Экскаваторы с грейфером

Что такое грейфер и почему он важен

Само слово пришло в русский язык из немецкого Greifer — «захватчик», «хватающий». И это название точнее любого технического описания передаёт суть устройства. Грейфер представляет собой ковш, разделённый на две или более раскрывающихся створки, которые смыкаются под собственным весом или под действием гидравлики, захватывая сыпучие или кусковые материалы — грунт, щебень, металлолом, древесную щепу, зерно.

В отличие от стандартного ковшового экскаватора, который режет грунт и черпает его снизу вверх, грейфер работает принципиально иначе: он опускается сверху, раскрывается, смыкает створки — и поднимается с добычей. Именно этот принцип делает его незаменимым там, где обычный ковш бессилен: в глубоких котлованах, под водой, в трюмах судов. Экскаваторы с грейфером — это не просто разновидность землеройной техники, это отдельный класс машин со своей философией работы, своими областями применения и своими инженерными вызовами.

Как устроена эта машина

Конструктивно грейферный экскаватор строится на базе стандартного гусеничного или колёсного экскаватора, однако вместо традиционного рабочего органа на стреле монтируется грейферный захват. Стрела при этом, как правило, делается длиннее и рассчитана на значительные вертикальные нагрузки.

Различают два принципиально разных типа грейферов по способу привода:

• Канатный грейфер — открывается и закрывается за счёт системы тросов и блоков; конструкция проще, надёжнее в тяжёлых условиях, но менее точна в управлении.
• Гидравлический грейфер — управляется гидроцилиндрами, обеспечивает точный контроль усилия смыкания и угла поворота; применяется в работах, требующих аккуратности — например, при сортировке металлолома или разборке зданий.
• Электрогидравлический грейфер — сочетает оба принципа, используется на кранах и экскаваторах, работающих от внешней электрической сети.
• Грейфер с поворотным механизмом — оснащён ротатором, позволяющим вращать захват вокруг вертикальной оси, что особенно ценно при работе с длинномерными материалами или в стеснённых условиях.

Ёмкость грейфера варьируется от долей кубического метра у малогабаритных машин до 20 и более кубометров у портовых исполинов, работающих на перегрузке угля или руды.

Где грейферный экскаватор незаменим

Если представить себе карту мест, где работают эти машины, она окажется неожиданно разнообразной.

Порты и судоходство. Разгрузка балкерных судов, перевозящих насыпные грузы — уголь, зерно, фосфаты, бокситы — практически невозможна без грейферных кранов и экскаваторов. В крупных портах, таких как Роттердам или Новороссийск, грейферные установки обрабатывают миллионы тонн груза в год. Скорость перегрузки при этом может достигать нескольких тысяч тонн в час.

Дноуглубительные работы. Судоходные каналы мелеют — это неизбежный физический процесс. Реки несут взвесь, которая оседает там, где течение замедляется. Для поддержания проходных глубин используют дноуглубительные суда, оснащённые грейферными экскаваторами. Грейфер опускается на дно, смыкает створки и поднимает ил, песок или гравий на борт. Именно так обслуживаются Волго-Донской канал, многие участки Волги и малые реки Сибири.

Строительство. При возведении глубоких фундаментов, прокладке подземных коммуникаций, создании «стен в грунте» — технологии, при которой вертикальная траншея заполняется железобетоном и становится несущей конструкцией, — грейферный экскаватор оказывается точнее и эффективнее любой альтернативы.

Демонтаж и переработка. На площадках сноса зданий гидравлический грейфер с поворотным механизмом буквально сортирует строительный мусор — отделяет металл от бетона, арматуру от кирпича. На металлоломных предприятиях именно грейфер загружает шихту в плавильные печи.

Инженерные вызовы и пути их решения

Работа грейфера сопряжена с нагрузками, о которых трудно думать в обычной жизни. При смыкании створок в плотном грунте усилие на кромках захвата может достигать сотен килоньютонов. Металл работает в условиях абразивного износа, ударных нагрузок и, нередко, агрессивной химической среды — морской воды или кислых шахтных стоков.

Производители — такие компании, как Liebherr, Komatsu, Sennebogen, Volvo CE — решают эту проблему через применение высокопрочных износостойких сталей марок Hardox и аналогичных, а также через модульную конструкцию, позволяющую заменять изнашиваемые элементы без демонтажа всего захвата.

Отдельный вызов — точность позиционирования. Когда грейфер опускают в глубокий котлован или под воду, оператор зачастую не видит рабочий орган напрямую. Здесь на помощь приходят гидроакустические системы позиционирования, видеокамеры на захвате и цифровые системы мониторинга нагрузки в реальном времени. На крупных дноуглубительных снарядах применяется спутниковое позиционирование с точностью до нескольких сантиметров.