Как устроены и работают экскаваторы?

20 Апр
2015

Чем более грандиозные цели мы ставим при строительстве городов, тем более мощные машины нам нужны, чтобы поднимать более тяжелые грузы и разбивать более твердые материалы.

Большинство машин хорошо выполняют только одну из этих задач. Но среди них есть одна, которая может приложить свою мощную гидравлическую «руку» к почти всем строительным работам – это экскаватор.

Обычно их называют просто землеройными машинами, но эти монстры не только копают, специалисты называют их еще инструментоносцами — это означает, что один день они работают как краны, на следующий день к ним крепится пила, кромсающая деревья, а на третий день они крошат породу, экскаватор – машина номер один на тяжелых строительных работах, универсальная, мощная, это «десятиборец» стройки.

Но как они поднимают такие громадные грузы? Как они ухитряются не перевернуться? И почему их стрелы не ломаются под такой тяжестью? Как они это делают?

Ответ можно найти на заводе Volvo, выпускающем экскаваторы, он находится в городе Чангвон в Корее. На своих заводах по всему миру компания производит 16 тысяч экскаваторов, на создание каждого уходит пять с половиной дней. Здесь в Корее выпускают огромные 70-тонные голиафы.

Но это не должно вводить в заблуждение: в этих тяжеленных громадинах больше человеческого, чем можно было бы подумать. В конструкции экскаватора очень много сходного с человеческим телом, и они по-своему могут быть грациозными и утонченными.

Корпус экскаватора можно сравнить с туловищем человека, шасси – с ногами, руку и стрелу – с мышцами человеческой руки, которые соединяют ее с кистью и пальцами. При погрузке или подъеме напряжение в мгновение ока передается от ковша к руке, стреле и шасси. А когда тяжелые грузы давят на конструкцию, она, как и тело человека, испытывает упругие деформации, чтобы его погасить.

Но самая человеческая характеристика не видна, когда наблюдаешь за экскаватором во время работы: у него большое «сердце» — это мощный гидравлический насос, который толкает масло, как огонь по артерии машины. А «центральной нервной системой» экскаватора является главный контрольный клапан, который сокращенно называют ГКК. Этот клапан направляет гидравлическое масло из насоса на определенные участки стрелы, руки, ковша или гусениц.

Секрет необычайных способностей экскаватора в том, как контрольный клапан определяет, сколько масла подать на разные части машины. Чем больше масла, тем больше движения: с помощью гидравлики небольшое усилие на одном конце можно превратить в огромную подъемную силу на другом.

Каждое отверстие в клапане высверливается с большой точностью, малейшая разница в размере повлияет на ток масла.

С помощью эндоскопа главный клапан отличается от любых крошечных частичек грязи, из-за которых реакция машины на действия экскаваторщика может замедлиться. Во все отверстия вставляются катушки, каждая из которых контролирует объем масла, подаваемого на разные части машины.

Перемещая джойстики у себя в кабине, машинист экскаватора посылает сигнал на компьютер, который действует как нервная система, определяющая, какое давление необходимо применить, чтобы выполнить команду, а точность и тонкость работы – просто невероятная.

Сборка всех разных деталей происходит на сборочной линии длиной 110 метров. Чтобы построить один экскаватор, требуется 150 высококвалифицированных рабочих.

Стрела должна быть очень мощной, но если она будет очень тяжелой, то значит будет медленной и неповоротливой, но у этой проблемы есть удивительное решение: на первый взгляд стрела кажется сплошной, но на самом деле у экскаватора они имеет пустотелую коробчатую конструкцию, что делает ее легкой и маневренной. Благодаря очень умных роботам, рука экскаватора может быть и пустотелой, и крепкой.

Точность, с которой роботы осуществляют сварку, означает, что они способны делать сварные швы медленнее и глубже: чем глубже шов, тем прочнее соединение. Эти роботы могут сварить 20 стрел экскаваторов в день, манипулируя тремя тоннами сварочного материала. И они не делают ошибок, потому что в их программу заложена самодиагностика и самостоятельное решение проблем – это сварка в стиле искусственного интеллекта.

После того, как детали готовы, начинается сборка. Сначала соединяют верхнюю часть машины с шасси – романтически это называется «свадьбой». Но прежде, чем будут даны торжественные клятвы, предстоит кое-что подготовить: необходимо смазать все зубцы. На шасси есть большое колесо с зубцами, в нижней части надстройки есть маленьких зубец, который зацепляет это колесо, и это сцепление позволяет ему поворачиваться на 360 градусов. Эта простая идея дает экскаватору чрезвычайно разнообразные возможности.

С помощью одного крана кабину поднимают и осторожно ставят на платформу верхней части машины. Затем их скрепляют всего лишь пятью болтами. Как только вкручен пятый болт – «свадебная церемония» закончена.

Следующая операция на сборочной линии – это соединение стрелы и всей гидравлики с клапаном. Затем проводят первые испытания, чтобы убедиться, что гидравлика работает.

А сейчас можно открыть дну большую тайну, как работает экскаватор: цельнометаллические кожухи могут показаться легкими на подъем, но каждый их них весит до 12 тонн, поэтому спереди и сзади на экскаваторе устанавливают тяжелый чугунный противовес. Противовес должен быть тяжелым, потому что работа, которую выполняет экскаватор, напрямую связана с его собственным весом.

Экскаватор способен поднять груз в 30% от собственного веса, они могут ломать объекты с силой в 60% от их веса, а ковш за один прием может перемещать груз в 10% от веса машины. Поэтому чем тяжелее машина, тем лучше, противовесы спереди и сзади помогут приспособить машину для выполнения определенной работы.

Эти 70-тонные экскаваторы могут быть мощными и выполнять множество операций, но это не гоночные машины. Для того, чтобы их перевезти, им необходимо иметь собственный парк «такси», точнее «супертакси». Экскаваторы устанавливают на борт грузовиков, которые отправляются в разные уголки по всему миру, где предстоят тяжелые работы по строительству или разрушению.


 

Комментарии:

наверх