Карьерные экскаваторы гидравлические

Карьерные гидравлические экскаваторы HITACHI — Журнал Горная промышленность

В текущем году на страницах нашего журнала публикуется серия статей, посвященных продукции корпорации
HITACHI Construction Machinery Co., Ltd., реализуемой на российском рынке горного оборудования ее официальным дилером — .
В №1*2005 была опубликована статья о карьерных автосамосвалах, в настоящем номере мы предлагаем статью о гидравлических экскаваторах карьерного типа.

Производство гидравлических гусеничных экскаваторов HITACHI сосредоточено в Японии г. Fukaya, Bunkyo-ku, Koraku Kosumigaura Works (ZAXIS), на мощностях специ» ализированного подразделения HITACHI Construction Machinery Co., Ltd. Полный линейный ряд экскаваторов включает строительные и карьерные машины.

За 30-летний период корпорация HITACHI поставила на рынки горнодобывающих стран мира более 4000 карьерных экскаваторов всех моделей и модификаций. Среднегодовые продажи экскаваторов достигли 250 машин, что определяет 34% мирового потребления.

Современный типоразмерный ряд гидравлических карьерных экскаваторов HITACHI представлен сериями ZX и EX и включает 8 моделей. Все модели выпускаются с рабочим оборудованием типа прямая и обратная лопата (табл. 1 и 2).

Гидравлические экскаваторы карьерного типа HITACHI предназначены для разработки и погрузки в транспортные средства

как взорванных горных пород, так и пород вскрыши и полезных ископаемых, экскавируемых непосредственно из массива.

Карьерные экскаваторы HITACHI отличаются высокой эксплуатационной надежностью, обеспечивают высокую производительность и экологическую безопасность при выполнении выемочно-погрузочных работ.

Экологичность применения экскаваторов HITACHI обусловлена минимальными и низкотоксичными выхлопами дизельных двигателей, безопасными для окружающей среды и отвечающими жестким нормам, установленным Агентством по охране окружающей среды СЩА. Кроме того, в конструкциях механизмов, использующих ГСМ и СОЖ обеспечены надежные меры по недопущению утечек этих жидкостей в окружающую среду.

Достижимые параметры забоев экскаваторов с рабочим оборудованием типа прямая и обратная лопата иллюстрируют диаграммы на рис.1 и данные табл. 1 и 2.

Рис. 1 Параметры рабочей зоны экскаваторов HITACHI EX 5500 с оборудованием прямая (а) и обратная (б) лопаты

Целый ряд современных конструктивных решений обеспечил значительные преимущества использования в карьерах гидравлических экскаваторов HITACHI по сравнению с канатными мех-лопатами с традиционным рабочим оборудованием, а также с аналогами других фирм мира.

Применение высокопрочных сталей в ответственных механизмах и низколегированных сталей в основных металлоконструкциях экскаватора обеспечивает его надежную работу при больших динамических нагрузках, в условиях температуры окружающей среды от -50° до +40°С. Жесткая по конструкции D-образ-ная рама защищает поворотную платформу от деформаций при передвижении экскав

Размерные группы

В СССР/России используется следующая система размерных групп одноковшовых экскаваторов:

Читайте также:  Что такое самосвал, применение самосвала

Номер размерной группы	Эксплуатационная масса, т	Мощность основного двигателя, л.с.[прим 1]	Объём ковша (геометрический), м³[прим 2][прим 3]	Класс экскаватора[прим 4]
0	менее 3	10-40	менее 0,1	особо лёгкий
1	5-6	30-50	0,15-0,4	лёгкий
2	8-9	40-60	0,25-0,6	лёгкий
3	10-12	50-80	0,3-1,0	средний
4	19-30	80-130	0,65-1,6	средний
5	30-40	100-200	1,2-2,5	тяжёлый
6	55-60	200-350	1,6-4	тяжёлый
7	80-100	300-500	2,5-6,3	особо тяжёлый
8	100-160	400-800	5-10	особо тяжёлый

1. Мощность двигателя может выходить за пределы, указанные в размерной группе
2. Фактический объём ковша (с «шапкой») больше геометрического на 15 %-30 %.
3. При работе на тяжёлых грунтах экскаваторы оборудуются ковшами меньшего объёма
4. На железнодорожные, плавучие и шагающие экскаваторы, указанные размерные группы не распространяются

Сферы и особенности применения

Основная область использования гидравлического экскаватора – разработка грунтов (в массиве или дробленых) с их последующей погрузкой в транспортные средства или выбросом в отвал. Эти самоходные машины находят применение в следующих отраслях:

• в добыче полезных ископаемых открытым способом в карьерах,
• возведении зданий и сооружений,
• строительстве трубопроводов и объектов транспортной инфраструктуры.

Машина приспособлена для выемки грунта, расположенного ниже основания, и ее целесообразно использовать при рытье котлованов. Экскаваторы, оснащенные прямой лопатой, в основном применяются при разработке скальных и каменистых массивов средней крепости. При этом может производиться погрузка грунта в кузова автомобилей или на железнодорожные платформы. Землеройные машины с обратной лопатой являются более универсальными и могут использоваться для выполнения широкого спектра задач. Они обеспечивают рытье узких траншей с вертикальными стенками под фундаменты и трубопроводы. С их помощью возможно сооружение небольших котлованов, в том числе в крепких грунтах.

Основное рабочее оборудование экскаваторов

Одноковшовый экскаватор может быть укомплектован основным (которое пускается в ход непосредственно для копания грунта) либо дополнительным рабочим оборудованием, водружаемым на базовую машину для реализации иных операций.

Прямая лопата

Основным рабочим оборудованием, которое пускают в ход при разработке грунта выше площадки, где находится экскаватор, является прямая лопата. При подобной конструкции экскаватора ковш закреплен на рукояти, которая устанавливается на стреле шарнирно. Ну а последняя шарнирно закрепляется на поворотной платформе, о которой уже шла речь ранее.

Рисунок 3. Гусеничный экскаватор с прямой лопатой во время выполнения своих непосредственных функций

В течение эксплуатации экскаватора с прямой лопатой грунт копается в направлении от машины. Данное рабочее оборудование гарантирует максимальное усилие копания грунта и наибольшую производительность (благодаря снижению до минимума числа операций, реализуемых за один цикл копания). Наиболее логичным привлечение к работе рассматриваемых здесь землеройных машин выглядит при погрузке грунта и сыпучих материалов, а также при разработке месторождений полезных ископаемых.

Классический цикл функционирования экскаватора с прямой лопатой, продемонстрированный на рисунке ниже, включает в себя ряд операций.

1. 1. Загрузка ковша, совершаемая посредством поворота рукояти относительно стрелы. При этом положение ковша относительно рукояти и положение стрелы относительно шасси остается таким, же, каким было.
2. 2. Поворот платформы совместно с рабочим оборудованием после завершения загрузки. Далее ковш направляется к пункту разгрузки. В данный временной промежуток положение ковша относительно поворотной платформы остается прежним.
3. 3. Подъем стрелы. Данная операция, предшествующая разгрузке ковша, производится с целью увеличения погрузочной высоты.
4. 4. Разгрузка ковша. На гидравлических моделях экскаваторов совершается путем поворота ковша относительно рукояти (то есть обычным опрокидыванием), а на механических – путем открывания дна ковша.

Рисунок 4. Четрые этапа рабочего цикла экскаватора типа «прямая лопата»

Обратная лопата

Обратной лопатой оборудуются экскаваторы, проектируемые для разработки грунта ниже уровня площадки, где находится машина. В ситуации с рабочим оборудованием этого типа копание грунта осуществляется в направлении к экскаватору, то есть иначе, нежели при функционировании машины с прямой лопатой. Гидравлические модели экскаваторов, «вооруженные» обратной лопатой, обладают способностью вести разработку грунта не только ниже, но и выше уровня, на котором находится базовая машина, однако делают это с меньшей производительностью, если сравнивать с прямой лопатой.

Рисунок 5. В деле мини-экскаватор с обратной лопатой

Цикл работы данных экскаваторов отличается у моделей с разным приводом. Для примера рассмотрим основные его этапы (показаны на рисунке ниже) для гидравлических машин, имеющих независимый привод рукояти, стрелы и ковша.

Рисунок 6. Основные этапы рабочего цикла экскаватора типа «обратная лопата»

1. 1. Заглубление стрелы в выемку. В то же самое время выполняется позиционирование рукояти экскаватора.
2. 2. Загрузка ковша его поворотом относительно рукояти;
3. 3. Выглубление стрелы.
4. 4. Поворот рукояти и ковша во избежание высыпания набранного грунта (совершается синхронно с выглублением стрелы).
5. 5. Поворот платформы с базирующимся на ней рабочим оборудованием.
6. 6. Разгрузка грунта.

Грейфер

При подготовке узких котлованов большой глубины, а также для погрузки и выгрузки грунта и других материалов в дело вступают экскаваторы, в которых роль рабочего органа отводится грейферу. Рабочим органом данного типа могут комплектоваться и механические, и гидравлические экскаваторы. У вторых грейфер обычно занимает место на рукояти, заменяя ковш (его челюсти при этом имеют гидропривод). В случае с механическими экскаваторами конструкция включает канаты, на которых подвешивается грейфер.

Виды гидравлических экскаваторов по типу рабочего оборудования

• Шарнирно-рычажные. Данные экскаваторы обеспечивают возможность менять угол наклона стрелы, поворачивать ковш относительно рукояти, регулировать положение рукояти с ковшом.
• Телескопические. Рабочие движения таких машин ограничиваются выдвижением и втягиванием телескопической стрелы.

Какие преимущества дает гидравлический привод

• Упрощение кинематики трансмиссии и рабочего оборудования.
• Уменьшение габаритов и массы машины при сохранении мощности.
• Расширение номенклатуры совместимого сменного оборудования.
• Максимальное использование мощности силовой установки.
• Рациональное совмещение рабочих операций.
• Плавность движений, точная ориентация рабочего органа.
• Повышение универсальности и мобильности экскаваторов, улучшение качества работ, возможность выполнения операций в труднодоступных местах.
• Повышение производительности машин на 30–35 %.
• Увеличение усилия копания в среднем в 1,5–2 раза.
• Бесступенчатая регулировка скоростей.
• Доступность запчастей, возможность модернизации техники.
• Улучшение условий труда машиниста.

Гидравлические машины более подвижные и технологически гибкие, чем механические. Экскаваторы имеют уменьшенную массу, поэтому могут работать как прямой, так и обратной лопатой. Гидравлические модели предпочтительны для выполнения операций в сложных горно-геологических условиях.

Классификация

Карьерные экскаваторы можно классифицировать таким признакам:

• Тип ходовой части: гусеничные, шагающие.
• Принцип работы: циклического действия (одноковшовые) и непрерывного действия (роторные).
• Тип используемого двигателя: дизельные, электрические, одномоторные или многомоторные.
• Тип привода: гидравлический, гидромеханический, механический, электрический и т.д.

Принято при выборе руководствоваться принципом, что оптимально – загружать карьерный самосвал за 4-6 рабочих циклов используемого экскаватора.

Гусеничные

Этот вид экскаваторов разделяют на несколько типов по количеству гусениц, установленных на платформе: двух-, четырех- и восьмигусеничные. В качестве рабочих приспособлений применяются обратные или прямые ковши емкостью до 50 м3 и более.

Фото гусеничного карьерного экскаватора

Роторные

Эти экскаваторы могут быть гусеничными или шагающими. На конце стрелы находится вращающееся роторное колесо, на котором закреплены ковши. Объем каждого из них может достигать 6 м3. Сама стрела может быть как выдвижной, так и невыдвижной. Роторная и отвальная стрелы могут подниматься и опускаться. Диапазон действия при разработках пород – вверх до 50 м и до 25 м в глубину.

Роторный карьерный экскаватор

В движение такой экскаватор приводится электрическим мотором.

Гидравлические

Это один из наиболее распространенных видов землеройной техники, используемых при добыче руд, минералов в карьерах. Эти машины применяют для погрузки пород в транспорт.

Экскаваторы такого вида оборудуются ковшами прямого и обратного типов. Устанавливаются дизельные двигатели или электрические моторы.

Гидравлический карьерный экскаватор

Сменные рабочие органы

При необходимости реализации всевозможных специфических задач на экскаватор в качестве замены традиционному ковшу может быть установлено такое сменное рабочее оборудование, как:

• гидравлический молот (гидрорыхлитель),
• корчеватель пней,
• манипуляторный захват,
• крановое оборудование,
• ковши для производства дренажных работ,
• отвалы и мн.др.

Рисунок 8. Навесное оборудование современных экскаваторов

Огромное распространение в наши дни получили экскаваторы с гидромолотом, которые хорошо проявляют себя при рыхлении замерзшего грунта, дроблении на части негабаритных кусков горных и других твердых пород, взламывании старых асфальтных покрытий, оснований зданий, уплотнения грунта. Привод от насосов гидравлической системы базовой машины гарантирует оптимальное потребление установленной мощности и уменьшение эксплуатационных затрат.

Рисунок 9. Экскаватор с гидравлическим молотом

Перед тем как начать корчевать пни с помощью экскаватора, вместо ковша на нем ставится челюстной захват. Установка манипуляторного захвата на место основного рабочего оборудование позволяет с максимально возможной эффективностью использовать экскаватор для совершения монтажных и демонтажных работ.

Рисунок 10. Экскаватор с манипулятором в процессе реализации работ по демонтажу старой постройки

Устройство

Современный карьерный экскаватор состоит из ряда функционально законченных конструктивных узлов, позволяющих эффективно обслуживать и ремонтировать их. Можно привести следующие функциональные части:

• Рама с гусеницами.
• Двуногая стойка.
• Нижняя рама.
• Поворотная платформа.
• Кузов.
• Стрела с рукоятью.
• Ковш.

Много внимания уделяется рабочему месту оператора. Устанавливаются кабины с хорошим обзором, вибро- и звукоизолированные, с системами обогрева и кондиционирования, эргономичными органами управления, системами контроля за работоспособностью экскаватора.