Траншейные экскаваторы: технология и оборудование

Траншейные экскаваторы одновременно ведут резку грунта, его выемку из траншеи и уборку. Подобные машины изготавливаются и для малых объемов работ, таких как неглубокая прокладка коммуникаций, и для крупных – прокладка трубопроводов большого диаметра глубоко под землей. Преимущество в работе специализированных траншейных экскаваторов заключается в быстрой, чистой и стабильной прокладке траншеи, высоком качестве, снижении трудовых затрат, возможности повторного использования вынутого грунта для засыпки траншеи и общей экономической эффективности.

Баровая машина может быть и погрузчиком

Для выполнения работ различного характера и объема для разных типов грунтов разработаны рабочие органы четырех основных типов: цепные; роторные; дисковые; плужные.

Достоинства специализированной машины становятся более наглядными в сравнении с другими методами прокладки траншеи. Так, одноковшовые экскаваторы не дают четкой, ровной и одинаковой глубины, а комки вынутого грунта порой нельзя использовать для обратной засыпки. Производительность одноковшовых экскаваторов намного ниже из-за дискретности рабочего процесса (набор грунта в ковш, выемка грунта из траншеи, освобождение грунта из ковша, возврат ковша в траншею, перестановка экскаватора) траншейный же экскаватор выполняет выемку грунта непрерывно, передвигаясь самостоятельно со скоростью, задаваемой рабочим органом.

Траншейный экскаватор способен работать в тяжелых условиях и, практически, по всем видам грунтов без привлечения дополнительных машин: по мерзлым грунтам, илу, глине, известняку, ракушечнику, большинству скальных пород, бетону и асфальтобетону. Струйная очистка траншеи вызывает появление неровностей дна траншеи, что влечет за собой увеличение трудовых затрат в последующих работах. Грунт после струйной очистки зачастую невозможно использовать для обратной засыпки.

Самый большой скальный траншеекопатель Е1255 COMMANDER

Применение траншейных экскаваторов наиболее эффективно для прокладки коммуникаций вдоль дорог, в сельской местности, т.е. там, где необходимо вырезать длинные траншеи в жесткие сроки, и где нет опасности повреждения существующих коммуникаций. В условиях плотной инфраструктуры городов более применимы как траншейные технологии с применением одноковшовых экскаваторов, так и бестраншейные технологии с применением установок направленного горизонтального бурения.

Производство траншейных экскаваторов началось уже достаточно давно и сегодня строителям предлагается широкий выбор машин самых разных типоразмеров, как специализированных, так и в качестве сменного оборудования для универсальных машин. Основными потребителями являются строители магистральных газо- и нефтепроводов и линий связи.

На российском рынке представлена продукция отечественных заводов, а также ряда западных машиностроительных компаний.

Траншейные экскаваторы или, как их еще именуют, баровые машины, традиционно выпускаются несколькими российскими заводами. Рабочий орган имеет несколько названий: цепной, траншейный экскаватор, траншеекопатель, баровый агрегат, грунторез. В целом модельный ряд не нов и однообразен. Все агрегаты генетически происходят от ЭТЦ-165 и навешиваются на колесный или гусеничный трактор. По типоразмеру они занимают среднее положение. Ни компактных машин, способных работать в стесненных условиях, ни мощных, тяжелых машин отечественная индустрия пока не предлагает. Для нужд инженерных войск производятся роторные траншеекопатели на базе артиллерийских тягачей, но экономическая эффективность боевых машин в гражданском строительстве представляется более чем сомнительной.

БГМ-1

Привод цепных траншеекопателей – механический. Мощность отбирается от коробки передач. Для синхронизации движения рабочего органа и трактора устанавливается гидроходоуменьшитель. Подъем и опускание стрелы агрегата осуществляется гидроцилиндром. Гидравлическая жидкость подается отдельным шестеренным насосом из общей рабочей гидросистемы.

ОАО «Копейский машиностроительный завод» (Челябинская обл.) специализируется на производстве горно-шахтного оборудования для угольной и калийной промышленности. Выпускаемые заводом цепи «Урал-33» для проходческих комбайнов очень хорошо подошли и к баровым машинам для работы по мерзлым грунтам. На заводе организовано производство двух моделей агрегатов для МТЗ-82 и Т-170, отличающихся длиной бара и весом, а также соответствующих запасных частей к ним. Комплект поставки агрегата под трактор Т-170 включает гидроходоуменьшитель. Для МТЗ его можно приобрести как дополнительное оборудование, так как он не входит в стандартную поставку. Очевидно, предполагается, что с его функциями прекрасно справляется механизатор. Конструкция агрегата и технология навешивания его на трактор довольно проста и может быть выполнена самим покупателем. Как запасные части поставляются наиболее изнашиваемые детали – цепи, резцы и звездочки. Цепи изготавливаются трех типов: одинарные шириной 140 мм, сдвоенные шириной 280 и 410 мм. Резцы – основной расходный материал. Ими с карбидным напылением комплектуется горно-шахтное оборудование, баровые агрегаты, дорожные фрезы, которые, кстати, Копейский завод тоже выпускает. Резцы прикрепляются к цепям по определенной схеме для равномерного распределения нагрузок и равномерного же износа. Летних цепей и деталей к ним завод не выпускает.

Траншеекопатель на курганском шасси

ОАО «Михневский ремонтно-механический завод» производит восемь моделей цепных, траншейных экскаваторов на базе Т-170, ДТ-75, МТЗ-82, Т-158ОК, Т-151, ЮМЗ-6. Машины могут комплектоваться как зимними цепями «Урал-33» шириной 140 мм, так и летними шириной 210, 270 и 410 мм. Конструкторское бюро вносит изменения в конструкцию агрегата. Так, для улучшения эксплуатационных качеств посадочный диаметр ведущей звездочки увеличен на 2 мм. Создаются новые модели, например, двухбаровый агрегат. Такими действиями производитель стремится привязать потребителя к себе, повысив его издержки при смене поставщика. Михневский РМЗ выделяется активной маркетинговой деятельностью среди отечественных конкурентов, что дает возможность сохранить клиентуру и загрузить производство.

Среди базовых машин отдается предпочтение МТЗ. По сравнению с липецкими эти тракторы мощнее и надежнее. Еще имеется такая особенность конструкции: в любой стандартный минский трактор можно установить гидроходоуменьшитель, а липецкий с таким устройством нужно заказывать уже собранным в заводских условиях.

ОАО «Навлинский завод «Промсвязь» ориентируется на традиционный рынок сбыта своей продукции – связистов. Заводское КБ разработало собственную цепь шириной 200 мм и соответствующие зубки для нее. По особой просьбе заказчика завод может изготовить баровый агрегат под цепь «Урал-33». Основной базовый трактор – МТЗ-82.

Case 960 может двигаться «крабовым» ходом

ДГУП «Дмитровский экскаваторный завод» ведет активные конструкторские работы. Разработано несколько видов зимних и летних цепей, отличающихся по ширине и длине звена, а также зубков. Дмитровцы признают, что «Урал-33» наиболее подходит для разработки трудных крупнообломочных несцементированных грунтов и асфальтобетонного покрытия, а для работ с рыхлыми песчаными грунтами отдают предпочтение цепям собственной разработки. Они готовы предоставить потребителю агрегат как с собственными цепями, так и с «Урал-33». Основной базовый трактор также МТЗ-82, для него разработаны две модели, одна – под цепи шириной 200 и 400 мм, вторая – под цепи шириной 140 и 200 мм. Есть агрегат для колесного тягача КЗКТ-538, способного рыть траншею шириной 600 – 1 100 мм и глубиной до 1,5 м.

Роторные экскаваторы выпускает ООО «Радицкий машиностроительный завод», расположенный в Брянске. В производстве две модели на базе гусеничного трактора Т-170, отличающихся шириной отрываемой траншеи и габаритами дополнительного оборудования – конвейеров. Машины имеют внушительные габариты (11 500х 3 200х440 мм) и вес (32 т). Основные потребители роторных экскаваторов – газовики и нефтяники. Такие экскаваторы демонстрируют хорошую производительность в сибирских грунтах, богатых мелкими абразивными частицами.

Среди ведущих мировых производителей наиболее широкая номенклатура траншейных экскаваторов у американской Vermeer Manufacturing Company. Модельный ряд Vermeer представлен специализированными машинами на колесном и гусеничном ходу, оборудованными цепными, плужными или дисковыми рабочими органами. Роторных экскаваторов Vermeer не производит. Модельный ряд начинается с машин весом 330 кг и заканчивается 82 т. Они способны прокладывать траншеи шириной от 8,9 до 142 см и глубиной до 6,4 м. Вся техника стандартно оборудуется микропроцессорной системой TEC-2000(r), синхронизирующей скорости рабочего органа и машины. Дополнительно может быть установлена лазерная система контроля глубины траншеи. Привод на ведущие колеса и рабочие органы – гидравлический. Машины комплектуют дизельными двигателями Deutz, Cummins, John Deere и Caterpillar.

Малая механизация: Case 60

Гусеничные машины Vermeer представлены 12 специализированными моделями весом от 8,2 до 82 т с шириной рабочего органа от 20 до 142 см. Младшая модель способна прорезать траншеи глубиной 1,8 м, старшая – Т1555 – до 6,4 м. Гусеничные траншеекопатели предназначены для выполнения очень больших объемов работ в тяжелых условиях. Кроме самых тяжелых базовые машины имеют стандартно или дополнительно механизм балансировки гусениц, что позволяет нарезать вертикальные траншеи на косогорах. Сложные условия работы в тяжелых грунтах потребовали разработки довольно изощренной технологии прокладки траншеи, начинающейся с выбора машины, режима работы, количества, размера и схемы размещения резцов, схемы размещения и формы накладок, ширины карбидного напыления на резцах и прочих нюансах. Гусеничные машины Vermeer наиболее хороши в скальных грунтах. В абразивных песчаных грунтах машины подвергаются более сильному износу и менее эффективны, чем роторные экскаваторы.

Колесные машины (вес от 1,8 до 3,8 т) насчитывают восемь универсальных моделей для прокладки коммуникаций в достаточно легких грунтах, на которые в качестве основных рабочих органов могут быть установлены траншеекопатель, кабельный плуг, комбинированный траншеекопатель и кабельный плуг, дисковая пила. В качестве дополнительного оборудования предлагается одноковшовый экскаватор, бульдозерный отвал, кабельная катушка, т.е. машина может быть использована для выполнения комплекса работ.
Для вырезания траншей в слое бетона или асфальтобетона, например, вдоль бордюра дорог, имеются специальные машины, оборудованные дисковыми пилами. В арсенале Vermeer есть также три специализированные машины с плужным рабочим органом для прокладки магистральных линий связи на глубину до 119 см. Фирма также предлагает компактные машины для прокладки коммуникаций в стесненных условиях на небольшую глубину.

Колесный траншеекопатель V-5750

Модельный ряд траншейных машин, продаваемых Case Corporation, значительно уже, чем у Vermeer: всего семь моделей колесных траншеекопателей, начиная от ручной модели 60 весом 327 кг и заканчивая моделью 960 весом 5 761 кг. Машины Case могут оснащаться различными рабочими органами. Как в качестве основного, так и дополнительного оборудования применяются траншеекопатель, дисковая пила, кабельный плуг с катушкой, одноковшовый экскаватор, бульдозерный отвал и даже маленькая установка направленного горизонтального бурения. Рабочие органы приводятся в действие гидроприводом. Базовые машины имеют рулевое управление на четыре колеса, планетарные мосты.

Caterpillar может предложить потребителю выбор из трех моделей траншеекопателей, разработанных в качестве навесного оборудования для универсальных погрузчиков, способных нарезать прямые, узкие (152 – 305 мм), неглубокие траншеи (до 1 524 мм) для прокладки кабелей и трубопроводов. Caterpillar позиционирует свое оборудование как предназначенное для работы в жилищном, коммерческом, сельскохозяйственном строительстве, для ухода за газонами и полями для гольфа.

Привод цепи гидравлический, угол наклона стрелы от 45 до 65°. Вырабатываемый грунт перемещается шнеком на одну сторону траншеи, что облегчает ее последующую засыпку. При необходимости механизатор может переместить стрелу агрегата в поперечном направлении по направляющей. Caterpillar применяет такой механизм и на других машинах, например, на экскаваторах-погрузчиках на базе колесного трактора.

В стандартной комплектации траншеекопатель оснащается стальными резцами с карбидным напылением, пригодными для работы по большинству видов грунтов. Для работы со скальными грунтами дополнительно предлагаются более прочные резцы.

Быстрее, чище, лучше – Вермеер предлагает целый набор траншеекопателей для любых целей

Таким образом, российские строители имеют довольно широкий выбор между разнообразными, высококачественными, но дорогими зарубежными образцами, и ограниченной номенклатурой не очень надежных, но доступных по цене и таких привычных отечественных машин. Дальнейшее развитие отечественной конструкторской мысли могло бы развиваться в следующих направлениях:

– разработка базовых машин: мощных и маневренных, способных работать в стесненных условиях;

– разработка гидравлического привода рабочих органов взамен механического;

– расширение модельного ряда цепных экскаваторов. Как уже отмечалось, производятся машины средних типоразмеров, и совершенно нет ни компактных, ни тяжелых машин;

– совершенствование роторных экскаваторов, которые имеют преимущество в глазах основных покупателей – нефтяников и газовиков, что необходимо использовать на 100%;

– разработка дисковых пил, доказавших свою эффективность при прокладке коммуникаций под слоем бетона и асфальтобетона. Распространение этой технологии в нашей стране пока тормозится недостатком нормативно-технической документации по их использованию в строительстве.