Устройство и принцип работы современных экскаваторов

Шасси и ходовая часть

Существует два основных типа экскаваторов-погрузчиков: на колесной базе и на гусеничном ходу. В связи с тем, что экскаваторы-погрузчики на колесной базе способны самостоятельно доставляться на рабочий объект, они имеют повышенный спрос. Кроме этого, колесные экскаваторы имеют гораздо меньший вес, чем гусеничные. За счет уменьшения веса снижается давление на грунт, и колесные экскаваторы могут работать даже в болотистых местностях.

Экскаваторы-погрузчики на гусеничном ходу тоже имеют свои плюсы. Данные экскаваторы способны перемещаться и полноценно работать даже в условиях полного бездорожья. Им не страшна ни грязь, ни камни, ни крутые косогоры. Там где колесный экскаватор не сможет просто проехать, гусеничный способен полноценно работать. Но вот доставлять такую технику на объект необходимо с помощью специального транспорта.

Принцип работы

Экскаваторы характеризуются простотой функционирования. Оператор, используя панель управления в кабине, перемещает ковш, набирает грунт или другой материал, переносит его на определенное расстояние и высыпает. При этом выемку земли или твердых пород экскаватор может производить не только на уровне площадки, но и выше или ниже ее поверхности. Практически любая модель при необходимости может оснащаться различным сменным оборудованием. Например, сегодня для экскаваторов выпускаются специальные виды ковшей, стрелы, рукояти, рыхлители, крюки, копровые мачты и иные рабочие инструменты.

Поршневые насосы и моторы экскаватора

Поршневые насосы экскаватора работают за счет движения поршня внутри цилиндра. При движении поршня в одном направлении, насос подает гидравлическую жидкость в систему, а при движении поршня в обратном направлении насос вновь заполняется жидкостью. Этот принцип работы позволяет обеспечить постоянный поток жидкости в системе экскаватора.

Поршневые моторы экскаватора выполняют обратную функцию по сравнению с насосами. Они получают гидравлическую жидкость от системы и используют ее энергию для привода механизмов экскаватора. Внутри мотора поршень приводит в движение вал, который передает энергию на рабочий механизм экскаватора, такой как гидромотор вращения или подъемный механизм.

Поршневые насосы и моторы экскаватора обладают высокой эффективностью и надежностью в работе. Они могут быть различных типов, но основной принцип работы остается одинаковым — передача энергии за счет движения поршня. За счет использования гидравлической жидкости, экскаватор может осуществлять мощные действия, такие как копание, выемка грунта или перемещение тяжелых грузов.

Как устроен гусеничный экскаватор?

Сегодня гусеничные экскаваторы можно отнести к числу наиболее востребованных машин в мире. Высокая популярность объясняется просто: ими легко управлять, они обладают высокими показателями мощности, комплектуются экономичными силовыми установками, обеспечивают прекрасную обзорность для оператора, имеют комфортную панель управления и высокие параметры производительности.

Технические характеристики гусеничных экскаваторов позволяют применять их в самых сложных условиях, в экстремальном климате, на местности с разным рельефом. Управление гусеничным экскаватором освоить довольно легко. Современные модели таких машин обладают всеми возможностями, чтобы оператор мог без особых усилий и долгой подготовки выполнять разные виды работ.

Основные характеристики мини-экскаваторов

В странах Европы мини-экскаваторы классифицируются по вместимости ковша и по массе машины. В Великобритании малогабаритные экскаваторы разделены на 3 категории: микро, собственно мини и супермини. Масса стандартных мини-экскаваторов составляет 1-5 т. К категории супермини относят экскаваторы массой 6-10 т. В то же время в Великобритании мини-экскаваторы разделены на 3 основные группы: массой до 2 т, от 2 до 3,5 т и свыше 3,5 т. В Японии мини-экскаваторы классифицируют по вместимости ковша.

Все фирмы обращали особое внимание на вопросы перебазировки мини-экскаваторов. Так, перебазировка на стандартных или специальных низкорамных прицепах трудностей не вызывает

Имеется также опыт перемещения мини-экскаваторов в машинах со съемными кузовами и на контейнеровозах, на которые мини-экскаватор самопогружается с помощью своей стрелы и так же разгружается.

Как классифицируются агрегаты

Экскаваторы, выполняющие раскопки с помощью последовательных повторяющихся операций, называются циклическими (прерывистыми) машинами. Такие машины включают одномолочные устройства.

Если выполняются одновременные операции, устройство называется непрерывной рабочей машиной. В рабочих командах такие экскаваторы используются несколько устройств для левбар, резки и вытеснения скребки, а также фрезерное оборудование.

Мульти-мужской экскаватор

Система привода современного экскаватора — это сгорание или электрический тип (внешний источник питания), в одном или многоуровневом двигателе.

Сила передается на основные элементы и шасси со следующими приводами

• Механический тип;
• Версия с объемом гидравлической;
• Через гидромеханические единицы — крутящий момент преобразователя и механические сборы передачи
• Электрический — как правило, для многоугольников.

Система шасси — гусеничный, пневматический или резки. Железнодорожные платформы на рельсах и транспортных средствах с плавающей водой редки.

Гидроцилиндры экскаватора

Гидроцилиндр состоит из двух основных элементов – цилиндра и поршня. Цилиндр представляет собой внешнюю оболочку, а поршень разделяет внутреннее пространство на две камеры: рабочую и западную.

Внутри гидроцилиндра находится гидравлическое масло, которое подается из гидростанции при помощи насоса. Под давлением масла поршень перемещается внутри цилиндра, передвигая рабочие органы экскаватора.

Управление гидроцилиндрами осуществляется при помощи гидравлических клапанов. Как правило, гидроцилиндры экскаватора могут быть одностороннего или двустороннего действия.

Односторонний гидроцилиндр имеет одну камеру и двигается только в одну сторону, а двусторонний гидроцилиндр имеет две рабочие камеры и может перемещаться в обе стороны.

Гидроцилиндры экскаватора имеют различные размеры и мощность в зависимости от типа и грузоподъемности экскаватора. Они являются одной из ключевых деталей конструкции экскаватора и обеспечивают его эффективную работу при выполнении различных задач.

Преимущества гидроцилиндров экскаватора:	Недостатки гидроцилиндров экскаватора:
— Высокая мощность и надежность	— Возможность утечки масла
— Удобство управления и плавность движений	— Необходимость регулярного технического обслуживания
— Возможность регулировки скорости и силы давления	— Высокая стоимость замены или ремонта

Можно ли использовать экскаватор для погрузо-разгрузочных работ?

При необходимости можно. Но лучше использовать погрузчик. Впрочем, есть машины, оснащенные оборудованием и для экскавации, и для погрузки. Конечно же, погрузочный ковш имеет большую вместимость. Например, погрузчик-экскаватор ПК-301 производства ОАО «Муроммашзавод» оборудуется экскаваторным ковшом объемом 0,48 м3 и погрузочным – 1,5 куб.м. Кстати, имеет неплохие характеристики: максимальная глубина копания – 420 см, максимальная высота подъема ковша экскаватора – 520 см, максимальная высота погрузки в транспортное средство – 352,5 см.

Приобретая одну машину вместо двух, потребитель получает экономию средств при покупке, также снижаются затраты на обслуживание и ремонт

Особое внимание уделено созданию безопасных и комфортных условий труда машиниста: усилие на рычагах и педалях значительно ниже нормативных, рулевая колонка с изменяемым углом наклона, хорошая обзорность. Удобная кабина имеет хорошую звукоизоляцию, оснащена регулируемым креслом на упругой подвеске с поворотом на 360 градусов

Имея колесное ходовое устройство, ПК-301 может свободно перемещаться по автодорогам.

313D2L

Гусеничные экскаваторы этой модели обладают полезной мощностью 68 кВт и массой 13,7 т. Они отличаются улучшенным управлением, высокой универсальностью, имеют удобную модернизированную кабину и просты в эксплуатации. Такой набор характеристик позволил экскаваторам 313D2L стать ведущими в своем классе.

Машины укомплектованы эффективными мощными двигателями Cat С4.4, которые за счет механического регулятора на 14 % уменьшают топливные затраты по сравнению с аналогичными моделями. При этом усилия копания и подъема остаются на том же высоком уровне. Двигатель стабильно работает даже при заправке топливом ненадлежащего качества, что обусловлено низким давлением в системе подачи топлива. Пользователям доступен широкий спектр навесного оборудования, что позволяет приспособить экскаватор под выполнение различных задач.

Принципы работы экскаватора

Основной механизм экскаватора — гидравлическая система, которая обеспечивает эффективную работу машины. Гидравлические цилиндры и насосы позволяют управлять движением различных элементов экскаватора: руки (стрелы), ковша, гусениц и других. При помощи гидравлической системы экскаватор может осуществлять вращение, подъем и опускание, продольное и поперечное перемещение.

Для перемещения материалов экскаватор оснащен ковшом, закрепленным на конце руки. Ковш может иметь различную форму и вместимость, в зависимости от задачи, которую необходимо решить. Ковш также может быть шарнирно соединен с рукой, что позволяет ему осуществлять различные движения и прижимать материал к земле.

В основе работы экскаватора лежит принцип действия пальцев руки. При помощи гидравлической системы пальцы могут сжиматься и разжиматься, захватывая и освобождая материал. Это позволяет экскаватору добираться до труднодоступных мест и осуществлять точные и аккуратные действия.

Кроме гидравлической системы, экскаватор также оснащен двигателем, который обеспечивает его энергией. Двигатель может быть дизельным или электрическим. Двигатель приводит в действие гидравлическую систему и другие механизмы экскаватора, обеспечивая его работу.

Принципы работы экскаватора базируются на использовании гидравлики и механики. Комбинированное использование этих принципов позволяет экскаватору выполнять разнообразные задачи, такие как копка траншей, перемещение грунта, разрушение сооружений и других работ.

Основные принципы работы экскаватора:
Использование гидравлики для управления движением экскаватора
Механическое перемещение материалов с помощью ковша и руки
Двигатель, обеспечивающий энергию для работы экскаватора
Комбинированное использование гидравлики и механики

Как устроен НОЭ на пневмоколёсном ходу. (см. рис.)

Навесное оборудование для экскаватора, может поставляться отдельно, навешивается и закрепляется на поворотной колонке, смонтированной на пневмоколёсном тракторе, приспособленном для его установки.

Основным несущим органом навесного оборудования является стрела, шарнирно закреплённая на поворотной колонке балка коробчатого сечения, которая имеет возможность поворачиваться в вертикальной плоскости с помощью гидроцилиндра привода стрелы.

На верхней части стрелы шарнирно закреплен двуплечий рычаг, который называется рукоять. Она приводится с помощью гидроцилиндра, шарнирно закреплённого на стреле и на конце рукояти, которая также, может поворачиваться в вертикальной плоскости.На втором конце рукояти шарнирно закреплён ковш, который с помощью гидроцилиндра может поворачиваться в вертикальной плоскости, совершая рабочий цикл.

Поворот стрелы в горизонтальной плоскости осуществляется с помощью механизма поворота колонки, приводимого от двух гидроцилиндров, создающих момент поворота.Вместо ковша, по этой же кинематической схеме, могут устанавливаться прямая и обратная лопата, сменный грузовой крюк и другие рабочие органы.

В передней части трактора может, при необходимости, устанавливаться бульдозерный отвал. Привод подъёма и опускания бульдозерного отвала осуществляется, также от двух гидроцилиндров.

 Навесные одноковшовые экскаваторы оснащёны выносными опорами, для придания устойчивости агрегату при его работе.Управление всеми гидроцилиндрами приводов рабочих органов, осуществляется от панели гидравлических распределителей, размещённой в кабине управления.Все шарнирные пары выполнены на основе скольжения.

Передняя кромка ковша снабжена зубьями, выполненными из износостойкой стали.Система управления НОЭ. 

Как устроен экскаватор

На примере одноковшового экскаватора на пневмоколесном ходу рассмотрим устройство этой спецтехники, которая состоит из таких основных частей:

• Опорно-поворотное устройство.
• Пневмоколесное ходовое устройство.
• Выносная опора.
• Поворотная платформа.
• Силовая установка.
• Гидроцилиндры стрелы, рукояти, ковша.
• Стрела.
• Рукоять.
• Ковш.
• Кабина машиниста.
• Бульдозерный отвал.

Опорно-поворотное устройство

Опорно-поворотное устройство экскаватора позволяет платформе машины совершать полный оборот в обе стороны вокруг вертикальной оси. К прочности и надежности этого механизма предъявляются повышенные требования, поскольку он воспринимает не только собственный вес платформы с оборудованием, но также и ветровые нагрузки, и толчки во время копания.

В современных моделях экскаваторов широкое распространение получили опорно-поворотные устройства на базе опорно-поворотных кругов с шариками или роликами в виде тел качения. Такая конструкция стала использоваться вместо каткового устройства и благодаря отсутствию в ней центральной центрирующей цапфы, уменьшена масса, снижено сопротивление повороту, упрощено обслуживание и т.д.

Гидросистема

В гидросистему экскаватора входит комплект узлов, деталей и агрегатов, в том числе и таких:

• Сдвоенная регулируемая помпа с суммирующей регулировкой мощности.
• Клапанный блок.
• Распределительная аппаратура.
• Гидравлический мотор.
• Гидроцилиндры.
• Фильтры.
• Бак.
• Гидролинии.
• Соединители, фитинги, крепеж.

Крутящий момент от силовой установки экскаватора передается на вал гидронасоса и преобразуется в гидравлическую энергию, которая через клапана управления приводит в движения цилиндры стрелы, рукояти и ковша машины.

Ходовая часть

Экскаваторы с пневмоколесной ходовой имеют лучшую маневренность, чем техника на гусеничном шасси. По проходимости и преодолению уклонов, и неровностей почвы гусеничная ходовая имеет преимущества перед пневмоколесным шасси.

Ходовая часть пневмоколесного экскаватора является базой для поворотной платформы с двигателем и рабочим механизмом и состоит в том числе из таких частей:

• Несущей рамы.
• Карданного вала.
• Коробки передач.
• Откидные опоры.
• Передний и задний мост.
• Отвал.
• Колеса.

В движение экскаватор приводится с помощью гидравлической системы и гидромотора на раме. Передняя ось оснащена поворотным механизмом, а шасси комплектуется рабочей и стояночной тормозной системой.

Шасси гусеничного экскаватора выполнено в виде рамы, в средней части которой находится опора с зубчатым венцом. В нее входят в том числе такие элементы:

• Привод.
• Гидравлическое оборудование.
• Гусеницы.
• Направляющие и опорные катки.
• Механизм натяжения гусениц.
• Левый и правый закрывающие кожухи.

Направление движения гусеничного экскаватора изменяется благодаря стопору одной из гусениц, привод на которые идет от гидромотора через многоступенчатый редуктор.

Электросхема

Электросхема дизельного экскаватора состоит преимущественно из системы пуска мотора, освещения и оповещения. Основные элементы, которые входят в электрооборудование дизельной землеройной техники на примере экскаватора Э-652А:

• Генератор.
• Блок предохранителей.
• Мотор вентилятора.
• Стартер.
• АКБ.
• Амперметр.
• Выпрямитель.
• Передние, задние фонари.

318D2L

Гусеничный экскаватор данной модели отличается увеличенной до 84 кВт мощностью. Возросла и эксплуатационная масса (17,8 т). Модель также отличается от предшественников улучшенной управляемостью и высоким уровнем комфорта, что делает ее универсальным и функциональным инструментом для выполнения разноплановых производственных, дорожных и строительных задач.

Экскаваторы 318D2L оснащены мощными приводами Cat С4.4 ACERT с электронным управлением и удовлетворяют передовым экологическим стандартам США, Японии, Китая и ЕС. Вместе с эффективной гидросистемой такие двигатели обеспечивают отличную производительность при экономичном расходе топлива. Высокопрочные несущие конструкции экскаватора выдерживают значительные эксплуатационные нагрузки, что позволяет использовать машину в самых тяжелых условиях. Из кабины открывается превосходный обзор, что способствует обеспечению безопасных условий работы на площадке.

Устройство роторного экскаватора

Роторный экскаватор — это мощная техника, которая используется для земляных работ и добычи полезных ископаемых. Он оснащен особым механизмом, который позволяет рыть и перемещать грунт, а также разрушать породы.

Основные части роторного экскаватора:

• Корпус – это основная часть экскаватора, в которую встроены все механизмы.
• Кабина – место, где располагается оператор экскаватора. Он управляет машиной и наблюдает за процессом работы.
• Ротор – это вращающийся инструмент экскаватора, который может быть снабжен различными насадками, в зависимости от цели работы.
• Ходовая часть – позволяет экскаватору перемещаться по рабочей поверхности. Чаще всего это гусеничная конструкция.
• Механизм поворота – ответственен за вращение верхней части экскаватора, на которой расположена кабина и ротор.
• Ковш – насадка на роторе, предназначенная для съема грунта или ископаемого.

Роторный экскаватор может быть оснащен различными дополнительными приспособлениями, такими как молот, гидромолот или гидробур. Они позволяют увеличить функциональность и эффективность работы экскаватора в зависимости от конкретной задачи.

Работа роторного экскаватора основана на следующих принципах:

1. Оператор управляет экскаватором из кабины, используя рычаги, педали и переключатели.
2. Ротор начинает вращаться, что позволяет ему проникнуть в грунт или породу.
3. Под действием вращения ротора и с помощью ковша грунт или ископаемое поднимается и перемещается в нужное место.
4. Если необходимо разрушить породу, то экскаватор может использовать молот, гидромолот или гидробур.

Роторные экскаваторы широко используются в строительстве, горной промышленности, сельском хозяйстве и других сферах деятельности, где требуется выполнение земляных работ или добыча полезных ископаемых. Благодаря своей мощности и эффективности они позволяют значительно ускорить процесс работы и снизить трудозатраты.

Оснащение

Самые основные элементы всех видов экскаваторов-погрузчиков – это два ковша: погрузочный и экскаваторный. Погрузочные ковши, в свою очередь, можно разделить на ковши с грейферными челюстями и без челюстей. Обычный ковш без наличия челюстей выполняет функцию перемещения грузов и отвала. Ковш с наличием грейферных челюстей используется в качестве захвата, скрепера и подъемника.

Существуют и разновидности экскаваторных стрел, которые могут крепиться к кузову фиксированным методом, или же с помощью специальной каретки. Стрелы на каретке – более удобные в использовании, ведь стрела может смещаться в стороны относительно своей ости. Но из-за сложности механизма, стоимость таких экскаваторов-погрузчиков гораздо выше.

Данные ковши – это стандартное оборудование любого экскаватора погрузчика. Но экскаваторы-погрузчики оснащаются еще и дополнительным оборудованием.

Виды дополнительного оборудования:

• гидромолоты, которые в зависимости от размеров и мощности способны разбивать довольно-таки твердые породы камня;
• разнообразные специфические захваты, с помощью которых перемещают конкретные определенные грузы;
• вилки для поддонов предназначены для поднятия грузов на поддонах;
• специальное оборудование, с помощью которого перемещают волокнистые и длинномерные типы грузов;
• нестандартное оборудование, которой изготавливается только под заказ.

Неисправности гидросистемы экскаватора

Устройство гидравлического экскаватора сложное и крайне надежное, однако возможны разного рода поломки и неисправности. Серьезный выход из строя сможет диагностировать и исправить только компетентный сотрудник специализированной СТО, простейшие поломки сможет определить оператор, используя свои органы чувств. К наиболее частым проблемам, которые могут иметь место при эксплуатации спецтехники, относится следующее:

• подтекание в местах соединения жидкой среды – возможно, износились уплотняющие элементы, слабо затянута резьба соединителей;
• слишком шумная работа помпы – вероятна кавитация, несоосность, износ муфт и редукторов;
• вспенивание гидрожидкости в маслобаке – может, ее уровень меньше минимума или на всасывающем участке подсасывается воздух;
• шум при включении клапанной аппаратуры – возможно, произошла разрегулировка, засорение, поломка и износ элементов;
• малая скорость выполнения операций, недостаточное усилие рабочих элементов – вероятно, что имеют место большие утечки жидкой среды, сниженная подача помпы, сбитые настройки клапана предохранения;
• перегрев компонентов гидравлики – насоса, цилиндров, мотора, распределителей, рабочей жидкости – может возникать из-за недостаточного количества масла в системе, засорения фильтров, сапуна, неисправностей и изнашивания агрегатов.

Соответствие параметров работы гидравлической системы экскаватора заводским нормам – залог нормального функционирования машины и ее длительного срока службы. Поэтому перед поиском поломки стоит проверить и измерить значение следующих характеристик:

• давления жидкости на входной линии помпы;
• температуры рабочего масла и ключевых узлов гидравлики;
• состояние рабочей жидкости (загрязненность) и ее количество;
• уровень шума, наличие стуков.

Для обнаружения многих поломок в гидравлике экскаваторной техники требуется специальный инструмент: термопара, самописец, измеритель шума, преобразователь давления, счетчик частиц, термометр либо температурный датчик, секундомер, градуированный сосуд. Гораздо проще и эффективнее самостоятельного поиска неисправностей будет обращение в сертифицированную СТО. А если экскаватор и его гидросистема находится на гарантии, то самодеятельность и вовсе нежелательна.

Правила выбора карьерного экскаватора

Карьерный экскаватор – это один из самых востребованных видов техники, когда речь идет о задачах, связанных с большим объемом земельных работ. Его широко используют в областях открытой выработки.

Именно эта техника влияет на то, с какой скоростью будет продвигаться работа. То есть она отвечает за интенсивность разработки месторождений. А объем и качество добытых полезных ископаемых, в свою очередь, влияют на российскую экономику.

С учетом всего вышесказанного, нетрудно понять, почему выбирать карьерный транспорт нужно с умом.

Чтобы определить, какая техника нужна для работ, обращают внимание на следующие факторы:

Устройство одного из самых популярных карьерных экскаваторов ЭКГ-12,5

• условия, в которых она будет эксплуатироваться;
• мощность машины;
• число ковшей.

Если горнодобывающие работы будут вестись на земле со слабой несущей способностью, стоит сделать выбор в пользу гусеничного экскаватора. Конструкция этой машины такова, что ее масса равномерно распределена по поверхности. Благодаря этому она легко преодолевает различные препятствия.

Этот вид техники отличается большой надежностью и приспособлен к работе в любых климатических условиях в любое время года. Для удобства и комфорта операторов все современные модели оснащены специальной климатической аппаратурой.

В условиях густых застроек, например, в черте города, с работой лучше справятся пневмоколесные экскаваторы. Это машины с небольшими габаритами, довольно быстрые и маневренные, чтобы свободно перемещаться между зданиями. При передвижении они не повреждают дорожное покрытие и не оставляют вмятины и ямы в грунте.

Для разработки месторождений этот тип экскаватора почти не используется, так как обладает низкой проходимостью и не способен преодолевать серьезные препятствия.

Назначение экскаваторов

По назначению экскаваторы делятся на группы:

• Дорожно-строительные.
• Универсальные.
• Вскрышные.
• Подземные.
• Карьерные.

Восстановленная техника наряду с новой успешно решает как дорожно-строительные, так и другие задачи по выемке и перемещению грунта.

Когда экономически н оправданно приобретение новой техники, предприятия рассматривают машины с наработкой. Ресурс экскаваторов измеряется в моточасах до капитального ремонта, а технический сервис состоит из плановых ремонтов и обслуживаний. Так, универсальный одноковшовой экскаватор с наработкой после технических процедур по восстановлению и замене изношенных узлов и деталей в специализированном сервисе полностью готов к эксплуатации на объектах заказчика.