Как правильно выбрать ковш для экскаватора или погрузчика?

• Что такое «правильная» вместимость ковша экскаватора или погрузчика? На что она влияет и от чего зависит? 
• Как рассчитать объем ковша экскаватора или погрузчика? 
• Как выбрать ковш нужного объема? 

Эти вопросы мы обсудили с техническим директором ГК «Интертехника» (г. Иваново), который занимается расчетом эффективности использования оборудования уже более 10 лет.

Вместимость ковша - величина, которая рассчитывается в соответствии с общепринятыми мировыми стандартами ISO (Международная организация по стандартизации) и также соответствует требованиям стандартов SAE (Общество автомобильных инженеров) и СЕСЕ (Комитет по европейскому строительному оборудованию).

Различают геометрический объем ковша и номинальную (фактическую) вместимость. Геометрический объем – это произведение площади внутренней поверхности боковой стенки и расстояния между боковыми стенками. Фактически, геометрическая вместимость – это объем ковша, загруженного до плоскости т.н. геометрической вместимости. Эта плоскость находится между верхней задней гранью и режущей кромкой ковша (рис. 1). 

Рис. 1

При определении номинального объема ковша (или т.н. вместимости с «шапкой») применяется специальный расчетный метод, основанный на данных о внутренних размерах ковша (геометрическом объеме) и условном объеме «шапки». Номинальная вместимость ковша – это сумма геометрического объема и объема шапки (рис. 1). Объем шапки рассчитывается в соответствии с углом естественного откоса, сформированного свободной плоскостью грунта и горизонтальной плоскостью. Как правило, номинальный объем ковша превышает геометрический на 15-30 %. Это связано с тем, что не существует одинаковых показателей угла естественного откоса.

Инженерная служба ГК «Интертехника» на основании многолетнего опыта производственной деятельности пришла к выводу, что объем ковша необходимо выбирать в соответствии с целым рядом факторов. Особое значение среди них отводится виду (экскаватор, экскаватор-погрузчик, фронтальный погрузчик) и характеристикам базовой машины (вес, максимальная грузоподъемность и т.д.). Для того, чтобы помочь клиентам выбрать и купить ковш для экскаватора конструкторы ГК «Интертехника» сравнивают данные по рабочей нагрузке ковша (масса ковша + масса грунта) и максимально допустимой нагрузке. При этом, в расчетах, а, следовательно, и при выборе ковша необходимо ориентироваться на максимальную грузоподъемность экскаватора. Опыт ГК «Интертехника» в проектировании ковшей для экскаватора Hyundai показал, что, к примеру, грунты плотностью 1100 кг/м3 разрабатываются стандартным ковшом объемом 1,87 м3. Если на этот же экскаватор поставить скальный ковш (для грунтов плотностью 2000 кг/м3), то объем ковша будет составлять уже 1,5 м3. Это связано с тем, что вес скальных ковшей может увеличиваться из-за общей толщины конструкции и использования дополнительных защитных элементов. В этом случае из-за превышения допустимых значений по нагрузке на конце рукояти чрезмерно большая вместимость ковша может привести к нарушению устойчивости базовой машины.

Иначе обстоят дела с ковшами для легких (сыпучих) материалов на фронтальных погрузчиках. По итогам проведенных расчетов специалисты ГК «Интертехника» установили, что если такой грунт является неплотным и отличается особой легкостью, то для его разработки подойдут ковши увеличенного объема и ширины. Например, для фронтального погрузчика Volvo L90F, задействованного при перегрузке грунта плотностью 1600-1800 м3, рекомендуется ковш с максимальным объемом 2,7 м3. Если же этот погрузчик будет работать с легкими грунтами (плотность 1000 кг/м3 – 1200 кг/м3), то максимальный объем составит уже 4,1 м3. При этом ковш для фронтального погрузчика выбирается в соответствии с данными по допустимой опрокидывающей нагрузке, значение которой устанавливается отдельно для каждой базовой машины.

Итак, как же выбрать и купить ковш нужного объема?

Специалисты ГК «Интертехника» предлагают учитывать 4 основных параметра:

- грузоподъемность базовой машины

- плотность разрабатываемого грунта

- тип ковша

- вес ковша

Почему именно так? Рассмотрим этот вопрос на конкретных примерах из практики.

Для работы на карьере по добыче известняка ГК «Интертехника» изготовила скальный ковш, который был установлен на экскаватор Komatsu PC300. Объем ковша составил 1,3 м3. Такая вместимость считается небольшой, но оптимальной, поскольку ковш задействован при разработке скального грунта плотностью 2300 кг/м3. Известняк – грунт достаточно плотный и при работе с ним потребуется большое усилие копания. Кроме того, для защиты от абразивного износа ковш был оснащен элементами дополнительной футеровки, которые увеличили его массу. В свою очередь, вес ковша с грунтом должен соответствовать параметрам грузоподъемности экскаватора. В этой связи объем ковша был рассчитан так, чтобы масса ковша осталась в пределах допустимых норм. Таким образом, увеличение массы ковша и плотности грунта повлекло за собой уменьшение его объема. Если сравнить экскаватор Komatsu PC300 и изготовленный для него скальный ковш, например, с усиленным ковшом, задействованным на грунтах плотностью 2000 кг/м3, то зависимость объема и веса ковша станет еще более очевидной. Например, для экскаватора JCB 330 специалисты ГК «Интертехника» спроектировали усиленный ковш, вместимостью 1,5 м3. Экскаватор задействован на объекте по разработке грунта плотностью 2000 кг/м3. Этот грунт легче известняка, вес ковша с грунтом будет меньше, соответственно объем грунта при перегрузке можно увеличить. Машина той же тоннажности – гусеничный экскаватор Caterpillar 330. Экскаватор работает на объекте по добыче аммиачной селитры – минерального вещества, плотность которого составляет 800 кг/м3. Соответственно усилие копания, которое прикладывается при перегрузке этого вещества небольшое. Дополнительных элементов защиты ковша не потребуется. Следовательно, объем ковша можно увеличить до 2 м3.

Таким образом, на примере экскаваторов одинаковой тоннажности (30 тонн) можно проследить, как зависит объем ковша от его массы, типа, грузоподъемности экскаватора и плотности разрабатываемого грунта. Эти параметры являются определяющими при выборе ковша «правильного» объема.

Всю необходимую техническую информацию по ковшам для экскаваторов, экскаваторов-погрузчиков, фронтальных погрузчиков и мини-техники Вы можете получить у специалистов ГК «Интертехника» по телефону 8-800-555-02-80 (бесплатный для всех регионов РФ) или на сайте www.intertexnika.ru.