Характеристики популярных современных и советских одноковшовых экскаваторов ЭО

Экскаватор – классический представитель специализированной землеройной техники, активно используемой в различных строительно-производственных отраслях. Он обладает достаточно простой конструкцией, которая включает ходовое оборудование, кабину с органами управления и блок с ковшом. Главная особенность экскаваторов – поворотный рабочий орган. Для более эффективного выполнения задач он способен перемещать ковш в любом направлении, при этом шасси остается неподвижным. Раздельное движение рабочего органа и ходовой наделяет экскаваторы превосходной функциональностью, производительностью и универсальностью.

Конструкция одноковшового экскаватора

К числу базовых элементов классического одноковшового экскаватора относят ходовое устройство 1, рабочее оборудование 2 и поворотную часть 3 (рисунок 1).

Рисунок 1. Элементарная схема одноковшового экскаватора

Функциями ходового устройства 1 являются передвижение машины и передача на грунт веса самого экскаватора, а также нагрузок, которые неизбежно появляются во время работы. Рабочее оборудование – целый комплекс узлов, обязательно включающий рабочий орган (им может быть не только обычный ковш, но и грейфер, крюк либо нечто иное) и отвечающий за функционирование последнего в зоне работы экскаватора.

Поворотная часть 3 включает:

• поворотную платформу (ей бывает отведена роль основания, где располагаются перечисленные ниже узлы);
• силовой агрегат (двигатель);
• рабочее оборудование;
• основные механизмы.

Модель имела несколько модификаций

Одновременно с гусеничной вариацией инженеры начали усовершенствование и базовой модели, поэтому в 1983 году появился ЭО 4321А, работающий еще на старом СМД-15Н, но с увеличенным объемом обратной лопаты — 0,63 против 0,5 м3, увеличенной длиной рукояти 3,15 м. вместо 2,93 м. на базовой модели. Выросла и глубина копания: 6м. при радиусе поворота 9,3 м. На 10 см. увеличилась и высота разгрузки. Аналогично изменились параметры и для всех видов запчастей ЭО 4321А. Кроме всего прочего гидросистема стала более надежной за счет установки рабочих шлангов с большим эксплуатационным ресурсом.

Модель экскаватора ЭО 4321А выпускалась три года и за это время была удостоена первого места на конкурсе ВДНХ СССР. Ближе к 1986 году экскаватор оснастили более мощным 99,25 сильным СМД-17Н. Снятие модели с производства было обусловлено выходом новой модернизированной версии с индексом 4321Б.

В отличие от версии А, технические характеристики ЭО 4321 были изменены практически до неузнаваемости. Здесь и новый двигатель СМД-17Н, и большая эксплуатационная масса (20,4 тонны), и увеличение объема обратной лопаты аж до 1 кубометра. Помимо этого обратная лопата получила серповидную режущую кромку с каждого края, отверстие для размещения груза.

В гидроцилиндре был заменен поршень на более длинноходный, что позволило на 30 кН увеличить силу разрезания. Конструкция стрелы и обратной лопаты была дополнительно укреплена, более прочной стала рама. Длина экскаватора стала меньше на 26 см. В гидросистеме заменили фильтры, а пневмосистему сделали более быстрой, что уменьшило тормозной путь машины на 2-3 метра. В целом модель 4321Б стала более производительной и более комфортабельной по сравнению с предыдущими версиями.

Выпуск экскаватора 4321Б продолжался вплоть до 89 года, пока его не сменила более прогрессивная модель 4322, но это уже совсем другая история.

Области применения

Экскаваторы пользуются огромным спросом, поскольку способны легко справляться с задачами различного типа и сложности. Эта спецтехника стала по-настоящему незаменимой в сфере гражданского и дорожного строительства, горной выработки, в карьерах и других отраслях. Оснащенные ковшом, эти машины используются для выемки грунта, песка, железной руды, гранита и прочих пород. Также экскаваторы часто применяются для копания траншей и котлованов. Машины прекрасно справляются с погрузкой сыпучих или иных материалов в грузовые транспортные средства (вагоны, баржи, самосвалы и т. д.). Подходят экскаваторы и для создания насыпей и отвалов, обустройства дамб, расчистки территорий и прочих целей.

Принцип работы

Экскаваторы характеризуются простотой функционирования. Оператор, используя панель управления в кабине, перемещает ковш, набирает грунт или другой материал, переносит его на определенное расстояние и высыпает. При этом выемку земли или твердых пород экскаватор может производить не только на уровне площадки, но и выше или ниже ее поверхности. Практически любая модель при необходимости может оснащаться различным сменным оборудованием. Например, сегодня для экскаваторов выпускаются специальные виды ковшей, стрелы, рукояти, рыхлители, крюки, копровые мачты и иные рабочие инструменты.

Технические характеристики Экскаваторов ЭО

Экскаваторы ЭО: колесные

Экскаваторы ЭО, независимо от модели, могут быть оборудованы как основным рабочим оборудованием, так и рядом дополнительных устройств, куда входят: гидромолот, грейфер, три вида погрузочных вил, бульдозерный отвал, погрузочный ковш с объемом 0.5 , телескопическая рукоять, буровое оборудование, крановая подвеска вместо ковша, обратная лопата со смешенной осью.

Технические характеристики Экскаваторов ЭО отличаются мощностью, габаритами и объемом ковша. Экскаватор ЭО 2621 имеет следующие характеристики:

• Длина – 7700 мм;
• Ширина – 2400 мм;
• Высота – 3800 мм;
• Эксплуатационная масса – 6300 кг;
• Мощность двигателя – 59,6 кВт (81 лошадиная сила).
• Максимальная транспортная скорость – 18 км/ч;
• Номинальная вместимость ковша – 0,1-0,28 м3;
• Наибольшая глубина копания – 3900 мм;
• Наибольший радиус копания – 5200 мм.

Следующим в колесной ветке идет экскаватор ЭО-33211А, оснащен трансмиссией и дизельным двигателем. За счет наличия коробки, экскаватор может передвигаться на двух передачах. Модель рассчитана на масштабные работы. ЭО-33211А имеет следующие технические характеристики:

• Длина – 9500 мм;
• Ширина – 2500 мм;
• Высота – 3680 мм;
• Эксплуатационная масса – 18000 кг;
• Мощность двигателя – 110 кВт (150 лошадиных сил).
• Максимальная транспортная скорость – 25 км/ч;
• Номинальная вместимость ковша – 0,42-1.05 м3;
• Наибольшая глубина копания – 5800 мм;
• Наибольший радиус копания – 9200 мм.

Экскаватор ЭО-3322 имеет меньшие габариты, но при этом потеря в грузоподъемности почти не наблюдается:

• Длина – 7550 мм;
• Ширина – 2500 мм;
• Высота – 3700 мм;
• Эксплуатационная масса – 14000 кг;
• Мощность двигателя – 75 кВт (96 лошадиных сил).
• Максимальная транспортная скорость – 19,68 км/ч;
• Номинальная вместимость ковша – 0,65 м3;
• Наибольшая глубина копания – 4900 мм;
• Наибольший радиус копания – 6200 мм.

Далее идет модификация ЭО-3322А – колесный экскаватор ЭО-3323 с уменьшенными габаритами и более экономичным мотором:

• Длина – 7550 мм;
• Ширина – 2500 мм;
• Высота – 3700 мм;
• Эксплуатационная масса – 14000 кг;
• Мощность двигателя – 55.2 кВт (около 75 лошадиных сил).
• Максимальная транспортная скорость – 19,4 км/ч;
• Номинальная вместимость ковша – 0,5-0.8 м3;
• Наибольшая глубина копания – 5400 мм;
• Наибольший радиус копания – 8500 мм.

Экскаваторы ЭО на гусеничном ходу

Гусеничная линейка начинается с модели 3122, которая получила альтернативные движители:

• Длина – 7700 мм;
• Ширина – 2650 мм;
• Высота – 3500 мм;
• Эксплуатационная масса – 14500 кг;
• Мощность двигателя – 53 кВт (около 74 лошадиных сил).
• Номинальная вместимость ковша – 0,5-0.63 м3;
• Наибольшая глубина копания – 4400 мм;
• Наибольший радиус копания – 8000 мм.

Второй моделью на гусеничном ходу стала машина ЭО-3223, гидравлический привод экскаватора аналогичен экскаватору ЭО-3122, так как гидросистемы экскаваторов практически одинаковы. Экскаватор ЭО на гусеничном ходу имеет следующие параметры:

• Длина – 8700 мм;
• Ширина – 3200 мм;
• Высота – 3100 мм;
• Эксплуатационная масса – 14120 кг;
• Мощность двигателя – 74 кВт (около 100 лошадиных сил);
• Максимальная транспортная скорость – 19,4 км/ч;
• Номинальная вместимость ковша – 0,32-0.8 м3;
• Наибольшая глубина копания – 6500 мм;
• Наибольший радиус копания – 9450 мм.

Новое поколение гусеничных экскаваторов начинается с ЭО-4124, для которого был добавлен зуб-рыхлитель. Имеются модификации — ЭО-4124а и ЭО-41245а-07, оригинальная модель получила следующие характеристики:

• Длина – 10500 мм;
• Ширина – 3170 мм;
• Высота – 4000 мм;
• Эксплуатационная масса – 32000 кг;
• Мощность двигателя – 132 кВт (180 лошадиных сил);
• Максимальная транспортная скорость – 3,5 км/ч;
• Номинальная вместимость ковша – 1.45 м3;
• Наибольшая глубина копания – 6200 мм;
• Наибольший радиус копания – 9600 мм.

Современный экскаватор ЭО-5126 производится и сейчас. Новые экскаваторы ЭО, мощности которых значительно возросли за счет применения двигателей иностранного производства, получили следующие параметры:

Одноковшовый экскаватор

Одноковшóвый экскавáтор — 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.

После покупки в 2011 году компании Bucyrus, крупнейшим производителем одноковшовых экскаваторов стал Caterpillar.

Содержание

Размерные группы

В СССР/России используется следующая система размерных групп одноковшовых экскаваторов:

Номер размерной группы	Эксплуатационная масса, т	Мощность основного двигателя, л.с.	Объём ковша (геометрический), м³	Класс экскаватора
	менее 3	10-40	менее 0,1	особо лёгкий
1	5-6	30-50	0,15-0,4	лёгкий
2	8-9	40-60	0,25-0,6	лёгкий
3	10-12	50-80	0,3-1,0	средний
4	19-30	80-130	0,65-1,6	средний
5	30-40	100-200	1,2-2,5	тяжёлый
6	55-60	200-350	1,6-4	тяжёлый
7	80-100	300-500	2,5-6,3	особо тяжёлый
8	100-160	400-800	5-10	особо тяжёлый

Классификация

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

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

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 жесткой фиксацией для более удобного положения рабочего оборудования. Поворот рабочего оборудования осуществляется на угол 45-90 градусов от начального положения. Двигатель, механизмы, кабина машиниста размещены на неповоротном шасси. В настоящее время неполноповоротными выполняются экскаваторы, навешиваемые на тракторы.

По типу шасси

Навешиваемые на тракторы

Экскаватор, навешенный на трактор «Беларусь»

Тракторный экскаватор зарубежного производства

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 м³. 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

Экскаватор ЭОВ-4421 (Кирасир) на шасси КрАЗ-255

Экскватор UDS на шасси Татра-141

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.

Пневмоколёсные

Современный пневмоколёсный экскаватор с гидравлическим приводом

Пневмоколёсный экскаватор 50-х — 60-х годов с канатным приводом

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 м³ до тяжёлых колёсных экскаваторов — с объёмом ковша до 1,5 м³. 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

Гусеничный экскаватор компании New Holland 200-х годов массой 22т.

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 м³ до карьерных с объёмом ковша 10 м³. Имеются также особо тяжёлые карьерные гусеничные экскаваторы с объёмом ковша 26 м³ производства фирмы DEMAG (Германия).

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

Шагающие

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 м³ — 40 м³ 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 м³. 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 20-го 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 несогласованы. 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 осуществлется 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 полости гидроцилиндров (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.

Рабочее оборудование

История развития

Примечания

1. ↑ 1) Мощность двигателя может выходить за пределы, указанные в размерной группе 2) Фактический объём ковша (с «шапкой») больше геометрического на 15 %-30 %. 3) При работе на тяжёлых грунтах экскаваторы оборудуются ковшами меньшего объёма. 4) На железнодорожные, плавучие и шагающие экскаваторы, указанные размерные группы не распространяются

В СССР карьерные электромеханические (8-ми кубовые) экскаваторы были в основном произведены Уральским заводом УЗТМ. На некоторых предприятиях стран СНГ они служат и по сей день.

Типы одноковшовых экскаваторов и преимущества спецтехники с гидравлическим приводом: излагаем по порядку

Экскаватор представляет собой землеройную машину, главными функциями которой являются разработка (иными словами – копание) грунта и его последующая загрузка в отвал либо в кузов того или иного транспортного средства, к примеру, самосвала. Экскаваторы стали высокоэффективной заменой рабочим-землекопам, успешно справившись с механизацией их непростого ручного труда и внеся весомый вклад в рост производительности земляных работ.

Содержание обзора

По количеству ковшей экскаваторы делят на одноковшовые и многоковшовые. Наиболее широкое применение в строительной сфере, при разработке месторождений и в ряде других отраслей человеческой деятельности находят одноковшовые модели экскаваторов, поэтому дальше речь пойдёт только о них.

Конструкция одноковшового экскаватора

К числу базовых элементов классического одноковшового экскаватора относят ходовое устройство 1, рабочее оборудование 2 и поворотную часть 3 (рисунок 1).

Рисунок 1. Элементарная схема одноковшового экскаватора

Функциями ходового устройства 1 являются передвижение машины и передача на грунт веса самого экскаватора, а также нагрузок, которые неизбежно появляются во время работы. Рабочее оборудование – целый комплекс узлов, обязательно включающий рабочий орган (им может быть не только обычный ковш, но и грейфер, крюк либо нечто иное) и отвечающий за функционирование последнего в зоне работы экскаватора.

Поворотная часть 3 включает:

• поворотную платформу (ей бывает отведена роль основания, где располагаются перечисленные ниже узлы);
• силовой агрегат (двигатель);
• рабочее оборудование;
• основные механизмы.

Размерные группы

В СССР/России используется следующая система размерных групп одноковшовых экскаваторов:

Номер размерной группы Эксплуатационная масса, т Мощность основного двигателя, л.с. Объём ковша (геометрический), м³ Класс экскаватора

	менее 3	10-40	менее 0,1	особо лёгкий
1	5-6	30-50	0,15-0,4	лёгкий
2	8-9	40-60	0,25-0,6	лёгкий
3	10-12	50-80	0,3-1,0	средний
4	19-30	80-130	0,65-1,6	средний
5	30-40	100-200	1,2-2,5	тяжёлый
6	55-60	200-350	1,6-4	тяжёлый
7	80-100	300-500	2,5-6,3	особо тяжёлый
8	100-160	400-800	5-10	особо тяжёлый

Какие преимущества дает гидравлический привод

• Упрощение кинематики трансмиссии и рабочего оборудования.
• Уменьшение габаритов и массы машины при сохранении мощности.
• Расширение номенклатуры совместимого сменного оборудования.
• Максимальное использование мощности силовой установки.
• Рациональное совмещение рабочих операций.
• Плавность движений, точная ориентация рабочего органа.
• Повышение универсальности и мобильности экскаваторов, улучшение качества работ, возможность выполнения операций в труднодоступных местах.
• Повышение производительности машин на 30–35 %.
• Увеличение усилия копания в среднем в 1,5–2 раза.
• Бесступенчатая регулировка скоростей.
• Доступность запчастей, возможность модернизации техники.
• Улучшение условий труда машиниста.

Гидравлические машины более подвижные и технологически гибкие, чем механические. Экскаваторы имеют уменьшенную массу, поэтому могут работать как прямой, так и обратной лопатой. Гидравлические модели предпочтительны для выполнения операций в сложных горно-геологических условиях.

Основное рабочее оборудование экскаваторов

Одноковшовый экскаватор может быть укомплектован основным (которое пускается в ход непосредственно для копания грунта) либо дополнительным рабочим оборудованием, водружаемым на базовую машину для реализации иных операций.

Прямая лопата

Основным рабочим оборудованием, которое пускают в ход при разработке грунта выше площадки, где находится экскаватор, является прямая лопата. При подобной конструкции экскаватора ковш закреплен на рукояти, которая устанавливается на стреле шарнирно. Ну а последняя шарнирно закрепляется на поворотной платформе, о которой уже шла речь ранее.

Рисунок 3. Гусеничный экскаватор с прямой лопатой во время выполнения своих непосредственных функций

В течение эксплуатации экскаватора с прямой лопатой грунт копается в направлении от машины. Данное рабочее оборудование гарантирует максимальное усилие копания грунта и наибольшую производительность (благодаря снижению до минимума числа операций, реализуемых за один цикл копания). Наиболее логичным привлечение к работе рассматриваемых здесь землеройных машин выглядит при погрузке грунта и сыпучих материалов, а также при разработке месторождений полезных ископаемых.

Классический цикл функционирования экскаватора с прямой лопатой, продемонстрированный на рисунке ниже, включает в себя ряд операций.

1. 1. Загрузка ковша, совершаемая посредством поворота рукояти относительно стрелы. При этом положение ковша относительно рукояти и положение стрелы относительно шасси остается таким, же, каким было.
2. 2. Поворот платформы совместно с рабочим оборудованием после завершения загрузки. Далее ковш направляется к пункту разгрузки. В данный временной промежуток положение ковша относительно поворотной платформы остается прежним.
3. 3. Подъем стрелы. Данная операция, предшествующая разгрузке ковша, производится с целью увеличения погрузочной высоты.
4. 4. Разгрузка ковша. На гидравлических моделях экскаваторов совершается путем поворота ковша относительно рукояти (то есть обычным опрокидыванием), а на механических – путем открывания дна ковша.

Рисунок 4. Четрые этапа рабочего цикла экскаватора типа «прямая лопата»

Обратная лопата

Обратной лопатой оборудуются экскаваторы, проектируемые для разработки грунта ниже уровня площадки, где находится машина. В ситуации с рабочим оборудованием этого типа копание грунта осуществляется в направлении к экскаватору, то есть иначе, нежели при функционировании машины с прямой лопатой. Гидравлические модели экскаваторов, «вооруженные» обратной лопатой, обладают способностью вести разработку грунта не только ниже, но и выше уровня, на котором находится базовая машина, однако делают это с меньшей производительностью, если сравнивать с прямой лопатой.

Рисунок 5. В деле мини-экскаватор с обратной лопатой

Цикл работы данных экскаваторов отличается у моделей с разным приводом. Для примера рассмотрим основные его этапы (показаны на рисунке ниже) для гидравлических машин, имеющих независимый привод рукояти, стрелы и ковша.

Рисунок 6. Основные этапы рабочего цикла экскаватора типа «обратная лопата»

1. 1. Заглубление стрелы в выемку. В то же самое время выполняется позиционирование рукояти экскаватора.
2. 2. Загрузка ковша его поворотом относительно рукояти;
3. 3. Выглубление стрелы.
4. 4. Поворот рукояти и ковша во избежание высыпания набранного грунта (совершается синхронно с выглублением стрелы).
5. 5. Поворот платформы с базирующимся на ней рабочим оборудованием.
6. 6. Разгрузка грунта.

Грейфер

При подготовке узких котлованов большой глубины, а также для погрузки и выгрузки грунта и других материалов в дело вступают экскаваторы, в которых роль рабочего органа отводится грейферу. Рабочим органом данного типа могут комплектоваться и механические, и гидравлические экскаваторы. У вторых грейфер обычно занимает место на рукояти, заменяя ковш (его челюсти при этом имеют гидропривод). В случае с механическими экскаваторами конструкция включает канаты, на которых подвешивается грейфер.

Рисунок 7. Экскаватор с грейфером в работе

Виды гидравлических экскаваторов по типу рабочего оборудования

• Шарнирно-рычажные. Данные экскаваторы обеспечивают возможность менять угол наклона стрелы, поворачивать ковш относительно рукояти, регулировать положение рукояти с ковшом.
• Телескопические. Рабочие движения таких машин ограничиваются выдвижением и втягиванием телескопической стрелы.

Сферы и особенности применения

Основная область использования гидравлического экскаватора – разработка грунтов (в массиве или дробленых) с их последующей погрузкой в транспортные средства или выбросом в отвал. Эти самоходные машины находят применение в следующих отраслях:

• в добыче полезных ископаемых открытым способом в карьерах,
• возведении зданий и сооружений,
• строительстве трубопроводов и объектов транспортной инфраструктуры.

Машина приспособлена для выемки грунта, расположенного ниже основания, и ее целесообразно использовать при рытье котлованов. Экскаваторы, оснащенные прямой лопатой, в основном применяются при разработке скальных и каменистых массивов средней крепости. При этом может производиться погрузка грунта в кузова автомобилей или на железнодорожные платформы. Землеройные машины с обратной лопатой являются более универсальными и могут использоваться для выполнения широкого спектра задач. Они обеспечивают рытье узких траншей с вертикальными стенками под фундаменты и трубопроводы. С их помощью возможно сооружение небольших котлованов, в том числе в крепких грунтах.

Сменные рабочие органы

При необходимости реализации всевозможных специфических задач на экскаватор в качестве замены традиционному ковшу может быть установлено такое сменное рабочее оборудование, как:

• гидравлический молот (гидрорыхлитель),
• корчеватель пней,
• манипуляторный захват,
• крановое оборудование,
• ковши для производства дренажных работ,
• отвалы и мн.др.

Рисунок 8. Навесное оборудование современных экскаваторов

Огромное распространение в наши дни получили экскаваторы с гидромолотом, которые хорошо проявляют себя при рыхлении замерзшего грунта, дроблении на части негабаритных кусков горных и других твердых пород, взламывании старых асфальтных покрытий, оснований зданий, уплотнения грунта. Привод от насосов гидравлической системы базовой машины гарантирует оптимальное потребление установленной мощности и уменьшение эксплуатационных затрат.

Рисунок 9. Экскаватор с гидравлическим молотом

Перед тем как начать корчевать пни с помощью экскаватора, вместо ковша на нем ставится челюстной захват. Установка манипуляторного захвата на место основного рабочего оборудование позволяет с максимально возможной эффективностью использовать экскаватор для совершения монтажных и демонтажных работ.

Рисунок 10. Экскаватор с манипулятором в процессе реализации работ по демонтажу старой постройки

Экскаваторы Уральского завода тяжёлого машиностроения

В СССР карьерные электромеханические (8-ми кубовые) экскаваторы были в основном произведены Уральским заводом УЗТМ. На некоторых предприятиях стран СНГ они служат и по сей день.

Отличия полноповоротных экскаваторов от неполноповоротных

Все модели экскаваторов принято делить на два типа: полноповоротные и неполноповоротные. В первом случае поворотная платформа, укрепленная на шасси с использованием опорно-поворотного устройства (далее – аббр. ОПУ) и служащая базой для установки рабочего оборудования, приводов, силового агрегата и кабины машиниста экскаватора, может поворачиваться относительно ОПУ по часовой стрелке и против на нее на любой желаемый угол.

Рисунок 11. Пример конструкции экскаватора полноповоротного типа

Говоря о второй группе экскаваторов (машины неполноповоротного типа), надо отметить, что здесь рабочее оборудование, держащееся на шасси с помощью поворотной колонки, способно поворачиваться лишь на ограниченный угол (находится в пределах не более 90 градусов) от начального положения. При этом двигатель, кабина и механизмы находятся на неповоротном шасси.

Рисунок 12. Пример неполноповоротного экскаватора на базе колесного трактора

Технические характеристики

Устройство гидравлического экскаватора отличается высокой сложностью. Техника оборудуется полноповоротной платформой, на которой смонтирована силовая установка. Дизельный двигатель, вспомогательные механизмы и агрегаты обеспечивают землеройным машинам данного вида высокую эксплуатационную надежность и превосходные технические характеристики:

• мощность до 4500 л. с.;
• массу в снаряженном состоянии до 980 т;
• максимальное усилие отрыва свыше 730 кН;
• объем стандартного ковша с обратной лопатой при заполнении с шапкой до 12 м³;
• максимальную скорость вращения до 3,9 об/мин при повороте платформы.

В рабочем контуре гидравлического экскаватора устанавливаются аксиально-поршневые насосы, которые создают давление до 350 бар. Гидросистема обеспечивает машине высокую производительность и простоту технического обслуживания.

Литература

• Краткий справочник машиниста экскаватора / под. ред. А. Ф. Яковлева. — М.: Машиностроение, 1972.
• Универсальные одноковшовые строительные экскаваторы : Учебник для ПТУ / И. Л. Беркман, А. В. Раннев, А. К. Рейш. — М.: Высшая школа, 1977. — 384 с.
• Экскаватор // Чаган — Экс-ле-Бен. — М. : Советская энциклопедия, 1978. — (Большая советская энциклопедия : / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 29).

Силовые агрегаты, устанавливаемые на экскаваторах

В наши дни для выполнения земляных работ используются одномоторные и многомоторные модификации экскаваторов. В первом случае все механизмы землеройной машины имеют привод от одной силовой установки, а во втором каждый из механизмов (либо их группа) получает энергию от отдельного двигателя. Чаще всего экскаваторы оснащаются дизельными двигателями, обеспечивающими полностью автономное функционирование машин.

Иногда для приведения в действие рабочего оборудования используются электродвигатели, получающие питание от внешней электросети либо дизельного генератора, который размещен на базе экскаватора (обычно такой способ электропитания применяется на плавучих моделях). Такие модели экскаваторов отличаются экономичностью, не загрязняют воздух.

Гидравлические экскаваторы Cat®

Американский концерн Caterpillar предлагает большой ассортимент специальной техники различного назначения. Мини-, карьерные гидравлические экскаваторы, спецтехника малой и средней мощности характеризуются высокой эффективностью и способны выполнять широкий спектр работ. Производитель предлагает большой выбор гусеничных и колесных моделей, поэтому каждый заказчик имеет возможность выбрать машину с наиболее подходящими параметрами для выполнения тех или иных задач. Гидравлические экскаваторы Cat® просты в применении и обслуживании, обладают высокой эксплуатационной надежностью. Производитель предлагает большой выбор дополнительного оборудования, что существенно расширяет возможности техники. Кабина оператора обеспечивает максимальный уровень комфорта, а при разработке органов управления большое внимание было уделено их эргономике. Бортовой процессор позволяет контролировать состояние узлов и механизмов, предусмотрена система диагностики и сбора данных о параметрах функционирования силовой установки и гидравлических контуров.

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.

Основные современные производители экскаваторов

Говоря о компаниях, являющихся лидерами на рынке одноковшовых экскаваторов, стоит выделить такие бренды, как Komatsu, Volvo, JCB, Caterpiilar, Daewoo, Hitachi, Liebherr, Hyundai Robex, Orenstein & Koppel, New Holland Kobelco, Doosan Infracore. Бесспорно, наиболее крупным мировым производителем экскаваторов на сегодня является компания Caterpillar, главный офис которой располагается в США. Сегодня модельный ряд техники, созданной специалистами данной компании, включает в себя:

• всевозможные модификации гидравлических экскаваторов (начиная с мини-экскаваторов, обладающих весом менее тонны, средних, тяжелых и заканчивая крупнейшим на планете 980-тонным гидравлическим экскаватором модели 6090S, объем ковша которого равен 59 куб. метрам);
• электрические модели тросовых экскаваторов с рабочим оборудованием типа «прямая лопата», комплектуемые ковшами объемом от 6,9 до 61,2 куб. метра;
• драглайны, оснащаемые ковшами от 32 до 132,5 куб. метра.

Под маркой Komatsu на рынок поставляются высокопроизводительные гусеничные экскаваторы разных размеров, колесные экскаваторы-погрузчики, оборудованные суперсовременными гидравлическими системами, мощными силовыми установками с турбонаддувом и объемными ковшами. Шведский производитель Volvo утверждает, что машины именно этой марки отличаются максимальной эффективностью. Пути достижения последней компанией были выбраны традиционные: увеличение размеров рабочей зоны, использование дизельных моторов с повышенным крутящим моментом и уменьшенной токсичностью отработанных газов, автоматизация выбора режимов разработки грунта.

Рисунок 15. Японская машиностроительная компания Komatsu Limited осуществляет выпуск высокопроизводительных экскаваторов

Одноковшовые экскаваторы сравнительно недавно появились в ассортименте британской компании JCB. Однако, несмотря на пока довольно короткую историю производства подобной техники, компании удалось занять свою нишу в соответствующем сегменте рынка. Продукция JCB является ярчайшим примером сотрудничества японских и европейских поставщиков. Экскаваторы, выпускаемые под данным брендом, оборудуются двигателями Isuzu и гидравлическим оборудованием от Sumitomo.

Конструкторам компании Daewoo, преуспевшей в различных отраслях, удалось добиться серьезных преимуществ перед предприятиями-конкурентами по ряду направлений. Экскаваторы от этого производителя обладают повышенной скоростью вращения платформы, увеличенным вылетом стрелы. Параметры рабочей зоны подобраны таким образом, чтобы машина могла с должной эффективностью выполнять возложенные на нее функции в стесненных условиях, что характерно для населенных пунктов.

Линейка оборудования Hitachi включает в себя малые, средние и большие экскаваторы на гусеничном и колесном ходу, а также модели, которые проектировались специально для разработки скальных и других тяжелых грунтов, производства работ в труднодоступных местах, при выполнении демонтажных и дноуглубительных работ. Новинки модельного ряда экскаваторной техники Hitachi комплектуются двигателями с сажевым фильтром, оснащенные инновационными системами рециркуляции отработанных газов. Все это обеспечивает максимальную чистоту выхлопных газов, отвечающую самым высоким мировым стандартам.

Рисунок 16. Гусеничный экскаватор Hitachi в процессе работы

Известный немецкий производитель спецтехники Liebherr осуществляет выпуск гидравлических экскаваторов, сочетающих в себе самые последние достижения инженерной мысли. Среди отличительных особенностей данной техники можно выделить гидрообъемный привод у гусеничных моделей, автоматическую КПП с переключением передач под нагрузкой у пневмоколесных экскаваторов, 4 стандартных режима работы для максимальной эффективности разработки грунта в любых условиях.

Что касается отечественных производителей, то здесь можно выделить такие компании, занимающиеся выпуском экскаваторов, как ЗАО «Тверской экскаватор» и АО «ТЯЖЭКС». Многие модели тверских экскаваторов оснащены отвалами, применяемыми для выравнивания участка и засыпания траншей. При покупке экскаватора клиент может заказать такие сменные рабочие органы, как гидроножницы, бревнозахват, 5-челюстной грейфер, гидравлический молот, фрезерная головка и т.д. АО «ТЯЖЭКС» на сегодня является ведущим российским поставщиком тяжелой техники для земляных работ. Компания поставляет на рынок 6 модификаций экскаваторов 5-й и 6-й размерных групп с 2-хпоточным гидравлическим приводом и мощными силовыми агрегатами ярославского завода.

Рисунок 17. Пневмоколесный представитель модельного ряда экскаваторов ОАО «Тверской экскаваторный завод»

Заключение

Представленный обзор призван дать читателям подробную информацию о классификации одноковшовых экскаваторов по целому ряду параметров, принципе работы и конструктивных особенностях данной спецтехники, основных иностранных и отечественных поставщиках экскаваторов.

Источник https://avtovishki-v-arendu.ru/spetstehnika/odnokovshovyy-ekskavator.html

Источник https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/392580

Источник https://arendavlg.com/ekskavatory/odnokovshovyy-ekskavator-2.html

Источник