Экскаваторы – своего рода «сердцевинный» вид спецтехники, используемый при возведении современных строительных объектов, поскольку это то универсальное оборудование, которое способно выполнить, помимо основных своих функций копания, большой перечень дополнительных производственных задач. Все чаще роль экскаватора оказывается ключевой не только из-за эффективного выполнения работ по отделению и перемещению грунта на расстояние, но и в силу того, что конструкция современного экскаватора предполагает использование большого ассортимента сменного инструмента.
Основной, но очень разнообразный инструмент
Оборудование, штатно устанавливаемое на экскаваторы и предназначенное для работы с грунтами, принято называть основным, а сменный инструмент, используемый в качестве навесного и разработанный для выполнения операций, не связанных с копанием, – дополнительным.
Для одноковшового экскаватора основным инструментом, безусловно, является ковш. В строительной практике можно встретить более сотни типоразмеров экскаваторных ковшей, их габариты и конструкции связаны с характером выполняемых работ и массой базового экскаватора. Так называемые стандартные ковши предназначены для работы с легкими и средними грунтами, они незаменимы при рытье котлованов, устройстве фундаментов. Однако если приходится иметь дело с плотными и сложными категориями пород, то на смену стандартному ковшу приходит усиленный.
Ковши-рыхлители буквально вгрызаются в мерзлую и каменистую землю, этому способствует использование в ковшах зубьев специальной ступенчатой формы. Для высокопроизводительной погрузки и разгрузки сыпучих пород незаменимы погрузочные ковши облегченного типа, а планировочные ковши отлично справляются с очистными работами и планировочными операциями, выполняемыми при обустройстве насыпей, откосов, площадок.
Для рытья траншей под укладку кабелей и трубопроводов разработано множество конструкций траншейных ковшей. Их часто делают профильными, скашивая боковые стенки, что облегчает выполнение работ при рытье траншей и каналов. К тому же скошенные боковые стенки ковша позволяют эффективно выполнять работы, даже если ковш расположен под углом к рабочей поверхности.
Большую долю в ковшовой группе занимают специальные виды ковшей. Это, прежде всего, грейферы, разновидностей которых, различного объема и грузоподъемности – не один десяток. Грейферы решают огромный круг задач. Двух- и многочелюстные грейферы эффективно производят сортировку, погрузку-разгрузку металлического лома, полип-грейферы незаменимы при выполнении различных операций со строительным и другими видами мусора, при перемещении пачек труб и бревен используют грейферы-бревнозахваты. Для копания колодцев большой глубины и создания фундаментов строители применяют копающие грейферы, а при разработке плотных грунтов эффективны жестко подвешенные грейферы: их челюсти буквально врезаются в грунт под давлением, создаваемым гидроцилиндрами.
Если говорить о производителях ковшей, то в компании Volvo CE не раз заявляли, что лучшие ковши для экскаваторов Volvo могут создаваться только специалистами Volvo. И, похоже, такого же мнения придерживаются конструкторы других известных брендов. По крайней мере, экскаваторные ковши разрабатывают и выпускают для своих машин многие известные компании – Liebherr, Caterpillar, Hyundai, а также Daewoo, JCB, Hitachi, Komatsu, Kato и др.
Чрезвычайно мощные и надежные карьерные ковши вместимостью от 4 до 25 м3 предлагает отечественная МГ «Кранэкс». Более 100 производителей спецтехники как в России, так и за рубежом выбирают ковши «Кранэкс» для своих экскаваторов.
Большой выбор мощных и качественных ковшей предлагает известный российский производитель навесного оборудования, завод Impulse. Продукцию Impulse приобретают, кроме владельцев отечественных машин, собственники экскаваторов Atlas, Kobelco, New Holland, Samsung, Furukawa и многих др.
Приоритетным направлением в работе крупной компании «Профессионал» из Иваново является изготовление усиленных, скальных, планировочных и др. видов высококачественных ковшей для спецтехники ведущих мировых брендов.
Что нужно, чтобы ковш работал долго и эффективно?
Все серьезные производители ковшей строго контролируют, чтобы спроектированный в их КБ ковш работал с грунтами только отдельными своими элементами, а конкретно: зубьями, режущей кромкой ковша и боковыми щеками с бокорезами, если они установлены. В этом случае извлечение грунта происходит с минимальными энергозатратами.
Но покупателям не менее важен эксплуатационный ресурс ковша, его долговечность. В основном детали ковша изнашиваются за счет абразивного воздействия, вызываемого трением скольжения, возникающего между элементами ковша и грунтом. Второй фактор – это значительные ударные нагрузки при эксплуатации. Ударному износу противостоит специальная сталь, используемая при изготовлении ковша. Поэтому, приобретая ковш, совсем не лишним будет выяснить марки стали, используемые при его изготовлении. В качественных ковшах используются в основном такие стали, как ст. 09Г2С и ст. 10ХСНД, обеспечивающие твердость HB 200-250. Также часто применяется конструкционная шведская сталь Weldox.
Если же планируется, что экскаватор будет работать с грунтами III-IV категорий, со скальными грунтами, то следует приобрести ковш, усиленный накладками из износостойкой стали Hardox, которая соединяет в себе значительную ударную вязкость и высокую прочность. С внутренней стороны ковша, особенно в области днища, для защиты от ударного и абразивного износа наваривают полосы из стали Hardox 400 либо Hardox 450.
А вот для экскаваторов, имеющих дело со скальными породами в горнодобывающей, строительной или дноуглубительной отраслях, используются ковши, оснащенные элементами, выпускаемыми испанской компанией MTG: это коронки и адаптеры MTG Systems StarMet, межзубьевые сегменты MTG Systems ProMet. Эти комплектующие обеспечивают полную безударную защиту ковшей горных машин. А безударная система крепления коронок MTGtwist облегчает их монтаж и демонтаж, значительно сокращает время подготовки машины к эксплуатации.
Также компания MTG предлагает боковые защитные сегменты в ассортименте. Особенностью сегментов MTG является возможность разворота при износе рабочей стороны сегмента, что, безусловно, увеличивает срок эксплуатации. К тому же острота и легкость элементов защиты ковшей, предлагаемых MTG, кардинально увеличивает режущие характеристики ковша, повышая производительность экскаватора.
Усиленные ковши сегодня используются не только в карьерах. Например, тяжелые гусеничные экскаваторы Volvo EC750D, ориентированные в основном на работы в горнодобывающей отрасли, где они отгружают по 700-800 т в час взорванной горной массы, а также успешно выполняют вскрышные работы, т.е. удаляют пустую породу в карьере для обеспечения доступа к полезному материалу, сегодня осуществляют углубление дна крупных водоемов.
Эти машины массой 74,7 т устанавливают на суда, подобные экскаваторные земснаряды с обратной лопатой эффективно работают в целом ряде европейских стран. Ковш может монтироваться прямо на стрелу экскаватора, но производительность работ существенно возрастает, когда специалисты Volvo дополнительно используют запатентованное устройство для быстрой смены навесного инструмента Steelwrist, оснащенное наклонно-поворотным механизмом.
В зависимости от стоящих задач оператору приходится использовать различные типы ковшей для извлечения со дна песка и ила, а также погрузки извлеченного материала на баржи. Конструкторы Volvo CE специально для Volvo EC750D разработали три модели дноуглубительных ковшей вместимостью 3,8 м3, 4,7 и 5,4 м3, с шириной резанья 1,97 м, 2,05 м и 2,35 м, соответственно. В ходе работ оператору нередко приходится разбивать под водой твердые каменные породы гидравлическим молотом, а также разрушать выступающие части скал, устанавливая на стрелу специальную гидравлическую фрезу.
Кстати, компания MTG с 2016 г. на своем заводе в Испании производит фрезерные головки собственной разработки. Новейшая система DMet от компании MTG Systems минимизирует риск поломки коронок даже в самых тяжелых условиях работы. Увеличение доли износостойкого материала в коронках и долговечность адаптеров снижает уровень вибрации, возникающей при работе мощной гидравлической фрезы. А благодаря сверхнадежной защите адаптеров заметно сокращаются временные и материальные затраты на ремонт и техническое обслуживание фрезерных головок.
Производство навесных инструментов – направление прогрессивное
В группу дополнительных навесных инструментов тоже входят ковши, но эти ковши не предназначены для извлечения грунта. Итальянская компания MB Crusher получила мировую известность благодаря выпуску дробильных и сортировочных ковшей.
Дробильный ковш МВ идеально подходит для дробления инертных материалов непосредственно на стройплощадке. Первый дробильный ковш, утверждают в MB Crusher, был создан именно конструкторами MB. Принцип работы ковша основан на использовании гидросистемы базового экскаватора. Российскому покупателю компания предлагает 12 моделей дробильных ковшей.
Просеивающие ковши MВ-S сортируют природные материалы по фракциям на этапах до, а затем после дробления. Такие ковши сокращают время дробления на 60 %, они обеспечивают рекуперацию материала, необходимого для определенного типа переработки. В России можно приобрести четыре модели просеивающих ковшей серии MB-S.
А вот словацкая компания Kovaco, известная большим ассортиментом изготавливаемого навесного инструмента, предлагает нашим потребителям ковши-бетоносмесители. В составе поставляемой серии – восемь моделей с рабочими объемами ковшей от 150 до 1000 л. Такие бетоносмесители устанавливаются на колесные и гусеничные экскаваторы и используются для приготовления бетона непосредственно на строительной площадке. Готовый бетон прямо в ковше можно доставить к месту бетонирования.
Шнековое бурение – основной метод, используемый при установке стоек дорожных барьеров, при выполнении работ по прокладке и ремонту опор ЛЭП, а также при монтаже ограждений и заборов. Для бурения отверстий в грунте гибробур подключается к гидросистеме экскаватора. Сам гидробур является гидродвигателем, создающим мощный крутящий момент от 1200 до 47000 Нм и приводящим во вращение сменные шнековые буры различного диаметра, от 150 до 3000 мм в зависимости от мощности гидродвигателя.
Популярный в России поставщик гидровращателей, компания Digga, предлагает линейку, состоящую из двух десятков моделей. Самая мощная модель Digga XD500 при монтаже на экскаваторах массой 40–100 т обеспечивает крутящий момент в 480000 Нм при давлении в гидросистеме в 240 бар. Это позволяет бурить отверстия в глине и сланцах диаметром до 2,5 м, а в обычной почве – до 3,0 м. Навесные гидровращатели широко используются также и на строительных площадках, и в сельском хозяйстве, и на коммунальных объектах.
Кроме австралийской компании Digga, гидробуры поставляют в Россию английская Delta, немецкая Reschke, фирмы Profbreaker (Ю. Корея), Hydra, GF Gordini из Италии, Pilemaster из Испании, Auger Torque (Великобритания). На рынке также представлены гидровращатели отечественного производства от компаний Exten из Казани, Impulse (г. Москва) и ряда других.
Говоря о навесном оборудовании, нельзя не сказать о гидромолотах. Это чрезвычайно распространенный вид навесного инструмента. Молоты сегодня изготавливают десятки производителей по всему миру. Условно молоты можно разделить на легкие, средние и тяжелые. Разделение базируется на размерах и массе моделей. Легкие молоты участвуют в сносе невысоких зданий, применяются на земляных работах, в дорожном строительстве, ремонте зданий и сооружений. Условно молоты этой категории рассчитаны на разрушение бетонных блоков объемом до 1 м3, а их масса находится в диапазоне от 50 до 750 кг.
Средние молоты используют в основном при добыче полезных ископаемых в карьерах, они применяются при сносе крупных строений, при сооружениях фундаментов, при строительстве тоннелей. Эти надежные инструменты имеют массу от 750 кг до 2 т, их монтируют на экскаваторы массой 12–26 т, и разрушить такой молот может условный блок объемом до 2,5м3.
Наиболее массивная группа молотов имеет массу свыше 2 т, они специализируются на отделении крупных кусков скал в карьерах, на работах по строительству тоннелей, сносу многоэтажных зданий. Один из наиболее мощных гидромолотов в мире – Hammer FX 15000 массой 14,7 т производится итальянской компанией Hammer Srl. Этот инструмент монтируют на экскаваторы массой от 100 до 200 т. Важной характеристикой молотов является энергия удара. В легких молотах она достигает 1000 Дж, а в тяжелых – более 5000 Дж. Гидромолот Hammer HS15000 имеет энергию удара 35000 Дж.
Частота ударов для гидромолота Hammer FX 15000 составляет от 200 до 550 ударов в мин. Как и в большинстве молотов, она регулируется по мере необходимости оператором машины. А в молотах компании Atlas Copco, например, имеется функция автоматического распознавания материала. При дроблении более мягкого материала частота ударов автоматически возрастает, а если дробить приходится очень твердый материал, частота ударов снижается и пропорционально возрастает мощность удара.
Еще одним удачным решением конструкторов Atlas Copco является использование до 80 % энергии отдачи от удара для увеличения мощности последующего удара. Такой подход значительно снижает действие вибрации, уменьшает износ деталей молота.
Большинство гидромолотов оснащаются сменным рабочим инструментом – острой пикой, которая отлично подходит для разрушения камней, бетонных блоков без арматуры, сланцев и песчаника. Но для разрушения кристаллических пород необходимо использовать тупые пики, а также плоские, узкие и широкие долота, с их помощью легче разрушить ж/бетон, асфальт и другие подобные материалы.
Универсальным навесным инструментом являются гидроножницы. Особое распространение этот вид инструмента получил в сфере сноса промышленных и гражданских объектов. Хотя благодаря возможности менять комплекты челюстей функции гидроножниц достаточно обширны.
Итальянский производитель навесного оборудования, компания Trevi Benne, поставляющая в Россию гидроножницы под маркой Delta, рекомендует выбирать комплекты челюстей, обязательно ориентируясь на характер выполняемых работ. Гидроножницы серий Delta MF и MK комплектуются наборами сменных челюстей как для разрушения и измельчения бетона, так и для резки металла и разрушения ж/б кусков конструкций. А ножницы серии Delta MF дополнительно оснащаются челюстями для резки листового металла.
Кроме вышеперечисленных материалов, гидроножницы могут использоваться для резки изделий из профильного металла – уголков, швеллеров, тавров, двутавров, а также для перекусывания рельсов и древесины.
Мощные гидроножницы, предназначенные прежде всего для первичного разрушения бетона и резки металла при сносе зданий, получили название мультипроцессоров. Высокая производительность этого оборудования обеспечивается усилением всей конструкции, наличием функции вращения рабочего органа на 360°, огромным усилием резанья, а также возможностью установки ускорявшего клапана.
Известный итальянский бренд Promove поставляет линейку мультипроцессоров массой от 380 до 3950 кг. Полностью закрытый корпус процессора защищает внутренние компоненты от повреждений, а повышенную точность выполнения операций обеспечивает имеющийся гидравлический тормоз.
Для отделения металлических компонентов при сортировке строительных отходов, а также для очистки территории от металлолома на экскаваторы устанавливают магниты, устройство которых позволяет быстро, в течение 3-6 мин, намагничивать металл, а затем также быстро размагничивать. Причем для работы современных навесных магнитов не требуется установка дополнительных генераторов или какие-то специальные условия монтажа на экскаваторе.
Часто массивными магнитами дополняют гидроножницы, предназначенные для перекусывания арматуры в ж/б конструкциях строительного мусора. В этом случае магнит удерживает куски крупных «перекушенных» стальных прутов. На пунктах приема лома в зависимости от мощности магнита экскаватор может поднимать и перемещать металл массой от 0,3 т до 6,0 т.
Поставляют магниты в Россию многие ведущие производители навесного оборудования: шведская компания Epiroc, итальянская GM Gusella, немецкий производитель Fuche, входящий сегодня в корпорацию Terex, концерн Liebherr и многие другие. НПО «Эрга» из Калуги поставляет оригинальные навесные подъемные захваты, работающие на базе постоянных магнитов, с ручным включением магнитной системы, что обеспечивает надежный захват и удерживание при перемещении металлолома и металлопроката, изготавливаемого из черных сталей и сплавов. Подъемные магниты из серии «Эрга МГ», а это пять моделей, перемещают грузы массой от 100 кг до 5 т, при этом обрабатываемый груз может иметь массу, превышающую массу магнита более чем в 100 раз!
А «Кировский завод электромагнитов «ДимАл» поставляет навесные магниты обширного ассортимента, причем многие конструкторские решения защищены патентами РФ. Кроме России, навесные магниты «ДимАл» приобретают в Германии, ОАЭ, Аргентине, Иране, Казахстане и другие странах.
Заменить специализированную машину для погружения и извлечения двутавровых балок, швеллеров, опор и ограждений котлованов, шпунтовых свай, и даже шпунта Ларсена, установкой на экскаватор навесного вибропогружателя оказывается чрезвычайно выгодно: небольшая высота конструкции вибропогружателя обеспечивает максимальное использование вылета рабочего оборудования экскаватора и позволяет погружать сваи большей длины.
Вибропогружатель передает погружаемым или извлекаемым из грунта сваям и другим подобным элементам колебания определенной частоты и амплитуды, направленные вдоль оси сваи. Такой метод значительно снижает коэффициент трения между грунтом и поверхностью внедряемого либо извлекаемого элемента. Весь процесс основан на свойстве тиксотропии: грунт, повергающийся вибрации, становится псевдотекучим, внешне напоминая вязкую субстанцию или даже жидкость. Частицы почвы обретают подвижность, появляется пространство для продвижения сваи, и она погружается под собственным весом и весом вибропогружателя.
Но это не все: навесной вибропогружатель может выполнять функции вибротрамбовки. Для этого достаточно установить трамбовочную плиту. В вибропогружателях Delta оператор устанавливает такую плиту менее чем за минуту. Кстати, в конструкции вибропогружателей Delta еще предусмотрена установка гуська-удлинителя, который увеличивает вылет рабочего оборудования от 2 до 5 м в зависимости от модели базового экскаватора. Такая опция значительно расширяет функциональность вибропогружателя.
Относительно недавно на рынке появился инструмент, который все шире используется в свайных технологиях. Речь идет о гидравлических сваерезках, еще именуемых сваеоткусывателями. До появления этого оборудования обрубка оголовков свай производилась только вручную отбойными молотками, а это работа очень трудоемкая и небезопасная.
Сваерезки различных конструкций, работающие с экскаваторами массой от 7 до 25 т, сегодня предлагают многие зарубежные компании: Delta, Pilemaster, Taets, Kibbler. Отечественные предприятия, такие как компании «Гидрозуб» из Ярославля и московская Impulse, предлагают современное оборудование, способное за секунды обрубить квадратную сваю со стороной до 400 мм. Также предлагаются модели «сваегрызов», рассчитанные на обрезку свай как квадратного, так и круглого сечения одновременно.
Ассортимент навесных агрегатов растет постоянно, гибко реагируя на ситуацию на рынке и на те задачи, которые возникают в отраслях современной индустрии. Например, в коммунальной сфере оказываются нужными навесные гидравлические мульчеры. За счет высокой скорости вращения ротора мульчера измельчаются в щепу ветки и порубочные остатки стволов деревьев различного диаметра, удаляются пни при восстановлении лесов, создаются противопожарные просеки в лесах, утилизируется деревянная тара и другие древесные отходы.
Не так давно появились навесные камнерезные машины, способные резать гранит, мрамор, бут, ж/б изделия, причем благодаря рукояти стрелы экскаватора работы можно производить на значительной высоте. А использование камнерезной пилы со сдвоенной головкой позволяет получать сразу блоки, выпиленные из мрамора, гранита, гипса, что значительно облегчает их дальнейшую транспортировку и обработку.
Совсем недавно обслуживание и ремонт газопроводов на заболоченных и затопленных участках, также как и осушение болот, были проблемами, практически не связанными с работой экскаваторов. Но сегодня разработаны модели землесосов, которые позволяют задействовать любой экскаватор для осушения озер, намыва берегов, удаления ила, добычи сапропеля и других подобных работ. Навесной землесос позволяет перекачивать буровые отходы, замазученный грунт и технологические стоки нефтедобывающих и нефтеперерабатывающих предприятий, добывать песок, золото и других сыпучие и абразивные материалы.
В этой статье мы описали только самые популярные и наиболее часто используемые с экскаваторами навесные инструменты, однако даже эти несколько примеров показывают, насколько же универсальными и функциональными могут быть традиционные экскаваторы!