Экскаваторами называются землеройные машины, предназначенные  для копания и перемещения  грунта. Все экскаваторы в зависимости  от использования рабочего времени  для собственно копания грунта делят на две большие группы: непрерывного действия — многоковшовые и периодического (цикличного) действия—одноковшовые. Многоковшовые экскаваторы обе операции — копание грунта и его перемещение'— выполняют одновременно; одноковшовые эти операции выполняют последовательно, прерывая копание на время перемещения грунта. Таким образом, рабочее время машины, в течение которого выбирают грунт, и производительность многоковшовых экскаваторов выше, чем одноковшовых. Несмотря на это, одноковшовые экскаваторы распространены шире вследствие их универсальности, т. е. возможности применять их как на земляных, так и на погрузочно-разгрузочных работах в самых тяжелых, в том числе скальных (с предварительным взрыванием), грунтах. Применение многоковшовых экскаваторов ограничено: в основном их используют при рытье траншей и добыче нерудных материалов в карьерах с однородными грунтами без каменных включений. По способу перемещения экскаваторы бывают сухопутные и плавучие. По конструкции ходового устройства сухопутные экскаваторы подразделяют на гусеничные, колесные и шагающие (последнее применяют только в одноковшовых экскаваторах).

По типу применяемого основного (первичного) двигателя современные  экскаваторы бывают дизельными или  электрическими. Выбор двигателя  определяется условиями, в которых будет работать экскаватор. Так, дизели используют на экскаваторах там, где машину нужно сравнительно часто перевозить с неста на место, например на строительстве нефте- и газопроводов, железных и шоссейных дорог, гражданском строительстве и т. п.

На экскаваторах, постоянно работающих в одном  месте, например в карьерах по добыче нерудных материалов, выгодно применять  электродвигатели, которые проще  и дешевле в эксплуатации.

По приводу  механизмов различают экскаваторы  одномоторные, у которых see рабочие механизмы приводятся одним или несколькими двигателями, работающими на один вал, и многомоторные, у которых рабочие механизмы приводятся несколькими двигателями, независимо работающими друг от друга.

В СССР все строительные одноковшовые экскаваторы с механическим приводом выпускают одномоторными. Многомоторный привод применяют на строительных гидрешли-ческих экскаваторах.

По типу силовых  передач движения от двигателя к  рабочим механизмам строительные экскаваторы  делятся на механические и гидравлические.

У механических экскаваторов движение передается непосредственно  от первичного двигателя ко всем механизмам с помощью валов, шестерен, червячных  пар, цепных и других механических передач (механическая трансмиссия).

У гидравлических экскаваторов роль трансмиссии выполняют гидронасос (один или несколько), трубопроводы и гидродвигатели (гидромоторы или гидроцилиндры). В трубопроводах циркулирует рабочая жидкость, передающая энергию от насосов к гидродвигателям, которые приводят рабочие механизмы в движение.

Кроме перечисленных  признаков классификации, экскаваторы  каждой из групп отличаются друг от друга назначением, размерами и  мощностью.  
 

Одноковшовые  экскаваторы по назначению делят  на три основные группы: строительные универсальные, предназначенные для земляных и погрузочно-рсвгрузочных работ в строительстве; карьерные — для'работы в карьерах на разработке рудных и угольных месторождений, а также скальных пород; вскрышные— для разработки полезных ископаемых (угля, руды) открытым способом. К последней группе относятся также и мощ- ные шагающие экскаваторы—драглайны, используемые на горных работах для перекидки верхних слоев пород в выработанное пространство, а также на строительстве крупных гидротехнических сооружений.

Кроме этих основных групп выпускают еще специальные экскаваторы, предназначенные для использования в определенных специфических условиях." подземные — для подземной разработки полезных ископаемых при большой мощности пласта, туннельные — для погрузки взорванной породы при проходке туннелей, торфяные — для добычи торфа И др.

В настоящем  учебнике описаны выпускаемые отечественной  промышленностью наиболее распространенные (массой до 22 т) одноковшовые универсальные  строительные экскаваторы. 

Одноковшовый  экскаватор ( 1) состоит из следующих основных частей: ходового  устройства 1,  поворотной  части  и  рабочего оборудования. 

Ходовое устройство воспринимает и передает на основание (грунт) нагрузки от массы  машины и нагрузки, возникающие при работе, а также обеспечивает передвижение  экскаватора.

Ходовое устройство экскаваторов бывает следующих типов: Г — гусеничное с минимально допустимой опорной поверхностью гусениц; ГУ —  гусеничное с увеличенной опорной  поверхностью гусениц, предназначенное  для работы на грунтах с низкой несущей способностью;

П— пневмоколесное, позволяющее увеличить мобильность  экскаватора, облегчить и ускорить его переброску собственным ходом  с одного строительного объекта  на другой;

Ш — специальное  шасси автомобильного типа, отличающееся от типа П тем, что, кроме двигателя, установленного на поворотной части экскаватора, на шасси установлен более мощный двигатель, -обеспечивающий передвижение экскаватора с большой скоростью; ходовое устройство типа Ш имеет прочную и низкую специальную раму, отличающуюся по конструкции от рамы шасси грузового автомобиля; А — шасси грузового автомобиля;

Тр — тракторное (обычно используют пневмоколесные тракторы). Поворотная часть состоит из поворотной платформы 2 с механизмами и силовым  оборудованием и рабочего оборудования 3.

Поворотная платформа  опирается через специальное  роликовое опорно-поворотное устройство на раму ходового устройства и может  поворачиваться относительно него в  горизонтальной плоскости. Одна и та же поворотная платформа может быть установ- лена на ходовые устройства различных типов.

В зависимости  от угла поворота поворотной платформы  в горизонтальной плоскости эскаваторы называют полноповоротными или неполноповоротными.

Поворотная часть  полноповоротного экскаватора может  вращаться вокруг вертикальной оси  на неограниченный угол. У машин этого типа ( 2, о) на поворотной платформе установлены двигатель и основные рабочие механизмы, а также укреплено рабочее оборудование.

Неполноповоротными  изготовляют лишь небольшие экскаваторы  на базе тракторов ( 2, б).

У этих экскаваторов отсутствует поворотная платформа, а рабочее оборудов ние укреплено с помощью поворотной колонки непосредственно на ходовом устройстве, относительно которого оно вращается на ограниченный угол.

Рабочим оборудование»  называется комплекс узлов экскаватора, содержащий рабочий орган (например, ковш, крюк или грейфер, с помощью которого копают грунт, поднимают груз, захватывают сыпучие и кусковые материалы) и обеспечивающий его действие в зоне работы экскаватора.

Основной рабочий  орган экскаватора—: ковш — предназначен для копания, удерживания при перемещении и разгрузки грунта или другого материала. Копанием называется одновременное срезание грунта и заполнение им ковша. Срезаемая часть грунта называется стружкой ( 3).

По виду конструктивного  исполнения рабочего оборудования экскаваторы бывают с гибкой подвеской, жесткой и телескопической стрелой. У экскаваторов с гибкой подвеской стрела, а иногда и рабочий орган (например, ковш) подвешены на канатах, которыми приводятся в действие.

У экскаваторов с жесткой подвеской стрела и остальные элементы рабочего оборудования соединены шарнирно друг с другом и приводятся в действие гидроцилиндрами.

С телескопической  стрелой выпускают экскаваторы-планировщики, у которых выдвижение и втягивание стрелы являются  рабочими движениями.

Универсальный строительный экскаватор ииеет обычно несколько видов рабочего оборудования, которыми он может работать в зависимости  от условий эксплуатации. Эти виды рабочего оборудования могут легко  заменяться одно другим, поэтому они  называются сменными.

Рабочее оборудование с жесткой подвеской (шарнирно-рычажное) и с телескопической стрелой  применяют только на гидравлических экскаваторах.

Рабочий орган  к рабочему оборудованию также крепят гибкой или жесткой связью. На  4 показаны различные крепления рабочего органа у разных видов рабочего оборудования с гибкой (канатной) подвеской.

Рабочий процесс  одноковшового экскаватора состоит  из рабочего цикла, т. е. разработки и  перемещения грунта, и передвижения экскаватора к забою, после того как с места стоянки экскаватора станет неудобно или невозможно продолжать дальнейшую разработку грунта. Во время передвижения экскаватора работа не производится, поэтому время, затрачиваемое на передвижки, следует максимально сокращать. Рабочий цикл экскаватора состоит ш следующих операций:

1.         Собственно копание грунта (срезание грунта и заполнение им ковша).

2.         Выведение'ковша с грунтом из забоя, чтобы обеспечить возможность беспрепятственного повороте платформы.

3.         Перемещение заполненного грунтом ковша к месту разгрузки, для чего или поворачивают платформу с рабочим оборудованием (у полноповоротных), или только рабочее оборудование (у неполноповоротных машин).

4.         Разгрузка грунта из ковши в отвал или в транспортное средство.

5.         Перемещение ковша (поворот платформы) к забою.

6.         Опускание ковша для подготовки к следующей операции копания.

До конца 60-х  годов в нашей стране в основном выпускали полноповоротные экскаваторы  с механическим приводом и гибкой подвеской рабочего оборудования. В девятой пятилетке (1970—1975 гг.) быстро развивалось производство гидравлических экскаваторов с жесткой подвеской рабочего оборудования ( 5—7). Такое расширение выпуска гидравлических экскаваторов определяется целы* рядом их конструктивных, технологических и экономических преимуществ по сравнению с экскаваторами с механическим приводом.   

Системой  индексации (маркировки) машин называется принцип, который заложен в структуру индекса (марки), обозначающего тот или иной экскаватор и отражающего его основную характеристику.

Ранее в индексы, применявшиеся для обозначения  отечественных экскаваторов, закладывалась  только емкость его основного  ковша. Например, Э-652Б — экскаватор с ковшом емкостью 65 декалитров (0,65 м3), модель 2, вторая модернизация (Б), Некоторые из выпускаемых до настоящего времени экскаваторов (например, Э-652Б, Э-304Б, Э-10011Д, Э-5015), не прошедшие модернизацию после введения новой системы индексации, сохранили еще индексы, присвоенные им по старой системе. По старой системе индекс не давал представления ни о типе ходового устройства экскаватора, ни об исполнении рабочего оборудования, что весьма важно для характеристики машины и ее эксплуатационных возможностей. Кроме того, определение размера (класса) одноковшового экскаватора только по емкости одного из применяемых на этой машине ковшей неопределенно и приводит к неправильному представлению о возможностях машины. Это в еще большей степени относится к гидравлическим экскаваторам, у которых емкость ковшей, применяемых Hd одной и той же машине, может отличаться в два и более раза.

Размер экскаватора, от которого зависят его рабочие  параметры, производительность и т. п., определяется совокупностью ряда факторов, нормируемых ГОСТом. При  этом параметром, наиболее полно (по сравнению с остальными) характеризующим размер гидравлического экскаватора, является масса машины, определяющая ее устойчивость и возможность эффективного использования ковшей данных емкостей на соответствующих вылете, глубине или  высоте.

В основу действующей системы индексации, экскаваторов заложена размерная группа машин, которая определяется в основном в зависимости от эскплуатационной1 массы экскаватора. Емкости используемых ковшей (диапазон которых может изменяться по мере совершенствования конструкции) приведены для ориентировки.

Новая система  индексации одноковшовых универсальных  экскаваторов (ЭО) предусматривает  структуру индекса машины, показанную на  8. Четыре основные цифры индекса означают по порядку их расположения: первая — размерную группу, вторая — тип ходового устройства, третья — исполнение рабочего оборудования и четвертая — порядковый номер данной модели. Буквы (А, Б, В...) обозначают очередную модернизацию данной машины, а также ее специальное климатическое исполнение (ХЛ, Т, ТВ). Например, индексом ЭО-3322А обозначают экскаватор одноковшовый универсальный 3-й размерной группы на пневмоколесном ходовом устройстве с жесткой (шарнирно-рычажной) подвеской рабочего оборудования, 2-й модели, прошедший первую модернизацию.

В  настоящей  книге описаны экскаваторы 2, 3 и 4-й размерных групп, наиболее распространенные в строительстве.