Принцип работы экскаватора: Экскаватор: технические характеристики, виды экскаваторов

Содержание

Система нивелирования в 3D в применении к экскаваторам — Новости TOPCON

Журнал “Дороги и Люди” №11 2012 г.

Илья БУКРЕЕВ,
ЗАО «ГЕОСТРОЙИЗЫСКАНИЯ».

Использование в строительных работах бульдозеров и грейдеров, оснащенных системами нивелирования, уже не является редкостью, и такой подход к производству достаточно распространен среди российских строителей. Популярность такого подхода к производству объясняется тем, что отдача от использования систем нивелирования как говорится «налицо». Однако к экскаваторам такое суждение пока отнести нельзя. Связано это, наверное, с тем, что экскаватор никогда не являлся одной из основных строительных и дорожно-строительных машин и использовался на подхвате.

Несмотря на это, экскаватор всегда остается достаточно популярным механизмом, который используется в огромном количестве различных строительных и коммунальных приложений.

И по этой причине именно для экскаваторов существует большое количество различных систем контроля положения ковша от простого лазерного датчика-приемника на стреле для контроля глубины копания до полноценных 3D систем использующих цифровые модели поверхностей. В данной статье мы не будем касаться самых элементарных систем на основе обычных лазерных приемников, а вот уделить некоторое внимание 2D и конечно же 3D системам нужно обязательно. По сложившейся традиции в нашей статье мы приведем примеры различных систем контроля для экскаваторов на примере оборудования Topcon, так как у этого поставщика решений для строительной техники имеется богатый опыт и несколько весьма различных по принципу работы систем. Итак, что же выбрать и почему?

Рис.1

Принцип работы 2D и 3D систем для экскаваторов очень близок, так как принцип позиционирования ковша, по сути, одинаков независимо от класса системы или производителя.

Для определения положения зубьев ковша относительно центра вращения корпуса все системы используют один и тот же алгоритм, в основе которого лежат тригонометрические расчеты. Для проведения этих расчетов системе необходимо знать текущие углы элементов стрелы, таких как сама стрела, рукоять и ковш, а также расстояния между осями вращения этих элементов. Углы наклона во всех системах контроля определяются специальными угловыми датчиками, размещаемыми на всех элементах стрелы, а расстояния определяются один раз при установке системы и записываются в панель управления системы для правильной конфигурации машины.

Рис.2

В дальнейшем, при работе экскаватора любая система по изменению углов наклона стрелы может рассчитать правильное положение ковша относительно некоторого начального положения, то есть система посчитает вертикальное перемещение и горизонтальное перемещение ковша относительно корпуса. А вот принцип привязки начального положения к проектным данным может быть разным, но об этом несколько позже.

Для того что бы выбрать наиболее подходящую систему для экскаватора необходимо ответить самому себе на несколько вопросов касающихся той работы, которую предполагается выполнять и каким собственно экскаватором. Первое, что нужно решить – какую машину вы хотите оснастить системой нивелирования. Здесь обратите особое внимание на конструкцию стрелы, от этого будет зависеть, сколько угловых датчиков вам понадобится для позиционирования ковша. В общепринятой конфигурации всех систем Topcon для экскаваторов находится четыре угловых датчика соответственно для корпуса, стрелы, рукояти и ковша.

Рис.3

Такая конфигурация подходит для большинства экскаваторов, однако есть машины с составной двойной стрелой, для которой нужен дополнительный угловой датчик. Без него положение ковша правильно определяться не будет. Также достаточно часто на экскаваторах используют планировочный ковш, например для формирования откосов дорог. Такой ковш достаточно широк и имеет возможность поперечного перекоса для более точного выполнения работ. Такую возможность тоже необходимо учитывать и поэтому системы Topcon могут дополняться угловым датчиком перекоса ковша.

Второе, что требует внимания – это вид необходимых работ. Очень важно заранее знать в каких условиях будет работать экскаватор. Работа в каменистом грунте или в мерзлоте, работа под водой или формирование песчаных откосов это те факторы, которые повлияют на комплектацию системы и на тип системы в целом.

Третье – это тип поверхности. Если поверхность имеет профиль так или иначе состоящий из прямолинейных участков, скорее всего вас удовлетворит 2D система

, если профиль и объект в целом достаточно сложный; или вы вообще занимаетесь ландшафтом то вам необходима 3D система.

Из 2D систем компания Topcon предлагает два идеологически разных решения. Это системы Topcon X22 и Topcon Х62. Система контроля X22 имеет стандартную комплектацию из четырех угловых сенсоров и блока управления в кабине. Дополнительно можно доукомплектовать систему датчиками второй стрелы и наклонного ковша. Система Х22 имеет несколько, весьма полезных, особенностей. Датчик корпуса системы Х22 определяет не только текущий крен и тангаж машины, он также определяет угол поворота корпуса благодаря встроенному компасу. Данная особенность значительно облегчает работу.

Среди основных задач, которые позволяет выполнять система Х22 формирование вертикальной выемки, траншеи, канала, насыпи, профиля определенного машиной и заданного оператором. Другой особенностью системы является беспроводное соединение угловых датчиков с панелью управления.

Рис.4

Такая особенность имеет немало плюсов. Среди них быстрый монтаж и демонтаж датчиков, мобильность, возможность легкой перестановки на другую машину, система имеет возможность работы с двадцатью различными настройками машину. Датчик рукояти имеет встроенный лазерный приемник, что позволяет использовать в качестве опорной поверхности начального положения лазерный нивелир. Однако такая система не очень годится для работы под водой или на сложных и тяжелых грунтах. Для этих задач обратите внимание на систему Topcon X62.

Для 2D системы контроля начальное положение ковша может фиксироваться относительно некоторой точки с известной отметкой или относительно лазерной плоскости. В 3D системах экскаватор определяется в абсолютных координатах относительно цифровой модели необходимой поверхности.

Принцип работы экскаватора. Как управлять колесным экскаватором

30.03.2016

Одноковшовые экскаваторы являются машинами с цикличным действием, так как из-за наличия всего одного ковша непрерывная работа становится невозможной, а потому выемка-перенесение грунта осуществляется циклично. Это несколько снижает производительность труда по сравнению с многоковшовыми аналогами. Однако в виду универсальности использования и возможности установки специальных насадок, расширяющих возможности данной спецтехники, она пользуется устойчивым спросом при выполнении различных видов . Чаще всего экскаваторы использую совместно с другой спецтехникой. Например при строительстве автодорог они производящими отвал отработанного грунта.

Как работает одноковшовый экскаватор?

Любая одноковшовая модель последовательно выполняет:

зачерпывание грунта ковшом;
перенос его в нужное место, где будет производиться выгрузка;

переворачивание ковша, сопровождаемое высыпанием грунта.

Данное оборудование состоит из трех основных узлов:

ходовой части;
поворотной платформы;
специализированного оборудования, позволяющего выполнять определенный тип работ.

С помощью ходового устройства обеспечивается перемещение груза. Оно воспринимает и передает нагрузку от машины. У современной спецтехники ходовая часть бывает трех типов:

гусеничной. Традиционный вариант, который, однако, не подходит для использования в городской черте. Такие машины не могут перемещаться по трассам самостоятельно;
пневмоколесной;
колесной, идеально подходящей для города. Так колесная модель Hyundai R 170W-7 может перемещаться по дорогам различного назначения наравне с обычными автомобилями.

Поворот платформы обеспечивает опорно-поворотное устройство. Как правило, поворот составляет 360 градусов. Однако, существуют и неполноповоротные машины, которые не способны сделать полный оборот.

Кроме стандартного на современные модели может устанавливаться дополнительное оборудование, позволяющее значительно расширить возможную область их использования. Это может быть, например, крюк или .

В зависимости от типа подвески деление производится на модели с:

гибкой. В таком исполнении стрела укрепляется на канатах;
жесткой. Работа осуществляется за счет использования шарнирного соединения. Оборудование приводится в действие с помощью гидроцилиндров;
телескопической стрелой.

Кроме машин цикличного действия выпускаютэкскаваторы непрерывного действия. Благодаря своемуконструктивному исполнению они способны работать непрерывно. Такая спецтехника отбрасывает грунт в сторону, создавая отвал. Данный вид экскаватором может быть роторными и цепными. Чаще всего такая техника применяется при строительстве автодорог или же при после снегопада.

В последнем случае ковши располагаются на однорядной или двухрядной цепи.Роторные имеют жесткий ротор, вращаемые с помощью специальных роликов. В момент вращения ротора, происходит забор грунта или снега ковшом, имеющим зубья, и выгрузка его на специальную конвейерную ленту для перемещения к месту отсыпки.

При достаточно высокой производительности спецтехники цикличного действия ее нельзя назвать универсальной. Поэтому наша компания предлагает , подходящих для выполнения работ в различных условиях.

Гидравлические экскаваторы считаются основополагающей техникой при производстве большого количества видов с землеройных работ или при выполнении работ по перемещению масс различного рода грунтов. Исходя из статистики рост на рынке экскаваторной техники, составляет ежегодно 7-8 процентов. Импорт техники при этом из-за рубежа показывает вполне неплохой рост в 40-45 процентов, из данного числа. Получается, что поделен весь рынок землеройной техники между иностранными и российскими производителями.

На вопрос, какой при выборе лучше экскаватор – ни один эксперт не сможет дать однозначного ответа. Аргументы здесь просты: дешевле российская техника, а западная надежнее. Попробуем поэтому разобраться в вопросе: как работать правильно на экскаваторе, так при аккуратной работе ломается техника реже, а вот незнание функций управления может обернуться однозначной поломкой.

Управление импортной техникой

Теперь давайте ответим на детальный вопрос: как правильно работать на импортного производства экскаваторе, чтобы не сломать его. Для начала следует определиться: какой у вас не окажется гидравлический экскаватор – маленький или большой для управления им вам будут необходимы навыки и занятия, а вот физическая сила не потребуется точность. Обязательно будет присутствовать щиток приборов, как у легкового хорошего автомобиля, который снабдит необходимой информацией обо всех параметрах работы машины. Присутствует на нем:

Табло подсчета моточасов
Уровень рабочих жидкостей экскаватора
Сигнальный индикатор – предупреждение о перегреве
Заряд аккумуляторов экскаватора
Температура двигателя
Показать давления масла
тахометр

Функции по управлению экскаватором поделят два джойстика, один отвечать будет за движение в пространстве экскаватора и движение ближней части стрелы, другой за работу ковша и стрелы-манипулятора. Какой бы ни оказалось сложной работа, управление требовать будет практики, которую получить можно на компьютере с программой-симулятором для этого вида экскаватора.

Необходимо знать, что разные виды экскаваторов, в зависимости от завода производителя, располагают индивидуальными схемами управления.

Управление отечественной техникой

Особенности управления российской сборки экскаватором отличаться будет от импортных машин наличием до шести гидрораспределителей связанных напрямую с гидравлическими цилиндрами манипулятора стрелы экскаватора, а также механизмом управления ковшом.

Будут отвечать за поступательное движение техники две педали и руль для шасси на пневмоходу или рычаги для гусеничной машины. Курс теоретического обучения, а также производственная практика являться будут ответом на вопрос как правильно нужно работать на экскаваторе отечественной сборки.

Процесс рытья траншеи экскаватором

Рытье траншеи является наиболее востребованным видом экскаваторных работ. Роют траншеи для прокладки кабеля, отопления, канализации, водопровода и т.д.

В каждом случае длина, ширина и глубина траншеи будут различными, но остаются общие принципы неизменными. Далее рассмотрим мы основные правила рытья траншей, котлованов и прудов, а также предоставим конкретные советы для отдельных ситуаций.

Разработка грунта экскаватором

Несколько этапов включает цикл работы экскаватора:

установка ковша для повторения цикла
обратный поворот платформы
разгрузка ковша
разворот платформы
резание грунта

Напрямую зависит скорость выполнения работ от времени выполнения одного цикла, более половины, которого приходится на развороты платформы. Таким образом, уменьшение угла поворота платформы ускоряет значительно рытье траншеи.

При резании грунта должен работать двигатель на полную мощность. Погружение ковша начинать следует по возможности ближе, а его содержимое высыпать в самой дальней точке кузова автомобиля или площадки, которая отведена специально для добытого грунта.

Достигается наибольшая эффективность тогда, когда позволяет глубина копания загрузить полностью ковш. Оптимальный радиус копания (расстояние от корпуса самого экскаватора до места погружения ковша) составляет примерно 70-90 процентов от максимального, который указан в технической документации.

Чтобы сократить еще больше расходы топлива и времени, совмещают несколько операций. К примеру, можно одновременно выполнять разворот платформы с опусканием ковша для последующего копания или с поднятием ковша для разгрузки.

Рытье траншей, котлованов, прудов

Первым делом необходимо очистить забой (площадку, на которой производится работа, расположен экскаватор и дополнительная техника), от пней, крупных камней, мусора и любых других лишних объектов.

Если на большое расстояние необходимо транспортировать грунт, то содержимое ковша высыпают в кузов грузовых автомобилей. Считается оптимальной ситуация, когда помещается в кузове грузовика 3-7 полных ковшей. Производится наполнение кузова сбоку или сзади, перемещение над кабиной ковша запрещено. Должно производиться заполнение равномерно, но ковшом не разрешается разравнивать содержимое кузова.

Должен быть размещен экскаватор на расстоянии не меньше одного метра от края траншеи. Чем глубже траншея и мягче почва, тем технику располагают дальше. Рекомендуется безопасное расстояние, которое глубину рытья превышает на один метр, экскаватор при этом располагают так, чтобы находилась ведущая пара колес дальше от края, чем ведомая.

Требует рытье искусственного пруда предварительного изучения грунта и глубины непосредственного расположения подземных вод. Крайне нежелательно для подобных работ применять старую технику, не удастся таким образом сэкономить, а вот получить большое количество расходов – вполне. Наиболее правильным и разумным вариантом является применение экскаватора, который способен работать на большом расстоянии, это даст возможность сберечь нервы и технику.

При рытье глубоких траншей и котлованов соблюдается общее правило: чем глубина больше, тем откосы делают более пологими. При необходимости укрепляют стенки.

Если в заболоченной местности предстоит работа, то с собой берутся специальные щиты, из которых должна собираться рабочая площадка. Должен превышать размер этой площадки длину самих гусениц.

Соблюдение правил работы, служебных инструкций и техники безопасности дает возможность избежать при работе неожиданных ситуаций, материального ущерба и порчи техники. Будет не лишним составление договора на выполнение работ в определенном объеме.

Техника безопасности

При работе на экскаваторах отечественного и импортного производства необходимо будет ознакомиться с инструкцией по технике безопасности, которая разработана непосредственно для конкретной модели.

Необходимо перед началом первой работы ознакомиться со значением специальной информации, которая расположена на агрегатах и корпусе экскаватора. Во всех опасных местах будут присутствовать таблички предупреждения на машине, и иметь сопроводительные надписи, которые обозначают степень и уровень возможностей опасности:

Предостережение, сигнализировать будет о возможной вероятности наступления потенциальной опасности, вследствие которой непринятие необходимых действий обернется потенциально возможными получениями малых или средних увечий.
Предупреждение, предназначено для обращения внимания на потенциальную вероятность довольно опасной ситуации, которая может обернуться тяжелой травмой или летальному исходу, если для предосторожности не принять необходимые меры.
Опасность, сигнализирует о неотвратимости возникновения особо опасного случая, в случае которого пренебрежение необходимыми мерами безопасности может повлечь за собой тяжелые увечья или смерть.

Таблички, которые имеются на всех экскаваторах, применяют надписи и рисунки для визуального предупреждения и для исполнения являются обязательными.

Не стоит путать таблички по технике безопасности с информационными надписями по правилам эксплуатации экскаватора. Использовать необходимо все знания для исключения несчастных случаев и для правильной работы на экскаваторе.

Перед началом работы оператор (машинист) экскаватора должен получить:

Максимально точные указания об условиях работы (наличие препятствий, расположение надземных линий электропередач, наличие подземных коммуникаций и их места прохождения и т. п.).
Технологическую карту работы экскаватора.
Инструкцию по технике безопасности (введенную в действие приказом по строительному управлению).

Прежде чем начать работу на экскаваторе машинист обязан:

убедиться в исправности машины; работать на не исправном экскаваторе запрещается;
убедиться, что все вращающиеся детали – зубчатые, цепные, ременные передачи, маховики и т. п. – ограждены кожухами или недоступны для рабочих; работать на экскаваторе при снятых ограждениях движущихся или вращающихся деталей запрещается;
проверить состояние сигнала; приступать к работе при неисправном сигнале не разрешается;
получить от машиниста, сдающего смену, сведения о наличии каких-либо неисправностей на экскаваторе и добиться ликвидации этих неисправностей;
убедиться в наличии исправного инструмента;
убедиться в прочности всех соединений (шпоночных, клиновых, болтовых и др.), а также соединений трубопроводов систем управления и при необходимости укрепить их;
проверить исправность тормозов и канатов; работать с неисправными тормозами и канатами запрещается;
проверить исправность рычагов управления и установить их в нейтральное положение;
смазать экскаватор в соответствии с картой смазки, приведенной в инструкции по эксплуатации экскаватора.

Только после того, как машинист убедиться в полной исправности экскаватора, он с другим обслуживающим персоналом начинает заправку экскаватора. При этом соблюдены должны быть следующие требования безопасности:

заправлять двигатель и гидросистему топливом и маслом следует только при естественном освещении; в крайнем случае можно произвести заправку ночью, но при электрическом освещении;
во время заправки машины топливом запрещается курить, пользоваться спичками, керосиновыми лампами и другими источниками открытого огня;
после заправки экскаватора все детали, облитые топливом или маслом, должны быть насухо вытерты, а пролитое возле экскаватора топливо тщательно засыпано песком;
запрещается открывать бочку с топливом, ударяя по пробке металлическим предметом;
воспламенившееся около машины топливо запрещается тушить водой; для тушения загоревшегося топлива следует использовать огнетушитель, который обязательно должен быть на экскаваторе, а также песок, брезент и т. п.

Требования безопасности при запуске двигателя и во время его работы

Перед непосредственным запуском двигателя должен убедиться машинист в его исправности, а также в исправности всех пусковых устройств двигателя:

двигатель, а также жидкотопливный пусковой двигатель не должны иметь течи топлива, масла и воды, также пропусков выхлопных газов в соединениях всасывающих и выхлопных патрубков с блоком двигателя;
баллоны со сжатым воздухом и их арматура пневматических пусковых устройств должны быть в полной исправности; утечка сжатого воздуха не допускается;
электропроводка и пусковая кнопка электростартера должны быть в полной исправности; при нажатии кнопки электростартер должен немедленно включиться; утечка тока в проводах и клеммах, а также искрообразование не допускаются;
рычаги механизмов жидкотопливного пускового двигателя должны легко и надежно переключаться; при положительной температуре наружного воздуха пусковой двигатель должен легко заводиться.

Сам машинист экскаватора должен заводить двигатель.

Строительство — это довольно сложный процесс, который предполагает довольно много различных видов работа. Среди них особое место занимает обработка почвы, которая выполняется в большинстве случаев экскаваторами.

Данные механизмы достаточно дороги, поэтому не каждый потребитель может позволить его купить. Альтернативой является обычная аренда экскаватора на определенное время, что дает возможность выполнить все поставленные задачи.

Подготовительные работы

Экскаватор является очень сложным механизмом, поэтому его управление не будет простым и требует определенных навыков. Перед тем, как приступать к данному процессу следует выполнить несколько простых рекомендаций:

В первую очередь необходимо ознакомиться с системой самой машины. Следует выделить рабочие органы и конструкции для управления ими.
Перед началом работ обязательно убедитесь в работоспособности экскаватора. Для этого его следует осмотреть на наличие повреждений и других подобных дефектов.
После этого следует обязательно изучить инструкцию по управлению. Это поможет вам разобраться со всеми кнопками, рычагами и другими элементами.

Приступаем к работе

Процесс управления экскаватора следует начинать с выполнения простых рекомендаций:

Сначала следует сесть за руль и завести двигатель, чтобы он прогрелся определенное время. Также при этом убедитесь, что все рабочие органы располагаются на земле.
После этого следует отпустить стояночный тормоз и попробовать двигаться вперед на экскаваторе. При этом желательно сразу использовать только маленькие скорости, чтобы привыкнуть к работе устройства.
Следующим шагом является изучение работы основных органов. Управляться они могут, как с помощью рычагов, так и джойстиков. Подымать ковш следует медленно, понимая в какую сторону он должен двигаться.

Чтобы пробовать копать, следует выставить экскаватор в заднее положение и расположить на специальные опоры. После этого можно пробовать управлять стрелой и работать с почвой.

Обратите внимание, что экскаваторы могут кардинально отличаться друг от друга, как мощностью, так и системой управления. Если вы хотите научиться качественно работать с такими машинами, тогда желательно пройти специальные курсы, где вы сможете набраться опыта. Только постоянная работа с экскаватором позволит правильно чувствовать его и выполнять самые сложные задачи.

Колесные экскаваторы современных моделей могут быть оборудованы разными системами управления, но требования к ним предъявляются одни и те же, а именно управление должно быть удобным и легким.

Машинист должен управлять экскаватором, не прилагая больших усилий, так как только за один час работы ему иногда приходится производить до 4000 включений рабочих механизмов. Соответственно за смену это количество возрастает в несколько раз.

Требования к системе управления колесного экскаватора

От любой техники, используемой на строительных площадках, производстве или в карьере, требуется высокая производительность труда. К работе экскаватора предъявляются те же требования. Управление колесным экскаватором осуществляется машинистом, от быстроты действий которого зависит производительность работ.

Поэтому от системы управления экскаваторов, которые выпускают различные предприятия и фирмы, потребитель ждет определенных качеств:

1. Усилия, требующиеся для нажатия на рычаги и педали, не должны быть большими.

2. Включение механизмов должно происходить плавно.

3. Передача энергии от управления к механизмам должна быть мгновенной.

4. Регулирование требуется простое, но надежное.

5. Способность работать без сбоев при температурах от -50О до +50О.

6. Использование максимума автоматики.

Каждая взятая по отдельности система управления только частично может выполнить все эти требования.

Как управлять колесным трактором

Способы передачи энергии к механизмам экскаватора:

Рычажный. Могут использоваться механические сервомеханизмы. Простота конструкции и возможность плавного включения с высокой чувствительностью являются достоинством этого способа. Эксплуатация усложняется из-за наличия большого количества рычагов, тяг и шарниров. Управление требует много физической силы от машиниста.
Пневматический. Используется давление газа (воздуха). Плавное включение, возможность работать при выключенном двигателе, простая блокировка отдельных механизмов – все эти качества относятся к достоинствам этого способа.
Гидравлический. Используется механическая сила жидкости (масло). Достоинства: компактность и отсутствие рычагов со сложной конструкцией, требует мало усилий при управлении. Недостатки: динамические нагрузки на механизмы вследствие резкого включения.
Комбинированные. Сочетание нескольких способов в одной системе.

Комплектация определенной системой управления зависит от мощности экскаватора, типа привода, требуемой надежности действий. Большая емкость ковша требует больших усилий на рычаг управления, поэтому ручное механическое управление не подойдет. Оно используется в колесных экскаваторах с ковшом до 0,4 мг с одномоторным приводом.

Работа гидравлической системы управления

Эта система интенсивно совершенствовалась в последние годы, нашла самое широкое применение к конструкции экскаваторов, механизмы которых приводятся в движение от единственного двигателя.

Конструкция системы управления, основанной на гидравлике, имеет основные приборы и узлы:

Насос. Работает на высоком давлении. Обеспечивает в гидравлической системе движение жидкости. Работает от двигателя экскаватора.
Аккумулятор с фильтром, выполняющий роль при запуске двигателя временного напорного резервуара.
Распределительные и возвратные коллекторы, золотники управления.
Гидроцилиндры, которые находятся на механизмах. Предназначены для включения и выключения механизмов.

Трубопровод и соединительная арматура

Иногда в конструкции гидравлического управления насос не предусмотрен. В этом случае усилие на рычаг незначительно уменьшается, но сама система за счет давления жидкости имеет детали и узлы уменьшенного размера, не имеет сложной системы рычагов.

Гидравлическая система без использования насоса применяется на маломощных экскаваторах и отдельно для тормозной системы других моделей.

Системы управления с насосом и гидравликой полностью облегчают работу экскаваторщика, который передвигает только золотники. Усилие создается насосом, жидкость под давлением поступает в цилиндр, укрепленный на механизме.

Работа пневматической системы управления

Применяется на экскаваторах с разным объемом ковша. В работе системы используется обычный воздух. Давление не превышает 10 кГ/см2, поэтому цилиндры используются больших размеров и значительного веса, что относится к недостаткам пневматической системы управления.

Основные приборы и узлы конструкции пневматической системы:

Компрессор, нагнетающий воздух в систему.
Масловодоотделитель.
Ресивер.
Регулятор давления.

От компрессора поступает сжатый воздух в маслосборник, затем через обратный клапан по трубопроводу попадает в резервуары. По пути в рабочие цилиндры сжатый воздух освобождается от влажности в сборнике конденсата, регулируется в электропневматическом распределителе.

Управление золотниками может выполняться ручным или электромагнитным способом.

Как работает гидравлическая система экскаватора

Функционал экскаватора может быть существенно расширен за счет применения различного навесного оборудования – ковшей, захватов, выброрыхлителей, мульчеров, фрез, гидромолотов, трамбовок, гидроножниц и т.д. Приводом и органом управления навесками служит гидравлическая система машины. Она соединяет силовую установку спецтехники (двигатель) с исполнительными органами, которые запускаются благодаря части отобранной силы вращения.
Гидросистема экскаватора является сложной совокупностью агрегатов, работающих с помощью энергии жидкостных потоков. Для выполнения землеройных, землеустроительных и горно-добываемых работ машины оснащаются особой гидравликой, проектирование и монтаж которой стоит поручить специалистам.

<< Популярное: Каталог экскаваторов

Гидравлическая система экскаватора и ее особенности

Гидравлика сегодня устанавливается на любой экскаваторной технике, поскольку она является ключевой системой, обеспечивающей ее функционирование. Каждый элемент ее по отдельности и целая система в сборе служит в первую очередь для отбора части силы вращения у основного двигателя, преобразования ее в энергию жидкостных потоков и перенаправления ее к исполнительным органам и навесному оборудованию.

Гидравлическая система управления экскаваторами состоит из целого комплекта узлов и агрегатов, в том числе из:

сдвоенной регулируемой помпы с суммирующим регулятором мощности;
клапанного блока;
распределительной аппаратуры;
гидравлического мотора;
гидроцилиндра;
фильтрующих элементов;
коллектора;
бака для рабочей жидкости;
гидролиний;
соединителей, фитингов и крепежей.

Гидравлический экскаватор может оснащаться системой двух типов – динамической или объемной. Первый вариант применяется крайне редко по причине сложной конструкции, низкой ремонтопригодности и больших габаритов агрегатов. Чаще всего в Украине спецтехника оборудуется объемной гидравликой, ключевую роль в которой играет давление.
Объемный гидропривод имеет более компактные габариты по сравнению с динамической системой, но скорость перемещения жидкой среды внутри нее довольно малая. Для своей работы гидравлика объемного типа нуждается в оборудовании, способном функционировать при напоре до 350 МПа. Рабочие камеры гидравлического насоса и двигателя попеременно заполняются гидравлическим маслом и вытесняются оттуда под высоким напором.

Принцип работы гидравлической системы экскаватора

Присутствует гидросистема на экскаваторе любого вида. В Украине можно приобрести спецмашины:

одноковшевые и многоковшеве;
баштовые;
драглайны;
цепные;
роторные – компактные и обычные;
фрезерные;
траншеекопательные.

Набор сменных навесок позволяет превратить технику одного вида в другую и расширить ее функциональные возможности за кратчайшее время. Этим самим можно существенно увеличить спрос на услуги экскаватора и прибыль владельца машины.

Работа гидравлической системы выглядит так:

приводной дизельный мотор крутит вал насосного гидроустройства, которое в свою очередь трансформирует энергию механическую в гидравлическую;
жидкая среда, перемещаясь по трубопроводу, направляется к гидромотору или цилиндрам, поступает внутрь них через клапана управления и превращается в энергию механическую или возвратно-поступательный ход;
рабочая жидкость, выполнив работу, сливается в гидролинии, возвращается в бак, затем подается в насос;
этапы повторяются на следующем цикле.

Для нормального функционирования экскаваторной гидросистемы важно соблюсти несколько условий. Во-первых, поручить проектирование и монтаж агрегатов профессионалам. Отклонения при установке могут стать причиной некорректной работы одного или нескольких узлов, всей гидравлики и машины в целом. Также возможны преждевременный износ и повышенное потребление ресурсов, снижение производительности.
Второй момент – перевозить на место работы экскаватор тралом, а не своим ходом. Третье условие – регулярно проводить техосмотр строго по графику, разработанному производителем, проводить техническое обслуживание и своевременный ремонт, использовать оригинальные запчасти и качественные ГСМ. Четвертый момент – привлекать к работе только опытных специалистов – мастеров и операторов, соблюдать рекомендации и инструкции касательно условий и режимов работы.

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.

Электропривод карьерного экскаватора – Основные средства

В карьерных экскаваторах типа ЭКГ или ЭШ используется большое количество систем, разнообразных по назначению и принципу работы. Практически все известные на сегодня схемы преобразования энергии, такие как гидравлика, пневматика, электропривод, электроника, нашли применение на этих машинах. Первичной и главной ступенью преобразования энергии – а в современных тяжелых экскаваторах это электрическая энергия, поступающая в экскаватор через высоковольтную питающую цепь, – является электропривод.

Эволюция электропривода карьерных экскаваторов за последние тридцать лет привнесла некоторые изменения в конструкцию, но по-настоящему новых принципиальных решений, уже внедренных на «живых» машинах, мало.

Классически для привода главных механизмов применяются двигатели постоянного тока с независимым возбуждением, питаемые от регулируемых генераторов (система Г–Д) или регулируемых статических тиристорных преобразователей (система ТП–Д).

Двигатель с экскаваторной (саморазгружающейся) характеристикой подразумевает работу с номинальной частотой вращения вплоть до стопорного максимального момента, по достижении которого двигатель останавливается, но не теряет усилие на приводном валу. То есть когда, к примеру, груженый ковш упирается в неподвижный массив и усилия, развиваемого подъемной лебедкой, недостаточно для внедрения ковша, не должно происходить «опрокидывание» двигателя, т. е. падение оборотов и снижение момента на валу двигателя. Для сохранения наибольшей производительности экскаватора желательно, чтобы двигатель работал с постоянной наибольшей частотой вращения до момента начала стопорения (наибольшей нагрузки). Это означает, что механическая характеристика (зависимость частоты вращения от момента на валу двигателя) должна быть жесткой, состоять из рабочего участка с минимальной линейной зависимостью частоты вращения от момента и нерабочего участка, соответствующего падению частоты вращения при максимальном моменте стопорения. К такому экскаваторному режиму наиболее близок режим работы двигателей постоянного тока.

Из школьного курса все знают, что обмотка возбуждения двигателя постоянного тока в виде главных магнитных полюсов располагается в статоре, на обмотку якоря (ротора) ток поступает через щетки и коллектор – аппарат, который преобразует постоянную э. д.с. питающей сети в переменную э.д.с. обмотки якоря.

Регулирование частоты вращения двигателя постоянного тока возможно тремя способами: изменением сопротивления обмотки якоря, подводимого напряжения или потока возбуждения (тока возбуждения). Изменение сопротивления обмотки якоря для регулирования невыгодно, так как не экономично и сильно смягчает механическую характеристику. Регулирование изменением потока возбуждения применимо при малых моментах нагрузки. Момент двигателя прямо пропорционален потоку возбуждения, а кроме того, обрыв в цепи возбуждения может привести к работе двигателя вразнос при отсутствии значимой нагрузки на валу, так как частота вращения обратно пропорциональна потоку возбуждения.

Регулирование частоты вращения изменением питающего напряжения требует источника с регулируемым напряжением.

Питание двигателей постоянного тока (главных приводов экскаватора) долгий период времени осуществлялось от генераторов постоянного тока (система Г–Д). Это достаточно надежная и простая в управлении система электропривода, она используется уже много десятилетий в приводах карьерных экскаваторов.

В простейшей системе Г–Д изменение питающего напряжения (выходного напряжения генератора) происходит путем изменения тока возбуждения в независимой обмотке возбуждения генератора (например, с помощью реостата в цепи возбуждения). Снижение питающего напряжения приводит к снижению частоты вращения двигателя при сохранении рабочего момента и жесткости рабочих характеристик (справедливо для двигателей с независимым и параллельным возбуждением).

Для привода генераторов используется сетевой двигатель. Обычно преобразовательный агрегат включает в себя один или несколько сетевых двигателей, которые вращают генераторы. Каждый генератор обеспечивает привод соответствующего механизма – привод подъема, напора (тяги для драглайнов), поворота, хода, открытия днища ковша (для ЭКГ). В агрегат может входить генератор собственных нужд, питающий постоянным током обмотки возбуждения двигателей и генераторов. В качестве сетевого двигателя используются мощные асинхронные (ЭКГ-5А) или синхронные двигатели переменного тока (ЭКГ-10, ЭКГ-15, ЭШ-11. 70 и т. д.).

Индивидуальный привод основных механизмов автоматизирован. Машинист управляет только частотой вращения и проводит реверсирование двигателя в процессе копания. Остальные процессы регулирования (стабилизация частоты вращения и ограничение предельной нагрузки, формирование экскаваторной характеристики) происходят автоматически. В основу принципа автоматизации управления отдельного механизма положена специальная система автоматического регулирования (САР). Регулятором здесь выступает силовой магнитный усилитель (он заменяет управляющий реостат в цепи возбуждения в простейшей схеме). В САР генератор является одновременно усилительным и исполнительным элементом, двигатель – объектом регулирования, а регулируемой величиной является частота вращения двигателя. При управлении машинист, желая установить определенную частоту двигателя, воздействует на цепь возбуждения генератора, т. е. изменяет величину тока в его обмотке возбуждения посредством командоконтроллера. Для поддержания заданного режима в САР присутствует обратная связь, обеспечивающая корректирующее воздействие на магнитные усилители и далее на ток в цепи возбуждения генератора.

Более прогрессивной считается схема, в которой питание обмотки возбуждения генератора (двигателя) осуществляется посредством тиристорного преобразователя. При такой схеме не требуется задействовать генератор собственных нужд, призванный питать обмотки возбуждения электромашин и привода малой мощности (открытия днища ковша). Основными преимуществами тиристорных возбудителей являются малая инерционность и более высокий к.п.д. по сравнению с силовыми магнитными усилителями. Тиристор преобразует переменный ток в постоянный с регулированием выпрямленного напряжения. Ток управления тиристора регулируется сельсинным командоаппаратом.

Второй способ – использовать вместо генератора тиристорный преобразователь (ТП–Д). Однако использование силовых тиристорных преобразователей для электропривода главных приводов приводит к снижению коэффициента мощности энергетической установки экскаватора, появлению дополнительных гармоник и колебаний напряжения в сети, что снижает качество электроснабжения карьера. Чтобы уменьшить негативное влияние работы ТП на сеть, на экскаваторах используются фильтрокомпенсирующие устройства. В бывшем СССР схема ТП–Д была обкатана на ЭКГ-20.

Другим перспективным направлением является применение импульсного способа изменения какого-либо параметра двигателя – напряжения, сопротивления в цепях статора или ротора. Изменяя длительность импульса, достигают изменения средней частоты вращения.

Асинхронные двигатели, питаемые от регулируемых статических преобразователей частоты (ПЧ–АС), применяют в электроприводе начиная с 1970-х годов. Асинхронные электродвигатели благодаря простоте производства и надежности в эксплуатации широко используют в нерегулируемом электроприводе. Основные их недостатки – ограниченный диапазон регулирования частоты вращения и значительное потребление реактивной мощности.

плавно регулировать скорость вращения асинхронного электродвигателя при сохранении момента на валу;
снизить потребление электроэнергии на 30…50% за счет оптимального управления электродвигателем в зависимости от нагрузки;
осуществлять плавный пуск электродвигателя с током, не превышающим номинального значения для электродвигателя;
устранить пиковые нагрузки на электросеть и просадки напряжения в ней в момент пуска электропривода.

Частотные преобразователи создают определенные электромагнитные помехи, для уменьшения которых необходимо применять дополнительные фильтры. Для работы на низких частотах требуется эффективное принудительное охлаждение. Другой аспект – трудность обеспечения экскаваторной механической характеристики. В процессе работы экскаватора нагрузочные моменты могут меняться в значительной степени за короткие промежутки времени от максимальных моментов, способных «опрокинуть» двигатель, до минимальных. Поэтому требуется автоматическая одновременная регулировка частоты и питающего напряжения, поступающего на обмотку статора.

Несмотря на высокую перспективность системы ПЧ–АС, массового и быстрого внедрения на экскаваторах в России она до сих пор не получила. Здесь сказывается и определенный общий провал 1990-х годов в промышленности, и необходимость внедрять новые решения в системах автоматического регулирования. Работоспособность системы ПЧ–АС неоднократно доказана, в том числе при эксплуатации модернизированного экскаватора ЭШ-20. 90 на Сафроновском разрезе (Иркутская обл.).

Вопросов при использовании системы ПЧ–АС возникает много, для краткого их обзора потребуется отдельная публикация.

Сегодня мировые лидеры производства электрических экскаваторов, такие как Bucyrus International Inc. с входящими в ее состав Marion и Ransomes-Rapier, а также P&H предлагают экскаваторы с электроприводом, выполненным по разным схемам – ПЧ–АС, Г–Д, ТП–Д. Выбор системы остается за заказчиком.

Устройство и принцип работы современных экскаваторов

Экскаваторы – одна из наиболее распространенных категорий техники специального назначения. Они повсеместно используются в различных отраслях народного хозяйства, промышленности. При помощи экскаваторов не обходятся строительные работы, прокладка инженерных сетей, планировка дорожных насыпей, откосов и многие другие мероприятия. Первый экскаватор появился еще в 1832 году. Его использовали при строительстве железных дорог. За почти что 200 лет основное назначение техники – землеройные работы, не претерпело изменений. Но вот сама техника значительно изменилась, стала более технологичной. Так какой он, современный экскаватор?

Разновидности и характеристики современных экскаваторов

Современный экскаватор – специализированная землеройная техника, которая отличается надежностью и стабильностью работы в любых климатических условиях и с разными типами грунтов. Они выдерживают температуру от минус 40 до плюс 40 ⁰С, справятся с мягкими грунтами, песком, глиной, и твердыми почвами, в том числе и с теми, где много каменистых включений. Но все же, в зависимости от конструктивных особенностей, функциональные возможности и принцип работы машин, представленных в этой категории, может отличаться.

Так, на современном рынке представлено несколько категорий экскаваторной техники:

По функциональным возможностям выделяют машины, предназначенные для работы на строительных площадках, в карьерах. В первой категории представлена строительная, дорожно-строительная, коммунальная техника. Во второй – модели с усиленным ковшом, способные выдерживать повышенные нагрузки при работе со скальными породами.
По конструктивному исполнению ходовой части. Это может быть автомобильное или специальное колесное шасси, гусеницы обычной или увеличенной ширины.
По типу привода навесного оборудования. В своем большинстве экскаваторные ковши приводятся в действие гидравлической системой, установленной на машину в заводских условиях. Но также может использоваться электропривод. В последнее время на рынке стало появляться все больше моделей с комбинированным методом управления. В нем сочетается и гидравлический, и электрический привод.

Правильно подобрав экскаватор, вы сможете использовать его для рыхления почв любых видов, включая горные, скалистые породы, для выкапывания траншей, ям и прочих углублений любого назначения. Легко подобрать технику на рынке и под строительство дамб, формирование насыпей, откосов, разравнивания рельефа. При помощи современных экскаваторов выполняется демонтаж старых зданий и сооружений, расчистка участков, перемещение и сбор строительного мусора, погрузочные операции.

Основное отличие машин, представленных сегодня на рынке от своих предшественников – очень широкая функциональность. Их можно агрегатировать разными видами ковшей и другого навесного оборудования, в точности подстраивая под особенности предстоящих работ. То есть современный экскаватор – универсальная техника спецназначения, которая сможет справиться со всевозможными задачами быстро, качественно и эффективно.

Конструктивное решение и особенности работы современных экскаваторов

В конструктивном плане современный экскаватор состоит из следующих основных узлов:

Двигатель.
Ходовая часть.
Трансмиссионная и гидравлическая система.
Оборотная платформа со стрелой, на которой устанавливается исполнительный механизм.
Кабина оператора с блоком управления.

Боле подробно остановимся на работе некоторых из этих систем.

Гидросистема экскаватора

Приводится в действие гидравлическими насосами. Наиболее часто экскаваторы комплектуются агрегатами шестеренчатого или аксиально-поршневого типа. В конструкции системы также предусмотрен повышающий редуктор и насос, обеспечивающий гидроусиление руля (приводится в действие шестернями газораспределяющего механизма).

Рабочая жидкость системы – гидравлическое масло. Здесь следует подбирать подходящий вариант под климатические условия региона: постоянная и требуемая вязкость масла в заданном температурном диапазоне– залог стабильной работы контура. Перед каждым новым циклом масло проходит через фильтрующие элементы. Благодаря этому частички износа и другие сторонние компоненты выводятся из системы и не наносят вреда узлам и агрегатам. За безопасность работы гидравлики отвечает предохранительный клапан. Если давление в сети поднимется выше допустимых пределов, клапан сбросит его в атмосферу, предотвратив поломку.

За работоспособность стрелы отвечают двухсторонние гидравлические цилиндры. Они обеспечивают ее подъем и поворот на требуемый угол. В современных экскаваторах гидравлика применяется и в трансмиссии. Ведущие колеса дополнительно оснащаются аксиально-поршневыми моторами. Получается, что давление в гидросистеме способно управлять скоростью движения техники. А вот регулироваться оно будет корректировкой числа оборотов двигателя внутреннего сгорания. Гидравликой обеспечивается и работа ковшового и колесного тормоза.

Исполнительный механизм

Стандартный рабочий орган экскаватора – ковш. В зависимости от назначения, он может быть разных форм, размеров, вместительности. Наиболее часто на экскаваторы устанавливаются землеройные, траншейные, планировочные, грейферные, решетчатые, погрузочные, зачистные ковши, рыхлители. Многие из них дополнительно оснащаются зубьями на режущей кромке, усиленными накладками. Все это повышает их износостойкость и эффективность работы на плотных, скальных, замерзших грунтах. Но также современные экскаваторы могут оснащаться и другим навесным оборудованием, что позволит использовать их и в других землеройных работах. Это может быть вибропогружатель, гидромолот, вибромолот и пр.

Принцип работы экскаватора во многом зависит от того, каким исполнительным механизмом он комплектуется. Так, если на технику устанавливается только один ковш, то она будет работать циклично, выполняя только одну задачу. Ввиду такой особенности в технологическом процессе предусматривается прерывистость основной операции. То есть рабочий процесс выполняется в следующей последовательности:

Забор в ковш земли.
Поворот оборотной платформы для отведения ковша с землей от рабочей зоны.
Высыпание содержимого или в кучу или непосредственно на кузов грузовика.
Обратный ход.

Далее работы выполняются в этой же последовательности цикл за циклом.

Но на современном рынке все чаще начинают использоваться экскаваторы непрерывного действия. Они оснащаются несколькими исполнительными механизмами, могут одновременно откидывать землю в сторону и формировать из нее откосы. Ковши здесь устанавливаются или на ротор, или на цепь. Зачастую подобные машины комплектуются бульдозерным ножом, управление которым берет на себя гидравлический цилиндр. С его помощью формируется ровная рабочая поверхность. То есть такие экскаваторы за один рабочий цикл смогут выполнить выемку грунта, сформировать откос и сравнять площадку, из которой отбиралась земля.

Более подробно об особенностях современных экскаваторов вам расскажут специалист компании «Hydrolider». Свяжитесь с ними для консультации и покупки надежной техники под любые производственные задачи с доставкой по России, СНГ, Европе.