Главной землеройно-транспортной машиной в мире является экскаватор. В настоящее время существенно увеличилось производство экскаваторов с обратной лопатой. Как проявление универсальности, многие фирмы начали производство экскаваторов-погрузчиков

Расширение типоразмерного ряда

Экскаваторы работают в основном с погрузкой грунта, каменной породы и руды в автотранспортные средства, поэтому их классификация может быть привязана к грузоподъемности автомобилей-самосвалов. Среди автомобилей-самосвалов можно выделить:

• автомобили-самосвалы с шарнирно-сочлененной рамой грузоподъемностью 22-36 т (типа МоАЗ-7505 и БелАЗ-7540 и 7548);
• автомобили-самосвалы грузоподъемностью 14-20 т (типа КамАЗ-53229, КамАЗ-65111, МАЗ-5516, КрАЗ-65034);
• автомобили-самосвалы грузоподъемностью 9-13 т (типа КамАЗ-55118, КамАЗ-55111, МАЗ-5551,КрАЗ-6510);
• автомобили-самосвалы грузоподъемностью 5-8 т (типа ЗИЛ-ММЗ-4508, КамАЗ-55102);
• автомобили-самосвалы грузоподъемностью 2,5-4 т (типа ЗИЛ-САЗ-1503, ГАЗ-САЗ-3507, ГАЗ-САЗ-4509).

Выбор емкости ковша экскаватора обычно производят по простейшей зависимости - из условия выгрузки в кузов автомобиля-самосвала 4-6 (5) ковшей грунта.

При погрузке разрабатываемого экскаватором грунта в автомобиль-самосвал для реализации производительности экскаватора необходимо, чтобы до отхода одного самосвала уже был готов к приему грунта следующий. Кроме того, определенное снижение производительности экскаватора наблюдается из-за увеличения цикла его работы (включающего время подвода ковша к забою, набора грунта, поворота экскаватора к самосвалу, подвода ковша к самосвалу, разгрузки ковша, поворота экскаватора от самосвала к забою) при выгрузке грунта в кузов самосвала.

Источник фото: сайт

В таблице 1 представлены: зависимость выбора вместимости основного ковша экскаватора от грузоподъемности и вместимости автомобиля-самосвала, длительность цикла экскаватора и рекомендуемая расчетная производительность. Фактически, как будет показано дальше, каждый типоразмер экскаватора имеет не один, а несколько сменных ковшей различной вместимости (емкости с шапкой) для разработки и погрузки материалов различного объемного веса.

Таблица 1

* средняя длительность цикла, принятая для расчета производительности

Отдельной графой выделены мини-экскаваторы с ковшом вместимостью менее 0,2 м 3 (от 0,01 до 0,15 M3), применяемые для прокладки коммуникаций.

В таблицу не попали экскаваторы с емкостью ковша более 4 м 3 которые используются в основном на разработке и погрузке скальной породы и руд и к которым относятся почти все экскаваторы с ковшом - прямая лопата.

В таблице 2 представлена номенклатура экскаваторов на гусеничном и колесном ходу с ковшом вместимостью от 0,2 до 4,0 м 3 основных мировых и отечественных производителей. В таблице 3 представлена номенклатура мини-экскаваторов (компакт-экскаваторов) с ковшом вместимостью менее 0,2 м 3 основных мировых производителей; в России и странах СНГ мини-экскаваторы не выпускаются.

Экскаваторам на базе пневмоколесных тракторов (включая экскаваторы-погрузчики), пользующимся сегодня во всем мире повышенным спросом, будет посвящена отдельная статья.

Источник фото: сайт

Данные таблиц 2 и 3 показывают, что ведущие мировые производители экскаваторов уделяют большое внимание расширению типоразмерного ряда и номенклатуры этих машин, т.е. основной тенденции развития строительной техники в условиях рыночной экономики. Производители экскаваторов России и стран СНГ пока по этому показателю значительно уступают. Следует отметить только достаточно широкий ряд моделей экскаваторов Тверского ЭЗ.

Также различные наибольшие значения имеют глубина копания, радиус копания и высота выгрузки, которые определяются длиной стрелы и рукояти. Так, например, на колесных экскаваторах М312 -М320 фирмы "Caterpillar" применяются стрелы: моноблочная и с бесступенчатой регулировкой длины, и рукояти: короткая, средняя, среднедлин-ная, длинная и сверхдлинная, т.е. длиной от 1,6 до 3,0 м.

Таблица 2. Номенклатура мини-экскаваторов на гусеничном ходу

Разнообразие рабочего оборудования - залог многофункциональности

Третья тенденция развития экскаваторов - многофункциональность техники. Кроме ковшей различной вместимости, современные экскаваторы имеют и другое рабочее оборудование.

Экскаваторы фирмы "Komatsu" имеют сменное рабочее оборудование:

• ковши различной вместимости;
• вращающиеся ударные головки;
• виброуплотнители;
• гидравлические молоты;
• клещи для разрушения бетонных конструкций;
• ножницы для разрушения металлоконструкций.

Экскаваторы фирмы "Caterpillar" имеют:

• блок быстрой смены рабочего оборудования;
• ковши общего назначения, скальные и опрокидные, с прижимом;
• грейферы для строительных работ, клещи для дробления и сноса строений, для мусора и другие;
• механические навесные ножницы;
• гидромолоты;
• виброплиты;
• бетонолом;
• бетоноизмельчители;
• бурильный молоток и шнеко-вый бур;
• механический распылитель.

Экскаваторы фирмы "Hitachi" имеют сменное рабочее оборудование:

• ковши различной вместимости;
• грейферы двух типов;
• клещи для разрушения бетона;
• ножницы для резки металла;
• измельчитель кусковых материалов: камня, бетона;
• разрушитель дорожного асфальтобетонного покрытия;
• магнитный подъемник металлолома;
• вильчатый и другие захваты;
• захват для металлолома;
• шнековый бур;
• свайный копер;
• захваты для лесоматериалов.

Экскаваторы фирмы "Case" имеют сменное рабочее оборудование:

• 6 типов ковшей;
• 8 типов грейферов.

Экскаваторы фирмы "Unex" имеют сменное рабочее оборудование:

• ковши 7 типов;
• рыхлительный зуб;
• трамбующее оборудование;
• гидромолот;
• магнит;
• грейферы 6 типов;
• крюк.

Указанное оборудование обеспечивает выполнение большого перечня земляных, погрузочных, строительных, конструкционных и ремонтных работ в промышленном, химическом, дорожном, мелиоративном и других видах строительства.

Обновление классических экскаваторов

Классические экскаваторы и сегодня остаются группой строительных машин, которая постоянно развивается. Практически все ведущие фирмы-производители экскаваторов ежегодно предлагают на рынке новые модельные ряды и новинки техники.

Источник фото: сайт

Komatsu с 2002 г. предлагает новую "7" серию экскаваторов, имеющих повышенную производительность, надежность, долговечность и сниженный эксплуатационный расход. Эти машины имеют более мощные двигатели, более высокие усилия резания и быстродействия рабочего оборудования, повышенную прочность стрелы и рукояти, облегченный запуск двигателя за счет введения подогревателя, мощного стартера и аккумулятора большей емкости. Уменьшена вибрация пола кабины, введено повышенное давление воздуха в кабине для препятствования попаданию пыли; введена новая система диагностики узлов машины и система охраны от угона.

Case предлагает с 2001 г. новый модельный ряд гусеничных экскаваторов (13 моделей), являющийся результатом сотрудничества с фирмой "Sumitomo" (Япония). Новый модельный ряд характеризуется:

• электронным управлением двигателя, оптимизирующим мощность, снижающим расход топлива на 20-30%, повышающим экономичность и рентабельность эксплуатации, снижающим выброс вредных веществ в выхлопных газах;
• новой системой фильтрации масла в гидросистеме, обеспечивающей очистку масла от частиц размером до 1 мк и увеличивающей длительность работы масла в гидросистеме до 5000 ч;
• увеличением длительности работы масла в двигателе до 500ч;
• кабиной оператора, обеспечивающей высокий уровень комфорта;
• применением универсальной сцепки для рабочего оборудования.

Колесные экскаваторы фирмы "Case" (WX90 и WX120) имеют наивысшую в данном классе маневренность (до 30 км/ч), привод на передние колеса, на обе оси и крабовый ход. Применение тихоходных двигателей со сдвоенной мощностью позволяет работать на меньшей мощности на режимах холостого хода и малых загрузках, что уменьшает шум и расход топлива.

Источник фото: сайт

Caterpillar в 2002 г. предложил новую серию экскаваторов "С" (320С, 325 CL, ЗЗОС, М312С, М315С и др.). Новые модели поставляются с прямой стрелой плавно-изменяемой длины, со стрелой ступенчато-изменяемой длины, с удлиненной стрелой и рукоятью. Машины серии "С" по сравнению с экскаваторами серии "В" имеют: на 6% меньшую длительность рабочего цикла благодаря увеличению мощности двигателя на 5-10% и увеличению на 10-15% гидропотока в гидросистеме привода рабочего оборудования. Это обеспечивает, в конечном итоге, увеличение производительности на 5-15%. Улучшена обзорность в кабине оператора, упрощено управление и обеспечено более эргономичное расположение джойстиков управления. Увеличено пространство для ног оператора, установлено настраиваемое (по параметрам человека) подрессоренное кресло оператора. Введен климатический контроль воздуха в кабине.

На машинах применены 6-цилиндровые дизельные двигатели с электронной системой впрыска и турбонаддувом. Эти двигатели имеют большую надежность, малую потребность в ТО, экологичны, экономны благодаря снижению оборотов в режимах холостого хода и при снижении нагрузки.

Hitachi переходит на выпуск экскаваторов новой серии "ZX" (ZAXIS). Серия характеризуется по сравнению с машинами ЕХ:

• большей скоростью передвижения и поворота за счет использования трехнасосной гидросистемы;
• комфортабельной кабиной с автоматической системой кондиционирования;
• увеличенной долговечностью шарниров ковша, лучшей смазкой и стойкой окраской;
• меньшей трудоемкостью ТО, более редкой необходимостью смазки и смены масла.

Volvo приступила к выпуску экскаваторов новой серии "В", имеющих:

• новые 6-цилиндровые дизели с турбонадувом;
• гидросистему с минимальными усилиями управления и повышенными скоростями движения ковша и поворота, повышающую производительность машин;
• усовершенствованную кабину, повышающую комфорт и удобство работы оператора за счет снижения шума и вибрации, введения эффективной системы вентиляции, применения эргономичного регулируемого сиденья и удобного рычага управления;
• систему диагностики узлов машины (Service Contronic);
• новую электронную систему управления и контроля, включающую компьютер и обеспечивающую высокую точность балансировки мощности двигателя, гидравлики и других систем;
• ряд решений по повышению долговечности и надежности деталей и узлов машины: хромированные оси, встроенные в гидроцилиндры деленферы.

Daewoo выпустила на рынок новую пятую (V) серию экскаваторов ("Solar"), отличающуюся тем, что:

• гусеничные модели 290LC-V и 300 LC-V выпускаются также с супердлинной стрелой, увеличивающей глубину копания до 15,45 и 17,44м;
• колесные модели 170W-V и 200W-V выпускаются с моноблочной стрелой и стрелой с изменяемой геометрией, что увеличивает глубину и радиус копания, высоту выгрузки.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что развитие экскаваторов у различных производителей задевает, в основном, общие направления: повышение производительности и снижение затрат времени на транспортирование, повышение надежности, долговечности и комфортности работы оператора. В итоге больше отдача и меньше затрат.

Таблица 3. Номенклатура экскаваторов на гусеничном и колесном ходу

Потребность в услугах спецтехники возникает практически в каждой отрасли хозяйственной деятельности или в частных нуждах. Разовое использование экскаватора не предполагает его покупку, поэтому можно воспользоваться услугами экскаватора, нанятого в аренду. Для расчета стоимости услуг используется показатель производительности экскаватора, которая имеет значение при выборе техники для выполнения определенных работ, учитывая их срочность и объемы.

Что такое производительность экскаватора

Основной функцией экскаватора являются работы, связанные с выработкой грунта, перемещение до места выгрузки и формирование насыпи или выгрузка. Для расчета производительности экскаватора рассчитывается с учетом всех переменных и постоянных показателей в его работе. Производительность экскаватора – это объем и количество работ, которые он может выполнить за установленный временной промежуток.

Полный цикл работы экскаватора заключается в выполнении следующих этапов:

• опускание ковша;
• разработка грунта;
• набор грунта в ковш;
• подъем нагруженного ковша;
• поворот с перемещением груза на точку выгрузки;
• выгрузка грунта;
• возвращение ковша на исходную позицию для дальнейшей работы.

Экскаватор может выполнять и другие виды работ, но основная суть цикла сохраняется.

Для более детального расчета производительности учитывается множество переменных показателей, на основе которых составляются формулы. При вычислении производительности экскаватора учитываются следующие переменные показатели и характеристики:

• объем ковша;
• количество циклов за промежуток времени;
• коэффициент разрыхления грунта;
• коэффициент размера разработки;
• коэффициент эксплуатации машины.

Продолжительность одного полного цикла работ экскаватора занимает несколько секунд. При расчете производительности выполняется расчет количества циклов в час. Итоговый результат выражается в м3/час, что является стандартом при расчете производительности экскаватора и дальнейшего перевода этого показателя для перевода в интервал смены.

Как проводится расчет производительности

Расчеты эффективности экскаваторной техники не могут быть однозначны и учесть все переменные, влияющие на результат.

Поэтому принято различать три следующих типа производительности:

• Теоретическая (конструктивная) – расчет объема работ, которые совершает экскаватор за час без учета простоя и остановок. Это идеальный расчет на бумаге без учета дополнительных переменных коэффициентов. Вычисляется по формуле: Wтеор= Q/Тц, где Q – объем ковша в м3, Тц – минимальная продолжительность цикла в часах.
• Техническая – расчет наибольшего объема работ с учетом условий выработки, состояния грунта и квалификация машиниста. Вычисляется по формуле: Wтех= Q x Kн/Тцт х Кр, где Q – объем ковша, Тцт – продолжительность цикла работ, Kн – коэффициент наполнения ковша, Кр – коэффициент рыхления почвы.
• Эксплуатационная – используется для назначения норм и проведения общих расчетов. В расчетах добавляется коэффициент эксплуатации машины. Это наиболее приближенный к реальным показателям производительности расчет, который всегда будет ниже теоретической или технической производительности.

По итогам эксплуатационной производительности можно произвести расчет эффективности за определенный временной промежуток – смену, месяц или год. В таких расчетах учитывается потеря времени на транспортировку, обслуживание и ремонт техники. На практике, итоговые показатели производительности экскаваторов превышают предварительные расчеты и установленные нормы.

Стоимость услуг экскаватора

Экскаваторы являются наиболее востребованной арендуемой техникой. Для эксплуатации экскаваторной техники характерно наличие разных по уровню условий и задач. Поэтому для расчета стоимости аренды техники, необходимо учесть ряд факторов, влияющих на формирование цены услуги, а именно:

• затраты на горюче-смазочные материалы;
• оплата труда машиниста экскаватора;
• время суток выполнения работ;
• вид работ;
• условия эксплуатации;
• тип машины: колесный или гусеничный экскаватор;
• технические характеристики: объем ковша, глубина копания и др);
• использование дополнительного оборудования, например, гидромолота.

Например, стоимость аренды колесного экскаватора будет намного ниже гусеничного, учитывая отсутствие расходов на технику для транспортировки машины. Но при этом производительность колесных экскаваторов в тяжелых условиях эксплуатации гораздо ниже.

Парки спецтехники, предлагая услуги экскаватора, указывают цену за час работы. При этом эта цифра не однозначна и может варьироваться в зависимости от модели экскаватора, длительности работ на одном объекте, сюда включается также необходимость машиниста-специалиста и удаленность от автопарка. Например, стоимость рабочей смены экскаватора может быть в итоге ниже, чем почасовые услуги. На некоторые машины установлен не только тариф из расчета стоимости экскаватора в час, но и ограниченная смена, например, не менее нескольких часов.

В России услуга экскаватора ЭО-2126 предполагает эксплуатацию не менее 4 часов с почасовой оплатой от 900 рублей. Более мощный колесный экскаватор Hyundai R170W обойдется в 1300 рублей/час. Аренда гусеничной техники начинается от 1200 рублей/час и выше, в зависимости от производителя, класса и технических характеристик машины.

Видео

Количество работы, выполняемой агрегатом за определенный промежуток времени. При расчетах ее разделяют на теоретическую, техническую и эксплуатационную.

Теоретическая производительность - это условная часовая выработка, которой машина может достигнуть в нормальных условиях работы при расчетных рабочих скоростях. В общем виде (при угле попорота платформы экскаватора 90°) она может быть представлена формулой:

где: W теop - теоретическая производительность (в м3/час), q - емкость ковша (в м3), Т ц - минимальная продолжительность цикла при средних условиях работы экскаватора (в сек.).

Продолжительность рабочего цикла Тц составляет целый ряд отдельных операций, т. е.

Т ц = t к +t р +t д +t т +t в +t" р +t" д +t" т +t п +t" п

где: t к - продолжительность копания (в сек.), t р - продолжительность разгона с нагруженным ковшом (в сек.), t д - продолжительность равномерного движения с нагруженным ковшом (в сек.), t т - продолжительность торможения с нагруженпым ковшом (в сек.), t в - продолжительность разгрузки ковша (в сек.), t" р - продолжительность разгона с порожним ковшом (в сок.), t" д - продолжительность равномерного движения с порожним ковшом (в сек.), t" т - продолжительность торможения с порожним ковшом (в сек.), t п - полное время поворота в забой (в сек.), t" п - полное время поворота на выгрузку (в сек.).

Техническая производительность - наибольшая возможная выработка машины за час непрерывной работы в определенных условиях. Отличается она от теоретической производительности учетом свойств грунта и размером забоя, в которых используется экскаватор. Влияние свойств грунта сказывается на том, что во время отделения от массива стружки групт разрыхляется. Поэтому объем ковша заполняется меньшим объемом групта, чем по исчислению в плотном теле. Учитывается влияние свойств грунта па заполнение ковша. Кроме того, если угол поворота платформы экскаватора не равен 90°, то необходимо учитывать изменение длительности никла.

На длительность цикла, а следовательно, и на техническую производительность экскаватора влияет следующее:

1. категория грунта (чем категория грунта выше, тем труднее его разработка);
2. погодные условия (в зимнее и позднеосеннее время уменьшается наполнение ковша мерзлым грунтом в связи с налипанием его на ковш и намерзанием на нем);
3. организация работы и квалификация машиниста-экскаваторщика.

Техническая производительность определяется формулой:

где: W тех - техническая производительность, измеряемая в м3/час в плотном теле, Т цт - продолжительность цикла работы экскаватора в забое (в сек.); определяется хронометражем или принимается равной Т ц с учетом условия работы, К н - коэффициент наполнения ковша грунтом, K р - коэффициент, которым учитывают увеличение объема грунта вследствие разрыхления, q - емкость ковша.

Коэффициент К н наполнения ковша - это отношение объема разрыхленного грунта, набранного в ковш, к емкости ковша; он зависит от конструкции ковша и условий работы экскаватора; значение коэффициента наполнения приведено в табл. 11 .

Таблица 11 . Значение коэффициентов технической производительности одноковшовых экскаваторов

Сменная производительность экскаватора определяется: за смену, месяц или год с учетом вспомогательного времени и всех простоев экскаватора по следующей формуле:

где величины q, К н, К р и Т цт те же, что и в формуле технической производительности, W - эксплуатационная производительность (в м3) п определенный период времени, К и - коэффициент использования экскаватора по времени за рассматриваемый период работы (за смену, месяц или год).

Работа экскаватора в течение смены сопровождается некоторыми потерями времени Т пр на передвижки, ремонт, смазку, набор воды и топлива и пр. При определении сменной производительности потерянное время Т пр вычитается из общесменного времени Т, в результате чего получается чистое время работы экскаватора: Т ч = Т-Т пр.

Коэффициент К и - отношение чистого рабочего времени Т ч (и часах), затраченного на экскавацию грунта (копание, поворот, разгрузка в отвал и погрузка на транспорт), к полному времени Т (в часах) за определенный период работы экскаватора; в данном случае К и получим по следующей формуле:

К и = Т ч /Т

Если принять чистое время на экскавацию 6 часов, а длительность смены 8 часов, то:

К и = 6,8 = (),75.

Эксплуатационная производительность экскаватора - средняя производительность в данных условиях, при определенных грунте и забое, организации работ и эксплуатации агрегата. Этот показатель служит для назначения производственных норм и расчетов. Эксплуатационная производительность экскватора обычно ниже технической и теоретической. Однако передовики-экскаваторщики, используя все имеющиеся у них возможности, превосходят техническую и теоретическую производительность. Сезонная или годовая производительность экскаватора определяется по формуле:

Q = W∙P р м3/сезон или м3/год,

где: Р р - срок выполнения какой-либо работы по экскавации за определенный период в рабочих сменах или днях. Если в день предусматривается две или три смены, то умножается на 2 или 3.

Расчет производительности экскаватора нужен для грамотного планирования работ. На стадии планирования проекта нужно знать количество машин, сроки решения ими задач.

Расчет производительности экскаватора. Варианты

Для расчета производительности есть два способа: опыт и данные справочников. Мы в нашей компании представляем, на какие объемы можно рассчитывать по каждой единице техники. Вы можете проконсультироваться, позвонив нам. Или воспользоваться справочниками для составления смет, например, московскими ТСН-2001 (Территориальные сметные нормативы для Москвы):

для грунтов 1-3 категории на разработку 100 куб.м. грунта навымет (в отвал) гусеничным гидравлическим экскаватором с ковшом 1,0 куб. м. (например, Hitachi ZX 200, JCB JS 220) требуется 2,2195 маш-ч., тогда:

• производительность экскаватора за 8-часовую рабочую смену навымет составит -
• ~ 360 куб. м.
• производительность экскаватора с погрузкой в самосвалы составляет -
• ~ 300 куб. м.

По нашему опыту следующие данные. Ковш «обратная лопата» служит для рытья траншей и котлованов. Производительность выработки грунта в отвал при оптимальных условиях работы составляет 350 - 400 куб. м. в смену за 8 часов. Выработка меняется от глубины копания, при максимальной отметке уменьшается на 20%. Сложная геометрия земляных работ, а также необходимость погрузки грунта уменьшает производительность на 10 - 15 %.

К более простым операциям относится погрузка грунта с отвала. При грамотной диспетчерезации самосвалов выработка находится в пределах 500 - 600 куб. м.