsu – это надежная техника, способная работать при разных температурах и в сложных условиях. Ее отличает высокая производительность, низкое потребление топлива, а также соответствие современному экологическому стандарту.

Подъемный кран:

Подъемный кран устанавливается на механические и отдельные виды гидравлических экскаваторов. Он используется в двух вариациях:

– как замена ковша;

– как стрела ферменной конструкции, установленная на машину-базу вместо стрелы самого экскаватора.

Во втором случае монтаж грузовых лебедок проводится на крановой стреле, тяговое усилие им обеспечивает гидравлика машины-базы.