Шагающий экскаватор: особенности конструкции и применение

Назначение шагающего экскаватора ЭШ-15/90

Экскаватор шагающий ЭШ-15/90 предназначен для выемки грунтов от I до IV категорий крепости включительно при производстве вскрышных работ по бестранспортной системе с укладкой породы в выработанное пространство или на борт разреза, при этом грунты III и IV категорий должны быть предварительно разрыхлены взрыванием.
Экскаватор шагающий ЭШ-15/90 может применяться на открытых разрезах в угольной промышленности, черной и цветной металлургии, промышленности строительных материалов, а также на строительстве каналов, ирригационных систем и различных гидротехнических сооружений.

Экскаватор шагающий ЭШ-15/90 — это надежный, высокопроизводительный и маневренная машина, которая благодаря низким значениям рабочего давления на грунт может работать на слабых грунтах.

Информационно-аналитическое издание ТЕХНОmagazine

Создание СЭ-3

В 20-е годы романтика социализма имела вполне зримые очертания. Молодые люди того времени видели ее в сильных и умных машинах, способных взять на себя весь тяжелый труд, высвободить человека для идейного роста, для самосовершенствования. И ничего не значило то обстоятельство, что все эти сильные и умные машины создавались не в стране, взявшейся строить социализм, а в странах врагов социализма. Одни молодые романтики мечтали о всемирной революции, в результате которой социализм утвердился бы во всем мире, и производство сильных и умных машин тем самым перешло бы в систему социализма. Другие молодые романтики мечтали о создании этих машин у себя в стране.
К ним, мечтающим создавать сильные и умные машины у нас в стране, принадлежал студент Новочеркасского института водного хозяйства Борис Иванович Сатовский, уроженец грузинского города Кутаиси, без преувеличения основоположник отечественного экскаваторостроения

Борис Иванович Сатовский, 1929 г.р., прослушал три курса Северо-Кавказского института водного хозяйства и мелиорации. На Уралмашзаводе с 1936 года – на конструкторской работе. С 1945 года – начальник бюро конструкторского отдела. 1931–1936 годы – работал машинистом экскаватора, инструктором экскаваторного парка, конструктором Всесоюзной проектно-технической конторы экскаваторостроения.

До войны занимался проектированием экскаваторов различных моделей. Во время войны – технолог по сборке танков, создал передовую технологию узловой сборки, позволившую значительно увеличить выпуск боевых машин.

В 1944 г. заявил: «Разработку конструкций и изготовление опытных образцов экскаваторов следует начать в настоящее время».

СЭ-3 – исключительно удачная модель экскаватора: относительно простая и технологичная в производстве и в то же время соответствующая лучшим мировым образцам. Ее название расшифровывают по-разному: одни — «скальный экскаватор», другие – «скальный электрический», третьи – «Сатовского экскаватор». Но это, наверное, не так уж и важно. Главное то, что массовый выпуск этих машин на Уралмаше сыграл огромную роль в выполнении планов послевоенных пятилеток: при разработке многих месторождений полезных ископаемых, строительстве крупнейших гидроэлектростанций, прокладке судоходных и оросительных каналов. Эти машины получили высокую оценку и за рубежом – они использовались при строительстве высотной Асуанской плотины, ирригационных сооружений на реках Тигр и Евфрат.

Триумфом конструкторской мысли Сатовского стало создание первого в стране мощного шагающего экскаватора, который с 1950 г. работал на прокладке Волго-Донского канала. А затем под его руководством на Уралмаше была создана новая отрасль тяжелого машиностроения – производство шагающих экскаваторов для горнодобывающей промышленности, высокопроизводительных драглайнов со стрелами длиной 90-100 м.

25 лет Сатовский возглавлял конструкторский отдел горнорудного и доменного машиностроения Уралмашзавода, где наряду с карьерными экскаваторами и драглайнами были созданы проекты крупнейших в мире агломерационных и обжиговых машин, которые позволили поднять на новый уровень черную металлургию страны. Тогда же в этом подразделении было создано оборудование для крупнейших в мире доменных печей, высокоэффективное дробильно-размольное оборудование.

Лауреат Сталинской премии III степени за СЭ-3 (1948), и I степени за создание конструкции шагающего экскаватора ЭШ 14.65 (1951). Доктор технических наук (1966), без защиты кандидатской диссертации.

С экскаватором, с этой воплощенной мечтой романтики социализма, он впервые столкнулся в период студенческой практики на Кубани, где работали несколько экскаваторов американского производства. Студент Сатовский настолько увлекся машинами, что к концу практики работал на одной из них машинистом, а потом и механиком.

Более того, он после практики просто-напросто оставил институт и уехал в Ленинград, в единственное конструкторское бюро по проектированию экскаваторов, руководимое Н.Г. Домбровским. Здесь он участвовал в разработке первого отечественного экскаватора, а потом в качестве сотрудника этого бюро в 1936 году приехал на Уралмаш и включился в работу над доводкой опытного экземпляра этой машины, покорил всех хваткой, упорством, неординарным мышлением – одним словом, тем, что впоследствии будут называть уралмашевским характером. Он получил приглашение остаться на Уралмаше и стал работать над собственным проектом экскаватора, обещавшим быть по той поре уникальным.

Война надолго отодвинула все мирные планы. Только в 1944 г., после длительных и непростых обсуждений специально созданной комиссией перспектив развития завода и его продукции экскаваторы были включены в номенклатуру производства. Сложность принятия такого решения заключалась в том, что правительство страны, и в частности нарком черной металлургии Тевосян, серьезно опасались за судьбу стратегической на послевоенные годы линии выпуска продукции завода, крупных прокатных станов. Но шла война, и, в конце концов, победило мышление военного времени – завод будет выпускать и станы, и экскаваторы. Правда, для принятия такого решения Борису Ивановичу и поддерживавшему его директору завода Музрукову пришлось приложить немало сил и энергии, привести убедительнейшие доводы и расчеты.

Б.И. Сатовский возглавил конструкторское бюро горного оборудования, в котором работали такие видные инженеры-конструкторы, как В.И. Федоров, В.Р. Кубачек, А.П. Борисихина, С.К. Борисов, В.Л. Раскин, В.И. Зыков, А.Б. Верник, Ю.Г. Егошина.

Первый уралмашевский экскаватор вышел своим ходом из цеха в мае 1947 года. Этот момент был снят всесоюзной кинохроникой – и событие стоило того. В разработке экскаватора были применены конструкторские решения, которые во многом упрощали его обслуживание и ремонт, одновременно усилив его мощность. В этом отношении уралмашевские конструкторы опередили зарубежные фирмы на два десятка лет.

Первенец оказался, как сказали бы в народе, еще с одним «таланом» – «рука» его получилась в полтора раза сильнее той, что замышлялась изначально. В свою «ладонь» он мог вмещать не три кубика, а четыре и шесть десятых, в связи с чем в 1955 году был модернизирован и назван ЭКГ-4,6 (экскаватор карьерный, гусеничный, с объемом ковша в 4,6 кубометра).

И еще в одной ситуации, касающейся экскаватора, сказались ритм и мышление военного времени. Еще шло изготовление опытного образца, а в августе 1946 года завод приступил к сборке первых трех машин, выпуск которых уже в 1948 году был доведен до 120.

Первые машины СЭ-3 пошли «в люди» и сразу принесли похвальные отзывы, а затем и заказы из-за рубежа. Их стали закупать КНР, потом – Финляндия, Египет, Сирия, Иран, Индия, Турция, Мозамбик, Вьетнам, Польша, Монголия, Ирак, Румыния, Югославия… А всего Уралмаш дал стране и миру 12,5 тысяч машин этой марки и ее модификаций: ЭКГ-4,6 и ЭКГ-5. Во всех климатических условиях, на всех широтах континента они работают надежно. Казалось бы, чего еще надо? Но чиновники из Минтяжмаша требуют: «Снижайте металлоемкость экскаваторов, убирайте легированные марки стали!» На одном из совещаний Б.И. Сатовский заявил: «Я из дерьма экскаваторы делать не буду!» – и таков был его авторитет, что от него отстали.

Потом был шаг

Но в мечтах Б.И. Сатовский и его товарищи были далеко впереди. В мечтах они подступались к своему шагающему экскаватору. Борис Иванович, как и руководство завода, понимал – это на многие годы определит судьбу Уралмаша как флагмана отрасли, подтвердит класс, высокий уровень всех служб завода – конструкторского бюро, сварочных, металлургических, механических, сборочных цехов, высокий профессионализм рабочих. Не менее уралмашевцев понимали это и другие. Только у других не было Сатовского. Вот потому-то, когда правительство в начале 1948 года поставило вопрос создания производства шагающих экскаваторов и Министерство тяжелого машиностроения стало склоняться к Краматорскому машиностроительному заводу, вновь сыграл свою роль бойцовский «сатовский» характер. Борис Иванович и его сподвижники доказали в министерстве выгоду для страны именно уралмашевского варианта.

– Хорошо, – сказали им наконец. – Хорошо, но… – и, не дрогнув, установили срок работы в 8 месяцев, хотя даже для опытных конструкторских бюро он устанавливался минимум в три года, а уралмашевцам предстояло приступить к работе подобного рода впервые. Возможно, думали в правительстве, что уралмашевцы откажутся. Но получилось иначе.

– Расчеты только по электродвигателям займут несколько месяцев, – стал считать Сатовский. – Столько же займет расчет и проектирование стрелы, столько же – платформы. А всего деталей в машине более двадцати тысяч. Ну что же! – и он опять принимает истинно «сатовское» решение. – Будем вести проектирование одновременно несколькими группами – каждая по своему профилю!

И совсем не было ему дела, что никто никогда машины так не проектировал – это ведь не полотно железной дороги, где шпалы, рельсы и сама колея везде одинаковы. Это сложная система, где маленькая ошибка в расчете одной детали может загубить всю машину.

– Никто не делал, а мы будем делать! – решил он. – И чтобы уложиться в срок, чтобы выиграть время, делать будем без эскизного проекта. Вот основные параметры экскаватора: объем ковша 14 кубов, длина стрелы – 65 метров, общий вес 1100 тонн.

Можно только догадываться о чувствах, пережитых коллегами Бориса Ивановича при постановке такой задачи. И можно только поражаться дерзости, с какой они поверили своему руководителю. Но дерзость дерзостью, а работа требовала прежде всего огромных знаний, физического и духовного напряжения. Работать приходилось, что называется, по двадцать пять часов в сутки и использовать для вдохновения то, что, казалось бы, по самой своей сути никогда и ни за что не было предназначено для этого, – например, балет. Шутки шутками, а по признанию инженера Х.А. Винокурского, ответственного за проектирование стрелы, никак не получалось найти решение, при котором стрела отвечала бы требованиям быть прочной и легкой. Нашел решение Х.А. Винокурский на спектакле «Лебединого озера». Легкие изящные па артистов балета, как это ни странно звучит, натолкнули его на мысль: так ведь стрелу-то надо делать из труб по-своему легкого и изящного материала, а все элементы, работающие на растяжение, надо скреплять системой стальных канатов-вантов.

Или еще пример – изготовление 150-тонной поворотной платформы. В цехе не было даже крана, чтобы поднять этакую махину, а в ней, кроме всего, надо было расточить отверстия с точностью до долей миллиметра. Группа технологов под руководством А.А. Любимова, при участии главного инженера завода С.И. Самойлова, предложила не заготовку нести к станку, а станок к заготовке. Так и сделали.

И уж коли заговорили о технологах и рабочих, то следует сказать, что без них самые гениальные озарения конструкторов так и остались бы на бумаге, и следует привести еще примеры их творческого и самоотверженного отношения к работе. Еще при работе над СЭ-3 инженеры И.С. Гусев, И.С. Веретенников, А.С. Ананьин, О.Ф. Зубарев применили не употребляемые до них методы литья и формовки деталей. Инженер Н.М. Лелеко сконструировал, а Ю.Г. Егошина создала новые высокопроизводительные сварочные стенды. За введение в производство машинной формовки многотонной гусеничной рамы размером пять на пять с половиной метров инженеры А.Т. Талейсник, Ю.П. Шкабатура, Н.А. Справцев, Н.А. Малышев были удостоены Сталинской премии. Никакая статистика не упомнит, сколько отливок ушло в брак, пока именно рабочие-литейщики не добились нужного качества отливок для ковшей экскаватора. Равно же нельзя представить мук сборщиков, которым приходилось на конечном этапе создания экскаватора сталкиваться со всеми огрехами замысла конструкторов, выдумок технологов, недоделками коллег-слесарей, токарей, зуборезов. А как спас положение рабочий Турунцев! На обточку стрелы при наличии на заводе всего-то одного станка, пригодного для работы с такими размерами, пришлось бы потратить месяц. Никто в режиме восьмимесячного конструирования такого срока дать не мог. И тогда Турунцев переоборудовал свой станок так, что все секции стрелы были обработаны менее чем за неделю.

Но, наверно, самым принципиально новым решением было решение заставить ходить экскаватор с помощью гидравлики, вместо повсеместно применяемой, но ненадежной системы эксцентриков на массивном валу.

Б.И. Сатовский разделил шаг экскаватора на отдельные моменты: подъем корпуса машины, выталкивание опор-лыж, перемещение корпуса и так далее. Идея пришла ему на улице. Взгляд его случайно задержался на идущем впереди человеке с двумя чемоданами. Чемоданы были разной величины и разного веса. Но человек шел прямо.

– Почему? – спросил конструктор Сатовский и ответил, – да потому, что у человека работают при ходьбе в каждый момент разные группы мышц, а не все враз. А если так же заставить идти экскаватор?

Возможным это стало, когда инженер Т.Е. Исаев предложил свой гидравлический механизм шагания. Только в таком случае «мышцы» машины могут быть автономными и работать последовательно. Самому же Тимофею Емельяновичу мысль использовать при шагании экскаватора гидравлику пришла в августе 1945 года во время командировки в Карпинск. Из прохудившегося рукава гидранта фонтанчиками била вода. И хотя подобное он, как и все мы, видели не раз, мысль просчитать по высоте фонтанчиков силу напора пришла только тогда. При расчете Тимофей Емельянович поразился – а ведь такого напора воды вполне может хватить для движения огромных машин, если заключить воду в специальные устройства. Вместе с Б.И. Сатовским он продумал систему таких устройств и продумал ее «руководителя» – специальный прибор, последовательно и своевременно включающий элементы системы. «Руководителя» назвали автопилотом.

К намеченному сроку машина в более чем двадцать тысяч деталей, иные из которых весом были более ста тонн, с десятью километрами электрических проводов и четырьмя километрами труб, была спроектирована и собрана. Начались испытания, принесшие очередные проблемы. При первом же запуске двигателя отказала электросистема. Переделали ее – отказала гидравлика. Здесь пришлось хлебнуть лиха. Доходило до того, что Сатовский и Исаев с двух сторон взбирались на шагающие лыжи и вручную заставляли механизм двигаться. Сначала один кричал: – Открывай клапан! Потом кричал другой:– Теперь ты открывай!

Так постепенно, по народной прибаутке, «где лаской, а где смазкой», научили экскаватор шагать.

На коллектив создателей обрушился поток похвал. Руководители, специалисты, пресса поздравляли их с победой и называли первый советский шагающий экскаватор техническим чудом. Даже Павел Петрович Бажов приехал взглянуть на это чудо, походил вокруг, палочкой лыжи потыкал, постоял в сторонке, оглядел всю машину целиком и сделал заключение: – Царь-машина!

Кажется, только один инженер Сатовский не был доволен своим детищем. «Экскаватор работает пока плохо… Надо составить акт, в который не просто вписать неполадки, а подробно их проанализировать», – пишет он себе на заметку в момент всеобщего ликования, отмечая, однако, и то, что резерв экскаватора вышел солидным – стрелу можно было увеличить с 65 метров до 75, и технический совет вскоре пошел на это. Так первенец довольно быстро сменил свое имя – вместо ЭШ-14.65 стал называться ЭШ-14.75, то есть стал называться «экскаватором шагающим, с объемом ковша в четырнадцать кубов и длиной стрелы в семьдесят пять метров».

Самый первый экземпляр машины отправили на Волго-Дон, и проработал он там до 1979 года, тридцать лет, побив все рекорды долголетия таких машин. Следует сказать, что одновременно в Англии проектировали свой первый шагающий экскаватор, и проектировался он с 1947 по 1951 годы. Только стрелу там монтировали полтора года. За время ее монтажа Уралмаш выпустил и отправил на работу три шагающих экскаватора, один из которых даже успел вынуть более двух миллионов кубометров грунта. При этом стрела ЭШ-14.65 оказалась в полтора раза легче английской и собиралась в считанные дни.

13 марта 1951 года за ЭШ-14.65 Б.И. Сатовскому, В.Р. Кубачеку, Х.А. Винокурскому, Т.Е. Исаеву, Д.А. Ясеневу, С.К. Борисову, А.А. Любимову, С.А. Горелышеву была присуждена Сталинская премия первой степени.

Последующие шаги

В апреле 1965 года в Чкаловском карьере Орджоникидзевского ГОКа был смонтирован модернизированный ЭШ-15.90А, ставший, по сути, новой уникальной машиной в семье шагающих экскаваторов. А в конце 70-годов появился ЭШ-40.85. Создавалась машина под руководством конструкторов В.Л. Раскина, С.Г. Зиганшина, Х.А. Винокурского. Одним из наиболее принципиальных новшеств явилась замена вантовой ажурной стрелы на жесткую, трехгранную. По словам В.Л. Раскина, убедить коллег в такой замене оказалось очень нелегко. Все привыкли к «кружевам» вантовых стрел и не хотели от них отказываться, несмотря даже на то, что концы стальных вантов ржавели, их приходилось менять каждые 5-6 лет, и каждая замена выливалась в длительные простои. Многолетняя последующая работа модернизированного ЭШ-15.90А и других машин Уралмаша показала, что они настолько производительны и надежны, что остаются основной продукцией завода в этом классе машин. Даже зарубежные специалисты вынуждены были признать их превосходство. При защите проекта модернизации кто-то из технического совета спросил В.Л. Раскина, как выдерживает ЭШ-15.90А в сравнении с зарубежными машинами. В.Л. Раскин показал на плакаты с изображением зарубежных и наших экскаваторов. Хватило одного взгляда, чтобы увидеть – наши изящны, как балерины, их – тяжелы и громоздки, как борцы сумо. Знатоки же утверждают – чем элегантнее конструкция, тем она совершеннее.

Самым большим экскаватором стал созданный и начавший работу на угольном разрезе «Назаровский» в июне 1980 года мощный шагающий экскаватор ЭШ-100.100. В его ковше можно было поместить малогабаритную двухкомнатную квартиру. Вес его равнялся 10,5 тыс. т. Создавал его коллектив конструкторов под руководством В.Л. Раскина, а наиболее ответственную часть – гидравлическую систему шагания – конструировала инженер М.А. Казаринова, ученица Б.И. Сатовского и Т.Е. Исаева. После пуска первого шагающего Т.Е. Исаев стал часто похварывать, и Маргарите Александровне пришлось его заменять в командировках по монтажу машин.

Она уже много лет руководила группой гидравликов при конструкторском бюро шагающих экскаваторов, когда ей поручили продумать механизм шагания для гиганта 100.100. Главный инженер проекта В.Л. Раскин сразу сказал, что здесь потребуется новая гидравлическая установка шагания. И Маргарита Александровна стала над ней работать. Мысли и расчеты вылились в десятки исписанных тетрадей – эскизы, формулы, наброски. Решение пришло, когда ей на глаза попался журнал с описанием радара. Именно там она нашла описание механизма, идею которого можно было использовать в устройстве шагания. И Маргарита Александровна добивается командировки на сверхсекретный военный завод, выпускающий эти самые радары, чтобы изучить работу механизма их разворота.

Не вдаваясь в детали, скажем, она придумала свой механизм шагания, не такой, как у учителя Т.Е. Исаева. Она придумала другой механизм передвижения лыж и опорной базы. На обсуждениях многие специалисты ей не поверили. На заключительном совете главный инженер завода Николай Иванович Рыжков сказал: » – Задумка интересная. Но все же скажите честно, Маргарита Александровна, ходить-то он будет?

Ходить он стал хорошо, хотя помучиться с ним пришлось изрядно. И не только одной М.А. Казариновой. Например, когда выяснилось, что для изготовления деталей этого ее механизма потребуются сорта стали, которые на заводе до того не изготовлялись, металлург Шевелев провел не один десяток опытных плавок, пока добился нужного качества металла. И инженер-сварщик Кубачек, сын профессора Кубачека, сутками пропадал в цехе, пока не получил для ее механизмов цилиндры, сваренные им по особой технологии. Будущий директор завода М.И. Матвиенко, тогда еще начальник механического цеха, порой и ночевал в цехе, следя, чтобы станочники добивались нужной чистоты обработки полостей цилиндра. А когда все детали экскаватора были готовы, Казаринова сама почти год пропадала на его монтаже.

С пуском гиганта, кстати, связан совершенно немыслимый казус. В конце монтажа экскаватора вдруг все спохватились, что место, где железнодорожники выгрузили из эшелонов детали гиганта и где его собирали около трех лет, отстояло от карьера на несколько километров. Встал вопрос: как же его туда доставить? Снова разбирать, перевозить и снова собирать? Но ведь это работа еще на многие годы! И кто-то сказал: » – Он же шагающий!

И экскаватор пришел своим ходом в карьер на работу – такой запас прочности был заложен в его гидравлическую систему шагания.

Все понимали, сколь велик вклад этой женщины в создание ЭШ-100.100. Потому завод внес ее имя в список кандидатов на Государственную премию СССР в числе первых. В ноябре 1984 года за создание ЭШ-100.100 и за внедрение на их основе бестранспортных систем разработки угольных месторождений большая группа специалистов была отмечена Государственной премией СССР. В числе лауреатов были уралмашевцы: руководитель проекта В.Л. Раскин, инженеры А.В. Кокшаров, Б.Г. Осипов, М.К. Брусников. Но имени М.А. Казариновой почему-то среди лауреатов не оказалось.

В 1984 году на Уралмаше было начато проектирование уникального шагающего экскаватора ЭШ-100.125. Экскаватор тогда мог стать крупнейшим в мире. Но проектирование было вскоре приостановлено.

В июле 1997 года состоялась презентация проекта нового уралмашевского шагающего экскаватора ЭШ-40.100, контракт на изготовление которого был заключен с крупнейшим в России угольным предприятием АО «Востсибуголь». Эта машина, созданная на базе экскаватора ЭШ-40.85, воплотила в себе лучшее, когда-либо созданное уралмашевскими и вообще отечественными специалистами в области тяжелого экскаваторостроения.

Весной 2001 года Уралмаш совместно с японской компанией Иточу Корпорэйшн одержал победу в тендере на поставку шагающего экскаватора ЭШ-25.90 в Монголию.

Сергей Агеев

Немного истории

(И.И. Потапов. «Тридцать лет в президиуме»):

«Как-то на Уралмаш прибыли американские промышленники во главе с одним из представителей семейства Форда. Увидев лозунги: «Вива Фидель!», Форд обратился ко мне: «– А почему нет лозунга «Вива Форд!»?

Я ему в шутку ответил:

– Если господин Форд будет поддерживать нашу идеологию, сотрудничать с нами, то приветствий в его адрес будет значительно больше, чем в адрес Кастро.

Он расхохотался:

– О, вы хороший пропагандист.

Американцы не скрывали, что завод им понравился, особенно блок цехов сварных машиностроительных конструкций. Они, по-моему, искренне говорили: «Таких заводов, изготовляющих высококачественную и широкого ассортимента продукцию, в мире единицы».

Вечером в беседе с ними приняли участие главные конструкторы УЗТМ доктора технических наук Георгий Лукич Химич и Борис Иванович Сатовский. Эти люди в Америке были известны, особенно Сатовский. Американцев восхищала смелость и оригинальность мысли наших конструкторов, в том числе и Бориса Ивановича, в проектировании и строительстве шагающих экскаваторов. За бокалом вина один из гостей обратился так:

– Мистер Сатовский, мы приглашаем вас в Америку. Сразу обеспечим вас собственным загородным домом, машиной, высокой зарплатой, создадим все условия для творческой работы.

Я, вспоминая этот эпизод сегодня, представляю, как бы загорелись глаза у некоторых специалистов и ученых: «сногсшибательная перспектива!» И тогда я застыл от неожиданного предложения: что же ответит наш Сатовский?

– Спасибо, – просто отозвался Борис Иванович. – Меня устраивает работа на Уралмаше. Я имею прекрасные жилищные условия, неплохую зарплату, загородную дачу и автомобиль «Волга».

Он ничуть не лукавил, все перечисленное у него было, другой вопрос – насколько все сравнимо, но тогда сравнение шло иначе, и американцам понять его было не по силу – разные менталитеты. Иные воспитание и жизнь.

Автор: ТЕХНОmagazine
Поделиться

Технические характеристики шагающего экскаватора ЭШ 15/90

Немного истории

В Советском Союзе, первые шаги по разработке шагающих машин были предприняты в 30-х годах прошлого столетия. Массовое производство техники началось вначале 50-х, когда страна очень нуждалась в ресурсах. На территории Советского Союза, были два предприятия, которые специализировались на производстве этого вида техники. Одно было расположено в Новокраматорске, другое в Екатеринбурге.

Учитывая, что выпускались одни и те же модели, определить производителя можно было по индексу. Например, Новокраматорские агрегаты обозначались так: ЭШ-14/50. Название уральской техники писалось через точку: ЭШ 11.75.

Ярким представителем того времени, является шагающий экскаватор ЭШ 10 70. Это машина полноповоротного типа, предназначенная для работы с грунтами до 4 категории сложности. Этот экскаватор относится к категории драглайнов, то есть ковш крепится к стреле при помощи тросов, и погружается в породу под собственной тяжестью.

На базе этой модели было создано несколько модификаций. Стоит отметить, что ЭШ-10/70 используется и в наши дни. Вот технические характеристики базовой модели.

Последующие модели, стали более производительными. Например, вместительность ковша увеличилась до 40 куб.м, соответственно пропорционально вырос объём выполняемых работ. Основные узлы конструкции выполнены из низкоуглеродистой легированной стали, что обеспечивает надёжность и долговечность конструкции.

Шагающие

Наиболее мощные машины с оборудованием Драглайна весят десятки и сотни тысяч тонн, и при установке их на гусеничные (и тем более колёсные) шасси нагрузка на площадку становится слишком велика. Во избежание этого площадь опоры экскаватора была максимально увеличена, а передвижение его поставлено на «шагающий ход» с гидравлическим приводом (для некоторых машин применяется кривошипно-рычажный или механический привод). Один «шаг» происходит в два этапа:

В неподвижном состоянии такая машина стоит на широкой опорной площадке.

При необходимости передвижения вес экскаватора переносится на специальные «лыжи» («башмаки»), управляемые посредством пар гидроцилиндров. Он передвигается на один «шаг» и снова садится на опорную площадку.

Выполняя эти две операции поочередно, Драглайн может двигаться со скоростью не более 100 метров за час. Этого достаточно для небольшого изменения его местоположения относительно разрабатываемого карьера.

ВАЖНО! При необходимости транспортировки шагающих экскаваторов на расстояния до 80-ти км используются тяжелогрузные транспортировщики, а для более дальних перевозок машину приходится разбирать и перевозить частями.

На данный момент наибольшее распространение и популярность приобрели именно «шагающие» Драглайн-экскаваторы, оттеснив в прошлое гусеничные и колёсные модели.

Устройство «ЭКГ 5А»

Данный карьерный шагающий экскаватор предназначен для разгрузки грунта. Стрела на нем устанавливается общей длиною 60 метров. При этом ковши для него подходят различной вместительности. Наиболее распространенной считается модель с емкостью 10 куб. метров. Угол наклона стрелы машинист регулировать способен. Поворачивается она в данном случае на 360 градусов. Шагающее ходовое оборудование экскаваторов «ЭКГ 5А» представляет набор механизмов вращения, а также привод. Платформы у модели способны предельную массу выдерживать на уровне 600 тонн. Параметр теоретической производительности устройства находится на уровне 620 куб. метров за час. Подъемное усилие стрелы зависит от выставленного градуса.

Глубина компания у экскаватора «ЭКГ 5А» составляет ровно 35 метров. При этом радиус выгрузки равняется 66 метрам. Просвет над поворотной основой имеется довольно большой. Отдельно также следует отметить значительную ширину хода на уровне 13 метров. Кузов у представленного экскаватора длину имеет 10 м. Для грунтов легкой крепости модификация «ЭКГ 5А» подходит отлично.

Экскаваторы серии «ЭКГ»

Ковш у экскаваторов используется емкостью 10 куб. метров. Длина стрелы в этом случае составляет 70 метров. Угол наклона ее машинист имеет возможность регулировать. При этом максимум она подымается на 30 градусов. В связи этим подъемное усилие экскаватора изменяется. Максимум оно может составлять 500 кН. При угле в 25 градусов параметр продолжительности цикла находится на уровне 50 с. Теоретическая производительность модификаций составляет 680 куб метров за час непрерывной работы. Встретить экскаваторы «ЭКГ» можно довольно часто на карьерных работах. Эксплуатировать их можно на только на породах легкой крепости.

Рекордсмены

Учитывая характеристики и мощность машин, возникает вполне законный вопрос: какой самый большой шагающий экскаватор в мире?

На эту роль претендуют сразу две модели:

На сегодняшний день самым крупным в мире шагающим экскаватором считается ЭШ 65.100. Эта модель работает на угольном разрезе Мугун в Иркутской области. Масса машины – 4 500 тонн, ковш вмещает порядка 40 тонн угольной руды. Стоит отметить, что суточная производительность этой модели порядка 30 000 куб.м. угля.

Особенности и виды

Свое название такие экскаваторы получили из-за особенного устройства конструкции их самоходного шасси, принципиально отличного от традиционных колесных и гусеничных движителей, обычно используемых на данном виде спецтехники. Такой движитель представляет собой специальную опорную плиту (основание), на которой закреплена поворотная платформа с экскаваторным оборудованием различного типа и две-четыре опорных лыжи (башмака), управляемых мощными гидроцилиндрами (зависит от конкретных моделей).
В неподвижном (рабочем) состоянии опорная плита опирается на грунт, обеспечивая устойчивое основание для машины. Для начала движения опорные лыжи поднимаются вверх, перемещаются вперед и упираются в грунт. При этом вес экскаватора переносится на них, в результате чего он вместе с опорной плитой приподымается над поверхностью земли, смещается вперед на определенное расстояние и опускается, снова упираясь опорной плитой в грунт. Таким образом, экскаватор как-бы делает один шаг. Затем весь цикл повторяется необходимое количество раз, обеспечивая поступательное движение машины вперед на требуемое расстояние.

К категории шагающих экскаваторов относятся два основных вида такой спецтехники:

• Одноковшовые экскаваторы с драглайновым оборудованием (драглайны).
• Роторные многоковшовые экскаваторы.
• Главное различие двух этих видов экскаваторов заключается в особенной конструкции рабочего экскаваторного оборудования и принципе их работы при выемке грунта.

Экскаваторы-драглайны

Драглайновое экскаваторное оборудование (от английского слова dragline – тянуть) включает в свой состав: ковш, стрелу и сложную систему тросов в виде полиспастов, приводимых в движение подъемной и тяговой лебедками с электроприводами. Ковш имеет гибкую подвеску на нескольких тросах: подъемном, тяговом и разгрузочном. Подъемный трос обеспечивает его вертикальное перемещение (поднимание и опускание), тяговый осуществляет подтягивание ковша к машине (для наполнения его грунтом), а разгрузочный служит для опрокидывания ковша (высыпания грунта на место выгрузки). Для поднимания и опускания стрелы служат отдельные тросовые механизмы.

Данная конструкция экскаваторного оборудования, в сравнении с другими видами подобной спецтехники, обеспечивает более высокую производительность работ за счет наибольшего радиуса и глубины копания, а также высоты выгрузки.

Шагающий экскаватор драглайн

Учитывая, что ковш драглайна врезается в грунт под собственным весом, для обеспечения эффективной работы экскаватора на твердом грунте или разрабатываемой породе осуществляют предварительное разрыхление зоны копания при помощи специальных клиновых рыхлителей или посредством буровзрывных работ.

Роторные

Роторное экскаваторное оборудование состоит из:

• выдвижной или невыдвижной роторной стрелы, на конце которой установлено вращающееся роторное колесо с несколькими ковшами;
• отвальной стрелы с противовесом;
• поддерживающей мачты;
• транспортно-ленточного конвейера;
• контейнера для разгрузки, вместо которого может быть установлен грунтометатель.

Подъем и опускание роторной и отвальной стрелы осуществляется при помощи тросовой полиспастовой системы, работающей при помощи электролебедок.

Извлечение грунта или горной породы осуществляется при помощи ковшей, закрепленных на вращающемся роторном колесе, и выгружается на транспортно-ленточный конвейер, перемещающий его для выгрузки в контейнер или грунтометатель. Разгрузочный контейнер имеет свой собственный поворотный механизм, позволяющий ему разворачиваться по обе стороны ленточного конвейера. Выгрузка грунта может осуществляться также непосредственно в любой грузовой транспорт.

Разгрузка роторных ковшей осуществляется гравитационным или инерционным способом. В первом варианте разгрузка осуществляется за счет действия собственного веса загруженного в ковш грунта, который высыпается в зону выгрузки при переворачивании ковша во время вращения роторного колеса. При втором способе разгрузки грунт выбрасывается из ковша за счет действующих на него центробежных сил, поэтому роторное колесо в этом случае вращается намного чаще, чем при гравитационном способе.

Шагающий экскаватор роторный

Такой тип экскаваторов отличается особенно высокой производительностью за счет непрерывной выемки грунта, позволяя вырабатывать в течение одного часа работы до нескольких тысяч кубов породы.

Что новенького

«Расчётный срок службы драглайнов НКМЗ — 20 лет. За это время машины устают не только физически, но устаревают и морально. Даже с точки зрения соответствия современному видению эргономики, современному направлению развития данной техники по системам управления, по возможностям диагностики и компьютеризации, драглайны должны постоянно обновляться», — отмечает Игорь Протыняк.

При этом производители признают, что по механической части экскаваторы-драглайны — это консервативная техника, так что революционных изменений ожидать не стоит.

«Сегмент драглайнов развивается также, как и другие направления экскаваторостроения. В 1960-х годах, например, вантовая стрела была заменена на жёсткую трёхгранную (первый такой экскаватор был смонтирован в 1976 году). Сейчас мы переводим экскаваторы на приводы переменного тока, которые в отличие от приводов постоянного тока потребляют меньше электроэнергии, и меньше времени требуется на их обслуживание.

Также современные модели шагающих экскаваторов обеспечивают инновационными системами пожаротушения, автоматической смазки, управления и т. д.», — рассказал об эволюции уральских драглайнов начальник конструкторского отдела шагающих экскаваторов «Уралмашзавода» Евгений Спицын.

Добавим к этому ещё один, так скажем, тренд. Всё активнее идёт освоение северных месторождений, поэтому в линейке производителей спецтехники появляются машины, предназначенные для работы в этих условиях. Драглайны не отстают: скажем, два года назад такой вот шагающий экскаватор УЗТМ в северном исполнении отправился на Эльгинское угольное месторождение в Якутию.

И при создании этого экземпляра завод использовал материалы, прошедшие контроль на ударную вязкость при -50 °С, а новый комплектный электропривод рассчитан на работу в условиях предельных температур. Чтобы с работой могла справится не только машина, но и машинист, производитель усилил теплоизоляцию кабины.

«Мы уделяем внимание удобству оператора, поэтому оснащаем шагающие экскаваторы эргономичными кабинами, системой автоматической смазки. На экскаваторе так же применена современная система контроля и диагностики работы машины с визуализацией всех необходимых данных на мониторе в кабине машиниста. Указанная система не только помогает управлять рабочими процессами, но и позволяет свести к минимуму «человеческий фактор», полностью автоматизируя контроль и диагностику оборудования, а также обеспечивает мгновенное выявление и учёт неисправностей или отклонений в работе машины.

Многофункциональный дисплей имеет несколько режимов: рабочее состояние машины, сообщения об ошибках и неисправностях, отображение с камер видеонаблюдения, учёт и контроль», — добавляет Игорь Протыняк, рассказывая об усовершенствованиях, предложенных Новокраматорским заводом.

То есть, действительно, развитие этого вида спецтехники идёт в том же направлении, что и любых других современных машин, — автоматизация, создание более комфортных для оператора условий работы и прочее.

Обзор моделей шагарей

Уральский машинотракторный завод (Уралмаш или УЗТМ) и Новокраматорский машзаводом (НКМЗ) являются двумя приоритетными производителями шагающих экскаваторов, которые эксплуатируются в РФ.

Продолжает функционировать большое количество экскаваторов, выпущенных еще в СССР. Это демонстрирует прочность, надежность, эффективность таких машин.

Технология движения многотонного аппарата

Именно способ перемещения и дал наименование машине, как шагающая. Вместо непрерывного движения, характерного гусеничной и колесной технике, аппарат «идет

» дискретным ходом
. Принцип движения шагающего экскаватора описывается следующим образом:

• Выполняются подготовительные мероприятия.
  Опустошается ковш, стрела устанавливается по вектору движения.
• Приподнятые башмаки экскаватора опускаются на грунт
  в направлении шага.
• Центра тяжести агрегата смещается в сторону лыж
  , заставляя опорное шасси приподняться. Происходит смещение экскаватора в направлении башмаков.
• Плита опускается
  , фиксируясь на грунте.
• Лыжи поднимаются
  , переводя спецтехнику в статичное, рабочее положение.

Среднее время, затрачиваемое на шаг экскаватора, составляет 55 секунд. Длина единичного хода – около 1 метра. Результирующая скорость перемещения шагающего экскаватора 60 – 80 м/ч, максимальный расчетный показатель – 200 м/ч.

Одноковшовое оборудование

Оборудование драглайновых экскаваторов представлено объемным ковшом, стрелой и системой тросов, которые приводятся в движение лебедкой. Гибкая подвеска состоит из подъемного, разгрузочного и тягового тросов, что обеспечивает высокую надежность механизма.

Шагающие драглайны используются в следующих видах работ:

• открытая добыча горных ископаемых;
• сооружение гидротехнических механизмов;
• производство металлургии;
• создание тоннелей;
• земельные работы, требующие выемки больших объемов земли.

Одноковшовой шагающий экскаватор — устройство техники