מחפרון

מחפרון, שנקרא גם מעמיס דו-כפי (באנגלית: Backhoe Loader), ומכונה לעיתים בפשטות "שופל" (באנגלית: Shovel; בגרמנית: Schaufel) או "טרקטור", הוא כלי צמ"ה (ציוד מכני הנדסי) הכולל יעה קדמי (כף) וזרוע חפירה קטנה בירכתיים, המותקנים על טרקטור שהותאם להם. יחסית לכלי צמ"ה אחרים כגון דחפורים ומחפרים, המחפרונים קטנים למדי. קומפקטיות זו, ומגוון הפעולות שהמחפרונים מסוגלים לבצע, הפך אותם לכלי הצמ"ה הנפוצים ביותר באתרי בנייה, במיזמי הנדסה עירוניים ובתחזוקה שוטפת של כבישים ותשתיות אורבניות. בניגוד לכלי צמ"ה כבדים יותר התלויים במשאיות סמי-טריילר ומובילי צמ"ה כבד להעברתם מסוגל המחפרון להתנייד בכוחות עצמו, הן בדרכי עפר והן בכבישים עירוניים. הוא נע על גלגלים עטויי צמיגים, לא גורם נזק לכביש שעליו הוא נוסע, ומסוגל לנסוע במהירות של כ-40 קמ"ש למרחקים גדולים.

המחפרון הומצא בבריטניה בשנת 1953 על ידי ג'וזף סיריל במפורד, מייסד חברת JCB. במפורד ביסס את הכלי על טרקטור חקלאי עליו התקין יעה קדמי בחזית ומחפר אחורי בירכתיים.

מבנה 

המחפרון בנוי משלושה חלקים עיקריים:
טרקטור - המרכב המכיל את תא הנהג, המנוע והגלגלים. עליו מותקנים כלי העבודה של המחפרון.
יעה קדמי - כף עמוקה שנועדה לעבודות עפר קטנות והטענת עפר, חול וחצץ למשאיות. היא נשלטת בידי ארבע זרועות הידראוליות.
מחפר אחורי - זרוע תלת-מפרקית המצוידת ביעה אחורי; דומה לזו של מחפר אבל קטנה יותר. זרוע זו נועדה לביצוע עבודות חפירה קטנות, שבירת אספלט והכנת תשתיות לקווי מים, חשמל וביוב.

המחפרון הוא אחד מכלי הצמ"ה הנפוצים ביותר שנגזרו מהטרקטור, אך כאשר מותקנים עליו יעה ומחפר קבועים, לא נהוג להתייחס אליו כאל טרקטור. בגלל המחפר, המחפרון בדרך כלל לא נושא עליו PTO (מתקן העברת כוח). המחפרון נחשב לכלי קומפקטי יחסי - רוחבו המרבי הוא 2.5 מטר ואורכו הוא כ-4–5 מטרים לכל היותר. את היעה הקדמי או המחפר האחורי ניתן להחליף בכלים ייעודיים אחרים כגון מקדח או פטיש אוויר. ישנם מחפרונים שבהם המחפר האחורי הוחלף בוו גרירה המאפשר למחפרון לגרור אחריו עגלה או קרון עם חומרי בנייה או ציוד בנייה חשמלי.

הטרקטור 

הטרקטור הוא המרכב המכיל את המנוע, הגלגלים ותא המפעיל, ועליו מותקנות הזרועות ההידראוליות המפעילות את הכלים ההנדסיים של הכלי. גלגלי המחפרון הם צמיגים רחבים וגדולים במיוחד, והזוג האחורי גדול וכבד יותר. המנוע עצמו ממוקם בחזית כלי הרכב. רוב תאי המפעיל הם תאים סגורים בעלי חלונות זכוכית גדולים. האיטום של התא, בתוספת מערכת מיזוג אוויר, נועדו להגן על המפעיל מפני חום, רעש ואבק. הנהיגה בכלי נעשית באופן דומה לנהיגת מכונית: ההיגוי נעשה באמצעות הגה (הכולל ידית בולטת כך שאפשר לסובבו ביד אחת), דוושת גז, דוושת בלם וידית הילוכים. כיסא המפעיל בנוי בצורה ארגונומית על מנת להקנות נוחות מרבית למפעיל.

מערכות השליטה בכלי מתקדמות וכוללות חיישנים אלקטרונים, והן מיועדות לשפר את הספק העבודה ואת יעילות הכלי (הקטנת תצרוכת דלק ועוד). מערכות אלה מתבססות על קבלת משוב ממערכות המחפרון (למשל: יש מערכת החשה כמה כוח מופעל על כל זרוע הידראולית), ובהתאם לכך מכוונות את עבודת המנוע כך שהכלי יצרוך מינימום דלק וכוח מנוע לביצוע המטלה הדרושה.

הפעלת הזרועות עצמן מתבססת על העיקרון של בוכנה הידראולית המנצלת את עקרון אחידות הלחץ בנוזל בלתי-דחיס (חוק פסקל). הזרמת הנוזלים לבוכנות נעשית באמצעות מערכת של שסתומים וצינורות הנשלטים על ידי המפעיל. שאיבת הנוזלים נעשית באמצעות כוח המנוע.

המחפר האחורי 

בדרך כלל, תפעול המחפר נעשה כאשר הטרקטור נייח. במחפרונים רבים מותקן זוג חצובות הידראוליות ("רגליים מייצבות") שאותן פורש המפעיל לפני החפירה - וזאת על מנת לייצב את המחפרון ולהקטין את התנודות של הזרוע שנוצרות בעת החפירה. בדרך כלל, כיסא הנהג במחפרון יכול להסתובב כ-180 מעלות, כדי שהנהג יוכל לתפעל את המחפרון שבירכתי הכלי. תפעול המחפר נעשה באמצעות שתי ידיות "ג'ויסטיק", וכל אחת מהן שולטת בחלק אחר של הזרוע. יש מחפרונים בעלי מחפר הניתן להסרה או התקנה בעת הצורך.

מלבד היעה הבסיסי ניתן להתקין על זרוע המחפר כלי עבודה שונים ומתקדמים במקום היעה הקטן. בחלק מהמחפרים, ניתן להתקינם ולהחליפם גם בשטח, באופן קל ומהיר יחסית. על הזרוע של המחפר ניתן להתקין:
מקדח - לחפירת בורות וקידוחים
פטיש הדראולי - לריסוק אבנים גדולות
צבת - לתפישת חפצים כמו מוטות וגזעי עצים והזזתם/הרמתם.
מדחס קרקע - לדחיסת הקרקע.

היעה הקדמי 

היעה הקדמי (ה"כף") המותקן בחזית המחפרון מאפשר לו לתפקד כיעה אופני קומפקטי. היעה הקדמי נשלט על ידי זרועות הידראוליות: זוג אחד מרים ומוריד את הכף וזוג שני מסובב אותה (הסיבוב הוא פנימה או החוצה) כך שמחפרון יוכל לגרוף חומר מהקרקע (פתח הכף פונה קדימה), לשאת אותו (פתח הכף פונה כלפי מעלה) ואז לשפוך אותו לתוך משאיות (פתח הכף פונה כלפי מטה). הפעלת היעה הקדמי נעשית בדרך כלל תוך כדי תנועה של הטרקטור. היעה משמש לדחיפת חומרים, עבודות עפר קטנות, נשיאת חול, חצץ וחומרי גלם, וכן הטענתם על משאיות. בכפות מסוימות תחתית נפתחת, דבר שמקל ומאיץ את פעולת שפיכת העפר למשאיות, ומאפשר להשתמש בכף גם ליישור והחלקה של משטח אחרי שהוא נסתם ונסלל, וכן לגרד חול ובוץ מהכביש.

מלבד היעה הבסיסי ניתן להתקין על הזרועות ההידראוליות מספר כלים הנדסיים נוספים ומתקדמים. בחלק מהמחפרונים, ניתן להתקינם ולהחליפם גם בשטח, באופן קל ומהיר יחסית. על הזרועות של היעה הקדמי ניתן להתקין:
מלגזה - מדובר ב"שיניים" של מלגזה שעליהן אפשר להניח משא כבד והרמתם נעשית באמצעות הזרועות ההידראוליות של הכלי. תוספת זו הופכת את המחפרון למלגזה אפקטיבית.
מטאטא אוטומטי - מברשת מסתובבת גדולה המשמשת לניקוי הדרך או אתר הבנייה מחול ולכלוך.
מנוף - זרוע עם וו וכבל המאפשר נשיאת משאות כבדים והרמתם.
כף דחפור בעלת יכולת הטיה זוויתית.

מפרט טכני וביצועים 
להלן מפרט טכני ונתונים על יכולותיו של מחפרון אופייני. הנתונים עצמם מתייחסים למחפרון (קטן) מדגם 416D ולמחפרון (גדול) מדגם 446D של קטרפילר:

שימושים 

כאמור, המחפרונים נפוצים ביותר וניתן להשתמש בהם למגוון משימות ומטרות: בנייה, הריסות קטנות, העברת חומרי בנייה ממקום למקום, נשיאת חפצים ביעה והעברתם ממקום למקום, אספקת כוח לציוד בנייה, חפירת חורים, שבירת אספלט, סלילת דרכים ומדרכות, חפירת תעלות לצורך החלפת הצנרת, סתימת חורים ועוד. המגוון הרב של דברים שהם יכולים לבצע וגודלם הקטן יחסית הפכו אותם לפופולריים ביותר בכל הקשור להנדסה אזרחית והנדסה בשטח עירוני. בנוסף, בניגוד לכלי צמ"ה כבדים יותר כגון דחפורים ומחפרים, התלויים בסמי-טריילרים להעברתם, המחפרון יכול להתנייד בכוחות עצמו גם בדרכי עפר וגם בכבישים עירוניים. הוא נע על גלגלים עטויי צמיגים, לא גורם נזק לכביש שעליו הוא נוסע ויכול לנסוע במהירות של כ-30 קמ"ש למרחקים גדולים.

בתרבות הפופולרית 
דמותו של סקופ בסדרת הטלוויזיה הבריטית לילדים "בוב הבנאי" היא מחפרון מואנש.

קישורים חיצוניים 

כיצד מחפרון עובד?, באתר HowStuffWorks

ציוד מכני הנדסי
כלי רכב
הממלכה המאוחדת: המצאות