Типы одноковшовых экскаваторов и преимущества спецтехники с гидравлическим приводом

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

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

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

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

Главные показатели для машин с одним ковшом

Важные технические характеристики землеройной машины:

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

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

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

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

Это оборудование позволяет одноковшовой машине:

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

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

Рабочее оборудование

Фирмы-производители гидравлических экскаваторов постоянно ведут работы по усовершенствованию основного рабочего оборудования машин массой до 50 т — обратной лопаты. Рабочие параметры (вместимость ковша, глубина копания и высота выгрузки) непосредственно связаны с эксплуатационной массой экскаваторов. В результате при проектировании машин при близких по величине значениях массы экскаваторов большинство фирм получают рабочие параметры, мало отличающиеся друг от друга, что видно из данных таблицы 1. Если же намеренно изменяют какой-либо параметр, то это ведет к уменьшению или увеличению других параметров.

За последние годы все фирмы также активно работали над созданием, совершенствованием и увеличением числа видов сменного рабочего оборудования и рабочих органов для всего ряда одноковшовых экскаваторов. В зависимости от назначения номенклатуры рабочего оборудования и рабочих органов, которыми оснащают экскаваторы, включает в себя прежде всего различные ковши, а также удлиненные рукояти, дополнительные рукояти, удлиненные стрелы, рабочее оборудование со смещенной осью копания, укороченное рабочее оборудование, рабочее оборудование для погрузки лесоматериалов, ковши для планировки откосов, крюки, ковши с эжекторной разгрузкой.

Фирмы Hitachi и Liebherr особое внимание уделили разработке конструкции устройств для быстрой смены ковшей без выхода оператора из кабины. Существенным расширением области применения гидравлических экскаваторов явилось создание для них оборудования, предназначенного для разборки и разрушения зданий и сооружений, что особенно важно при реконструкции городов и промышленных предприятий. Для добычи в карьерах полезных ископаемых и строительных материалов с помощью гидравлических экскаваторов, оборудованных прямой лопатой и погрузчиком, внедрено много новых видов рабочих органов.

Так одноковшовые экскаваторы массой 41…44 т фирмы Hitachi оснащают погрузочным ковшом 2,6 м3 с открывающимся днищем и автоматическим механизмом горизонтального выдвижения. Это обеспечивает удобство управления, непосредственную разработку грунта благодаря большим усилиям копания, эффективную загрузку самосвалов в стесненных условиях.

Фирма Komatsu также оснащает свои экскаваторы массой 42 т погрузочным оборудованием с открывающимся днищем, усиленным противоизносной плитой. Днище ковша легко открывается с помощью кнопочного выключателя на конце рычага управления.

В целях улучшения условий технического обслуживания фирмы Kato и Caterpillar-Mitsubishi применяют дистанционную централизованную подачу смазочного материала к шарнирам рабочего оборудования, расположенным на большой высоте.

Фирма Komatsu также применяет на крупных машинах механизированную централизованную систему смазывания шарниров рабочего оборудования с запасом смазочного материала на 800-1000 часов работы.

Использование дополнительного обвеса для землеройных машин

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

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

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

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

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

Особенности вспомогательного обвеса для экскаваторов

Среди разнообразия навесного оборудования высоким спросом пользуются приспособления для снятия слоев грунта, необходимого при выполнении очень точных работ по планировке или строительству. А также варианты для создания аккуратных траншей под инженерные системы, трубопровод или для подачи сыпучей продукции.

Для создания выемок по заданным параметрам применяют специальные профильные ковши.

Технология работы «стена в грунте» выполняется при помощи особого штангового оборудования. А для разрыхления промерзшей почвы или очень плотного грунта используют гидромолот или зуб-рыхлитель.

При погрузке и устранении объемных камней, кусков почвы с территории применяют захватно-клещевое навесное оборудование.

Проведение разработки грунта с применением одноковшового экскаватора выполняют только позиционно. Площадка, на которой ведутся работы с применением дополнительных самосвалов или без них, должна быть ограждена. По завершению работ спецтехнику перевозят на новое место при помощи специального автотранспорта.

Как работает экскаватор

Каждый рабочий цикл одноковшового экскаватора включает совокупность операций определенной очередности:

• резка грунта и наполнение им ковша;
• поднимание ковша с набранной породой;
• поворачивание экскаватора вокруг оси к месту отвала породы;
• непосредственно отвал грунта из ковша;
• разворот экскаватора в обратную сторону;
• опускание ковша для повторения процедуры заполнения грунтом.

Одноковшовые экскаваторы (ЭО) должны рыть:

• котлованы и картеры;
• траншеи и выемки заданной геометрии;
• грузить грунт на самосвалы или отваливать в указанном месте.

Размеры выемки, которую может сделать одноковшовый аппарат с 1 стоянки, зависит от его параметров.

Планируя земляные работы, проектировщики должны расположить экскаватор так, чтобы минимизировать угол поворота с места загрузки ковша осадочной породой и до выгрузки его на отвал или в кузов грузовика. С учетом особенностей эксплуатации этой машины 70% всего ее рабочего времени приходится именно на поворот стрелы (сначала с грузом до грузовика или места отвала, а потом назад до места разработки), поэтому данный показатель стараются свести к минимуму, уменьшая рабочие часы и повышая эффективность использования.

Поворотные платформы с механизмами

На поворотной платформе гидравлических экскаваторов размещают силовую установку, агрегаты и узлы системы привода, механизм поворота и кабину машиниста с пультом управления.

При разработке конструкции механизма поворота решают две основные задачи: создание компактного агрегата и обеспечение эффективной работы машины в процессе поворота платформы. Первая задача решается применением на многих экскаваторах планетарных редукторов, вторая — использованием независимого привода механизма поворота и современной системы управления.

Для предотвращения произвольного поворота платформы при нахождении экскаватора на косогорах, а также для безопасного проведения операций с грузом на крюке, фирма Komatsu устанавливает стояночный тормоз поворотной платформы.

Фирмы используют, в основном, традиционную компоновку агрегатов. Некоторые фирмы применяют продольное по центру или продольное боковое расположение двигателя. Гидрораспределители размещают вблизи стрелы или непосредственно на стреле, устанавливая при этом гидроцилиндры стрелы штоком вниз. Характерно, что фирма Case-Poclain отказалась от применения в механизмах поворота платформы и передвижения гидравлических экскаваторов высокомоментных гидромоторов собственного изготовления и применяет в последние годы мотор-редуктор фирмы Volvo (Швеция), которая организовала их специальное производство.

Фирма Liebherr для привода механизма поворота использует гидромотор и планетарный редуктор собственного производства. В приводе поворота остановлен нормально замкнутый дисковый тормоз, встроенный в редуктор; опорно-поворотное устройство герметизировано.

На экскаваторах ЭО-5225 Воронежского завода для улучшения показателей по вибрации и шуму в кабине дизельный двигатель с редуктором привода насосов гидросистемы установлен на платформе через амортизаторы.

Как классифицируются землеройные машины

Существует классификация одноковшовых экскаваторов, позволяющая в каждом конкретном случае применять машину с необходимыми характеристиками максимально эффективно.

Главными параметрами в таком случае выступают:

• тип экскаватора;
• вместимость ковша;
• длина стрелы;
• радиус резания.

При выборе дополнительного оборудования для экскаватора учитывайте характер разрабатываемой выемки (котлован или траншея) и грунтовые воды (глубину их залегания).

Чаще всего одноковшовые строительные экскаваторы вроде «прямой лопаты» применимы на стройплощадках, где нужно выбирать грунт выше стоянки землеройной машины с загрузкой его на грузовики.

Обычно технику можно встретить в карьерах, на стройках для погрузки грунта или отрывки котлованов (при этом машину ставят так, чтобы для нее и грузовиков был пандус-съезд с уклоном 10-15%).

Прямая лопата — это ковш (вместительностью 0,15-2,5 м³) с открытой верхней частью и режущим передним краем, шарнирно соединенный с рукоятью, а та в свою очередь шарнирами со стрелой. Конструктивно такой экскаватор сможет работать только на территории забоев выше уровня стоянки (оптимально с высотой 1,5 м, допустимый порог ниже на 0,1-0,2 м).

Классификация одноковшовых экскаваторов

Одноковшовые экскаваторы классифицируются по:

• типу шасси;
• типу привода;
• типу рабочего оборудования;
• возможности поворота рабочего оборудования относительно опорной поверхности.

2.1 Классификация по возможности поворота рабочего оборудования относительно опорной поверхности

По возможности поворота рабочего оборудования относительно опорной поверхности одноковшовые экскаваторы делятся на неполноповоротные и полноповоротные.

Полноповоротные (рис. 6).

Рис. 6. Схема полноповоротного экскаватора. Для увеличения кликните по картинке

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

Неполноповоротные (рис. 7). Рабочее оборудование закрепляется на шасси с помощью поворотной колонки. На многих машинах подобного типа поворотная колонка монтируется на поперечных направляющих, что позволяет перемещать ее вместе с рабочим оборудованием вправо-влево с последующей жесткой фиксацией для более удобного положения рабочего оборудования. Поворот рабочего оборудования осуществляется на угол 45-90 градусов от начального положения. Двигатель, механизмы, кабина машиниста размещены на неповоротном шасси. В настоящее время неполноповоротными выполняются экскаваторы, навешиваемые на тракторы.

Рис. 7. Схема неполноповоротного экскаватора на шасси колесного трактора. Для увеличения кликните по картинке

1 — рама экскаватора, закрепленная на тракторе; 2 — Поворотная колонка; 3 — Стрела;

4 — Рукоять; 5 — Гидроцилиндр привода стрелы; 6 — Гидроцилиндр привода рукояти;

7 — Гидроцилиндр привода ковша; 8 — Ковш; 9 — Вариант установки ковша в положение обратной лопаты; 10 — Сменный грузовой крюк; 11 — Бульдозерный отвал; 12. — Выносные опоры

2.2. Классификация по типу шасси

Одноковшовые экскаваторы по типу шасси бывают навешиваемые на трактор, на автомобильном шасси, пневмоколесные, гусеничные, шагающие, железнодорожные, плавучие.

Навешиваемые на трактор (рис. 8). В качестве базового шасси используется трактор, чаще всего колёсный. Неполноповоротное экскаваторное оборудование устанавливается сзади (реже сбоку) трактора, на специальной раме. Характерный объём ковша — 0,2…0,5 м?. Применяются для выполнения небольших землеройных или погрузочных работ, чаще всего при ремонте инженерных сетей. Конструкция рабочего оборудования позволяет оперативно переставлять ковш для работы прямой или обратной лопатой. Ковш может заменяться грейфером, грузовыми вилами или крюком. Для привода используется двигатель базового трактора. Привод рабочего оборудования гидравлический. Благодаря относительно высокой скорости хода могут оперативно прибывать к месту выполнения работ, расположенных на расстоянии 20…30 км от места базирования. Трактор с навешенным экскаваторным оборудованием может использоваться также для выполнения транспортных и бульдозерных работ.

Рис. 8. Одноковшовые экскаваторы навешиваемые на трактор

На автомобильном шасси (рис. 9). В качестве базового шасси используется грузовой автомобиль, чаще всего повышенной проходимости. Обладают высокой скоростью перемещения. Применяются в случаях, когда требуется высокая мобильность: в военном деле (инженерные войска, дорожные войска), при выполнении спасательных операций, при строительстве дорог, очистке каналов. Рабочее оборудование – преимущественно – обратная лопата. Выпускаются экскаваторы с телескопической стрелой и поворотным ковшом, позволяющим оперативно переходить от прямой лопаты к обратной. Для привода может использоваться как двигатель базового автомобиля, так и отдельный двигатель, установленный на поворотной платформе.

Рис. 9. Одноковшовый экскаватор на автомобильном шасси

Пневмоколесные экскаваторы (рис. 10) имеют собственное специальное шасси, опирающееся на колёса с пневматическими шинами. Для повышения устойчивости и предотвращения сползания при загрузке ковша имеют выносные опоры. Имеют скорость хода до 30 км/ч. Могут буксироваться грузовыми автомобилями со скоростью до 40 км/ч. Проходимость по слабым грунтам ограниченная. Выпускаются в широком диапазоне размерных групп — от микроэкскаваторов с объемом ковша 0,04 м2 до тяжёлых колёсных экскаваторов — с объёмом ковша до 1,5 м?. В связи со спецификой выполняемых работ: разработка котлованов, траншей, планировочные работы — рабочее оборудование — преимущественно обратная лопата. Могут использоваться с грейфером, челюстным захватом, гидравлическим молотом для рыхления грунта. Они получили широкое распространение при выполнении различных видов строительных и ремонтных работ.

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

Рис. 10. Гусеничный одноковшовый экскаватор

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

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

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

Шагающие одноковшовые экскаваторы (рис. 11). Поворотная платформа с оборудованием шагающего экскаватора установлена на опорной плите. С поворотной платформой связаны лапы, которые при работе экскаватора подняты (не касаются грунта). При передвижении экскаватора лапы опираются на грунт. При этом опорная плита отрывается от грунта. Экскаватор передвигается на один шаг вперед (для некоторых моделей возможно движение назад). После этого лапы поднимаются и возвращаются в исходное положение. На шагающем ходу выпускают крупные карьерные экскаваторы с объёмом ковша 15…40 м3 и вылетом стрелы до 65…150 м. Рабочее оборудование — драглайн. Шагающими экскаваторами выполняются вскрышные работы (расчистка залежей полезных ископаемых от пустой породы), а также добыча полезных ископаемых и перемещение их в отвал (высотой до 40 м). Погрузка полезных ископаемых шагающими экскаваторами в транспортные средства осуществляться не может.

Рис. 11. Шагающий одноковшовый экскаватор

Железнодорожные одноковшовые экскаваторы (рис. 12). В качестве шасси экскаватора используется железнодорожная платформа. Применяются для ремонтных работ на железной дороге. Имеют объём ковша до 4 м3. Поворотная платформа и оборудование часто унифицировано с гусеничными экскаваторами.

Рис. 12. Железнодорожный одноковшовый экскаватор

Плавучий одноковшовый экскаватор (рис. 13). Рабочее оборудование (драглайн или грейфер) установлено на понтоне. Применяются для погрузочно-разгрузочных работ, добычи песка, гравия из водоемов, дноочистительных и дноуглубительных работ. От плавучих кранов, оборудованных грейферами, плавучие экскаваторы отличаются меньшей высотой и упрощённой конструкцией стрелы.

Рис. 13. Плавучий одноковшовый экскаватор

2.3. Классификация одноковшовых экскаваторов по типу двигателя

Одноковшовые экскаваторы по типу двигателя бывают паровыми, с двигателем внутреннего сгорания, электрические.

Паровые экскаваторы — в качестве двигателя используется паровая машина. Были распространены в начале 20-го века. В настоящее время не выпускаются.

Экскаваторы с двигателями внутреннего сгорания — наиболее распространённый тип. Экскаватор имеет собственный двигатель, чаще всего дизельный. Это обеспечивает автономность работы. Диапазон мощности двигателей, устанавливаемых на современные экскаваторы весьма широк.

Электрические экскаваторы — для привода рабочего оборудования используются электрические двигатели, получающие энергию от внешней сети или от собственного дизель-электрического агрегата. Электрический привод с питанием от внешней сети применяется для карьерных экскаваторов. Такие экскаваторы экономичны и не загрязняют атмосферу карьера. Электрический привод с питанием от собственного дизель-электрического агрегата применяется в плавучих экскаваторах. Электрический двигатель развивает крутящий момент при заторможенном якоре, поэтому электрическому экскаватору не нужны сложные механические передачи.

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

2.4 Классификация по типу механических передач (приводов рабочего оборудования)

Одноковшовые экскаваторы по типу механических передач делятся на механические, электромеханические и с гидравлическим приводом.

Механические. Тяговое усилие к рабочим органам передаётся посредством канатов (или цепей), движимых лебёдками.

Механический канатный привод широко применялся на экскаваторах в прошлом.

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

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

Экскаваторы с гидравлическим приводом. В экскаваторах с гидравлическим приводом усилие на элементах рабочего оборудования создается гидроцилиндрами и гидродвигателями. Двигатель экскаватора приводит во вращение гидравлический насос, создающий давление рабочей жидкости в напорной магистрали гидросистемы.

В настоящее время гидравлические экскаваторы имеют преимущественное распространение.

Машина типа «Драглайн»

Чаще всего одноковшовые экскаваторы типа «драглайн» применимы там, где нужно работать с грунтом ниже стоянки. Они могут:

• отрывать глубокие котлованы и широкие траншеи;
• возводить насыпи;
• разрабатывать грунт из-под воды.

У драглайна радиус действия равен 10 м, а глубина копания почти 12 м. Он идеален для зачистки откосов и планировки больших площадей. С этими видами машин стройплощадке не страшен уровень грунтовой влаги и тип грунта (как мягкий, так и твердый).

Конструкция драглайна подразумевает использование длинной стрелы кранового типа и ковша, подвешенного на канатах.

Для эффективной работы схема выработки может быть поперечно-челночной или продольно-челночной. Эти варианты использования позволяют сокращать угол поворота машины и высоту подъема ковша, тем самым увеличивать ее производительность почти в 2 раза. Плюс ковши тут применяются с объемом до 2,5 м³. Для планировки больших участков, предполагающих возведение свайного фундамента, данные экскаваторы — лучшее решение. К тому же с этой маркой экскаватора связаны все работы по созданию морских объектов (портов, мостов, туннелей и корабельных доков).

Техника типа «обратная лопата» и «грейфер»

Когда требуются узкоспециальные работы, например отрывка глубокого и узкого котлована или траншеи применим грейфер. С его помощью можно вырыть колодец.

Грейфер — это ковш, имеющий 2 лопасти или больше, и стрелочный (ранее использовался канатный) привод, который лопасти смыкает. Эти самоходные аппараты применяют при разработках выемок, имеющих вертикальные стены. Из-за особенности конструкции предполагается использование данного экскаватора на грунтах любой плотности. Машины этого типа применяют вместе с ковшами различного объема (от 0,35 до 2,5 м³).

«Обратная лопата» используется для реализации траншей с глубиной до 7 м и котлованов 6 м. Эти типы конструкции обладают немного меньшей производительностью, чем изделие «прямая лопата», но более долговечны и универсальны (ширина забоя ограничена только проходимостью).

Внешне обратная лопата похожа на открытый снизу ковш, имеющий режущий передний край и шарнирное соединение с рукоятью.

ГОСТом, действующим на территории СНГ, утверждено, что универсальные полноприводные экскаваторы должны комплектоваться именно обратной лопатой.

Основные характеристики для одноковшовых моделей

К основным техническим параметрам любых типов одноковшовых экскаваторов относят:

• предельная высота и глубина рытья грунта;
• максимальный радиус выполнения работ;
• предельная длина стрелы – допустимый параметр загрузки.

При проведении различных строительных работ чаще всего используют (покупают или арендуют) экскаваторы, оснащенных ковшом с объемом от 0,15 до 4 м³. На территории стран СНГ намного чаще применяются машины 4 или 5 группы, емкость ковшей которых варьируется в пределах от 0,65 до 1 кубометра. Ряд производителей поставляет на рынок спецтехнику с полной автоматизацией ряда рабочих опций (процессов).

При этом на любой агрегат можно установить вспомогательное навесное оборудование. К нему относят:

• обратная или прямая лопата;
• грейфер;
• драглайн.

Такие приспособления позволяют не только рыть землю, но и разрабатывать, перемешивать, грузить и складировать грунт.

Помимо перечисленных приспособлений, на экскаваторы с одним ковшом нередко устанавливается сменное оборудование для автоматизации процессов. Например, для очистки дна выемок или дробления больших валунов. Существуют варианты навесного инструмента для уплотнения грунта на откосах или разрушения промерзлой почвы.

Как подбираются землеройные машины

Для повышения эффективности использования нужно проводить предварительный расчет одноковшового экскаватора по:

• нагрузкам;
• типу привода;
• конструкции;
• имеющемуся рабочему оборудованию.

Чтобы рассчитать и выбрать конфигурацию ковша землеройной машины, учитывают силы, на него воздействующие:

• подъема привода;
• напора, передаваемого через шарниры и тяги рукояти;
• сопротивления грунтовых масс и воздействие их на зубья;
• тяжести.

Чтобы узнать прочность ковша, нужно высчитать нагрузки на его стенки, которые для повышения прочности делают ребристыми, сложной конфигурации с переменной толщиной.

Далее проводится расчет рукояти, основные напряжения в ней — изгибающие и скручивающие. Поэтому расчеты проводят по 2 положениям. Однобалочную рукоять считают как консольную балку в первом (балка рукояти заделана в ковше) положении и втором (балка находится в седловом подшипнике).

На параметры использования той или иной модели экскаватора оказывают расчеты стрелы на жесткость и прочность ее основных сечений возле пяты и напорного вала. Кроме того, расчету подлежат боковые тяги и оси головных блоков.

Гидравлическая схема управления показана на рисунке (см. схему) и работает следующим образом:

Гидросхема, функционально подразделяется на два блока управления гидроцилиндрами и гидромоторами поворота платформы и хода экскаватора и гидроцилиндрами перемещения рабочих органов. Гидросистема снабжена сдвоенным насосом 2 с регулятором мощности, который предназначен для регулировки расхода насоса в зависимости от внешней нагрузки, т.к. при увеличении рабочего усилия на рабочем органе его скорость уменьшается, а с уменьшением усилия—увеличивается, при этом мощность должна оставаться постоянной.

От первого блока насоса 2 рабочая жидкость—масло, подаётся в трёх золотниковый блок гидравлических распределителей 4, которые управляют гидроцилиндрами выносных опор 7( для экскаваторов на пневмоколесном ходу) , гидромотором поворота платформы 8 и гидромотором хода экскаватора 9. В эту секцию встроен предохранительный клапан, обеспечивающий слив масла при повышении давления выше допустимого. Бесштоковая полость гидроцилиндра 7, при нейтральном положении гидравлического золотника, запирается гидрозамком 6, что не позволяет агрегату опуститься из-за утечек масла из системы.

К узлам гидравлических золотников, управляющих гидромоторами 8 и 9 , присоединён клапан 5, который обеспечивает плавность начала и конца движения управляемого органа. От второй секции насоса 2 масло подаётся в блок золотников 13, который управляет ходом второго гидромотора 9, гидроцилиндрами стрелы 10, ковша 14 и рукоятки 12. Когда все золотники блока 4 находятся в нейтральном положении, под действием пружин возврата, масло под давлением от первой секции насоса 2 , поступает через блок гидро золотников 4 в блок гидро золотников 13 , увеличивая скорость рабочих органов , управляемых этим блоком.

Между вторым и четвёртым гидро золотниками блока 13, установлен ещё один золотник, обеспечивающий при одновременном включении совмещение движений рукоятки, ковша, стрелы и поворота платформы. Блоки клапанов 5 обеспечивают плавность хода в начале и в конце движения рабочих органов. Регулировка скоростей движения всех рабочих органов осуществляется с помощью дросселей, а чистота масла обеспечивается наличием фильтров. Вспомогательный насос 14 предназначен для заправки системы маслом через фильтр очистки. Гидросистема оснащена манометрами и термометром, для контроля состояния масла.

Современные экскаваторы сочетают в себе высокую производительность, низкую удельную энергоёмкость, универсальность, высокую удельную мощность, высокий уровень автоматизации, что делает их не заменимыми на любых видах строительных работ и при добыче рудных материалов.

Преимущества новейших экскаваторов с гидравлическим приводом

Важно помнить, что эксплуатационная производительность гидравлических экскаваторов куда выше, чем землеройных машин других видов. Особенно если учитывать универсальные машины на гусеничном ходу повышенной проходимости с массой 10-50 т.

Внутреннее устройство одноковшового экскаватора гидравлического типа дает ему такие преимущества:

• увеличенную производительность в сравнении с машинами, использующими механический (канатный привод);
• сниженную удельную энергоемкость и материалоемкость машины;
• универсальность, благодаря большому количеству сменного оборудования (до 40 различных рабочих органов);
• увеличенную мощность и автоматизацию рабочих процессов;
• комфортные условия для машиниста (повышается продуктивность его труда);
• изменение внешнего вида машины, большая эстетичность;
• повышение эффективности эксплуатации за счет большего показателя гусеничных платформ повышенной проходимости.

Существует отдельный подвид мини-экскаваторов, призванных заменить ручной труд при ремонтных работах в условиях города (прокладка новых или обслуживание имеющихся инженерных сетей и коммуникаций).

НОЭ могут оснащаться различными видами рабочих органов:

ковшом, установленным в виде прямой и обратной лопаты, гидравлическим ударником, клещевым захватом, крюком кранового типа. Эти навесные рабочие органы предназначены для универсального использования НОЭ, а значит, для более эффективной его эксплуатации, как единицы оборудования. С помощью навесного гидравлического ударника разрушают монолитные куски горной породы перед её погрузкой. Клещевой захват применяют для погрузки не разрушаемых монолитных кусков и крупных штучных грузов.

Крюковую подвеску применяют для подвешивания и транспортировки транспортных контейнеров с различным грузом.

Аппараты, меняющие реальность

Существуют различные виды экскаваторов, отличающиеся типом ковша, приводом, платформой (колесная или гусеничная), размерами (обычные и миниатюрные). Главной их задачей было заменить ручной труд при тяжелых земляных работах. Именно благодаря этим машинам удалось увеличить темпы строительства (как жилого, так и промышленного) и разработки природных ископаемых.

Каждая схема использования машины разрабатывалась для минимизации потерь и максимальной продуктивности работы. Эффективные приемы увеличивают общую эффективность труда, а значит, создают добавочную стоимость произведенной продукции и двигают прогресс дальше.

Ведь земляные работы требуют до 50% всех затрат на строительство или разработку участков по добыче полезных ископаемых открытым способом.

Прежде чем заказывать арендный экскавáтор, стоит проконсультироваться с опытными инженерами или проектировщиками, подобрать марку и тип землеройной машины и только затем заключать договор аренды. Если же планируется использование универсальной машины, стоит рассчитать хотя бы ее максимально эффективное позиционирование (с наименьшим углом поворота).

Принцип работы спецтехники

Экскаватор ковшевой в процессе работы совершает целый цикл определенных операций. Все они выполняются в строго определенной последовательности:

1. Резка почвы и наполнение ей ковша.
2. Поднятия ковша с набранным грунтом.
3. Поворачивание техники вокруг оси к месту ссыпания.
4. Свал (разгрузка).
5. Поворот обратно к точке сбора материала (рытья).
6. Опускания ковша для повторения всех этапов работы.

При этом экскаваторы одноковшовые способны выполнять следующие задачи:

• рыть котлованы, карьеры, кратеры;
• создавать траншеи и выемки по заданным техническим параметрам (ТЗ);
• грузить почку на самосвалы или сваливать в указанное место.

Параметры выемок, которые может создавать один экскаватор, зависят от технических характеристик техники.

При планировании проведения земляных работ строительные инженеры или проектировщики обязаны расположить экскаватор так, чтобы свести к минимуму угол поворота. Это влияет на скорость работы спецтехники. С учетом конструктивных и технических параметров машин именно на повороты уходит 70% времени работы.