Технические характеристики экскаваторов. От меньшего — к большему
При выборе любого авто в первую очередь детально оцениваются не сколько стоимость и бренд, сколько технические характеристики. Именно «паспорт» той или иной модели даёт будущему владельцу точное представление об эксплуатационных возможностях.
Для людей, приобретающих большегрузную технику, в том числе экскаваторы, определяющим фактором становится производительность. Её можно «считать» по таким характеристикам, как эксплуатационная масса, объём ковша, максимальная скорость и мощность двигателя.
Чем отличаются экскаваторы?
Конструктивно любой экскаватор состоит из фундаментальных элементов: ходовой части, двигателя, кабины с панелью управления, поворотной платформы, стрелы и так далее. Конечно, описание стандарта весьма схематично — при чуть более детальном «осмотре» раскрывается всё многообразие существующих моделей.
Своего рода стартовой определяющей технической характеристикой экскаватора является его эксплуатационная масса. Исходя из своих габаритов, большегрузы классифицируются на лёгкие, средние и тяжёлые.
Мощностные показатели и сфера применения определяются, исходя из ходовой части — колёсной или гусеничной. Машины на колёсах чаще всего эксплуатируют в дорожно-строительной отрасли. Такие экскаваторы двигаются быстрее, имеют большую мобильность и манёвренность, что позволяет перемещать грузы на дальние расстояния и легко лавировать между различными преградами.
Предназначение гусеничных экскаваторов — работа на сложных, недоступных для колёсной техники участках. Например, они легко перемещаются по бездорожью, в болотистой местности и на прочих слабых грунтах. По сравнению с колёсными представителями семейства «гусеницы» отличаются повышенной проходимостью и устойчивостью, поэтому горнопромышленники отдают предпочтение таким моделям.
Главный рабочий орган экскаватора — двигатель — может быть дизельным или электрическим. Техника, работающая на дизельном двигателе, обладает усиленной мощностью, поэтому её задействуют для выполнения сложных землеройных работ, требующих высокой производительности.
Электрические экскаваторы долгое время характеризовались компактностью. К их помощи чаще обращались в случае, если нужно было произвести небольшие по объёму работы в ограниченном пространстве на мягкой почве. Однако сегодня техника с электродвигателями используется повсеместно во многих отраслях, включая горнодобывающую промышленность.
Технические характеристики экскаваторов разительно отличаются в зависимости от принципа работы. Так, сегодня в широком разнообразии представлены модели, работающие как в цикличном, так и непрерывном режиме.
«Кольцевая» техника оснащается одним ковшом, который используется по цикличной, последовательной схеме «набрал — перенёс — высыпал». Экскаваторы непрерывного цикла оборудованы постоянно приводимым в движение колесом сразу с несколькими ковшами, благодаря чему могут выполнять операции одновременно.
Одноковшовые машины — более универсальные помощники, их эксплуатируют при землеройных работах любого плана. Многоковшовые экскаваторы широко применяются на вскрышных и добычных работах в горнодобывающей промышленности, в строительстве и при выполнении различного рода специальных работ — для рытья траншей, прокладки трубопроводов и кабельных линий.
Производительность спецтехники определяется вместимостью ковша, ведь именно от этого показателя зависит «коэффициент полезного действия». Так, применительно к горной добыче принципиальное значение имеет скорость загрузки самосвалов, которая отражается на объёмах добычи.
Объём грунта в ковше зависит от объёмной массы грунта и коэффициента наполнения ковша, равного отношению объёма разрыхлённого грунта в ковше и непосредственно ёмкости ковша.
От ковша «произрастает» масса других важных аспектов: например, радиус копания, выгрузки, глубина резания, высота выгрузки, вырывное усилие и многое другое. И не будем забывать, что экскаваторы нередко модифицируют навесным оборудованием, которое также имеет свои технические характеристики.
В совокупности разнообразие технических нюансов рождает массу типов экскаваторов. Каждый из них при сочетании определённого набора характеристик находит свою нишу — в том или ином сегменте, на том или ином объекте.
Чтобы наглядно показать, насколько представители большого семейства могут отличаться друг от друга, возьмём по одному самому лёгкому, габаритному и нестандартному экземпляру от популярных производителей экскаваторов.
Модели Hitachi
Самым миниатюрным экскаватором в линейке японского производителя Hitachi, без сомнений, считается модель гусеничного типа ZX17U 5A. Эксплуатационная масса мини-грузовичка составляет 1,88 т. В суженном состоянии его ширина не превышает и одного метра.
Hitachi принадлежит разработка гиганта EX8000-6, признанного одним из крупнейших экскаваторов мира. Эксплуатационная масса машины составляет 837 т. Ковш ёмкостью 43 м 3 способен вгрызаться в землю на глубину 4100 мм. Мощность EX8000-6 достигает 2×1450 кВт/ л. с. при 1800 об/мин, «сердце» экскаватора выдаёт 770 лошадиных сил.
И напоследок рубрика «уникально». Весной 2020 года Hitachi изготовила для одного из клиентов нестандартный ZX470 с рукоятью-рыхлителем для скальных и мёрзлых грунтов. Точнее сказать, было поставлено оборудование на шасси экскаватора, которое заменило тяжёлые бульдозеры на работах по рыхлению грунтов. За один проход машина производит рыхление на глубину сразу до 2 м.
Техника Caterpillar
Линейка американской компании Caterpillar стартует с малогабаритного гусеничного экскаватора 300.9D. Габариты этой землеройной машины настолько незначительны, что о ней можно сказать: компактнее только лопата.
Наикрупнейшим образцом «гусеницы»-большегруза от бренда CAT долгое время считалась модель 390F. Одна единица техники весит 86,8 т, полезная мощность составляет 391 кВт. Максимальная глубина выемки достигает 7160 мм. Ковш вмещает в себе 6 м³ массы. Данный экскаватор может перемещаться со скоростью 4,51 км/ч.
В 2020 году на смену 390F пришёл землеройный гигант нового поколения Cat 395. Он весит уже около 94,8 т, что примерно на 8 тонн тяжелее массы предшественника. Мощность техники увеличилась с 524 л. с. до 543 л. с. Этот экскаватор также имеет увеличенную глубину копания до 9,7 м.
В копилке Caterpillar числится необычный экскаватор-разрушитель — совместная разработка с английской Kocurek Excavators для российской ГК «КрашМаш». «Демолюшен Caterpillar 390DLME» обладает действительно впечатляющими характеристиками.
Приспособление весит 92,5 т, а в полном снаряжении масса возрастает до 150 т. Максимальная длинна стрелы — 60 м, скорость поворота — 6,2 об/мин. В конце стрелы установлена комплексная орошающая система, которая при монтаже может параллельно производить пылеподавление. Экскаватор можно доукомплектовать различным навесным оборудованием — например, сверхмощными 10-тонными гидроножницами.
Экскаваторы JCB
Технические характеристики экскаватора от британского JCB 8008 CTS приблизительно схожи с предыдущими мини-моделями. Машина весом 950 кг перемещается со скоростью, не превышающей 1,8 км/ч. Глубина компания ковша объёмом 0,02-0,07 м 3 держится на отметке 1690 мм.
Венцом нестандартного подхода к разработке новых моделей среди экскаваторной техники JCB стал 11-тонный Hydradig 110W колёсного типа. Набор технических характеристик можно назвать обычным: предельная скорость — 40 км/ч, вместимость ковша — 0,15 м³, глубина погружения — 2 м.
«Спецназовец» выделился на фоне остальных моделей установленной шарнирно-сочленённой стрелой, состоящей из двух частей. Она обеспечивает круговую грузоподъёмность в одну тонну при оснащении машины сдвоенными шинами.
УЗТМ. Российские гиганты
Во времена СССР завод тяжёлого машиностроения УЗТМ был одним из флагманских производителей карьерных экскаваторов. «С конвейера» сходили промышленные великаны повышенной мощности. Один из них занял в советской истории особое место: речь про крупнейший экскаватор ЭШ 100\100 1976 года выпуска.
По своей крупности экскаватор встал в одну линию с самыми большими экскаваторами мира. В течение 15 лет ЭШ 100\100 эксплуатировали горняки Назаровского угольного разреза. Вследствие падения добычи потребность в использовании крупногабаритной техники исчезла, посему его отправили на консервацию. Со временем экскаватор пришёл в негодность, и его сдали на металлолом.
Сегодня «Уралмашзавод» всеми силами возвращает былую мощь. За последние несколько лет рынок пополнился рядом отечественных новинок, среди которых нельзя не отметить самый крупный российский экскаватор современности — ЭКГ-35.
Какой объем ковша у экскаватора если ковш 1м
Основные технические характеристики ковшей экскаватора
При производстве работ ковш при зачерпывании земли или сыпучего материала набирается всегда с горочкой (с кабанчиком, как говорят строители). Поэтому в расчетах всегда используют не геометрический объем, а номинальный (фактический), который у каждого ковша свой. Ориентировочно номинальный объем больше геометрического на 15 – 25 процентов. Плоскость разграничивающая два понятия образуется путем воображаемого соединения режущей части ковша и верхней точкой задней стенки.
Для более эффективной работы экскаватора или экскаватора погрузчика требуется подбирать ковш с оптимальной вместимостью именно для данного вида работ. Объем грунта (сыпучих материалов) в ковше экскаватора зависит от объемной массы грунта (сыпучих материалов) и конечно же коэффициента наполнения ковша. В таблице ниже приведены значения коэффициента наполнения в зависимости от типа грунта.
Супесчаный грунт и оные
Торф и растительный грунт
Плохо взорванная скальная порода
Основные технические характеристики характерные для ковша экскаватора, как и для экскаватора погрузчика единым списком:
На фото ниже представлены объемы ковшей экскаваторов погрузчиков.
Как определить объем ковша экскаватора
Номинальный объем ковша экскаватора можно вычислить как сумму объема «кабанчика» и нормативной геометрической вместимости ковша. Геометрическая вместимость вычисляется по формулам объема трапеций (5-й класс начальной школы). А вот объем излишней массы можно определить лишь зная угол естественного откоса, который образуется свободной плоскостью грунта (сыпучего материала) и обычной горизонтальной плоскостью. В таблице ниже отображается угол естественного откоса в зависимости от разрабатываемого грунта.
При выборе оптимального объема ковша для экскаватора, необходимо конечно же учитывать технические характеристика самого экскаватора. Сегодня инженерами разработана спецтехника которая характерна для конкретных типов работ в строительной и горнодобывающих отраслях. Так же стоит учесть и тип (категория) разрабатываемого грунта. К примеру: при работе на песчаных карьерах в основном используется ковши больших размеров, а на горных разработках наоборот — небольшой, но очень прочный ковш. Ведь мы знаем, что от плотности грунта (сыпучего материала) зависит его вес в ковше, а взяв большое количество материала, несоизмеримое с ТТХ машины, спецтехника может опрокинуться!
Важно знать! При выборе ковша обязательно необходимо учесть технические характеристики экскаватора, место применения спецтехники, ее грузоподъемность, а так же плотность разрабатываемого грунта.
Как выбрать оптимальную вместимость ковша?
При работе спецтехники нагрузка на основные рабочие узлы зависит от разрабатываемой породы, сыпучих материалов, грунта. Так ка же рассчитать оптимальную вместимость ковша? А рассчитать ее очень просто. Берем фактический (он же номинальный) объем планируемого для работ ковша и умножаем на удельную массу разрабатываемой породы. Вместимость ковша зависит от нескольких факторов – объемной массы грунта и коэффициента наполнения полости. Определить коэффициент наполнения можно, вычислив отношение объема собранного за один раз грунта к емкости самого ковша. Инженеры рекомендуют подбирать объем ковша и экскаваторной техники на планируемый объект так, чтобы самосвальная спецтехника заполнялась за 4-6 заходов на один круг.
Вместимость (объем) ковша экскаватора
Следите за новостями в соц.сетях
Основными машинами, используемые на земляных работах, являются одноковшовые экскаваторы, производительность которых зависит от конструктивных и технологических факторов, от качественных и количественных закономерностей изменения параметров экскаваторного забоя, от вида рабочего оборудования экскаватора и характера разрабатываемого грунта.
При разработке крупных котлованов, выемок для дорог и каналов, карьеров и т. д., когда грунт транспортируют на расстояния, превышающие возможности рабочего оборудования экскаваторов, применяют комплект машин, которые подбирают с учетом вместимости ковша экскаватора.
Для нормальной работы экскаватора требуется ковш с оптимальной вместимостью. Объем грунта в ковше зависит от объемной массы грунта и коэффициента наполнения ковша (табл. 1).
Коэффициент наполнения ковша КН одноковшовых экскаваторов
| Группа грунта | Наименование характерных грунтов | Наибольшее значение КН |
|---|---|---|
| I | Супесчаный грунт | 0,95-1,02 |
| I | Торф и растительный грунт | 1,15-1,23 |
| II | Средний суглинок | 1,05-1,12 |
| III | Тяжелый суглинок | 1,00-1,18 |
| IV | Глина тяжелая | 1,30-1,42 |
| V и VI | Плохо взорванная скальная порода | 0,75-0,90 |
КН — коэффициент наполнения ковша равен отношению объема разрыхленного грунта в ковше и емкости ковша.
Объемная масса равна отношению массы грунта в состоянии естественной влажности к его объему (табл. 2).
| Наименование и характеристика грунта | Объемная масса разрыхленного грунта γ1, т/м3 | Объемная масса в плотном теле, т/м3 | |
|---|---|---|---|
| Общеземельные ковши | Грунт I категории | ||
| Торф Песок сухой без примесей, а так же с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора в объеме до 10% | 1,4 | 1,6 | |
| Песок сухой без примесей, а так же с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора в объеме до 10% | Песок мокрый | 1,57 | |
| Супесок без примесей, а так же с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора в объеме до 10% | — | 1,65 | |
| То же с примесью более 10% | — | 1,85 | |
| Грунт растительного слоя без корней и примесей Сухой Мокрый | 1,33 1,57 | — — | |
| Суглинок легкий и лессовидный без примесей, а так же с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора в объеме 10% | — — | 1,7 1,75 | |
| Лесс легкий без примесей | — | 1,6 | |
| То же с примесью гальки и гравия | — | 1,8 | |
| Суглинок мягкий и средний, влажный, без включений | — | 1,8 | |
| Грунт II категории | |||
| Сухая глина | 1,07 | — | |
| Плотная глина | 1,34 | 1,75 | |
| Суглинок тяжелый с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора в объеме более 10% | 1,75 | 1,9 | |
| Грунт III категории | |||
| Глина мокрая | 1,6 | — | |
| Строительный мусор сцементированный | — | 1,95 | |
| Грунт IV категории | |||
| Лессовая глина, суглинок с щебнем, лесс отвердевший | — — | — 1,8 | |
| Мел мягкий | — | 1,55 | |
| Скальные ковши | Грунт V категории | ||
| Мел плотный | — | 1,8 | |
| Крепкий мергель, мягкий трещиноватый скалистый грунт | — | 2,2 | |
| Грунт VI категории | |||
| Скальные породы и руда | — | 2,3 | |
| 1γ — объемная масса грунта — это отношение массы грунта при естественной влажности к его объему. | |||
Фактический объем ковша экскаватора принимается как сумма геометрической вместимости ковша (по «воде») и объема «шапки». Геометрическая вместимость ковша является произведением площади внутренней поверхности боковой стенки на расстояние между боковыми стенками. Объем «шапки» определяется значением угла естественного откоса (табл. 3). Угол естественного откоса — угол образованный свободной плоскостью грунта или другого сыпучего материала и горизонтальной плоскостью. Из-за разницы угла естественного откоса для разных материалов фактический объем ковша больше геометрического примерно на 15-30%.
| Угол естественного откоса, градусов | |||
|---|---|---|---|
| Материал | сухой | влажный | мокрый |
| Растительный грунт | 40 | 35 | 25 |
| Песок: | |||
| крупный | 30-35 | 32-40 | 25-27 |
| средний | 28–30 | 35 | 25 |
| мелкий | 25 | 30-35 | 15–20 |
| Суглинок | 40-50 | 35-40 | 25-30 |
| Глина жирная | 40-45 | 35 | 12–20 |
| Гравий | 35-40 | 35 | 30 |
| Торф без корней | 40 | 25 | окт.15 |
| Уголь (разрыхленный) | 50 | 40 | 30 |
| Отвалы экскаваторные: | |||
| скальных пород | 32-35 | 30-35 | — |
| песчано-глинистых пород | 32-37 | 30-33 | 20-25 |
| глинистых пород | 35–40 | 30-40 | 15–25 |
В различных системах стандартов при определении вместимости ковша пользуются понятием с «шапкой» с фиксированной величиной угла естественного откоса.
Значение угла естественного откоса в системах стандартов
| Стандарт Тип ковша | ISO | JIS | PCSA | SAE | CECE |
|---|---|---|---|---|---|
| Обратная лопата | 1:1 | 1:1 | 1:1 | 1:1 | 1:2 |
| Прямая лопата | 1:2 | 1:2 | 1:2 | 1:2 | 1:2 |
Какой основной критерий вместимости ковша экскаватора?
Основным критерием, определяющим объем ковша, является максимально допустимая нагрузка на конце рукояти обеспечивающая боковую устойчивость экскаватора. Вес ковша с грунтом не должен превышать этого значения.
Учитывая объемную массу грунта, так же принимается во внимание категория, к которой он относится (табл. 2). Вес пустого ковша при эквивалентном объеме для разных категорий грунтов имеет разную величину. Так на тяжелых грунтах (V — VI категорий) применяют ковши скального назначения с меньшим объемом. Обусловлено это тем, что прочность ковша, предназначенного для более легких грунтов (I — IV категорий), недостаточна при использовании на скальных и полускальных грунтах.
Ковши скального назначения имеют больший запас прочности за счет увеличения толщины элементов конструкции, и при сохранении прежнего объема вес ковша будет больше. Вес такого ковша с грунтом может превышать допустимое значение. По этой причине объем скального ковша меньше стандартного (общеземельного). Обратная ситуация по ковшам погрузочным для легких сыпучих материалов. Эти материалы имеют относительно низкую объемную массу, и находятся не в плотном состоянии. Учитывая относительно небольшие нагрузки, ковш имеет увеличенный объем. Выбор толщины элементов ковша также сопряжен с воздействием абразивного износа. Этот фактор может серьезно влиять на выбор толщины некоторых элементов ковша для обеспечения заданного срока службы. По этому, учитывая воздействие от абразивного износа, вес ковша увеличивается, а его вместимость снижается. В целом падает экономическая эффективность работы экскаватора.
На сегодняшний день наиболее эффективным методом защиты от абразивного износа является использование закаленных износостойких сталей. Их применение позволяет значительно снизить толщины тех элементов ковша, которые наиболее подвержены абразивному износу при сохранении требуемого запаса прочности. Хорошим примером является стали марки Hardox SSAB Швеция. Сталь Hardox обладает высокой твердостью, ударной вязкостью и прочностью. Благодаря применению этих сталей можно увеличить объем ковша, не выходя за рамки предельных нагрузок, тем самым поднять экономическую эффективность работ.
Виды экскаваторов и их характеристики
Определение и назначение
Экскаватор – это машина для копания грунта. Рабочим органом является ковш. Он может быть различной конструкции. Для расширения функциональности применяется сменное оборудование: кран (крюк), гидромолот, сваебойный копер и т.п. Кроме «классической» техники, существуют экскаваторы-погрузчики и мини-экскаваторы.
По принципу работы, экскаваторы делятся на следующие виды:
Ниже рассматривается только первая категория – экскаватор с ковшом. По назначению принята следующая классификация:
В отдельную группу выделяют специальную технику. Сюда входят торфяные, разрушительные, тоннельные, спасательные, подземные, железнодорожные, подводные, болотные и другие модели. Для них нужны специальная оснастка и навесное оборудование.
Классификация одноковшовых экскаваторов
В настоящее время существует много различных классификаций экскаваторов. Среди самых популярных следующие. По виду шасси:
По возможности поворота стрелы: полноповоротные вращаются на 360 градусов, неполноповоротные – меньше. Все современные марки экскаваторов относятся к первой группе. Ко второй – только модели, которые навешивают на тракторы.
Таблица технических характеристик
Технические характеристики экскаваторов разбросаны в очень широком диапазоне. Это связано с тем, что машины имеют разное назначение и рассчитаны на различные объемы работ.
Основные технические характеристики сведены в таблицу:
| Класс и № размерной группы | Эксплуатационная масса, тонн | Мощность двигателя, л.с. | Объем ковша, м3 |
| Особо легкий «0» | Менее 3 | 10-40 | Менее 0,1 |
| Легкий «1» | 5-6 | 30-50 | 0,15-0,4 |
| Легкий «2» | 8-9 | 40-60 | 0,25-0,6 |
| Средний «3» | 10-12 | 50-80 | 0,3-1,0 |
| Средний «4» | 19-30 | 80-130 | 0,65-1,6 |
| Тяжелый «5» | 30-40 | 100-200 | 1,2-2,5 |
| Тяжелый «6» | 55-60 | 200-350 | 1,6-4 |
| Особо тяжелый «7» | 80-100 | 300-500 | 2,5-6,3 |
| Особо тяжелый «8» | 100-160 | 400-800 | 5-10 |
Объем ковша приведен геометрический. Реальное количество забираемого грунта во время работы, за счет «шапки», на 15-30% выше. На машины, которые планируется использовать на тяжелых грунтах, ставят ковши меньшего объема, чем надо для данной группы.
Кроме указанных в таблице параметров, производительность экскаватора зависит от его конструкции и технического состояния. А также от факторов, не относящихся непосредственно к агрегату: правильной организации работы, квалификации машиниста, плотности грунта и т.п.
Силовое оборудование
По типу основного двигателя землеройные машины могут быть дизельные либо электрические.
Карбюраторные встречаются редко. Раньше делались паровые, но сейчас этот вид уже давно в прошлом. Дизелями оборудуются машины с ковшами до 3 м3. Они предпочтительнее, когда приходится время от времени переезжать на другую рабочую площадку. Электромоторы ставят на более мощные модели экскаваторов для работы в карьерах.
Различные механизмы экскаватора представляет собой отдельные узлы. Поэтому здесь распространен агрегатный вид ремонта. По той же причине широко используют унифицированные блоки – сокращается номенклатура запчастей, упрощается крупносерийное производство.
Агрегатная компоновка экскаваторов стала причиной того, что среди них выделяют две группы:
По типу привода рабочего и вспомогательного оборудования встречаются следующие виды:
Типы привода пп. 2-4 указываются в названии экскаватора.
Ковши
В разговоре о технических характеристиках экскаваторов особое внимание должно уделяться ковшам – их разновидностям и применению. На машинах данного типа используются:
По объему экскаваторные ковши делятся на:
Основной или стандартный ковш – универсальный. Он рассчитан на выполнение различных работ на легких и средних грунтах. Объем зависит от класса машины.
Первые два вида часто тоже считают основными. Драглайном называется модель экскаватора со специфичным ковшом, который подвешен на тали в виде системы подвижных и неподвижных блоков и канатов (полиспаст). Подобный механизм дает выигрыш в силе или в скорости. Кроме него, имеются подъемная и тяговая лебедки, ковш и стрела. Применяется чаще всего в мелиоративном и гидравлическом строительстве, на карьерных вскрышных работах, при больших объемах грунта.
Грейферный ковш – это челюстной захват для сыпучих и мелкокусковых материалов. Он опускается на тросе (при необходимости – свободно сбрасывается) сверху и углубляется в грунт. Челюсти смыкаются, захватывая породу, после чего ковш поднимается. Применяется для разработки грунтов, как выше, так и ниже опорной поверхности. А также на погрузочно-разгрузочных работах, для рытья котлованов, очистки каналов и т.п.
