Общая классификация машин и оборудования для разработки грунтов

Машины и оборудование для разработки грунтов классифицируют по назначению - землеройные, землеройно-транспортные, бурильные, оборудование гидромеханизации.

Землеройные машины разрабатывают грунт либо позиционно (одноковшовые экскаваторы и роторные экскаваторы поперечного копания), либо в процессе перемещения всей машины (экскаваторы непрерывного действия, кроме указанных выше роторных). Разработанный грунт либо укладывается в отвал рядом с отрытой выемкой или карьером, либо погружается в транспортные средства для его перевозки.

Землеройно-транспортные машины (бульдозеры, скреперы) работают в двух следующих друг за другом режимах - землеройном и транспортном. Сначала машина в процессе своего перемещения разрабатывает грунт, накапливая его перед отвалом (бульдозер) или заполняя им ковш (скрепер), а затем перемещает его волоком по земле - в случае отвала или в ковше, подобно транспортной машине. Отвальные землеройно-транспортные машины (бульдозеры, автогрейдеры), занятые на планировке земляных поверхностей, работают в режиме землеройной машины непрерывного действия - снимаемый слой грунта непрерывно перемещается по отвалу и укладывается рядом с полосой планировки. В таком же режиме работают землеройно-транспортные машины, называемые грейдер – элеваторами: разработанный ими грунт либо погружается специальным транспортирующим органом в транспортные средства, либо укладывается рядом с полосой разработки.

Бурильные машины предназначены для бурения скважин, включая шпуры. Обычно это машины позиционного действия, что определяется позиционностью скважины.

Средства гидромеханизации предназначены для разработки грунтов с использованием скоростного напора струи воды или водяного потока. Они представляются как машинами, так и аппаратами, не имеющими машинного привода.

По характеру рабочего процесса только одноковшовые экскаваторы и скреперы являются машинами цикличного действия. Экскаваторы же непрерывного действия, автогрейдеры, грейдер - элеваторы и оборудование гидромеханизации работают в непрерывном режиме. Бульдозеры могут работать как в цикличном (при послойной разработке грунтов), так и в непрерывном (на планировочных работах) режимах.

Землеройные машины, называемые экскаваторами, могут быть оборудованы одним ковшом (одноковшовые экскаваторы) или несколькими ковшами или заменяющими их рабочими органами - скребками, комбинированными органами для раздельного отделения грунта от массива и выноса его к месту отсыпки, зубьями (без ковшей) и т. п., закрепленными на рабочем колесе (роторе) или на замкнутой рабочей цепи (экскаваторы непрерывного действия). Каждый рабочий орган, как и в случае одноковшового экскаватора, работает в цикличном режиме, но со сдвигом во времени выполнения одноименных операций различными рабочими органами, вследствие чего грунт отсыпается непрерывным потоком.

По сравнению с одноковшовыми экскаваторами экскаваторы непрерывного действия имеют меньшие материалоемкость и энергоемкость, приходящиеся на единицу их технической производительности, что обусловлено более равномерным нагружением этих машин во времени. В то же время экскаваторы непрерывного действия имеют более низкий коэффициент использования во времени из-за более частых отказов многозвенной структуры этих машин. Являясь специальными землеройными машинами, экскаваторы непрерывного действия имеют узкую область применения по сравнению с одноковшовыми экскаваторами.

Классификации более низких уровней будут описаны при рассмотрении конкретных видов машин.

Одноковшовые экскаваторы: общие сведения

Одноковшовыми экскаваторами называют позиционные землеройные машины цикличного действия, оборудованные ковшовым рабочим органом. Рабочий цикл одноковшового экскаватора состоит из последовательно выполняемых операций копания грунта, его перемещения в ковше к месту отсыпки, разгрузки ковша с отсыпкой грунта в отвал или в транспортное средство и возвращения ковша на позицию начала следующего рабочего цикла. В совокупности перечисленные операции еще называют экскавацией. После отработки элемента забоя (части грунтового массива в пределах досягаемости рабочего оборудования или, по условиям эффективного использования технологических возможностей экскаватора, несколько раньше) экскаватор перемещают на новую позицию. Совокупность рабочих циклов на одной позиции экскаватора вместе с его перемещением на новую позицию образует большой цикл.

Рис.108. Экскаваторы с различным рабочим оборудованием:   а - прямая лопата; б ‑ обратная лопата; в ‑ драглайн; г – кран; д – грейфер; е – струг; ж ‑ засыпатель; з ‑ скребок; и ‑ корчеватель; к ‑ копер

Одноковшовые экскаваторы классифицируют: по назначению (строительные - для производства земляных работ, погрузки и разгрузки сыпучих материалов; строительно-карьерные - для тех же работ и, кроме того, для разработки карьеров строительных материалов и добычи полезных ископаемых открытым способом; карьерные - для работы в карьерах; вскрышные - для снятия верхнего слоя грунта или горной породы перед карьерной разработкой; туннельные и шахтные - для работы под землей при строительстве подземных сооружений и разработке полезных ископаемых); по виду рабочего оборудования (рис.108): прямая и обратная лопаты - для разработки грунта соответственно выше и ниже уровня стоянки экскаватора; драглайн - для разработки котлованов, траншей и каналов, погрузки и разгрузки сыпучих материалов, вскрышных работ; грейфер - для отрывки глубоких выемок; планировщик - для планирования горизонтальных поверхностей и откосов; по исполнению рабочего оборудования (канатные - с гибкой подвеской; гидравлические - с жесткой подвеской рабочего оборудования); по виду ходовых устройств (пневмоколесные, в т.ч. с использованием автомобильной или тракторной баз, а также специальных шасси автомобильного типа; гусеничные; шагающие - для мощных драглайнов большой массы); по возможности вращения поворотной части (полноповоротные и неполноповоротные); по числу установленных двигателей (одно- и многомоторные).

Кроме перечисленных выше видов экскавационного оборудования одноковшовые экскаваторы могут иметь и другое сменное оборудование. Экскаваторы, имеющие только один вид рабочего оборудования, называют специальными, а укомплектованные сменными видами рабочего оборудования - универсальными. К последним относится большинство строительных одноковшовых экскаваторов.