Многообразие экскаваторов

Если вспомнить, что разработкой землеройных машин для рытья каналов занимался ещё полтысячи лет тому назад Великий Леонардо, то понятно: за это время создано столько различных модификаций экскаваторов, что классификация будет иметь разветвлённый вид. Экскаваторы отличаются друг от друга по:

Виду ходовой части (шины, гусеницы, рельсы и т.д.);

Типу эксплуатации (для строек, шахт, карьеров и т.д.);

Силовому приводу (электрические, дизельные);

По принципу работы (непрерывно или периодически работающие).

Естественно, сочетаний этих характеристик великое множество, отсюда и огромное число модификаций.

Во что обут экскаватор?

По дорогам с любым покрытием, а если нет покрытия, то по грунтам любого типа свободно пройдут экскаваторы с гусеничным ходовым механизмом . Если исключить экскаваторы, работающие в городской инфраструктуре, то подавляющее большинство оставшихся будет иметь гусеничный ход. Такие экскаваторы легко пройдут по рыхлой почве, по болотистым торфяникам при мелиорации, по захламленному бездорожью лесозаготовок и т.д.

Экскаваторы на пневноколёсах хорошо зарекомендовали себя в городах, где гусеницы попросту раздробят асфальт. Пневмоколёса и асфальт оставят в покое, и хорошо амортизируют, и при движении не гремят.

Шагающий экскаватор не имеет ни колёс, ни гусениц. Снизу у него опорная плита, на которой он располагается при работе. Для передвижения экскаватора служат опорные башмаки на гидроцилиндрах: поднялся на них, перенёс себя и снова опустился на опорную плиту. Скорость такого передвижения ― до 80 м/час.

Экскаваторы рельсового хода чаще всего используются в горнодобывающих карьерах. Обычно это цепные экскаваторы, автомобилям под погрузку удобнее заезжать снизу под экскаватором между широко расположенными рельсами. Это пространство называется порталом, потому и экскаватор считается портальным.

Землеройное устройство с ковшом можно установить на всевозможные шасси, потому иногда экскаватор имеет автомобильный, вездеходный, тракторный ход .

Уже не вызывает удивления комбинированное шасси : некоторые пневмоколёсные экскаваторы снабжены железнодорожными колёсными парами, опускаемыми в случае передвижения по рельсам.

Есть даже плавучие экскаваторы , чаще называемые земснарядами .

Принципы работы экскаваторов

Обычно одноковшовые экскаваторы являются экскаваторами циклического действия: набрал ковш ― перенёс ― высыпал. Далее цикл повторяется.

Траншейные и роторные стреловые экскаваторы являются механизмами непрерывного действия. Траншейные мы видим чаще, все помнят лёгкие экскаваторы, служащие для прокладки кабеля. Роторный экскаватор имеет много ковшов, закреплённых на большое вращающееся колесо.

Земснаряды набирают песок под водой за счёт вакуумно-всасывающих устройств.

Нельзя сказать, что какой-то один способ или принцип является лучшим или универсальным. Каждый конкретный случай требует конкретной техники. Как не будешь заготавливать речной песок одноковшовым экскаватором, так и не будешь рыть котлован для маленького пруда на даче роторным.

Зависимость выбора экскаватора от условий эксплуатации

Начнём со строительной площадки. Пожалуй, никак нельзя умалить значение колёсных экскаваторов для стройки. Да, если приходится производить объёмные разработки грунта, то лидировать будут гусеничные экскаваторы. Но в городских условиях у них больше минусов, чем плюсов: колёсные экскаваторы мобильнее ― они имеют большую скорость передвижения, и появляется возможность очень быстрой переброски с одного объекта на другой. Кроме того, в городе гусеничные экскаваторы ― враги асфальта, для их перемещения нужны тралы, что удорожает любой проект.

Шахтные экскаваторы отличаются небольшими размерами, что неоценимо в замкнутых пространствах. Наиболее часто они применяются в подземных горизонтальных выработках для погрузки горных пород, для этих же целей ― в тоннелях.

Так как карьер ― уже подготовленная территория для выработки полезных ископаемых открытым способом (а это значит, что никаких пространственных помех для экскаваторов нет), то для повышения рентабельности карьера желательно, что бы они как можно больше смогли вскрыть, перенести и загрузить пород из карьера. Потому применяются в карьерах разные экскаваторы, главное, чтобы их ковш был повместительнее:

• - драглайны, у которых нет жёсткого соединения стрелы с ковшом. Ковш удерживается цепью, другая цепь подтягивает или же отпускает ковш;
• - карьерные гусеничные, обладающие повышенной проходимостью;
• - гидравлические, которые лучше применять на вскрышных работах, ведь из-за того, что жидкость не сжимается, на породу передаётся любое усилие без потерь, наоборот с возможностью его увеличить;
• - роторные, не допускающие при работе даже малейших сбоев подачи полезных ископаемых.

Что движет экскаватором?

Передвижение и возможность работы любому экскаватору обеспечивает двигатель. Всё начиналось с парового двигателя, потом появились дизельные, карбюраторные и электрические. Намного чаще других на экскаваторы устанавливаются дизельные и электрические двигатели. Причина проста: названные виды наиболее экономичны. Какой из них выбрать? Это зависит от конкретной ситуации. Отличительная черта дизельного экскаватора ― мобильность. Если надо много перемещаться по объекту строительства или за его пределы, нужен дизельный экскаватор. При работе с небольшими перемещениями рентабельнее применять электроэкскаваторы, как использующие самую дешёвую на сегодняшний день энергию. Работа в карьерах соответствует этим требованиям. То есть, можно проследить ещё одну тенденцию: лёгкие и мобильные экскаваторы с небольшим ковшом ― дизельные, тяжёлые ― электроэкскаваторы. Сейчас идёт разработка новых моделей электроэкскаваторов ― лёгкие экскаваторы, работающие от аккумуляторных батарей. Причём машинист такого экскаватора скорее не машинист, а оператор: он может управлять машиной с помощью планшета, как находясь на сидении экскаватора, так и рядом с экскаватором.

Применение и значение экскаваторов

В первую очередь экскаватор ― землеройная машина. Поэтому преимущественно его работой является выемка и перенос грунта. Причём выемку грунта они могут производить не только на площадках, где находятся сами, но и на площадках уровнем ниже или выше. Для них не проблема выемка грунта из-под слоя воды. Выкопанный грунт они могут загружать в средства транспортировки (вагоны, автомобили, баржи и т.д.). При отсутствии транспорта экскаватором в любом удобном удалённом месте можно отсыпать грунт в отвал. Рытьё каналов и котлованов, создание насыпей и выемок, создание дамб и расчистку территорий экскаваторами производят быстро и качественно. Строительные площадки экскаватором можно спланировать с большой точностью, особенно машинами с гидравлическим приводом. Все вышеуказанные работы можно проводить не только с грунтом, но и с любыми другими сыпучими строительными материалами.

Экскаваторы позволили полностью механизировать земляные работы, заменив людей. Что уж говорить о карьерных экскаваторах, одним ковшом заполняющими полувагоны, если обыкновенный строительный экскаватор за одно движение переносит 1- 4 м 3 земли.

Самый-самый...

Понятно, что экскаватор с большим ковшом более производителен, чем его меньшие собратья. Были среди экскаваторов и такие, которые собирались в единственном экземпляре.

Размеры и характеристики самого большого в мире экскаватора впечатляют. Создала и собрала его немецкая компания ThyssenKrupp Fordertechnik в 1978 году. Стоил он около 100 млн.евро, а собирали его 5 лет. Работает он до сих пор в ФРГ в угольном разрезе в Гамбахе и выдаёт на-гора бурый уголь.

Работает этот роторный ковшовый экскаватор по 20 часов в сутки. За это время он производит 240000 м 3 угля. Размеры экскаватора: ширина ― 46 м , длина ― 240 метров , высота ― 96 метров . Вес этого монстра составляет 13,5 тыс. тонн. Стрела, имеющая длину 200 метров , заканчивается ротором с ковшами, объём каждого из них -- 6,6 м 3 .

Конечно, такие объёмы (240 тыс. м 3 /сутки) загрузить и вывезти сложно. Да это и не нужно, такие экскаваторы нужны для вскрышивания, а во вскрышенной массе более половины ненужной "пустой" породы.

Усовершенствование и разработка модификаций экскаваторов продолжается непрерывно. Причин более чем достаточно: улучшение качества работ, повышенный спрос, связанный с увеличением объёмов строительства и добычи полезных ископаемых открытым способом, новые условия и новые технологии проведения работ.

Вся исторические этапы развития экскаваторов от первой "ковшедолбежной землечерпалке" до современных гидравлических экскаваторов. В первой части статьи речь идет о новой истории в экскаваторостроении

Историю землеройной техники, в частности экскаваторов, можно начать писать с начала 15 века, когда в венецианском издании «Кодекса Джованни Фонтана» 1420 года был опубликован рассказ о ковшедолбежной землечерпалке, использовавшейся для углубления дна каналов, расширения морских гаваней. Но официально идея создания землеройных машин принадлежит Леонардо да Винчи, который в начале 16 в. предложил схемы экскаваторов-драглайнов. К 1500 году относится набросок чертежа грейфера для землечерпалки. Несколько лет спустя Леонардо руководил прокладкой каналов в засушливой Миланской долине. На земляных работах он применил землечерпалку собственной конструкции.

В записных книжках ученого наряду с чертежами летательного аппарата есть зарисовки землечерпалки с ковшом-драглайном, а также сооружения, напоминающего конструкцию экскаватора. Драглайн, предложенный Леонардо да Винчи, в основных чертах напоминает ковш современного экскаватора. Вот его описание: “Ковш, заостренный, как лемех, спереди и сзади, имеет сито. Это позволит зачерпнуть много грунта и даст стечь воде. Ковш будет подвешен на канатах, которые наматываются на ворот, расположенный на понтоне. Дно ковша может также откидываться, что облегчит его разгрузку”. Сейчас, правда, не выпускаются ковши-драглайны с откидным днищем, но этот принцип успешно применяется в ковшах для прямой лопаты.

В 1597 году для очистки каналов в Венеции была сконструирована и построена плавучая землечерпалка. Автором ее был венецианский механик Буанаюто Лорини, который описал устройство машины в труде “Делле Фортификационе”. Далее в 1718 г. проект землеройного устройства с двумя ковшами представили Французской Академии наук механики де ла Бальм и Белидор. Механизм работал в портах Тулона и Бреста. Затем в 1795 году известный американский изобретатель, создавший первый практически пригодный пароход, Роберт Фултон сконструировал и первый четырехколесный грейдер-элеватор. Однако испытана машина была только через 70 лет на строительстве дорог в Америке. Но в 1796 году на дноуглубительных работах в английском порту Сандерленд была применена ковшовая драга с приводом от паровой машины. Построена она при участии изобретателя паровой машины Джеймса Уатта. За один рабочий ход ковши доставали со дна гавани до полутора тонн грунта, что примерно в 4 раза превышало производительность ручной драги. Большой вклад в развитие технологии экскаваторостроения внести французы: в 1860 году инженер М. Кувре создал сухопутный цепной многоковшовый экскаватор с двигателем 15 лошадиных сил. Он был испытан на строительстве дороги Седан — Тионвиль, а позднее работал на сооружении Суэцкого канала. А уже 1862 году на улицах Парижа появился первый паровой каток с обеими ведущими осями. Изобретателем машины был механик Балейсон. Однако паровые катки большого распространения не получили. Ведь для поддержания необходимого давления в его котле требовалось сжигать 60— 80 килограммов топлива в час.

В начале 20 века, с развитием электроэнергетической отрасли семимильными шагами развивались и конструкции экскаваторов. В 1905 году были выпущены первые паровые полноповоротные (с поворачивающейся кабиной) экскаваторы немецкой фирмой “Оренштейн & Коппель”. Ковши этих машин вмещали до 4 кубометров земли. В 1910 году появились первые электрические экскаваторы, а американская фирма “Бюсайрус” выпустила в свет полноповоротный экскаватор на гусеничном ходу. Начиная с 1912 года начал работать первый экскаватор с двигателем внутреннего сгорания на гусеничном ходу.

Русские изобретатели предложили немало интересных устройств, способствовавших облегчению тяжелого труда на строительстве каналов, дорог, мостов и других сооружений. Так, в конце 20-х годов 19 века в Петербурге появился ржевский мещанин Немилов. Он уже построил немало мельниц, плотин и мостов, применяя при этом хитроумные машины собственной конструкции и изготовления. Вот и теперь он сдал на заключение генералу Бетанкуру чертежи: “Машины для уравнения земли у подошвы реки”, “Машины для выстилки плитою из гранитного камня подошвы между столбов” и “Копра особого устроения, каковые еще нигде не виданы”. Трижды пришлось Немилову продлить в столице свой паспорт, ответа он так и не дождался и вернулся на родину ни с чем. А ведь эти проекты, если б были одобрены и приняты, могли сыграть заметную роль в развитии строительных машин.

В те же годы в Петербурге на чердаке одного из домов Гороховой улицы у Каменного моста жил “страстный механик” Казаманов. Не имея ни средств, ни материалов, ни инструментов, он умудрялся все же сооружать модели своих изобретений, среди которых были и своеобразный копер для вбивания свай, и машина “для подъема тяжестей с большею легкостью и удобностию на возвышенность”. Технические новинки, созданные этими и другими безвестными изобретателями-самоучками, не нашли ни должного понимания, ни должного распространения. Может быть, чуть больше повезло русским землечерпалкам. Первая плавучая землечерпалка была создана в Петербургском институте путей сообщения в 1809 году. Ее мощность составляла 15 лошадиных сил. Такое устройство могло заменить труд многих людей. Предназначалась эта машина для очистки водоемов. В 1811—1812 годах землечерпалку построили на Ижорском заводе. Начиная с 1813 и по 1819 год машина работала на очистке Кронштадтского порта.

Позднее в России и за границей были предложены усовершенствованные конструкции землечерпалок. Но это был, пожалуй, один из первых многоковшовых экскаваторов.

В 1847 году русский изобретатель Кушелевский сделал еще один шаг в этой области. Он предложил идею землечерпательной машины, которая могла работать как на воде, так и на суше. Эта машина соединяла в себе достоинства речной землечерпалки и сухопутного экскаватора.

В 1854 году в Петербурге были изданы материалы, подготовленные комиссией, изучавшей природные богатства и хозяйство Пермской губернии. В них опубликованы интересные сведения о первом русском паровом экскаваторе, который авторы документа и назвали “земляным механизмом”. Кем он был построен, членам комиссии не удалось установить. Было известно только, что был этот неизвестный механик родом из Нижнего Тагила, но описанная машина выполняла, по существу, то, что делает экскаватор: она могла перемещаться и “посредством особых устройств”, говорилось в описании машины, копала руду и производила ее уборку от забоя, подготавливая фронт работ для дальнейшей выемки руды. Так, почти 130 лет назад в России в руднике горы Высокой на Урале был применен способ открытой разработки полезных ископаемых с помощью экскаватора.

Производство одноковшовых экскаваторов в России было начато в 1901 на Путиловском (ныне Тверской экскаваторный) заводе. В СССР производство экскаваторов было организовано в 1931. Выпущены первые 15 машин. С 1947 Уральский завод тяжёлого машиностроения (УЗТМ) впервые в мире организовал серийный выпуск карьерных экскаваторов с ковшами ёмкостью 3-5 м3. В 1958 на УЗТМ был изготовлен драглайн с ковшом 25 м3 и стрелой 100 м, а на Новокраматорском машиностроительном заводе (НКМЗ) в 1965 - экскаватор-лопата с ковшом 35 м3 для крепких грунтов. В 1975 УЗТМ закончил изготовление шагающего драглайна с ковшом ёмкостью 100 м3 и стрелой 100 м. УЗТМ осваивает наиболее мощную карьерную лопату, с ковшом 20 м3, для крепких грунтов (1976).

Без них эти стройки затянулись бы на десятилетия, и далеко не факт, что на них хватило бы рабочей силы. История сталинской индустриализации началась в 1882 году, в городке Бьюсайрус штата Огайо, где на местном заводе Bucyrus Foundry & Manufacturing Company запустили в серийное производство рельсовый паровой экскаватор под названием Thompson`s Iron Steam Shovel - "Железная паровая лопата Томпсона". Этот агрегат стал прообразом для первого и единственного российского дореволюционного парового экскаватора "Путиловец", выпуск которого начался в 1903 году на Путиловском машиностроительном заводе.
В отличие от современных экскаваторов, работающих на гидравлике, у "Бьюсайруса" все рабочие механизмы приводились в действие цепными лебедками. Объем ковша составлял 1,4 кубических ярда, а команда экскаватора состояла из четырех человек: машиниста, он же "командир экипажа", кочегара, слесаря-смазчика и оператора ковша. Кроме того, каждому экскаватору придавалась бригада путейцев из семи человек, которые вручную укладывали перед ним рельсы. Масса машины составляла 75 тонн. Чуть позже появилась более мощная 85-тонная модификация с ковшом на два кубических ярда. Экскаватор Томпсона на момент его создания считался самым производительным в мире. За сутки он мог вынуть и переместить в вагонетки до 4000 кубометров грунта. Для сравнения, суточная норма выработки на одного землекопа составляла в зависимости от сложности грунта от 2,5 до 4 кубометров. Таким образом, одна паровая лопата заменяла до тысячи обычных. При этом она была относительно несложной в производстве и могла выпускаться на любом паровозном заводе.
Неудивительно, что, когда в России в связи с большими масштабами железнодорожного строительства возникла необходимость в экскаваторах, за образец взяли машину фирмы "Бьюсайрус", хотя к 1903 году она считалась уже не новой. С 1903 по 1917 год в Петербурге было построено 37 "Путиловцев", которые работали по всей стране, от Восточной Сибири до Кольского полуострова.
В 1929 году программа индустриализации потребовала возобновления производства экскаваторов. Разработкой новой машины решили не заморачиваться, а просто стряхнули пыль с чертежей "Путиловца" и передали их на Ковровский механический завод, которому предстояло стать флагманом советского экскаваторостроения. Там освоение производства землеройной машины поначалу шло ни шатко, ни валко. Первый прототип сделали только весной 1931 года, второй собрали еще через несколько месяцев. Такие темпы работ, разумеется, начальство не радовали, и их решили резко ускорить, передав завод в ведение ОГПУ. Не знаю (хотя, догадываюсь), какими методами действовали чекисты, но под их чутким руководством предприятие моментально заработало с пулеметной скоростью, выдав в 1932-34 годах, аж 177 экскаваторов. То есть, за три года их сделали почти в пять раз больше, чем дореволюционный Путиловский завод выпустил за 14 лет! В связи с изменением места производства название машины сменили с "Путиловца" на "Ковровца". "Ковровцы" использовались на многих стройках, но большинство из них отправили на строительство канала Москва-Волга, где появление этих мощных агрегатов, позволило резко интенсифицировать земельные работы. К примеру, на так называемой Глубокой выемке в районе Химок десятки тысяч землекопов за первые два года вынули два миллиона кубометров грунта, а за последующие два года 32 экскаватора извлекли из русла будущего канала восемь миллионов кубометров, прокопав гигантскую траншею глубиной 24 метра, шириной - 140 метров и длиной шесть километров. С уверенностью можно сказать, что без "паровых лопат" эта, и многие другие стройки не успели бы завершиться до войны.
Самое удивительное, что некоторые экземпляры "Ковровцев" проработали до конца 1980-х годов. К сожалению, до наших дней ни один из них не сохранился, в "смутные времена" 90-х все эти эпохальные машины были разобраны на металлолом.

Что такое экскаватор? Значение и толкование слова ekskavator, определение термина

экскаватор -

выемочно-погрузочная машина цикличного действия для земляных работ и добычи полезных ископаемых. Экскаваторы применялись еще в Древнем Египте и Древнем Риме как средство механизации работ по углублению русел рек и каналов. В зависимости от организации процесса черпания они делятся на ряд типов: механическая лопата (прямая и обратная), драглайн, многоковшовый, роторный, грейферный и т.д. Первая паровая механическая лопата была запатентована в 1836. В настоящее время большинство экскаваторов имеет электрический или дизельный приводы.

Механическая лопата. Усилие черпания прямой механической лопаты складывается из направленной вверх силы тяги, прилагаемой к ковшу подъемной цепью или подъемным проволочным канатом, и осевого усилия напора, прилагаемого к рукояти, на которой закреплен ковш. По своему назначению (и вместимости ковша) механические лопаты подразделяются на универсальные (0,2-2 м3), карьерные и добычные (2-5 м3) и вскрышные (8-90 м3). Все эти экскаваторы выполняются на гусеничном ходу. На основании устанавливается поворотная платформа, несущая стрелу. Нижний конец стрелы опирается (через шарниры) на эту платформу, а верхний удерживается в рабочем положении канатным подвесом, опорой которого служат треугольные рамы, тоже закрепленные на платформе. Стрела может быть рассчитана на работу с ковшом прямой или обратной лопаты, ковшом драглайна, грейферным ковшом или работу с грузоподъемным крюком.

Универсальный одноковшовый экскаватор. Экскаватор такого типа легко перестраивается на любой вид работ путем замены переднего рабочего оборудования. Все основные параметры таких экскаваторов (вылет стрелы, размеры гусеничных опор, габариты, мощность привода, линейные скорости, вместимость ковша, грузоподъемность, вид двигателя) стандартизованы. Как правило, они выпускаются с бензиновыми или дизельными двигателями, но может быть предусмотрен и электропривод.

Карьерные и добычные одноковшовые экскаваторы. Такие машины рассчитаны на самые тяжелые условия эксплуатации. Они проектируются как механические лопаты, допускающие переоборудование в драглайн. Поскольку они предназначаются для карьеров, шахт, крупных строительств, где имеется подвод электроэнергии, их оборудуют системой электропривода, основанной на управлении по напряжению всеми или некоторыми функциями - черпанием, поворотом стрелы, напором и перемещением. Основой такой системы служит двигатель-генераторный агрегат, в котором электродвигатель переменного тока механически связан с отдельными электрогенераторами, питающими приводы разных групп оборудования. Частоты вращения и вращающие моменты приводов регулируются изменением тока возбуждения электрогенераторов и электродвигателей.

Вскрышные механические лопаты. Для таких экскаваторов характерны большие радиусы черпания и разгрузки (более 100 м) и большая вместимость ковша (90 м3 и более). От малых универсальных и карьерных экскаваторов, перемещающихся на двух жестко закрепленных гусеничных тележках, они отличаются конструкцией гусеничного хода. Каждый из четырех углов их основания опирается на двухленточную гусеничную тележку. Горизонтальность основания автоматически поддерживается гидравлическими домкратами, цилиндры которых закреплены на основании экскаватора, а поршни - на гусеничных тележках.

Шире других используются существуют два варианта конструкции переднего оборудования. В одном из них основными узлами являются одноканатная двухбарабанная лебедка, рукоять круглого сечения и канатный напорный механизм, закрепленный на поворотной платформе. Подъемный механизм сбалансирован, так что при опускании ковша поднимается противовес, а опусканием противовеса облегчается поднятие ковша при срезании грунта. В другом варианте используется трехканатная лебедка без противовеса. Стреле, рукояти и напорному механизму придается особая конструкция с промежуточным шарниром, обеспечивающая независимость подвеса. Напорный механизм, закрепленный на треугольной или портальной ферме, воздействует на двухзвенную рукоять, которая поддерживается и направляется подвижным жестким звеном.

Драглайн. В отличие от прямой механической лопаты, которая разрабатывает забой, расположенный выше горизонта установки самого экскаватора, экскаватор-драглайн (как и обратная лопата) разрабатывает грунт ниже уровня стояния машины. Его ковш подвешен на подъемном канате, а черпание осуществляется подтягиванием "на себя" вторым, тяговым канатом. Ковш врезается в грунт под тяжестью собственного веса. Такое устройство позволяет разрабатывать даже крепкую скальную породу, разрыхленную взрывом.

Благодаря своим большим рабочим размерам (глубине черпания, радиусу и высоте разгрузки) драглайн особенно подходит для строительства каналов и дамб, подводного черпания, разработки россыпных месторождений и месторождений, требующих раздельной выемки покрывающей породы и промышленной руды.

Производительность драглайна зависит от глубины черпания и высоты подъема, а также от рабочего угла поворота стрелы. Экскаватор с вместимостью ковша 20 м3 снимал покрывающую породу с угольного пласта с производительностью ок. 640 000 м3 в месяц (720 рабочих часов). В ходе 14-дневных испытаний драглайн с вместимостью ковша 9 м3, разгружавший материал в хоппер, показал производительность погрузки, равную 400 м3 за 1 ч.

Основание драглайна служит для закрепления поворотной платформы. На платформе установлены стрела и барабаны лебедок для подъемного и тягового канатов. Барабаны через муфты и зубчатые передачи связаны с отдельными дизелями или электродвигателями. Подъемный канат огибает шкив на конце стрелы, а тяговый пропассован через направляющее устройство у основания стрелы. Для опускания ковша и стравливания подъемного каната машинист выключает сцепление барабанов, и ковш опускается под собственным весом. Скорость опускания регулируется тормозами. Для поворота стрелы даже на дизельных экскаваторах предусматривается система управления с двигатель-генераторным агрегатом. На экскаваторах же с электроприводом такая система управления применяется для всех функций.

Большие драглайны выпускаются на шагающем ходу, который состоит из центральной опорной плиты, боковых лыж и кулачкового или рычажного механизма, приводящего их в движение. Когда экскаватор опирается на плиту, лыжи приподняты и могут перемещаться. После их опускания экскаватор вместе с центральной плитой приподнимается, опирается на лыжи и перемещается. Шаг перемещения составляет ок. 2 м. Поскольку лыжи закреплены на поворотной платформе, ее поворотом можно изменить направление перемещения, так что машина может перемещаться даже в боковом направлении. Благодаря высокой маневренности и проходимости шаговый ход вытесняет гусеничные и другие ходовые устройства.

Башенный драглайн (канатно-скреперная установка). Это экскаватор-драглайн, стрела которого заменена натянутым между двумя башнями канатом, несущим ковш. Такой драглайн может иметь эффективный "вылет стрелы" (расстояние между башнями) до 500 м. Применяются башенные драглайны двух типов: с волочением ковша по земле от точки черпания до точки разгрузки и с перемещением его над землей. Башни могут быть установлены на гусеничном ходу. По натяжному канату ходит кабельная тележка, к которой прикреплен ковш. Когда натяжному канату дается слабина, ковш под собственным весом движется от высокой башни к низкой. На больших пролетах ковш снабжается хвостовым канатом. При приспущенном натяжном канате посредством тягового каната осуществляется черпание. По заполнении ковша натяжной канат натягивается, и ковш приподнимается для перемещения по поверхности земли. Когда ковш приходит в зону разгрузки, натяжной канат натягивают так, чтобы можно было поднять ковш на нужную высоту. Ковш разгружается через дно, для чего ему часто придают серповидную форму. Такие драглайны применяются преимущественно на строительстве дамб обвалования. Канатно-скреперные установки второго типа широко используются на заводах по производству щебня и гравия; ковш в них обычно без открывающегося дна, и управление разгрузкой осуществляется посредством тягового каната.

Экскаватор

выемочно-погрузочная машина цикличного действия для земляных работ и добычи полезных ископаемых. Экскаваторы применялись еще в Древнем Египте и Древнем Риме как средство механизации работ по углублению русел рек и каналов. В зависимости от организации процесса черпания они делятся на ряд типов: механическая лопата (прямая и обратная), драглайн, многоковшовый, роторный, грейферный и т.д. Первая паровая механическая лопата была запатентована в 1836. В настоящее время большинство экскаваторов имеет электрический или дизельный приводы. Механическая лопата. Усилие черпания прямой механической лопаты складывается из направленной вверх силы тяги, прилагаемой к ковшу подъемной цепью или подъемным проволочным канатом, и осевого усилия напора, прилагаемого к рукояти, на которой закреплен ковш. По своему назначению (и вместимости ковша) механические лопаты подразделяются на универсальные (0,2-2 м3), карьерные и добычные (2-5 м3) и вскрышные (8-90 м3). Все эти экскаваторы выполняются на гусеничном ходу. На основании устанавливается поворотная платформа, несущая стрелу. Нижний конец стрелы опирается (через шарниры) на эту платформу, а верхний удерживается в рабочем положении канатным подвесом, опорой которого служат треугольные рамы, тоже закрепленные на платформе. Стрела может быть рассчитана на работу с ковшом прямой или обратной лопаты, ковшом драглайна, грейферным ковшом или работу с грузоподъемным крюком. Универсальный одноковшовый экскаватор. Экскаватор такого типа легко перестраивается на любой вид работ путем замены переднего рабочего оборудования. Все основные параметры таких экскаваторов (вылет стрелы, размеры гусеничных опор, габариты, мощность привода, линейные скорости, вместимость ковша, грузоподъемность, вид двигателя) стандартизованы. Как правило, они выпускаются с бензиновыми или дизельными двигателями, но может быть предусмотрен и электропривод. Карьерные и добычные одноковшовые экскаваторы. Такие машины рассчитаны на самые тяжелые условия эксплуатации. Они проектируются как механические лопаты, допускающие переоборудование в драглайн. Поскольку они предназначаются для карьеров, шахт, крупных строительств, где имеется подвод электроэнергии, их оборудуют системой электропривода, основанной на управлении по напряжению всеми или некоторыми функциями - черпанием, поворотом стрелы, напором и перемещением. Основой такой системы служит двигатель-генераторный агрегат, в котором электродвигатель переменного тока механически связан с отдельными электрогенераторами, питающими приводы разных групп оборудования. Частоты вращения и вращающие моменты приводов регулируются изменением тока возбуждения электрогенераторов и электродвигателей. Вскрышные механические лопаты. Для таких экскаваторов характерны большие радиусы черпания и разгрузки (более 100 м) и большая вместимость ковша (90 м3 и более). От малых универсальных и карьерных экскаваторов, перемещающихся на двух жестко закрепленных гусеничных тележках, они отличаются конструкцией гусеничного хода. Каждый из четырех углов их основания опирается на двухленточную гусеничную тележку. Горизонтальность основания автоматически поддерживается гидравлическими домкратами, цилиндры которых закреплены на основании экскаватора, а поршни - на гусеничных тележках. Шире других используются существуют два варианта конструкции переднего оборудования. В одном из них основными узлами являются одноканатная двухбарабанная лебедка, рукоять круглого сечения и канатный напорный механизм, закрепленный на поворотной платформе. Подъемный механизм сбалансирован, так что при опускании ковша поднимается противовес, а опусканием противовеса облегчается поднятие ковша при срезании грунта. В другом варианте используется трехканатная лебедка без противовеса. Стреле, рукояти и напорному механизму придается особая конструкция с промежуточным шарниром, обеспечивающая независимость подвеса. Напорный механизм, закрепленный на треугольной или портальной ферме, воздействует на двухзвенную рукоять, которая поддерживается и направляется подвижным жестким звеном. Драглайн. В отличие от прямой механической лопаты, которая разрабатывает забой, расположенный выше горизонта установки самого экскаватора, экскаватор-драглайн (как и обратная лопата) разрабатывает грунт ниже уровня стояния машины. Его ковш подвешен на подъемном канате, а черпание осуществляется подтягиванием "на себя" вторым, тяговым канатом. Ковш врезается в грунт под тяжестью собственного веса. Такое устройство позволяет разрабатывать даже крепкую скальную породу, разрыхленную взрывом. Благодаря своим большим рабочим размерам (глубине черпания, радиусу и высоте разгрузки) драглайн особенно подходит для строительства каналов и дамб, подводного черпания, разработки россыпных месторождений и месторождений, требующих раздельной выемки покрывающей породы и промышленной руды. Производительность драглайна зависит от глубины черпания и высоты подъема, а также от рабочего угла поворота стрелы. Экскаватор с вместимостью ковша 20 м3 снимал покрывающую породу с угольного пласта с производительностью ок. 640 000 м3 в месяц (720 рабочих часов). В ходе 14-дневных испытаний драглайн с вместимостью ковша 9 м3, разгружавший материал в хоппер, показал производительность погрузки, равную 400 м3 за 1 ч. Основание драглайна служит для закрепления поворотной платформы. На платформе установлены стрела и барабаны лебедок для подъемного и тягового канатов. Барабаны через муфты и зубчатые передачи связаны с отдельными дизелями или электродвигателями. Подъемный канат огибает шкив на конце стрелы, а тяговый пропассован через направляющее устройство у основания стрелы. Для опускания ковша и стравливания подъемного каната машинист выключает сцепление барабанов, и ковш опускается под собственным весом. Скорость опускания регулируется тормозами. Для поворота стрелы даже на дизельных экскаваторах предусматривается система управления с двигатель-генераторным агрегатом. На экскаваторах же с электроприводом такая система управления применяется для всех функций. Большие драглайны выпускаются на шагающем ходу, который состоит из центральной опорной плиты, боковых лыж и кулачкового или рычажного механизма, приводящего их в движение. Когда экскаватор опирается на плиту, лыжи приподняты и могут перемещаться. После их опускания экскаватор вместе с центральной плитой приподнимается, опирается на лыжи и перемещается. Шаг перемещения составляет ок. 2 м. Поскольку лыжи закреплены на поворотной платформе, ее поворотом можно изменить направление перемещения, так что машина может перемещаться даже в боковом направлении. Благодаря высокой маневренности и проходимости шаговый ход вытесняет гусеничные и другие ходовые устройства. Башенный драглайн (канатно-скреперная установка). Это экскаватор-драглайн, стрела которого заменена натянутым между двумя башнями канатом, несущим ковш. Такой драглайн может иметь эффективный "вылет стрелы" (расстояние между башнями) до 500 м. Применяются башенные драглайны двух типов: с волочением ковша по земле от точки черпания до точки разгрузки и с перемещением его над землей. Башни могут быть установлены на гусеничном ходу. По натяжному канату ходит кабельная тележка, к которой прикреплен ковш. Когда натяжному канату дается слабина, ковш под собственным весом движется от высокой башни к низкой. На больших пролетах ковш снабжается хвостовым канатом. При приспущенном натяжном канате посредством тягового каната осуществляется черпание. По заполнении ковша натяжной канат натягивается, и ковш приподнимается для перемещения по поверхности земли. Когда ковш приходит в зону разгрузки, натяжной канат натягивают так, чтобы можно было поднять ковш на нужную высоту. Ковш разгружается через дно, для чего ему часто придают серповидную форму. Такие драглайны применяются преимущественно на строительстве дамб обвалования. Канатно-скреперные установки второго типа широко используются на заводах по производству щебня и гравия; ковш в них обычно без открывающегося дна, и управление разгрузкой осуществляется посредством тягового каната.