Экскаватор погрузчик принцип работы

Какие работы выполняет экскаватор: назначение, устройство

Экскаваторы предназначены для механизации тяжелого труда землекопа. С началом применения землеройной техники, землеройные работы стали возможны даже в условиях низких температур, когда требуется работать с промерзшим грунтом или в ночное время. Работа одной единицы экскаваторной техники и машиниста заменяет несколько сотен разнорабочих. Каждая отрасль хозяйственной деятельности хотя бы раз, но использует экскаватор в своем производственном цикле.

Назначение экскаватора

Основное назначение экскаватора заключается в рыхлении грунтов и пород. После непосредственного копания, грунт или порода перемещается для транспортировки или формируется в насыпь. В зависимости от устройства и принципов работы, определяется и основные функции для определенной конфигурации экскаватора. Экскаваторная техника применяется в основном для выполнения следующих работ:

• рыхление грунта, твердых и скалистых пород;
• выкапывание траншей, рвов и формирование котлованов;
• возведение дамб, насыпей и отвалов;
• выравнивание рельефа;
• расчистка участка;
• разработка грунта под водой;
• демонтаж старых строений;
• перемещение и погрузка грунтов и пород.

Все эти работы выполняются с высокой скоростью и более эффективно, если бы это происходило с использованием ручного труда. Среди машин можно встретить модификации, которые выполняют полный цикл работ по копанию, перемещению и выгрузке одновременно.

Какой нужен экскаватор для работы в определенной отрасли

Практически в любой отрасли на объекте, где есть возможность доступа, эксплуатируется экскаваторная техника. Экскаваторы получили наибольшее применение в строительных и горнодобывающих отраслях, где они выполняют полный цикл задач практически при постоянной занятости. В остальных отраслях экскаваторная техника используется для выполнения разовых, сезонных или периодических заданий.

В сельскохозяйственной отрасли широкое применение получили многофункциональные экскаваторы-погрузчики, которые могут быть задействованы для работы на складах с сыпучими грузами, для уборки территорий, для погрузки сена или соломы с полей, для разовых строительных работ.

Коммунальные предприятия применяют колесные экскаваторы для работы в условиях города, где существует необходимость постоянного перемещения техники с одного объекта на другой. Для работы в стесненных условиях наиболее востребованы мини-экскаваторы, которые могут работать в труднодоступных местах.

Отдельным направлением является мелиоративная и озеленительная сфера, где экскаваторам предназначено выполнение сложных технологических задач по очистке водоемов, для разработки каналов, во время пересадки взрослых высокорослых растений. Для этих целей разработаны специальные одноковшевые гусеничные экскаваторы, которые функционируют как на уровне, так и ниже уровня рабочей поверхности.

Экскаваторная техника применяется для работы не только для выполнения работ на суше, но и во время работ на поверхности воды. Например, при постройках мостов и дамб.

Классификация экскаваторной техники

Экскаваторная техника выполняет приблизительно одинаковые задачи, которые отличаются по объему, сложности и окружающих условий. Для удовлетворения потребностей каждой из отраслей хозяйственной деятельности применяется определенная модификация экскаваторов. Для того, чтобы определить, какой экскаватор нужен для работы в той или иной отрасли, их принято классифицировать:

• по способу перемещения;
• по типу ходовой части;
• по габаритам, грузоподъемности и объему ковша;
• по типу силовой установки;
• по принципу действия;
• по виду привода.

По способу перемещения различают сухопутные и плавучие экскаваторы. По типу ходовой части различают гусеничные экскаваторы, колесные, шагающие, рельсовые. Гусеничная техника отличается высокой проходимость, ее принято эксплуатировать на участках со сложными сыпучими или вязкими породами, а также для работы на сложном рельефе с большим градусом уклона. Колесная техника наиболее универсальна и мобильна, для транспортировки не требуется привлечение дополнительного транспортного средства.

По габаритам и тоннажности рабочего оборудования принято условно делить экскаваторную технику на мини-экскаваторы, универсального и специального назначения. Каждая группа применяется согласно своих возможностей. Чем мощнее техника, тем область ее применения и задачи, которые она выполняет, сужаются. Например, для выполнения горно-добывающих задач применяются тяжелые одноковшевые экскаваторы на гусеничном ходу.

По типу силовой установки можно различать дизельные, электрические, гибридные, бензиновые, одно- и многомоторные экскаваторы. Принцип действия рабочих установок экскаваторов также является одним из показателей их назначения. Рабочие часть экскаватора бывает гидравлической, механической, электрической, гидромеханической и др.

Все группы имеют еще ряд более узких различий характеристик мощности и производительности. Несмотря на такой широкий ряд отличительных характеристик, устройство и принцип действия экскаваторов приблизительно одинаков.

Устройство и принцип работы экскаватора

Устройство экскаваторов имеет принципиальные отличия, разделяясь на одноковшевую и многоковшевую технику. Многоковшевые экскаваторы предназначены для выполнения узкого ряда задач и имеют ограниченные возможности при работе с грунтом или другими породами. Одноковшевые экскаваторы устроены приблизительно одинаково, и в основе своей конструкции имеют такие элементы:

• ходовая часть обеспечивает перемещение по рабочему участку;
• основная рама служит в качестве связующего элемента между ходовой и платформой;
• поворотная платформа является несущим элементом, на котором расположены кабина, силовые и рабочие агрегаты;
• кабина машиниста включает в себя все элементы управления экскаватором;
• двигатель обеспечивает основную энергию экскаватора;
• силовая трансмиссия приводит в движение рабочие узлы и агрегаты;
• рабочее оборудование (стрела, ковш) – выполняют непосредственную функцию.

Эти элементы характерны для всех типов экскаваторов и являются основой любой модификации. Более детальное ознакомление с устройством и работой экскаватора возможно на примере каждой отдельно взятой модели.

Видео

Экскаватор-погрузчик

Содержание

Экскаватор-погрузчик представляет собой разновидность строительно-дорожной техники. Это универсальная машина, предназначенная для копания грунтов, поднятия тяжелых грузов и их последующей транспортировки, планировки площадок под строительство, уборки территории, рытья траншей. Она незаменима при расчистке земельных участков от стволов деревьев и кустарников, в процессе укладки канализационных или газовых труб, уборки снега. Экскаватор-погрузчик – яркий пример механизма комплексного действия, который позволяет экономить в строительной или иной компании не только средства, но и человеческие ресурсы. К его преимуществам относят высокую мобильность, универсальность применения и простоту эксплуатации.

Принцип работы

Своей многофункциональностью экскаватор-погрузчик обязан наличию вместительного ковша и его маневренности. Это основной рабочий орган машины, который, в свою очередь, может быть экскаваторным или челюстным. Первый применяют на практике как передний отвал и погрузочный ковш, а второй выполняет не только эти две функции, но и используется в качестве подъемника, захвата и скрепера.

Возможности экскаватора-погрузчика можно значительно расширить за счет установки навесного оборудования. Это различного объема и формы ковши, буровые установки, гидромолоты, вилы для поддонов, подметальные щетки, грейферные захваты, снегоуборочные отвалы. В современных строительно-дорожных машинах дополнительно используются телематические системы, которые в режиме реального времени передают информацию о текущих технических характеристиках и местоположении техники.

Виды экскаваторов-погрузчиков

На рынке представлены два основных типа этих машин: колесные и гусеничные. Они отличаются способом передвижения и областью применения.

Колесный экскаватор-погрузчик. Надежные и высокопроизводительные машины, отличаются высокой маневренностью и скоростью. Оптимальны для движения на относительно однородном рельефе и плотном основании. Не создают критичную нагрузку на асфальтовое покрытие во время перемещения по шоссе.

Гусеничный экскаватор-погрузчик. Мощная техника с отличной производительностью. Хорошо зарекомендовала себя в работе на зыбких грунтах и в лесополосе. В зависимости от грузоподъемности экскаваторы-погрузчики могут быть:

• легкими (до 2 тонн). Подходят для выполнения работ на ограниченном пространстве;
• средними (2-4 тонны). Рекомендованы для широкого круга работ: рытья котлованов, прокладки траншей, подготовки стройплощадок, уборки;
• тяжелыми (4-10 тонн). Используются там же, где и средние, но для увеличенных объемов работ;
• большегрузными (более 10 тонн). Применяются на карьерах и крупных строительных площадках.

Технические характеристики

Технические параметры экскаватора-погрузчика напрямую влияют на его производительность и определяют те условия работы, под которые он максимально адаптирован. К основным характеристикам относят:

• мощность (в среднем 40-90 кВт);
• тип привода (полный, задний или передний);
• количество основного оборудования (одно- или многоковшовый);
• способ управления (рычаг или джойстик);
• тип разгрузки (фронтальная, задняя или боковая);
• параметры ковша (экскаваторный, погрузочный, с грейферными челюстями или иной);
• тип рамы (жесткая, сочлененная или в мини-формате);
• наличие системы R >

Экскаваторы-погрузчики Cat®

Экскаваторы-погрузчики, выпускаемые компанией Caterpillar, завоевали рынки Европы, Азии и России. Они универсальны, маневренны и способны выполнять широкий круг задач. Техника Cat выдерживает высокие нагрузки и работает в сложных условиях. При этом она обеспечивает доступную стоимость владения, а дополнительная экономия выражается в возможности применения ее в самых разных ситуациях благодаря большому выбору дополнительного навесного оборудования. Ознакомиться с техническими параметрами и возможностями экскаваторов-погрузчиков Cat® можно в соответствующем разделе сайта.

422F2

Колесные экскаваторы-погрузчики этой модели обладают полезной мощностью 52,9 кВт, что делает их оптимальным выбором для выполнения разноплановых производственных и строительных задач. Номинальная и максимальная эксплуатационная масса машин составляет 7,529 и 11,086 т соответственно. В спецтехнике из этой серии компанией Caterpillar был реализован ряд технических новшеств в плане изменения конструкции и внедрения инновационных интеллектуальных технологий. В комплексе это позволило увеличить производительность машин.

Двигатели, которыми комплектуются экскаваторы 422F2, обеспечивают оптимальную мощность при работе в различных условиях, непревзойденную производительность при выполнении погрузочных работ, движении по дорожному полотну и применении обратной лопаты. Экскаваторы этой модели также оснащены новой кабиной, которая обеспечивает максимально комфортные условия для оператора. Снижаются уровень шума и запыленности, общая утомляемость. Все это помогает поддерживать высокую производительность труда оператора в течение всей рабочей смены. Интеллектуальная гидравлическая система позволяет регулировать нагрузку и распределять рабочие потоки согласно конкретным практическим нуждам. А увеличение производительности насоса дает возможность оператору повысить эффективность применения гидросистемы.

428F2

Машины этой модели обладают полезной мощностью 71 кВт, а их эксплуатационная масса составляет 8,425 и 11,086 т (номинальная и максимальная соответственно). Это вторая по мощности техника в новой модельной линейке F2, которая отличается реализацией ряда современных интеллектуальных инноваций и конструктивных изменений, призванных еще больше повысить технико-эксплуатационные показатели экскаваторов Cat.

Кабина таких машин помогает создать максимально удобную рабочую среду. Сиденья имеют регулировки для настройки. Присутствует возможность вносить изменения в различные функции, что позволяет приспособить машину под конкретные производственные задачи и максимально упростить управление.

Мощность экскаваторов 428F2 обеспечивается дизельными приводами нового поколения. Такие двигатели обеспечивают производительность при движении машин, проведении погрузочных работ, использовании обратной лопаты и другого навесного оборудования.

Между трансмиссией и силовым блоком создается прямое соотношение, что реализовано посредством гидротрансформатора с блокировочной муфтой. Благодаря этому на 11 % возрастает средняя скорость и на 16 % уменьшаются затраты топлива при движении экскаватора по дороге.

432F2

Как и предыдущая модель, такой экскаватор-погрузчик имеет полезную мощность 71 кВт, но его номинальная масса уменьшена до 8,399 т. Максимальная масса осталась без изменений и составляет 11,086 т. Экскаваторы 432F2 сочетают в себе все преимущества своей серии. В них реализован ряд интеллектуальных инноваций в плане управления и функциональности, усовершенствована конструкция. В результате это привело к увеличению производительности, повышению удобства в эксплуатации с обеспечением экономичности и экологичности.

Мощность достигается благодаря комплектации экскаваторов дизельными двигателями серии F, которые выпускаются компанией Caterpillar. Такие приводы отличаются надежностью, обеспечивают высокую производительность при экономичном расходовании топливных ресурсов. Особенно впечатляет производительность при движении экскаваторов по дорогам, применении обратной лопаты и прочего оборудования.

Машины 432F2 получили также улучшенную гидравлическую систему, имеющую регулирование по нагрузке и технологию распределения потоков. Это позволяет направлять поток в то место, где он необходим в конкретный момент времени. Необходимо также отметить повышенную комфортабельность кабины, эргономичность элементов управления, наличие антивандальной защиты и встроенных клавиатур.

434F2

Такие экскаваторы имеют полезную мощность 65 кВт. Их максимальная масса составляет 11,5 т, а номинальная – 9,257 т. Как и предыдущие модели, машины 434F2 выгодно сочетают в себе технологические инновации и конструктивные изменения, что позволяет выйти на новый уровень в плане производительности, мощности, надежности и эффективности.

Дизельные двигатели делают возможным стабильное функционирование машин в самых сложных условиях. Также за счет приводов обеспечивается высокая производительность при погрузочных работах, движении по дорогам, применении навесных инструментов, в частности обратной лопаты.

Пользователи имеют возможность приобрести экскаватор 434F2 с телескопической рукоятью, что позволяет увеличить вылет и углубить копание. Потоки машины распределяются гидросистемой, имеющей регулировку по нагрузке. Присутствует также амортизатор поворота, который эффективно гасит колебания стрелы, возникающие при копании траншей.

Фильтры экскаватора установлены в вертикальном положении, что предотвращает загрязнение масла вследствие выливания их содержимого. Смазывание качественными чистыми материалами обеспечивает бесперебойное функционирование гидросистемы, трансмиссии и двигателя в течение длительного времени. Как и предыдущие модели, экскаваторы 434F2 комплектуются просторными удобными кабинами с эргономичным расположением элементов управления.

444F2

Фронтальные экскаваторы-погрузчики этой модели обладают высокой полезной мощностью – 71 кВт. Их максимальная эксплуатационная масса составляет 11,5 т, а номинальная – 8,687 кг. Машины продолжают тенденцию своей линейки – реализацию инноваций и модернизацию конструкции с целью еще большего повышения технико-эксплуатационных свойств. Модель 444F2 обладает высокой эффективностью, впечатляет своими характеристиками и при этом остается простой в управлении и обслуживании.

Мощность и производительность обеспечиваются дизельными двигателями, разработанными инженерами компании Caterpillar. В экскаваторах реализована система усовершенствований для снижения нагрузки на оператора. Данная особенность помогает поддерживать производительность труда высокой в течение всей смены, способствует обеспечению безопасности на стройплощадке.

Разработчики позаботились и об экономичности: в экскаваторах 444F2 снижены затраты топлива при сохранении мощности и производительности. Интеллектуальная гидросистема эффективно и разумно распределяет потоки, направляя их на участки, где они необходимы. Она укомплектована производительным насосом, который обеспечивает рациональное расходование ресурсов в самой гидросистеме. Большое внимание уделено безопасности: предусмотрена антивандальная защита, имеются встроенные клавиатуры, установлена система ProductLinkTM последней версии.

Устройство и принцип работы современных экскаваторов

Экскаваторы предназначены для работы с замерзшими или нет грунтами, а также с предварительно размельченными скальными породами. Температурный диапазон работы техники — -40…+40°С. В устройство экскаватора входит несколько узлов, обеспечивающих работу машины.

Как классифицируются агрегаты

Экскаваторы, оборудованные рабочим органом с одним ковшом, подразделяются на категории:

1. По функциональному назначению. Встречаются машины, предназначенные для ведения строительных работ, специальные и карьерные. Последние оснащены усиленным ковшом, предназначенным для работы со скальными породами.
2. По конструкции ходовой части — колесные на специальном шасси, колесные на автомобильном шасси, гусеничные. Последние могут оснащаться гусеничными лентами с увеличенной шириной.
3. По типу привода рабочего органа — гидравлические, электрические, комбинированные.

Как устроен экскаватор

Общее устройство землеройного экскаватора включает в себя:

• ходовую часть;
• двигатель;
• гидравлическую систему;
• трансмиссию;
• кабину с органами управления;
• платформу с поворотным устройством;
• рабочую стрелу.

На поворотной платформе смонтирован двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия. Мотор имеет систему жидкостного охлаждения. Привод вентиляторов охлаждения автоматический, но имеется клавиша принудительного включения. Для увеличения мощности и снижения расхода топлива применяется установка турбокомпрессоров. Двигатель приводит в действие рабочие механизмы экскаватора посредством гидравлической или электрической трансмиссии. Механические трансмиссии применяются на устаревшей технике.

Поворотная часть смонтирована на шасси через погон, обеспечивающий поворот на 360°. На платформе размещена кабина оператора, гидравлическая и электрическая системы, стрела с механизмами привода и управления. Экскаваторная стрела может оснащаться ковшами различной конструкции или канавокопателем, который сокращает время, необходимое для создания траншей. Возможна установка гидравлических молотов или другого оборудования, необходимого при ведении землеройных работ.

На экскаваторах с механическим приводом применяются лебедки, которые непосредственно управляют движением стрелы. На машинах встречаются лебедки с 1 или 2 валами. 1-вальным считается узел, у которого подъемный и тяговый барабаны установлены на единый вал. Если барабаны лебедки разнесены по валам, то она называется 2-вальной. Подобные механизмы устанавливаются на больших экскаваторах.

Привод лебедок выполняется валами через редуктор или цепью, осуществляется от главного вала трансмиссии. Для включения применяются многодисковые фрикционные муфты, для остановки — ленточные тормоза. Трос укладывается на барабан в один или несколько слоев в зависимости от длины.

Конструкция мини-экскаватора не отличается от принципов, заложенных в полноразмерной технике. Разница заключается в упрощении конструкции гидравлики и применении малогабаритного дизельного двигателя. Рабочее место оператора расположено в закрытой кабине, оборудованной системами вентиляции и обогрева.

Устройство экскаватора погрузчика отличается от вышеописанного механизма. Рабочий ковш расположен на шарнирной стреле в передней части стандартного колесного трактора. Погрузочное оборудование имеет гидравлический привод, управление которым осуществляется из кабины оператора.

Трактор построен по классической схеме — двигатель и коробка передач являются частью несущей конструкции. Спереди установлен подрамник, служащий для опоры двигателя и переднего моста. На задней части машины устанавливается экскаваторная стрела или иное землеройное оборудование, оснащенное гидравлическим приводом. Стрела может поворачиваться на фиксированный угол. При рытье котлованов и траншей техника перемещается своим ходом.

Опорно-поворотное устройство

Экскаваторы, смонтированные на шасси тракторов, поворачиваются при помощи гидравлических цилиндров. На полноповоротной технике имеется гидравлический или электрический привод, выполняющий поворот платформы с рабочим оборудованием вокруг неподвижной ходовой части.

Опорно-поворотное устройство экскаватора обеспечивает вращение платформы вокруг вертикальной оси. К прочности узла предъявляются повышенные требования, поскольку оно обеспечивает удержание платформы на ходовой части в процессе работы экскаватора. В конструкции поворотного устройства применяются тела вращения в форме катков или шариков.

Катки применяются на старых моделях экскаваторов. Недостатком конструкции является зазор между телом вращения и рабочей поверхностью погона, который приводит к раскачиванию платформы в процессе поворота. Шариковые устройства лишены этого недостатка. Кроме того, шариковый поворотный погон имеет меньший вес и сниженное сопротивление вращению. Тела вращения устанавливаются в шариковой конструкции в 1 или 2 ряда.

Поворотный механизм представляет собой 2 кольца, которые зафиксированы между собой болтовыми соединениями. Механизм жестко прикреплен к поворотной платформе. Расположенные внутри шарики разделены сепаратором, который предотвращает заклинивание узла в ходе работы.

На поворотной части устанавливается зубчатый венец, предназначенный для поворота платформы. Для поворота применяется аксиально-поршневой двигатель, оснащенный зубчатым рабочим валом. Возможно применение механических редукторов, увеличивающих крутящий момент. Регулировка скорости вращения осуществляется изменением давления масла, подаваемого в гидравлический двигатель. Платформа удерживается от случайного поворота тормозами с механическим и гидравлическим приводом.

Гусеничные экскаваторы разворачиваются при помощи гусениц и тормозных механизмов. В зависимости от радиуса поворота используется подтормаживание одной гусеницы с различным усилием.

Гидросистема

Гидросистема экскаватора работает от аксиально-поршневых или шестеренных насосов, установленных на двигателе машины. Привод насосов выполняется через повышающий редуктор. На двигателе может иметься небольшой насос, используемый для работы гидравлических усилителей управления. Насос имеет привод от шестерен газораспределительного механизма.

На колесной технике встречаются тормоза, оборудованные пневматическим приводом. В качестве источника сжатого воздуха используется компрессор, установленный на двигателе. От пневматики работают механизмы блокировки дифференциала и подключение переднего моста. При буксировке экскаватора пневматическая система подключается в выводу тормозной системы тягача.

Привод колес выполняется индивидуальными гидромоторами или от единого двигателя и раздаточной коробки. Коробка связана с мостами карданными валами. Подвеска колес отсутствует. В приводах мостов используются дифференциалы с возможностью принудительной блокировки. В ступицах колес установлены планетарные редукторы, позволяющие увеличить крутящий момент.

Гусеничные машины оснащаются механизмами для изменения колеи, позволяющими увеличить устойчивость машины. Для работы на болотистой местности применяются расширенные гусеницы, которые устанавливаются на штатные катки и ведущие колеса. Гусеничные экскаваторы имеют малую скорость движения, поэтому их перевозят на специальных трейлерах.

На устаревших экскаваторах для привода ведущих звездочек используется цепная передача, которая не отличается надежностью. В качестве двигателей на такой технике могут применяться электроустановки. Источником электроэнергии является тяговый генератор или внешнее устройство. Индивидуальные гидравлические двигатели обеспечивают повышенную маневренность и надежность в работе.

Электросхема

Электрическая схема экскаватора использует в качестве отрицательного проводника корпус машины. Рабочее напряжение электрооборудования в цепи составляет 12 или 24 В. Источниками тока являются генератор, установленный на двигателе, и аккумуляторная батарея.

Главным назначением электрической системы служит запуск двигателя и освещение рабочего пространства вокруг машины в темное время суток.

Электрические приводы имеют система вентиляции кабины машиниста, контрольно-измерительные приборы и внешняя световая сигнализация. На экскаваторах, работающих в условиях низких температур, устанавливаются автономные подогреватели. Устройства прогревают двигатель и кабину до комфортной температуры.

Принцип работы экскаватора

Техника, оснащенная одним ковшом, выполняет работу циклично, из-за этого деятельность осуществляется прерывисто. При этом обеспечивается универсальность машины, экскаватор может применяться для погрузочных и разгрузочных работ. Установленный на экскаваторах цилиндр стрелы может работать от гидравлики, а также переключаться в плавающий режим, позволяющий нагружать ковш весом оборудования. Активация плавающего режима выполняется машинистом по необходимости путем нажатия на педаль.

Схема работы экскаватора выглядит следующим образом:

• на первом этапе рабочего хода происходит забор грунта из траншеи в ковш;
• после этого платформа поворачивается вокруг вертикальной оси, перенося грунт к месту отвала;
• затем выполняется обратный ход и цикл начинается заново.

Принцип работы экскаватора с непрерывным действием основан на движении нескольких ковшей, которые автоматически отбрасывают грунт в сторону, формируя отвал. Рабочие элементы установлены на ротор или цепь. Цепные экскаваторы используют навесной или полуприцепный рабочий орган. Привод цепной звездочки выполняется механическим или гидравлическим способом. Глубина копания и усилие создаются при помощи гидравлического механизма. Выкопанный грунт подается на конвейерную ленту, которая отводит его в сторону.

Дополнительно на экскаваторе установлен бульдозерный нож, управляемый гидравлическим цилиндром. Нож применяется для разравнивания рабочей площадки.