Как правильно выбрать объём ковша: подбираем ковши для рытья котлована и перегрузки песка

Многие специалисты думают, что достаточно выбрать ковш побольше, и тогда работа будет выполнена быстрее. Дескать, зачем нам рыть котлован чайной ложкой, когда объём работы большой, а экскаватор тяжелый. Так можно, но тогда ковш либо быстро износится, либо не сможет наполняться целиком, либо перевернёт машину.

Гораздо полезнее подходить к выбору ковша комплексно: на какой грунт, на какой объём работ, для какой машины нужен ковш. Рассказываем, как подбирали объём ковшей для разных задач клиентов.

Объём ковша с «шапкой» и без неё

С объёмом ковша есть сложность: как считать, сколько грунта наберёт ковш, если материал всегда набирается с «шапкой»? Поскольку размер и объём «шапки» зависит от плотности и влажности грунта и составляет от 15 до 30% от номинального объёма ковша, производители указывают объём ковша уже с учётом этой самой «шапки». Подразумевается, что фактический объём зачёрпнутого грунта в ковше будет на 20% больше, чем геометрический объём ковша (без «шапки»).

Чтобы покупатели каждый раз не высчитывали, сколько грунта зачерпнёт ковш, производители прибавляют средние 20% к номинальному объёму ковша и указывают объём с учётом «шапки»

Задача №1. Два котлована под фундамент жилых домов

Клиенту нужно вырыть в суглинке два котлована по 5000 м3. Работать будет 20-тонный экскаватор. Клиент хочет купить ковш объёмом 2 м3, чтобы успеть выполнить работу.

Объём работ: 10 000 м3

Экскаватор: SANY SY215C (21,9 тонны)

Грунт: суглинок плотностью 1,7 т/м3

Срок работ: 1,5 месяца

Интуитивно все понимают, что рабочая нагрузка ковша не должна быть больше, чем допустимая грузоподъёмность экскаватора, иначе машина перевернётся. Максимальная грузоподъёмность экскаватора SANY SY215C в среднем — 3,5 тонны.

Считаем рабочую нагрузку, если взять стандартный ковш 2 м3 весом 1,6 т:

(1,7 т/м3 × 2 м3 + 1,6 т) = 5 тонн

Экскаватор не сможет поднять такой тяжёлый ковш. Значит, объём ковша 2 м3 слишком большой, придётся выбирать ковш поменьше.

Гружёный суглинком ковш объёмом 1 м3 будет весить 2,4 тонны. Очевидно, что оптимальный объём ковша для заданных условий — 1 м3.

Чем тяжелее ковш с грунтом, тем меньшего объёма он должен быть, чтобы машина не перевернулась.

Поскольку сроки работы 1,5 месяца, мы решили убедиться, что объёма ковша 1 м3 будет достаточно, чтобы успеть в срок.

Считаем время, которое понадобится, чтобы выкопать 10 000 м3 нашим ковшом при условии, что рабочая смена длится 8 часов минус обед и перекуры, то есть 6 часов работы в смену:

10 000 м3 / 1 м3/цикл = 10 000 — общее количество циклов

Длительность цикла в среднем 45 сек. За 6 часов работы — 480 циклов за смену.

10 000 / 480 ≈ 20 дней

Выходит, что для заданного объёма работ подойдёт ковш объёмом 1 м3, который справится с задачей даже быстрее, чем запланировано.

Рабочая нагрузка ковша (масса ковша + масса грунта) ≤ максимальной грузоподъёмности на конце рукояти

Задача №2. Перегрузка песка на строительстве дороги

Задача, которая стояла перед клиентом — сделать песчаную насыпь на строительстве дороги, а после — оборудовать гравием обочины.

Объём работ: 37 500 м3

Экскаватор: SANY SY215C (21,9 тонны)

Грунт: песок плотностью 1,63 т/м3 и гравий 2,6 т/м3

Срок работ: 3 месяца

У клиента имеется стандартный ковш объёмом 1 м3 , но на песке и тем более гравии такой ковш не проработает и двух месяцев. Песок и гравий — высокоабразивные материалы, на которых стандартный ковш быстро сотрётся.

Чтобы работать с такими материалами, понадобится усиленный ковш. За счет элементов усиления ковш будет тяжелее стандартного, а значит, придётся ставить ковш меньшего объёма, чтобы его рабочая нагрузка (вес ковша + вес грунта) не превысила максимально допустимую грузоподъёмность машины.

Посчитаем, подойдёт ли нам усиленный ковш объёмом 0,94 м3 весом 0,7 т:

(1,63 т/м3 × 0,94 м3 + 0,7 т) = 2,23 тонны

У нашего экскаватора грузоподъёмность 3,5 тонны, поэтому такая рабочая нагрузка не превысит максимально допустимую.

Сроки на выполнение работ — 3 месяца. При условии, что экскаватор будет работать полные 6 часов в смену, посчитаем количество дней:

37 500 м3 / 0,94 м3/цикл = 39 362 — общее количество циклов

Длительность цикла в среднем 45 сек. За 6 часов работы — 480 циклов.

39 362 / 480 ≈ 82 дня (2,5 месяца)

Получается, что для перегрузки песка на строительстве дороги нам подойдёт усиленный ковш объёмом 0,94 м3 .

Эти ковши имеют одинаковый объём, но отличаются по массе. Первый — для обычных работ, а второй — для работ с абразивными материалами

Подведём итоги

• Производители указывают объём ковша с учётом объёма «шапки», образованной грунтом.
• На выбор объёма ковша влияет много факторов: тип грунта, тип задач, вид экскаватора и его характеристики.
• Усиленный ковш 1 м3 будет весить больше, чем стандартный ковш 1 м3.
• Чем более абразивный материал, тем более усиленный должен быть ковш, чтобы прослужить дольше.
• Если мы усиливаем ковш, нам нужно уменьшить его объём, чтобы сохранить массу. Иначе он станет тяжелее, и экскаватор перевернётся.

Над статьёй работали

Ольга Марковская провела расчёты и написала текст.

Максим Мишталь рассказал о кейсах и отредактировал статью.