Обратная лопата

ОБРАТНАЯ ЛОПАТА (а. backhoe, backacting shovel, drag shovel; н. Tiefloffelbagger; ф. pelle retro; и. pala de arrastre, pala mecanica de arrastre) — тип рабочего оборудования одноковшового экскаватора, обеспечивающий копание движением стрелы и рукояти с ковшом вниз и по направлению к самой машине, как правило, ниже уровня её установки. Обратные лопаты применяют главным образом для проходки канав, дренажных траншей и других вспомогательных работ. Идея, заложенная в основу принципа работы обратной лопаты, была высказана голландским инженером А. Макари в 1763, однако практически реализована в новой конструкции экскаватора лишь в 19 веке после появления прямой лопаты В. Отиса (США).

Различают механические и гидравлические обратные лопаты. Механические лопаты (рис. 1) выпускаются главным образом с канатной системой перемещения рабочего оборудования. Ковш экскаватора жёстко закреплён тягой на рукояти, которая шарнирно присоединена к верхнему концу стрелы. Рукоять поворачивается при натяжении тягового или подъёмного каната (с одновременным ослаблением другого). Угол наклона стрелы обратной лопаты, закреплённой шарнирно к платформе, непрерывно изменяется в процессе работы. При опускании стрелы зубья ковша под действием веса рабочего оборудования врезаются в забой. Копание породы осуществляется подтягиванием ковша к экскаватору тяговым канатом при расторможенном подъёмном канате. После того как ковш с породой будет подтянут к стреле, его вместе с рукоятью и стрелой поднимают из забоя, а затем вместе с платформой поворачивают к месту разгрузки. Выгружают породу (в отвал, транспортный сосуд, дробильный агрегат, бункер на уровне установки экскаватора или ниже) из ковша поворотом его вместе с рукоятью относительно стрелы. После этого рабочее оборудование перемещают в исходное положение для последующего цикла копания. В строительстве и на карьерах механические обратные лопаты постепенно вытесняются гидравлическими обратными лопатами, имеющими лучшие кинематические и весовые характеристики.

Гидравлическая обратная лопата (рис. 2) включает в основном те же главные элементы, что и у механической обратной лопаты, за исключением дополнительной стойки, поддерживающей подъёмный канат. Кроме того, подъём стрелы, поворот рукояти и ковша осуществляются за счёт усилий, создаваемых гидроцилиндрами. Под действием этих же гидроцилиндров, а также веса рабочего оборудования ковш внедряется в горные породы.

Гидроцилиндром можно изменять угол наклона ковша по отношению к рукояти. Это улучшает степень его загрузки, увеличивает скорость разгрузки и является одним из основных преимуществ гидравлических обратных лопат перед механическими. Выгрузка ковша гидравлических обратных лопат в отличие от механических осуществляется поворотом ковша относительно рукояти.

С 70-80-х годов обратные лопаты начинают чаще применять на открытых горных работах при отработке вскрышных и добычных уступов нижним черпанием. Производительность экскаватора при оборудовании обратной лопатой обычно на 10-15% ниже, чем при оборудовании прямой лопата.

Наиболее крупный отечественный карьерный экскаватор с оборудованием обратной лопатой — ЭГО-8 (УЗТМ) с ковшом стандартной вместимости 8 м³, наибольшими радиусом и глубиной копания соответственно 21,5 и 12 м и массой 350 т (модификация прямой гидравлической лопаты ЭГ-12А). Предполагается создание более крупных моделей обратной лопаты на базе гидравлических лопат ЭГ-20 и ЭГ-30. За рубежом наиболее крупной серийной обратной лопатой является модель Н-241 фирмы "Demag" (ФРГ) с ковшом 14 м³, наибольшими радиусом и глубиной копания соответственно 18,5 и 8 м и массой 270 т. Данная модель с удлинёнными стрелой и рукоятью, ковшом вместимостью 7,5 м имеет увеличенные параметры черпания; соответственно 22,2, 12,5 м. В качестве углепогрузчика обратная лопата модели Н-241 имеет ковш вместимостью 21 м³ (для материала плотностью до 1,1 т/м³).