Чаще всего траншеекопатели навешиваются на мини-погрузчики, экскаваторы-погрузчики или экскаваторы массой до 15 т. Важно правильно подобрать навесной траншеекопатель, наиболее подходящий для данных конкретных условий работы, а для этого  следует проанализировать ряд вопросов.

Глубина и ширина траншеи, выбор агрегата и машины-носителя. Прежде всего следует выяснить, какой глубины и ширины траншеи потребуется проложить. Большинство траншеекопателей достаточно универсальны, и все же, приобретая или арендуя траншеекопатель,  убедитесь, что с его помощью вы сможете проложить траншеи всех необходимых размеров по глубине и ширине.

Если строительная площадка невелика и работать придется в условиях тесноты, лучше выбрать небольшой навесной траншеекопатель для компактной машины, например погрузчика с бортовым поворотом. Даже небольшие погрузчики с бортовым поворотом могут прокладывать траншеи глубиной до 900 мм и шириной до 250 мм. К тому же стоимость владения и эксплуатации у компактных агрегатов меньше. Если требуется траншея глубже или шире, или грунт будет тяжелый, можно выбрать траншеекопатель, предназначенный для колесного или гусеничного погрузчика большего типоразмера, с глубиной выемки приблизительно от 600 до 1500 мм и шириной траншеи от 150 до 300 мм. У машины большего типоразмера выше производительность, она массивнее и способна противостоять более высоким нагрузкам, более устойчива при работе. Но эксплуатация такого агрегата будет и стоить дороже. Учтите, что при прокладке траншеи в сыпучем грунте нужно откапывать траншею глубже и шире заданных размеров, чтобы компенсировать осыпание грунта, возможно, для этого потребуется оборудование большего типоразмера.

Гусеничный или колесный ход? Тип ходовой части траншеекопателя выбирается в зависимости от вида и состояния поверхности грунта. Гусеничная ходовая обеспечивает машине возможность не проваливаться в слабый грунт, а также высокое тяговое усилие. Колесную ходовую рекомендуют выбирать, когда требуется высокий темп работ.

В завершение оцените, сможет ли данная машина выполнить работу в течение отпущенного на нее времени.

Расход потока и давление в рабочем гидроконтуре. Энергоснабжение траншеекопателя определяется расходом потока и давлением в гидравлическом рабочем контуре. Следует выяснить эти параметры гидросистемы машины. Обычно для работы небольших траншеекопателей на мини-погрузчиках требуется расход от 30 до 75 л/мин и давление от 12 до 21 кПа. Типичные требования по величине потока и давления для колесных и гусеничных мини-погрузчиков средних и больших типоразмеров составляют 40–150 л/мин и от 14 до 29 МПа.

Цепи и зубья. Компании- производители выпускают различные цепи и зубья траншеекопателей, предназначенные для различных грунтов. Поэтому прежде всего нужно выяснить характеристики грунта, с которым предстоит работать. От того, насколько правильно будет сделан выбор типа цепи и зубьев, зависит производительность агрегата.

Если характеристики грунта поменяются или нужно изменить ширину траншеи, зубья на цепи можно легко и быстро заменить, они крепятся к цепи болтами или привариваются. Болтовые соединения позволяют быстрее менять инструмент, зато приваренные зубья не ослабнут во время работы, их не нужно подтягивать. Цепи могут быть «комбинированными», то есть оснащаться одновременно зубьями разного типа. Можно изменять количество зубьев на цепи, чтобы изменить величину давления каждого зуба на грунт. Цепи для самого твердого грунта оснащаются зубьями с самозатачивающимися наплавленными резцами из карбида вольфрама. Иногда такие резцы могут поворачиваться в процессе работы, чтобы изнашиваться равномерно.

Привод. Некоторые производители предлагают конструкции с непосредственным приводом траншеекопателя от гидромотора, у других привод осуществляется через редуктор. Использование редуктора для привода цепи траншеекопателя, предназначенной для тяжелых условий работы, – это надежный и экономичный способ увеличения мощности копания по разумной цене. При непосредственном приводе цепь движется быстрее, но срок службы ее за счет этого бывает короче, а такой важный параметр, как крутящий момент, меньше по сравнению с характеристиками агрегата с приводом через редуктор.

Зачистной башмак. В штатной комплектации или в качестве опции к траншеекопателю обычно предлагается зачистной башмак. Он предназначен для более тщательной очистки траншеи от осыпающегося грунта и позволяет получить траншею с ровным и чистым дном. Грунт, собираемый плугом, подхватывается скребками баровой цепи и поднимается на поверхность.

Боковое смещение агрегата. Траншеекопатели могут комплектоваться кареткой бокового смещения, которая позволяет машине работать ближе к препятствиям наподобие стены дома. Смещение может осуществляться вручную или с  помощью  гидропривода. Если работа производится вблизи препятствия, может понадобится снять шнек, перемещающий грунт от края траншеи.

Приемы работы. Устанавливать траншеекопатель нужно положив стрелу горизонтально на землю. Перед тем как начать работу, необходимо расположить стрелу на расстоянии нескольких метров позади исходной точки предполагаемой траншеи. Для того чтобы подобрать сбалансированные скорости хода и цепи, нужно прогреть двигатель и вывести на режим средних или высоких оборотов и начать медленно продвигаться вперед, затем постепенно опустить носок стрелы в землю. Когда стрела траншеекопателя окажется в грунте с наклоном на нужный угол, опускайте траншеекопатель до тех пор, пока расположенная слева опорная лыжа рамы траншеекопателя не окажется плотно прижата к грунту, иначе траншея может оказаться непрямолинейной и с неравномерной глубиной. Рекомендуется держать траншеекопатель под углом от 45 до 60º, при таких углах обеспечивается максимальная производительность. Глубина траншей может изменяться регулировкой угла наклона инструмента и изменением положения опорных салазок. Следует учитывать, что в ходе работы зубья затупляются и ширина траншеи уменьшается.

Движение цепи лучше начинать с небольшой скорости, постепенно доведя до 80% от максимальной. Это позволит понять, с какой скоростью можно работать, и почувствовать нагрузку до того, как она сможет причинить ущерб агрегату. Учтите: работа при максимальной скорости движения цепи редко является оптимальной для обеспечения наивысшей производительности траншеекопателя. Заставляя машину работать на максимальной скорости, оператор рискует быстро затупить зубья. Основная цель оператора – работать при наименьшей скорости цепи, не снижая продуктивности. Зубья должны копать плавно и в то же время с высокой производительностью.

Понемногу подавайте машину задним ходом. Следует увеличивать скорость хода до тех пор, пока обороты двигателя не уменьшатся на 10% (200–300 об/мин). Далее нужно следить за тахометром и одновременно замедлять скорость работы цепи. Если двигатель увеличит число оборотов, необходимо снова увеличить скорость хода до тех пор, пока двигатель не замедлится. Это действие следует повторять каждый раз, когда количество оборотов двигателя возрастает.

В общем случае скорость движения машины зависит от глубины траншеи, ширины, характеристик грунта и мощности машины-носителя. Если скорость движения будет слишком высокой, траншеекопатель может застрять в грунте.

Машину не следует выводить на полную мощность, если только грунт не настолько мягкий, что позволяет быстро и без труда прокладывать траншею. Обычно рекомендуется, чтобы машина работала при 75% от полной мощности. Наибольшая производительность достигается при работе траншеекопателя с крутящим моментом, величина которого составляет 90% от пикового значения.

Нельзя делать крутые повороты в процессе прокладки траншеи. Это потребует огромной мощности и создаст опасную нагрузку на стрелу. Если необходимо сделать у траншеи резкий поворот, необходимо прокопать траншею до места поворота, вынуть из траншеи стрелу и расположить под необходимым углом на достаточном расстоянии от проложенной траншеи, а затем начать прокладывать вторую траншею. Прокладывать ее рекомендуется на 30-–50% глубже, чем указано в чертеже, до пересечения с первой траншеей, так как в месте пересечения двух траншей на дно насыпется много земли. Необходимо расширить место пересечения траншей (выкопать внутренний угол), чтобы поместился сгиб трубы, если укладывается труба достаточно большого диаметра.

Техобслуживание. Основное внимание следует обращать на рабочий инструмент – цепь. Рекомендуется обслуживать цепь дважды в день:  очищать, проверять состояние зубьев, заменяя изношенные, и восстанавливать подвижность поворачивающихся резцов. Следует также измерять натяжение цепи: расположив стрелу горизонтально,  измерить расстояние от нижней поверхности стрелы до цепи. Расстояние должно соответствовать величине, указанной в инструкции по эксплуатации. Если цепь натянута слишком сильно, машина затрачивает больше мощности на ее вращение, и нагрузки на стрелу возрастают, а если слабо – может выпасть из направляющих стрелы. В обоих случаях износ цепи возрастает. Регулярное обслуживание цепи позволяет поддерживать ее в оптимальном рабочем состоянии.

Универсальный гидравлический экскаватор потому и называют универсальным, что перечень выполняемых им работ широк и всеобъемлющ. Главная деталь экскаватора, из которой «вырастают» остальные части рабочего оборудования, далее поворотная платформа, шасси, – это ковш или захват.

В ответ на разнообразие материалов и грузов, с которыми приходится работать экскаваторам, промышленность выработала гамму ковшей и захватов общего и специального назначения. Девяносто процентов работ и даже больше выполняют штатным, так называемым основным ковшом, включая разработку мерзлых грунтов, вскрытие дорожного покрытия, работы по сносу зданий и сооружений, погрузку сыпучих материалов. Такова жизнь.

Основные ковши изготавливают из конструкционных сталей, как, например, 09Г2С, для лучшего проникновения в грунт их оснащают ножом на передней кромке днища, приварными зубьями и боковыми ножами. Изготовители ковшей используют покупные износные элементы, поставляемые специализированными производителями. Износные элементы изготаваливают из износостойких сталей, таких как RAEX 400 и Hardox 400. Основные ковши не нуждаются в дополнительном усилении, поскольку должны применяться по грунтам низкой плотности – I и II категории. Но чем меньше ковш соответствует характеру работы, тем быстрее он изнашивается. Ковш ремонтируют, меняют износные детали, наваривают металл на боковые швы и днище. Но рано или поздно встает вопрос о капитальном ремонте, замене или приобретении дополнительного специализированного ковша, и тогда владелец обращается либо к производителю своего экскаватора, либо ищет более интересное по цене предложение у поставщиков рабочего оборудования.

Помимо основных ковшей типа «обратная лопата», предназначенных для разработки немерзлых грунтов, а также предварительно разрыхленных мерзлых и скальных грунтов, промышленность выпускает специализированные ковши, исполнение которых зависит от характера грунтов и от условий применения: ковши скальные, погрузочные, ковши с захватом, траншейные ковши, планировочные, профильные и зачистные. Кроме ковшей на экскаватор можно навесить и с успехом использовать грейферный захват для сыпучих грузов, двухчелюстной захват для леса, зуб-рыхлитель, буровую штангу, крюк. Гидрофицированное оборудование требует соответствующих гидравлических линий и дополнительной секции гидрораспределителя. Специализированное рабочее оборудование расширяет функциональные возможности экскаватора. Так, колесный экскаватор, оснащенный основным ковшом с приваренным к днищу грузоподъемным крюком способен выполнять целый комплекс работ: вынуть грунт для колодца и опустить в него кольца.

Производство ковша материалоемкое, энергоемкое и не самое чистое, при этом не предъявляет повышенных требований к технологиям. Такое производство сравнительно просто организовать, чем пользуются металлообрабатывающие предприятия, обладающие такими технологиями и, как сейчас модно говорить, стартапы. Локализация производства экскаваторов, да и других землеройных машин начинается именно с рабочего оборудования. Это дело выгодно для всех сторон: и для производителя машины, и для ее покупателя, и для местного производителя рабочего оборудования.

Основные ковши изготавливают из отечественных износостойких сталей. Износные элементы: передний и боковые ножи, адаптеры и коронки. Усиленные ковши получают бокорезы, которые защищают боковины (щеки) ковша от износа, межзубьевую защиту и защиту швов. Скальные ковши защищены практически по всей поверхности. Особенностью ковшей-рыхлителей, предназначенных для разработки скальных, особо мерзлых грунтов, является центральное усиленное ребро, позволяющее выдерживать экстремальные нагрузки. Ковши-рыхлители, как и скальные, имеют узкое применение. Было бы странным использовать дорогой, тяжелый и маловместительный ковш не по назначению.

Легкие и широкие планировочные ковши применяют для планировочных работ на откосах и насыпях, выполняемых экскаваторами и экскаваторами-манипуляторами. Планировочные ковши изготавливают в стандартном исполнении и с механизмом наклона, состоящим из одного-двух гидроцилиндров или ротатора. Гидроцилиндры позволяют поворачивать ковш на угол до 45°, ротатор – на неограниченный угол.

Погрузочные ковши большой вместимости предназначены для погрузки сыпучих и рыхлых материалов плотностью до 1100 кг/м³ (торф, шлак, почвы, уголь). Погрузочные ковши не используют для разработки грунта и не оснащают износными элементами.

Зачистные ковши используют для очиски водоемов от донных отложений. Их конструкция облегчена, а в днище рассверлены отверстия для схода воды. На зачистные похожи ковши просеивающие с решетчатым днищем. Их используют для разделения материала на две фракции при погрузке. У просеивающих ковшей много гидрофицированных разновидностей, где в ковш встроен дробящий или измельчающий механизм.

Траншейные ковши применяют для разработки узких, аккуратных траншей под коммуникации. Профильные ковши трапециевидной формы применяют для зачистки и разработки каналов. Профильные ковши могут оснащать зубьями, бокорезами для облегчения проникновения в грунт. Возможности профильного ковша может расширить механизм наклона, состоящий из гидроцилиндра, либо ротатор или в сочетании.

Двухчелюстные грейферные ковши удобны и эффективны для выемки грунта с глубины при разработке траншей и котлованов, а также при погрузке сыпучих грузов. Для грейфера необходим дополнительный гидроконтур и два гидроконтура при оснащении грейфера ротатором.

Так, например, Технопарк «Импульс» выпускает широкий ассортимент рабочего оборудования, значительную часть которого составляют ковши для универсальных общестроительных экскаваторов, как импортных Caterpillar, Liebherr, Komatsu, Volvo, JСB, Hitachi, Takeuchi, CASE, KATO, Hyundai, Kobelco, Daewoo Doosan, Terex, O&K, New Holland, так и для практически всех отечественных: основные, усиленные, скальные, рыхлительные, трубоукладочные, траншейные, профильные, планировочные, погрузочные, зачистные, грейферные. Выпускают ковши в эконом-, бизнес- и премиум-исполнении.

Ковши экономкласса изготавливают из отечественных износостойких сталей, износные элементы – ножы, бокорезы, коронки – должны быть из стали твердостью не менее 400 единиц по Бринеллю. Используют коронки ведущих поставщиков: ESCO, Metallurgica Valchiese и др. Бизнес- и премиум-исполнение – с применением стали Hardox, чем дороже ковш, тем больше в нем Hardox.

Ивановская компания «Профессионал» занимается навесным оборудованием для строительной техники, и существенную долю в производственной программе составляют ковши: предприятие выпускает до 1500 ковшей в год. «Профессионал» выпускает ковши для экскаваторов ведущих брендов – Hitachi, Komatsu, Caterpillar, Liebherr, Volvo и др. В номенклатуру входят основные ковши, усиленные, скальные, ковши-рыхлители, траншейные, профильные и планировочные. Линейка ковшей по вместимости – от 0,01 до 40 м³. Ковши изготавливают из стали марок 10ЧСНД и 09Г2С, накладки – из износостойкой стали твердостью 450 единиц по Бринеллю. Используют коронки ведущих поставщиков этой продукции, таких как Esco, Hehsley.

***

Кроме изготовления новых ковшей заводы занимаются капитальным ремонтом старых. Ковшу проводят дефектоскопию, вырезают изношенные или поврежденные элементы, на стапеле с соблюдением правильной геометрии ковша приваривают и монтируют новые детали, окрашивают. Ковш – это весьма массивная конструкция, его ремонт требует значительных затрат труда, материалов и энергии, и нужно отдавать себе отчет, что стоимость капитального ремонта может достигать 80% стоимости нового ковша. Тем не менее стоит ремонтировать, а не покупать новый, так как это сбережет толику ресурсов и в меньшей степени увеличит энтропию вселенной.