Головна

   Велика Радянська Енциклопедія

Екскаватор

   
 

Екскаватор (англ. excavator, від лат. Excavo - долблю, видовбую), основний тип машин, призначених для розробки (копання) м'яких гірських порід (грунту) в масиві або скельних в роздробленому стані, а також для навантаження їх в транспортні засоби (автомобілі, ж.-д. вагони та ін.) або укладання у відвал. Е. у СРСР виконують близько 35% обсягів земляних робіт в будівництві та понад 80% обсягів на відкритих гірничих роботах; загальний річний обсяг екскаваторних робіт в СРСР досягає 15 млрд. м3 (1976).

За принципом дії розрізняють 2 основні групи: одноковшові (переривчастого, або циклічного, дії) і багатоковшові Е. (безперервної дії). У першому всі основні операції циклу виробляються в постійній послідовності, у других - одночасно.

Одноковшеві Е. Робочий цикл цього поширеного класу Е. складається з операцій різання (копання) грунту (з одночасним заповненням ковша), переміщення заповненого ковша до місця розвантаження, вивантаження грунту з ковша і повернення ковша в забій; тривалість робочого циклу залежно від потужності і типу Е. і умов роботи коливається від 12 до 80 сек. Продуктивність одноковшового Е. на 1 м3 ємності ковша залежно від умов роботи становить від 100 до 350 тис. м3 на рік, або 80-180 м3 / ч. Одноковшеві Е. використовуються для розробки будь-яких, в тому числі найміцніших і неоднорідних, грунтів з великими твердими включеннями. Для роботи в більш м'яких грунтах одноковшові Е. можуть забезпечуватися ковшами збільшеної місткості. Скельні породи і мерзлі грунти перед розробкою одноківшевим Е. розпушують (зазвичай вибухом).

За родом ходового устаткування розрізняють гусеничні, колісні, крокуючі, на ж.-д. ходу, плавучі, колісно-гусеничні одноковшові Е. За типом приводу - з одним двигуном і із змішаним і індивідуальними приводами всіх робочих механізмів. За родом силової установки - з приводом від двигуна внутрішнього згоряння (дизельні, рідко карбюраторні і газогенераторні), електричні, гідравлічні, пневматичні і комбіновані. По виду управління - з ручним, гідравлічним, пневматичним, електричним і змішаним. По виду робочого обладнання Е. підрозділяються на одноковшові з жорсткою шарнірно-ковзної зв'язком ковша із стрілою (пряма лопата), з жорсткою шарнірної зв'язком ковша із стрілою (зворотна лопата), з гнучкою зв'язком ковша із стрілою (драглайн, грейфер та ін.) Найбільш поширене обладнання прямої лопати ( рис. 1 , а); їм оснащуються Е. будь-якої потужності з ковшами ємністю до 153 м3 (див. Механічна лопата ). Е. з устаткуванням прямої лопати і з розвантаженням в транспортні засоби або відвал доцільно застосовувати при розробці родовищ корисних копалин і для риття котлованів, переважно в міцних, кам'янистих і скельних породах і грунтах, а також в стійких грунтах ср фортеці. Устаткування зворотної лопати ( рис. 1 , б) використовується для риття вузьких траншей (шириною 0,7 - 1,5 м і глибиною до 8 м), особливо з вертикальними стінками для прокладки мереж каналізації, нафтопроводів, влаштування фундаментів в міцних і кам'янистих грунтах, а також споруди невеликих котлованів. Робоче обладнання Е.-драглайна ( рис. 1 , в) складається з стріли і ковша, підвішеного до стрілі за допомогою підйомного і тягового канатів. Виїмку грунту драглайн виробляє, як правило, нижче рівня установки Е.; ковші застосовуються різної ємності - в скельних заздалегідь розпушених породах допускається робота драглайна при ємності ковша понад 10 м3. Тривалість циклу зазвичай на 10-20% більше, ніж при роботі Е. з устаткуванням прямої лопати. З устаткуванням драглайна працює до 40% одноківшових Е. Драглайни, мають т. н. крокуючий хід, отримали назву крокуючих драглайнів. Устаткування грейфера ( рис. 1 , г) застосовується для вантажних робіт, риття котлованів з прямовисними стінками, для робіт під водою. Устаткування струга ( рис. 1 , д) пристосоване для планувальних робіт, видалення дорожнього одягу тощо Окремі моделі Е., призначені в основному для будівництва (з ковшами ємністю до 5 м3), постачають різним змінним обладнанням не тільки для земляних, але і для монтажних, підйомно-транспортних, вантажно-розвантажувальних, пальових і бурових робіт, валки лісу і корчування пнів і т.п. Такі Е. зазвичай називаються універсальними, т. к. вони застосовні в багатьох видах земляних та будівельних робіт. Якщо число одиниць змінного устаткування не перевищує трьох (наприклад, лопата, драглайн, кран), Е. називається напівуніверсальною.

Отримують широке поширення Е. з гідроприводом, т. н. гідроекскаватори, у яких всі види робочих органів шарнірно пов'язані з поворотною платформою і переміщаються за допомогою гідроциліндрів, що приводяться в рух насосами високого тиску (10 - 40 МПа ). У цьому випадку для передачі обертання (привід повороту, ходу) зазвичай застосовують гідравлічні двигуни. Цей вид одноківшових Е. виготовляється з ковшами малою (до 1,8 м3), середньої (2 - 3 м3) і великий (3,2-6 м3) ємності; в СРСР освоюються гідроекскаватори з ковшем 12-20 м3. Основне робоче обладнання - зворотна лопата. Питома потужність гідравлічних Е. залежно від умов роботи (м'які або міцні грунти) складає від 133 до 213 квт на 1 м3 ємності ковша.

Залежно від призначення одноковшові Е. підрозділяють на будівельні, кар'єрні, будівельно-кар'єрні і розкривні, крім того, виділяють тунельні Е., плавучі та ін Будівельні Е. - найпоширеніший тип одноківшових Е. (близько 60% світового парку); налічують близько 200 моделей, що випускаються більш ніж 80 батьківщин. та зарубіжними заводами. Розрізняють: універсальні малої потужності (місткість ковша 0,05-1,8 м3, вантажопідйомність крана 0,7-45 т, маса 1,5-65 т); середньої потужності - напівуніверсальні (ємність ковша 2 -3 м3, вантажопідйомність крана 60-80 т, маса 72-105 т); великої потужності - напівуніверсальні (ємність ковша 3,25-6 м3, вантажопідйомність крана 100-150 т, маса 115-210 т). Питома маса на 1 м3 ємності ковша для міцних грунтів складає для цих Е. 33-36 т. Для більш ефективного використання Е. забезпечуються в м'яких грунтах ковшами збільшеної на 25-60% ємності, а в дуже міцних - зменшеною на 20-25%. Е. малої потужності часто мають змінне гусеничне і пневмоколісне ходове обладнання та одномоторний привід. У гідравлічних Е. індивідуальний або змішаний привід. Кар'єрні Е. виготовляються з обладнанням лопати, рідше зі змінним обладнанням драглайна і крана. Відрізняються потужним робочим обладнанням, високими робочими зусиллями і швидкостями, коротким циклом роботи, що обумовлює в порівнянні з ін Е. тих же типорозмірів більшу продуктивність при навантаженні у транспортні засоби, особливо при міцних грунтах. Е. середньої (ємність ковша 2-4 м3) і великий (ємність ковша 5-20 м3) потужності, масою 76-900 т, призначені для роботи в кар'єрах, особливо в міцних, попередньо підірваних породах і грунтах з вантаженням головним чином у великовантажні автосамоскиди. Випускаються як у вигляді напівуніверсальною Е., так і спец. лопат із стандартним і подовженим устаткуванням для верхнього вантаження в засоби транспорту, розташовані на брівці забою (виїмки). Ходовий обладнання - гусеничне. Силове обладнання - електричне з індивідуальним приводом механізмів по системі генератор - двигун. Питома потужність приводного двигуна 60 - 80 квт на 1 м3 ємності ковша, тиск на грунт 0,15-0,25 МПа , швидкість ходу 0,6-1,5 км / ч. Гідравлічні кар'єрні Е. мають місткість ковша до 8-9 м3, розробляються моделі з ковшами ємністю 12-20 м3. Будівельно-кар'єрні Е. середньої та великої потужності призначені для роботи в основному на кар'єрах нерудних будівельних матеріалів. За своєю конструкцією вони займають середнє положення між будівельними і кар'єрними. Розкривні Е. виготовляють зазвичай з обладнанням лопати для переміщення у відвал розкривних порід на кар'єрах. Розкривні Е. з ковшами ємністю до 15 м3 застосовуються також для навантаження в транспортні засоби, розташовані на брівці розроблюваного забою. Ємність ковша від 6 до 153 м3, маса 700-12 700 т. Ходовий обладнання потужних моделей - 4 спарені гусениці. Силове обладнання таке ж, як у кар'єрних Е. Питома маса 45-90 т на 1 м3 ємності ковша, швидкість ходу 0,3-0, 5 км / ч. Крім механічної лопати на розкривних роботах застосовуються драглайни на крокуючому ходу зі стрілами довжиною до 100 м, з ковшами місткістю від 5 до 168 м3, масою до 14 тис. т. Вони є основним устаткуванням при безтранспортних системах розробки родовищ корисних копалин. У 1977 в СРСР введено в експлуатацію один з найбільших у світі крокуючих драглайнів зі стрілою завдовжки 100 м і ковшем ємністю 100 м3.

Тунельні і шахтні Е. використовують в підземних умовах у виробленнях великого поперечного перерізу при проходці тунелів, спорудженні камер підземних споруд, виїмці корисних копалин. Ємність ковша 0,75-1 м3, маса 16-30 т.

Багатоковшеві Е. складаються з робочого обладнання (ковші, шарнірна ковшова рама, стріла); металоконструкції (надбудови), на якій воно укріплено; механізмів приводу (силового обладнання); управління; платформи, на якій встановлені всі ці вузли і агрегати, і ходового обладнання - нижньої рами з рушієм. Ходовий обладнання багатоковшевих Е. - гусеничне (при будь-якій масі), пневмоколісне (до маси в 30-40 т), рідше рейкове (залізничне), крокуюче або рейко-крокуюче (останні два при будь-якій масі і переміщенні Е. по м'яких грунтів). У процесі роботи багатоковшовий Е. виробляє різання (копання), захоплення, транспортування і розвантаження грунту на магістральний конвеєр або у вагони. По виду робочого обладнання багатоковшеві Е. підрозділяються на два основних типи: ланцюгові і роторні. В ланцюгових екскаваторах ковші (від 12 до 40 штук) укріплені на нескінченному ланцюгу, що рухається по ковзанок в направляючих ковшової рами. Більшість конструкцій ланцюгових Е. може забезпечити точну обробку укосів споруди, завдяки чому ними виконуються профіліровочниє роботи ( рис. 2 , а і б). В роторних екскаваторах робочий орган - колесо (ротор) з 6-12 (іноді до 24) ковшами ( рис. 2 , г) . Грунт з ковшів ротора висипається на конвеєр роторної стріли безпосередньо або через живильник і передається на розвантажувальний конвеєр. Загальна відстань, на яке переміщається грунт, досягає 150 м, висота копання до 50 м, глибина копання до 25 м.

Ротор майже повністю звільнений від транспортування грунту, що дозволяє збільшити швидкість копання до 3 - 4,4 м / сек замість 0,4-1,2 м / сек у ланцюгових машин. Моделі малої потужності, з ковшами ємністю 25-150 л, можуть працювати в кар'єрах нерудних будівельних матеріалів; середньої потужності, з ковшами ємністю 200-450 л, - на великих будівельних роботах; великої потужності, з ковшами 500-4500 л, - на великих кар'єрах. Роторні Е. застосовуються також для складування, відвантаження матеріалів при великих обсягах, з продуктивністю до 12500 м3 / год і більше. Маса Е. на 1 л ємності ковша 0,9-1,5 т. Середня продуктивність 1,8-2,5 м3/ч на 1 л ємності ковша.

Залежно від напрямку руху ковшів щодо переміщення Е. розрізняють багатоковшові Е. поперечного та поздовжнього копання і поворотні. ДО Е. поперечного копання (див. рис. 2 ) відносяться в основному ланцюгові Е., які під час роботи рухаються в напрямку, перпендикулярному площині руху ковшів. Машини можуть працювати з верхнім і нижнім копанням і встановлюються на рейковому або гусеничному ходу. ДО Е. подовжнього копання відносяться ланцюгові і роторні Е., які під час роботи рухаються в напрямку, паралельному або збігається з площиною руху ковшів, - траншеєкопачі, канавокопачі. Зазвичай - це машини малої потужності (маса до 75 т), на гусеничному або пневмоколісному ходу. Призначені вони для риття траншей шириною від 0,35 до 2, рідше 3 м при глибині від 1,2 до 2 м для роторних Е. і до 8 м - для ланцюгових. Ці Е. виконуються також у вигляді навісного обладнання на тракторах, колісних тягачах і автомобілях. До поворотним багатоковшовим Е. відносяться ланцюгові Е., що мають ковшову раму, встановлену на поворотній платформі, що обертається на опорному крузі; зазвичай обладнуються гусеничним ходом ( рис. 2 , б). полноповоротного збільшує масу Е. на 30-40%. Ємність ковшів досягає 3600 л. Застосовують для відпрацювання тупикових вибоїв і розробки з одного уступу поперемінно верхнім і нижнім забоєм двох уступів.

Багатоковшеві Е. найбільш продуктивні в умовах зосереджених обсягів відкритих гірських і земляних робіт в м'яких, середніх і однорідних міцних грунтах, особливо при постійних або мало змінюються поперечних профілях забоїв або споруд з правильними укосами. Е. малої потужності, з ковшами ємністю до 150 л, можуть працювати з будь-яким видом транспорту, а машини середньої і великої потужності - з ж.-д. і конвеєрним транспортом. Крім розкривних робіт на кар'єрах багатоковшеві Е. застосовують у меліорації і для відвальних робіт. Е. для меліоративних робіт зазвичай відносяться до ланцюгових машинам поперечного копання; відрізняються невеликим питомим тиском на грунт (близько 3-10 4 Па ) і призначені для риття траншей з укосами і невеликих каналів ( рис. 2 , д) . Глибина копання до 2, 5 м, ширина каналу до 12 м. Ємність ковша 25-75 л, маса Е. 12-20 т. Питома потужність близько 1 квт на 1 л ємності ковша, продуктивність 1,5-3 м3 / год на 1 т маси (більше значення - для малих моделей). Рідше застосовуються Е. подовжнього копання із спеціальним робочим обладнанням. Відвальні Е., або абзетцери ( рис. 2 , е), з роторним або ланцюговим робочим органом і консольними відвальними конвеєрами застосовуються для виконання великих обсягів відвальних робіт при виїмці розкривних порід у кар'єрах багатоковшевими Е. Абзетцери укладають пухкі породи розкриву в верхній відвал заввишки до 25 мабо в нижній - висотою до 50 м.

Історична довідка. Ідея створення землерийних машин належить Леонардо да Вінчі, який на початку 16 в. запропонував схеми Е.-драглайнів. Перша парова землечерпалка була побудована на Ижорском заводі під керівництвом А. А. Бетанкура в другому десятилітті 19 в. Одноковшовий неполноповоротний Е. на рейковому ходу був запатентований в 1834 В. Отісом (США); широке застосування одноківшових Е. почалося з кінця 19 в. у зв'язку з розвитком будівництва залізниць. У 1910 з'явилися перші електричні Е., у 1912 - повноповоротні Е. на гусеничному ходу з двигунами внутрішнього згоряння, в 1916 - з дизелем, в 20-і рр.. - Перші повноповоротні Е. середньої потужності з великими робочими розмірами на рейковому ходу для відкритих гірничих робіт. Виробництво одноківшових Е. у Росії було розпочато в 1901 на Путиловском (нині ленінградський Кіровський) заводі. У СРСР виробництво Е. було організовано в 1931. З 1947 Уральський завод важкого машинобудування (УЗТМ) вперше в світі організував серійний випуск кар'єрних Е. з ковшами ємністю 3-5 м3. У 1958 на УЗТМ був виготовлений крокуючий Е.-драглайн з ковшом 25 м3 і стрілою 100 м, А на Новокраматорському машинобудівному заводі (НКМЗ) в 1965 - Е.-лопата з ковшем 35 м3 для міцних грунтів. У 1975 УЗТМ закінчив виготовлення крокуючого драглайна з ковшем ємністю 100 м3 і стрілою 100 м. УЗТМ освоює найбільш потужну кар'єрну лопату, з ковшем 20 м3, Для міцних грунтів (1976). За кордоном виробництво Е. зосереджено в США (фірми "Маріон", "Бюсайрус", "Харнітфегер" та ін.), Великобританії, ФРН, НДР, Франції, Японії, ПНР, ЧССР та ін країнах. У США в 1968 фірма "Бюсайрус" виготовила крокуючий Е.-драглайн з ковшом ємкістю 168 м3 для м'яких грунтів, а фірма "Маріон" Е.-лопату з ковшем ємністю 153 м3.

Сухопутний багатоковшовий Е., винайдений у Франції М. Кувре в 1860, був застосований на будівництві Суецького каналу. Наприкінці 19 в. багатоковшеві Е. отримали широке застосування в Німеччині на відкритих гірничих роботах з видобутку бурого вугілля. У Росії виробництво багатоковшевих Е. було розпочато на Путиловском заводі (1901). У 1921 в Німеччині з'явилися Е. з ковшами ємністю 525 л, В 1933-1200 л, В 1939-1500 л, В 1941 - 2000 л. У 1958 у ФРН був введений в дію роторний Е. з ковшами ємністю 3600 л. У СРСР в 1967 НКМЗ почав випуск потужних роторних Е. продуктивністю 3000 м3/ Ч, А в 1973 -5000 м3/ч.

Перспективи розвитку. Основний напрямок розвитку екскаваторостроенія - збільшення продуктивності Е. за рахунок застосування машин все більшої одиничної потужності. Зміна структури парку Е. станеться і в зв'язку з впровадженням гідравлічних Е. Частка легованих сталей в конструкції Е. малої потужності зросте до 35-40%, середньої потужності - до 40-50%, великої потужності - до 70-80% маси Е. Збільшення швидкості робочих рухів Е. викличе зменшення тривалості його робочого циклу. Створюються роторні Е. для розробки порід з питомим опором копанню до 16.106 Па, Траншеєкопачі продуктивністю 2500-3000 м3/ Ч для роботи в мерзлих породах з питомим опором копанню 0,8.107 - 107 Па (Ширина траншеї 2-2,5 м і глибина до 3 м) Зі швидкістю 400-500 м / год, Тобто в 10-20 разів швидше і в 5-6 разів економічніше, ніж існуючі Е. цього класу. Широке застосування отримають т. н. Е.-малютки масою не більше 300 - 800 кг. Для Е. безперервної дії розробляється автоматичне управління з регулюванням всіх параметрів, що визначають протікання робочого процесу. На цій основі проектуються системи з самооптимізації алгоритмів відпрацювання підуступів і забою в цілому. Створюються автоматичні системи управління всіма машинами комплексу безперервної дії - отвалообразователямі, перевантажувачами, мостами.

Літ.: Панкратов С. А., Динаміка машин для відкритих гірських і земляних робіт, М., 1967; Домбровський Н. Г., Екскаватори, М., 1969, його ж, Багатоковшеві екскаватори, М., 1972; Вєтров Ю. А., Різання грунтів землерийними машинами, М., 1971; Сучасні кар'єрні екскаватори, 2 изд., М., 1971; Теорія і практика відкритих розробок, під ред. Н. В. Мельникова, М., 1973; Barnes W., Excavating machinery, L., 1928; Williamson Н. F., Myers K. Н., Designed for digging, Evanston (Ill.), 1955; Kuhn G., Interessante Baggereinsatze, Wiesbaden, 1955; Pajer G., Pfeifer М., Kurth F., Tagebaugro?gerate und Universalbagger, B., 1971.

 Н. Г. Домбровський.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
© 2014-2022  vre.pp.ua