بیل مکانیکی (excavator) چیست؟

بیل مکانیکی (excavator)

بیل مکانیکی (excavator) از ماشین های سنگین عمران بوده که متشکل از بازوی مفصلی(boom) ، دیپر(dipperیاstick) ، باکت(bucket) و کابینی گردان معروف به اتاقک یا خانه (house) در قسمت بالایی می باشد. و قسمت پایینی شامل چرخ لاستیکی یا زنجیری می باشد. آنها در واقع نوع پیشرفته تری از بیل های بخار هستند(steam shovel) که به آن بیل هیدرولیکی(hydraulic excavator) نیز گفته می شود چرا که عملکرد های آن بر مبنای مایع هیدرولیکی، سیلندر های هیدرولیکی و موتور های هیدرولیکی می باشد.

کاربرد های بیل مکانیکی

بیل های مکانیکی کاربرد های بسیاری دارند که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:

حفر کانال، گودال و زیرسازی
حمل مواد
برش توسط ادوات هیدرولیکی
جنگلداری
جنگل زدایی
تخریب
معدنکاری
لایروبی رودخانه
حفاری آبی(Hydro excavation روشی است که در آن با استفاده از آب با فشار بالا خاک را جابجا می کنند)
برف روبی

تاریخچه

اولین بیل مکانیکی در سال 1836 توسط William Smith Otis ساخته شد که به صورت چشمگیری سبب تسهیل عملیات خاک برداری و حفاری شد.

اولین بیل مکانیکی با تکنولوژی هیدرولیکی در سال 1882 توسط Sir W. G. Armstrong & Company

در انگلستان ساخته شد. که بر خلاف بیل مکانیکی های امروزی که از مایع هیدرولیکی استفاده می کنند، برای عملکرد هیدرولیکی آن از آب استفاده می شد. درواقع یک ماشین هیدرولیکی نبود، بلکه ماشین هیبریدی ای بود که در آن برای حرکت دادن باکت از کابل با سیلندر استفاده می شد.

اولین بیل مکانیکی تمام هیدرولیکی در سال 1897 توسط کمپانی Kilgore Machine ساخته شد. این ماشین فقط چهار سیلندر بخار داشت و در آن از زنجیر یا کابلی استفاده نشده بود.

شکل ظاهری

بیل های هیدرولیکی امروزه اندازه های متفاوتی دارند. به بیل های کوچک تر بیل های مینی یا کامپکت گفته میشود(mini یا compact excavators) برای مثال کوچک ترین بیل مینی کاترپیلار وزنی حدود 930 کیلوگرم و قدرت 13 اسب بخار دارد. و بزرگ ترین مدل این کمپانی بزرگ ترین مدل از بیل های مکانیکی می باشد(CAT 6090) که وزنی بالغ بر 9799900 کیلوگرم و قدرت 4500 اسب بخار دارد. و باکت آن حجمی بالغ بر 52 متر مربع دارد.

سه بخش اصلی بیل مکانیکی شامل اتاقک ، بخش زیرین(undercarriage) و بازو می باشد. بخش زیرین شامل چرخ ها و گیربکس(که شامل موتور هیدرولیکی و چرخدنده هایی میشود که عامل حرکت چرخ ها هستند) می باشد. همچنین بخش زیرین می تواند مانند بولدوزر دارای تیغه (قطعه فولادی که به هدف جابجایی موانع و هل دادن اجسام جلوی دستگاه تعبیه می شود) باشد. اتاقک شامل اتاق فرمان، وزنه تعادل(counterweigh)، موتور، سوخت و مخازن هیدرولیکی روغن می باشد.

اتاقک بیل توسط محور مرکزی به بخش زیرین متصل است. روغن با فشار زیاد از طریق مفصل گردانی در محور مرکزی به موتور هیدرولیکی چرخ ها می رسد و به ماشین امکان چرخش 360 درجه و همچنین حرکت به چپ و راست را می دهد. بازوی مفصلی نیز امکان حرکات بالا وپایین، نزدیک و دور و یا حفاری را برای ماشین فراهم می سازد. بازوی مفصلی شامل بازو، استیک، باکت و سه مفصلی که قطعاتش را به هم و به اتاقک متصل می کند می شود.

انواع بازوها

بازو که به اتاقک متصل می شود امکان حرکات بالا و پایین را به دستگاه می دهد و به شکل های متنوعی می باشد:

رایج تریم نوع بازوهای مونو هستند(mono booms) که فقط حرکت مستقیم به بالا و پایین دارند.
نوع دیگر بازوی مفصلی ای می باشد که توان چرخش هیدرولیکی تا 180 درجه به طور مستقل از اتاقک را دارد البته این نوع عموما در مینی بیل ها در دسترس می باشد.
بازوهای زاویه متغیر مفصلی اضافع در بخش میانی بازو دارند تا پیچش بازو را تغییر دهد. به این بازو ها بازوهای سه تکه نیز می گویند(triple articulated booms-TAB).

قسمت انتهایی بازو استیک یا بازوی حفاری بوده که باکت به آن متصل است. طول استیک نیز با توجه به این که دسترسی به نقاط دور تر(استیک بلند تر) یا قدرت(استیک کوتاه تر) نیاز است متغیر است.

معمولا بر سر استیک باکت متصل است. باکت ها اندازه و اشکال متنوع برای کاربرد های مختلف دارند برای مثال باکت های بزرگ و عریض با لبه صاف و تیز معمولا برای تمیزکاری یا حفر مواد نرم مورد استفاده هستند یا باکت های GP(general purpose) عموما کوچک تر و قوی تر بوده و دندانه و تیغه کناری قدرتمندی دارند و برای گذر از سنگ ها زمین سخت مورد استفاده اند.

به غیر از باکت ابزار دیگری نیز وجو دارند که می توان آنها را برای سوراخ کردن، خرد کردن، بریدن، بلند کردن و… به بیل مکانیکی متصل کرد.

پیش از دهه ۱۹۹۰ میلادی همه بیل های مکانیکی وزنه تعادل بلندی داشتند که از پشت ماشین آویزان می شد تا قدرت حفاری و ظرفیت حمل افزایش یابد. ولی این امر در مناطق محدود و بسته تر باعث ایجاد مشکل می شد. در سال 1993 میلادی(1372 شمسی) کمپانی یانمار ژاپن از اولین بیل مکانیکی بدون دم جهان که وزنه تعادل آن داخل ماشین قرار داشت، رو نمایی کرد. این بیل مکانیکی از امنیت بیشتری برخوردار بود و استفاده از آن در فضای بسته آسان تر. به طوری که امروزه در سراسر جهان از این نوع بیل مکانیکی استفاده می شود.

ضمیمه بیل مکانیکی

توانمندی بیل های مکانیکی فرای صرفا حفر کردن یا استفاده بردن از باکت هاست. با ظهور و استفاده از ادواتی همچون چکش (پیکور)، مته، سنگ جت، قیچی فلزبر، چنگک، گراپ و دیگر ادوات بیل های مکانیکی در زمینه های بسیار دیگری به جز حفاری کاربردی هستند.

معمولا در کنار بیل های مکانیکی از ماشین های دیگری چون لودر ها و بولدوزر ها نیز استفاده می شود و در پشت اکثر بیل های چرخ لاستیکی، کامپکت و بیل هایی با اندازه متوسط(حدود11تا18تن) تیغه پشتی(dozer blade) تعبیه می شود. این تیغه افقی برای تراز کردن یا برگرداندن مواد حفر شده به گودال ها مورد استفاده است.

انواع بیل مکانیکی

بکهو لودر(backhoe loader)
بیل مکانیکی با سیستم کابلی
دراگ لاین یا بیل کششی (dragline excavator)
بیل‌های جام جلو (shovel)
چنگک یا بیل منقاری (clamshell grab)
بیل مکانیکی عنکبوتی یا قدم زن (walking excavator یا spider excavator)
بیل مکانیکی کامپکت(compact or mini excavator)

تولید کنندگان برجسته:

oktobar(Serbian Cyrillic: 14. октобар)
Bobcat Company
Bucyrus International
Case CE
Caterpillar Inc.
CNH Global
Deere and Company
DONEX«ДОНЭКС» (прежнее название ОАО «Донецкий экскаватор»)
Doosan Infracore(formerly Daewoo Heavy Industries & Machinery)
ENMTP
HEPCO
Hitachi Construction Machinery(日立建機株式会社)
SANY
Hydrema
Hyundai Heavy Industries
John Deere
C. Bamford(JCB)
Kato Works
Komatsu Limited
LBX (Link-Belt) Excavators
ThyssenKrupp
KOBELCO Construction Machinery Co., Ltd.
Kobelco
Kubota(株式会社クボタ, Kabushiki-kaisha Kubota)
Liebherr
LiuGong
Lonking
L&T
Mahindra
Marion Power Shovel Company– از سال 1997 دیگر تولیدی ندارد
Mitsubishi Heavy Industries(三菱重工業株式会社, Mitsubishi Jūkōgyō Kabushiki-kaisha, informally MHI)- بازار بیل مکانیکی کاملا به کمپانی کاترپیلار تعلق داشت
New Holland
Orenstein & Koppel(O&K) – از سال 1999 دیگر تولیدی ندارد
Poclain
Samsung Group(삼성)→کسب و کار توسط Volvo Construction Equipment خریداری شد
Sandvik Mining and Construction
Sany
SDLG
ST Kinetics
SUMITOMO(住友重機械工業株式会社, Sumitomo Jūkikai Kōgyō Kabushiki-gaisha) (SHI)
Shantui
Tata Hitachi Construction Machinery
Terex Corporation
Uralvagonzavod(Russian: ОАО «Научно-производственная корпорация «УралВагонЗавод», ’Open Joint Stock Company“Research and Production Corporation “Uralvagonzavod”’)
Volvo Construction Equipment
Wacker Neuson
XCMG(Chinese: 徐工集团; pinyin: Xúgōng Jítuán)
XGMA
Yanmar(ヤンマー株式会社, Yanmā Kabushiki-Gaisha)
Yuchai
Zoomlion

تولید کنندگان فعلی:

Japan

Hitachi Construction Machinery(日立建機株式会社)
Kato Works Co. Ltd.
Kobelco
Komatsu Limited(株式会社小松製作所, Kabushiki-gaisha Komatsu Seisakusho) or Komatsu (コマツ)
Kubota(株式会社クボタ, Kabushiki-kaisha Kubota)
SUMITOMO(住友重機械工業株式会社, Sumitomo Jūkikai Kōgyō Kabushiki-gaisha) (SHI)
Yanmar(ヤンマー株式会社, Yanmā Kabushiki-Gaisha)

Korea

Doosan(Korean: 두산그룹; Hanja: 斗山그룹)
Hyundai Heavy Industries(HHI)

China

LiuGong(Guangxi LiuGong Machinery Co., Ltd.)
Lonking
SANY
SDLG(Shandong Lingong Construction Machinery Co., Ltd.)
Shantui
Sunward Intelligent Equipment Group
XCMG(Chinese: 徐工集团; pinyin: Xúgōng Jítuán)
Xiamen XGMA Machinery Co., Ltd.
Guangxi Yuchai Heavy Industry Co., Ltd.
Zoomlion

United States

Denmark

Hydrema

Sweden

United Kingdom

India

BEML(Bharat Earth Movers Limited)
Escorts Group
L&T(Larsen & Toubro Ltd)
Mahindra
Tata Hitachi Construction Machinery

Germany

Russia

Uralvagonzavod(Russian: ОАО «Научно-производственная корпорация «УралВагонЗавод», ’Open Joint Stock Company“Research and Production Corporation “Uralvagonzavod”’)

Switzerland-Germany