Цепной траншейный экскаватор

Цепной траншейный экскаватор производства Ditch Witch с баровым рабочим органом.

Цепно́й транше́йный экскава́тор — траншейный экскаватор с цепным рабочим органом. Представляет собой экскаватор продольного копания: плоскость перемещения рабочего органа параллельна оси отрываемой траншеи. Могут навешиваться на трактор как сменное рабочее оборудование, конструироваться на основе тракторного шасси со значительной доработкой базовой машины либо использовать оригинальное шасси. Рабочим органом цепного траншейного экскаватора является навесная рама с бесконечной цепью (или цепями), к которой крепятся рабочие элементы. В качестве рабочих элементов могут выступать ковши, скребки, плужки или резцы. Ширина отрываемых траншей — от 0,14 метра, глубина — до 8 метров.

Предназначение

Цепные траншейные экскаваторы, как и траншейные экскаваторы других конструкций, предназначены для отрытия траншей под укладку нефте- и газопроводов, магистралей, водопровода, канализации, силовых кабелей и кабелей связи. Они также служат базовыми машинами для экскаваторов-дреноукладчиков (при дооборудовании автоматикой поддержания глубины и уклона дна траншеи, трубоукладчиком, бухтодержателем пласмассовых трубок) и каналокопателей (при дооборудовании рабочими органами для разработки откосов). Минимальная ширина траншей (щелей), отрываемых роторными экскаваторами, составляет 0,14 метра; максимальная глубина отрываемых траншей достигает 8 метров.

Классификация

Цепные траншейные экскаваторы подразделяются по следующим признакам:

• по типу рабочих элементов:
  • ковшовый рабочий орган (цепные многоковшовые экскаваторы);
  • скребковый, резцовый, плужковый или смешанный рабочий орган;
• по способу подвески цепи:
  • свободно провисающая цепь, поддерживаемая и направляемая роликами;
  • цепь, перемещающаяся по жёстким направляющим (баровый рабочий орган);
• по назначению:
  • траншейные, предназначены для прокладки траншей;
  • дреноукладчики, используются для организации дренажа;
  • каналокопатели, используются для прокладки каналов (оросительных, осушительных) и кюветов;
• по ширине отрываемой траншеи:
  • узкотраншейные (ширина траншеи до 0,3 метра);
  • широкотраншейные (ширина траншеи более 0,3 метра);
• по типу привода:
  • с механическим приводом;
  • с гидравлическим приводом;
  • с комбинированным приводом;
• по типу ходового устройства:
  • на гусеничном ходу;
  • на пневмоколёсном ходу.

Индексы

Экскаватор-дреноукладчик ЭТЦ-202Б прокладывает дренажную траншею. Белоруссия, Брестская область, 2012 год.

Советские и российские индексы цепных траншейных экскаваторов гражданского назначения имеют следующую структуру: ЭТЦ-XXYYАА.

Сочетание ЭТЦ означает Экскаватор Траншейный Цепной. Устаревшими обозначениями являются ЭТ (Экскаватор Траншейный), ЭТН (Экскаватор Траншейный Навесной), ЭТУ (Экскаватор Траншейный Универсальный). Вслед за буквенным обозначением следует сочетание из 3—4 цифр, за которыми могут следовать буквы. Первые две цифры XX означают глубину копания в дециметрах, последние 1—2 цифры YY — номер модели; первая буква (А, Б, В…) означает очередную модернизацию, следующие буквы (С, Т, ТВ…) — климатическое исполнение. Таким образом, ЭТЦ-165А расшифровывается как «экскаватор траншейный цепной, глубина копания до 1,6 метров, пятая модель, первая (А) модернизация».

Обозначения отдельных старых моделей не соответствуют этой системе, например, экскаваторы-дреноукладчики Д-659, Д-659А. Также отличные обозначения могут иметь машины армейского назначения для инженерных войск, например, ПЗМ — Полковая Землеройная Машина.

Первые советские цепные траншейные экскавааторы имели обозначение МК — Многоковшовый Канавокопатель, например, МК-I

Устройство

Рабочий орган

Цепной траншейный экскаватор является самодвижущейся землеройной машиной на пневмоколёсном или гусеничном ходу с навесным рабочим органом. В случае, когда экскаватор агрегируется к трактору, в трансмиссию базовой машины встраивается ходоуменьшитель. Рабочий орган представляет собой раму, снабжённую ведущей звёздочкой на переднем конце и ведомым блоком (или звёздочкой) на заднем конце, через которые перекинута бесконечная цепь, две цепи или лента. К цепям (ленте) крепятся рабочие элементы, в качестве которых могут выступать ковши, скребки или резцы. Цепь дополнительно опирается на поддерживающие и направляющие ролики, установленные на раме (в случае свободно провисающей цепи) либо на направляющие (в случае барового рабочего органа). Заглубление рабочего органа в траншею (и, при необходимости, создание требуемого усилия на рабочем органе: собственной массы рабочего органа может оказаться недостаточно для его заглубления) и его подъём производится с помощью гидроцилиндров или системы блоков.

В процессе работы машина движется вдоль оси отрываемой траншеи, бесконечная цепь с рабочими элементами движется по раме (при рабочем ходе нижняя часть цепи движется в ту же сторону, что машина), рабочие элементы разрабатывают грунт и выносят его из траншеи вверх, где происходит разгрузка грунта. Разгрузка может происходить на ленточный транспортёр, который затем выносит грунт в отвал сбоку от траншеи, или на берму траншеи, откуда он транспортируется в стороны парой шнековых транспортёров. Заданная глубина копания обеспечивается изменением угла наклона рабочего органа, управление скоростью загрузки ковшей для обеспечения оптимального использования мощности двигателя производится изменением скорости рабочего хода машины. Благодаря возможности бесступенчатого изменения рабочих скоростей, экскаваторы с гидрофицированной трансмиссией обладают более высокой производительностью по сравнению с машинами, имеющими механическую трансмиссию.

Для предохранения механизмов машины от поломки при встрече с труднопреодолимым препятствием в трансмиссии может иметься предохранительное устройство. Натяжение цепи обеспечивается натяжным устройством. Для зачистки дна траншеи поверх основной рамы может устанавливаться дополнительная рама с зачистным башмаком. На раме рабочего органа может располагаться также трубоукладчик и датчик автоматической системы поддержания уклона дна (в конфигурации экскаватора-дреноукладчика) или дополнительные рабочие органы (откосообразоватери, в их роли могут выступать цепи и дополнительные резцы) для разработки откосов.

Рабочие элементы

Цепной траншейный экскаватор производства Ditch Witch как навесное оборудование для пневмоколёсного трактора. Под рабочим органом — шнековый транспортёр.

Для разработки грунта на бесконечной цепи могут устанавливаться ковши, скребки либо другие рабочие элементы (резцы, плужки). Ковши используются для широких траншей в грунтах, не обладающих повышенной прочностью. В прочных грунтах, грунтах с твёрдыми включениями (цемент, погребённые крупные камни) и в мёрзлых грунтах используются цепи со специальными элементами, обладающими повышенной износостойкостью (к экскаваторам для работ на прочных грунтах относятся машины семейства ЭТЦ-208; для прорезания щелей шириной 0,14 метров применяются цепи типа «Урал-33» на баровом рабочем органе, который может являться сменным оборудованием к экскаваторам типа ЭТЦ-1607). Поскольку цепи работают в высокоабразивной среде, к их прочности и износостойкости предъявляются повышенные требования.

В случае ковшовой цепи ширина траншеи, отрываемой машиной, является неизменной величиной. При применении цепи со скребками, плужками и т. п. в некоторых случаях ширина траншеи может быть изменена путём замены рабочих элементов цепи на более узкие или на более широкие (или заменой самой цепи). Так, экскаваторы ЭТЦ-165 могут отрывать траншеи шириной 0,2 м, 0,27 м и 0,4 м благодаря возможности замены рабочих элементов. Также предусмотрена возможность замены рабочего органа на баровый с цепью шириной 0,14 м для работы с особо прочными грунтами.

Подвеска цепи

Цепь экскаватора может быть свободно провисающей или перемещаться по прямолинейной, относительно рабочего органа, траектории по жёстким направляющим (баровый рабочий орган). В первом случае при разработке грунта рабочие элементы поворачиваются вместе со звеном цепи, их положение определяется натяжением цепи. При встрече рабочего элемента с препятствием (например, камнем) на режущей кромке создаётся вращающий момент, который поворачивает элемент и позволяет ему обойти препятствие. Столкновение камня с рабочими элементами повторяется, он расшатывается и, наконец, захватывается ковшом или скребком. При чрезмерно натянутой цепи на ней возникают значительные усилия, приводящие к её преждевременному износу, при слабо натянутой цепи элементы поворачиваются на значительный угол, далёкий от оптимальных углов резания. Таким образом, важно поддерживать оптимальное натяжение рабочей цепи.

Если цепь движется по направляющим, траектория рабочих элементов неизменна, и при встрече с препятствием элементы не могут его обойти. Это приводит к подъёму всей рамы, к высоким нагрузкам на цепи и на всей конструкции. Поэтому рабочие органы с цепями на направляющих используются в грунтах без каменистых включений, а с провисающими цепями — в грунтах, где могут быть включения.

Траншейные и роторные экскаваторы

В сравнении с роторными траншейными экскаваторами, цепные экскаваторы имеют меньший КПД и меньшую производительность вследствие того, что равномерность работы роторного экскаватора выше, а ковши имеют лучшие условия опорожнения. Однако при равной глубине отрываемой траншеи цепные экскаваторы имеют меньшую массу и меньшие габариты, так как при увеличении глубины траншеи размеры цепного рабочего органа растут медленнее, чем роторного. По этой же причине максимальная глубина траншей, отрываемых машинами с цепным рабочим органом (до 8 метров) существенно превышает максимальную глубину траншей, отрываемых роторными экскаваторами (обычно в пределах 3,5 метров).

История производства и производители

Основная статья: История производства траншейных экскаваторов в СССР и России

Первые серийные цепные траншейные экскаваторы в СССР — многоковшовые экскаваторы на оригинальном шасси МК-I — производились Дмитровским экскаваторным заводом в 1930-х годах. В начале 1950-х годов тот же завод начал выпускать первые скребковые экскаваторы, являвшиеся навесным агрегатом к трактору (модель ЭТ-121, агрегировавшаяся с трактором СХТЗ-НАТИ). Вскоре киевский завод «Красный экскаватор» освоил производство модели ЭТН-122, агрегировавшейся с пневмоколёсным трактором МТЗ-2, что существенно повысило манёвренность машины.

С 1960-х годов производство цепных траншейных экскаваторов (а также экскаваторов-дреноукладчиков и каналокопателей) было освоено несколькими заводами: Брянским заводом ирригационных машин, Брянским заводом дорожных машин (модели Д-658, Д-659 и их модификации), Таллинским экскаваторным заводом (с 1975 года — производственное объединение «Таллэкс»). Последний стал крупнейшим производителем цепных траншейных экскаваторов в СССР и блоке СЭВ, производя порядка четверти мировой продукции экскаваторов этого типа (экскаватор-дреноукладчик ЭТЦ-202 и его модификации, семейство цепных траншейных экскаваторов для прочных и вечномёрзлых грунтов ЭТЦ-208, цепные траншейные экскаваторы на пневмоколёсной базе ЭТЦ-165 и др.)

За рубежом крупными производителями цепных траншейных экскаваторов являются Trencor Trenchers, Ditch Witch, Vermeer Company, Marais.

См. также

• Траншейный экскаватор
• Роторный траншейный экскаватор
• История производства траншейных экскаваторов в СССР и России

Литература

• З. Е. Гарбузов, В. М. Донской. Экскаваторы непрерывного действия. — Москва: «Высшая школа», 1987. — 288 с.
• А. А. Изаксон, В. М. Донской, А. И. Филатов. Справочник молодого машиниста экскаватора. — Москва: «Высшая школа», 1979. — 272 с.
• В. А. Бауман и др. Машины для строительства промышленных, гражданских, гидротехнических сооружений и дорог. — 4 издание. — Москва: «Машиностроение», 1976. — Т. 1. — С. 64—109. — 502 с.