Экскаватор

Экскаватор, так называются землеройные машины, которые имеют ковш. Идея создания подобных машин принадлежит Леонардо да Винчи. Именно он в 1500 году сделал чертеж землечерпалки. Практическое применение устройство получило в Миланской долине при прокладке каналов. Но есть сведения, что восемьдесятью годами ранее в Венеции публиковался текст о землеройной машине, используемой для расширения морских гаваней и углубления каналов. Еще древние египтяне и римляне механизировали работы по углублению русел рек.

Идею экскаваторного дела подхватили американцы. Нехватка рабочих при строительстве железных дорог в 30-е годы XIX столетия привела к изобретению одноковшового экскаватора. В дальнейшем машины продолжали усовершенствоваться. По принципу использования рабочего времени все экскаваторы делятся на:

• циклического действия – одноковшовые;
• непрерывного действия (роторный стреловой, траншейный и др.) – многоковшовые.

Одноковшовые экскаваторы. Конструкция их такова, что подвижная часть позволяет проводить выемку грунта, оставаясь на одном месте. Не передвигаясь, машина осуществляет поворот ковша на разгрузку.

Многоковшовые экскаваторы. Операции по копанию грунта и его переносу выполняются одновременно. Следовательно, производительность его выше, чем у одноковшового «родственника», но область применения значительно уже. Ими роют траншеи или используют в карьерах с однородными материалами без камней.

Одноковшовые экземпляры получили большое распространение благодаря их универсальности, широкому набору сменного оборудования и рабочих инструментов. Используют экскаваторы везде, где идут земляные работы. В основном применяют на всевозможных стройках, в карьерах, горных выработках. О них и пойдет речь дальше.

Передвигаются экскаваторы на гусеницах, колесах или шагают с оборудованием драглайна. Двигатель зависит от условий работы экскаватора. Дизельные двигатели больше используют, если агрегат необходимо часто перевозить при строительстве путепроводов, шоссейных дорог, железнодорожных магистралей и гражданском строительстве. Электродвигатели дешевле в эксплуатации, их используют на экскаваторах, что работают длительно на одном месте.

Экскаваторы в каждой группе рознятся назначением, мощностью и размерами. По назначению одноковшовые экскаваторы делятся на:

• Строительные универсальные;
• Карьерные;
• Вскрышные.

Первые применяют на погрузочно-разгрузочных и земляных работах в строительстве. Вторые – при разработке скальных пород, рудных и угольных месторождений. Третьи – при добыче полезных ископаемых открытым способом или строительстве больших гидротехнических сооружений. Есть и специальные экскаваторы, что не входят в основные группы. Они предназначены для определенных условий: туннельные, подземные, торфяные.

Одноковшовые экскаваторы состоят из трех частей: рабочего оборудования, ходового устройства и поворотной части. Последняя крепится на раму ходового устройства и поворачивается относительно его в горизонтальной плоскости. Одинаковые поворотные платформы можно размещать на разных ходовых устройствах. По величине угла поворота платформы экскаваторы бывают как полноповоротными, так и неполноповоротными. Если поворотная часть вращается на неограниченный угол, то есть вокруг вертикальной оси, экскаватор считается полноповоротным. Двигатель и рабочие механизмы с оборудованием у него располагаются на поворотной платформе. Неполноповоротные экскаваторы имеют ограниченный угол поворота. Такие модели изготовляют на базе тракторов. Оборудование крепится непосредственно на ходовой части.

Передвижение экскаватора и передача нагрузок, что возникают при работе агрегата, зависит от устройства ходовой части. Различают такие типы:

• Г – гусеничные;
• ГУ – гусеничные с увеличенной опорой для работы на грунтах, у которых низкая несущая способность;
• П – пневмоколесные, обеспечивающие самостоятельное передвижение;
• Ш – специальные шасси автомобильного типа для передвижения с большой скоростью;
• Тр – тракторные.

Наиболее распространенные универсальные гусеничные экскаваторы для строительства. На поток поставлено производство экскаваторов мощностью в 20-33 тонны. 

Рабочее оборудование – это целый комплекс агрегатов, что обеспечивает копание грунта, поднятие разных грузов. Рабочим органом могут быть ковш, грейфер или крюк. Самый используемый, конечно, ковш. Им копают, перемещают грунт или другой материал. Различают три вида конструкций рабочего оборудования:

1. Экскаваторы с гибкой подвеской – ковш приводится в движение с помощью канатов.
2. Стальной землекоп с жесткой подвеской – здесь гидроцилиндры двигают шарнирные соединения рабочих элементов.
3. Телескопическую стрелу имеют экскаваторы-планировщики, для них выдвижение и втягивание стрелы суть рабочего движения.

Рабочее оборудование второго и третьего вида ставят только на гидравлических машинах.

Универсальные экземпляры экскаваторов комплектуются оборудованием на разные условия эксплуатации. Сменное оборудование легко меняют. Крепление рабочего органа к рабочему оборудованию может быть гибким или жестким.

Рабочий цикл одноковшового экскаватора делится на операции:

• Заполнение ковша срезанным грунтом;
• Поднятие ковша;
• Поворот платформы в сторону транспортного средства или отвала;
• Разгрузка содержимого ковша;
• Обратный поворот платформы;
• Опускание ковша и подготовка к новому циклу.

В момент, когда уже нет возможности продолжать работу с места стоянки, экскаватор передвигается. При движении работа не проводится. Для увеличения КПД максимально сокращают время передвижек. Для экскаватора основным считается рабочее оборудование для копания, другие операции выполняют дополнительные устройства.

Различают виды основного рабочего оборудования, представленные ниже:

• Прямая лопата;
• Роторный ковш;
• Обратная лопата;
• Струг;
• Драглайн;
• Грейфер.

Прямая лопата предназначена для копания грунта, что находится выше уровня стоянки экскаватора. Разработка грунта идет в направлении от экскаватора, имеет наибольшую производительность благодаря максимальному усилию при копании. Применяется на погрузочных работах и в процессе добычи полезных ископаемых. При разгрузке ковш гидравлических экскаваторов опрокидывается, а в механических – открывается днище.

Обратная лопата служит для копания грунта, что находится ниже уровня стоянки экскаватора. Она не заменима при прокладке траншей, рытье котлованов, отсыпке насыпей и планировке откосов. Работа идет по направлению к экскаватору. Ее тоже можно использовать для погрузочных работ. Она менее эффективна при копании грунта гидравлическими экскаваторами на высоте. Как разновидность такой лопаты используют планировщик откосов. Применяя разные типы приводов, изменяем и рабочие циклы. Высокая точность при работе ковшом с обратной лопатой обеспечила ему звание универсального рабочего оборудования.

Экскаваторы с ротатором ковша будут работать как прямой лопатой, так и обратной. Модель обеспечивает переворот ковша.

Струг позволяет тоже работать в двух направлениях. Это достигается при перестановке ковша относительно тележки. Устанавливают струг на механические экскаваторы и используют для планировки местности. От угла наклона стрелы зависит угол планируемой площадки.

Драглайн разрабатывает грунт, как и обратная лопата, имеет ковш, подвешенный на канатах. По сравнению с другими типами рабочего оборудования обладает большим радиусом и глубиной копания, имеет большую погрузочную высоту. Кроме прочего используют его для углубления дна на водоемах.

Для устройства колодцев или узких глубоких котлованов подойдет грейфер.

Дополнительное рабочее оборудование предназначено рыхлить мерзлый или твердый грунт, разрушать асфальтобетонные покрытия и строительные конструкции, корчевать пни, заменять подъемный кран. К ним относят и манипулятор. В основу маркировки машин положены тип экскаватора и основная характеристика.