Технология устройства экскаваторов

Привод колёс шасси  может осуществляться как от двигателя  рабочего оборудования через механические или гидравлические передачи (гидромоторы), так и от отдельного двигателя.

Гусеничные

Современный гусеничный экскаватор

Экскаватор DEMAG Bagger - один из самых крупных в своем классе

 
Экскаваторы гусеничные 
 
При выполнении более больших объемов работ необходимы экскаваторы гусеничные. Применяются гусеничные экскаваторы для работ на грунтах с низкой несущей способностью, такие как мелиоративные и торфяные работы в болотистой местности. Преимущество экскаваторов гусеничных перед колесными экскаваторами является высокая проходимость. Без гусеничных экскаваторов не могут обходиться нефтегазовая промышленность, лесопромышленные предприятия и т.п. 
 
 
Экскаваторы погрузчики 
 
Самые практичные и распространенные экскаваторы – это экскаваторы-погрузчики. Экскаватор-погрузчик представляет собой полноценный фронтальный погрузчик и колесный экскаватор в одной машине. Это существенно экономит денежные средства при приобретении и обслуживании экскаватора-погрузчика. Экскаватор-погрузчик предназначен для выполнения землеройных работ, для погрузки-разгрузки, а также переработки разнородных материалов (различные виды грунтов и горных пород, камни, щебень, песок и т.д.). Экскаватор-погрузчик эксплуатируется в бульдозерном режиме, производит отсыпку земляных валов, насыпей. Экскаватор-погрузчик выполняет планировку площадок, рытье котлованов и траншей. Экскаватор-погрузчик может выполнять и функции самосвала, транспортируя грузы в ковше на небольшие расстояния. Главные черты экскаватора-погрузчика – маневренность и многофункциональность. Экскаватор-погрузчик выгоден тем, что способен свободно переезжать своим ходом с объекта на объект без дополнительной транспортировки и затрат на нее.  
 
Основная масса экскаваторов-погрузчиков в наше время составляют экскаваторы на базе тракторов МТЗ-82. Также экскаваторы-погрузчики монтируются на базе тракторов ЮМЗ, ЗТМ и др. 
 
К многим экскаваторам-погрузчикам имеется дополнительное навесное оборудование, что делает экскаваторы универсальным и эффективным видом спецтехники. Стандартный копающий или погрузочный ковш экскаватора-погрузчика можно заменить на челюстной, грейдерный ковши, гидромолот, зуб-рыхлитель, сварочную установку, устройство вилочного погрузчика и т.д. 
 
 
Экскаваторы бульдозеры 
 
Экскаваторы-бульдозеры оснащаются поворотными и неповоротными бульдозерными отвалами. Экскаваторы-бульдозеры применяются для ремонта и обслуживания коммуникаций, благоустройства и озеленении территорий, земляных работ, планирования площадок, рытья и засыпки котлованов, ям, траншей и т.д. Современные колесные экскаваторы, экскаваторы гусеничные, экскаваторы-погрузчики и экскаваторы-бульдозеры мобильны, экономичны, высокопроизводительны, имеют хорошую ремонтопригодность и способность работать в умеренных климатических условиях (-400С до +400С).

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  тралах.

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

Основная статья: Шагающий экскаватор

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

Плавучий одноковшовый экскаватор — земснаряд

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

Работает паровой экскаватор

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, 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. Это требует применения на механических экскаваторах согласующих передач (редукторов, гидротрансформаторов). У гидравлических экскаваторов согласование обеспечивается гидравлическими передачами.

Электрические экскаваторы — для привода рабочего оборудования используются 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.

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)

Лебёдки механического экскаватора

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 тяжелых 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.

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

Литература

• Беркман И. Л. Универсальные одноковшовые строительные экскаваторы / И. Л. Беркман, А. В. Раннев, А. К. Рейш. — М., Машиностроение, 1977 г.
• Краткий справочник машиниста экскаватора / под.ред. А. Ф. Яковлева, М. Машиностроение — 1972 г.