Вдумчиво и со знанием дела

Выбираем длину рабочего оборудования для экскаватора

Чтобы подобрать оптимальную комплектацию экскаватора для конкретных видов и условий работ, требуется действовать по определенному плану. При выборе нужно учесть множество факторов, таких как необходимая величина радиуса действия (вылета) стрелы с рукоятью, плотность разрабатываемого материала, необходимая производительность экскаватора, потребность в использовании сменного навесного оборудования (в дополнение к ковшу) и быстросъемных механизмов (квик-каплеров), а также требования к грузоподъемности экскаватора и многие другие.

Как правило, производители предлагают несколько вариантов рукоятей и стрел для каждой модели экскаваторов среднего класса. Например, один из мировых производителей обычно предлагает стрелы для тяжелых условий работы (сверхмощной, HD, Heavy-duty), для особых (экстремальных) условий работы и стреловое оборудование с большим радиусом действия. Конфигурации стрелы и рукояти «для тяжелых условий работы», как правило, предназначены для разработки грунта или горной породы. Конфигурации рукояти и стрелы для особых (экстремальных) условий работы (Extreme service) предназначены для необычных и сложных условий работы, таких как снос и разрушение зданий и сооружений с применением большого количества сменного навесного оборудования.

Конфигурация для особых условий работы несколько увеличивает вес передней части экскаватора (т.е. оконечности стрелы-рукояти) по сравнению со стандартной стрелой «для тяжелых условий работы» (HD), поэтому время рабочего цикла экскаватора может увеличиться, утверждают специалисты.

Когда вы постоянно используете гидромолоты или гидроножницы и мультипроцессоры и если вы хотите, чтобы машина прослужила дольше, вы должны оснастить свой экскаватор стрелой и рукоятью, которая может выдержать эти тяжелые нагрузки.

При выборе конкретной конфигурации стрела-рукоять, которых некоторые производители предлагают целыми линейками, рекомендуется проанализировать схемы рабочей зоны для каждой конфигурации и выбрать оптимально подходящую для данных конкретных вида и условий работ. «У вас есть несколько вариантов рукоятей и несколько вариантов стрел, включая конфигурации со сверхдальним радиусом действия, – отмечает один из специалистов. – По схемам рабочей зоны вы можете видеть максимальную глубину копания и максимальную глубину котлована или траншеи с плоским дном, которую может выкопать каждая машина».

Делайте выбор на основании условий работы

«Прежде чем выбирать вариант комплектации рабочего оборудования, руководитель работ должен разобраться, для каких целей предназначена каждая комплектация и каковы условия работ, которые будет выполнять машина, – говорит специалист. – Всегда следует учитывать радиус действия рабочего оборудования, транспортные размеры машины с данным рабочим оборудованием, производительность и необходимый типоразмер ковша, а также возможность использования одного или нескольких сменных навесных орудий».

Если экскаватору предстоит выполнять работы нескольких типов, конфигурацию рабочего оборудования следует подбирать по наиболее важной из этих работ.

«Для выемки грунта значительно ниже уровня земли и обустройства фундаментов обычно выбирают удлиненную комбинацию стрела-рукоять, чтобы обеспечить большой радиус действия оборудования и оптимальную производительность, – поясняет наш консультант. – Для прокладки трубопровода или расчистки участка приобретут комбинацию стрела-рукоять средней длины, чтобы обеспечить устойчивость машины и наилучшую производительность. Для массовых земляных работ рекомендуется приобретать укороченную комбинацию стрела-рукоять, чтобы добиться высокого напорного усилия на рукояти ковша и самой высокой производительности».

Для прокладки траншей и укладки канализационных и водопроводных труб обычно нужен большой радиус действия рабочего оборудования экскаватора, поэтому можно заказать удлиненную комбинацию стрела-рукоять с быстросъемным механизмом и двумя ковшами разных типов. «Если строители добавляют на стрелу еще и захват «большой палец», они заказывают комбинацию стрела-рукоять средней длины, чтобы не нарушить устойчивость машины, – пояснил специалист. – Если экскаватор разрабатывает твердый материал, рекомендуется его оснастить укороченной стрелой-рукоятью, чтобы обеспечить увеличенное вырывное усилие».

Длинное или короткое: какое рабочее оборудование выбрать?

Основным преимуществом удлиненных комбинаций стрелы и рукояти является увеличенный радиус действия, который может расширить возможности экскаватора при производстве некоторых работ. «Если и есть недостатки у более длинного рабочего оборудования, так это то, что усилие копания несколько уменьшено, а для обеспечения устойчивости машины, возможно, потребуется уменьшить размер ковша», – объяснил специалист.

При использовании более длинных комбинаций стрелы и рукояти обычно уменьшается усилие напора на рукояти ковша. «Грузоподъемность при боковом положении стрелы экскаватора обычно уменьшается из-за того, что удлиненное рабочее оборудование значительно снижает устойчивость машины, в то время как усилие подъема при прямом положении стрелы в большей степени зависит не от устойчивости, а от мощности гидросистемы, – говорит специалист. – Более короткие варианты стрелы+рычага обеспечивают высокую устойчивость экскаватора, но радиус действия при этом уменьшается».

Длина стрелы+рукояти также напрямую связана с размерностью ковша, который можно использовать на экскаваторе. «Чем короче стрела+рукоять, тем больше усилие на стреле и тем больше ковш можно использовать, – поянил опытный строитель. – Давайте посмотрим на величину усилия напора стрелы экскаватора среднего размера массой 35 т одной известной компании, для которого предлагается три варианта длины стрелы+рукояти.

Короткое рабочее оборудование (стрела+рукоять) имеет длину 2,67 м и развивает усилие напора до 200 кН, среднее рабочее оборудование имеет длину 3,2 м и развивает усилие напора до 178 кН. Длинное рабочее оборудование имеет длину 4 м и развивает усилие напора до 153 кН. Как можно видеть, разница в усилии напора между коротким и длинным вариантом рабочего оборудования (стрела+рукоять) составляет целых 47 кН, – подчеркнул наш консультант. – Но многие строители не задумываются о величине усилия напора, потому что для выполнения данных работ оно играет второстепенную роль: когда требуется увеличить радиус действия стрелы с ковшом для выравнивания дна траншеи, извлечения траншейной опалубки и укладки более длинных секций труб».

Теперь давайте посмотрим на разницу в рекомендуемых размерах ковша для материала плотностью 1424 кг/м³. При коротком варианте рабочего оборудования (стрела+рукоять 2,67 м) рекомендуется ковш емкостью 2,15 м³, со средним вариантом рабочего оборудования (3,2 м) – использовать ковш емкостью 2 м³, а с длинным вариантом стрела+рукоять (4 м) рекомендуется ковш емкостью 1,84 м³.

«Исходя из вышеприведенных цифр, похоже, что более короткая комбинация стрела-рукоять обеспечит бòльшую производительность», – говорит специалист. – Но на самом деле это зависит от вида и условий работы, а также типа материала, который разрабатывается. С более коротким рабочим оборудованием ковш будет заполняться твердым материалом быстрее. Но с более мягким материалом экскаватор с коротким рабочим оборудованием будет производить больше рабочих циклов, и придется работать с более короткими секциями труб при укладке трубопровода, т.е. делать больше стыков в укладываемой трубе».

Есть и другие плюсы и минусы, которые следует учитывать. «Недостатком более короткого рабочего оборудования является то, что радиус действия уменьшается, соответственно ограничивается глубина копания и высота разгрузки ковша, – отмечают консультанты. – Преимущество коротких комбинаций стрелы и рычага заключается в том, что рабочие усилия прикладываются на коротком расстоянии от центра тяжести машины, поэтому, как правило, машина стоит устойчивее и оператор испытывает меньше воздействий колебаний во время работы. Кроме того, имеется возможность использовать более широкий ассортимент навесного оборудования и размеров ковшей».

Определение размерности ковша

Соответствие размерности ковша виду и условиям работы имеет исключительно важное значение. Необходимо понимать, что, устанавливая на экскаватор ковш побольше, вы не обязательно получите более высокую производительность. Следует посчитать такие характеристики, как коэффициент заполнения ковша и время цикла, поскольку при использовании больших ковшей время заполнения ковша и всего рабочего цикла может увеличиться.

Один из консультантов признался, что он часто отговаривает клиентов от выбора слишком большого ковша. «Когда установлен большой ковш на стреле + рукояти, через рукоять и стрелу на узлы конструкции экскаватора передаются большие нагрузки. Особенно высокие и негативно действующие на переднюю часть машины нагрузки от огромного ковша – это скручивающие или действующие не под прямым углом, – объясняет он. – Вот почему важно правильно подобрать ковш в зависимости от плотности разрабатываемого материала».

Плотность материала может изменяться в зависимости от погодных условий. «В дождь вес того же самого объема материала в ковше значительно увеличится по сравнению с сухим грунтом». В некоторых случаях экскаватор не сможет заполнять большой ковш целиком, если машина стоит неустойчиво. В этой ситуации, возможно, вам лучше выбрать ковш меньшего размера, чтобы обеспечить коэффициент заполнения ковша 105%.

С увеличением рабочей зоны неизбежно уменьшается усилие копания, опрокидывающий момент возрастает, поэтому объем и вес навешиваемых ковшей меньше стандартных примерно в 2 раза, а также требуется установка дополнительно контргруза на экскаватор.

Кроме того, навесное оборудование должно соответствовать допустимым нагрузкам рабочего оборудования. Нельзя устанавливать один и тот же ковш на стандартное и удлиненное рабочее оборудование. Чтобы правильно выбрать ковш для данной комплектации стрела+рукоять, необходимо учитывать еще ряд факторов. «Для всех моделей экскаваторов производители дают рекомендации по применяемым размерам ковшей, а при установке удлиненной стрелы или рукояти в общем случае рекомендуется применять ковши меньшей размерности, – говорит эксперт. – Кроме того, необходимо учитывать вид и условия работ, чтобы выбрать ковш, который будет работать должным образом, поскольку плотность материала, ширина ковша и оснащение противоизносными накладками ковша могут увеличить общий вес ковша с грунтом».

Несколько других факторов также могут влиять на выбор размерности ковша. «Если владелец установил на машину быстросъемный соединительный механизм или захват «большой палец», возможно, потребуется заменить ковш на меньший, чтобы сохранить максимальную производительность работы экскаватора, – утверждает специалист. – Если экскаватор загружает грузовики с уступа и ему требуется небольшой вылет, может быть рассмотрено использование ковша большего размера. Проконсультируйтесь с дилером, чтобы определить наилучшую конфигурацию».

Чем короче, тем лучше

Укороченная рукоять (укороченное рабочее оборудование) в сборе позволяет создавать высокие усилия резания грунта и применять ковши с увеличенным объемом, а также снижает продолжительность рабочего цикла экскаватора. Такое оборудование спроектировано для работы с большим объемом грунта и гарантирует максимальную производительность. Однако уменьшается рабочий диапазон рабочего оборудования – меньше глубина и радиус копания.

Короткие рукояти часто являются лучшим выбором для использования вместо ковшей сменного навесного оборудования и рабочего инструмента. «Если у экскаватора на стреле слишком тяжелое оборудование, значит, вылет стрелы будет ограничен, – говорит эксперт. – Для работы со сменным навесным оборудованием производители экскаваторов рекомендуют использовать более короткие рукояти, их специально оснащают дополнительными гидролиниями для управления рабочим оборудованием. Если вы собираетесь использовать захват «большой палец», тем более рекомендуется использовать короткую рукоять, чтобы сохранить устойчивость экскаватора. Имейте в виду, что квик-каплеры могут значительно увеличить вес рабочего оборудования. По этой причине некоторые прозводители предлагают оснащение полным гидроконтуром только для укороченных вариантов рукоятей».

Как указывалось ранее, при использовании удлиненных стрелы+рукояти рабочая нагрузка оказывается дальше от центра тяжести машины (т.е. плечо, на котором действует нагрузка, больше), поэтому, чтобы экскаватор не опрокинулся, размерность (и вес) используемого навесного оборудования, возможно, придется ограничить. «Для коротких комбинаций стрелы и рычага верно обратное, поскольку рабочая нагрузка находится ближе к центру тяжести (т.е. действует на более коротком плече), что снижает нагрузку на рабочее оборудование и позволяет использовать более широкий ассортимент навесного оборудования», – заключает специалист.

Удлинители предоставляют дополнительные возможности

«Часто владельцы экскаваторов решают, как выполнить работу, ни с кем не советуясь, просто на основании своего опыта и мнения, – замечает эксперт. – Трудно убедить таких людей в том, что полезно проконсультироваться с дилером или производителем машины и уточнить, может ли его машина выполнить эту задачу». Итогом таких решений «на авось» бывают неудачи в работе экскаваторов. Например, иногда экскаватору не хватает длины стандартной рукояти.

Для особых условий и видов работ могут применяться удлинители рукояти экскаватора (на профессиональном языке строителей они называются «гусёк», потому что в большинстве они имеют изогнутую форму). Удлинители рукояти являются отдельным видом навесного оборудования, их устанавливают на рукоять на место ковша, используя его крепления. Разработкой и изготовлением удлинителей занимаются специализированные компании. По заказу они могут изготовить удлинители любой длины и конструкции.

«Удлинитель рукояти – это удобный способ оперативно увеличить вылет стрелы имеющегося у вас экскаватора, чтобы не покупать другую машину», – доходчиво пояснил наш консультант. Удлинители позволяют увеличить длину рукояти приблизительно от 1,5 до 6 м и более. Они дают возможность расширить технические возможности экскаватора по работе с различным навесным оборудованием. Однако, устанавливая удлинитель на рукоять экскаватора, нельзя забывать, что плечо действия силы и вес рабочего оборудования увеличиваются. Гидросистема экскаватора должна иметь достаточную мощность для работы с утяжеленным оборудованием, а чтобы устойчивость машины не нарушилась, грунт под машиной должен быть достаточно плотным. Возможно, экскаватор даже придется оснастить дополнительным противовесом.

Некоторые компании выпускают удлинители, подходящие для установки на рукояти разных моделей экскаваторов одного бренда или даже разных производителей. Для этого применяются крепежные пальцы разной длины и вставки во втулки рукоятей. Удлинители от разных производителей отличаются друг от друга качеством используемых материалов. Зачастую производители разрабатывают удлинители рукояти с учетом транспортных габаритов экскаватора, ограниченных ПДД. Благодаря этому экскаватор можно перевозить без демонтажа удлинителя и всей стрелы.

Удлинители рукояти бывают двух типов: с исполнительным гидроцилиндром, если он необходим для работы орудия, которое будет устанавливаться на удлинитель, либо без гидроцилиндра, если он не нужен для работы орудия.

Удлинители рукояти имеют достаточно широкую сферу применения. Чаще всего их используют для работ с вибропогружателями и ковшами. Такое оснащение позволяет существенно увеличить высоту подъема, а также глубину погружения и радиус действия экскаватора, осуществлять погрузку на больших высотах ковшом или грейфером, выполнять грузоподъемные работы с подвесным крюком.

В условиях ограниченного пространства, когда нельзя использовать экскаватор большого типоразмера и массы, а необходимо выполнять работы на больших вылетах и высотах, использование удлинителей рукояти позволяет эффективно решать подобные проблемы. Удлинитель помогает производить работы при наличии препятствий, которые не позволяют машине подъехать ближе, чтобы дотянуться до объекта стандартной стрелой и рукоятью.

Весьма удобное оборудование – телескопическая рукоять. «С телескопической рукоятью можно меньше перемещать экскаватор. Можно просто телескопировать эту рукоять, чтобы немного увеличить вылет стрелы, – говорит эксперт по такого рода оборудованию. – В некоторых случаях это позволит вам обойтись машиной немного меньшего типоразмера, потому что при необходимости вы можете получить дополнительные 60 см глубины копания. Мы обнаружили, что как только у наших клиентов появляется телескопическая рукоять ковша, они предпочитают как можно чаще и шире использовать именно машину с этой рукоятью». Величина, на которую можно увеличить вылет с помощью телескопической рукояти, зависит от массы машины-носителя.

При использовании дополнительного оборудования для удлинения рукоятей важно правильно его подобрать. Например, проанализируйте, полезно ли будет использовать быстро­съемный механизм для крепления удлинителя. «Лично я не люблю использовать быстросъемные механизмы, – заявил один из наших специалистов, – потому что обычно они весят до 450 кг и это отнимает у машины грузоподъемность. Когда вы вытягиваете по горизонтали стрелу с ковшом, желательно, чтобы на конце стрелы вес был как можно меньше».

Действия оператора экскаватора с удлиненной стрелой-рукоятью

Оператору необходимо учитывать изменения в динамике машины при увеличении вылета. При повороте башни экскаватора требуется очень внимательно следить за движением оборудования на конце рукояти.

«Скорость ковша при увеличении расстояния от машины может резко вырасти, – подчеркнул консультант. – Оператор должен соблюдать осторожность, когда он замедляет поворот башни. Многие операторы, имеющие опыт работы только на экскаваторах в стандартной комплектации, не подозревают о специфических особенностях движений машин с удлиненной стрелой-рукоятью. Вы не можете остановить поворот башни так же быстро, как у экскаватора со стандартной стрелой. Самые тяжелые последствия, с которыми я столкнулся на личном опыте, имели место, когда в результате ошибки оператору пришлось использовать торчащую из земли сваю в качестве тормоза, чтобы остановить движение стрелы с наполненным ковшом».

Другая проблема заключается в том, что операторы не замедляют движение ковша заранее, до того, как он достигнет воды. «Когда вы вытягиваете по горизонтали вперед удлиненную стрелу и резко опускаете ковш в воду, сила удара подобна столкновению с бетонной стеной, – отметил специалист. – Создаются очень высокие динамические нагрузки на рукоять ковша, которые в итоге сокращают срок ее службы».

Очень важно обеспечить равномерный износ подшипников опорно-поворотного устройства (ОПУ). «Чтобы добиться нормального износа подшипников ОПУ, вы должны работать с большими вылетами стрелы сначала с одной стороны ОПУ, а затем, через определенное количество моточасов, создавать такие же нагрузки (т.е. работать с большими вылетами стрелы) с другой стороны ОПУ, – говорит опытный механик. – Например, обычный срок службы подшипников ОПУ вашего экскаватора до полного износа составляет 10 лет. Но он может легко сократиться до трех лет, если вы всегда будете работать на экскаваторе в одном положении башни, не меняя положения нижней части машины – ходовой части. А ведь ОПУ – один из самых дорогих компонентов экскаватора».

Подводя итог всему вышесказанному, наши собеседники-специалисты заявили: «Квалификация и добросовестность оператора также очень важны для успешного выполнения работы. Оператор должен добросовестностно выполнять свою работу. Плохой оператор не будет соблюдать рекомендаций, о которых мы говорили выше. И чем на более долгий срок планируется работа, тем более добросовестный и квалифицированный оператор требуется для ее выполнения».

Расширяйте возможности экскаватора, не увеличивая его типоразмер

При нынешней непростой ситуации в экономике вам необходимо постоянно анализировать, как получить максимальную отдачу от ваших инвестиций в оборудование. Если выполнять те же объемы работ машиной меньшего типоразмера, можно снизить капитальные затраты (т.е. расходы на приобретение оборудования).

Чтобы обеспечить своим клиентам подобную потенциальную экономию, одна из компаний-производителей недавно выпустила версию своего серийного экскаватора с более тяжелым противовесом. «Это называется «конфигурация для подъема тяжелых грузов, – пояснил представитель компании. – Такое изменение конструкции позволяет увеличить грузоподъемность машины до уровня следующей в ряду модели экскаватора большего типоразмера. С увеличенным противовесом, если даже владелец установит на стрелу экскаватора захват «большой палец», ковш и быстросъемный механизм, машина полностью сохранит устойчивость при работе».

Размеры этой модели (с увеличенным противовесом) идентичны размерам стандартной модели (с обычным противовесом). «Противовес не увеличивается в объеме, – утверждает представитель производителя. – Просто используется более тяжелый материал. Таким образом, мы не меняем общий размер корпуса машины и не увеличиваем радиус вылета задней части машины при повороте, просто используем противовес из более тяжелого материала».

Машина со стандартным противовесом весит 3,5 т, а модификация с утяжеленным противовесом – 5,4 т.