Экскаватор, типы и виды.
Экскаватор – это самоходная землеройная машина на гусеничном, колесном или шагающем ходу, имеющая верхнюю часть, способную поворачиваться на 360°, со смонтированным рабочим оборудованием, предназначенным главным образом для копания с помощью ковша без перемещения ходовой части в течение рабочего цикла.
Типы и виды экскаваторов, классификация экскаваторов
Экскаваторы, навешиваемые на тракторы, экскаваторы на автомобильном шасси, пневмоколесные экскаваторы, гусеничные экскаваторы, шагающие экскаваторы, железнодорожные экскаваторы, плавающие экскаваторы
Полноповоротные экскаваторы, неполноповоротные экскаваторы
Экскаваторы с паровым двигателем, экскаваторы с двигателем внутреннего сгорания, электрические экскаваторы
Экскаватор:
Экскаваторы являются неотъемлемой частью землеройной техники, предназначенной для разработки грунта и погрузки сыпучих материалов. Эти самоходные машины, оборудованные ковшами, могут перемещаться на гусеничном, колесном или шагающем ходу, их верхняя часть способна вращаться на 360°, позволяя выполнять операции копания и погрузки без перемещения ходовой части.
Экскаватор (от лат. excavo — «долблю, вынимаю») — основной тип землеройных машин, оснащённых ковшом. Основным назначением является разработка грунтов (горных пород, полезных ископаемых) и погрузка сыпучих материалов.
Экскаватор – это самоходная землеройная машина на гусеничном, колесном или шагающем ходу, имеющая верхнюю часть, способную поворачиваться на 360°, со смонтированным рабочим оборудованием, предназначенным главным образом для копания с помощью ковша без перемещения ходовой части в течение рабочего цикла.
Рабочий цикл экскаватора включает в себя копание, подъем, поворот и разгрузку материала. Экскаватор может быть также использован как средство для перемещения изделий или материалов.
Экскаватор – разновидность тяжелой техники, используемой преимущественно в строительстве и горнодобывающей отрасли. История этих машин уходит корнями в глубокую древность: еще народы Египта, и Рима применяли аналоги современных экскаваторов для создания своих сооружений. Сегодня выемочно-погрузочная машина имеет множество разновидностей.
В зависимости от количества ковшей, установленных на экскаваторе в качестве рабочего органа, экскаваторы подразделяются на одноковшовые и многоковшовые экскаваторы.
Одноковшовый экскаватор представляет собой один из видов экскаваторов, а по сути – самоходную выемочно-погрузочную машину циклического действия, чьей функцией является извлечение (экскавация) грунта (пород, земли, горных масс и прочих), его перевозка на определенные расстояния с последующей погрузкой или укладкой в обозначенное место.
Рабочая составляющая техники – одноковшового экскаватора – ковш с зубьями, отличающийся в зависимости от типа, вида и модели экскаватора параметрами кубического объема. Ковш крепится на стреле, рукояти или канатах. Загрузка ковша осуществляется посредством передвижения машины по грунту и выемки (копания) грунта ковшом. При этом корпус машины относительно поверхности земли в ходе выемки (копания) грунта и осуществления прочих операций основного рабочего цикла остается недвижимым, тяговое усилие создаётся механизмами экскаватора. При копании экскаватор устанавливается стационарно и операция копания выполняется ниже уровня земли. Это отличает экскаватор от скрепера и фронтального погрузчика, где тяговое усилие при загрузке ковша создаётся перемещением корпуса машины.
Одноковшовый экскаватор – наиболее распространённый тип землеройных машин, применяемых в строительстве и добыче полезных ископаемых.
Многоковшовый экскаватор – экскаватор непрерывного действия с ковшовым рабочим органом. Ковши многоковшового экскаватора закреплены на бесконечной цепи (или цепях), ленте или роторе. Усилие копания создаётся за счёт перемещения ковшей относительно корпуса машины. По сравнению с одноковшовыми экскаваторами характеризуются большей производительностью, но меньшей универсальностью.
Многоковшовые экскаваторы применяются для выполнения больших объёмов земляных работ в дорожном, мелиоративном и гидротехническом строительстве, для разработки траншей при прокладке трубопроводов и кабельных линий, в военном деле для рытья окопов, для добычи полезных ископаемых, при проведении дноуглубительных работ на водоёмах.
Многоковшовые экскаваторы – это экскаваторы непрерывного действия. Они непрерывно разрабатывают и одновременно транспортируют грунт в отвал или в транспортное средство. Благодаря совмещению операций многоковшовые экскаваторы (как экскаваторы непрерывного действия) отличаются от экскаваторов циклического действия (одноковшовых экскаваторов), производящих операции по разработке, транспортировке и погрузке грунта последовательно в определённом порядке с многократным циклическим повторением рабочего цикла.
Типы и виды экскаваторов, классификация экскаваторов:
Существует множество типов и видов одноковшовых экскаваторов. Они классифицируются по главному параметру (эксплуатационной массе с основным рабочим оборудованием), по типу шасси, по типу двигателя, по типу передачи и пр. параметрам.
В зависимости от главного параметра (эксплуатационной массы с основным рабочим оборудованием) одноковшовые экскаваторы подразделяют на следующие размерные группы:
| Размерная группа | Масса экскаватора, т | |
| Свыше | До | |
| 1 | – | 6,3 |
| 2 | 6,3 | 10 |
| 3 | 10 | 18 |
| 4 | 18 | 32 |
| 5 | 32 | 50 |
| 6 | 50 | 71 |
По типу шасси различаются следующие одноковшовые экскаваторы:
– навешиваемые на тракторы,
– на автомобильном шасси,
– пневмоколесные,
– гусеничные,
– шагающие,
– железнодорожные,
– плавающие.
По повороту рабочего оборудования относительно опорной поверхности одноковшовые экскаваторы делятся на полноповоротные и неполноповоротные.
По типу двигателя одноковшовые экскаваторы делятся на электрические, с паровым двигателем и двигателем внутреннего сгорания.
В зависимости от исполнения рабочего оборудовании одноковшовые экскаваторы делят на виды:
– экскаваторы с гибкой подвеской рабочего оборудования,
– экскаваторы с жесткой подвеской рабочего оборудования.
По направлению зуба ковша различаются одноковшовые экскаваторы с прямой лопатой и одноковшовые экскаваторы с обратной лопатой.
По типу привода одноковшовые экскаваторы делятся на экскаваторы с механическим, гидромеханическим, гидравлическим, электрическим и смешанным приводами.
Многоковшовые экскаваторы в зависимости от направления движения режущей кромки ковша по отношению к направлению движения машины делятся на экскаваторы продольного, поперечного и радиального копания.
В зависимости от устройства рабочего органа многоковшовые экскаваторы разделяют на цепные экскаваторы и роторные экскаваторы.
По типу ходового устройства многоковшовые экскаваторы делятся на пневмоколёсные, гусеничные или комбинированные.
Экскаваторы, навешиваемые на тракторы:
Нижней опорой (базой) одноковшового экскаватора, навешиваемого на трактор, выступает классический трактор, в большинстве случаев – колесный.
На его заднюю часть (в редких случаях – на боковую сторону) устанавливается экскаваторное оборудование с неполным поворотом, которое прикрепляется к базовой машине специальной рамой. Экскаваторное оборудование экскаватора, навешиваемого на трактор, представляет собой обратную лопату с ковшом малого объема – от 0,2 до 0,5 м3. Конструкция данного вида экскаватора подразумевает быстрый съем рабочего оборудования – ковша и его замену на грейфер (грузозахватное приспособление), грузовые вилы, крюк, гидравлический молот.
Поэтому применение такого экскаватора целесообразно:
– на землеройных работах малого масштаба (ремонт подземных коммуникаций в коммунальном хозяйстве, электрических и газовых сетей и пр.),
– на планировочных работах малого масштаба (создание ровных, чистых поверхностей).
– для складывания материалов;
– для доставки и перемещения грузов;
– при проведении строительных и строительно-монтажных работ.
Движителем машины выступает мотор трактора-базы с гидравлическим приводом.
Экскаваторы, навешиваемые на тракторы, отличаются довольно высокой маневренностью и высокой скоростью передвижения.
Экскаваторы на автомобильном шасси:
Базой одноковшовых экскаваторов на автомобильном шасси служит грузовой автомобиль повышенной проходимостью, обладающий возможностью беспрепятственно двигаться по любым видам дорог или при их отсутствии (по бездорожью). Грузовики способны в короткие сроки передвигаться на значительные расстояния.
Область применения такого экскаватора: как правило, на землеройные работы среднего масштаба (очистка водоемов, каналов, строительство и ремонт дорожного покрытия, автомобильных трасс и пр.), а при смене рабочего оборудования (с ковша на другое) – также строительные и строительно-монтажные работы, складирование, доставка и перемещение грузов.
Основным рабочим оборудованием в большинстве случаев выступает обратная лопата с ковшом объемом от 0,04 до 1,5 м3. Реже встречаются модели, где имеется переход от прямой к обратной лопате за счет наличия поворотного ковша и телескопической стрелы. Некоторые модели могут комплектоваться сменным рабочим оборудованием: грейфером, грузовыми вилами, крюком, гидравлическим молотом.
В качестве движителя машины могут выступать моторы:
– непосредственно автомобиля-базы;
– отдельные моторы, установленные на поворотной платформе.
Пневмоколесные экскаваторы:
Пневмоколесные одноковшовые экскаваторы обладают собственным шасси, которое опирается на колеса, оснащенные пневматическими шинами.
Пневмоколесные экскаваторы в большинстве случаев отличаются полным поворотом, оснащены выносными опорами, призванными предотвратить опрокидывание и сползание машины при загрузке ковша.
Они способны развивать самостоятельную скорость до 30 км/ч, а при буксировке грузовыми машинами – до 40 км/ч, однако по слабым грунтам передвигаются медленнее.
Пневмоколесные экскаваторы производятся различных размеров и могут иметь объем ковша от 0,04 до 1,5 м3 и более. Рабочим оборудованием выступают прямая или обратная лопата, грейфер, челюстной захват, гидравлический молот.
Основные выполняемые работы пневмоколесным экскаватором:
– землеройные работы среднего масштаба (разработка котлованов и траншей, рыхление грунта и пр.);
– планировочные работы среднего масштаба;
– строительные и строительно-монтажные работы;
– складирование материалов;
– доставка и перемещение грузов.
Гусеничные экскаваторы:
Гусеничные одноковшовые экскаваторы оснащены специализированным шасси, включающим в конструкцию гусеничный движитель.
Гусеничные экскаваторы производятся исключительно с полным поворотом.
Их отличительные черты: повышенная проходимость и малое удельное давление на поверхность при достаточно большом весе техники. Они подходят для разработки торфа, выполнению задач на переувлажненных грунтах.
Гусеничные экскаваторы имеют низкую скорость движения, которая не превышает 15 км/ч, поэтому к месту работ их доставляют тягачами или на специальных прицепах.
К преимуществам гусеничных экскаваторов относят широкую конфигурацию ковша – их объемы варьируются от совсем малых (0,04 м3) до огромных (26 м3).
Перечень рабочего оборудования такого экскаватора довольно широк: прямая лопата, обратная лопата, драглайн (одноковшовый экскаватор с канатно-блочным оборудованием), грейфер, челюстной захват, гидравлический молот для рыхления грунта.
Основные выполняемые работы гусеничного экскаватора аналогичны пневмоколесному экскаватору:
– землеройные работы среднего и крупного масштаба (разработка котлованов и траншей, рыхление грунта и пр.);
– планировочные работы среднего масштаба;
– строительные и строительно-монтажные работы;
– складирование материалов;
– доставка и перемещение грузов.
Гусеничные экскаваторы используются преимущественно в добывающей отрасли и в строительстве.
Шагающие экскаваторы:
Шагающий экскаватор представляет собой поворотную платформу на опорной плите с установленным на ней рабочим оборудованием шагающего экскаватора.
Дополнительно платформа оснащается лапами, обеспечивающими передвижение техники, которые при ее работе находятся в поднятом положении (не опираются на поверхность земли). Само движение осуществляется отрывом опорной плиты от грунта за счет опускания лап на землю, что представляет собой шаг машины (преимущественно вперед, но в некоторых моделях имеется и задний ход), после которого происходит поднятие лапы и возвращение ее в исходное положение для последующего опускания (хода). После чего цикл передвижения шагающего одноковшового экскаватора повторяется снова.
Шагающие экскаваторы обычно оснащены довольно крупными ковшами – от 15 до 40 м3, вылет стрелы может колебаться в пределах 65-150 м.
В качестве рабочего оборудования выступает исключительно драглайн.
Применяются экскаваторы шагающего типа:
– при вскрышных работах (удаление пустой породы с залежей полезных ископаемых);
– при разработке недр земли и полезных ископаемых;
– при перемещении добытых полезных ископаемых.
Железнодорожные экскаваторы:
Шасси-основой железнодорожного экскаватора выступает железнодорожная платформа. Назначение таких экскаваторов – проведение ремонтных работ на железнодорожных путях. Вместимость ковша не превышает 4 м3.
Плавающие экскаваторы:
Размещение рабочего оборудования плавающего экскаватора производится на понтоне и представляет собой грейфер или драглайн. Применение экскаваторов данного типа обусловлено при работах по:
– погрузке и разгрузке материалов;
– добыче сыпучих материалов: песка, гравия;
– очищению дна водоемов;
– углублению дна рек, озер, водохранилищ и прочих.
Полноповоротные экскаваторы:
У полноповоротных экскаваторов рабочее оборудование, приводы, кабина машиниста и двигатель устанавливаются на поворотной платформе, которая, в свою очередь, устанавливается на шасси посредством опорно-поворотного устройства (ОПУ), и может поворачиваться относительно него в любую сторону на любой угол. Части гидросистемы шасси и поворотной платформы полноповоротных экскаваторов соединены с применением коллектора, что позволяет производить неограниченное количество полных оборотов в одну сторону.
Неполноповоротные экскаваторы:
У неполноповоротных экскаваторов крепление рабочего оборудования к шасси производится с помощью поворотной колонки, чей монтаж подразумевает наличие поперечных направляющих. Как результат – перемещение колонки вместе с рабочим оборудованием возможно в правую и/или левую сторону с дальнейшей жесткой фиксацией, которая обеспечивает удобство эксплуатации и стойкость техники. Угол поворота ограничен и составляет 45-90 градусов. Остальные составляющие конструкции – кабина, двигатель и прочие механизмы, крепятся на неповоротном шасси.
В настоящее время в основном неполноповоротными производятся в основном экскаваторы, навешиваемые на тракторы.
Экскаваторы с паровым двигателем:
Одноковшовые экскаваторы с паровым двигателем были популярны еще в начале прошлого века, т.к. их двигателем выступала паровая машина. Сегодня они полностью сняты с производства. Экскаваторы с паровым двигателем отличались высокими моментно-скоростными показателями.
Экскаваторы с двигателем внутреннего сгорания:
Экскаватор с двигателем внутреннего сгорания укомплектован собственным двигателем внутреннего сгорания, чаще всего работающим на дизельном топливе, что позволяет обеспечить автономность функционирования экскаватора.
Моментно-скоростные характеристики двигателя и рабочего оборудования одноковшового экскаватора с двигателем внутреннего сгорания не согласованы, что обуславливает использование согласующих передач, коими выступают:
– редукторы;
– гидротрансформаторы;
– гидравлические передачи.
Первые два типа оборудования характерны для механических машин, последний – для гидравлических.
Практически все типы данных машин оснащены одним двигателем, исключение составляют лишь тяжелые экскаваторы для карьерных работ, которые могут включать в себя два двигателя. При этом существуют такие конструкции техники:
– оба двигателя размещаются на поворотной платформе;
– один из двигателей располагается на гусеничном шасси и применяется исключительно для движения самого экскаватора, а второй – на поворотной платформе.
Электрические экскаваторы:
У одноковшовых электрических экскаваторов в качестве привода используется электрический двигатель, энергия в который подается от внешнего источника питания (от сети или от генератора).
Экскаваторы с питанием от электросети используются в большинстве своем для карьерных работ. Их преимуществом считается экономичность и экологичность. Техника с генераторами используются на работах в водоемах.
Экскаваторы с прямой лопатой:
Экскаваторы с прямой лопатой применяются только в карьерах при загрузке горной массы в вагоны думпкара или для погрузки рудой или иной горной породой карьерных самосвалов. Отличительной особенностью такого экскаватора является открывающееся днище ковша.
Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com