Траншеекопатели: полезные и разные

Новые технологии в конструкциях траншеекопателей повышают производительность оборудования

В этой статье мы поговорим об особенностях конструкции и дополнительных функциях современных траншеекопателей, которые повышают производительность машин, расширяют их возможности, делают работу оператора легче и удобнее. Познакомимся также с участниками отечественного рынка траншеекопателей.
Мы не будем подробно рассматривать такую специализированную разновидность траншеекопателя, как кабелеукладчики, так как это тема для отдельного материала.

Подавляющее большинство эксплуатируемых в нашей стране траншеекопателей – это цепные орудия, навешивающиеся на тракторы, экскаваторы-погрузчики и мини-погрузчики. Достоинствами их являются простота эксплуатации, доступность и относительная дешевизна.

Именно такое простое оборудование производит одно из старейших отечественных предприятий АО «Копейский машиностроительный завод» (г. Копейск Челябинской обл.): навесные баровые установки АТ и АТМ, совместимые с гусеничными тракторами и бульдозерами. Баровые установки для гусеничной базы оснащаются встроенным гидроходоуменьшителем. Это позволяет бесступенчато регулировать скорость трактора.

Однако такое оборудование пригодно для копания неглубоких и нешироких траншей в достаточно мягких грунтах. Производительность, т.е. скорость прокладки, получается неплохой, но все же недостаточной для работ большого объема, когда нужно прокладывать за день сотни метров глубоких траншей в каменистом (или насыщенном корнями, арматурой и т.п.) грунте. Еще одним недостатком этого навесного оборудования является отсутствие современного интеллектуального электронного управления, существенно облегчающего, упрощающего и улучшающего качество работ.

Простые навесные цепные траншейные экскаваторы ЭТЦ-1613 на базе колесного трактора выпускает АО «Навлинский завод «ПРОМСВЯЗЬ» (п. Навля Брянской обл.). Производительность экскаватора при погружении рабочего органа на 1000 мм – от 100 до 200 м/ч. Также предприятие изготавливает малогабаритный гидрофицированный траншеекопатель ТКМГ-1200 массой 820 кг.

К тому же траншеи под газовые трубы с большими объемами работ копают, как правило, лицензированные предприятия. При нынешнем дефиците работы отмечается тенденция: крупные строительные компании предпочитают теперь не передавать работы по прокладке инженерных коммуникаций фирмам-субподрядчикам, а выполнять эти работы своими силами. Работы большого объема по прокладке траншей рентабельно выполнять специализированными машинами «с сиденьем оператора» и актуальной для условий нашей страны кабиной.

Самоходный гусеничный траншеекопатель АМКОДОР XT15CD1 с цепным рабочим органом выпускает белорусский холдинг «АМКОДОР».

Также завод ОАО «Амкодор-КЭЗ», расположенный в г.п. Коханово Витебской обл. производит линейку цепных траншеекопателей АМКОДОР 91Е на базе колесного трактора. Спереди на трактор может навешиваться бульдозерный отвал.

Рабочим оборудованием подобных машин, кроме цепных и баровых экскаваторов, могут быть роторы, дисковые фрезы, виброплуги и др. Такие машины ведущие производители техники для прокладки траншей оснащают сейчас интеллектуальными системами управления.

Электронные системы управления

Для траншеекопателя важно оптимизировать скорость движения рабочего органа (цепи, диска, ротора) и скорости движения машины в зависимости от характеристик разрабатываемого грунта и других факторов. Это позволит добиться максимально возможной производительности машины. Если наращивать скорость движения машины и работы оборудования, не обращая внимания на нагрузку, траншеекопатель выйдет из строя. Выполнить все регулировки вручную может лишь очень опытный оператор. Электронные системы управления значительно облегчают данную задачу.

Круиз-контроль. Внедрение электрогидравлических интеллектуальных систем управления стало одним из самых значительных усовершенствований за последние 15 лет. Они позволяют автоматизировать выполнение ряда операций и упростить работу оператора, например, реализовать функцию круиз-контроль, которая автоматически регулирует скорость движения машины относительно поверхности и скорость работы привода рабочего оборудования траншеекопателя в соответствии с изменениями характеристик разрабатываемого грунта. При этом система поддерживает оптимальный уровень нагрузки на двигатель. Такое регулирование обеспечивает существенное (до 10 раз!) повышение производительности работы. Многие ведущие производители траншеекопателей оснащают свои машины системами этого типа.

Компания Tesmec S.p.A. (Италия), входящая в международную Tesmec Group, выпускает широчайшую гамму траншеекопателей. Большинство моделей оснащаются интеллектуальной системой управления TrenchTronic 3.0, которая автоматически подбирает оптимальное сочетание скорости движения машины и скорости вращения рабочего органа траншеекопателя в зависимости от величины нагрузки при копании. Траншеекопатели Tesmec комплектуются также системами выравнивания машины и оборудования, дистанционным управлением, круиз-контролем, поперечными конвейерами и т.д.

Встреча с препятствием. Функция круиз-контроля может быть полезной и в случае, когда на пути траншеекопателя встречаются подземные препятствия: корень дерева или другой крупный объект. Раньше все зависело только от быстроты реакции оператора: чтобы предотвратить аварию, он должен был за доли секунды выключить ходовую часть и привод траншеекопателя. Если препятствия встречались часто, например, в скалистом грунте, даже высококвалифицированный оператор не успевал реагировать.

Современные электронные системы с функцией управления по нагрузке позволяют самоходным траншеекопателям автоматически реагировать на столкновение с препятствием. Электронная система мгновенно среагирует на резкое увеличение нагрузки, остановит машину и вращение рабочего оборудования, предотвращая повреждение, переведет двигатель в режим холостого хода и подаст машину немного назад, чтобы освободить оборудование. В дополнение к уменьшению износа узлов и деталей машины благодаря интеллектуальному управлению повышается производительность – автоматическая система гораздо быстрее, чем оператор, переключает управление.

Функция распределения мощности двигателя на привод ходовой части и рабочего оборудования также позволяет оптимизировать производительность копания в соответствии с характеристиками разрабатываемого грунта. Оператор может регулировать распределение мощности за счет электронного управления работой гидронасосов. При работе траншеекопателя не нужно большое тяговое усилие ходовой части. Желательно, чтобы как можно большая часть мощности гидросистемы расходовалась на привод рабочего оборудования.

Навигация. Траншеекопатели могут оснащаться электронными системами управления, которые контролируют прямолинейное движение машины при выемке траншеи или даже работают со спутниковой навигацией GPS/ ГЛОНАСС. При помощи навигации система проверяет ширину, глубину и трассу прокладываемой траншеи. На экране дисплея в кабине оператор в реальном времени видит все важные данные по работе машины и может использовать функцию бортовой диагностики. Автоматическое управление дает возможность оператору сосредоточить внимание на других важных задачах.

Дистанционное управление стало все чаще применяться на самоходных траншеекопателях. Оно удобно и дает ряд преимуществ.

Функция автоматического выравнивания машины и рабочего оборудования в горизонтальном/ вертикальном положении позволяет прокладывать траншею с вертикальными стенками независимо от изменений рельефа местности и даже на склоне. При движении машины система автоматически выполняет выравнивание по показаниям датчика крена или лазера с микропроцессором, и оператор может об этом не беспокоиться. В вертикальном положении траншеекопатель роет грунт наиболее производительно и экономично, не перегружая и не повреждая узлы машины.

В обширной производственной линейке американской Vermeer Corporation самоходные траншеекопатели с цепными, дисковыми и роторными рабочими органами, на гусеничном и колесном ходу. Многие модели оборудуются системами автоматического выравнивания машины и рабочего оборудования (система TiltTrack) и дистанционным управлением, подъемными и сдвигающимися по горизонтали кабинами, бульдозерными отвалами, поперечными конвейерами и т.д.

Особенности конструкции траншеекопателей

Возможность смещения рабочего оборудования траншеекопателя вбок – очень удобная особенность конструкции, которая широко применяется в современных траншеекопателях. Наличие каретки смещения повышает сложность конструкции и стоимость машины, но дополнительные затраты могут быстро окупиться при определенных условиях работы. С кареткой бокового смещения машина получает возможность эффективно копать траншеи вблизи стен в условиях тесноты. Сокращаются непроизводительные затраты рабочего времени на маневры машины.

В ассортименте продукции «Дмитровского Экскаваторного Завода», филиал ФГУП «ГВСУ №12» (г. Дмитров Московской обл.), есть экскаватор траншейный цепной ЭТЦ-201Г на базе колесного трактора с бульдозерным отвалом. У ЭТЦ-201Г имеется модификация с поперечным смещением рабочего оборудования вправо на 800 мм (обозначается индексом С). Также в продуктовой линейке мод. ЭТЦ-252М на базе гусеничного трактора.

Колесный и гусеничный ход. На отечественном рынке предлагается оборудование для прокладки траншей как на колесном, так и на гусеничном ходу. Колесный ход обеспечивает более быстрое движение машины, когда траншеекопатель может развить в мягком грунте высокую производительность.

Так, АО «Ковровский электромеханический завод» (КЭМЗ, г. Ковров Владимирской обл.) выпускает для своих колесных мини-погрузчиков мод. ANT 750 и ANT 1000 траншейный цепной экскаватор массой 280 кг.

Гусеничная ходовая обеспечивает более ровное и плавное движение при выемке траншеи и низкое удельное давление на грунт, меньше повреждает почву и растительный покров.

ОАО «Волгоградский тракторный завод» (ВгТЗ, г. Волгоград) изготавливает на базе гусеничных тракторов с бульдозерным отвалом и бесступенчатым гидравлическим регулированием скорости работы грунторезную баровую машину МЗЦ-75 и экскаватор траншейный ЭТЦ-75.

Четырехгусеничная ходовая. Ходовая система из четырех гусениц оказалась очень удобной для траншеекопателей, и ее довольно часто используют на своих моделях ведущие производители оборудования. Четырехгусеничная ходовая обеспечивает тяговое усилие такое же, как у обычной ходовой с двумя полноразмерными гусеницами, но при этом устойчивость (способность не переворачиваться) во время погрузки/ выгрузки с транспортного прицепа у машины на четырех гусеницах выше, чем на традиционной двухгусеничной ходовой. Повышенная устойчивость также помогает машине удерживать траншеекопатель в грунте во время работы на неровной поверхности. Четырехгусеничная машина показывает хорошую проходимость на слабых и переувлажненных грунтах.

Несколько режимов рулевого управления. Значительно повышает маневренность машины в условиях тесноты наличие режимов рулевого управления задними колесами (или гусеницами 4-гусеничной машины), всеми четырьмя колесами и «крабовым ходом», которые имеются у многих моделей траншеекопателей ведущих мировых производителей. Электронная система упрощает управление задними колесами, а на жидкокристаллическом экране в кабине оператор может видеть, как поворачиваются задние колеса (или гусеницы 4-гусеничной машины).

Известное во всем мире наименование Ditch Witch является брендом американской компании The Charles Machine Works, Inc. (CMW). В огромной производственной программе траншеекопателей Ditch Witch есть модели с несколькими режимами рулевого управления, с 4-гусеничной ходовой, а также с интеллектуальными системами выравнивания машины и рабочего оборудования, с круиз-контролем, функцией бортовой диагностики, дистанционным управлением. В конструкциях машин используются каретки бокового смещения рабочего оборудования, поворачивающееся сиденье оператора, широкий выбор навесного оборудования, в том числе бульдозерные отвалы, держатели кабельных катушек, экскаваторы обратной лопаты и виброплуги.

Подъемная кабина. Ряд крупных моделей самоходных траншеекопателей производители оборудуют подъемной (или сдвигающейся) кабиной. Эта функция помогает улучшить обзор с места оператора.

Поперечный ленточный конвейер. При прокладке траншей бывают ситуации, когда удобнее не складывать извлеченный грунт у края траншеи, а сразу загружать в транспорт и вывозить. Так намного проще укладывать в траншею трубы больших диаметров: сначала положить их близко к краю траншеи, а затем просто столкнуть вниз, не опасаясь, что вместе с трубами осыплется грунт. Рекомендуется оставлять место на краю траншеи для отбраковки труб, сварочно-монтажных и изоляционно-укладочных работ. Кроме того, иногда может потребоваться засыпать траншею не вынутым грунтом, а, например, песком.

Если самоходный траншеекопатель оснащен ленточным конвейером, расположенным поперек направления движения машины, извлеченный грунт можно сразу же загружать в самосвалы и вывозить.

Сменное навесное оборудование

Недостатком самоходного траншеекопателя является его узкая специализация. Чтобы решить эту проблему, производители разрабатывают различное сменное оборудование для самоходных траншеекопателей, которое может навешиваться на переднюю и заднюю части машины и позволяет увеличить полезное использование или производительность ее работы, а также уменьшить потребности компании в спецтехнике и рабочей силе, то есть сократить производственные расходы.

Навесные траншеекопатели разных типов устанавливаются в зависимости от характеристик материала, в котором нужно проложить траншею, размеров траншеи и других условий работы. Это различные цепные траншеекопатели и баровые установки (фиксированные и смещаемые вбок). Очень полезна возможность реверсивного движения рабочего органа – это помогает освободиться при застревании во встретившемся препятствии.

АО «Михневский ремонтно-механический завод» (п. Михнево Московской обл.) – предприятие с долгой историей, изготавливает баровые грунторезные машины и цепные траншейные экскаваторы на базе колесных и гусеничных тракторов с бульдозерными отвалами и погрузочным оборудованием.

В производственной линейке компании двухбаровая грунторезная машина БР-00 с режущим органом с двумя барами, которые способны одновременно делать параллельный пропил в грунте на расстоянии до 0,7 м друг от друга. Из пропила грунт извлекается обычным экскаватором, в результате получается широкая траншея.

Микротраншеекопатели используются для прокладки в условиях городской тесноты малых траншей с ровными стенками для оптоволоконного или силового кабеля. В процессе выемки не применяется вода, что является преимуществом, поскольку оптоволоконный кабель боится воды. Микрооборудование потребляет меньше мощности, требует меньше затрат на обратную засыпку траншеи, то есть позволяет сэкономить средства и к тому же меньше повреждает дорожные покрытия. Применение микротраншеекопателей вместо обычного оборудования позволяет сократить время прокладки кабеля на 50% и снизить стоимость работ до 75%.

Дисковые фрезы, землеройные и камнерезные, во многих случаях работают лучше цепных траншеекопателей. В одинаковых условиях диск изнашивается намного медленнее цепи. Однако перевозить траншеекопатели с дисками больших диаметров не очень удобно. Для использования дисковых рабочих органов машина должна иметь достаточно большую массу и мощную гидросистему.

ООО «Борисовский завод грунторезной техники» (БЗГТ, Беларусь, Минская обл., г. Борисов) производит полные комплекты для переоборудования тракторов в цепные экскаваторы, а также навесной скальный дисковый резак ЭЦ-1800 НО. Дополнительно базовые тракторы могут оснащаться бульдозерными отвалами и погрузочным оборудованием.

Роторные фрезы используются на тяжелых и мерзлых грунтах.

В ассортименте компании Bobcat (США) огромное количество навесного оборудования для компактных погрузчиков, и в том числе линейка цепных навесных траншеекопателей LT, а также дисковых пил WS. Оборудование оснащается кареткой бокового смещения с механическим или гидравлическим приводом. Роторные измельчители линейки RG предназначены для прокладки траншей в каменистом грунте и обработки бетонных и асфальтовых покрытий.

Экскаватор обратной лопаты чаще всего устанавливают на переднюю часть машины. Он может работать совместно с другим навесным оборудованием, установленным сзади. Навесной экскаватор способен работать точнее траншеекопателя и поэтому может использоваться для выемки грунта вблизи стен или объектов инфраструктуры.

Бульдозерный отвал позволяет траншеекопателю самостоятельно засыпать траншею.

ООО «ДОРЭЛЕКТРОМАШ» (Беларусь, Минская обл., г. Смолевичи) выпускает на базе экскаватора-погрузчика или колесного трактора траншеекопатели серии ДЭМ 150 (ЭЦУ-150) с цепями разного типа, гидроходоуменьшителем собственной разработки, с опцией – удлиненным рабочим органом. Спереди на машины могут устанавливаться бульдозерный отвал и фронтальный погрузчик.

В серии имеется мод. ЭЦУ-150 с рабочим органом асфальторезом, состоящим из двух дисковых фрез и предназначенным для резки асфальтобетона при прокладке траншей.

Держатели катушек с кабелем дают возможность при необходимости превратить самоходный траншеекопатель в кабелеукладчик.

Виброплуг (или вибронож, вибрационный кабелеукладочный агрегат) также полезное навесное оборудование. Подробное рассмотрение агрегатов этого типа – тема для отдельной статьи.

Комбинированное оборудование. В некоторых случаях самым эффективным бывает использование комбинаций из оборудования разного типа. Чаще всего в комбинацию входят виброплуг и траншеекопатель: траншеекопатель роет приямки для захода и выхода плуга, а плуг прокладывает основную часть траншеи.