Схема классификации экскаваторов. Экскаваторы - помощь в выборе. Особенности одноковшовых экскаваторов

Строительные работы не обходятся без применения спецтехники, в том числе экскаваторов. Такой тип землеройных машин был разработан для выполнения разных работ: дробления покрытий и твердых составов, копания грунта. Область применения экскаваторов достаточно широкая. Применяются они не только в строительстве, но и на горных выработках, в карьерах, во время прокладывания новой дороги, сноса жилых зданий.

Конструктивно они состоят из силового, ходового (шасси) и рабочего оборудования. Особенность такой спецтехники в большом выборе сменного оборудования, которое представлено стрелами, копровыми мачтами, рукоятью, рыхлителями, погрузочными и экскавационными ковшами. В продаже представлены разные виды экскаваторов, которые различаются типом ходовой части, принципом работы и назначением. Но покупка экскаватора не всегда уместна в виду его высокой стоимости, поэтому часто строительная техника берется в аренду (особенно для разовых работ). Посмотреть цены на аренду строительной техники можно тут atpbud.com/ru/

Тип ходовой части

Для работы на суше используются сухопутные модели техники, ходовая часть которых оснащены пневмоколесами или гусеницей. Первые подходят для использования на тех объектах, где не предполагаются большие погружения в грунт. Вторые могут погружать ковш на большую глубину. В водных пространствах используются плавучие экскаваторы. Они оснащаются специальным землечерпательным снарядом. Если для выполнения работ предусмотрены железнодорожные пути, то рационально использовать рельсовые экскаваторы.

На объектах, которые имеют выраженные особенности рельефа, рекомендуется техника на шасси. Такая конструкция позволяет работать на крутых склонах. Есть модели с вездеходным шасси, которые можно одинаково использовать на суше, и на понтоне. Нашли свое применение и экскаваторы пневмоколесного типа которые оборудуются опускаемыми железнодорожными колесами.

Виды техники по принципу работы

Экскаваторы по принципу работы делятся на оборудование циклического, непрерывного и вакуумно-всасывающего типа. К первой группе относятся одноковшовые экскаваторы, которые могут использоваться для работы с разным грунтом, даже с тем, который имеет включения твердых пород. Они могут быть:

• с прямой лопатой - подходят также для выгрузки и погрузки материалов;
• с обратной лопатой - копание грунта происходит по направлению к технике (используется для рытья траншей, котлованов, отсыпки земляных насыпей);
• в драглайном - ковш подвешивается на канате к стреле. Такая техника отличается высокой маневренностью, может рыть грунт на большой глубине;
• с грейфером - используется для подводных работ, рытья котлованом, погрузки материалов;
• с телескопическим оборудованием - используются на объектах, которые имеют наклонную поверхность.

В группу оборудования непрерывного действия входят экскаваторы, оснащенные несколькими ковшами. Они могут одновременно выполнять две задачи: копать грунт и перемещать материалы. Отличаются большой скоростью работы. Преимущество экскаваторов вакуумно-всасывающего типа в том, что они могут удалять с объекта воду, песок, камни и газы. Используются во время работы с подземными коммуникациями.

Виды экскаваторов по назначению

Выделяют три группы экскаваторов циклического действия:

• универсальные строительные (решают широкий перечень задач);
• вскрышные - подходят для работ на открытых месторождениях;
• карьерные - используется во время работ с ископаемыми.

Назначение экскаваторов непрерывного действия:

• рытье траншей (траншейные);
• рытье каналов (ирригационные);
• добыча нерудных материалов (карьерные).

Также принято разделять экскаваторы по силовому оборудованию на электрические и с двигателем. Последние, как правило, работают на дизельном топливе.

Основными представителями выемочнопогрузочных машин, эксплуатируемых на открытых горных работах, являются экскаваторы. Главным качественным признаком любого экскаватора служит наличие экскавируюшего (копающего) рабочего органа.

Экскаваторы классифицируют по следующим признакам: конструкции рабочего органа - одно- и многоковшовые, фрезерные; принципу действия - цикличного и непрерывного.

Важнейшим видом рабочих органов экскаваторов является ковш, конструкция которого обеспечивает разработку горных пород, различающихся как по прочности, так и по размерам кусков разрыхленной горной массы.

Одноковшовые экскаваторы, отличающиеся простым конструктивным исполнением, характеризуются относительно малой производительностью ввиду цикличности работы.

Рабочий цикл одноковшового экскаватора складывается из последовательных операций: наполнения ковша (черпания), перемещения его к месту разгрузки (транспортирования), разгрузки и перемещения порожнего ковша к месту черпания для воспроизведения нового цикла. В отличие от них многоковшовые экскаваторы, у которых все элементы рабочего цикла осуществляются одновременно (совмещено), являются машинами непрерывного действия.

К машинам непрерывного действия относят и экскаваторы, оборудованные фрезерным рабочим органом (рис. 3.1.1), применяющимся при разработке прочных (коэффициент крепости f< 15) и однородных по структуре пород.

По назначению и роду выполняемой работы экскаваторы подразделяются на следующие типажи: вскрышные; карьерные; карьерно-строительные.

Вскрышные экскаваторы предназначены для разработки покрывающих месторождение полезного ископаемого пород и перемещения их в отвал. Они отличаются увеличенными линейными размерами рабочего оборудования по сравнению с другими типами экскаваторов. Применяют следующие типы вскрышных экскаваторов: шагающие типа ЭШ (рис. 3.1.2), роторные типа ЭР (рис. 3.1.3), цепные (рис. 3.1.4), а также вскрышные лопаты типа ЭВГ (экскаватор вскрышной гусеничный) - рис. 3.1.5.

Шагающие экскаваторы имеют гибкую связь ковша с приводом (dragline), что позволяет путем снижения нагруженности стрелы увеличить вылет ковша до 80...100 м. Кроме того, использование шагающего хода, отличающегося простотой конструкции при относительно большой опорной поверхности, обеспечивает возможность применения шагающих экскаваторов при разработке пород с малой несущей способностью.

Шагающие экскаваторы характеризуются малой массой, возможностью как нижнего, так и верхнего черпания, лучшей проходимостью и маневренностью. Они отличаются большой универсальностью, обеспечивающей их широкое использование в сложных горно-геологических условиях и при разработке как слабых, так и полускальных (предварительно разрыхленных) пород.

Роторный экскаватор представляет собой самоходный агрегат непрерывного действия, экскавирующий породу ковшами, установленными на роторном колесе (роторе), и оборудованный транспортирующими устройствами.

Вскрышные роторные экскаваторы типа ЭР в определенных горно-геологических условиях (однородные нескальные горные породы осадочного происхождения, без применения буровзрывных работ перед экскавацией) являются наиболее эффективными выемочно-погрузочными машинами по ряду показателей: производительности, энергозатратам и др.

Цепной экскаватор оборудуется установленной на ковшовой раме бесконечной цепью с ковшами, размеры которой соответствуют размеру отрабатываемого забоя. Двигаясь по забою, ковши зачерпывают горную породу и транспортируют ее к приемному желобу перегрузочного устройства.

Цепные экскаваторы отличаются возможностью работ как верхним, так и нижним черпанием, а также способностью отработки весьма тонких пластов; обеспечивается качественная планировка рабочего горизонта под любым углом залегания. Недостатком цепных экскаваторов является относительно большая масса ковшовой рамы и экскаватора в целом.

Вскрышные лопаты оснащены рабочим оборудованием типа «прямая лопата» с жестким креплением ковша на выдвижной рукояти. Ввиду высокого расположения центра масс экскаватора требуется использовать систему горизонтирования поворотной платформы. Характеризуются вскрышные лопаты большой массой экскаватора при относительно (по сравнению с ЭШ) небольших размерах рабочей зоны.

Вскрышные экскаваторы типа ЭВГ не производятся в РФ ввиду относительно низкой эффективности их применения по сравнению с другими вскрышными экскаваторами.

Карьерные экскаваторы предназначены для ведения добычных работ и отличаются относительно небольшими линейными размерами оборудования при его повышенной прочности; характеризуются большими силовыми возможностями и малой продолжительностью рабочего цикла (до 25 с), что обеспечивает эффективность их применения при разработке полускальных и скальных пород.

В горно-добывающей промышленности используют следующие типы карьерных экскаваторов:

Механические лопаты (мехлопаты) типа ЭКГ (экскаватор карьерный гусеничный) - рис. 3.1.6;

Гидравлические экскаваторы типа ЭГ с погрузочным рабочим оборудованием (рис. 3.1.7) и типа ЭГО, оборудованный обратной лопатой (рис. 3.1.8);

Роторные экскаваторы с повышенными силовыми характеристиками типа ЭРП (рис. 3.1.9).

Мехлопаты типа ЭКГ характеризуются способностью работать в разнообразных условиях, в том числе в особо тяжелых (при большом выходе негабаритных кусков размером до 1,5 м и более). Они оборудованы прямой лопатой, что обеспечивает возможность реализации больших сил на зубьях ковша (до 25 % веса экскаватора) при верхнем черпании.

Основным недостатком мехлопат является низкий КПД ввиду больших затрат энергии на подъем груженого ковша и рукояти при черпании.

Применение экскаваторов с гидроприводом в условиях открытых горных работ обусловлено рядом технических и технологических преимуществ этих машин по сравнению с мехлопатами.

Первоначально главным преимуществом гидропривода в экскаваторостроении считали более простую и надежную передачу мощности к рабочему оборудованию (РО) с помощью гидроцилиндров, а к приводу поворота и хода - компактными гидродвигателями. При этом упрощается конструкция экскаватора благодаря исключению передаточных устройств (редукторов, лебедок, канатно-блочных устройств и т.д.), а также обеспечивается возможность реализации всей установленной мощности привода в каждом из рабочих механизмов, повышаются интенсивность рабочих движений и производительность экскаватора в целом.

Кроме того, изменение конструктивной схемы РО путем последовательного соединения элементов (стрелы, рукояти и ковша), образующих совместно с гидроцилиндрами главные рабочие механизмы (механизмы поворота стрелы, рукояти и ковша), обеспечило повышение технологических возможностей экскаватора ввиду высокой кинематической подвижности РО и, соответственно, высокой эффективности управления рабочим органом - ковшом. В этом случае можно реализовать разнообразные траектории движения ковша и вершины режущей кромки - с постоянным углом резания, по границе массив - развал породы и т.д. Также может производиться селективная разработка сложноструктурных месторождений полезных ископаемых, например отработка забоя сверху вниз наклонными по напластованию слоями.

Кроме того, гидравлическим экскаватором можно разрабатывать забой большей высоты (при равных с мехлопатой размерах рабочих зон) вследствие врезки ковша в средней части забоя (при условии высокого качества подготовки горной массы).

Начиная с середины 50-х гг. XX в. гидравлические экскаваторы малой единичной мощности (строительные или универсальные) получают широкое распространение. Российская Федерация явилась одним из пионеров создания таких экскаваторов.

Использование в гидравлических карьерных экскаваторах погрузочного рабочего оборудования позволило выявить значительно более важное преимущество - возможность реализации больших сил на зубьях ковша при горизонтальной (пологой) траектории движения вершины режущей кромки во время внедрения ковша в развал горной породы. Силы на зубьях ковша сопоставимы с весом экскаватора и ограничиваются сцепным весом. При этом существенно возрастает вместимость ковша (в 2-3 раза) и, соответственно, производительность экскаватора при одинаковых массах гидравлического экскаватора и мехлопаты.

Гидравлические экскаваторы типа ЭГО характеризуются относительно большими размерами рабочей зоны; обеспечивают высокую эффективность селективной выемки маломощных крутопадающих пластов.

Широкое распространение получили технологические схемы совместной работы гидравлических экскаваторов с прямой и обратной лопатами. Данная схема обеспечивает значительное увеличение спаренного забоя и, в конечном счете, позволяет существенно повысить технико-экономические показатели благодаря сокращению количества транспортных горизонтов и снижению объема горных работ.

Роторные экскаваторы типа ЭРП благодаря оригинальной конструкции цельнометаллического ротора и укороченной стреле реализуют повышенные силы копания, их применяют в системах поточной безвзрывной разработки полускальных пород.

Карьерно-строительные экскаваторы отличаются использованием различного сменного рабочего оборудования (прямой и обратной лопат, грейфера, крана и т.д.), малой массой и высокой маневренностью.

Параметрические ряды экскаваторов предусматривают получение необходимых градаций параметров при сохранении конструктивного и геометрического подобия.

Параметрические ряды одноковшовых экскаваторов составлены по главному параметру - вместимости ковша Е, м3. Так, параметрический ряд мехлопат в соответствии с рядом предпочтительных чисел R5 предусматривает следующие модели: 3,2; 5; 8; 12,5 и 20 м3.

Параметрические ряды многоковшовых экскаваторов назначают по теоретической производительности 0Т, м3/ч. Для роторных экскаваторов типа ЭР параметрический ряд включает в себя следующие модели: 630, 1250, 2500, 5000 и 10000 м3/ч.

В целом типы экскаваторов определяются технологическими схемами работ и отличаются большим числом конструктивных схем, моделей и модификаций.

Классификация экскаваторов

Экскаваторами называются землеройные машины, предназначенные для копания и перемещения грунта. Все экскаваторы делят на две большие группы: непрерывного действия - многоковшовые и периодического (цикличного) действия - одноковшовые.

Экскаваторы непрерывного действия обе операции - копание грунта и его перемещение - выполняют одновременно; экскаваторы периодического действия выполняют эти операции последовательно, прерывая копание на время перемещения грунта. Таким образом, рабочее время машины, в течение которого выбирают грунт, больше у экскаваторов непрерывного действия и производительность их выше, чем производительность экскаваторов периодического действия. Несмотря на это, шире распространены одноковшовые экскаваторы, преимущество которых заключается в их универсальности, т. е. возможности применения как на земляных, так и на погрузочно-разгрузочных работах и в любых самых тяжелых, в том числе скальных (с предварительным взрыванием), грунтах. Многоковшовые экскаваторы используют в основном при рытье траншей и добыче нерудных материалов в карьерах в однородных грунтах, не имеющих каменных включений.

Как одноковшовые, так и многоковшовые экскаваторы бывают сухопутными и плавучими.

Сухопутные экскаваторы имеют гусеничное, пневмоколесное и шагающее (последнее применяют только в одноковшовых экскаваторах) ходовое оборудование.

Механизмы экскаватора приводятся в движение дизелями, карбюраторными, паровыми или электрическими двигателями. Подавляющее большинство современных экскаваторов оборудовано дизелями и электрическими двигателями как наиболее экономичными. Реже применяют карбюраторные двигатели.

Выбор двигателя определяется условиями, в которых будет работать экскаватор. Так, на экскаваторах, работающих на строительстве железных и шоссейных дорог, то есть там, где машину нужно сравнительно часто перевозить с места на место, используют дизели. На экскаваторах, постоянно работающих в одном и том же месте, например в карьерах по добыче нерудных материалов» на угольных разрезах и т. п., выгодцо применять электродвигатели, так как электричество - наиболее дешевый вид энергии. Кроме того, упрощается обслуживание и отпадает необходимость в постоянном снабжении машины топливом.

Поэтому на экскаваторах с ковшами емкостью до 3 м3 чаще устанавливают дизели, а на экскаваторах большей мощности - электрические двигатели.

Если все механизмы экскаватора приводятся в движение от одного двигателя, такой привод называется одномоторным. Если в экскаваторе каждый механизм (или некоторые из механизмов) приводится в движение отдельным двигателем (обычно электрическим), такой привод называется многомоторным.

В СССР одноковшовые экскаваторы с одномоторным приводом изготовляли с ковшами емкостью до 2,5-3 м3, за рубежом - до 4-4,5 м3. В настоящее время готовят к производству экскаваторы

с дизель-электрическим многомоторным приводом, на которых устанавливают ковши емкостью 1,6 м3 (Э-1602). Кроме того, началось производство экскаваторов с многомоторным гидравлическим приводом, где применяют ковши емкостью 0,25 м3 (Э-2513 и Э-2514), и готовится производство гидравлических экскаватороз с ковшом емкостью 0,4-0,5 м3.

Распространение многомоторного привода в частности объясняется тем, что механизмы экскаватора выполняют в виде отдельных агрегатов, которые легко могут быть установлены при сборке машин и заменены во время их ремонта (при агрегатном методе ремонта). Кроме того, такая конструкция позволяет применять на разных машинах одинаковые или почти одинаковые (унифицированные) узлы, что даст возможность наладить крупносерийное специализированное производство их и уменьшить номенклатуру запасных частей.

Для передачи движения от двигателя к рабочим механизмам используют следующие виды привода:
– механический, когда движение передается при помощи валов, шестерен, червячных пар, цепных передач;
– гидравлический объемный, где роль привода выполняют гидронасос (один или несколько), маслопроводы и гидромоторы (или’ гидроцилиндры);
– в маслопроводах циркулирует жидкость, передающая энергию от насосов к гидромоторам (или гидроцилиндрам), приводящим рабочие механизмы в движение; этот способ основан на свойстве жидкости не сжиматься;
– гидродинамический, где для передачи энергии используют тур-бомуфты или турботрансформаторы; его применяют обычно в сочетании с механическим для плавной работы механизмов и автоматического регулирования скорости движения в зависимости от величины нагрузки (с увеличением нагрузки скорость движения рабочих механизмов уменьшается и наоборот);
– электрический, применяемый на экскаваторах с многомоторным приводом в сочетании с механическим; этот привод дает возможность машинисту по желанию регулировать скорость движения механизмов экскаватора, автоматически изменять скорость в зависимости от нагрузок, а также совмещать рабочие движения;
– смешанный, состоящий из приводов двух видов, например механического и электрического.

Механический привод наиболее распространен, поэтому его наличие на экскаваторе никак не оговаривается в названии машины, а указывается обычно только тип двигателя, например дизельный одноковшовый экскаватор с ковшом емкостью 0,5 м3. Если же применяют привод другого вида, то это указывают в названии экскаватора, например дизель-электрический экскаватор, то есть экскаватор с дизельным силовым оборудованием и электрическим приводом..

Все сказанное относится как к экскаваторам периодического действия (одноковшовым), так и к экскаваторам непрерывного действия (многоковшовым).

Таким образом, экскаваторы различают:
1) по способу перемещения (плавучие и сухопутные);
2) по типу силового оборудования (с»дизелем, карбюраторным, электрическим или паровым двигателем);
3) по количеству двигателей (одномоторные, многомоторные);
4) по виду привода (механические, гидравлические объемные, гидродинамические, электрические, смешанные);
5) по типу ходового оборудования сухопутных экскаваторов (гусеничные, пневмоколесные).

Кроме перечисленных признакрв классификации, каждая из групп экскаваторов отличается более мелкими признаками - размерами, мощностью, назначением.

Одноковшовые экскаваторы делят по назначению на три основные группы: – строительные, с ковшами емкостью до 3 м3, предназначенные для земляных и погрузочно-разгрузочных работ в строительстве;
– карьерные, с ковшами емкостью от 2 до 8 м3, предназначенные для работы в карьерах на разработке рудных и угольных месторождений, а также скальных пород;
– вскрышные, с ковшами емкостью свыше 6 м3, предназначенные в частности для разработки верхних слоев пород (вскрыши), покрывающих пласты полезных ископаемых (угля, руды).

Вскрышные экскаваторы отличаются удлиненным рабочим оборудованием, что дает возможность отваливать грунт на большое расстояние от места выработки. К этой группе машин относятся также и мощные шагающие экскаваторы - драглайны, используемые на горных работах для перекидки верхних слоев пород в выработанное пространство, а также на больших гидротехнических строительствах.

Одноковшовые экскаваторы следует различать по использованию их с различными видами рабочего оборудования.

Универсальными экскаваторами называются машины, имеющие не менее четырех видов сменного рабочего оборудования. Строительные экскаваторы обычно выпускают универсальными, причем один вид рабочего оборудования может быть заменен другим в процессе эксплуатации.

Специальными называют экскаваторы, имеющие только о чин вид рабочего оборудования. Их, как правило, выпускают с ковшами емкостью свыше 6 м3, однако специальными могут быть и экскаваторы с ковшами меньшей емкости (например, подземные).

В настоящей книге описаны выпускаемые отечественной промышленностью одноковшовые строительные сухопутные экскаваторы, полноповоротные и неполноповоротные.

Рис. 1. Схема одноковшового экскаватора:
1 - ходовое оборудование, 2 - поворотная платформа,

Экскаватором называется машина, служащая для механической добычи нетвердых или размельченных горных пород (рис. 2).

Наряду с отделением части породы от массива, экскаватор перемещает добытую породу на некоторое расстояние до транспорта, или до отвала, если добываемая порода сбрасывается в отвал на месте (при рытье котлованов, при заготовке глины в конуса или гряды).

Постройка первого одноковшового экскаватора относится к 1836 году. Несколько позже, в 1860 году, был сконструирован многоковшовый экскаватор.

В дореволюционной России первый одноковшовый экскаватор появился много позднее-в 1900 году. Незначительное количество таких экскаваторов было выпущено для разработки песчаных карьеров железнодорожного ведомства. Многоковшовые же экскаваторы в тот период у нас совершенно не изготовлялись.

В Советском Союзе экскаваторостроение получило мощное развитие.

По способу действия и расположению рабочего снаряда экскаваторы делятся на следующие основные классы: одноковшовые, кабельные, многоковшовые.

По способу передвижения в рабочем состоянии они подразделяются на экскаваторы с рельсовым и гусеничным ходом.

За последние годы промышленность тяжелого машиностроения стала выпускать сверхмощные одноковшовые экскаваторы, перемещающиеся в рабочем состоянии при помощи шагающего механизма.

Многоковшовые экскаваторы строятся также и пловучими (так называемые землечерпалки) для работ по углублению рек, каналов и прочих водоемов. Одной из разновидностей таких землечерпалок являются драги, применяемые в золотодобывающей промышленности.

Рис. 2. Одноковшовый экскаватор на гусеничном ходу.

Экскаваторы приводятся в действие электромоторами постоянного или переменного тока, паровыми машинами или двигателями внутреннего сгорания.

К атегория: - Эксплуатация экскаваторов

Одноковшовый экскаватор - разновидность экскаватора, землеройная машина циклического действия для разработки (копания), перемещения и погрузки грунта. Рабочим органом является подвижный ковш разного кубического объёма, закреплённый на стреле, рукояти или канатах. Ковш загружается за счёт перемещения относительно разрабатываемого грунта. При этом корпус экскаватора относительно грунта остаётся 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. По виду работ отмечают два основных типа экскаватора по направлению зуба ковша - обратная или прямая лопата. 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.

Одноковшовые экскаваторы классифицируются по типу шасси, типу привода, типу рабочего оборудования, возможности поворота рабочего оборудования относительно опорной поверхности.

По возможности поворота рабочего оборудования относительно опорной поверхности

· Полноповоротные

Схема полноповоротного экскаватора

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

Схема неполноповоротного экскаватора на шасси колесного трактора 1. Рама экскаватора, закреплённая на тракторе; 2. Поворотная колонка; 3. Стрела; 4. Рукоять; 5. Гидроцилиндр привода стрелы; 6. Гидроцилиндр привода рукояти; 7. Гидроцилиндр привода ковша; 8. Ковш в положении обратной лопаты; 9. Вариант установки ковша в положении прямой лопаты; 10. Сменный грузовой крюк; 11. Бульдозерный отвал; 12. Выносные опоры

Рабочее оборудование закрепляется на шасси с помощью поворотной колонки. На многих машинах подобного типа поворотная колонка монтируется на поперечных направляющих, что позволяет перемещать её вместе с рабочим оборудованием вправо-влево с последующей жёсткой 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

По типу шасси

· Навешиваемые на тракторы

В качестве базового шасси используется трактор, чаще всего колёсный. Неполноповоротное экскаваторное оборудование устанавливается сзади (реже сбоку) трактора, на специальной раме. Наиболее распространёнными являются экскаваторы, навешиваемые на тракторы класса 1,4. Характерный объём ковша - 0,2-0,5 мі. 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.

· На автомобильном шасси

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.

· Пневмоколесные

Экскаваторы имеют собственное специальное шасси, опирающееся на колёса с пневматическими шинами. Выполняются чаще всего полноповоротными. 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 объёмом ковша 0,04 мі до тяжёлых колёсных экскаваторов - с объёмом ковша до 1,5 мі. 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. 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.

· Гусеничные

Экскаватор DEMAG Bagger. Исполнение: прямая лопата. -- Один из самых крупных в своем классе гидравлический экскаватор

Экскаваторы имеют собственное специальное шасси с гусеничным движителем. Выполняются полноповоротными. 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 прицепах.

Рабочий диапазон объёмов ковша весьма широк: от миниэкскаваторов с объёмом ковша 0,04 мі до карьерных с объёмом ковша 10 мі. Имеются также особо тяжёлые карьерные гусеничные экскаваторы с объёмом ковша 26 мі 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

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 мі - 40 мі и вылетом стрелы до 65 м - 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 40м). Погрузка полезных ископаемых шагающими экскаваторами в транспортные средства осуществляться не может.

· Железнодорожные

В качестве шасси экскаватора используется железнодорожная платформа. Применяются для ремонтных работ на железной дороге. Имеют объём ковша до 4 мі. Поворотная платформа и оборудование часто унифицировано с гусеничными экскаваторами.

· Плавучие

Рабочее оборудование (драглайн или грейферное) 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.

По типу двигателя

· Паровые экскаваторы

В качестве двигателя используется паровая машина. Были распространены в начале XX века. В настоящее время не выпускаются. Моментно-скоростные характеристики паровой машины и рабочего оборудования экскаватора хорошо согласовываются (паровая машина может развивать крутящий момент даже при заторможенном валу), что упрощает механические передачи.

· 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 (см. размерные группы).

Моментно-скоростные характеристики двигателя внутреннего сгорания и рабочего оборудования экскаватора не согласованы. В частности, двигатель внутреннего сгорания не может развивать крутящий момент при заторможенном коленчатом валу. Это требует применения на механических экскаваторах согласующих передач (муфт сцепления, редукторов, гидротрансформаторов). У гидравлических экскаваторов согласование обеспечивается гидравлическими передачами.

· Электрические экскаваторы

Для привода рабочего оборудования используеются 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. Как и паровая машина, 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.

По типу механических передач (приводов рабочего оборудования)

· С групповым механическим канатным приводом (механические)

Тяговое усилие к рабочим органам передаётся посредством канатов (или цепей), движимых лебёдками. Привод лебёдок осуществляется от двигателя экскаватора посредством механических передач (зубчатых, цепных, фрикционных, червячных).

Универсальный экскаватор с механическим приводом оборудуется трехбарабанной лебёдкой. Стреловой барабан лебёдки используется для привода (подъёма и опускания) стрелы. Подъёмный барабан используется для подъёма ковша (или возврата рукояти при работе обратной лопатой). Тяговый барабан используется для подтягивания ковша к экскаватору (при работе драглайном, обратной лопатой). При работе прямой лопатой тяговый барабан связан с механизмом напора рукояти.

Механический канатный привод широко применялся на экскаваторах в прошлом. В современных моделях его применение сокращается по следующим причинам:

• · экскаваторы с механическим канатным приводом имеют сложную конструкцию и содержат большое число быстроизнашивающихся изделий (накладки фрикционов, ленты тормозов, канаты).
• · канатный привод обеспечивает ограниченное число независимых перемещений элементов рабочего оборудования;
• · канатный привод технически сложно сделать автоматизированным;
• · канатный привод не обеспечивает полной фиксации элементов рабочего оборудования в заданном положении.

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

· С индивидуальным электрическим приводом лебедок (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 тяжёлых карьерных (в том числе и шагающих) и промышленных экскаваторах.

· С гидравлическим приводом

В экскаваторах с гидравлическим приводом (гидравлические экскаваторы ) усилие на элементах рабочего оборудования создается гидроцилиндрами и гидродвигателями. Двигатель экскаватора приводит во вращение гидравлический насос, создающий давление рабочей жидкости в напорной магистрали гидросистемы. Через систему гидрораспределителей полостигидроцилиндров (гидродвигателей) соединяются с рабочей или сливной магистралями гидросистемы, что обеспечивает перемещение рабочего оборудования. В нейтральном положении (при запертых полостях гидроцилиндров) положение рабочего оборудования фиксируется. Для транспортировки экскаватора с помощью буксира предусмотрена возможность перевода гидроцилиндра стрелы и гидромотора механизма поворота в нейтральный транспортный («плавающий») режим.

В настоящее время гидравлические экскаваторы имеют преимущественное распространение.

Основные виды рабочего оборудования, параметры и индексация строительных экскаваторов. Производительность и пути ее повышения. Машины и оборудования для мерзлых грунтов. Применение машин с традиционными органами для разработки мерзлых грунтов. Виды специальных машин.

Общая классификация одноковшовых экскаваторов (назначение, устройство, рабочие процессы, технологические возможности, производительность, область применения). Прямая и обратная лопата, драглайн, грейфер

Одноковшовыми экскаваторами называют позиционные землеройные машины цикличного действия, оборудованные ковшовым рабочим органом. Рабочий цикл О.Э. состоит из последовательно выполняемых операций копания грунта, его перемещения в ковше к месту отсыпки, разгрузки ковша с отсыпкой грунта в отвал или транспортное средство и возвращения ковша на позицию начала следующего рабочего цикла. Это называют экскавацией. После отработки элемента забоя экскаватор перемещают на новую позицию. О.Э.классифицируют:

1-по назначению: строительные, строительно-карьерные, карьерные, вскрышные, туннельные, шахтные;

2-по виду рабочего оборудования: прямая и обратная лопата, драглайн, грейфер, планировщик;

3-по исполнению рабочего оборудования: канатные, гидравлические

4-по виду ходовых устройств: пневмоколесные (автомобильные и тракторные базы), гусеничные, шагающие;

5-по возможности вращения поворотной части: полноповоротные и неполноповоротные;

6- по числу установленных двигателей: одно- и многомоторные.

О.Э. Могут иметь крановое, сваебойное, трамбовочное и другое сменное оборудование. С одним видом рабочего оборудования – специальные, а укомплектованные сменными видами рабочего оборудования – универсальными.

Строительные экспедиторы предназначены для разработки грунта до IV категории без предварительного разрыхления, мерзлые и скальные после их разрыхления. Гидравлические экскаваторы используются в 80% в общем объеме производства.

Главным параметром ОЭ является его масса. В зависимости от массы они подразделяются на размерные группы.

Размерные группы характеризируются набором основных параметров:

1)- мощность силовой установки;

2)- вместимость ковша;

3)- усилие на его зубьях;

4)- размеры рабочей зоны;

5)- продолжительность рабочего цикла;

6)- скорости передвижения;

7)- частота вращения поворотной платформы;

8)- преодолеваемые уклоны;

9)- удельное давление на грунт;

11)- габаритные размеры и другие.

Индексы. О. Э. – ЭО-0000:

1цифра – размерная группа;

2цифра – тип ходового устройства(1. гусеничные, 2. гусеничные с увеличенной опорной поверхностью, 3. пневмоколесные, 4. спец шасси автомобильного типа, 5. шасси грузового автомобиля, 6. на базе трактора);

3цифра тип подвески рабочего оборудования (1 и 2 – с гибкой и жесткой подвеской, 3 – телескопическое рабочее оборудование);

4цифра – номер модели экскаватора.

Например ЭО-4123:

Экскаватор одноковшовой, строительный, универсальный, 4 размерной группы с гусеничным ходовым устройством, с увеличенной опорной поверхностью, жесткой подвеской рабочего оборудования, третьей модели. Буквами далее – очередная модернизация и климатическое исполнение.

Техническая производительность О. Э.:

,

где q - емкость ковша;

Коэффициент наполнения;

Коэффициент разрыхления грунта;

Продолжительность рабочего цикла;

Продолжительность одной передвижки на новую позицию;

Число рабочих циклов на одной позиции.

Эксплуатационная производительность:

,

где - продолжительность периода работы экскаватора;

Коэффициент использования во времени (при односменной работе Кв=0,2-0,25).

Основные рабочие органы гидравлических экскаваторов являются ковш обратной и прямой лопат, погрузчика и грейфера.

Сменные рабочие органы: бульдозерные отвалы, однозубые и многозубые рыхлители, гидромолоты, крановые подвески, разные модификации грейферов и захватов, шнековые буры.

Экскаватор состоит из базовой части и рабочего оборудования.

Базовая часть: состоит из ходовой тележки с нижней рамой, опорно-поворотного устройства, поворотной платформы с насосно-силовой установкой, узлов гидравлической системы привода и кабины машиниста.

Рабочее оборудование – обратная лопата включает последовательно соединенные между собой шарнирами стрелу, рукоять и ковш. Оно предназначено для разработки грунтов в основном ниже уровня стоянки экскаватора.

Рабочая зона полноповоротного экскаватора – это часть пространства, ограниченного тороидальной поверхностью, радиальное сечение которой, называется осевым продольным профилем рабочей зоны.

По нему определяют рабочие размеры:

Hmax – максимальную глубину копания;

Rkcmax – радиус копания на уровне стоянки экскаватора;

Hвmax – высоту выгрузки.

Рабочее оборудование – прямая лопата – для разработки грунта выше уровня стоянки экскаватора состоит из стрелы, рукояти и ковша. Стрела короче, чем у обратной лопаты. Привод стрелы обеспечивается двумя гидроцилиндрами, а рукояти одним. Относительно рукояти ковши могут быть поворотными и неповоротными. Такой экскаватор разрабатывает грунт движением ковша снизу (от уровня стоянки экскаватора) вверх (до верхнего обреза забоя).

Рабочее оборудование – грейфер – используют для отрывки рабочих котлованов, очистки водоемов и каналов, для разгрузки и погрузки сыпучих материалов. Оно состоит из двухчелюстного ковша, установленного на нижнем конце штанги, подвешенной к рукояти обратной лопаты на двух цилиндрических шарнирах, позволяющих ковшу занять отвесное положение. Челюсти раскрываются гидроцилиндрами.

Для начала работы ковш с раскрытыми челюстями опускают на захватываемый материал, затем их замыкают. Ковш внедряется в материал и заполняется им. Затем его поднимают рукоятью из выемки С поворотом платформы на разгрузку. Ковш разгружают размыканием челюстей. Для рыхления прочных и мерзлых грунтов экскаваторы комплектуют оборудованием: однозубым рыхлителем, гидромолотом (разрушение скальных пород, взламывание асфальта при ремонте дорог).

Драглайном называют рабочее оборудование О. Э. с ковшом, подвешенным к стреле на подъемном канате и перемещаемым при копании грунта тяговым канатом.

Строительные драглайны с ковшами 0,3 до 3 куб.м для разгрузки грунта ниже уровня стоянки при отрывке котлованов и траншей, при подводной разработке выемок, погрузки и разгрузки сыпучих и дробленных материалов. Они работают преимущественно с разгрузкой в отвал.

Сменные рабочие органы (гидромолоты, гидротрамповки, рыхлители, вилочные захваты, грейферы, клещевые захваты, планировочные отвалы и др.) Экскаваторы – планировщики, неполноповоротные экскаваторы, мини экскаваторы (qк=0,03-0,2куб.м) в стесненных и труднодоступных местах, внутри зданий, при ремонтных работах, микро-экскаваторы (b=1м, qк=0,02куб.м)

Классификация экскаваторов непрерывного действия (Э.Н.Д.). Назначение, область применения, устройство, рабочий процесс, технологические возможности и производительность траншейных и цепных экскаваторов

Э. Н. Д. – это землеройные машины, непрерывно разрабатывающие грунт с одновременной погрузкой его в транспорт или в отвал. Рабочий орган оборудован несколькими ковшами, скребками, резцами, поочередно отделяющими грунт от массива. Их крепят на едином рабочем органе – роторе или замкнутой цепи.

Их классифицируют по:

назначению или виду выполняемых работ:

а) траншейные;

б) карьерные;

в) строительно-карьерные;

по типу рабочего органа:

а) роторные;

б) цепные (скребковый, фрезерный);

по способу копания:

а) продольного;

б) поперечного.

Роторы применяют для разработки траншей ограниченной глубины (до 3 м). Цепные глубиной до 6м и более. Их применяют для разработки однородных грунтов до IV категории. Крупные каменистые включения снижают ресурс этих машин. Для мерзлых грунтов главный параметр траншейных экскаваторов глубина отрываемой траншеи, масса и мощность двигателя.

ЭТР-254 – экскаватор траншейный роторный четвертой модели для разработки траншей глубиной 2,5м.

ЭТЦ-165 – экскаватор траншейный цепной пятой модели для разработки траншей глубиной до 1,6м.

Траншейный экскаватор состоит из двух частей – тягача и рабочего оборудования, соединенных между собой полуприцепной или навесной схемами.

Рабочее оборудование траншейного экскаватора обеспечивает отрыв от массива грунта в траншее проектной глубины и ширины с откосами или без них, полный вынос его из траншеи и отсыпку в бруствер (кавальер) рядом с траншеей. Последнюю операцию выполняет ленточный отвальный конвейер, установленный перпендикулярно продольной оси траншеи в полости ротора (на роторных экскаваторах) или на тягаче (на цепных). Для разработки узких траншей (щелей) применяют бесконвейерные скребковые фрезерные траншейные экскаваторы.