Роторный экскаватор — это машина-гигант, самый большой комбайн на планете, построенный специально для горных работ. Ее длина — 220 м, высота — 94 м. Механизм способен добыть уголь на глубине сотни метров под землей. Ему это удается благодаря огромному колесу с подвешенными ковшами, которое держится на стреле длиной около 60 м. В процессе вращения колеса ковши набирают землю и пересыпают ее на большие конвейеры, через которые она попадает в шахты. В них происходит сортирование песка от угля. Уголь по железнодорожным конвейерам переносится на электростанции, где его поджигают и получают электроэнергию.
Описание роторного экскаватора
Работа роторного экскаватора происходит от электричества, которое поступает к машине по толстым кабелям. Машина работает круглые сутки и вскапывает до 245 тыс. м³ в день. Для сравнения, таким количеством земли можно засыпать огромный стадион. Самые высокие агрегаты по длине превосходят статую Свободы, а их вес — 13,5 тыс. т, в 1,5 раза тяжелее Эйфелевой башни.
Особенности роторного экскаватора:
- Передвигается на 12 гусеницах.
- Высота каждой гусеницы равна 3 м.
- Ширина — 3,5 м.
- Длина — 15 м.
- Цена такого механизма — 100 млн долларов.
- Срок службы машины — 70-80 лет.
С гусеницами меньших размеров машина провалилась бы под землю. За последнее столетие было создано около тысячи колес разных размеров. На постройку агрегата уходят годы. Изготовление отдельных деталей длится 5 лет, и еще 5 лет уходит на сборку и проверку.
Общие характеристики роторных экскаваторов:
- Диаметр колеса — 18 м.
- Вместительность ковша — до 1600 л.
- Производительность — 10000 м³/ч.
- Глубина копания — 5 м.
Характеристики роторных траншейных экскаваторов
При строительстве газопроводов огромная роль отводится прокладке траншей для них многоковшовыми роторными экскаваторами. Это мощные машины весом в десятки тонн, рассчитанные на обслуживание трубопроводов диаметром до полутора метров.
Основные данные магистральных роторных траншейных экскаваторов Газстроймашина:
| Параметры | ЭВРФ1 | ЭТР254А | ЭТР254А-01 | ЭТР254АМ | ЭТР254АМ-01 |
| Глубина траншеи (м) | 2,7 | 2,5 | 2,5 | 2,5 | 2,5 |
| Ширина траншеи без откосов (м) | 2,7 | 2,1 | 1,5 | 2,1 | 1,5 |
| Мощность силовой установки (л.с.) | 330 | 300 | 300 | 333 | 333 |
| Техническая производительность (м. куб/час) | 1200 | 1200 | 900 | 1400 | 900 |
| Габариты (м) | |||||
| длина | 13,55 | 14,02 | 13,83 | 14,02 | 13,83 |
| ширина | 6,7 | 3,20 | 3,20 | 3,20 | 3,20 |
| высота | 4,76 | 4,35 | 4,10 | 4,35 | 4,10 |
| Масса (тонн) | 55,0 | 49,5 | 46,5 | 49,5 | 46,5 |
У всех этих машин гусеничный движитель с небольшим давлением на грунт, одинаковая рабочая и транспортная скорости. Роторы имеют от 16 до 24 ковшей.
Их рабочее оборудование представляет собой:
- шарнирную раму или ротор для монтажа ковшей
- металлоконструкции для крепления рамы
- силовое оборудование с приводными механизмами
- платформу для установки узлов и агрегатов
- ходовую часть, которая может быть гусеничной или пневмоколесной.
Самый мощный и тяжелый экскаватор это ЭВРФ1. Это роторно-фрезерная машина, обеспечивает вскрытие находящихся под землей трубопроводов максимального диаметра для их капитального или текущего ремонта. Системы слежения и управления обеспечивают предупреждение повреждения трубопровода во время работы машины. Ее небольшая модернизация позволяет выполнять засыпание трубы в траншее, а также восстанавливать поврежденные участки земли.
Несколько меньшие параметры экскаватора ЭТР254А и его модификации ЭТР254А-01. Их отличает высокая производительность и надежность, простота эксплуатации. Помимо создания траншей для магистральных трубопроводов в грунтах различной твердости. Они применяются в дорожном строительстве, мелиорации, рекультивации земель. Близкие к показателям указанных машин имеют модели ЭТР254АМ и ЭТР254АМ-01.
Их шести машин ряда траншейных экскаваторов только один – ЭТРФ121 предназначен для траншей под трубопроводы диаметром в пределах 325 мм. Здесь рабочий орган шарниром соединяется с тракторным тягачом, что делает легким управление. У тягача дополнительные бортовые редукторы, бесступенчатое регулирование гидропривода. Может со сменными рабочими органами вскрывать асфальтовое и бетонное покрытие рыть траншеи для прокладки кабелей и водоотводов. При длине 7,3 м и ширине 2,25 м может перевозиться обычным автотранспортом. Вес не превышает 10 тонн.
Роторный экскаватор ЭРШРД-5000, ЭР-1250 и Bаgger 293
В 1974 году на угледобывающем предприятии «Богатырь» в Казахстане начал выпускаться самый мощный за те годы роторный экскаватор ЭРШРД-5000. Возглавлял бригаду электромеханик А. Шилов. Планировалось, что производительность техники будет составлять 5000 м³. В 1976 году экскаватор был сдан на техническую проверку, а в 1978 году — в эксплуатацию. Уже через месяц был поставлен всесоюзный рекорд по добыче каменного угля, когда вместо запланированных 950 тыс. т было добыто 1162 тыс. т угля.
Роторный экскаватор Bagger 293 — это техника немецкого производства, которую построили в 1995 году. Машина попала в «Книгу рекордов Гиннеса» из-за своих размеров и производительности. Общий вес всей техники равен 14200 т. Только за одни сутки она способна вырыть огромный 10-метровый котлован размером в футбольное поле. На роторном колесе машины установлены 20 ковшей размером 15 м³. Единственным аналогом Баггер 293 является Takraf, работающий в городе Гамбах (Германия) на угольном карьере.
Роторный экскаватор ЭР-1250 — это техника советских времен, предназначенная для карьерных работ на открытой местности, для добычи полезных ископаемых. От вышеописанных машин она отличается меньшими размерами, хотя для городских показателей считается гигантом. Длина конструкции равна 48 м, а высота — 22 м. Общий вес — 700 т.
По классификации роторные экскаваторы подразделяются на вскрышные, добычные и траншейные. Если вышеуказанные роторные машины обладают огромными размерами, то экскаватор, о котором пойдет дальше речь, не такой большой и предназначен для траншейных работ.
Экскаватор траншейный роторный ЭТР-254
Экскаватор траншейный роторный ЭТР-254 создан для продольного рытья траншей под нефтепроводы или газопроводы диаметром: 1220; 1420; 1620 мм. Машина может работать в грунтах от первой до четвертой категорий, а также с замерзшим грунтом при температуре -40ºС.
Базой конструкции служит тягач-трактор на гусеничном ходу. Рабочей частью механизма является рама с ротором (или двумя роторами), прикрепленная к тягачу. Это большое продольно вращающееся колесо со встроенными ковшами или резцами, способное вырыть траншею глубиной 3,5 м.
Схема роторного механизма пришла в голову Леонардо да Винчи. Еще в 16 веке он предложил идею о колесе с черпаками, копающими землю. В 19 веке использовалась ранняя версия такой машины при рытье Суэцкого канала. Американский инженер Смит в 1884 году создал роторный траншейный механизм с двумя вращающимися колесами.
В 2001 году в немецком городе Юлих люди стали свидетелями передвигающегося гиганта Bugger 288. На большие расстояния такую технику обычно перемещают в разобранном состоянии, но карьер, на который перемещалась техника, находился на расстоянии всего 22 км.
Цена машин и запчастей зависит от модели, состояния и прочих нюансов. Со стоимостью можно ознакомиться в рубрике «куплю технику» на разных порталах об экскаваторах (в зависимости от региона).
Интересна технология применения ЭТР-254-01 в вечномерзлых грунтах прочностью до 400 кГс/см2 при разработке широкопрофильных траншей для прокладки пригружаемых трубопроводов диаметром 1420 мм железобетонными грузами типа УБО на участках глубиной от 2,2 до 2,5 м и шириной 3 м. Разработка траншей на таких участках производится поточным комплексно-комбинированным методом: вначале по границе одной стороны траншеи роторным траншейным экскаватором ЭТР-254-01 с шириной рабочего органа 1,2 м разрабатывается пионерная траншея, которая засыпается бульдозером Комацу Д-355А, Д-455А или ДЗ-27С. Затем на расстоянии 0,6 м от нее роторным экскаватором ЭТР-254-01 разрабатывается вторая траншея шириной 1,2 м, которая также засыпается разрыхленным грунтом с помощью этих же бульдозеров. Окончательная разработка проектного профиля траншеи осуществляется одноковшовым экскаватором Като НД-1500, который одновременно с выборкой
разрыхленного роторными экскаваторами грунта пионерных траншей разрабатывает и грунтовый целик между ними.
Подобные технологии, только без обратной засыпки, широко применялись в горных выработках на мерзлых грунтах.
Источник: techstory.ru. С благодарностью и уважением к А. Буздину.
Конструкция экскаваторов разработана СКБ «Газстроймашина» по исходным требованиям ВНИИСТ и Главтрубопроводстроя; выпускались Московским экспериментальным механическим заводом (МЭМЗ) Миннефтегазстроя по заявкам главков и объединений.
Экскаватор ЭТР-254 (базовая модель) предназначен для разработки траншей под магистральные трубопроводы диаметром 1220, 1420 и 1620 мм при глубине копания 2,5 м (720, 920 и 1020 мм при глубине 2,5 м — для ЭТР-254-01; 1220 и 1420 при глубине 3 м — для ЭТР-254-02). Основные конструктивные отличия экскаватора ЭТР-254-01 от ЭТР-254 следующие: меньшая ширина ротора с однорядным расположением ковшей; одинарное колесо задней опоры; односкоростной цилиндрический редуктор привода конвейера. Тягач, система навески и соединение тягача с рабочим органом, а так же ряд узлов рабочего органа полностью унифицированы с теми же узлами экскаватора ЭТР-254.
База экскаваторов — специальный тягач, в конструкции которого использованы все основные и трансмиссионные узлы трактора К-701 и узлы ходовой части трактора Т-130. Привод передвижения — механический, с гидравлическим переключением передач; привод ротора и транспортера механический, подъем рабочих органов — гидравлический; приводной двигатель — ЯМЗ-240Б (ЯМЗ-240БМ) мощностью 300 л.с.; экскаваторы имеют 32 скорости рабочего хода (от 20 до 509 м/ч).
Опытные образцы экскаватора ЭТР-254-01 испытывали на строительстве газопровода в районе между Уренгоем и Надымом, где они показали хорошие результаты и с 1982 г. начат их серийный выпуск. В зимний сезон 1982-1983 г. установочная партия экскаваторов ЭТР-254-01 выполнила большой объем работ в районе Уренгойских газовых месторождениях, а десять этих же машин с февраля по апрель 1983 г. отрыли в мерзлых и вечномерзлых грунтах около 240 км траншей с промерзанием на полную глубину!
Экскаватор ЭТР-254-05 имеет устройство для рекультивации грунта — два дополнительных ротора, устанавливаемых по обеим сторонам основного ротора. Одним проходом по оси траншеи роторным рекультиватором снимают плодородный слой почвы с полосы шириной 3,5 м. Для этого транспортеры экскаваторов ЭТР 254-05, имеющие гидравлическую подвеску, оснащают устройством, увеличивающим дальность транспортировки грунта на расстояние 11-13 м от края полосы рекультивации до середины отвала.
Для осуществления щелевых технологий разработки траншей в многолетнемерзлых грунтах (ММГ) в 80-е годы в трубопроводостроительной отрасли были предприняты попытки создать щелерез с глубиной копания 2,5 м. Опыт применения отечественных роторных экскаваторов средней и большой мощности для разработки траншей в ММГ показал высокую эффективность, обусловленную способом резания грунтов «крупный скол», но только при удельной мощности 200 л.с. и более приходящейся на квадратный метр площади поперечного сечения траншеи. При удельной мощности менее 100 л.с./м2 процесс резания ММГ превращается в процесс износа зубьев на наждаке.
Испытания двух опытных образцов показали неспособность бесковшовых рабочих органов поднять грунт с глубины более 1,5 м. После неудачной попытки создания бесковшового щелереза, ВНИИСТ получил возможность реализовать проект щелереза с ковшовым (роторным) рабочим органом, реализующим принцип резания грунта «крупный скол». Опытный образец щелереза с глубиной копания 3 м при ширине рабочего органа 0,5 м был создан как сменный рабочий орган серийного роторного экскаватора ЭТР-254-01.
Рабочий орган снабжен колесной опорой в транспортном положении. В рабочем положении рабочий орган опирается на жесткую опору, а колесная опора перемещается по берме траншеи. Привод ротора — механический, взаимозаменяемый с ЭТР-254-01, привод транспортера — гидравлический. Приемочные испытания проведены на Ямбургском месторождении. Была подтверждена способность разработки прочных ММГ с темпом 80-100 м/ч. По результатам приемочных испытаний щелерез вошел в отраслевой каталог трубопроводостроительной техники под индексом ЭТР-254-06.
Экскаватор ЭТР-254А является модернизацией экскаватора ЭТР-254. Модернизации были подвергнуты тягач и рабочий орган экскаватора. Модернизация тягача включала удлинение гусеничного хода, уменьшение вылета силового агрегата и кабины, опускание натяжного и ведущего колес. Усилен задний мост, улучшены эргономические характеристики. Введена пониженная рабочая скорость для более стабильной работы экскаватора на особопрочных грунтах.
При модернизации рабочего органа были повышены прочность ковшей ротора, долговечность реечного зацепления, поддерживающих и направляющих роликов, цепного привода, надежность привода конвейера. Уменьшена энергоемкость копания путем усовершенствования расстановки зубьев ковшей ротора. Изменены конструкции муфты предельного момента н редуктора реверса ротора, которые обеспечивают более надежное предохранение трансмиссии от перегрузок.
