Классика жанра

Главной землеройно-транспортной машиной в мире является экскаватор. В настоящее время во всем мире почти прекращено производство экскаваторов-драглайнов. Очень мало выпускают экскаваторов с ковшом -прямая лопата. При этом существенно увеличилось производство экскаваторов с ковшом - обратная лопата, а также количество их типоразмеров. Как проявление универсальности, многие фирмы начали производство экскаваторов-погрузчиков, экскаваторов на колесных тракторах, являющихся относительно универсальными машинами и совмещающих в себе две машины: экскаватор с ковшом - обратная лопата, пневмоколесный фронтальный ковшевой погрузчик, и другое навесное оборудование.

Поскольку экскаваторы работают в основном с погрузкой грунта, каменной породы и руды в автотранспортные средства, их классификация может быть привязана к грузоподъемности автомобилей-самосвалов. Среди автомобилей-самосвалов можно выделить:

• автомобили-самосвалы с шарнирно-сочлененной рамой грузоподъемностью 22-36 т (типа МоАЗ-7505 и БелАЗ-7540 и 7548);
• автомобили-самосвалы грузоподъемностью 14-20 т (типа КамАЗ-53229, КамАЗ-65111, МАЗ-5516, КрАЗ-65034);
• автомобили-самосвалы грузоподъемностью 9-13 т (типа КамАЗ-55118, КамАЗ-55111, МАЗ-5551,КрАЗ-6510);
• автомобили-самосвалы грузоподъемностью 5-8 т (типа ЗИЛ-ММЗ-4508, КамАЗ-55102);
• автомобили-самосвалы грузоподъемностью 2,5-4 т (типа ЗИЛ-САЗ-1503, ГАЗ-САЗ-3507, ГАЗ-САЗ-4509).

Выбор емкости ковша экскаватора обычно производят по простейшей зависимости - из условия выгрузки в кузов автомобиля-самосвала 4-6 (5) ковшей грунта.

При погрузке разрабатываемого экскаватором грунта в автомобиль-самосвал для реализации производительности экскаватора необходимо, чтобы до отхода одного самосвала уже был готов к приему грунта следующий. Кроме того, определенное снижение производительности экскаватора наблюдается из-за увеличения цикла его работы (включающего время подвода ковша к забою, набора грунта, поворота экскаватора к самосвалу, подвода ковша к самосвалу, разгрузки ковша, поворота экскаватора от самосвала к забою) при выгрузке грунта в кузов самосвала.

В таблице 1 представлены: зависимость выбора вместимости основного ковша экскаватора от грузоподъемности и вместимости автомобиля-самосвала, длительность цикла экскаватора и рекомендуемая расчетная производительность.

Фактически, как будет показано дальше, каждый типоразмер экскаватора имеет не один, а несколько сменных ковшей различной вместимости (емкости с шапкой) для разработки и погрузки материалов различного объемного веса.

Таблица 1

* средняя длительность цикла, принятая для расчета производительности

Отдельной графой выделены мини-экскаваторы с ковшом вместимостью менее 0,2 м3 (от 0,01 до 0,15 M3), применяемые для прокладки коммуникаций.

В таблицу не попали экскаваторы с емкостью ковша более 4 м3 которые используются в основном на разработке и погрузке скальной породы и руд и к которым относятся почти все экскаваторы с ковшом - прямая лопата.

В таблице 2 представлена номенклатура экскаваторов на гусеничном и колесном ходу с ковшом вместимостью от 0,2 до 4,0 м3 основных мировых и отечественных производителей. В таблице 3 представлена номенклатура мини-экскаваторов (компакт-экскаваторов) с ковшом вместимостью менее 0,2 м3 основных мировых производителей; в России и странах СНГ мини-экскаваторы не выпускаются.

Экскаваторам на базе пневмо-колесных тракторов (включая экскаваторы-погрузчики), пользующимся сегодня во всем мире повышенным спросом, будет посвящена отдельная статья.

Данные таблиц 2 и 3 показывают, что ведущие мировые производители экскаваторов уделяют большое внимание расширению типоразмерного ряда и номенклатуры этих машин, т.е. основной тенденции развития строительной техники в условиях рыночной экономики. Производители экскаваторов России и стран СНГ пока по этому показателю значительно уступают. Следует отметить только достаточно широкий ряд моделей экскаваторов Тверского ЭЗ.

Также различные наибольшие значения имеют глубина копания, радиус копания и высота выгрузки, которые определяются длиной стрелы и рукояти. Так, например, на колесных экскаваторах М312 -М320 фирмы «Caterpillar» применяются стрелы: моноблочная и с бесступенчатой регулировкой длины, и рукояти: короткая, средняя, среднедлин-ная, длинная и сверхдлинная, т.е. длиной от 1,6 до 3,0 м.

Таблица 2 Номенклатура мини-экскаваторов на гусеничном ходу

Третья тенденция развития экскаваторов - многофункциональность техники. Кроме ковшей различной вместимости, современные экскаваторы имеют и другое рабочее оборудование.

Экскаваторы фирмы «Komatsu» имеют сменное рабочее оборудование:

• ковши различной вместимости;
• вращающиеся ударные головки;
• виброуплотнители;
• гидравлические молоты;
• клещи для разрушения бетонных конструкций;
• ножницы для разрушения металлоконструкций.

Экскаваторы фирмы «Caterpillar» имеют:

• блок быстрой смены рабочего оборудования;
• ковши общего назначения, скальные и опрокидные, с прижимом;
• грейферы для строительных работ, клещи для дробления и сноса строений, для мусора и другие;
• механические навесные ножницы;
• гидромолоты;
• виброплиты;
• бетонолом;
• бетоноизмельчители;
• бурильный молоток и шнеко-вый бур;
• механический распылитель.

Экскаваторы фирмы «Hitachi» имеют сменное рабочее оборудование:

• ковши различной вместимости;
• грейферы двух типов;
• клещи для разрушения бетона;
• ножницы для резки металла;
• измельчитель кусковых материалов: камня, бетона;
• разрушитель дорожного асфальтобетонного покрытия;
• магнитный подъемник металлолома;
• вильчатый и другие захваты;
• захват для металлолома;
• шнековый бур;
• свайный копер;
• захваты для лесоматериалов.

Экскаваторы фирмы «Case» имеют сменное рабочее оборудование:

• 6 типов ковшей;
• 8 типов грейферов.

Экскаваторы фирмы «Unex» имеют сменное рабочее оборудование:

• ковши 7 типов;
• рыхлительный зуб;
• трамбующее оборудование;
• бур;
• гидромолот;
• магнит;
• грейферы 6 типов;
• крюк.

Указанное оборудование обеспечивает выполнение большого перечня земляных, погрузочных, строительных, конструкционных и ремонтных работ в промышленном, химическом, дорожном, мелиоративном и других видах строительства.

Классические экскаваторы и сегодня остаются группой строительных машин, которая постоянно развивается. Практически все ведущие фирмы-производители экскаваторов ежегодно предлагают на рынке новые модельные ряды и новинки техники.

Komatsu с 2002 г. предлагает новую «7» серию экскаваторов, имеющих повышенную производительность, надежность, долговечность и сниженный эксплуатационный расход. Эти машины имеют более мощные двигатели, более высокие усилия резания и быстродействия рабочего оборудования, повышенную прочность стрелы и рукояти, облегченный запуск двигателя за счет введения подогревателя, мощного стартера и аккумулятора большей емкости. Уменьшена вибрация пола кабины, введено повышенное давление воздуха в кабине для препятствования попаданию пыли; введена новая система диагностики узлов машины и система охраны от угона.

Case предлагает с 2001 г. новый модельный ряд гусеничных экскаваторов (13 моделей), являющийся результатом сотрудничества с фирмой «Sumitomo» (Япония). Новый модельный ряд характеризуется:

• электронным управлением двигателя, оптимизирующим мощность, снижающим расход топлива на 20-30%, повышающим экономичность и рентабельность эксплуатации, снижающим выброс вредных веществ в выхлопных газах;
• новой системой фильтрации масла в гидросистеме, обеспечивающей очистку масла от частиц размером до 1 мк и увеличивающей длительность работы масла в гидросистеме до 5000 ч;
• увеличением длительности работы масла в двигателе до 500ч;
• кабиной оператора, обеспечивающей высокий уровень комфорта;
• применением универсальной сцепки для рабочего оборудования.

Колесные экскаваторы фирмы «Case» (WX90 и WX120) имеют наивысшую в данном классе маневренность (до 30 км/ч), привод на передние колеса, на обе оси и крабовый ход. Применение тихоходных двигателей со сдвоенной мощностью позволяет работать на меньшей мощности на режимах холостого хода и малых загрузках, что уменьшает шум и расход топлива.

Caterpillar в 2002 г. предложил новую серию экскаваторов «С» (320С, 325 CL, ЗЗОС, М312С, М315С и др.). Новые модели поставляются с прямой стрелой плавно-изменяемой длины, со стрелой ступенчато-изменяемой длины, с удлиненной стрелой и рукоятью. Машины серии «С» по сравнению с экскаваторами серии «В» имеют: на 6% меньшую длительность рабочего цикла благодаря увеличению мощности двигателя на 5-10% и увеличению на 10-15% гидропотока в гидросистеме привода рабочего оборудования. Это обеспечивает, в конечном итоге, увеличение производительности на 5-15%. Улучшена обзорность в кабине оператора, упрощено управление и обеспечено более эргономичное расположение джойстиков управления. Увеличено пространство для ног оператора, установлено настраиваемое (по параметрам человека) подрессоренное кресло оператора. Введен климатический контроль воздуха в кабине.

На машинах применены 6-цилиндровые дизельные двигатели с электронной системой впрыска и турбонаддувом. Эти двигатели имеют большую надежность, малую потребность в ТО, экологичны, экономны благодаря снижению оборотов в режимах холостого хода и при снижении нагрузки.

Hitachi переходит на выпуск экскаваторов новой серии «ZX» (ZAXIS). Серия характеризуется по сравнению с машинами ЕХ:

• большей скоростью передвижения и поворота за счет использования трехнасосной гидросистемы;
• комфортабельной кабиной с автоматической системой кондиционирования;
• увеличенной долговечностью шарниров ковша, лучшей смазкой и стойкой окраской;
• меньшей трудоемкостью ТО, более редкой необходимостью смазки и смены масла.

Volvo приступила к выпуску экскаваторов новой серии «В», имеющих:

• новые 6-цилиндровые дизели с турбонадувом;
• гидросистему с минимальными усилиями управления и повышенными скоростями движения ковша и поворота, повышающую производительность машин;
• усовершенствованную кабину, повышающую комфорт и удобство работы оператора за счет снижения шума и вибрации, введения эффективной системы вентиляции, применения эргономичного регулируемого сиденья и удобного рычага управления;
• систему диагностики узлов машины (Service Contronic);
• новую электронную систему управления и контроля, включающую компьютер и обеспечивающую высокую точность балансировки мощности двигателя, гидравлики и других систем;
• ряд решений по повышению долговечности и надежности деталей и узлов машины: хромированные оси, встроенные в гидроцилиндры деленферы.

Daewoo выпустила на рынок новую пятую (V) серию экскаваторов («Solar»), отличающуюся тем, что:

• гусеничные модели 290LC-V и 300 LC-V выпускаются также с супердлинной стрелой, увеличивающей глубину копания до 15,45 и 17,44м;
• колесные модели 170W-V и 200W-V выпускаются с моноблочной стрелой и стрелой с изменяемой геометрией, что увеличивает глубину и радиус копания, высоту выгрузки.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что развитие экскаваторов у различных производителей задевает, в основном, общие направления: повышение производительности и снижение затрат времени на транспортирование, повышение надежности, долговечности и комфортности работы оператора. В итоге больше отдача и меньше затрат.

Таблица 3 Номенклатура экскаваторов на гусеничном и колесном ходу