Что делает экскаватор экскаватором. Значение слова экскаватор

13.04.2019

Любая техника, которую когда-либо проектировал и создавал человек, была призвана минимизировать людской труд и повысить человеческие возможности. Важной группой строительных машин, которые освободили человечество от тяжелого физического труда и позволили ему проводить колоссальные по своим масштабам строительные и изыскательные работы, стали экскаваторы.

Современные экскаваторные машины – это и огромные драглайны, используемые в открытой добыче полезных ископаемых

Этот огромный Takraf Ers 710 добывает до 1500 кубов породы в час

и миниатюрные гидравлические машины, помогающие в ландшафтном дизайне.

Миниатюрный экскаватор, с помощью которого можно даже выкапывать лунки под посадку деревьев

Поначалу человечеством был изобретен кабельный экскаватор.

Его принцип работы был схож с работой подъемного крана и заключался в перемещении тележки и ковша по несущим канатам. Само создание кабельных экскаваторов было результатом совокупных усилий многих предприятий в течение нескольких десятилетий.

Некоторые из этих предприятий, например такие как Gradall или Caterpillar cтали известнейшими брендами, само имя которых ассоциируется с понятием экскаватора. Другие – давно исчезли, разрушенные экономическими неурядицами или поглощенные более удачливыми конкурентами. На сегодняшний же день, за исключением некоторых образцов горных драглайнов, кабельные экскаваторы практически почили в бозе, уступив свое место экскаваторам на гидравлике.

Однако, разумеется, история создания экскаватора началась в далеком 18 веке с изобретения парового двигателя.

Первый паровой экскаватор был построен 23-летним американским инженером Уильямом Отисом в 1836 году. Именно этого изобретателя можно по праву назвать его «отцом».

Портрет Уильяма Отиса

Первый прототип будущего экскаватора оказался довольно неудачным, и в 1837 году совместно с опытным инженером Джозефом Харрисоном-младшим Отис строит улучшенную версию своей машины, которая уже соответствует его требованиям.

Хотя Уильям Отис подал свою первоначальную заявку на патент парового экскаватора 15 июня 1836 года, пожар в патентном бюро уничтожил эти документы. Его второе заявление от 27 октября 1836 года было одобрено патентным бюро лишь 24 февраля 1839 года. Таким образом, официальной датой изобретения парового экскаватора стал не 1836, а 1839 год.

Созданную машину сам Отис называл «крановой лопатой для выемки грунта и удаления земли», в народе же его машины прозвали «Лопатами Отиса». Они являлись довольно маломощной – до 20 лошадиных сил, неуклюжей и громоздкой техникой и были лишь частично поворотными, так как стрела его парового экскаватора не могла двигаться более чем на 180 градусов.

Фото «Лопаты Отиса», сделанное в 1869 году у Висячей скалы в каньоне Эхо, штат Юта, США

В одной из американских газет того времени писали, что «Лопата Отиса» стала одним из тех редких изобретений, где гений, работая для себя, создал выгоды, способные изменить весь цивилизованный мир». Машины Отиса вызывали такой неподдельный интерес, и одновременно ужас у обычных граждан, что они толпами приходили поглазеть на это чудо инженерной мысли.

Уильям Отис умер в возрасте 26 лет, успев создать всего лишь 7 паровых экскаваторов, два из которых остались в Северной Америке, остальные разъехались по миру. Существует мнение, что впервые паровой экскаватор Отиса был задействован в 1837 году в постройке железной дороги между Огайо и Балтимором, однако документы, подтверждающие сие событие, до наших дней не дошли. Документально подтвержденное использование первого парового экскаватора состоялось в 1838 году в Спрингфилде, штат Массачусетс, на постройке Западной железной дороги, где паровая «Лопата Отиса» верой и правдой прослужила 3 года.

Вполне вероятно, что одну или две машины Отиса в 1840 году использовали при постройке доков в Aтлантик-сити (город на северо-востоке США, штат Нью-Джерси), а затем в Бруклине и Бостоне.

Фото парового экскаватора в Бостоне

В 1842 году один паровой экскаватор Отиса был задействован на работах в Англии около Брентвуда (графство Эссекс) при постройке железной дороги в восточных графствах Великобритании.

Джон Дункан – английский предприниматель, которому предположительно был продан патент на использование «Лопаты Отиса» в Великобритании и странах Европы, очевидно так и не сумел самостоятельно воспроизвести ни единого образца этой машины. Новый Свет с неохотой воспринимал технические новшества, считая «наглых янки» выскочками. Такое отношение к идеям американцев замедляло развитие научно-технического прогресса в Европе. В последующем им придется наверстывать упущенное семимильными шагами.

Последующие свидетельства об использовании «Лопат Отиса» на территории Европы и США довольно туманны. Известно, что последняя созданная им машина сломалась к концу 1905 года на постройке Чикагской железной дороги в штате Иллинойс.

Фото последней «Лопаты Отиса» в процессе работы на Чикагской железной дороге. Снимок сделан в промежутке между 1900 и 1905 годами.

По современным подсчетам, «Лопата Отиса» могла совершать работу, равную усилиям 120 человек, а ее производительность составляла около 100 м3 грунта в час. Передвигаться машины Отиса могли исключительно по железнодорожным путям, которые специально прокладывались к месту проведения работ. И этот фактор значительно усложнял использование таких машин, ибо постройка железнодорожного полотна являлась задачей дорогостоящей и трудозатратной.

Фото парового экскаватора, установленного на железнодорожные рельсы. Снимок сделан в 1904 году в штате Южная Дакота на строительстве Орманской плотины.

Фото парового экскаватора 1919 года на карьере близ Сан-Диего (штат Калифорния, США)

Представители российских властей впервые увидели «Лопату Oтиса» при постройке Западной железной дороги в 1839 году. Инженеру-консультанту железнодорожной компании, майору Георгию Георгиевичу Уистлеру было поручено приобрести одну из машин Отиса для использования ее в строительстве железной дороги между Санкт-Петербургом и Москвой. Таким образом, первый паровой экскаватор появился в России в 1842 году, и он был произведен в Америке.

В те времена паровые экскаваторы, по сути, являлись штучным товаром. Они были «редким гостем» в бытовых постройках, по большей части используемые только в строительстве железных дорог.

Старый паровой экскаватор, сохраненный в музее на Аляске. Как видите, он состоял из котла, бака для воды, лебедки, парового двигателя, самой стрелы и балки, на которую крепился ковш

А вот свою истинную популярность они стали приобретать лишь во второй половине 19 века, в то время, когда сеть железнодорожного сообщения покрыла значительную территорию США и Англии.

Первым создателем паровых экскаваторов в Европе стала английская компания «Ruston & Proctor & Co.» во главе с ее владельцем, инженером и талантливым предпринимателем Джозефом Растом.

К 1877 году Растоном было произведено около 100 паровых экскаваторов, часть из которых он экспортировал в США на строительство Манчестерского судоходного канала. А в 1890 году он отправляется в Россию, где успешно выигрывает тендер на поставку нескольких десятков своих машин для проведения строительных работ в районе Полесья (в те времена – это территория России, сейчас – это области, принадлежащие Украине). Таким образом, фактически в Украине первые паровые экскаваторы появились в 1891 году.

Одними из первых и, пожалуй, самых успешных компаний, поставивших производство паровых экскаваторов на промышленные рельсы, стали две конкурирующие американские корпорации - «Marion Steam Shovel Company» и «Bucyrus Foundry», обе организованные в 1883 году в городе Мэрион, штат Огайо.

Создатели «Marion Steam Shovel Company», инженер-изобретатель Генри Барнхарт и Эдвард Хубер в этом же году патентуют свое усовершенствование пружинного крепления ковша, заменив хрупкую и малоподвижную цепь, чем обуславливают большую надежность и повышение производительности этой машины.

Именно к владельцам этих двух компаний в 1903 году правительство США обратилось с просьбой обеспечить строительство Панамского канала паровыми экскаваторами. 77 экскаваторов было поставлено компанией «Bucyrus Foundry» и лишь 24 машины принадлежали «Marion Steam Shovel Company». Но именно экскаватор, принадлежащий «Marion» на данной стройке века в июле 1908 года установит мировой рекорд по производительности.

Фото экскаватора Marion, модель 91 «Culebra Cut» на строительстве Панамского канала

Фото сохранившегося образца экскаватора Marion, модель 91 «Culebra Cut». Данный образец уже был «поставлен» на гусеничный ход

Однако, вплоть до 1920 года выпускаемые экскаваторы остаются частично поворотными, с возможностью передвижения только по железнодорожным путям, что ограничивает сферу их применения.

С изобретением Бенджамином Холтом гусеничного хода, экскаваторы становятся машинами, эксплуатировать которые уже возможно и в труднопроходимых местах. Появляются образцы с дизельным и электрическим двигателем, которые постепенно вытесняют паровые машины.

Впрочем, одним из главенствующих изобретений в истории экскаватора стало внедрение в его систему управления гидравлики.

Первенство изобретения гидравлической системы экскаватора на сегодняшний день оспаривают Англия, Франция и Италия.

Самые ранние сведения о попытках создания экскаватора на гидравлической системе управления можно найти в далеком 1882 году в истории английской компании «Armstrong Whitworth», которая специализировалась на производстве вооружения, военных кораблей и самолетов.

Сэр Уильям Джордж Армстронг, основатель компании «Armstrong Whitworth» (1810 - 1900) был английским инженером-гением, чьи изобретения опережали свой век. Армстронг был крупнейшим промышленником Великобритании и одним из самых богатых людей в Европе своего времени. В истории Англии он стал первым ученым, кто за вклад в науку был удостоен звания пэра.

Именно Армстронг первым придумал гидравлическую систему управления механизмами, внедрив ее в работу шлюзовых ворот в гаванях, подъемных кранов и мостов. Его гидравлический механизм, разводящий Тауэрский мост в Лондоне, стал шедевром инженерной мысли своей эпохи. А его первой строительной машиной, управляемой гидравликой, стал подъемный кран, образец которого был построен в 1845 году в Ньюкасле.

Фото первого гидравлического крана Уильяма Армстронга, построенного в порту Ньюкасла (Англия)

В дальнейшем его изобретение гидравлической системы активно эксплуатировали в военной промышленности, оснащая гидравликой подъемные механизмы шлюзов в шахтах Королевского флота, в подъеме и перегрузках полевых орудий, на заводах по изготовлению боеприпасов.

Однако, именно попытка постройки гидравлического экскаватора у Армстронга не увенчалась успехом. Его гидравлический экскаватор оказался машиной слишком громоздкой, малоподвижной и плохо справлялся со своими функциями. Но, невзирая на неудачу соплеменника, именно своего ученого англичане считают прародителем гидравлического экскаватора.

Шли годы. И как это часто бывает с величайшими открытиями, над созданием экскаватора с гидравлическим приводом одновременно, независимо друг от друга, трудились совершенно разные инженеры.

В Америки его создавали братья Ферверды, уроженцы Нидерландов, переехавшие жить в Огайо и организовавшие всем известную сейчас компанию «Gradall Tractor». Именно их таланту экскаватор обязан телескопической стрелой. А в 1941 году увидел свет их первый гидравлический экскаватор, моделей которого было создано всего 3 штуки.

Существенная нехватка рабочей силы на проектах по строительству автомагистралей во время Второй мировой войны побуждала инженеров к более серьезной работе над созданием гидравлического экскаватора. Война изменила взгляды общества на конструкцию строительных машин. Глобальные разрушения, оставленные после себя фашизмом, требовали от техники мобильности, а существующие малоподвижные гусеничные экскаваторы перестали отвечать создавшимся требованиям. Все чаще производители строительной техники стали монтировать свои машины на базу автомобиля, дабы обеспечить ее высокую мобильность и возможность быстрой передислокации с одной строительной площадки на другую.

В 1948 году на свет появился первый колесный прототип экскаватора, оснащенный улучшенной гидравлической системой управления. Его создателями стали братья-итальянцы Карло и Марио Брунери, в 1954 году продавшие патент на изготовление мобильной версии экскаватора французской компании «SICAM». Модель, созданная братьями Брунери и названная «Yumbo S25», стала первым гидравлическим экскаватором, установленным на колесную базу грузовика.

А вот промышленный выпуск экскаваторов, оснащенных гидравлическим приводом, первой сумела наладить немецкая компания «Atlas» только в 1950 году.

Однако, выпускаемые гидравлические экскаваторы все еще являлись частично поворотными, их угол поворота стрелы не превышал 270 градусов, что затрудняло выполнение многих работ.

В 1951 году со своим изобретением на английский рынок вышла компания «Hymac», представив первый полноповоротный образец экскаватора на гидравлике.

Фото коллектива компании «Hymac» на фоне тысячного экземпляра полноповоротного экскаватора «Hymac 580», сделанное в 1960 году на выставке

Именно эту компанию по праву считают пионером в области разработки и производства полноповоротных экскаваторов. Впоследствии она выпустит целую линейку моделей экскаваторов «Hymac 580», которые тысячами разойдутся по всему миру.

Многие модели этой машины используются в строительстве и поныне, некоторые из них сегодня можно увидеть на выставках винтажной техники в Великобритании и Европе.

Практически одновременно с «Atlas» и «Hymac» в 1951 году к промышленному производству экскаваторов на гидравлике подключится французская корпорация «Poclain». Долгих десять лет ее конструкторы будут работать над полноповоротной системой экскаватора, в конце концов, добившись желаемого результата только к 1960 году.

Так создавалась история возникновения экскаватора, в которой гений множества людей смог подарить нам столь совершенную строительную технику, без которой сегодня нам невозможно представить свою жизнь.

С давних времен люди занимались земляными работами. Современные объемы таких процедур просто колоссальны (стройки, карьеры, дороги). Вручную все процессы сделать просто нереально и слишком долго. На помощь приходит специальная техника. Рассмотрим далее, что такое экскаватор и какова его роль в промышленном хозяйстве.

Введение

Механизировать процесс выработки земли пытался более пятисот лет назад Леонардо и еще многие ученые. Современные машины отличаются по многим параметрам, в зависимости от модификации и прямого предназначения. Основная классификация проводится по следующим параметрам:

Типу ходовой части (колеса, гусеницы, железнодорожный ход и прочее).
Эксплуатационным особенностям (для строительства, карьеров, разработки шахт и тому подобное).
Силовому агрегату.
По принципу действия.

Все эти показатели могут комбинироваться в различных вариациях, в связи с чем разработано огромное количество модификаций рассматриваемой техники.

Гусеничный ход

Что такое экскаватор на гусеницах? Это машина, которая пройдет по дорогам с любым покрытием, а также без него. Подавляющее большинство самоходной экскаваторной техники помещается именно на базу с гусеничным ходом. Исключение составляют аналоги, работающие в черте города. Рассматриваемые модели легко преодолеют рыхлый грунт, торфяники, бездорожье, лесные и каменные препятствия.

Другие типы шасси

Экскаваторы на пневматических колесах отлично зарекомендовали себя для работы в городских условиях. Гусеничные аналоги здесь не подходят, поскольку будут просто разрушать асфальтовое покрытие. Колесные модели не только щадяще относятся к дорожному оформлению, но и отлично амортизируют, а также имеют минимальный уровень шума.

Что такое экскаватор шагающего типа? Подобная модификация лишена гусениц или колес. В нижней части агрегата находится опорная плита, служащая площадкой при работе. Перемещается машина при помощи специальных гидравлических башмаков. Она поднимается на них, переносит себя и снова опускается на опорную плиту. Скоростной режим передвижения может составлять до 80 км/ч.

Экскаваторы на рельсовом ходу обычно эксплуатируются в горнодобывающих выработках. Цепные модели размещаются на рельсах, широко расположенных между собой. Эта дистанция называется порталом, в него удобно заезжать грузовикам под погрузку.

Землеройные универсальные устройства можно монтировать практически на любое шасси. Комбинированные модификации могут оснащаться колесами и железнодорожными опускаемыми парами при необходимости передвижения по рельсам. Имеются плавучие аналоги (земснаряды).

Принцип действия

Одноковшовые вариации работают в циклическом режиме: набрал - перенес - высыпал. К приспособлениям непрерывного действия относятся роторные и траншейные экскаваторы. К первым моделям причисляются агрегаты с несколькими ковшами, которые закреплены на большом вращающемся колесе. В качестве примера траншейного аналога можно привести легкие агрегаты для прокладки кабеля. Земснаряды набирают песок под водой по вакуумно-всасывающему принципу.

Невозможно определить один оптимальный и универсальный способ работы. Все зависит от вида добываемого материала и окружающих условий. В каждом определенном случае требуется конкретный вид техники.

Особенности

Обзор экскаваторов продолжим колесными моделями для строительства. Несмотря на то что гусеничные модификации лидируют в сфере разработки грунта, для строительных площадок оптимальным вариантом станут агрегаты на колесах. Они мобильнее, скоростнее, не портят асфальт и оперативно перебрасываются с одного на другой объект.

Шахтные экскаваторы имеют компактные габариты, что актуально в замкнутых пространствах. Как правило, они используются в горизонтальных выработках под землей и в тоннелях для отгрузки горных пород.

В открытом карьере эксплуатируются модификации, которые могут обеспечить максимальное перемещение и погрузку материала. На таких работах применяются несколько типов машин. Главное требование к ним - чтобы ковш экскаватора был максимально вместительным. Среди карьерных моделей:

Драглайны. Конструкция этих агрегатов не предусматривает жесткого соединения ковша со стрелой. Черпак удерживается при помощи цепи, аналог которой подтягивает или опускает его.
Гусеничные повышенной проходимости.
Гидравлические версии с возможностью усиления нажимного воздействия на породу. Применяются обычно на вскрышных работах.
Модификации роторного типа, обеспечивающие максимально полную подачу полезных ископаемых.

Силовые установки

Изучение технических характеристик экскаватора продолжим в части двигателей. Первые машины работали от парового двигателя, затем на смену им пришли дизельные, бензиновые и электрические моторы. Наиболее популярными силовыми агрегатами считаются дизельный и обусловлено их экономичностью.

Дизельный вариант отличается мобильностью. Такая техника позволяет много перемещаться по обрабатываемому объекту и за его пределами. Если процесс предполагает передвижение на небольшие расстояния, разумнее использовать электрический аналог. Для карьерных выработок как раз подойдет именно такая техника.

Ведется разработка легких экскаваторов, которые питаются от аккумуляторных батарей. При этом машина управляется оператором дистанционно либо традиционным способом.

Применение

Что такое экскаватор и зачем он нужен? Прежде всего, рассматриваемая техника - это землеройная машина, основной задачей которой является выемка, перенос грунта и породы. При этом экскаваторы могут работать не только на площадках, где находятся, но и на участках, уровнем ниже или выше. Кроме того, материал может добываться без проблем из-под слоя воды.

Полученную породу техника загружает в транспортировочные единицы (машины, баржи, вагоны). При необходимости грунт можно отсыпать в отвал. Гидравлический экскаватор позволяет быстро и качественно обеспечить рытье каналов, траншей, котлованов, расчистку территории с максимальной точностью. Рассматриваемые машины дали возможность полностью механизировать земляные работы, облегчив существенно труд людей. Обыкновенная строительная модель способна за один подход перенести до 4 кубов земли или песка.

Самые большие экскаваторы

Самая огромная машина в рассматриваемой категории имеет впечатляющие габариты. Гигант был разработан и собран немецкой фирмой Thyssen Krupp Fordertechnik в 1978 году. Собиралась техника на протяжении 5 лет, ее стоимость превысила 100 миллионов Евро. «Монстр» трудится до сих пор в угольном разрезе Гамбаха.

Функционирует машина около 20 часов в сутки, производительность - 240 000 куб. м угля. Такие объемы достаточно сложно загрузить и вывезти, но это и не требуется. Подобные большие экскаваторы требуются для вскрышивания массы, в которой более половины материала составляет непригодная порода. Габариты гиганта: длина/ширина/высота - 240/46/96 м. Масса - 13,5 тысяч тонн. Длина стрелы - 200 м. Объем каждого ковша - 6,6 куб. м.

Экскаватор Hitachi

Ниже приведены технические параметры одного из самых производительных экскаваторов - «Хитачи ZX200»:

Длина/ширина/высота - 8,94/2,86/2,95.
Вес - 19,8 тонны.
База колесная - 3,37 м.
Клиренс - 45 см.
Давление на почву - 0,47 кг/кв. см.
Глубина выработки - 6,05 м.
Объем ковша экскаватора - 0,51 куб. м.
Предельная тяговая сила - 203 кН.

Силовой агрегат «Хитачи ZX200»

Техника оборудуется четырехтактным дизельным двигателем с 4 цилиндрами. Мотор имеет непосредственный впрыск горючего, распределительный вал в верхнем размещении и охлаждение водяного типа. Новые экскаваторы этой модификации оснащены силовой установкой, которая агрегирует с современной системой гидравлики типа HIOS III, обеспечивающей возможность программирования ручного и автоматического режима работы. Кроме того, данный блок дает возможность максимально эффективно использовать гидравлическое давление, увеличивая выработку при экономичном потреблении топлива.

Основные параметры двигателя:

Объем рабочий - 5,19 л.
Мощность номинальная - 166 лошадиных сил.
Крутящий момент по максимуму - 550 Нм.
Размер цилиндра в диаметре - 105 мм.

Устройство

Оснащен стрелой (длина - 5,68 м) и рукоятью с увеличенным тяговым усилием и поворотным моментом (2,91 м). Конструкторы модернизировали управление движением, в результате чего скорость двигателя наращивается в автоматическом режиме при маневрах или на подъеме, когда требуется повышенное тяговое усилие.

Габариты кронштейнов на верхних поддерживающих катках увеличены. Это позитивно сказывается на рабочем ресурсе узла. Дополнительную жесткость агрегату придает измененная конфигурация и усиление гусениц. Кроме того, увеличены рамы коробчатого сечения и центральная балка Х-образного типа. Весь комплекс усовершенствований добавил к прочности почти 35 %. Пластины Х-образной балки изготовлены в виде монолитных элементов, что позволило значительно укрепить центральную часть рамы.

Итог

Модернизация и конструктивное совершенствование экскаваторов идет своим чередом в непрерывном режиме. Конструкторы продолжают добиваться улучшения качества работ, что обусловлено ростом объемов строительства и добычи полезных ископаемых.

), драглайн, многоковшовый, грейферный и т.д. Первая паровая механическая лопата запатентована в 1836. В экскаваторов имеет или дизельный приводы.

Механическая лопата. черпания механической лопаты складывается из направленной тяги, прилагаемой к ковшу подъемной цепью или подъемным проволочным канатом, и осевого усилия напора, прилагаемого к рукояти, на которой закреплен ковш. По своему назначению (и вместимости ковша) механические лопаты подразделяются на универсальные (0,2-2 м3), карьерные и добычные (2-5 м3) и вскрышные (8-90 м3). Все эти экскаваторы выполняются на гусеничном ходу. На основании устанавливается поворотная , несущая стрелу. опирается ( шарниры) на эту платформу, а удерживается в рабочем положении канатным подвесом, ой которого служат треугольные , закрепленные на платформе. рассчитана на работу с ковшом прямой или обратной лопаты, ковшом драглайна, грейферным ковшом или работу с грузоподъемным крюком.

Универсальный одноковшовый экскаватор. Экскаватор такого легко перестраивается на вид работ замены переднего рабо оборудования. Все основные параметры таких экскаваторов ( стрелы, размеры гусеничных опор, габариты, привода, линейные скорости, ковша, вид двигателя) стандартизованы. Как , они выпускаются с бензиновыми или дизельными двигателями, но может быть предусмотрен и электропривод.

Карьерные и добычные одноковшовые экскаваторы. Такие машины рассчитаны на самые тяжелые эксплуатации. Они проектируются как механические лопаты, допускающие в драглайн. они предназначаются для карьеров, шахт, крупных строительств, где имеется электроэнергии, их оборудуют системой электропривода, основанной на управлении по напряжению всеми или некоторыми функциями - м, поворотом стрелы, напором и перемещением. Основой такой системы служит двигатель-генераторный , в котором переменного механически связан с отдельными электрогенераторами, питающими приводы разных групп оборудования. ты вращения и вращающие моменты приводов регулируются изменением тока возбуждения электрогенераторов и электродвигателей.

Вскрышные механические лопаты. Для таких экскаваторов характерны большие радиусы черпания и разгрузки ( 100 м) и большая вместимость ковша (90 м3 и более). От малых универсальных и карьерных экскаваторов, перемещающихся на жестко закрепленных гусеничных х, они отличаются конструкцией гусеничного . из четырех углов их опирается на двухленточную гусеничную тележку. Горизонтальность основания автоматически поддерживается гидравлическими домкратами, цилиндры которых закреплены на основании экскаватора, а - на гусеничных тележках.

Шире других используются существуют два конструкции переднего оборудования. В одном из них узлами являются одноканатная двухбарабанная , круглого сечения и , на поворотной платформе. механизм сбалансирован, так что при опускании ковша поднимается , а опусканием противовеса облегчается ковша при срезании а. В другом варианте используется трехканатная лебедка без противовеса. Стреле, рукояти и напорному механизму придается особая с промежуточным шарниром, обеспечивающая подвеса. Напорный механизм, закрепленный на треугольной или портальной ферме, воздействует на двухзвенную рукоять, которая поддерживается и направляется подвижным жестким звеном.

В от прямой механической лопаты, которая разрабатывает , горизонта установки самого экскаватора, экскаватор-драглайн (как и обратная лопата) разрабатывает грунт уровня стояния машины. Его ковш подвешен на подъемном канате, а черпание осуществляется подтягиванием "на себя" вторым, тяговым канатом. врезается в грунт под тяжестью собственного веса. Такое позволяет крепкую скальную породу, разрыхленную взрывом.

Своим большим рабочим размерам (глубине черпания, радиусу и высоте разгрузки) драглайн под для строительства каналов и дамб, подводного черпания, разработки россыпных месторождений и месторождений, требующих раздельной выемки покрывающей породы и промышленной руды.

Драглайна зависит от глубины черпания и подъема, а от рабочего поворота стрелы. Экскаватор с вместимостью ковша 20 м3 снимал покрывающую породу с угольного пласта с производительностью ок. 640 000 м3 в (720 рабочих часов). В ходе 14-дневных испытаний драглайн с вместимостью ковша 9 м3, разгружавший в , показал производительность погрузки, равную 400 м3 за 1 ч.

Основание драглайна служит для закрепления поворотной платформы. На платформе установлены стрела и барабаны лебедок для подъемного и тягового канатов. Барабаны через муфты и зубчатые передачи связаны с отдельными дизелями или электродвигателями. Подъемный канат огибает на конце стрелы, а пропассован через направляющее устройство у основания стрелы. Для опускания ковша и стравливания подъемного каната выключает , и ковш опускается под собственным весом. опускания регулируется тормозами. Для поворота стрелы даже на дизельных экскаваторах предусматривается управления с двигатель-генераторным агрегатом. На экскаваторах же с электроприводом такая система управления применяется для всех функций.

Большие драглайны выпускаются на шагающем ходу, состоит из центральной опорной плиты, боковых лыж и кулачкового или рычажного механизма, приводящего их в . экскаватор опирается на плиту, приподняты и могут . их опускания экскаватор с центральной плитой приподнимается, опирается на лыжи и перемещается. Шаг перемещения составляет ок. 2 м. Поскольку лыжи закреплены на поворотной платформе, ее поворотом перемещения, так что машина может перемещаться даже в боковом направлении. Благодаря высокой маневренности и проходимости шаговый ход вытесняет гусеничные и другие ходовые устройства.

Башенный драглайн (канатно-скреперная ). Это экскаватор-драглайн, стрела которого заменена натянутым двумя башнями канатом, несущим ковш. драглайн может "вылет стрелы" ( между башнями) до 500 м. Применяются башенные драглайны двух типов: с волочением ковша по земле от точки черпания до точки разгрузки и с перемещением его над землей. могут быть установлены на гусеничном ходу. По натяжному канату ходит кабельная тележка, к которой прикреплен ковш. Когда натяжному канату дается , ковш под собственным весом движется от высокой башни к низкой. На пролетах ковш снабжается хвостовым канатом. При приспущенном натяжном канате тягового каната осуществляется черпание. По заполнении ковша канат натягивается, и ковш приподнимается для перемещения по поверхности земли. Когда ковш приходит в зону разгрузки, натяжной канат натягивают так, можно ковш на нужную высоту. Ковш разгружается через дно, для чего ему часто придают серповидную форму. Такие драглайны применяются на строительстве дамб обвалования. но-скреперные установки второго типа широко используются на заводах по производству щебня и гравия; ковш в них без открывающегося дна, и разгрузкой осуществляется посредством тягового каната.

Экскаватор

выемочно-погрузочная машина цикличного действия для земляных работ и добычи полезных ископаемых. Экскаваторы применялись еще в Древнем Египте и Древнем Риме как средство механизации работ по углублению русел рек и каналов. В зависимости от организации процесса черпания они делятся на ряд типов: механическая лопата (прямая и обратная), драглайн, многоковшовый, роторный, грейферный и т.д. Первая паровая механическая лопата была запатентована в 1836. В настоящее время большинство экскаваторов имеет электрический или дизельный приводы. Механическая лопата. Усилие черпания прямой механической лопаты складывается из направленной вверх силы тяги, прилагаемой к ковшу подъемной цепью или подъемным проволочным канатом, и осевого усилия напора, прилагаемого к рукояти, на которой закреплен ковш. По своему назначению (и вместимости ковша) механические лопаты подразделяются на универсальные (0,2-2 м3), карьерные и добычные (2-5 м3) и вскрышные (8-90 м3). Все эти экскаваторы выполняются на гусеничном ходу. На основании устанавливается поворотная платформа, несущая стрелу. Нижний конец стрелы опирается (через шарниры) на эту платформу, а верхний удерживается в рабочем положении канатным подвесом, опор ой которого служат треугольные рамы, тоже закрепленные на платформе. Стрела может быть рассчитана на работу с ковшом прямой или обратной лопаты, ковшом драглайна, грейферным ковшом или работу с грузоподъемным крюком. Универсальный одноковшовый экскаватор. Экскаватор такого типа легко перестраивается на любой вид работ путем замены переднего рабо чего оборудования. Все основные параметры таких экскаваторов (вылет стрелы, размеры гусеничных опор, габариты, мощность привода, линейные скорости, вместимость ковша, грузоподъемность, вид двигателя) стандартизованы. Как правило, они выпускаются с бензиновыми или дизельными двигателями, но может быть предусмотрен и электропривод. Карьерные и добычные одноковшовые экскаваторы. Такие машины рассчитаны на самые тяжелые условия эксплуатации. Они проектируются как механические лопаты, допускающие переоборудование в драглайн. Поскольку они предназначаются для карьеров, шахт, крупных строительств, где имеется подвод электроэнергии, их оборудуют системой электропривода, основанной на управлении по напряжению всеми или некоторыми функциями - черпание м, поворотом стрелы, напором и перемещением. Основой такой системы служит двигатель-генераторный агрегат, в котором электродвигатель переменного тока механически связан с отдельными электрогенераторами, питающими приводы разных групп оборудования. Часто ты вращения и вращающие моменты приводов регулируются изменением тока возбуждения электрогенераторов и электродвигателей. Вскрышные механические лопаты. Для таких экскаваторов характерны большие радиусы черпания и разгрузки (более 100 м) и большая вместимость ковша (90 м3 и более). От малых универсальных и карьерных экскаваторов, перемещающихся на двух жестко закрепленных гусеничных тележка х, они отличаются конструкцией гусеничного хода. Каждый из четырех углов их основания опирается на двухленточную гусеничную тележку. Горизонтальность основания автоматически поддерживается гидравлическими домкратами, цилиндры которых закреплены на основании экскаватора, а поршни - на гусеничных тележках. Шире других используются существуют два варианта конструкции переднего оборудования. В одном из них основными узлами являются одноканатная двухбарабанная лебедка, рукоять круглого сечения и канатный напорный механизм, закрепленный на поворотной платформе. Подъемный механизм сбалансирован, так что при опускании ковша поднимается противовес, а опусканием противовеса облегчается поднятие ковша при срезании грунт а. В другом варианте используется трехканатная лебедка без противовеса. Стреле, рукояти и напорному механизму придается особая конструкция с промежуточным шарниром, обеспечивающая независимость подвеса. Напорный механизм, закрепленный на треугольной или портальной ферме, воздействует на двухзвенную рукоять, которая поддерживается и направляется подвижным жестким звеном. Драглайн. В отличие от прямой механической лопаты, которая разрабатывает забой, расположенный выше горизонта установки самого экскаватора, экскаватор-драглайн (как и обратная лопата) разрабатывает грунт ниже уровня стояния машины. Его ковш подвешен на подъемном канате, а черпание осуществляется подтягиванием "на себя" вторым, тяговым канатом. Ковш врезается в грунт под тяжестью собственного веса. Такое устройство позволяет разрабатывать даже крепкую скальную породу, разрыхленную взрывом. Благодаря своим большим рабочим размерам (глубине черпания, радиусу и высоте разгрузки) драглайн особенно под ходит для строительства каналов и дамб, подводного черпания, разработки россыпных месторождений и месторождений, требующих раздельной выемки покрывающей породы и промышленной руды. Производительность драглайна зависит от глубины черпания и высоты подъема, а также от рабочего угла поворота стрелы. Экскаватор с вместимостью ковша 20 м3 снимал покрывающую породу с угольного пласта с производительностью ок. 640 000 м3 в месяц (720 рабочих часов). В ходе 14-дневных испытаний драглайн с вместимостью ковша 9 м3, разгружавший материал в хоппер, показал производительность погрузки, равную 400 м3 за 1 ч. Основание драглайна служит для закрепления поворотной платформы. На платформе установлены стрела и барабаны лебедок для подъемного и тягового канатов. Барабаны через муфты и зубчатые передачи связаны с отдельными дизелями или электродвигателями. Подъемный канат огибает шкив на конце стрелы, а тяговый пропассован через направляющее устройство у основания стрелы. Для опускания ковша и стравливания подъемного каната машинист выключает сцепление барабанов, и ковш опускается под собственным весом. Скорость опускания регулируется тормозами. Для поворота стрелы даже на дизельных экскаваторах предусматривается система управления с двигатель-генераторным агрегатом. На экскаваторах же с электроприводом такая система управления применяется для всех функций. Большие драглайны выпускаются на шагающем ходу, который состоит из центральной опорной плиты, боковых лыж и кулачкового или рычажного механизма, приводящего их в движение. Когда экскаватор опирается на плиту, лыжи приподняты и могут перемещаться. После их опускания экскаватор вместе с центральной плитой приподнимается, опирается на лыжи и перемещается. Шаг перемещения составляет ок. 2 м. Поскольку лыжи закреплены на поворотной платформе, ее поворотом можно изменить направление перемещения, так что машина может перемещаться даже в боковом направлении. Благодаря высокой маневренности и проходимости шаговый ход вытесняет гусеничные и другие ходовые устройства. Башенный драглайн (канатно-скреперная установка). Это экскаватор-драглайн, стрела которого заменена натянутым между двумя башнями канатом, несущим ковш. Такой драглайн может иметь эффективный "вылет стрелы" (расстояние между башнями) до 500 м. Применяются башенные драглайны двух типов: с волочением ковша по земле от точки черпания до точки разгрузки и с перемещением его над землей. Башни могут быть установлены на гусеничном ходу. По натяжному канату ходит кабельная тележка, к которой прикреплен ковш. Когда натяжному канату дается слабина, ковш под собственным весом движется от высокой башни к низкой. На больших пролетах ковш снабжается хвостовым канатом. При приспущенном натяжном канате посредством тягового каната осуществляется черпание. По заполнении ковша натяжной канат натягивается, и ковш приподнимается для перемещения по поверхности земли. Когда ковш приходит в зону разгрузки, натяжной канат натягивают так, чтобы можно было поднять ковш на нужную высоту. Ковш разгружается через дно, для чего ему часто придают серповидную форму. Такие драглайны применяются преимущественно на строительстве дамб обвалования. Канат но-скреперные установки второго типа широко используются на заводах по производству щебня и гравия; ковш в них обычно без открывающегося дна, и управление разгрузкой осуществляется посредством тягового каната.

Без них эти стройки затянулись бы на десятилетия, и далеко не факт, что на них хватило бы рабочей силы. История сталинской индустриализации началась в 1882 году, в городке Бьюсайрус штата Огайо, где на местном заводе Bucyrus Foundry & Manufacturing Company запустили в серийное производство рельсовый паровой экскаватор под названием Thompson`s Iron Steam Shovel - "Железная паровая лопата Томпсона". Этот агрегат стал прообразом для первого и единственного российского дореволюционного парового экскаватора "Путиловец", выпуск которого начался в 1903 году на Путиловском машиностроительном заводе.
В отличие от современных экскаваторов, работающих на гидравлике, у "Бьюсайруса" все рабочие механизмы приводились в действие цепными лебедками. Объем ковша составлял 1,4 кубических ярда, а команда экскаватора состояла из четырех человек: машиниста, он же "командир экипажа", кочегара, слесаря-смазчика и оператора ковша. Кроме того, каждому экскаватору придавалась бригада путейцев из семи человек, которые вручную укладывали перед ним рельсы. Масса машины составляла 75 тонн. Чуть позже появилась более мощная 85-тонная модификация с ковшом на два кубических ярда. Экскаватор Томпсона на момент его создания считался самым производительным в мире. За сутки он мог вынуть и переместить в вагонетки до 4000 кубометров грунта. Для сравнения, суточная норма выработки на одного землекопа составляла в зависимости от сложности грунта от 2,5 до 4 кубометров. Таким образом, одна паровая лопата заменяла до тысячи обычных. При этом она была относительно несложной в производстве и могла выпускаться на любом паровозном заводе.
Неудивительно, что, когда в России в связи с большими масштабами железнодорожного строительства возникла необходимость в экскаваторах, за образец взяли машину фирмы "Бьюсайрус", хотя к 1903 году она считалась уже не новой. С 1903 по 1917 год в Петербурге было построено 37 "Путиловцев", которые работали по всей стране, от Восточной Сибири до Кольского полуострова.
В 1929 году программа индустриализации потребовала возобновления производства экскаваторов. Разработкой новой машины решили не заморачиваться, а просто стряхнули пыль с чертежей "Путиловца" и передали их на Ковровский механический завод, которому предстояло стать флагманом советского экскаваторостроения. Там освоение производства землеройной машины поначалу шло ни шатко, ни валко. Первый прототип сделали только весной 1931 года, второй собрали еще через несколько месяцев. Такие темпы работ, разумеется, начальство не радовали, и их решили резко ускорить, передав завод в ведение ОГПУ. Не знаю (хотя, догадываюсь), какими методами действовали чекисты, но под их чутким руководством предприятие моментально заработало с пулеметной скоростью, выдав в 1932-34 годах, аж 177 экскаваторов. То есть, за три года их сделали почти в пять раз больше, чем дореволюционный Путиловский завод выпустил за 14 лет! В связи с изменением места производства название машины сменили с "Путиловца" на "Ковровца". "Ковровцы" использовались на многих стройках, но большинство из них отправили на строительство канала Москва-Волга, где появление этих мощных агрегатов, позволило резко интенсифицировать земельные работы. К примеру, на так называемой Глубокой выемке в районе Химок десятки тысяч землекопов за первые два года вынули два миллиона кубометров грунта, а за последующие два года 32 экскаватора извлекли из русла будущего канала восемь миллионов кубометров, прокопав гигантскую траншею глубиной 24 метра, шириной - 140 метров и длиной шесть километров. С уверенностью можно сказать, что без "паровых лопат" эта, и многие другие стройки не успели бы завершиться до войны.
Самое удивительное, что некоторые экземпляры "Ковровцев" проработали до конца 1980-х годов. К сожалению, до наших дней ни один из них не сохранился, в "смутные времена" 90-х все эти эпохальные машины были разобраны на металлолом.

Экскаватор - один из самых распространённых видов техники, используемой при землеройных работах. Человечество с давних пор стремилось облегчить свой труд, для чего изобретались различные механизмы. Прообразы современных экскаваторов применялись еще в Римской Империи и в Древнем Египте при углублении каналов и русел рек.

Первое историческое задокументированное упоминание о подобном механизме появилось в начале 15 века, а точнее, в 1420 году, когда венецианское издание «Кодекс Джованни Фонтана» сообщило о ковшедолбежной землечерпалке, предназначенной для расширения морских гаваней и углубления дна водоканалов.

Однако официально изобретателем землеройной машины считается Леонардо да Винчи, который не только разработал схему экскаватора-драглайна, но и успешно использовал землечерпалку собственной конструкции, когда руководил прокладыванием каналов в миланской долине. В его записных книжках представлено несколько зарисовок землечерпалок с ковшом, а также сооружений, конструкция которых очень напоминает современный экскаватор.

Экскаватор Леонардо имеет огромные размеры, чтобы выбирать грунт при ширине канала 18 м и длине 6 м. Глубина выемки грунта варьируется за счёт противовесов, а возможность повернуть стрелы на 180° обеспечивает работу по всей ширине канала. Экскаватор установлен на рельсах и перемещается по каналу вращением винтового механизма.

Первая плавучая землечерпалка была сконструирована и построена в 1597 году венецианским механиком Буанаюто Лорини для очистки местных каналов. Свой проект землеройной машины с двумя ковшами в 1718 году представили Французской Академии наук механики Белидор и де ла Бальм. Предложенный ими механизм успешно работал в портах Бреста и Тулона.

Первый четырехколесный грейдер-элеватор был спроектирован в 1795 году известным американским изобретателем Тобертом Фултоном, который первым создал практически пригодный к использованию паровой пароход. Испытать его машину удалось только спустя 70 лет, во время строительства дорог в Америке.

Впервые ковшовая драга, укомплектованная приводом от паровой машины, все-таки была использована намного раньше - в 1796 году, в английском Сандерленде. Ковши этого землеройного устройства доставали за один рабочий ход около полутора тонн грунта со дна гавани, что превышало производительность обычной драги примерно в четыре раза.

В 1834 году в Америке молодой инженер Уильям Отис, которому было всего 23 года, спроектировал одноковшовый экскаватор на паровом двигателе мощностью 15 лошадиных сил. За час она могла вынимать до 40 кубических метров грунта. Обслуживали ее 11 человек. Заменяла же машина сотни землекопов.

Созданную машину сам Отис называл «крановой лопатой для выемки грунта и удаления земли», в народе же его машины прозвали «Лопатами Отиса». Они являлись довольно маломощной - до 20 лошадиных сил, неуклюжей и громоздкой техникой и были лишь частично поворотными, так как стрела его парового экскаватора не могла двигаться более чем на 180 градусов.

Уильям Отис умер довольно рано, в возрасте 26 лет, успев создать всего лишь 7 паровых экскаваторов, два из которых остались в Северной Америке, остальные разъехались по миру. Использование первого парового экскаватора состоялось в 1838 году в Спрингфилде, штат Массачусетс, на постройке Западной железной дороги, где паровая «Лопата Отиса» верой и правдой прослужила 3 года.

Одну или две машины Отиса в 1840 году использовали при постройке доков в Aтлантик-сити (город на северо-востоке США, штат Нью-Джерси), а затем в Бруклине и Бостоне.

Последняя созданная им машина использовалась в 1905 года на постройке Чикагской железной дороги в штате Иллинойс.

По современным подсчетам, «Лопата Отиса» могла совершать работу, равную усилиям 120 человек, а ее производительность составляла около 100 куб.м грунта в час. Передвигаться машины Отиса могли исключительно по железнодорожным путям, которые специально прокладывались к месту проведения работ. И этот фактор значительно усложнял использование таких машин, так как постройка железнодорожного полотна являлась задачей дорогостоящей и трудозатратной.

В 1904 г. при строительство Орманской плотины в штате Южная Дакота использовался паровой экскаватор, установленный на железнодорожные рельсы.

В России впервые увидели «Лопату Oтиса» при постройке Западной железной дороги в 1839 году. Инженеру-консультанту железнодорожной компании, майору Георгию Георгиевичу Уистлеру было поручено приобрести одну из машин Отиса для использования ее в строительстве железной дороги между Санкт-Петербургом и Москвой. Таким образом, первый паровой экскаватор появился в России в 1842 году, и он был произведен в Америке.

Современные производители Gradall и Caterpillar начинали свою деятельность с разработки и производства кабельных экскаваторов. Принцип работы кабельного экскаватора был схож с работой подъемного крана и заключался в перемещении тележки и ковша по несущим канатам.

В настоящее время Gradall и Caterpillar cтали известнейшими брендами, само имя которых ассоциируется с понятием экскаватора.

Одним из главенствующих изобретений в истории экскаватора стало внедрение в его систему управления гидравлики.

Однако выпускаемые гидравлические экскаваторы все еще являлись частично поворотными, их угол поворота стрелы не превышал 270 градусов, что затрудняло выполнение многих работ.