2.2. Одноковшовые строительные экскаваторы

2.2.1. Классификация и общая характеристика

Одноковшовыми экскаваторами называют позиционные землеройные машины цикличного действия, оборудованные ковшовым рабочим органом. Одноковшовые экскаваторы различают по главному параметру – объему ковша, а так же по назначению и виду рабочего оборудования, массе, типу привода и другим признакам классификации (табл. 2.1).

Строительные одноковшовые экскаваторы предназначены для копания в забоях грунтов I – IV группы, а также для разработки предварительно разрыхленных мерзлых и скальных грунтов. При помощи унифицированного сменного оборудования (до 40 видов) строительные экскаваторы могут выполнять профилировочные, зачистные, планировочные операции, а также погрузочные, сваебойные, монтажные и другие виды работ.

Таблица 2.1

Классификация одноковшовых экскаваторов

Одноковшовые экскаваторы	По назначению	Строительные (0,15–6 м3) – ЭО
		Карьерные гусеничные (5–20м3)–ЭКГ
		Вскрышные гусеничн. (6–80 м3)–ЭВГ
		Вскрышные шагающие (6–200 м3)–ЭШ
		Туннельные и шахтные (0,5–1 м3)
	По массе	Микро-экскаваторы (0,02…0,03 м3)
		Мини-экскаваторы (0,03…0,2 м3)
		Обычные
	По типу привода	Механические
		Гидравлические
		Гидромеханический
		Электрические
		Смешанного типа
	По типу движителей	Пневмоколесные
		Гусеничные
		Шагающие
	По виду рабочего оборудования	Прямая лопата
		Обратная лопата
		Драглайн
		Грейфер
		Планировочный ковш
		Разрушители
	По исполнению рабочего оборудования	Канатные (механические)
		Гидравлические
		С телескопической стрелой
	По числу двигателей	Одномоторные
		Многомоторные
	По возможности вращения поворотной части	Полноповоротные (360о)
		Неполноповоротные (180…270о)

Строительным экскаваторам общего назначения присвоена идексация, состоящая из букв «ЭО» с четырьмя последующими цифрами. Буквы соответствуют названию машины – «Экскаватор Одноковшовый». Первая цифра индекса обозначает размерную группу, характеризующую эксплуатационную массу экскаватора и номинальный объем ковша (табл. 2.2). Существующей схемой индексации предусмотрено 7 размерных групп. В железнодорожном строительстве экскаваторы 1-й и 2-й размерных групп практически не используются.

Таблица 2.2

Характеристика размерных групп одноковшовых экскаваторов

Привод	Пказатель	Размерная группа экскаватора
		3	4	5	6	7
Механический	Масса, т	11,6	21	36	42	95
	Вместимость ковша, м3	0,4	0,65	1–1,25	1,6	2,5
Гидравлический	Масса, т	14,5	23	36,5	58	–
	Вместимость ковша, м3	0,4–0,65	0,65–1,25	1,25–3,0	1,6–3,2

Вторая цифра индекса обозначает вид ходового устройства, третья цифра – конструктивное исполнение рабочего оборудования (табл. 2.3).

Таблица 2.3

Типы ходового оборудования и подвески рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов

Вторая цифра индекса машины	Ходовое оборудование	Третья цифра индекса машины	Подвеска рабочего оборудования
1	Гусеничное (Г)	1	Гибкая
2	Гусеничное уширенное (Гу)	2	Жесткая
3	Пневмоколесное (П)	3	С телескопи- ческой стрелой
4	Специальное шасси автомобильного типа (Сш)	4	Резерв
5	Шасси автомобиля (А)
6	Шасси трактора (Тр)
7	Прицепное (Пр)

Четвертая цифра индекса обозначает порядковый номер модели данного типа и исполнения: 1, 2, 3, 4, 5, 6 и т.д.

После цифр в индексе экскаватора ставятся дополнительные буквенные обозначения: А, Б, В и т.д. – порядковая модернизация; С – северное исполнение; ХЛ – для холодного климата; Т – тропическое исполнение; ТВ – исполнение для тропических влажных районов. Например, индекс ЭО–3122АС означает: экскаватор одноковшовый с ковшом объемом 0,4…1,0 м³ на гусеничном ходу с гидроприводом и жесткой подвеской рабочего оборудования, второй модели, первой модернизации в северном исполнении.

В настоящее время некоторые российские экскаваторные заводы наряду с российской применяют индексацию с учетом особенностей, принятых в международной системе индексации машин (табл. 1.5).

Рабочее оборудование прямого копания – прямая лопата – является основным для канатных (механических) экскаваторов. Оно состоит (рис. 2.1) из стрелы 8, шарнирно соединенной с поворотной платформой 2 и удерживаемой стрелоподъемными канатами 11, рукояти 6, поступательно перемещаемой в седловом подшипнике 7, поворотном относительно стрелы, и ковша 1 на конце рукояти. Ковш вместе с рукоятью может изменять свой вылет относительно стрелы, подниматься и опускаться с помощью подъемных канатов 10.

Рис. 2.1. Экскаватор прямая лопата

1 – ковш; 2 – поворотная платформа; 3 – зубчатый венец;

4 – ведущая шестерня; 5 – напорный механизм; 6 – рукоять;

7 - 19седловой подшипник; 8 – стрела; 9 – напорный вал;

10 – подъемный канат; 11 – стреловой канат

На строительных экскаваторах с гибкой подвеской рабочего оборудования в основном применяется гусеничный и пневмоколесный ход (последний при емкости ковша до 0,65 м³). Гусеничные экскаваторы оборудуются жесткими многокатковыми гусеницами, создающими устойчивую опорную базу.

На ходовую раму через опорно-поворотное устройство передаются все нагрузки, действующие на поворотную платформу 2 (рис. 2.1). Опорно-поворотные устройства экскаваторов обеспечивают свободное вращение платформы вокруг вертикальной оси машины. Поворотные механизмы работают по следующей схеме. При включении вертикального вала, установленного на подшипниках в поворотной платформе, закрепленная на нем ведущая шестерня 4 обегает зубчатый венец 3 и платформа экскаватора поворачивается.

Драглайн. Рабочее оборудование драглайна (рис. 2.2) включает решетчатую стрелу 6, по длине значительно превышающую стрелу лопаты, и ковш 2, перемещаемый тяговым 7 и подъемным 8 канатами, с которыми он соединен посредством цепей 1 и 3.

Рис. 2 .2. Экскаватор драглайн

1 – подъемная цепь; 2 – ковш; 3 – тяговая цепь; 4 – ходовое оборудование; 5 – стреловой канат; 6 – стрела; 7 – тяговый канат;

8 – подъемный канат; 9 – разгрузочный блок; 10 – разгрузочный канат;

Драглайны работают преимущественно с разгрузкой в отвал. Разгрузка в транспортное средство возможна, но она резко снижает производительность экскаватора из-за необходимости выполнять эту операцию после полной остановки поворотного движения и пониженных скоростей последнего во избежание раскачки ковша.

Грейфер – рабочее оборудование для разработки грунтов выше и ниже уровня стоянки экскаватора, для погрузки и разгрузки сыпучих материалов. Для оборудования грейфера используют решетчатую стрелу драглайна.

Техническая характеристика отечественных одноковшовых экскаваторов с канатной подвеской рабочего оборудования приведена в табл 2.4.

Таблица 2.4

Технические параметры одноковшовых канатных экскаваторов

Индекс экскаватора	Объем ковша, м3, с оборудованием			Мощность двигателя, кВт	Масса, Т
	прямой лопаты	обратной лопаты	драглайна
ЭО–3311Г	0,4	0,4	0,4	37	12,4
ЭО–3311Д	–	0,5	0,4; 0,45; 0,5	37	12,73
ЭО–3211Е	–	0,45	0,45; 0,5	44,4	12,9
ЭО–4111В	0,65	0,65	0,8	55–60	23
ЭО–4112ХЛ	0,65	0,8	0,8	55–60	24,1
ЭО–4112А-1	0,75	0,65; 0,8	0,65; 0,8; 1,0	66	23,4
ЭО–5111Б	1,0	1,0	1,0	103	33,5
ЭО–5111ЕХЛ	1,0	1,0	1,0	80	33,7
ЭО–5119	1,5; 2,0	1,2; 1,5	0,8; 1,2; 1,5	132	35
ЭО–6112БС	1,25	1,4	1,25; 1,5	110	41,5
ЭО–7111	2,5	–	2,5; 3,0	160	94
ЭО–7111С	2,5	–	2,5; 3,0	160	94

В настоящее время почти все виды механических одноковшовых экскаваторов постепенно вытесняются более прогрессивными гидравлическими аналогами.

По виду исполнения рабочего оборудования гидравлические экскаваторы бывают с шарнирно-рычажным и телескопическим рабочим оборудованием. Для удержания и приведения в действие шарнирно-рычажного рабочего оборудования используют жесткие связи – гидравлические цилиндры. Основные рабочие движения шарнирно-рычажного оборудования в вертикальной плоскости: изменение угла наклона стрелы, поворот рукояти с ковшом относительно стрелы и поворот ковша относительно рукояти. Основным рабочим движением телескопического оборудования является выдвижение и втягивание секций телескопической стрелы.

Гидравлические полноповоротные универсальные экскаваторы с шарнирно-рычажным рабочим оборудованием оснащены ковшами вместимостью 0,5–4,0 м³ и предназначены для земляных работ в грунтах I–IV групп. При помощи сменного рабочего оборудования они могут выполнять также погрузочные, монтажные, планировочные и другие работы.

Современные полноповоротные гидравлические экскаваторы (рис. 2.3) созданы на базе единых конструктивных схем и широкой унификации узлов и агрегатов. Они состоят из ходового устройства 8 (пневмоколесного или гусеничного), поворотной платформы 1 с размещенной на ней силовой установкой 2, узлами гидропривода и кабиной машиниста 3 и сменного рабочего оборудования. К платформе прикреплена нижняя часть стрелы 4 с гидроцилиндрами ее подъема. Конструкция опорно-поворотного 9 и ходового устройств экскаватора не отличается от рассмотренных выше.

Рис. 2. 3. Гидравлический экскаватор обратная лопата

1– поворотная платформа; 2 – силовая установка; 3 – кабина;

4 – основная стрела; 5 – дополнительная стрела; 6– рукоять;

7 – ковш; 8 – гусеничная тележка; 9 – опорно-поворотное устройство

Обратная лопата является основным рабочим оборудованием гидравлических экскаваторов. Оно состоит из основной 4 и дополнительной 5 стрелы, рукояти 6 с ковшом 7 и гидроцилиндров их привода. Ковш крепится к рукояти с помощью многозвенных рычажных механизмов, обеспечивающих ему необходимую подвижность. Оборудование обратной лопаты в сочетании с гидроприводом обеспечивает наибольшую универсальность машины и позволяет копать грунт выше и ниже уровня стоянки экскаватора.

Прямая лопата гидравлических экскаваторов состоит из следующих основных частей: стрелы, рукояти, ковша и гидроцилиндров подъема стрелы, поворота рукояти и поворота ковша. Поворотным ковшом можно не только разрабатывать грунт, но и планировать забой. В качестве стрелы прямой лопаты используют нижнюю основную стрелу обратной лопаты, а в качестве рукояти – ее верхнюю удлиняющую часть.

Экскаватор с прямой лопатой разрабатывает грунт движением ковша снизу вверх и от машины в сторону забоя. Для разработки легких грунтов I–II групп, а также для погрузки дробленных и сыпучих материалов выпускают экскаваторы с так называемым погрузочным ковшом, т.е. увеличенной вместимости прямой лопаты.

Грейферное оборудование с гидравлическим приводом состоит из шарнирного узла с гидравлической подвеской, подвешенного к пальцевому шарниру рукояти, и грейферного ковша с гидроцилиндром управления створками (челюстями). Если грейферным оборудованием разрабатывают узкие и глубокие выемки (траншеи, скважины под фундаменты на сваях-оболочках и др.), оно подвешивается на штанге, которая крепится либо к рукояти, либо непосредственно к стреле.

Полноповоротные экскаваторы монтируются на гусеничном (табл. 2.5) или пневмоколесном шасси (табл. 2.6).

Таблица 2.5

Технические параметры гидравлических гусеничных экскаваторов

Индекс экскаватора	Объем ковша, м3, с оборудованием		Мощность, кВт	Масса, т
	прямой лопаты	обратной лопаты
ЭО–3122	0,63	0,63	55	14,1
ЭО–3123	0,65	0,65	59,6	14,6
ЭО–3221	–	0,63	55	13,8
ЭО–4121А	1,0	1,0	95,7	23
ЭО–4121Б	1,0	0,65	95,7	23,5
ЭО–4124	1,25	1,25	96	26
ЭО–4125А	1,25	1,25	96	26
ЭО–4225А-07	–	0,6…1,42	125	26,45
ЭО–4228	–	0,6…1,42	169	27,34
ЭО–5122	1,6	1,25	125	35,8
ЭО–5122А	1,6	1,6	125	35,8
ЭО–5123ХЛ	1,6	1,25	125	36,4
ЭО–5124	1,6	2,0	125	39
ЭО–5124-2	1,6	1,6	125	38
ЭО–5225	2,0	1,85	220	38,1
ЭО–6123	3,2	2,5	2 75	67,5
ЭО–6123-1	3,2	2,5	2 75	61,2
ЕТ–14	–	0,65	59,5	14,8
ЕТ–16	–	0,65	77,2	16
ЕТ–18	–	1,0	77,2	18,5
ЕТ–25	–	1,25	114	26,6
ЕК 220-06	–	1,0	127	23
ЕК 270-05	–	1,2	132	29
ЕК 300	–	1,5	183	32
ЕК 400-05	–	1,9	220	42
ВЭКС 30L	1,6	1,25; 1,45	180	31,5

Гидравлические одноковшовые экскаваторы также выпускают с планировочным оборудованием (табл. 2.7), с оборудованием для рыхления грунта (однозубый рыхлитель, гидромолот) и с другими видами рабочего оборудования (всего более 40 видов) [14].

Таблица 2.6

Технические параметры гидравлических пневмоколесных экскаваторов

Индекс экскаватора	Объем ковша, м3, с оборудованием		Мощность двигателя, кВт	Масса, т
	прямой лопаты	обратной лопаты
ЭО–3323	0,63	0,63	59,6	14
ЭО–3322А	–	0,5	55	14,5
ЭО–3322Д	–	0,5	55	12,5
ЭО–3323А	0,63	0,63	73	13,8
ЭО–3333	–	0,4	55	15
ЭО–4321	0,8	0,63	59	19,8
ЭО–4322	1,0	0,63	73	20
ЭО–4321А	1,2	1,0	73	20,4
ЭО–4328	–	0,6…1,42	169	23,84
ЕК–12	–	0,65	59,5	12,85
ЕК–14	–	0,4…0,8	77,2	14
ЕК–18	–	0,65…1,0	77,2	18
ЕА–17	–	0,65	59,5	17,5
ВЭКС 20К	–	1,05	111	21

Таблица 2.7

Техническая характеристика экскаваторов-планировщиков

Параметр	Индекс машины
	ЭО–43212	ЭО–43214	ЭО–43213	TW–25–М1
Базовое шасси	КамАЗ-53228	КамАЗ-43118	УралАЗ-4320- 1911-30	МАЗ-630303
Вместимость ковша, м3	0,5	0,5	0,5	0,63
Мощность двигателя, кВт	55	55	55	74
Масса, т	19,5	19,5	20,7	21,87

Неполноповоротные гидравлические экскаваторы с объемом ковша 0,15…0,3 м³ изготавливают на базе серийных пневмоколесных тракторов небольшой мощности (ЮМЗ-6КЛН; МТЗ-80.1; МТЗ-82.1 и др.). Это мобильные малогабаритные землеройные машины с большим числом (до 25) сменных видов рабочего оборудования. Наиболее эффективно их используют в стесненных условиях, а также при небольших объемах рассредоточенных земляных работ.