Экскаватор — землеройная машина¶
Экскаватор — самоходная землеройно-транспортная машина цикличного действия, предназначенная для разработки грунтов, вскрытия пород, погрузки и транспортировки сыпучих материалов, а также выполнения различных земляных и погрузочно-разгрузочных работ. Относится к классу строительных и горных машин; в зависимости от исполнения используется в строительстве, карьерной добыче, сельском хозяйстве, коммунальном хозяйстве и других отраслях.
¶История
Первые прототипы экскаваторов появились в XIX веке в связи с ростом объёмов земляных работ при строительстве каналов, железных дорог и горных выработок. В 1835 году в США был запатентован паровой землечерпал, а в 1860-х годах в Европе появились паровые экскаваторы-драглайны, применявшиеся при прокладке траншей. В России первые подобные машины использовались при строительстве железных дорог во второй половине XIX века.
Существенный толчок развитию технологий дало внедрение гидравлических приводов. В 1950-х годах японская компания Hitachi и ряд других производителей начали серийный выпуск гидравлических экскаваторов, которые постепенно вытеснили канатные машины на большинстве направлений работ. В СССР производство экскаваторов было налажено на заводах в Ленинграде («Экскаватор»), Свердловске, Челябинске и других городах; машины марок ЭО-3321, ЭО-4121 и их модификации десятилетиями оставались основой парка советской строительной техники.
¶Классификация
Экскаваторы классифицируют по нескольким признакам.
По типу ходовой части:
- Гусеничные — высокая проходимость, низкое удельное давление на грунт, применяются на слабых грунтах и в карьерах.
- Колёсные — манёвренность, возможность перемещения по дорогам общего пользования, применяются в городском строительстве и коммунальном хозяйстве.
- Корабельные и плавающие — для работ на акваториях и в болотистых районах.
По типу рабочего оборудования:
- Одноковшовые — универсальные машины с ковшом на стреле-манипуляторе; наиболее распространённый тип.
- Драглайны — канатные экскаваторы с ковшом, подвешенным на канатах; применяются для глубокой разработки грунта и вскрыши.
- Грейферные — с грейферным захватом для снятия рыхлых грунтов и погрузки материалов.
- Бульдозерно-экскаваторные — совмещают функции бульдозера и экскаватора.
- Роторные — непрерывного действия, применяются в добыче угля и вскрыши.
- Траншейные — для прокладки узких траншей заданной глубины.
По способу управления рабочим органом различают канатные и гидравлические экскаваторы; современный парк в подавляющем большинстве составляют машины с гидроприводом.
¶Устройство
Конструктивно одноковшовой экскаватор состоит из следующих основных узлов:
| Узел | Назначение |
|---|---|
| Ходовая часть | Обеспечивает перемещение машины (гусеничный ход, колёсная база с редукторами) |
| Поворотная платформа (суппорт) | Несёт двигатель, кабину, противовес и рабочее оборудование; вращается вокруг вертикальной оси |
| Силовая установка | Дизельный двигатель (реже — электрический или гибридный), приводящий в действие насосы гидросистемы |
| Гидросистема | Насосы, гидрораспределители, гидроцилиндры и гидромоторы, обеспечивающие работу всех механизмов |
| Рабочее оборудование | Стрела, рукоять (стреловая рукоять), ковш, гидроцилиндры стрелы и рукояти |
| Кабина оператора | Пульт управления, органы управления (джойстики, педали), системы обзора и безопасности |
Рабочий цикл одноковшового экскаватора включает подъём стрелы, подачу рукояти с ковшом, погрузку грунта, разворот платформы с грузом, выгрузку и возврат в исходное положение. Время полного цикла, как правило, составляет от 15 до 30 секунд в зависимости от класса машины и условий работы.
¶Характеристики
Основные параметры, определяющие класс машины:
- Масса — от 1 т (мини-экскаваторы) до 800 т (карьерные гиганты).
- Ёмкость ковша — от 0,05 м³ у мини-машин до 20–40 м³ у карьерных экскаваторов.
- Мощность двигателя — от 10–15 л. с. у мини-экскаваторов до 4000 л. с. у крупнейших карьерных машин.
- Глубина копания — определяется длиной стрелы и рукояти.
- Радиус выгрузки — максимальная горизонтальная дальность подачи ковша.
По массе и ёмкости ковша машины делятся на классы (например, в России действует система классификации по массе: от 1–3 т до 100 т и выше). Крупнейшие в мире одноковшовые экскаваторы — Bucyrus RH400 (современная версия Caterpillar 6090 FS) с ковшом 50 м³ и массой около 1000 т; среди отечественных машин выделяются карьерные экскаваторы ЭКГ-5В и ЭКГ-8У, производившиеся на Уралмашзаводе.
¶Применение
Экскаваторы применяются в широком спектре работ:
- Строительство — котлованы под фундаменты, траншеи для коммуникаций, планировка площадок, погрузка и разгрузка стройматериалов.
- Горное дело — вскрыша, добыча руды и угля, погрузка породы в самосвалы.
- Коммунальное хозяйство — ремонт и прокладка инженерных сетей, уборка снега (с соответствующим навесным оборудованием), благоустройство территорий.
- Сельское хозяйство — мелиоративные работы, погрузка сельхозпродукции, уборка территорий.
- Лесозаготовки — погрузка лесоматериалов, устройство лесовозных дорог.
- Аварийно-спасательные работы — расчистка завалов, ликвидация последствий стихийных бедствий.
Широкие возможности экскаватора обеспечиваются сменным навесным оборудованием: гидромолот, гидроножницы, вибрационный каток, бур, ковш-грейфер, вилы, ковш-погрузчик, снегоуборочная фреза и другие приспособления.
¶Интересные факты
- Самый большой в мире экскаватор-драглайн — Bucyrus 495HR, масса которого превышает 13 000 т; он применялся в угольных карьерах США.
- В России на базе экскаваторов создаются уникальные машины, например, транспортёрно-экскаваторные комплексы для горных работ и машины для туннелестроительства.
- Мини-экскаваторы массой до 1 т способны работать в помещениях и на ограниченных площадках, где недоступна крупная техника.
¶Источники
- Строительные машины: учебник / под ред. В. А. Ковалёва. — М.: Машиностроение.
- Горное дело: энциклопедия / под ред. А. Г. Шокина. — М.: Большая российская энциклопедия.
- Энциклопедия техники: Строительное машиностроение. — М.: Машиностроение.
- Справочник по строительным машинам. — Л.: Машиностроение.