Мегаконструкции. Крупнейший в мире экскаватор Bagger 293

Траншейный экскаватор — это узкоспециализированная землеройная техника продольного копания. Используется она практически во всех отраслях промышленности, в сфере обороны и мелиорации. По устройству рабочий орган на базовом транспортном средстве может быть установлен стационарно или в съемном варианте. Модульная техника выпускается в небольших количествах. Как правило, роторный траншейный экскаватор стоит на вооружении инженерных подразделений силовых структур (ПЗМ, БАТ-М). Съемные агрегаты более популярные, так как имеют широкие возможности. Современные тягачи и тракторы практически всегда оснащены валом отбора мощности и универсальным кронштейном, что позволяет их использовать в комплексе с навесным экскаватором. Однако мощность прицепных устройств ограничена. Большая эффективность работы достигается при использовании модульных ЭТР.

Область применения траншейных экскаваторов

Рабочим инструментом этих машин являются цепи на роликах или ковши, жестко закрепленные на вращающемся колесе. Основное назначение землеройной техники — копать траншею определенной глубины и ширины. Сфера использования траншейных экскаваторов довольно широка.

Они привлекаются к земляным работам на таких объектах:

• Магистральные трубопроводы. Копка грунта проводится на значительную глубину для защиты труб от давления транспорта. Ширина траншей может составлять до 120 см. Если ковш траншейный для экскаватора имеет недостаточную ширину, то проходка проводится столько раз, сколько необходимо для достижения заданных параметров.
• Строительство жилых домов и инженерных сооружений. Экскаватор траншейный цепной способен выкопать глубокий котлован для фундамента. Используя рабочий орган, ширина которого составляет 40-60 см, землеройная машина делает ровную и аккуратную канаву под ленточный фундамент.
• Разработка карьеров добычи полезных ископаемых. Как правило, для этого используются агрегаты с роторным рабочим органом. Форма ковша экскаватора рассчитана на захват большого объема сыпучего материала и его доставку до транспортера.
• Прокладка силовых и коммуникационных кабелей. Для таких целей используется оборудование, ширина которого составляет 14 см. Для достижения необходимого уровня точности машина оснащается электронными контролирующими и управляющими устройствами.
• Защитные сооружения. Рытье траншеи проводится по заранее заданным параметрам. Результатом землеройных работ является создание окопов, открытых щелей, ходов сообщения и заглублений для блиндажей. Защитные сооружения для подразделений силовых структур роют на полигонах и в районах боевых действий для укрытия личного состава.
• Дренажная система. Техническая составляющая этого производственного процесса предполагает рытье канавы под определенным углом. Для того чтобы достичь желаемого результата, в кабине экскаваторщика устанавливается специальное оборудование, позволяющее выполнить работу в соответствии с заданными параметрами.
• Ирригация. Когда осуществляется разработка месторождений драгоценных камней и металлов, возникает необходимость подвода воды в большом количестве. В том случае, когда применение технологии бестраншейной укладки труб невозможно, канавы копаются открытым способом.

При строительстве и обслуживании путей сообщения машины используются для обустройства откосов и кюветов.

Классификация траншейных экскаваторов

Землеройная техника подразделяется на несколько категорий. Чтобы четко ее классифицировать, берут во внимание несколько параметров.

По типу рабочего органа:

• Роторные. Представляют собой аналог колеса, на ободе которого закреплены режущие элементы. Ротор держится на дышле, закрепленном в шарнирном соединении транспортного средства.
• Цепные. Состоят из бесконечной цепи, определенным образом закрепленной на несущей конструкции.

По типу рабочих элементов:

• Ковшовые. Ковш траншейный представляет собой резервуар, предназначенный для забора породы и поднятия ее на поверхность.
• Режущие. На основании подвижного инструмента закрепляются скребки, зубья, резцы. Используются для разрушения плотного грунта (бетона, асфальта, вечной мерзлоты, скалы).
• Комбинированные. Сочетают в себе ковшовые и режущие элементы. Применяются при работе на местности с непостоянными свойствами грунта.

По предназначению:

• Траншейные. Используются для прокладки траншей с ровным дном.
• Дренажные. Предназначаются для создания дренажных канав различной конфигурации.
• Канальные. Используется максимально широкий траншейный ковш для экскаватора, чтобы создавать широкие каналы в один проход.

По типу шасси базового устройства:

• Гусеничные. Как правило, используется ходовая часть от средней и тяжелой техники.
• Колесные. Для получения нужного результата производители ставят землеройные приспособления на машины с полным приводом.

По ширине канавы:

• Узкотраншейные. Применяются для прокладки кабелей и водопроводов в частном секторе. Делают канаву шириной 14-30 см. К такой категории техники относятся экскаваторы траншейные цепные ЭТЦ 1609.
• Широкотраншейные. Используются для строительства каналов, изготовления дренажа и кюветов. Ширина захвата составляет 31-80 см.

По способу соединения с тягачом:

• Навесные. Жестко фиксируются с кронштейном ходового агрегата. Не имеют опоры на грунт.
• Прицепные. Базируются на шасси, рама которого имеет сцепление с прицепным устройством тягача.

По типу привода траншейные экскаваторы подразделяются на электрические, механические и гидравлические. Наиболее производительными считаются агрегаты с комбинированным приводом для экскаватора.

Применение и эксплуатация роторных экскаваторов

Принцип работы роторного экскаватора заключается в извлечении массы горной породы посредством работы ковшей, которые закреплены на самом роторном колесе. За счет того, что они имеют свойство вращения вокруг собственной оси, происходит их полное наполнение. Работоспособность роторных экскаваторов не становится менее продуктивной при температурах любого уровня, эти монстры способны к выдерживанию любого вида нагрузок и беспрерывной функциональности.

Роторные экскаваторы, за счет беспрерывного производства, способны также транспортировать и отгружать добытые породы в транспортные средства любого вида.

Разгрузка ковшей роторного экскаватора может производиться двумя способами. Она может производиться гравитационным способом и инерционным способом. При типе разгрузки ковша гравитационным путем, она происходит за счет действующих сил, производимых породой, когда она проходит в зоне разгрузки, вверху ротора.

Если же разгрузка ковша происходит по инерционному типу, тут происходит влияние центробежных сил, которая воздействуя на массу пород, выбрасывает их из ковша. Для достижения данного действия происходит обеспечение вращения роторного колеса порядка в пять раз большее, чем у гравитационного. Выгрузка горных масс производится на конвейер, он располагается сбоку на экскаваторе, после чего обеспечивается их подача на конвейер разгрузки посредством системы перегрузки.

Устройство рабочего органа

Как правило, для размещения землеройного оборудования берется базовая модель автомобиля, трактора или гусеничного вездехода. При изготовлении армейского экскаватора базой служит танк без вооружения. Сам рабочий орган изготавливается отдельно, с возможностью использования на любом типе самоходной техники.

Состоит землеройный инструмент из таких частей и механизмов:

• Рама. Изготавливается из стали самого высокого качества. В зависимости от предназначения инструмента его рама делается в форме полосы или балки. Основой балок являются усиленные стальные уголки и швеллеры. Длина рамы составляет от 200 см до 1000 см.
• Звездочки. Устанавливаются на передней и задней части рамы. Одна из звездочек является ведущей, на нее подается вращающее усилие от привода. Количество звездочек на одном конце рамы варьируется в пределах 2-20 штук в зависимости от ширины режущей (ковшовой) части.
• Цепь. Изготавливается этот механизм из низколегированной стали, устойчивой к истиранию. Цепь зафиксирована на звездочках, имеет опоры на ролики, расположенные на раме. Звенья цепи скреплены прочными и надежными стальными заклепками. Предусмотрена возможность изменения ширины цепи за счет установки разных типов режущих элементов.
• Механизм натяжения. Он представляет собой кронштейн с пружинами, оттягивающими направляющие ролики в сторону от рамы. Современные инструменты оборудованы электронными системами контроля и регулировки степени натяжения цепи.
• Режущие фрагменты. При проведении работы в мягком грунте используются ковши, которые одновременно режут, набирают и выносят материал на поверхность. Если необходимо сделать узкую траншею или проложить канаву в плотном грунте, то используются насадки в форме резцов различной конфигурации. Для работы с камнем применяется оборудование стойкое к истиранию.
• Приспособления для приема выбранного грунта. В зависимости от особенностей выполняемых задач рабочий орган комплектуется транспортером или роторным выбрасывателем. Выброс грунта в отвал осуществляется на расстояние 0,2-10 м от края траншеи.

Современные инструменты комплектуются защитными устройствами, предупреждающими их поломку при встрече с препятствиями (камни, железобетон, железные изделия). В таких ситуациях происходит отклонение режущего инструмента от твердого объекта. В последующем этот объект извлекается в целом или раздробленном виде.

Особенности

Траншейные экскаваторы выпускаются на базе колёсной или гусеничной техники. Последние модификации более практичны в эксплуатации. Гусеничный тягач, обеспечивает более надёжное сцепление машины с почвой. Кроме того, эти модели обладают большими показателями мощности. Некоторые модели способны выдавать до 1 500 лошадиных сил. Гусеничное полотно обеспечивает работу техники на крутых склонах и территориях со сложным рельефом местности. Рама гусеничного тягача может смещаться относительно рабочих элементов, такой подход значительно расширяет функциональность спецтехники.

Стоит отметить, что абсолютно все модели, вне зависимости от типа ходовой части могут работать с полунавесным или прицепным дополнительным оборудованием. Могут ссыпать выработку на землю или в самосвалы для последующей транспортировки. Оснащаются дополнительным подъёмно-спусковым механизмом, что существенно снижает нагрузку на основные узлы техники.

Принципы работы

Погрузка рабочего органа (рамы или ротора) в грунт производится под давлением системы блоков и гидравлических цилиндров. Глубина опускания выставляется заранее или регулируется из кабины оператора. Современные инструменты оборудованы специальным механизмом, который автоматически компенсирует колебания тягача, которые возникают при езде по пересеченной местности. Благодаря этому дно траншей всегда сохраняет идеальную горизонталь или прокладывается под точно заданным углом.

Рабочая часть экскаватора всегда находится в его нижней части и движется по ходу движения базового транспортного средства. При использовании навесной рамы используется особое устройство, замедляющее ход машины до минимума. Навесные цепные инструменты могут состоять из нескольких секций, позволяющих делать канавы глубиной до 800 см. В этом состоит преимущество цепных устройств перед роторными. Даже самый большой роторный экскаватор может копать на максимальную глубину 350 см.

Выброс поднятого наверх грунта осуществляется разными способами. Конвейер подает материал в отвал или в кузов грузового автомобиля (прицепа). Барабанный метатель разбрасывает выбранную породу на значительное расстояние, покрывая местность ровным слоем материала. В некоторых случаях используется один или два шнека. Постоянно вращаясь, лопатки сдвигают выбранный грунт с транспортера, располагая его с одной или двух сторон траншеи. Отвал делается на таком расстоянии от края канавы, которое предотвращает его скатывание обратно вниз.

Некоторые модели траншейных экскаваторов комплектуются тяжелым фронтальным отвалом. Такие машины осуществляют выравнивание местности по трассе отрывки траншеи, что значительно повышает качество результата. Сразу после укладки труб или кабеля отвал используется для засыпки канавы.

Сходства и различия конструкций

Принцип действия и устройство роторных экскаваторов у большинства механизмов одинаковые. Они представляют единую систему и состоят из поворотной платформы, к которой крепятся важные узлы: ходовая часть, кабина с пультом управления, надстройка с мачтами, отвальная и роторная стрелы с конвейерной лентой.

Разница бывает существенной только в:

• количестве ковшей, диаметре круга, к которому они крепятся;
• длине стрелы;
• размещении надстройки;
• метраже отвала, его поворотах и в тоннаже противовеса;
• мощности двигателя;
• способах разгрузки ковшей (от центробежной силы или от тяжести) и в передвижении.

Существуют незначительные отличия модификаций, выраженные в ковшовой вместительности, глубине, высоте копания. Они сказываются на том, как используют агрегаты.

Достоинства траншейных экскаваторов

Эти машины востребованы во многих отраслях строительной деятельности. По мере развития технологий конструкция землеройных машин постоянно совершенствуется, а их возможности неуклонно возрастают.

Применение траншейных экскаваторов дает такие преимущества:

• Высокий коэффициент полезного действия. По сравнению с одноковшовыми аналогами траншейные устройства выполняют работу намного быстрее при меньших затратах топлива и технических жидкостей.
• Качество выкапываемых траншей. Благодаря особой конструкции ротора и цепной рамы стенки канавы получаются идеально ровными, а дно точно соответствует горизонтали. После прохождения траншейной машины отсутствует необходимость в проведении дополнительных работ.
• Многофункциональность. Траншейный экскаватор может комплектоваться дополнительным оборудованием (дорожной фрезой, гидромолотом, погрузочным ковшом). Применение одновременно нескольких копающих устройств позволяет нарезать параллельные щели в твердой породе или вечной мерзлоте для последующей разработки.
• Мобильность. Для транспортировки стрела поднимается и жестко фиксируется в статическом положении. Навесное оборудование может перевозиться в кузове грузовика или прицепе.

Траншейные экскаваторы и сегодня широко используются на масштабных стройках и в городских условиях представителями коммунальных служб.

История

СССМ-140 — одна из модификаций первого в СССР траншейного экскаватора МК-I, выпускавшаяся небольшими сериями по мере необходимости на протяжении 1930-х годов. Отличается от базовой модели наличием на нижнем конце ковшевой рамы уширителей фрезерного типа и планирующего звена МК-II, крупнейший советский траншейный экскаватор (цепного многоковшового типа) межвоенного периода Советский роторный многоковшовый траншейный экскаватор ЭТР-204. Саратов, Соколовая гора

СССР и Россия

Первый в СССР траншейный экскаватор МК-I был создан в январе 1934 года Дмитровским экскаваторным заводом, ставшим вскоре одним из основных производителей машин данного класса в стране. Впоследствии конструкция разрабатывавшихся и производимых в СССР траншейных экскаваторов непрерывно совершенствовалась, а их выпуск, за исключением периода Великой Отечественной войны, непрерывно рос вплоть до 1980-х и упадка отрасли, последовавшего за распадом СССР. За полувековой промежуток времени в Советском Союзе, ставшем одним из мировых лидеров в данном направлении, были созданы более 100 серийных моделей и модификаций траншейных экскаваторов, широко применявшихся в различных областях и экспортируемых в десятки стран мира, — а количество построенных машин составляет десятки тысяч экземпляров. Некоторые модели траншейных экскаваторов, созданных в СССР (например, 60-тонный роторный ЭТР-253), не имеют мировых аналогов. В постсоветский период в России объёмы производства траншейных экскаваторов сократились более чем в 10 раз по сравнению с советскими показателями; ряд крупнейших специализировавшихся на производстве траншейных экскаваторов заводов закрылись либо полностью прекратили их производство, подавляющее же большинство оставшихся производит лишь лёгкие навесные цепные устройства для стандартных сельскохозяйственных тракторов[7].