Назначение и устройство экскаватора: общие сведения

Введение

Одноковшовый экскаватор — землеройная машина циклического действия для разработки (копания), перемещения и погрузки грунта. Рабочим органом является подвижный ковш, закреплённый на стреле, рукояти или канатах. Ковш загружается за счет перемещения относительно разрабатываемого грунта. При этом корпус экскаватора относительно грунта остается неподвижным — тяговое усилие создаётся механизмами экскаватора. Это отличает экскаватор от скрепера и 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.

Принцип действия

Одноковшовые вариации работают в циклическом режиме: набрал – перенес – высыпал.

К приспособлениям непрерывного действия относятся роторные и траншейные экскаваторы.

К первым моделям причисляются агрегаты с несколькими ковшами, которые закреплены на большом вращающемся колесе.

В качестве примера траншейного аналога можно привести легкие агрегаты для прокладки кабеля.

Земснаряды набирают песок под водой по вакуумно-всасывающему принципу.

Невозможно определить один оптимальный и универсальный способ работы. Все зависит от вида добываемого материала и окружающих условий. В каждом определенном случае требуется конкретный вид техники.

Мини-экскаваторы

Очень малые габаритные размеры, низкое давление на опорную поверхность при высокой проходимости и маневренности позволяют использовать такие мини-машины внутри станций метрополитена, в подвалах и на этажах высотных жилых и административных зданий, в трюмах судов, в морских и речных портах. Достоинством мини-экскаваторов является быстрое выполнение работ небольших объемов на объектах, удаленных друг от друга, благодаря возможности их транспортировки в кузове грузовых автомобилей, а также установки и работы на очень малых стройплощадках.

При их помощи отрывают водоотводные канавы (кюветы) вдоль загородных автомобильных дорог, скважины для стоек ограждений, опор линий электропередач, траншеи различного поперечного сечения для прокладки сетей, небольшие траншеи и котлованы для оснований фундаментов зданий и сооружений, осуществляют строительство очистных сооружений, бассейнов, благоустройство скверов, парков, садов, выполняют строительство спортивных площадок.

Некоторые модели мини-экскаваторов способны эффективно и быстро выполнять следующие работы: в комплектации с отбойным молотком применяться для разрушения старых зданий и сооружений; в комплектации с обычным или двустворчатым ковшом – для многопрофильных земляных и погрузочных работ; в комплектации с управляемым вращающимся ковшом – для работ в саду, мелиоративных и лесопосадочных работ.

Есть модели мини-экскаваторов, которые оснащаются дополнительным навесным оборудованием: ковш, планирующий ковш, подвижный ковш, двустворчатый ковш, бур.

Различия между экскаваторами по типу оборудования

Основной орган данной специализированной техники, наиболее распространенный – ковш. Также часто используются грейферы и крюки. По типу конструкций оборудование классифицируют таким образом:

• ковш с гибкой подвеской – приводится в движение посредством канатов;
• землекоп на жесткой подвеске – рабочие элементы двигаются гидроцилиндрами;
• планировщики с телескопической стрелой, суть которой – втягивание и выдвижение.

Среди техники непрерывного и циклического действия имеется своя классификация экскаваторов – по типу навесного оборудования, которым и выполняются все работы.

Навесное оборудование для экскаватора

Одноковшовые

Конструкция техники данного типа позволяет устанавливать на экскаваторе различные виды дополнительного оборудования:

• прямая лопата необходима в условиях, когда разрабатываемый грунт находится выше уровня площадки, на которой установлен экскаватор. При этом не имеет значения тип почвы – приспособление универсально;
• кроме рытья земли лопата используется для погрузки и выгрузки различных материалов;
• лопата обратная делает выемки земли на уровне ниже плоскости размещения экскаватора. Данное устройство применяют при рытье траншей, котлованов и отсыпке насыпей. Все движения лопаты идут по направлению к экскаватору;
• в двух направлениях выполняет действия струг, положение, которого необходимо переустанавливать соответственно тележке;
• грейферы используют, как универсальное оборудование на различных грунтах, для всевозможных работ, в любых климатических условиях;
• высокоэффективно оборудование на мерзлых грунтах и разработке твердых пород; применяется для разрушения строительных конструкций и асфальтобетона;
• приспособление поможет корчевать пни и заменит собой подъемный кран;
• с помощью грейферов легко выполняются и действия под водой;
• для работ на больших глубинах используют драглайн, где ковш подвешен с помощью каната на стреле. Отличительной чертой этого типа техники является высокая маневренность;
• на наклонных поверхностях используют телескопическое оборудование; независимо от угла наклона насыпи ковш экскаватора перемещается строго прямолинейно;
• телескопическое оборудование позволяет с максимальной точностью и в кратчайшие сроки выравнивать наклонные плоскости.

Полноприводная и неполноприводная техника

Важно и место, где установлено оборудование:

Экскаватор полноповоротный

• у полноповоротной техники основной механизм закреплен на подвижной платформе. В данном случае оборудование будет отклоняться на неограниченное расстояние вокруг вертикальной оси;
• если оборудование закреплено на ходовой части экскаватора, у него ограниченный угол действия. Такая техника называется неполноповоротной.

Многообразие оборудования, прикрепляемого к одноковшовой землеройной технике, не только влияет на производительность, но и позволяет экономить бюджетные средства. Достаточно иметь один экскаватор и несколько разновидностей навесных приспособлений для выполнения различных технологических процессов.

Многоковшовые

Эта техника, по сравнению с одноковшовой, по своей специфике – узконаправленного типа. Поэтому и перечень прикрепляемого механизма невелик:

• роторные модификации представляют собой несколько ковшей, навешанных на вращающемся колесе. Этот тип техники используют в открытых траншеях для проведения вскрышных работ;
• цепные модели – это набор скребков выгребных, элементов подрезных и рыхлителей, установленных на подвижной конструкции.

Цепной вид техники применяют исключительно для рытья траншей на участках с мягким грунтом, без крупных вкраплений.

Многоковшовые экскаваторы бывают гусеничные, шагающе-рельсовые, рельсово-гусеничные, пневмоколесные

Разнообразие различного навесного оборудования, одновременно закрепленного на машинах непрерывного действия, позволяет рыть траншеи всевозможных конфигураций:

• прямоугольные;
• ступенчатые;
• трапециевидные.

Достаточно быстро многоковшовый экскаватор выроет траншею шириной 2 м и глубиной до 4 м. При этом весь выкопанный грунт отваливается в сторону, не мешая дальнейшему процессу.

Вакуумно-всасывающее оборудование

Есть еще один вид техники специфического назначения – эти машины оснащены всасывающими устройствами. Применяются они в подземных коммуникациях и на загрязненных территориях для очистки объекта от газа, воды, песка, камней.

Виды экскаваторов

Существуют определенные конструктивные отличия в технике по области применения. Это универсальные строительные механизмы, позволяющие решать широкий спектр заданий. Есть карьерные устройства, применяемые при работе с ископаемыми. Существует также мощная вскрышная спецтехника, поставляемая обычно на месторождения открытого типа.

Экскаватор-погрузчик

Это один из самых популярных видов спецтехники, применяемой при выполнении дорожных и строительных работ. Модельная линейка относится к категории универсальной техники, оснащенной навесными механизмами с ковшами. Условно назначение экскаватора–погрузчика можно разделить на два режима:

• Разрыхление грунта, копание и последующая выемка.
• Работа в режиме перемещения грузов, грунта, стройматериалов и их последующая погрузка.

Существуют отличия по грузоподъемности, по типу рамы, по виду ходовой части. Погрузка может быть как фронтальной, так и боковой, задней. Техника выпускается с одним или несколькими ковшами.

Спецтехника используется при погрузке самых разнообразных сыпучих материалов, сырья. Механизмы доказали эффективность в процессе выемки грунта при работах в котлованах, траншеях. Если вас интересуют виды и назначение экскаваторов, то эта техника идеально подходит для расчистки площадок, буксировки стройматериалов на незначительные дистанции. Без нее сложно обойтись при укладке труб, в процессе борьбы со снежными заносами.

Колесный экскаватор

Комплектация шасси колесами позволяет заметно повысить спектр применения спецтехники. Вы можете расширить назначение экскаватора, используя его при необходимости на нескольких отдаленных участках. При движении по дорогам общего назначения колесная техника не деформирует полотно, ее удобно использовать в городской черте, поблизости от зданий, в ограниченном свободном пространстве. Основные преимущества заключаются в мобильности и маневренности.

Гусеничный экскаватор

Эта спецтехника значительно превосходит колесную по рабочим характеристикам. Ее можно применять на сложном грунте благодаря превосходной проходимости. Экскаватор в руках опытного специалиста способен преодолевать уклоны до 35°. Его отличает солидный запас мощности, высокие показатели грузоподъемности.

Таблица технических характеристик

Технические характеристики экскаваторов разбросаны в очень широком диапазоне. Это связано с тем, что машины имеют разное назначение и рассчитаны на различные объемы работ. Основные технические характеристики сведены в таблицу:

Класс и № размерной группы	Эксплуатационная масса, тонн	Мощность двигателя, л.с.	Объем ковша, м3
Особо легкий «0»	Менее 3	10-40	Менее 0,1
Легкий «1»	5-6	30-50	0,15-0,4
Легкий «2»	8-9	40-60	0,25-0,6
Средний «3»	10-12	50-80	0,3-1,0
Средний «4»	19-30	80-130	0,65-1,6
Тяжелый «5»	30-40	100-200	1,2-2,5
Тяжелый «6»	55-60	200-350	1,6-4
Особо тяжелый «7»	80-100	300-500	2,5-6,3
Особо тяжелый «8»	100-160	400-800	5-10

Объем ковша приведен геометрический. Реальное количество забираемого грунта во время работы, за счет «шапки», на 15-30% выше. На машины, которые планируется использовать на тяжелых грунтах, ставят ковши меньшего объема, чем надо для данной группы.

Кроме указанных в таблице параметров, производительность экскаватора зависит от его конструкции и технического состояния. А также от факторов, не относящихся непосредственно к агрегату: правильной организации работы, квалификации машиниста, плотности грунта и т.п.

Классификация экскаваторов в зависимости от привода рабочего оборудования

Экскаваторы с гидроприводом

В большинстве своем современные экскаваторы оборудуются гидравлическим приводом. В этом случае для создания необходимого усилия на рукояти, стреле, ковше предусмотрены гидравлические двигатели и гидроцилиндры. Гидронасос, на котором лежит ответственность за поддержание нужного давления рабочей жидкости в соответствующей магистрали, получает крутящий момент, необходимый для его вращения, от двигателя экскаватора.

Механические экскаваторы

В наши дни групповой механический привод, предусматривающий передачу усилия от силовой установки к рабочим органам с помощью канатов, приводимых в движение от лебедки, используется лишь на драглайнах и грейферных экскаваторах. При этом сама лебедка работает от двигателя экскаватора, получая крутящий момент через зубчатую, червячную, цепную либо фрикционную передачу. На обычных экскаваторах механический привод сегодня практически не используется, что обусловлено рядом факторов:

• сложность конструкции, сопряженная с применением значительного количества быстроизнашивающихся деталей;
• ограниченное количество независимых перемещений узлов рабочего оборудования;
• сложность исполнения автоматизированного механического канатного привода;
• невозможность обеспечения абсолютной фиксации деталей рабочего оборудования в желаемом положении.

Электромеханические экскаваторы

Существует и еще одна категория экскаваторов, в которых, как и в описанном выше случае, для передачи тягового усилия к рабочим органам применяются канаты (цепи), движущиеся за счет лебедки. Отличие тут кроется в том, что для вращения барабана каждой лебедки применяется отдельный электромотор. Этот привод получил применение на массивных карьерных и промышленных экскаваторах.

Классификация одноковшовых экскаваторов

По типу ходового устройства

гусеничные;

пневмошинные;

 на спецшасси автомобильного типа;

шасси грузового автомобиля или трактора.

По типу привода

одномоторные;

 многомоторные.

По исполнению опорно-поворотного устройства

полноповоротные;

неполноповоротные.

По способу подвески рабочего органа

гибкие;

жесткие.

По типу исполнения рабочего органа

шарнирно-рычажные;

телескопические.

Основное рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов

В зависимости от производственных условий в качестве сменного оборудования экскаваторов применяют прямые и обратные лопаты, драглайны, грейферы и струги.

Колесный экскаватор обратная лопата

Рабочее место называется забоем, а разрабатываемые по мере передвижения экскаватора участки грунта – проходкой.

Работы осуществляются продольными – лобовыми проходками и поперечными – боковыми.

Земляные работы с помощью экскаватора могут осуществляться с выгрузкой грунта в отвал,непосредственно в насыпь, или в транспортные средства – автосамосвалы.

Экскаваторы, оборудуемые прямой лопатой используют для разработки грунтов расположенных выше уровня стоянки экскаватора. В этом случае предусмотрен заезд экскаватора на уровень дна котлована. Экскаваторы, оборудованные обратной лопатой, используют для разработки , грунтов ниже уровня стоянки экскаватора и при разработке траншей и неглубоких котлованов.

Последнее время все чаще для применения различных работ, особенно в стесненных условиях стройплощадок начали использовать мини экскаваторы. Это очень производительная и удобная техника, которая может практически полностью вытеснить ручные работы со стройплощадки, благодаря своей универсальности.  Очень часто бывает экономически оправдано заказать мини экскаватор в аренду в СПб, а не покупать данную технику. Специализированные компании обеспечивают такой мини техникой любые виды строительных работ. Поэтому аренда мини экскаваторов становиться все более популярной.  

Экскаваторы-драглайны используют для разработки грунтов мягких и средних пород расположенных ниже уровня стоянки экскаватора. Драглайн по схеме работы напоминает скрепер навешенный на стрелу экскаватора.

Разработка грунта с погрузкой экскаватором драглайн

Экскаваторы-драглайны обладают большим радиусам действия и глубиной копания.

Экскаваторы, оборудованные грейферами, используют при разработке мягких и сыпучих грунтов при вертикальных укрепленных стенках глубоких котлованов.

Основными видами рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов являются: драглайн, прямая лопата, обратная лопата и грейфер.

Наиболее часто используются одноковшовые экскаваторы серии Э и ЭО. Они имеют ковши вместимостью от 0,15 до 2,5 м3.

Разработку грунта одноковшовыми экскаваторами ведут позиционно.

Процесс разработки грунта из чередующихся в одном цикле операций:

1. Резание грунта и заполнение ковша;

2. Подъем ковша с грунтом;

3. Поворот экскаватора вокруг оси к месту выгрузки;

4. Выгрузка грунта из ковша;

5. Обратный поворот экскаватора в забой;

6. Опускание ковша и подача его в исходное положение для резания грунта.

Рабочие параметры одноковшовых экскаваторов

Основные рабочие параметры одноковшовых экскаваторов следующие:

– радиус резания R_р;

– радиус выгрузки R_В;

– высота выгрузки Н_В;

– глубина резания Н_р.

Эти параметры зависят от размеров рабочего оборудования, его вида и особенностей.

Радиус резания (R_р) – это расстояние от оси вращения экскаватора до зубьев ковша, при врезании его в грунт;

Радиус выгрузки (R_В) – расстояние от оси вращения экскаватора до центра тяжести ковша в момент выгрузки грунта;

Высота выгрузки (Н_В) – расстояние от уровня стояния экскаватора до нижней части ковша в момент выгрузки грунта;

Глубина резания (копания) (Н_р) – наибольшая глубина выемки, которая может быть образована экскаватором с одной стоянки.

Какие бывают экскаваторы по эксплуатационному назначению

Проводится классификация экскаваторов и по их функциональному назначению. Эти машины снабжаются специальными приспособлениями под каждый вид работ:

• классической является модель, выполняющая земляные и погрузочные процессы; такая техника оснащена механической лопатой;
• траншейная техника незаменима при прокладке магистральных трубопроводов, при рекультивации земель и на мелиоративных работах;
• струги необходимы для расчистки железнодорожных путей от снега;
• на работах с грунтом, расположенным ниже уровня поверхности, на которой размещена техника, применяют драглайны;
• с помощью планировщиков делают выемки в земляном полотне и формируют насыпи.

Наряду с машинами классических размеров, отлично функционируют и мини-экскаваторы. Они незаменимы на небольших участках, где землеройные действия выполняются малыми объемами.

Особенности и технические характеристики экскаваторов драглайн

Главной особенностью «Драглайна», отличающей его от другой спецтехники, является наличие большого количества одновременно установленного оборудования, управляемого системой сложной канатной связи.

Экскаваторы Драглайн имеют следующие технические возможности и особенности:

• Длина стрелы может быть до 100 метров;
• Вместимость ковша («арочного» или типа «ведро»)– от 20-ти до 168-и м3;
• Лёгкая решетчатая стрела дает наибольшую грузоподъёмность и высоту выгрузки,
• Ковш закрепляется на гибкой подвеске, что обеспечивает максимальный радиус захвата и наибольшую глубину копания;
• Стрела и ковш управляются посредством тросового механизма с одновременным либо переменным действием тяговых и подъёмных канатов и цепей, что позволяет работать даже в труднодоступных местах, но требует от оператора большого опыта;
• Перемещение ковша к месту забора грунта происходит маятниковым способом;
• Общий вес экскаватора обычно очень велик и для самых крупных машин может достигать более 8000 тонн.

Фото экскаватора драглайна

Для забора грунта ковш сначала раскачивается на цепях, затем быстро перемещается к месту разработки и погружается в породу под собственным весом. Далее начинается работа подъёмного и тягового канатов для подрезки грунта и перемещения его к месту отвала. Если приходится работать со слишком твёрдыми или мёрзлыми породами, то перед погружением ковша их сначала размягчают клиновым разрыхлителем.

ВНИМАНИЕ! Гибкая подвеска не может дать точности ни при копании, ни при погрузке содержимого ковша. Поэтому обычно эвакуация отработанного Драглайном грунта происходит не в транспортные средства, а в отвал, откуда он забирается погрузчиками. Экскаваторы Драглайны ценятся за масштабность выполняемых ими работ и за возможность забора и доставки грунта на большую глубину, где работа другой техники сверху невозможна, а со спуском на дно карьера достаточно проблематична

Экскаваторы Драглайны ценятся за масштабность выполняемых ими работ и за возможность забора и доставки грунта на большую глубину, где работа другой техники сверху невозможна, а со спуском на дно карьера достаточно проблематична.

Ковши

В разговоре о технических характеристиках экскаваторов особое внимание должно уделяться ковшам – их разновидностям и применению. На машинах данного типа используются:

• Основной и сменные ковши.
• Специальные ковши.
• Драглайн.
• Грейфер.

По объему экскаваторные ковши делятся на:

1. Особо легкие: до 0,1 м3
2. Легкие: 0,15 – 0,6 м3
3. Средние: 0,65 – 1,6 м3
4. Тяжелые: 1,6 – 4,0 м3
5. Особо тяжелые: 4,0 – 10,0 м3

Со стрелой «прямая лопата» такой ковш разрабатывает породу выше опорной поверхности экскаватора. «Обратная лопата» — ниже. Сменные ковши аналогичной конструкции рассчитаны на больший или меньший объем материала. Специальные ковши предназначены для выполнения определенных работ:

• Усиленный – для твердых пород.
• Скальный – с хорошо защищенной поверхностью.
• Рыхлитель – со ступенчатым расположением зубьев.
• Однозубый рыхлитель – для корчевания.
• Планировочный – способен наклоняться в любую сторону.
• Решетчатый (скелетный) – для погрузки сыпучих материалов. Может разделять породу на фракции.
• Погрузочный. Тоже для сыпучих, но облегченной конструкции и с увеличенным объемом.
• Траншейный – износостойкий, с прочными боковыми пластинами.
• Профильный (трапециевидный) – для копания каналов.
• Зачистной. Облегченный, с отверстиями для стока воды.

Первые два вида часто тоже считают основными. Драглайном называется модель экскаватора со специфичным ковшом, который подвешен на тали в виде системы подвижных и неподвижных блоков и канатов (полиспаст). Подобный механизм дает выигрыш в силе или в скорости. Кроме него, имеются подъемная и тяговая лебедки, ковш и стрела. Применяется чаще всего в мелиоративном и гидравлическом строительстве, на карьерных вскрышных работах, при больших объемах грунта. Грейферный ковш – это челюстной захват для сыпучих и мелкокусковых материалов. Он опускается на тросе (при необходимости – свободно сбрасывается) сверху и углубляется в грунт. Челюсти смыкаются, захватывая породу, после чего ковш поднимается. Применяется для разработки грунтов, как выше, так и ниже опорной поверхности. А также на погрузочно-разгрузочных работах, для рытья котлованов, очистки каналов и т.п.

Виды экскаваторов по режиму эксплуатации

https://youtube.com/watch?v=GS-L1zdokW0

Циклические

Техника данного типа функционирует по принципу циклического действия. Машина снабжена одним навесным оборудованием – ковшом, выполняющим последовательно разработку грунта и его выемку. Подходит для работ практически на всех типах грунтов.

Одноковшовый экскаватор – универсальная техника, приспособленная под различные типы навесного оборудования. Это позволяет чаще всего использовать именно циклические машины. В зависимости от предстоящих операций можно подобрать экскаваторы различной мощности с соответствующим объемом ковша.

Схема одноковшового экскаватора

По области применения определяют такую классификацию:

• универсальные строительные машины – для земляных и погрузочно-разгрузочных действий;
• карьерные – для разработки угольных и рудных месторождений, а также скальных пород;
• вскрышные необходимы при строительстве гидротехнических сооружений, а также эффективны при добыче полезных ископаемых.

К циклическим моделям относятся также подземные, туннельные и торфяные, имеющие узкую специализацию.

Непрерывные

Экскаваторы непрерывного действия

Техника непрерывного действия снабжена несколькими ковшами, что позволяет выполнять работы без остановок. Одновременно проводится выемка грунта и его перемещение. Благодаря обилию рабочего оборудования данный вид экскаватора способен проводить разработку в разных плоскостях – вертикально, горизонтально и даже по кругу.

Это обеспечивает высокую производительность, но только на почвах с однородной структурой. Имеется ограничение и по глубине землеройных работ. В ряде случаев потребуется дополнительное устройство для перебазировки отвальной земли к поверхности траншеи, канала или канавы (многоковшовые машины используются именно на этих работах).

Работа интеллектуальных систем управления

В состав любой экскаваторной интеллектуальной системы управления земляными работами входит несколько датчиков наклона (акселерометры) и углового ускорения (поворота), которые могут устанавливаться на ковше, рукояти и стреле, корпусе надстройки, в гидроцилиндрах подъема и наклона, шарнирах стрелы и рукояти. По их показаниям система определяет положение режущей кромки ковша.

Прежде всего, существуют системы интеллектуального управления базового (начального) уровня – указывающие/ сигнализирующие. Оператор вводит на мониторе необходимую глубину копания, и система в процессе копания будет указывать, на каком расстоянии режущая кромка или зубья ковша находится от заданного уровня. Когда режущая кромка ковша при копании приближается к заданной глубине на расстояние около 100 мм, система предупреждает оператора световыми сигналами (например, в виде точек) на мониторе в кабине, и раздается звуковой сигнал. Тон звука меняется по мере приближения ковша к заданному уровню. Однако точность этой работы зависит от того, насколько точно оператор выполняет указания системы.

Системы управления более высокого уровня могут ограничивать движение ковша так, что он не сможет копать ниже установленной глубины, автоматически регулируют высоту положения стрелы, поддерживают постоянный угол наклона режущей кромки, который оператор может задать, чтобы усилие внедрения ковша при копании было оптимальным в данных условиях, и ковш формирует заданную в проекте линию поверхности с точностью в пределах 20 мм. Автоматика не позволяет ковшу забирать грунта больше, чем необходимо

Оператор просто управляет движением рукояти ковша с помощью одного джойстика и может сосредоточить внимание на перемещении грунта. В зависимости от конкретных задач управление может быть 2- или 3-мерным

Заметим, что полнофункциональная 3D-система интеллектуального управления экскаватора может стоить в 3–6 раз дороже 2D-системы начального уровня, поэтому, если у строительной компании есть сомнения, смогут ли при ее не очень больших объемах земляных работ быстро окупиться капиталовложения в интеллектуальную систему управления, она может приобрести систему базового уровня. Она работает от вращающегося источника лазерного сигнала и обеспечивает в основном такие же указания оператору для выполнения земляных работ, как и системы более высокого уровня: световые и звуковые предупредительные сигналы на стандартном мониторе в кабине экскаватора, когда режущая кромка ковша достигает заданной глубины.

Интерфейс программ управ­ления совершенствуется. Диалоговые системы управления земляными работами могут быть сложными для освоения и эффективного использования. Поэтому разработчики подобных систем для экскаваторов идут по пути интеграции их в общую систему управления машиной, чтобы исключить ручное управление выемкой грунта и планировкой участка. Оператор должен иметь возможность управлять машиной быстро и интуитивно. С этой целью разработчики отказались от клавиш и ручек, управление системой осуществляется через сенсорный экран. Меню и диалоговые кнопки имеют достаточные размеры даже для работы в перчатках. Оператору намного проще нажать пальцем на нужную функцию, а не вспоминать, какие клавиши каким функциям соответствуют.

Двухсекционная стрела

Еще одним существенным преимуществом современных колесных экскаваторов является возможность комплектации как одно-, так и двухсекционной стрелой с рукоятью (TAB, triple-articulated boom), еще ее называют «стрела с изменяемым углом между секциями». Гусеничные модели обычно оснащаются только односекционной «монострелой». Рабочая диаграмма с двухсекционной стрелой лучше, чем с монострелой. Дополнительная секция стрелы TAB снабжена гидроцилиндром, с помощью которого оператор может изменять угол между секциями, уменьшать или увеличивать общую длину стрелы. Это удобно и для работы, и для транспортировки – стрела TAB компактно складывается, ее можно отвести дальше назад, и общая габаритная длина машины уменьшается, а центр тяжести смещается ближе к центру машины, машиной легче управлять, особенно при езде по узким городским улицам. Двухсекционная стрела позволяет работать, аккуратно обходя сооружения коммунальной инфраструктуры, и также увеличивает универсальные возможности экскаватора. При складывании стрелы ТАВ улучшается обзор с места оператора зоны с правой стороны экскаватора, которая обычно плохо видна оператору. Если зачистной ковш используется с тилтротатором, машина с двухсекционной стрелой даст возможность оператору установить ковш за бульдозерным отвалом и перемещать дополнительное количество грунта в траншею, сокращая время ее обратной засыпки. Также и гидромолот может применяться под любыми углами, и положение машины при этом менять не нужно. Одним из преимуществ двухсекционной стрелы является возможность выполнять работы на очень малых вылетах, ближе к машине. Это удобно в условиях тесноты или при выполнении разравнивания, планировочных работ. Монострела обеспечивает хорошую грузоподъемность на больших вылетах, и если работа должна выполняться на большом расстоянии от машины, лучше выбрать ее.

Определение и назначение

Экскаватор – это машина для копания грунта. Рабочим органом является ковш. Он может быть различной конструкции. Для расширения функциональности применяется сменное оборудование: кран (крюк), гидромолот, сваебойный копер и т.п. Кроме «классической» техники, существуют экскаваторы-погрузчики и мини-экскаваторы. По принципу работы, экскаваторы делятся на следующие виды:

• Цикличные (циклического действия). Сюда относятся одноковшовые машины.
• Непрерывного действия. В эту группу входят: многоковшовые роторные, с фронтальной фрезой, траншейные с зубчатой цепью.
• Вакуумные.

Ниже рассматривается только первая категория – экскаватор с ковшом. По назначению принята следующая классификация:

• Строительные. Объем ковша до 3 м3. Используются, в основном, на земляных или погрузочно-разгрузочных работах. Большинство моделей являются универсальными (т.е. имеют 4 и более видов сменного оборудования).
• Карьерные. Комплектуются рабочим оборудованием от 2 м3 до 8 м3. Применяются в карьерах на разработке скальных пород, угольных или рудных месторождений.
• Вскрышные. Вместимость ковша от 6 м3. Используются при необходимости снять (вскрыть) верхний слой породы, под которым залегают полезные минералы. Отличительная особенность – удлиненная стрела и большая мощность.

В отдельную группу выделяют специальную технику. Сюда входят торфяные, разрушительные, тоннельные, спасательные, подземные, железнодорожные, подводные, болотные и другие модели. Для них нужны специальная оснастка и навесное оборудование.

Ковши

В разговоре о технических характеристиках экскаваторов особое внимание должно уделяться ковшам – их разновидностям и применению. На машинах данного типа используются:

• Основной и сменные ковши.
• Специальные ковши.
• Драглайн.
• Грейфер.

По объему экскаваторные ковши делятся на:

1. Особо легкие: до 0,1 м3
2. Легкие: 0,15 – 0,6 м3
3. Средние: 0,65 – 1,6 м3
4. Тяжелые: 1,6 – 4,0 м3
5. Особо тяжелые: 4,0 – 10,0 м3

Со стрелой «прямая лопата» такой ковш разрабатывает породу выше опорной поверхности экскаватора. «Обратная лопата» – ниже. Сменные ковши аналогичной конструкции рассчитаны на больший или меньший объем материала.
Специальные ковши предназначены для выполнения определенных работ:

• Усиленный – для твердых пород.
• Скальный – с хорошо защищенной поверхностью.
• Рыхлитель – со ступенчатым расположением зубьев.
• Однозубый рыхлитель – для корчевания.
• Планировочный – способен наклоняться в любую сторону.
• Решетчатый (скелетный) – для погрузки сыпучих материалов. Может разделять породу на фракции.
• Погрузочный. Тоже для сыпучих, но облегченной конструкции и с увеличенным объемом.
• Траншейный – износостойкий, с прочными боковыми пластинами.
• Профильный (трапециевидный) – для копания каналов.
• Зачистной. Облегченный, с отверстиями для стока воды.

Первые два вида часто тоже считают основными. Драглайном называется модель экскаватора со специфичным ковшом, который подвешен на тали в виде системы подвижных и неподвижных блоков и канатов (полиспаст). Подобный механизм дает выигрыш в силе или в скорости. Кроме него, имеются подъемная и тяговая лебедки, ковш и стрела. Применяется чаще всего в мелиоративном и гидравлическом строительстве, на карьерных вскрышных работах, при больших объемах грунта.
Грейферный ковш – это челюстной захват для сыпучих и мелкокусковых материалов. Он опускается на тросе (при необходимости – свободно сбрасывается) сверху и углубляется в грунт. Челюсти смыкаются, захватывая породу, после чего ковш поднимается. Применяется для разработки грунтов, как выше, так и ниже опорной поверхности. А также на погрузочно-разгрузочных работах, для рытья котлованов, очистки каналов и т.п.