Объём ковша фронтального погрузчика и виды погрузчиков

01Коротко

• Объём ковша в паспорте — номинальная вместимость по ГОСТ 29290-92: ковш вровень с краями и «шапка» над ним с уклоном 2:1. Это цифра для сравнения ковшей. Фактически ковш набирает больше или меньше, смотря по материалу.
• По моделям: у колёсных погрузчиков JCB ковш от 0,34 м³ у мини-погрузчика 403 массой 2,7 т до 3,3 м³ у 457 массой 20 т. У Амкодор 320 ковш 1,1 м³, у 332В — 1,9 м³, у 342В — 2,3 м³.
• Грузоподъёмность по ГОСТ 28635-90 для колёсного погрузчика — меньшее из двух значений: половина опрокидывающей нагрузки или подъёмное усилие гидравлики. Для гусеничного — 35 % опрокидывающей нагрузки.
• Ковш поднимет полным не любой материал. Наш расчёт по паспортам: у JCB 406 предел — около 1,6 т на кубометр ковша, у Амкодор 342В — около 1,7 т. Песок, щебень и грунт проходят. Тяжёлую глину и скалу набирают неполным ковшом.
• Виды погрузчиков по ГОСТ ISO 6165-2015: обычный фронтальный (колёсный или гусеничный), поворотный, погрузчик с бортовым поворотом, мини-погрузчик (колёсный до 4,5 т, гусеничный до 6 т), экскаватор-погрузчик.

02Что такое объём ковша погрузчика

Как считать вместимость ковша, устанавливает ГОСТ 29290-92 (ИСО 7546-83) «Ковши погрузчиков и погрузочные ковши экскаваторов. Расчет вместимости». Действует с 1 июля 1993 года. Объём считают по внутренним размерам ковша, зубья и решётчатые козырьки в расчёт не идут.

Стандарт различает три величины:

1. Геометрический объём (V_S) — материал ниже разделительной плоскости, то есть ковш, заполненный вровень с краями. Плоскость проходит через режущую кромку и верхний край задней стенки.
2. Объём «шапки» (V_T) — материал, который лежит горкой над этой плоскостью. У погрузчика «шапку» считают с откосом 2:1, у ковша обратной лопаты экскаватора — 1:1 по ГОСТ ISO 7451-2014. Поэтому объём ковша погрузчика и ковша экскаватора напрямую сравнивать нельзя.
3. Номинальная вместимость (V_R) — их сумма: V_R = V_S + V_T. Её и пишут в паспорте как объём ковша.

Стандарт прямо говорит, что метод нужен «для сравнения вместимости ковшей и не предназначен для определения фактической вместимости». Фактическую вместимость определяют материал, способ набора и навык оператора.

Стандарт делит ковши по форме: основной, с выступающей прямолинейной кромкой, с выступающей задней стенкой, с непрямолинейной кромкой. Для каждого типа своя схема расчёта, но итоговая цифра в паспорте одна — номинальная вместимость с «шапкой».

03Устройство фронтального погрузчика

Классический фронтальный погрузчик состоит из нескольких основных частей:

• шасси и рама — у колёсной машины рама обычно из двух полурам с шарниром между ними, у гусеничной — цельная, на гусеничном ходу;
• двигатель и привод — передают мощность на колёса или гусеницы и на насосы гидросистемы, двигатель располагается сзади и заодно служит противовесом;
• стрела — поднимает и опускает ковш, её двигают гидроцилиндры;
• ковш или другое рабочее оборудование, закреплённое на стреле;
• кабина оператора с системой управления стрелой, ковшом и движением.

Принцип работы такой. Машина въезжает ковшом в штабель и захватывает материал при движении вперёд, затем запрокидывает ковш, поднимает стрелу, перемещается к самосвалу и выгружает материал. Центр тяжести груза при этом выносится вперёд, поэтому устойчивость машины ограничивает вес ковша — отсюда и правило 50 % опрокидывающей нагрузки.

04Какие параметры смотреть в спецификации

В технических характеристиках погрузчика производитель указывает несколько ключевых параметров. На примере Амкодор 342В по данным завода:

Грузоподъёмность и объём ковша показывают, сколько машина перемещает за цикл. Высота разгрузки и вылет — достанет ли она до борта самосвала. Габариты и радиус поворота — пройдёт ли она в ворота склада и развернётся ли на площадке. Масса — нужен ли трал для доставки и выдержит ли покрытие.

05Объём ковша по моделям погрузчиков

Ниже данные производителей: колёсные погрузчики JCB и фронтальные погрузчики Амкодор. Ковш указан основной, который стоит на машине с завода.

«Груз» — номинальная грузоподъёмность по паспорту. Мощность у Амкодор 320 и 332В на карточках моделей не указана, у 342В — двигатель Д-260.1 на 114 кВт.

Получается простое правило по размерам: погрузчик массой до 5 т носит ковш до 1 м³, 9–12 т — 1,4–2,3 м³, 14–20 т — 2,4–3,3 м³. На сайте JCB вся линейка колёсных погрузчиков указана с ковшами от 0,4 до 3,5 м³, с учётом сменных.

У одной модели бывают исполнения с разной геометрией стрелы. Амкодор 342В-01 с удлинённой стрелой поднимает ковш выше: высота разгрузки 3500 мм против 3100 мм. Но ковш у него меньше, 1,9 м³ вместо 2,3 м³, а грузоподъёмность — 3300 кг вместо 4000. То же у 332В-01: высота разгрузки 3300 мм вместо 2800, ковш 1,5 м³ вместо 1,9.

06Грузоподъёмность и объём ковша: как они связаны

Номинальную грузоподъёмность считают по ГОСТ 28635-90 (ИСО 5998-86) «Номинальная грузоподъемность гусеничных и колесных погрузчиков». Это меньшее из двух значений:

• для колёсного погрузчика — 50 % опрокидывающей нагрузки или 100 % подъёмного усилия гидравлики;
• для гусеничного погрузчика — 35 % опрокидывающей нагрузки или 100 % подъёмного усилия.

Опрокидывающую нагрузку у шарнирно-сочленённой машины определяют в худшем положении: полурамы полностью сложены, запрокинутый ковш на максимальном вылете. Колёсный погрузчик при этом стоит на твёрдой ровной площадке. Скорость при работе с номинальной нагрузкой — до 15 км/ч для колёсной машины и до 6 км/ч для гусеничной.

Паспорта это подтверждают. У всех колёсных погрузчиков JCB из таблицы грузоподъёмность ровно вдвое меньше опрокидывающей нагрузки при полном повороте: у 411 — 2726 кг при 5451 кг, у 457 — 6565 кг при 13 035 кг.

Если разделить грузоподъёмность на объём ковша, видно, какой материал машина поднимет полным ковшом. Это наш расчёт по паспортам:

Завод подбирает основной ковш так, чтобы полным в нём шли песок, гравий и обычный грунт. Для лёгких материалов — снега, щепы — ставят ковш больше. Для скалы и тяжёлой глины — меньше и прочнее.

07Коэффициент наполнения ковша

Сколько материала ковш берёт фактически, показывает коэффициент наполнения: отношение набранного объёма к номинальному.

По справочнику Komatsu (Specifications & Application Handbook, издание 19, таблица 3):

По этой таблице гусеничная машина в тех же условиях набирает ковш полнее колёсной.

Caterpillar даёт цифры по материалам для ковшей погрузчиков:

• смесь влажных заполнителей — 95–100 %;
• песок и отсев до 3 мм — 95–100 %, фракция 3–9 мм — 90–95 %, щебень 12–20 мм — 85–90 %, от 24 мм — 85–90 %;
• смесь грунта со скалой — 100–120 %, влажный суглинок — 100–110 %, грунт с валунами и корнями — 80–100 %;
• взорванная скала — от 60–75 % при плохом дроблении до 80–95 % при хорошем.

Как пишет Caterpillar, ковши «часто имеют коэффициент наполнения больше 100 %». Липкий влажный грунт держится горкой выше расчётной «шапки».

08Сколько весит материал в ковше

масса в ковше = объём ковша × коэффициент наполнения × насыпная плотность материала

Насыпная плотность — вес кубометра разрыхлённого материала. Для грунтов её считают так: плотность в естественном залегании по ФЕР 81-02-01-2001 делят на первоначальное разрыхление по приложению 2 к ЕНиР Е2-1. Для щебня и снега плотность дают ГЭСН 81-02-01-2020.

Пример 1. Амкодор 342В, ковш 2,3 м³, песок, коэффициент 0,95–1,0. В ковше 2,2–2,3 м³, это 3,0–3,3 т при грузоподъёмности 4 т. Запас есть.

Пример 2. Та же машина, щебень до 40 мм, коэффициент 0,85–0,9. В ковше 1,95–2,1 м³, это 3,4–3,6 т. Ещё в пределах.

Пример 3. Ломовая глина, влажная, коэффициент 1,0–1,1. В ковше 2,3–2,5 м³, это 3,4–4,3 т. Верхняя граница выходит за 4 т. Оператор набирает такой материал неполным ковшом, иначе задние колёса разгружаются и машина теряет устойчивость.

Снег лёгкий: даже плотного в ковш 2,3 м³ войдёт меньше 1 т. Поэтому на уборке снега ставят увеличенный ковш или отвал.

09Сколько ковшей в самосвал

Зная массу ковша, легко посчитать погрузку. Самосвал КАМАЗ 65115 берёт 15 т, КАМАЗ 6520 — 20 т (подробно в статье сколько кубов в КАМАЗе).

Расчёт наш: масса ковша по формуле выше, коэффициент наполнения по Caterpillar. Для погрузки самосвалов важна и высота разгрузки: кромка ковша должна пройти над бортом. У Амкодор 342В она 3100 мм, у 320 — 2600 мм.

10Виды фронтальных погрузчиков

Типы землеройных машин определяет ГОСТ ISO 6165-2015, он действует с 1 января 2025 года. Погрузчик в нём — «самоходная гусеничная или колесная машина с фронтальным рабочим оборудованием, предназначенная главным образом для погрузочных операций». Рабочий цикл — черпание, подъём, транспортирование и разгрузка материала.

Колёсный погрузчик

Самый распространённый вид. Рама у таких машин обычно шарнирно-сочленённая: передняя полурама с ковшом поворачивается относительно задней, и погрузчик разворачивается в узком пространстве. У Амкодор 342В радиус поворота 5,9 м при длине машины 7,5 м. Колёсный погрузчик своим ходом переезжает между площадками. Подходит для погрузки сыпучих на складах, в карьерах, на стройке, для уборки снега.

Гусеничный погрузчик

Работает там, где колёса буксуют: на мокром грунте, в болотистой местности, при разработке плотных грунтов. Набирает ковш полнее колёсного, но по ГОСТ его грузоподъёмность — только 35 % опрокидывающей нагрузки, а не 50 %. Скорость ниже, по дорогам его перевозят тралом.

Мини-погрузчик и погрузчик с бортовым поворотом

ГОСТ ISO 6165-2015 называет мини-погрузчиком машину эксплуатационной массой до 4500 кг на колёсах или до 6000 кг на гусеницах, «предназначенный для работы в стесненных условиях». JCB 403 массой 2,7 т с ковшом 0,34 м³ — мини-погрузчик. JCB 406 массой 4,8 т — уже нет.

Погрузчик с бортовым поворотом поворачивает, меняя скорость колёс или гусениц на правом и левом борту, оси у него неподвижные. Это машины вроде Bobcat с ковшами 170–360 л, о них — в статье Bobcat: размеры, вес, объём ковша.

Поворотный погрузчик

Стрела у него поворачивается влево и вправо от продольной оси машины. Материал можно разгрузить сбоку, не разворачивая погрузчик. Встречается реже остальных видов.

Экскаватор-погрузчик

Машина с ковшом погрузчика спереди и обратной лопатой сзади. В режиме погрузчика она набирает материал при движении вперёд, в режиме экскаватора стоит на выносных опорах и копает. Передний ковш JCB 3CX — около 1 м³, подробно в статье JCB 3CX: характеристики. Удобна, когда на объекте нужно и копать траншею, и грузить.

Универсальные и специальные погрузчики

Производители делают исполнения под отрасль. Амкодор 320 и 332С4 — универсальные погрузчики для строительства, коммунального и сельского хозяйства. У 332С4 есть сельскохозяйственный ковш с прижимом для сена и силоса. Лесопогрузчик Амкодор 352Л работает с ковшом для щепы на 5 м³. Есть и телескопические погрузчики: у них выдвижная стрела, а основная работа — подъём грузов на вилах, ковш для них дополнительное оборудование.

Для карьеров и взорванной скалы выпускают погрузчики в тяжёлом исполнении, их ковши и защиту подбирают под абразивный материал.

Преимущества и ограничения разных видов

Существуют погрузчики для самых разных задач, и выбор между ними делает не марка, а условия работы. Колёсный обладает скоростью и мобильностью: может сам переехать на соседний объект и наиболее эффективен на ровной твёрдой поверхности. Гусеничный выполняет работу на сложных грунтах, но за счёт гусениц медленнее и требует трала. Компактность мини-погрузчика помогает работать там, где большая машина не пройдёт, но объём ковша и грузоподъёмность у него небольшие. Экскаватор-погрузчик представляет собой две машины в одной, и его преимущество — возможность и копать, и грузить без второй единицы техники.

Конструкцию под конкретную работу производитель распределяет по комплектации: одна модель может иметь несколько исполнений стрелы, ковшей и шин. Поэтому при заказе важно назвать не только вид машины, но и требуемую высоту разгрузки, расстояние перевозки материала по площадке и его плотность.

11Где применяют фронтальные погрузчики

Область применения широкая, но задачи у машины в основном одни и те же — захватить, переместить и выгрузить сыпучий материал или груз.

• Строительство и земляные работы. Погрузка грунта и песка в самосвалы, обратная засыпка, планировка, расчистка стройплощадки от мусора.
• Дорожные работы. Подача щебня и песка, погрузка срезанного асфальта. В дорожном строительстве погрузчик работает в связке с автогрейдерами, катками и самосвалами.
• Карьеры. Погрузка горной породы и щебня в самосвалы и на дробильные установки. Здесь нужны крупные машины с ковшом от 3 м³ в тяжёлом исполнении.
• Склады и логистика. Перевалка сыпучих грузов на складах, в портах, на терминалах. С вилами погрузчик перемещает поддоны и грузы на открытых площадках.
• Промышленные предприятия. Подача сырья, уборка территории, перемещение продукции.
• Сельское хозяйство. Погрузка удобрений, зерна, силоса, сена. Для этого делают сельскохозяйственные ковши с прижимом, как у Амкодор 332С4.
• Коммунальное хозяйство. Уборка снега в городских дворах и на улицах, вывоз мусора, ремонт дорог. Здесь нужен малый погрузчик, который проходит в узкие проезды.

Для работы внутри помещений и закрытых складов выпускают электрические мини-погрузчики: у них нет выхлопа.

12Чем фронтальный погрузчик отличается от других машин

От одноковшового экскаватора. Экскаватор копает ниже уровня, на котором стоит, и при работе обычно не двигается. Погрузчик набирает материал при движении вперёд с уровня земли или из штабеля. Котлован экскаватор выкопает быстрее, а перегрузит готовый штабель в самосвалы быстрее погрузчик.

От вилочного погрузчика. Вилочный погрузчик работает со штучными грузами на поддонах, обычно на ровном полу склада. Фронтальный погрузчик сделан под сыпучий материал и неровную площадку, а вилы для него — сменное навесное оборудование.

От бульдозера. Бульдозер толкает грунт отвалом, но не поднимает его и не грузит в самосвал.

От мини-погрузчика. Мини-погрузчик меньше, массой до 4,5 т на колёсах, и манёвреннее, но ковш у него в несколько раз меньше. На небольших объектах и в тесных дворах он незаменим, на больших объёмах проигрывает по производительности.

13Навесное оборудование

Ковш — не единственный рабочий орган. Для Амкодор 342В завод предлагает:

• основной ковш 2,3 м³ — с зубьями или со сменными ножами на болтах, масса ковша 945–1050 кг;
• ковш увеличенной вместимости 2,9 м³ для лёгких материалов, ширина до 2650 мм;
• вилы на 5000 кг;
• отвал бульдозерный и отвал для снега;
• крановую стрелу на 1200–2000 кг.

Увеличенный ковш 2,9 м³ на той же машине — для материала до 1,4 т на кубометр, это наш расчёт по грузоподъёмности 4 т. Он подходит для снега, щепы, чернозёма. Песок и щебень им грузить нельзя: машина будет работать с перегрузом.

Назначение ковша по грунтам Амкодор указывает прямо: 342В разрабатывает грунты до III категории без рыхления, IV категории — после предварительного рыхления. Что это за категории — в статье категории грунта.

14Обслуживание и расходы

Если погрузчик покупают, в стоимость владения входят топливо, плановое техническое обслуживание по инструкции производителя, запчасти, шины и ремонт. Перед покупкой полезно проверить наличие сервисного центра и запчастей в своём регионе: простой из-за ожидания детали обходится дороже самой детали. Технику берут за наличные, в кредит или в лизинг.

При аренде эти расходы несёт компания-владелец: машина приезжает заправленной и обслуженной, с оператором. Заказчик платит за часы работы и доставку. Для разовых работ и сезонной уборки снега аренда обычно экономнее покупки.

15Как выбрать погрузчик и объём ковша

1. Посчитайте плотность материала. Умножьте объём ковша на плотность из таблицы выше и сравните с грузоподъёмностью. Если результат выше паспорта, нужен меньший ковш или более тяжёлая машина.
2. Проверьте высоту разгрузки. Ковш должен проходить над бортом самосвала или бункера.
3. Оцените пространство. На тесном складе или во дворе нужен мини-погрузчик или машина с бортовым поворотом. На открытой площадке колёсный погрузчик с шарнирной рамой работает быстрее.
4. Посмотрите на основание. Мокрый грунт и болото — гусеничная машина. Асфальт и плотная площадка — колёсная.
5. Сравните объём работ с производительностью. По справочнику Komatsu часовая производительность Q = q × 60 / Cm × E, где q — объём ковша с поправкой на коэффициент наполнения, Cm — время цикла в минутах, E — коэффициент использования времени. Чем ближе самосвал к штабелю, тем короче цикл.

16Ошибки при выборе

• Сравнивать ковш погрузчика с ковшом экскаватора. «Шапку» считают с разным уклоном, 2:1 и 1:1.
• Брать самый большой ковш. Ковш больше штатного без запаса по грузоподъёмности перегружает машину на тяжёлом материале.
• Не учитывать коэффициент наполнения. На щебне крупной фракции и скале ковш набирается на 60–90 %, рейсов будет больше расчётных.
• Забыть про высоту разгрузки. Погрузчик с ковшом 1 м³ и высотой разгрузки 2,6 м не всегда достанет до борта высокого самосвала.
• Заказывать мини-погрузчик на большой объём. Ковш 0,34 м³ в 7 раз меньше ковша 2,3 м³, и на сотнях кубов это дни работы вместо часов.

17Сколько стоит аренда фронтального погрузчика

Цена зависит от размера машины и ковша, доставки и минимального заказа. Колёсный погрузчик приезжает своим ходом, гусеничный везут тралом.

Середина рынка на фронтальный погрузчик сейчас 3 300 ₽/ч, его сдают 45 компаний. Обе цифры берутся из каталога при сборке сайта.

Подобрать машину — на странице «Аренда фронтального погрузчика».

18Частые вопросы

Какой объём ковша у фронтального погрузчика?

У погрузчика массой до 5 т — 0,34–1 м³. У машин 9–12 т — 1,4–2,3 м³, у 14–20 т — 2,4–3,3 м³. Амкодор 342В — 2,3 м³, JCB 457 — 3,3 м³.

Сколько тонн поднимает ковш погрузчика?

Номинальная грузоподъёмность колёсного погрузчика по ГОСТ 28635-90 — половина опрокидывающей нагрузки. У Амкодор 342В это 4 т, у JCB 457 — 6,6 т.

Чем объём ковша погрузчика отличается от объёма ковша экскаватора?

Оба считают как ковш вровень с краями плюс «шапка». У погрузчика «шапка» по ГОСТ 29290-92 имеет откос 2:1, у экскаватора по ГОСТ ISO 7451-2014 — 1:1. Поэтому цифры напрямую не сравнивают.

Сколько песка входит в ковш 2,3 м³?

2,2–2,3 м³, это 3,0–3,3 т. Коэффициент наполнения на песке — 0,95–1,0 по Caterpillar, насыпная плотность — 1390–1450 кг/м³.

Какие бывают виды фронтальных погрузчиков?

По ГОСТ ISO 6165-2015: колёсные и гусеничные, поворотные, с бортовым поворотом, мини-погрузчики и экскаваторы-погрузчики. По назначению — универсальные, лесопогрузчики, машины в тяжёлом исполнении для карьеров.

Что такое коэффициент наполнения ковша погрузчика?

Отношение фактически набранного материала к номинальному объёму. По Komatsu у колёсного погрузчика он 1,0–1,1 на рыхлом песке и 0,75–0,8 на взорванной скале.

Сколько ковшей погрузчика нужно на КАМАЗ?

КАМАЗ на 15 т грузят песком за 5 ковшей погрузчика с ковшом 2,3 м³ и за 11 ковшей машины с ковшом 1 м³.