Роторные и многоковшовые экскаваторы
Роторные и многоковшовые экскаваторы непрерывного действия: виды рабочих органов, устройство и применение в карьерах, на траншеях и каналах.
Роторный и многоковшовый экскаватор - это машина непрерывного действия: она не работает циклами "зачерпнул - поднял - высыпал", а разрушает грунт множеством ковшей на вращающемся роторе или замкнутой цепи и сразу подаёт породу на конвейер сплошным потоком. Такие машины ставят на угольных и рудных карьерах, при рытье траншей под трубопроводы и мелиоративных каналов - там, где грунт однороден и важна высокая скорость выработки.
Коротко о главном
- Роторный и многоковшовый экскаватор - машина непрерывного действия: грунт срезается без циклов и сразу идёт на конвейер, определение закреплено в ГОСТ 21796-90.
- Роторные машины делятся на чашечные и бесчашечные, а по направлению копания - на машины поперечного и продольного копания.
- У цепного экскаватора ковши закреплены на замкнутой цепи вдоль стрелы, у роторного - по ободу вращающегося колеса; цепь изнашивается быстрее.
- Основные сферы применения - карьерная добыча угля и других мягких пород, рытьё траншей под коммуникации, чистка мелиоративных каналов.
- Карьерные роторные экскаваторы проектируют по требованиям ГОСТ Р 55166-2012, с расчётом на связку с конвейером или отвалообразователем.
- Главный плюс перед одноковшовой техникой - производительность на однородном грунте, главный минус - уязвимость на твёрдых и каменистых породах.
- Выбор машины строится по грунту, объёму выработки, направлению копания и доступности запчастей, а не по одной лишь мощности.
Что такое роторный и многоковшовый экскаватор непрерывного действия?
Термин "экскаватор непрерывного действия" закреплён в ГОСТ 21796-90: это землеройная машина, у которой рабочий орган (ротор с ковшами или ковшовая цепь) движется непрерывно и снимает грунт стружкой, а не отдельными циклами копания, как у одноковшовых машин. Разница принципиальна. Обычный экскаватор набирает ковш, разворачивается и выгружает грунт в отвал или кузов, теряя время на каждом переходе. Роторный или цепной аппарат режет породу без остановок, а вынутый грунт уходит по конвейеру сразу от места копания - к отвалу, в транспорт или в сторону от траншеи. Общее устройство копающей техники и её базовые узлы разобраны в статье что такое экскаватор, здесь же речь о специализированной технике непрерывного цикла.
Какие бывают виды роторных экскаваторов?
Роторный экскаватор - это машина, у которой рабочий орган выполнен в виде колеса (ротора) с закреплёнными по ободу ковшами или зубьями. Разновидностей несколько, и делят их по нескольким признакам сразу:
- по конструкции ковша - чашечные (с классическим ковшом-чашей) и бесчашечные, у которых ротор режет грунт зубьями или скребками, а порода ссыпается по лотку внутрь машины;
- по назначению - карьерные (вскрышные и добычные), траншейные и мелиоративные;
- по способу передвижения - гусеничные и рельсовые, вторые встречаются на крупных стационарных разработках;
- по направлению копания относительно движения машины - поперечного и продольного копания, об этом различии - в отдельном разделе ниже.
Более широкий обзор всей линейки землеройных машин, включая одноковшовые, дан в материале виды экскаваторов.
Чем цепной многоковшовый экскаватор отличается от роторного?
У цепного многоковшового экскаватора ковши закреплены не на колесе, а на замкнутой цепи, которая огибает раму-стрелу по контуру, похожему на цепь бензопилы в увеличенном виде. Каждый ковш проходит полный оборот: врезается в грунт у основания стрелы, поднимается вдоль неё и опрокидывается наверху, отдавая породу на конвейер или лоток. Роторный экскаватор устроен иначе - у него ковши закреплены по ободу вращающегося колеса, и траектория копания короче, а сама конструкция жёстче. На практике цепные машины проще при работе на узких протяжённых траншеях и легче регулируются по глубине, а роторные выигрывают в производительности на открытых горных работах и меньше страдают от абразивного износа, потому что ковш реже соприкасается с грунтом по сравнению с непрерывно скользящей цепью.
В чем разница между экскаваторами поперечного и продольного копания?
Разница в том, как рабочий орган движется относительно хода самой машины. Экскаватор поперечного копания срезает грунт стружкой, двигаясь вдоль забоя вбок - так работает большинство карьерных роторных машин: экскаватор идёт по одной линии, а ротор снимает слой почти перпендикулярно направлению движения. Экскаватор продольного копания режет траншею впереди себя, по ходу своего же перемещения - именно так устроены траншейные роторные и цепные машины: рабочий орган заглублён в торец будущей траншеи и продвигается вперёд вместе с базовым шасси, оставляя за собой готовую канаву нужной ширины и глубины.
Где применяют роторные и многоковшовые экскаваторы?
Основная область - открытые горные работы: добыча угля, торфа, песка, мела и других мягких пород, где важна высокая, ритмичная выработка на однородном грунте. По ГОСТ Р 55166-2012 карьерные роторные экскаваторы рассчитаны именно на такую нагрузку - непрерывную работу в связке с конвейерным транспортом или отвалообразователем, который переносит вскрышную породу в отвал без участия автотранспорта. Второе крупное направление - линейное строительство: рытьё траншей под водопровод, канализацию, кабельные линии и газопроводы, где траншейный роторный экскаватор задаёт ровное сечение канавы за один проход. Третье - мелиорация и дорожное строительство: прочистка и углубление каналов, кюветов и водоотводных канав. На твёрдых, скальных или сильно неоднородных грунтах с валунами эти машины уступают одноковшовым: ковшовая цепь или ротор там быстро изнашиваются либо просто застревают.
Как устроен рабочий орган роторного экскаватора?
Ротор представляет собой стальное колесо большого диаметра (у карьерных моделей - от нескольких метров), по ободу которого через равные промежутки закреплены ковши. У чашечных машин ковш - это литая или сварная ёмкость с режущей кромкой и зубьями по передней грани; у бесчашечных - набор скребков или клыков, которые скалывают породу, а она ссыпается по неподвижному лотку внутрь корпуса. Ротор вращается вокруг собственной оси и одновременно перемещается вдоль забоя вместе со стрелой, на которой закреплён - так рабочий орган снимает грунт слоями заданной толщины.
Внутри корпуса ротора или сразу за ним установлен ленточный конвейер экскаватора, который принимает высыпающуюся породу и уносит её к месту разгрузки - в отвал, на транспорт или на следующий по цепочке конвейер. Слабое место здесь одно и то же: ковши, зубья и режущие кромки. Это самые нагруженные узлы, на абразивных и каменистых грунтах они изнашиваются быстрее всего, и их регулярную замену стоит закладывать в план обслуживания так же, как для одноковшовой техники - общие принципы описаны в статье про ремонт и обслуживание экскаваторов.
Роторные и цепные многоковшовые экскаваторы: сравнение по параметрам
| Параметр | Роторный чашечный | Роторный бесчашечный | Цепной многоковшовый |
|---|---|---|---|
| Рабочий орган | Ковши-чаши по ободу вращающегося ротора | Зубья или скребки на роторе, без чаш | Ковши на замкнутой цепи вдоль стрелы |
| Типичная производительность | Высокая, у карьерных моделей рассчитывается по ГОСТ Р 55166-2012 | Ниже, чем у чашечных, конструкция проще | Умеренная или высокая - зависит от типоразмера машины |
| Устойчивость к абразиву | Хорошая, короткий контакт ковша с грунтом | Средняя, скребки изнашиваются быстрее | Ниже, цепь и ковши трутся о грунт дольше за оборот |
| Основное применение | Угольные и рудные карьеры, вскрышные работы | Мягкие однородные породы - мел, глина, торф | Траншеи под коммуникации, мелиоративные каналы |
Плюсы и минусы машин непрерывного действия по сравнению с одноковшовыми экскаваторами
Главное преимущество роторных и цепных машин - производительность на подходящем грунте: без циклов "зачерпнул - развернулся - высыпал" выработка в разы выше, чем у одноковшового аппарата сопоставимой мощности. Второй плюс - ровный профиль выемки: траншея или уступ карьера получаются с заданным сечением по всей длине, без "ступенек", которые оставляет ковш одноковшовой машины.
Минусы - обратная сторона той же специализации. На твёрдых, мёрзлых или каменистых грунтах с крупными включениями рабочий орган быстро изнашивается или ломается, тогда как одноковшовый экскаватор с гидромолотом справится и там. Ещё один минус - габариты и стоимость обслуживания: крупная карьерная роторная машина требует конвейерной инфраструктуры, отдельной бригады обслуживания и регулярной диагностики узлов, а простая одноковшовая техника обходится без этого. Поэтому на большинстве стройплощадок работает именно одноковшовый экскаватор, а роторные и многоковшовые машины остаются техникой под конкретную узкую задачу - карьер, траншею или канал. Универсальностью здесь жертвуют осознанно.
Как правильно выбрать роторный или многоковшовый экскаватор под задачу?
Выбор такой техники завязан не на бренде, а на характеристиках грунта и объёме работ. Решение имеет смысл принимать по шагам.
- Определите тип и крепость грунта - для мягких однородных пород (уголь, торф, мел, глина) подходят и роторные, и цепные машины, для твёрдых и каменистых стоит рассмотреть одноковшовую технику вместо экскаватора непрерывного действия.
- Посчитайте нужный объём выработки в час или в смену - под большие карьерные объёмы берут роторный чашечный экскаватор с конвейерной обвязкой, под линейные траншеи умеренной протяжённости хватает цепной или роторной траншейной машины меньшего класса.
- Выберите направление копания - для карьерных уступов и вскрыши подходит схема поперечного копания, для прокладки труб и кабеля нужна машина продольного копания, которая режет траншею впереди себя.
- Уточните способ отвода породы - конвейер должен либо сразу грузить транспорт, либо работать в связке с отвалообразователем, иначе непрерывный поток грунта будет некуда девать.
- Оцените доступность сервиса и запчастей - ковши, зубья, цепи и подшипники ротора изнашиваются быстрее, чем узлы одноковшового экскаватора, и без налаженного снабжения машина будет чаще стоять, чем работать.
Часто задаваемые вопросы
Чем экскаватор непрерывного действия отличается от обычного одноковшового? Одноковшовый экскаватор копает циклами: набрал ковш, развернулся, выгрузил. Машина непрерывного действия - роторная или цепная - режет грунт без остановок и сразу подаёт его на конвейер, поэтому выработка в час у неё выше, но она требовательнее к однородности грунта.
Можно ли использовать роторный экскаватор на каменистом грунте? Формально можно, но не стоит: крупные включения и скальные породы быстро выводят из строя ковши, зубья и подшипники ротора. По ГОСТ Р 55166-2012 карьерные роторные машины рассчитаны на средние по крепости грунты, а не на скалу - там эффективнее одноковшовый экскаватор с гидромолотом.
Что такое отвалообразователь и зачем он нужен роторному экскаватору? Это отдельная машина на гусеничном или рельсовом ходу с собственной стрелой и конвейером, которая принимает вскрышную породу от роторного экскаватора и переносит её в отвал. Связка "роторный экскаватор плюс отвалообразователь" убирает из цепочки автотранспорт: порода идёт единым потоком от забоя до отвала.
Какой экскаватор выбрать для рытья траншеи под трубопровод? Для протяжённой траншеи с ровным сечением подходит траншейный роторный или цепной многоковшовый экскаватор продольного копания - он проходит трассу за один проезд и держит заданную ширину и глубину без ручной доработки бортов.
Почему цепные экскаваторы изнашиваются быстрее роторных? Ковш на цепи находится в контакте с грунтом дольше за один оборот, чем ковш на роторе, а сама цепь работает как дополнительный трущийся узел. На абразивных грунтах это ускоряет износ звеньев цепи и режущих кромок, поэтому цепные машины чаще требуют замены рабочих органов.
