Виды, преимущества и особенности траншейных экскаваторов

Траншейный экскаватор — это узкоспециализированная землеройная техника продольного копания. Используется она практически во всех отраслях промышленности, в сфере обороны и мелиорации. По устройству рабочий орган на базовом транспортном средстве может быть установлен стационарно или в съемном варианте. Модульная техника выпускается в небольших количествах. Как правило, роторный траншейный экскаватор стоит на вооружении инженерных подразделений силовых структур (ПЗМ, БАТ-М). Съемные агрегаты более популярные, так как имеют широкие возможности. Современные тягачи и тракторы практически всегда оснащены валом отбора мощности и универсальным кронштейном, что позволяет их использовать в комплексе с навесным экскаватором. Однако мощность прицепных устройств ограничена. Большая эффективность работы достигается при использовании модульных ЭТР.

Область применения траншейных экскаваторов

Рабочим инструментом этих машин являются цепи на роликах или ковши, жестко закрепленные на вращающемся колесе. Основное назначение землеройной техники — копать траншею определенной глубины и ширины. Сфера использования траншейных экскаваторов довольно широка.

Они привлекаются к земляным работам на таких объектах:

• Магистральные трубопроводы. Копка грунта проводится на значительную глубину для защиты труб от давления транспорта. Ширина траншей может составлять до 120 см. Если ковш траншейный для экскаватора имеет недостаточную ширину, то проходка проводится столько раз, сколько необходимо для достижения заданных параметров.
• Строительство жилых домов и инженерных сооружений. Экскаватор траншейный цепной способен выкопать глубокий котлован для фундамента. Используя рабочий орган, ширина которого составляет 40-60 см, землеройная машина делает ровную и аккуратную канаву под ленточный фундамент.
• Разработка карьеров добычи полезных ископаемых. Как правило, для этого используются агрегаты с роторным рабочим органом. Форма ковша экскаватора рассчитана на захват большого объема сыпучего материала и его доставку до транспортера.
• Прокладка силовых и коммуникационных кабелей. Для таких целей используется оборудование, ширина которого составляет 14 см. Для достижения необходимого уровня точности машина оснащается электронными контролирующими и управляющими устройствами.
• Защитные сооружения. Рытье траншеи проводится по заранее заданным параметрам. Результатом землеройных работ является создание окопов, открытых щелей, ходов сообщения и заглублений для блиндажей. Защитные сооружения для подразделений силовых структур роют на полигонах и в районах боевых действий для укрытия личного состава.
• Дренажная система. Техническая составляющая этого производственного процесса предполагает рытье канавы под определенным углом. Для того чтобы достичь желаемого результата, в кабине экскаваторщика устанавливается специальное оборудование, позволяющее выполнить работу в соответствии с заданными параметрами.
• Ирригация. Когда осуществляется разработка месторождений драгоценных камней и металлов, возникает необходимость подвода воды в большом количестве. В том случае, когда применение технологии бестраншейной укладки труб невозможно, канавы копаются открытым способом.

При строительстве и обслуживании путей сообщения машины используются для обустройства откосов и кюветов.

Производители

Изготовлением траншейных экскаваторов занимаются компании по производству спецтехники как отечественного, так и зарубежного происхождения, с представительствами в разных странах мира.

Caterpillar

Caterpillar (США) – мировой лидер в изготовлении всевозможной спецтехники разного класса тяжести. Его модельные линейки включают наземные и подземные аппараты, используемые в разработке полезных ископаемых, а также сельскохозяйственных, строительных, карьерных и других подобных работах. Траншеекопатели Caterpillar предназначены для работы в строительстве для жилищных, сельскохозяйственных либо коммерческих целей. Они отлично справляются с выемкой неглубоких траншей для прокладки трубопроводов и кабеля.

Vermeer Manufacturing Company

Vermeer Manufacturing Company (США) представляет несколько модельных линеек экскаваторов (это несколько десятков моделей), включающих модификации на колёсном и гусеничном ходу, с оборудованием как цепного, также и роторного типа. Техника этой фирмы оборудована электронным управлением посредством микропроцессорной системы, которая синхронизирует действия тягача и рабочих органов машины. Благодаря этому упростились управление и диагностика машины. Кроме этого, некоторые модели оснащены лазерными системами для контроля глубины траншеи.

Case Corporation

Модельные линейки Case Corporation (Франция) для траншейных экскаваторов значительно уже, чем у «Vermeer». Это колёсные машины с планетарными мостами весом от 327-и до 5761 кг, имеющие в качестве основного либо дополнительного оборудования копатели цепного и дискового типа, а также бурильную установку и др.

ООО «Радицкий машиностроительный завод»

Радицкий завод (Россия, Брянск) производит экскаваторы роторного типа на базе гусеничных тракторов Т-170. Это колоссальная техника весом до 32-х тонн, дающая особенно большую ширину траншей и имеющая габаритные конвейеры для эвакуации отвала грунта. Отлично приспособлены к работе со сложными породами, содержащими мелкоабразивные частицы. Широкое применение находят в газо-и нефтепроводных работах.

ДГУП «Дмитровский экскаваторный завод»

Дмитровский завод представляет цепную технику с несколькими видами цепей зимнего и летнего вариантов, отличающихся по длине, ширине и величине зубца. Основной базовый трактор здесь – МТЗ-82. Есть модели, дающие траншею шириной до 110-ти см и глубиной до 1,5 м.

Цепной траншейный экскаватор ЭЦУ-150 на базе трактора МТЗ-82

ОАО «Михневский ремонтно-механический завод»

Михневский завод предлагает потребителям цепные экскаваторы как с «летними», так и с «зимними» цепями. Они отличаются шириной: 140 мм для зимнего варианта и до 410-ти для летнего. Конструкторы завода постоянно усовершенствуют свою технику, добавляя новые элементы и возможности.

Последняя новинка «Михневцев» – двухбаровые траншеекопательные машины.

Классификация траншейных экскаваторов

Землеройная техника подразделяется на несколько категорий. Чтобы четко ее классифицировать, берут во внимание несколько параметров.

По типу рабочего органа:

• Роторные. Представляют собой аналог колеса, на ободе которого закреплены режущие элементы. Ротор держится на дышле, закрепленном в шарнирном соединении транспортного средства.
• Цепные. Состоят из бесконечной цепи, определенным образом закрепленной на несущей конструкции.

По типу рабочих элементов:

• Ковшовые. Ковш траншейный представляет собой резервуар, предназначенный для забора породы и поднятия ее на поверхность.
• Режущие. На основании подвижного инструмента закрепляются скребки, зубья, резцы. Используются для разрушения плотного грунта (бетона, асфальта, вечной мерзлоты, скалы).
• Комбинированные. Сочетают в себе ковшовые и режущие элементы. Применяются при работе на местности с непостоянными свойствами грунта.

По предназначению:

• Траншейные. Используются для прокладки траншей с ровным дном.
• Дренажные. Предназначаются для создания дренажных канав различной конфигурации.
• Канальные. Используется максимально широкий траншейный ковш для экскаватора, чтобы создавать широкие каналы в один проход.

По типу шасси базового устройства:

• Гусеничные. Как правило, используется ходовая часть от средней и тяжелой техники.
• Колесные. Для получения нужного результата производители ставят землеройные приспособления на машины с полным приводом.

По ширине канавы:

• Узкотраншейные. Применяются для прокладки кабелей и водопроводов в частном секторе. Делают канаву шириной 14-30 см. К такой категории техники относятся экскаваторы траншейные цепные ЭТЦ 1609.
• Широкотраншейные. Используются для строительства каналов, изготовления дренажа и кюветов. Ширина захвата составляет 31-80 см.

По способу соединения с тягачом:

• Навесные. Жестко фиксируются с кронштейном ходового агрегата. Не имеют опоры на грунт.
• Прицепные. Базируются на шасси, рама которого имеет сцепление с прицепным устройством тягача.

По типу привода траншейные экскаваторы подразделяются на электрические, механические и гидравлические. Наиболее производительными считаются агрегаты с комбинированным приводом для экскаватора.

Технические параметры

Поперечное и радиальное оборудование роторного типа отличается по таким параметрам, как максимальная теоретическая производительность, а также по следующим показателям:

Технические характеристики роторных экскаваторов зарубежного производства

• По варианту опоры стрелы, использующейся для конвейерной разгрузки.
• По отсутствию либо наличию устройства для выравнивания поворотной платформы.
• По максимально допустимому уклону, с помощью которого определяется рабочий горизонт.

Исходя из особенностей разгрузки ковша, роторное оборудование подразделяют на инерционное и гравитационное. В первом случае разгрузка осуществляется под воздействием центробежной силы, которая выбрасывает породу за пределы ковша.

Разгрузка роторного оборудования происходит под влиянием силы тяжести, которое оказывает добываемая порода. Работа инерционных экскаваторов реализуется благодаря высокой частоте вращения колес, что позволяет центробежной силе развить воздействие, превышающее силу гравитации.

У роторных экскаваторов производительность является весьма высокой, и подобное оборудование вырабатывает до 10 000 кубических метров материалов за час. Роторные колеса отличаются внушительным диаметром (17 метров и выше). Рабочий процесс удается оптимизировать также благодаря вместительным ковшам, а добычу различных материалов возможно осуществлять на высоте до 50 метров.

Большие модели

К наиболее мощным зарубежным моделям роторного оборудования относятся экскаваторы на гусеничном ходу от известных европейских марок. К примеру, производительность германских машин SRS-6300 и SchRs-6340 превышает 230000 м3 в сутки. Последняя из перечисленных моделей оснащена 70-метровой стрелой, которая дает возможность осуществлять отработку уступов более 50 метров в высоту и 16 метров в глубину. Расчетной производительностью данного колесного роторного оборудования является 19100 м3, а 4 двигателя привода обладают мощностью 3365 кВт.

Роторный экскаватор SRS-6300

Самым большим роторным экскаватором российского производства считается ЭРШРД-5250, с помощью которого осуществляют добычу бурого угля.

Роторный экскаватор ЭРШРД-5250

Машина оснащена двумя десятками ковшей, позволяющими вырабатывать свыше 5200 м3 угля за час. Высота агрегата – более 50 метров, что эквивалентно 17-этажному жилому дому.

Масса этого многоковшового экскаватора (оборудован 22 ковшами) – около четырех тысяч тонн, что позволяет заполнить вагон грузоподъемностью свыше 80 тонн менее, чем за одну минуту. Роторы этой машины вращаются благодаря двум электрическим приводам мощностью 1000 кВт каждый.

Устройство рабочего органа

Как правило, для размещения землеройного оборудования берется базовая модель автомобиля, трактора или гусеничного вездехода. При изготовлении армейского экскаватора базой служит танк без вооружения. Сам рабочий орган изготавливается отдельно, с возможностью использования на любом типе самоходной техники.

Состоит землеройный инструмент из таких частей и механизмов:

• Рама. Изготавливается из стали самого высокого качества. В зависимости от предназначения инструмента его рама делается в форме полосы или балки. Основой балок являются усиленные стальные уголки и швеллеры. Длина рамы составляет от 200 см до 1000 см.
• Звездочки. Устанавливаются на передней и задней части рамы. Одна из звездочек является ведущей, на нее подается вращающее усилие от привода. Количество звездочек на одном конце рамы варьируется в пределах 2-20 штук в зависимости от ширины режущей (ковшовой) части.
• Цепь. Изготавливается этот механизм из низколегированной стали, устойчивой к истиранию. Цепь зафиксирована на звездочках, имеет опоры на ролики, расположенные на раме. Звенья цепи скреплены прочными и надежными стальными заклепками. Предусмотрена возможность изменения ширины цепи за счет установки разных типов режущих элементов.
• Механизм натяжения. Он представляет собой кронштейн с пружинами, оттягивающими направляющие ролики в сторону от рамы. Современные инструменты оборудованы электронными системами контроля и регулировки степени натяжения цепи.
• Режущие фрагменты. При проведении работы в мягком грунте используются ковши, которые одновременно режут, набирают и выносят материал на поверхность. Если необходимо сделать узкую траншею или проложить канаву в плотном грунте, то используются насадки в форме резцов различной конфигурации. Для работы с камнем применяется оборудование стойкое к истиранию.
• Приспособления для приема выбранного грунта. В зависимости от особенностей выполняемых задач рабочий орган комплектуется транспортером или роторным выбрасывателем. Выброс грунта в отвал осуществляется на расстояние 0,2-10 м от края траншеи.

Современные инструменты комплектуются защитными устройствами, предупреждающими их поломку при встрече с препятствиями (камни, железобетон, железные изделия). В таких ситуациях происходит отклонение режущего инструмента от твердого объекта. В последующем этот объект извлекается в целом или раздробленном виде.

Принципы работы

Погрузка рабочего органа (рамы или ротора) в грунт производится под давлением системы блоков и гидравлических цилиндров. Глубина опускания выставляется заранее или регулируется из кабины оператора. Современные инструменты оборудованы специальным механизмом, который автоматически компенсирует колебания тягача, которые возникают при езде по пересеченной местности. Благодаря этому дно траншей всегда сохраняет идеальную горизонталь или прокладывается под точно заданным углом.

Рабочая часть экскаватора всегда находится в его нижней части и движется по ходу движения базового транспортного средства. При использовании навесной рамы используется особое устройство, замедляющее ход машины до минимума. Навесные цепные инструменты могут состоять из нескольких секций, позволяющих делать канавы глубиной до 800 см. В этом состоит преимущество цепных устройств перед роторными. Даже самый большой роторный экскаватор может копать на максимальную глубину 350 см.

Выброс поднятого наверх грунта осуществляется разными способами. Конвейер подает материал в отвал или в кузов грузового автомобиля (прицепа). Барабанный метатель разбрасывает выбранную породу на значительное расстояние, покрывая местность ровным слоем материала. В некоторых случаях используется один или два шнека. Постоянно вращаясь, лопатки сдвигают выбранный грунт с транспортера, располагая его с одной или двух сторон траншеи. Отвал делается на таком расстоянии от края канавы, которое предотвращает его скатывание обратно вниз.

Некоторые модели траншейных экскаваторов комплектуются тяжелым фронтальным отвалом. Такие машины осуществляют выравнивание местности по трассе отрывки траншеи, что значительно повышает качество результата. Сразу после укладки труб или кабеля отвал используется для засыпки канавы.

Как правильно копать траншею с откосами?

Откосы или укрепление стенок необходимо при взаимодействии с влажным грунтом. Если крепления проектом не предусмотрены, то крутизна откосов должна соответствовать следующим параметрам:

Правильно копать траншею с откосами можно только при соблюдении требований проекта. Так для выемки глубиной более 3-х метров необходимо проводить крепление по индивидуальному плану. Важно также учитывать возможность протаскивания трубы вдоль траншеи, уровень влажности. От последнего зависит вид актуального крепления.

Достоинства траншейных экскаваторов

Эти машины востребованы во многих отраслях строительной деятельности. По мере развития технологий конструкция землеройных машин постоянно совершенствуется, а их возможности неуклонно возрастают.

Применение траншейных экскаваторов дает такие преимущества:

• Высокий коэффициент полезного действия. По сравнению с одноковшовыми аналогами траншейные устройства выполняют работу намного быстрее при меньших затратах топлива и технических жидкостей.
• Качество выкапываемых траншей. Благодаря особой конструкции ротора и цепной рамы стенки канавы получаются идеально ровными, а дно точно соответствует горизонтали. После прохождения траншейной машины отсутствует необходимость в проведении дополнительных работ.
• Многофункциональность. Траншейный экскаватор может комплектоваться дополнительным оборудованием (дорожной фрезой, гидромолотом, погрузочным ковшом). Применение одновременно нескольких копающих устройств позволяет нарезать параллельные щели в твердой породе или вечной мерзлоте для последующей разработки.
• Мобильность. Для транспортировки стрела поднимается и жестко фиксируется в статическом положении. Навесное оборудование может перевозиться в кузове грузовика или прицепе.

Траншейные экскаваторы и сегодня широко используются на масштабных стройках и в городских условиях представителями коммунальных служб.