Как найти объем ковша

Вместимость ковша бывает геометрической и максимальной (“с шапкой“). На практике чаще используется вместимость ковша с “шапкой”.

Вместимость ковша экскаваторов фирмы ВЗМ отвечает требованиям стандарта ISO и таких стандартов, как JIS, PCSA и SAE (JIS и SAE базируются на стандарте ISO)

Геометрическая вместимость ковша

– это объем ковша, загруженного до плоскости геометрической вместимости. Плоскость геометрической вместимости проходит через верхнюю заднюю грань и режущую кромку ковша (см. правый верхний рисунок).

Вместимость с “шапкой”

– это сумма геометрической вместимости и объема материала над ковшом с углом естественного откоса 1:2, как показано справа на центральном рисунке. Это не означает, что экскаватор с обратной лопатой должен перемещать ковш в таком положении или что угол естественногооткоса всего материала составляет 1:2.

Где:

• Vs: геометрическая вместимость ковша
• Vh: вместимость с “шапкой”
• Ve: материал, насыпанный под углом естественного откоса 1:2 или 1:1

Существуют различные стандарты для определения вместимости ковша с “шапкой“. Принципиальная разница между ними заключается в определении понятия “угла естественного откоса”.

Примечания:

• ISO……..Международная организация по стандартизации – стандарты ISO 7451 и ISO 7546
• JIS………Промышленный стандарт Японии – стандарт JIS A8401 – 1976
• PCSA ….Ассоциация производителей подъемных кранов и лопат (США) – стандарт PCSA № 37-26
• SAE…….Общество автомобильных инженеров (США) – стандарт SAE J296/J742b
• CECE ….Комитет по европейскому строительному оборудованию – стандарт CECE раздел VI

Выбор ковша экскаватора

Фирма ВЗМ предлагает ковши различной формы и размеров, чтобы дать возможность пользователям выбрать оптимальный ковш с учетом типа почвы и характера выполняемой работы. Это позволяет выполнить работу наиболее эффективно. Ниже приводятся рекомендации по выбору оптимального ковша.

1. Выбор типа (формы)
На экскаваторы можно установить ковши различных типов.

• Универсальный ковш
• Ковш для работы в облегченном режиме
• Ковш для тяжелых режимов работы
• Узкий ковш (ковш для зачистки траншей)
• Ковш для скальных пород
• Ковш с рыхлителем
• Прочие ковши специального назначения

2. Выбор размера
Пункты 1) и 2) следует рассматривать совместно.

1) Устойчивость машины (с обратной лопатой)
Чрезмерно большая вместимость ковша приводит к ухудшению устойчивости машины, что, в свою очередь, создает опасность опрокидывания. Принципиальный подход к вопросу выбора ковша с точки зрения устойчивости машины следующий. Обозначив через A максимально допустимую нагрузку для обеспечения боковой устойчивости машины, а через B – рабочую нагрузку ковша (масса ковша + масса груза), размер ковша следует выбрать таким, чтобы B ≤ A


Из рис. 1 следует, что

Где:

• W1 : Масса пустого ковша по таблице грузоподъемности. Значение массы указано в таблицах “Сочетания ковша и рукояти”.
• W2 : Минимальная грузоподъемность по таблице грузоподъемности при соответствующей длине стрелы и рукояти (грузоподъемность зависит от вертикального положения рукояти)

Из рис. 2 следует, что

Где:

• W3 : Масса ковша
• W4 : Масса груза (= номинальная вместимость ковша x удельная масса грунта)

2) Усилие врезания ковша
При выборе ковша убедитесь в достаточности усилия врезания ковша в грунт стройплощадки. Усилие врезания ковша – это усилие резания грунта на единицу ширины ковша. Усилие врезания ковша = усилие резания грунта / ширина ковша Чем больше величина усилия резания грунта на единицу ширину ковша, тем больше усилие врезания ковша (показатель проникновения в грунт). Усилие резания грунта создается гидроцилиндрами ковша и гидроцилиндрами стрелы. Кроме усилия резания грунта на усилие врезания ковша оказывают влияние ширина ковша и радиус разгрузки (расстояние от оси шарнира ковша до передней части зубьев ковша).

(1) Усилие резания ковша
Номинальное усилие резания грунта ковшом – это сила, прикладываемая к передней точке резания ковша. Она создается гидроцилиндром ковша и гидроцилиндром рукояти. Усилие, создаваемое первым из них, называется усилием резания грунта ковшом, а усилие, создаваемое последним, – напорным усилием рукояти. Указанные усилия резания грунта вычисляют, приложив к цилиндрам рабочее давление разгрузки. Из расчетов следует исключить массу узлов и силу трения. Определение усилия резания грунта дается на основании стандарта SAE J1179 и формируется следующим образом.

a. Усилие резания грунта ковшом
Номинальное усилие резания грунта ковшом (обозначенное V на верхнем рисунке) – это усилие, создаваемое цилиндрами ковша и действующее по касательной к дуге адиуса C. Ковш следует расположить таким образом, чтобы получить максимальный изгибающий момент от цилиндров ковша и рычажного механизма.

б. Напорное усилие рукояти
Номинальное напорное усилие рукояти (обозначенное W на нижнем рисунке) – это усилие, создаваемое цилиндрами рукояти и действующее по касательной к дуге радиуса B. Рукоять следует расположить таким образом, чтобы получить максимальный изгибающий момент от цилиндров рукояти и ковша, расположенных, как упомянуто выше.

(2) Ширина ковша

Чем шире ковш, тем хуже он врезается в грунт. Как правило, для выемки грунта, который легко разбивается, рекомендуется использовать широкий ковш. Узкий ковш лучше приспособлен для работы на твердом рунте. Из соображений увеличения срока службы ковша, рукояти, стрелы и соответствующих пальцев шарниров и втулок следует ограничить ширину ковша. Чрезмерно широкий ковш приведет к воздействию слишком большого сгибающего момента на соответствующие детали, что, в свою очередь, ведет к преждевременным поломкам и износу.

 
(3) Радиус разгрузки

Величина радиуса разгрузки также влияет на усилие резания грунта ковшом. При равном толкающем усилии цилиндра ковша ковш с меньшим радиусом разгрузки лучше врезается в твердый грунт, чем ковш большим радиусом разгрузки. Для получения надлежащего усилия врезания ширину и радиус разгрузки ковша следует выбирать с учетом вышеупомянутых усилий резания грунта.

Землеройные работы достаточно затратные и трудоемкие, если не использовать спецтехнику и копать вручную. Поэтому при проведении коммуникаций, рытье котлованов, добыче полезных ископаемых, используются экскаватор. Важной частью экскаватора является ковш, которым зачерпывают грунт. Если присмотреться, то окажется, что у каждой модели техники имеется свой ковш определенного размера и формы.

Основные параметры ковшей

При зачерпывании грунта не получается заполнить только полость ковша. Сыпучий материал набирается с горкой или шапкой, и номинальный объем всегда больше геометрического приблизительно на 20 %. То есть, геметрический объем указывает на то, какое количество можно уместить, заполнив ковш до плоскости. Данная плоскость располагается между режущей частью и верхней точкой задней грани.
Чтобы вычислить геометрический объем, умножьте площадь внутренней поверхности боковой стенки на расстояние между расположенными по бокам стенками. Вместимость с шапкой – это уже номинальный объем, который равен сумме геометрического и объема шапки. Вычислить объем шапки можно, если известен угол естественного откоса, образованный свободной плоскостью сыпучего материала и горизонтальной плоскостью.

Полезная информация: широкий ковш плохо врезается и не подходит для твердых грунтов. Узкий создает меньшую нагрузку на стрелу.

Требуемую грузоподъемность вычисляют, отталкиваясь от возможностей экскаватора. Ниже перечислены основные виды экскаваторов:

1. Строительный универсальный – используется на стройплощадках при проведении погрузочных и разгрузочных работ. Предназначен для работы с легкими сыпучими материалами – щебень, гравий, песок и так далее. Например, широкое распространение получил экскаватор Кранэкс строительный универсальный. Он передвигается на гусеницах, имеет высокую проходимость, подходит для проведения работ на заболоченных грунтах.
2. Вскрышной – в сравнении с карьерными оборудуют ковшом большего размера.
3. Карьерный – подходит для грунтов высокой плотности, применяется при разработке угольных месторождений и добыче скальных пород.
4. Туннельный – используется при подземной добыче горных пород, возведении рудников, шахт. Например, часто используется туннельный экскаватор ITC TE 210E для пород средней плотности и мягких.
5. Торфяной подземный – необходим для выемки и перевозки торфа на короткие дистанции.

Выбирая ковш, важно учитывать, какой тип экскаватора задействован на предприятии. Для каждой отрасли подбирается определенный вид спецтехники. Определяющее значение играет тип грунта. Для поднятия легкой песчаной почвы используются ковши с большой вместимостью. А если необходимо производить подъем скалистого плотного грунта, объем ковша будет намного меньше. Ведь от плотности сыпучего материала зависит его вес, а набрав большое количество грунта, можно перегрузить машину в таком случае, экскаватор может просто перевернуться.

Важно: на выбор ковша влияет тип экскаватора, сфера его применения, грузоподъемность и плотность грунта.

Как выбрать оптимальную вместимость ковша

Рабочая нагрузка зависит от типа обрабатываемого грунта. Рассчитать ее можно по формуле. Для этого номинальный объем ковша нужно умножить на удельную массу грунта, с которым собираетесь работать. Вместимость ковша зависит от нескольких факторов – объемной массы грунта и коэффициента наполнения полости. Определить коэффициент наполнения можно, вычислив отношение объема собранного за один раз грунта к емкости самого ковша. Специалисты советуют подбирать объем ковша с учетом того, чтобы самосвал заполнялся за 4-6 загрузочных циклов.

Таблица Классификации, ковшей экскаватора, по классу, объёму и ти

пу

Важно: вес заполненного грунтом ковша не должен быть больше максимально допустимой нагрузки на рукоятку.

Гидравлический экскаватор

Машины с гидравлическим приводом обладают наибольшей производительностью и маневренностью. Такие экскаваторы могут разворачиваться на 360 ^o.. Среди всей производимой техники они на первых местах по численности. При работе гидравлический экскаватор может выполнять несколько операций одновременно. Например, может одновременно поворачивать кабину и сгибать рукоять. Но в любом случае, ремонт гидравлической системы экскаватора рано или поздно потребуется. Ведь неломающийся механизм до сих пор не был изобретен.
Невозможно представить эти мощные машины без гидромотора. Чтобы разложить рукоять, необходимо подать в штоковую полость масло. За подачу масла отвечает гидронасос, обеспечивающий функционирование гидроцилиндров. Когда масло подают в бесштоковую полость, рукоять складывается.

Подготовка к проведению работ

Прежде чем начать эксплуатацию экскаватора, важно убедиться в том, что его двигатель работает исправно. Ведь какой бы вы не выбрали ковш, его мотор должен функционировать нормально. Основные виды неполадок в работе гидравлического двигателя, на примере модели 3066 ATAAC производителя Caterpillar:
Попадание воздуха в проточную часть – причиной может быть неправильная регулировка предохранительного клапана.
Износ деталей – элементов распредузла, уплотнительных прокладок и поршневого группы.
Частота вращения гидромотора не совпадает с заводскими характеристиками – необходимо устранить поломку предохранительного клапана.
Покупатели нередко стараются приобрести ковш побольше, чтобы увеличить производительность труда. Как правило, побочный эффект – повышенные нагрузки на гидросистему, приводящие к поломкам гидросистемы.

 
Наша компания выполняет все виды работ по ремонту спецтехники. Особенно часто у нас заказывают ремонт гидронасоса экскаватора, гидроцилиндров и гидромотора. Наши специалисты восстановят гидравлическую систему, которая часто выходит из строя в холодное время года. Также мы готовы проконсультировать вас по поводу характеристик ковша или любого другого оборудования.

Выбор ковша балансирует на грани вместимости, прочности, функциональности и стоимости. Сложнее всего понять, какой ковш лучше приобрести для смешанных условий работы спецтехники, но обо всем по порядку. Ковш экскаватора работает в режиме разнонаправленных нагрузок, которые стремятся его скрутить, согнуть и т.д.

Толщина металла, усилители, число и размер зубьев, и другие параметры рассчитываются производителем так, чтобы изделие на протяжении всего срока службы могло выполнять свою функцию и не терять эксплуатационных характеристик.

Основные технические характеристики ковша

К основным техническим характеристикам ковша относятся такие параметры:

• Вместимость.
• Марка стали.
• Число зубьев.
• Масса.
• Ширина.

 Классы ковшей

Для выемки грунта, погрузочно-разгрузочных операций и работы со скальными или замерзшими породами потребуется свой ковш, обладающий уникальными характеристиками.

На экскаваторах и погрузчиках устанавливаются такие типы ковшей:

• Стандартный.
• Траншейный.
• Зачистной.
• Планировочный.
• Дробильный.
• Решетчатый.
• Перегружатель.
• Погрузочный.
• Скальный.
• Усиленный.
• Профильный.
• Однозубый рыхлитель и др.

Как определить объем ковша

Сумма геометрического объема ковша и объема горки материала, образовываемой при зачерпывании породы, равняется номинальному объему ковша. Объем шапки ковша можно определить, зная такие переменные: площадь верхней кромки ковша и угол откоса горки сыпучего материала. 

На что влияет коэффициент наполнения ковша

Величина КН (коэффициент наполнения ковша) – это объем разрыхленного материала в ковше к емкости ковша. В зависимости от материала и его влажности угол естественного откоса породы меняется, что ведет к увеличению фактического объема ковша над геометрическим ориентировочно на 15–30 %.

Таблица. КН для различных материалов.

Важно! Вес ковша с горкой не должен быть больше, чем максимально допустимая нагрузка на рукоятку стрелы экскаватора. 

Как выбрать оптимальный размер и тип ковша

Выбор оптимального размера ковша зависит от характеристик материала, с которым предстоит работать, интенсивности эксплуатации, типа работ и не в последнюю очередь от стоимости изделия. Поскольку скальный или усиленный ковш более прочный и износостойкий, чем стандартное изделие, то и его масса будет больше при меньшем полезном объеме. При этом усиленный ковш более универсальный, но его стоимость больше, чем стандартного ковша.

Экономическая целесообразность, производительность, прочность и износостойкость – это переменные, которые помогут взвешенно подойти к выбору ковша.

Расчет объема ковша фронтального погрузчика

Погрузчик — тяжелая техника, которая предназначена для рытья котлованов, планировки местности, погрузочных/разгрузочных работ. Она классифицируется по нескольким критериям, главным из которых является объем ковша погрузчика. Эксперты компании «СтройСпецТранс» расскажут подробнее, как выбрать спецтехнику для определенных работ и на что обратить внимание в первую очередь.

Технические характеристики ковша

Основной технической характеристикой ковша является вместимость. Ее величина рассчитывается в соответствии с мировыми стандартами ISO, SAE, CECE. Расчет объема ковша погрузчика зависит от геометрической и номинальной вместимости.

Геометрическая вместимость — произведение площади одной из внутренних боковых стенок и расстояния между ними. Является не самым точным показателем, т. к. ковш может нагружаться «с горкой». А геометрический объем ковша учитывает лишь загрузку от задней грани до плоскости режущей кромки. Поэтому наибольшее значение имеет второй вид вместимости.

Номинальный (или фактический) объем рассчитывается как сумма геометрической вместимости и объема условной «шапки», которая выступает за режущую кромку. Обычно он превышает геометрический на 20–30%. Если в работе утрамбованная земля, номинальный объем будет меньше. Если ковш загружается стройматериалом, насыпанным «горкой», объем увеличится.

В технической документации на погрузчик указывается геометрическая вместимость. Нужно учитывать, что фактическая будет чуть больше. При этом перегрузка рабочего органа недопустима.

Стандартный ковш

Что учитывать при подборе ковша

Максимальная грузоподъемность погрузчика — лишь один показатель, который влияет на выбор. Также учитываются:

• материал, с которым работает погрузчик (например, для сыпучих материалов с малой насыпной плотностью подойдут крупные и широкие ковши);
• масса оборудования (вес техники в полной комплектации, в т. ч. заполненным ковшом и полным баком);
• нагрузка опрокидывания (для каждой модели рассчитывается производителем индивидуально).

Далее предлагаем краткий обзор типов ковшей, их применения, а также особенностей расчета объема ковша.

Скальный ковш

Выбор и расчет объема ковша погрузчика

Выделяют четыре группы устройств:

1. Стандартный ковш

Имеет плоское дно и средний объем (3–5 куб. м). Предназначен для работы с низкопрочными материалами малой абразивности (грунт, песок, щебень и т. п.).

1. Универсальный

Главные особенности — увеличенное отрывное усилие, оснащение кромки зубьями или пластинами, износостойкость. Вместимость составляет 5–25 куб. м. Используется в карьерных и горных работах, дорожном строительстве.

1. Скальный

Подвид универсального ковша для работы с плотными высокопрочными горными породами. Усиливается дополнительными пластинами.

1. Легкий

Это лучшее решение для работы с материалами низкой плотности. Объем ковша фронтального погрузчика — до 3 куб. м. Компактное устройство используется при погрузке песка, щебня, легких органических материалов.

Стоимость погрузчика исчисляется миллионами рублей, поэтому не каждая строительная фирма может его себе позволить. Компания «СтройСпецТранс» предлагает альтернативу: вы можете воспользоваться арендой фронтального погрузчика в Саранске по выгодной цене — от 2000 рублей за час. Позвоните по номеру 8-964-853-20-26, чтобы заказать услугу или получить дополнительную информацию.