Экскаватор

Экскава́тор (лат. excavo — выдалбливаю) — машина для выемки, подъёма и перемещения грунта, применяемая при различных земляных работах. Погрузка осуществляется на транспорт грунта, камней и тому подобное[1].

Принцип действия гидравлического экскаватора, с обратной лопатой

История создания

Паровой экскаватор Отиса на рельсовом ходу, 1841 год

Экскаватор как инженерная концепция появился на десятилетия раньше, чем автомобили, задолго до начала массового строительства железных дорог. Первым прототипом считается паровая лопата американского инженера Уильяма Смитта, получившего патент в 1835 году. Это машина на рельсовом ходу с ковшом на тросовом приводе, которая могла заменять труд десяти землекопов. Имея примитивную конструкцию, она является настоящим прорывом для всего строительного сектора. Паровые экскаваторы представляли собой тяжёлые, шумные, требующие постоянной подачи топлива и воды, но позволяли выполнять работу в несколько раз быстрее, чем при использовании ручного труда. Они активно использовались при строительстве железных дорог, каналов и первых крупных инфраструктурных проектов США и Европы. Уже тогда стало очевидно, что механизация земляных работ — один из ключевых факторов ускорения промышленного роста[2].

Следующий этап в истории создания экскаватора связан с появлением тросовых машин на дизельных двигателях. Они легче, мощнее, мобильнее и безопаснее. Такие экскаваторы работали на строительстве первых небоскрёбов, прокладке железных и автомобильных дорог, формировании насыпей, расширении карьеров. Появление дизеля сделало машины независимыми от котла, а усовершенствованные тросовые механизмы обеспечили большую точность и скорость. Однако тросовая схема имела ограничения: управление — грубое, требовало высокой квалификации машиниста, а механизмы быстро изнашивались. Тем не менее именно этот этап сделал экскаватор массовой машиной, без которой невозможно представить XX век[2].

Переворотом стало использование гидравлики. С 1950—1960-х годов производители начали активно внедрять гидравлические цилиндры вместо тросов. Это позволило принципиально иначе управлять стрелой, рукоятью и ковшом. Появилась плавность движения, точность копания, возможность работать в стеснённых условиях и расширять движение стрелы под разными углами. Гидравлические экскаваторы компактнее, манёвреннее и эффективнее, открыв путь целому набору разновидностей. Теперь появилась база для создания мини-экскаваторов, болотных машин, экскаваторов на шасси колёсной техники, экскаваторов-погрузчиков и сотен видов навесного оборудования. Гидравлика превратила экскаватор из грубого землеройного агрегата в точный инструмент[2].

Классификация

В зависимости от использования рабочего времени на собственно копание все экскаваторы делятся на две большие группы[3]:

  • одноковшовые, когда копание грунта и его перемещение выполняются последовательно, прерывая копание на перемещение грунта;
  • многоковшовые, когда обе операции выполняются непрерывно. В лесном хозяйстве наибольшее применение нашли одноковшовые экскаваторы.

Одноковшовые экскаваторы

Одноковшовые экскаваторы являются землеройными машинами цикличного действия. Основная часть из них относится к универсальным машинам. Их можно оснащать оборудованием для разработки грунта, подъёма грузов, забивки свай и производства других работ. Незначительное число их работает с каким-либо одним видом оборудования. В основном это происходит на машинах большой мощности. Эта группа подразделяется на следующие классификации[4]:

  • по типу ходового устройства на гусеничные с нормальной и увеличенной опорной поверхностью гусениц, пневмоколесные, на специальном шасси автомобильного типа, на шасси грузового автомобиля или трактора;
  • по типу привода — с одномоторным (механическим и гидромеханическим) и многомоторным (гидравлическим и электрическим) приводом;
  • по исполнению опорно-поворотного устройства — на полноповоротные (угол поворота рабочего оборудования в плане не ограничен) и неполноповоротные (угол поворота рабочего оборудования в плане не ограничен 270 градусов);
  • по способу подвески рабочего оборудования — с гибкой подвеской на канатных полиспастах и с жесткой подвеской с помощью гидроцилиндров;
  • до виду исполнения рабочего оборудования — с шарнирно-рычажным и телескопическим рабочим оборудованием.

Многоковшовые экскаваторы

Многоковшовый экскаватор — машина непрерывного действия с ковшовым рабочим органом. Ковши многоковшового экскаватора закреплены на бесконечной цепи (или цепях) или роторе. Усилие копания создается за счёт перемещения ковшей относительно корпуса машины. По сравнению с одноковшовыми экскаваторами характеризуются большей производительностью, но менее универсальны. Применяются для выполнения больших объёмов земляных работ в дорожном, мелиоративном и гидротехническом строительстве, для разработки траншей при прокладке трубопроводов и кабельных линий, в военном деле для рытья окопов, для добычи полезных ископаемых, при проведении дноуглубительных работ на водоёмах. Они имеют следующую классификацию[5]:

  • по типу рабочего оборудования разделяются на роторные и цепные и машины с рабочим органом специального типа (например, фрезерные);
  • по характеру движения рабочего органа экскаваторы разделяются на машины поперечного копания и продольного копания. Движение машин поперечного копания производится в направлении, перпендикулярном направлению движения ковшей. У экскаваторов продольного копания направление движения рабочего органа (ротора или цепи) совпадает с направлением перемещения самого экскаватора;
  • в зависимости от направления движения режущей кромки ковша по отношению к направлению движения машины различают экскаваторы продольного, поперечного и радиального копания.
    Все экскаваторы классифицируются по следующим признакам[3]:
  1. По способу передвижения — на сухопутные и плавучие.
  2. По конструкции ходового устройства сухопутные экскаваторы подразделяются на гусеничные, колёсные и шагающие (для одноковшовых экскаваторов).
  3. По типу применяемого основного двигателя — на дизельные и электрические.
  4. По типу силовых передач движения от двигателя к рабочим механизмам — на механические и гидравлические.
  5. По приводу механизмов — на одномоторные и многомоторные. Одноковшовые экскаваторы с механическим приводом выполняются одномоторными, а с гидравлическим — многомоторными.
  6. По углу поворота поворотной платформы в горизонтальной плоскости — на полноповоротные и неполноповоротные.
  7. По виду конструктивного исполнения рабочего оборудования — с гибкой подвеской, жёсткой и гидравлической стрелой.

Выполняемые работы

Работы, выполняемые экскаватором по сферам применения[6]:

  • Строительство — выполняется копка котлованов и траншей под заливку плитных и ленточных фундаментов, производится моделирование и выравнивание участков, погрузка грунта для вывоза с территории, бурение отверстий под установку свай, демонтаж конструкций с использованием отбойного навесного оборудования;
  • Инфраструктурное и дорожное строительство — копка траншей под прокладку трубопроводов и для установки колодезного оборудования, моделирование участков ландшафта в соответствии с проектом работ;
  • Добывающая промышленность — сбор и погрузка горной породы, выравнивание поверхностей на обрабатываемом участке;
  • Складское обслуживание — погрузка и выгрузка нерудных, сыпучих строительных материалов, сельскохозяйственной продукции и прочего;
  • Коммунальное хозяйство — копка траншей для монтажа электрических, газовых, водопроводных коммуникаций, уборка территории от строительного и прочего мусора.
  • Сельское хозяйство — копка траншей для организации дренажных систем, проведение ирригационных работ, разработка водоемов для накопления воды, сбор и погрузка удобрений, складская обработка сельскохозяйственной продукции.

Галерея

Литература

  • Домбровский Н. Г., Экскаваторы // Машиностроение — М., 1969.
  • Шостак Я. Е., Горнак А. М., Шпак В. Н., Экскаваторы // Вышэйшая школа — Минск, 1974.

Примечания

  1. ↑ Словарь русского языка / под ред. А. П. Евгеньевой. — М., 1999.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 История экскаватора: эволюция, разновидности и тренды российского рынка // Грейдер : сайт. — 2025. — 25 ноября.
  3. ↑ 3,0 3,1 Силаев Г. В. Машины и механизмы в лесном и лесопарковом хозяйстве. — Москва: Юрайт, 2025. — С. 171. — 261 с. — ISBN 978-5-534-08249-4.
  4. ↑ Лещинский А. В. Введение в специальность «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование». — Москва: Юрайт, 2025. — С. 73—74. — 270 с. — ISBN 978-5-534-14554-0.
  5. ↑ Лещинский А. В. Введение в специальность «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование». — Москва: Юрайт, 2025. — С. 91—92. — 270 с. — ISBN 978-5-534-14554-0.
  6. ↑ Классификация видов и основные характеристики экскаваторов // ПромСтройСевер : сайт. — 2024. — 9 июля.
Источник — https://znanierussia.ru/articles/index.php?title=Экскаватор&oldid=2166476