Шагающий экскаватор уралмаш

Гигант карьеров — шагающий экскаватор

Шагающие экскаваторы (ЭШ), обычно оборудуемые драглайном, занимаются перевалкой горных пород на вскрышных работах и отвалах. Назначение ЭШ — погрузка вскрытой породы на специально выработанное место или на борта разрезов. При этом для обработки твердых пород обосновано применение метода взрыва для предварительного взрыхления.

Источник фото: link-katalogusok.info Фото шагающего экскаватора, занимающегося перевалкой горных пород на вскрышных работах

Отличие экскаваторов-драглайнов от обычных экскаваторов заключается в том, что первые вместо жесткого крепления ковша к рукояти имеют в своем распоряжении гибкую цепную подвязку ковша к канатам. Расчет сделан на то, чтобы машина черпала, а не копала.

Обычные экскаваторы на гусеничном ходу имеют ограничение по весу (800 т) для их эксплуатации в условиях карьера. При превышении этой цифры очень сложно (или практически невозможно) достичь допустимого значения давления на почву, равняющегося 2 кг на см 2 . Экскаваторы, имеющие в своем распоряжении механизм шагания, такой проблемы не имеют.

Источник фото: techstory.ru Назначение ЭШ — погрузка вскрытой породы на специально выработанное место или на борта разрезов

В самом начале производства ЭШ предполагалось задействовать драглайны весом от 500 тонн и со стрелой от 60 м для погрузки горной массы в карьерный транспорт. Например, при необходимости разработки обводненных горизонтов, где из-за неустойчивого основания ограничена установка классических механических лопат и нецелесообразна прокладка дороги для спецтранспорта. Но впоследствии оказалось, что с такими работами классические шагающие экскаваторы эффективно справиться не способны.

Как шагает экскаватор?

Механизм «шагания» ЭШ включает в себя две лыжи, связанные через гидроцилиндры или эксцентриковый механизм, и круглую раму снизу, на которой через опорно-поворотное устройство установлена поворотная платформа.

Шагание «гиганта» осуществляется следующим образом. Чтобы сделать первый «шаг», при помощи гидроцилиндров производится выдвижение лыж в нужную сторону с последующим опусканием их на землю. Затем, с помощью тех же гидроцилиндров, поднимается корпус машины вверх до максимума. Гидроцилиндры в этот момент расположены вертикально, а конец опорной рамы со стороны стрелы тянется по земле. Выбрав направление для движения, корпус экскаватора медленно возвращается на опорную раму. Выполнив таким образом «шаг», машина либо выполняет последующее движение, либо возращается к работе. Во время эксплуатации ЭШ лыжи подняты и не создают помех для поворотной платформы.

Источник фото: techstory.ru Механизм «шагания» включает в себя две лыжи и круглую раму снизу

Может показаться, что эта громадина двигается медленнее, чем улитка. Однако ЭШ может «проползти» до 200 м за час. Когда шагающий экскаватор работает, удельное давление его шагающего хода равняется 0,4-1 кгс/см 2 . Во время перемещения цифры несколько выше — 1-1,5 кгс/см 2 . ЭШ-драглайны выпускаются с ковшами емкостью 4, 6, 10, 14, 15, 25, 50 м 3 и стрелами 40, 60, 75, 90, 100 м в высоту. Некоторые компании для больших объемов вскрышных работ производят технику со стрелами до 120 м в высоту и ковшами, вмещающими 40-100 м 3 .

Классический ЭШ агрегатируется стрелой, системами подъемных и тяговых тросов, упряжью ковша. Чтобы ковш оторвался от забоя и поднялся над землей, используется подъемный трос. Выгрузка осуществляется на предельном рабочем радиусе. При этом масса из ковша падает на землю россыпью. В СССР и РФ используется система обозначений ЭШ с указанием объема ковша (в м 3 ) и вылета стрелы (в м). Например, ЭШ-15/90 — экскаватор шагающий, вместимость ковша которого 15 м 3 , стрела имеет длину 90 м.

Видео, как шагает шагающий экскаватор

Видео с канала «Союз горных инженеров»

«Биг Маски» — самый большой шагающий экскаватор

Самый тяжелый шагающий экскаватор в мире был создан в 60-х. Это экскаватор компании Bucyrus «Биг Маски» 4250-W, который эксплуатировался на угольном разрезе в штате Огайо. «Рост» экскаватора составлял 67,8 м, ширина — 46,2 м, длина — 148,6 м, а объем корпуса машины внутри — 46х49х40 м. Весил исполин 13 500 т. Длина стрелы составляла 95 м, на ее конце был подвешен на стальных тросах диаметром 127 т огромный ковш весом 230 т. Этот огромный «рот» машины зачерпывал до 168 м 3 породы. Передвигался титан на 20-метровых «лыжах».

Источник фото: techstory.ru Самый большой шагающий экскаватор в мире был создан в 60-х гг.

Отечественные производители шагающих экскаваторов

В настоящее время парки шагающих экскаваторов-драглайнов России, Беларуси и остальных стан СНГ состоят во многом из машин еще советского производства. Как отмечают специалисты, эти «старички» по производительности легко заткнут за пояс аналогичную импортную технику. Конструкция шагающих монстров с момента их изобретения не претерпела значительных изменений, а качество выпущенной в советское время техники позволяет постоянно отодвигать их срок «выхода на пенсию».

Производством новых экскаваторов шагающего типа в настоящее время занимаются НКМЗ и Уралмаш. Последний предлагает 13 типоразмеров ЭШ-драглайнов с ковшами объемом 11-100 м 3 и стрелами длиной 75-130 м и 6 моделей с пониженным удельным давлением на землю. Стоит отметить, что Уралмаш выпустил крупнейший шагающий экскаватор в СССР/РФ ЭШ100/100. Его продуктивность за год равнялась 17 млн м 3 . грунта. Емкость ковша составляла 100 м 3 , длина стрелы — 100 м. Весил советский гигант 10 300 т (габариты поворотной платформы — 42х28 м, кузова — 43х28х63 м).

Некоторые конструктивные характеристики современных шагающих экскаваторов-драглайнов Уралмаш:

  • благодаря наличию 2-х кабин, оператор может управлять машиной с 2-х сторон;
  • информационно-диагностическая система (ИДС) следит за эффективностью работы машины, контролирует электроэнергию, загрузку и т. д. ИДС функционирует на микропроцессорной базе;
  • секционные опорная рама и поворотная платформа, соединенные высокопрочными болтами, позволяют меньше тратить времени на монтаж;
  • механизм шагания оснащен гидравликой и может быть 3-х или 4-опорный;
  • механизм поворота оснащается планетарного или цилиндрического типа редукторами, которых при желании может быть несколько.

Источник фото: back-in-ussr.com Фото шагающего монстра. Их конструкция с момента изобретения не претерпела значительных изменений

НКМЗ свои великаны производит с «черпаками» объемом от 6 до 20 м 3 и вылетом стрел — от 45 до 100 м. К конструктивным характеристикам шагающих экскаваторов НКМЗ относят:

  • стрелы шарнирно-сочлененной конструкции из уголкового проката, что позволяет легко проводить техобслуживание и ремонт;
  • в качестве сменного навесного оборудования предлагаются ковши с модифицированными корпусными и геометрическими параметрами;
  • компактные полупроводниковые устройства в системе управления со статическими возбудителями снижают нагрузки, энергопотребление техники и исключают сезонную перенастройку электропривода;
  • постепенный разгон главного силового агрегата и авторегулирование возбуждения синхронного двигателя обеспечивают выносливость работы карьерной сети;
  • место оператора обустроено современным пультом-креслом.

Наблюдая за работой этих исполинов, может показаться, что им ничего не страшно. Но даже и у этих статных, массивных машин есть своеобразные фобии. Например, повышенная скорость ветра (более 25 м/с) может остановить работу шагающего экскаватора. Однако даже такие «страхи» ничуть не уменьшают достоинства, выделяющие ЭШ в ряду прочих экскаваторов.

Видео шагающего экскаватора

Видео с канала «Discovery Channel Россия»

Наши группы в Telegram, Viber. Присоединяйтесь!

Быстрая связь с редакцией в WhatsApp!

Шаги по руде

Экскаваторы, в частности легендарные шагающие драглайны, выпускаемые на Уралмашзаводе, стали основой экскаваторного парка в СССР и сыграли революционную роль при разработке месторождений, строительстве крупнейших гидроэлектростанций, прокладке судоходных и оросительных каналов. В том числе за рубежом — при строительстве Асуанской плотины, ирригационных сооружений на реках Тигр и Евфрат и др.

Всего Уралмашзавод произвел 253 шагающих драглайна, более 150 из которых до сих пор работают на предприятиях России, стран СНГ, Монголии, Индии и КНДР. Подобные машины в мире выпускают еще только два производителя. Цена одной машины доходит до 1 млрд руб.

Фото: Предоставлено ОАО ОМЗ

Стандарт механической лопаты

Почти 80 лет назад, в 1935 году, на Уралмашзаводе был изготовлен первый карьерный экскаватор гусеничного типа с ковшом 3 куб. м для Коунрадского медного рудника на озере Балхаш. Сразу после окончания Великой Отечественной войны уралмашевцы создали новый карьерный экскаватор СЭ-3. Эти экскаваторы обеспечивали стране выработку до 1,2 млн куб. м горной массы в год.

Машины эти оказались с большим запасом прочности: со временем ковш сделали четырехкубовым и переименовали. Получилась в итоге серия — ЭКГ-4, ЭКГ-4,6, ЭКГ-5. В 1980 году был запущен в серию ЭКГ-5А с ковшом 5,2 куб. м, который стал самым массовым карьерным экскаватором в мире (выпуск этой модели достигал 400 машин в год) и до сих пор интенсивно используется в горной промышленности.

Советским горнякам требовались машины, способные разрабатывать в карьерах уступы более высокие и широкие, чем под силу обычным экскаваторам. Поэтому Уралмашзавод с 1955 года стал выпускать скальные гусеничные экскаваторы ЭКГ-8. Новая машина имела ковш емкостью 8 куб. м для нормальных грунтов и 6 куб. м — для особо тяжелых работ. В проекте этого экскаватора было применено немало новых оригинальных решений. Для того времени это была самая мощная механическая двухгусеничная лопата в СССР, в полтора раза увеличившая высоту уступов в карьерах и радиус действия ковша. В дальнейшем производство экскаваторов такого типа было передано на «Ижорские заводы».

На базе ЭКГ-8 уралмашевские конструкторы создали специальные вскрышные лопаты с меньшим давлением на грунт, способные загружать вынутую породу в вагоны и самосвалы, находящиеся на одну ступеньку выше экскаватора. В 1956 году был создан экскаватор ЭВГ-4, а в 1957 году — ЭВГ-6. Это была очень мощная машина, способная поднимать ковш емкостью 6-8 куб. м для разгрузки на высоте 22 м. Однако эти машины в серию не пошли.

В 1977 году на предприятии был выпущен опытный образец первого в СССР гидравлического экскаватора с ковшом вместимостью 12 куб. м. Даже у ведущих зарубежных фирм машины подобного класса находились тогда только в стадии разработки. Как экспериментальные исследования, так и промышленная эксплуатация экскаватора проводились на разрезе «Кедровский» ПО «Кемеровоуголь». Испытания показали его определенные технологические преимущества перед мехлопатами. В начале 1980-х был изготовлен гидравлический экскаватор-гигант того времени ЭГ-20А с ковшом вместимостью 20 куб. м. Но и эти машины не стали выпускать серийно в связи с тем, что некоторые комплектующие для них требовалось приобретать за валюту, которой стране не хватало. В 1997 году был изготовлен гидравлический экскаватор ЭГО-4А (обратная лопата с ковшом 4 куб. м) для угольщиков Приморья. Были созданы рабочие проекты гидравлических экскаваторов ЭГ-15 и ЭГ-20Б (прямые лопаты) и обратной мехлопаты ЭГО-8.

Запас прочности

Особое направление экскаваторного производства на Уралмашзаводе — шагающие экскаваторы. В начале 1948 года советское правительство поставило вопрос создания шагающих экскаваторов. Сроки по созданию проекта были поставлены нереальные даже с позиции сегодняшних возможностей — восемь месяцев. Причем уралмашевцам впервые предстояло осуществить работу подобного рода. При этом не было никакой достоверной информации о зарубежных машинах такого класса, не говоря уже об отсутствии подобных импортных машин в экскаваторном парке СССР. Основными целевыми параметрами экскаватора стали: объем ковша — 14 куб. м, длина стрелы — 65 м, общий вес — 1,1 тыс. тонн.

Читайте также  Экскаватор хендай 210 технические характеристики

Работы было много. Идеи конструкторы брали отовсюду. Так, например, по признанию одного из создателей первого советского экскаватора, при проектировании стрелы никак не получалось найти решение, при котором она была бы легкой, но достаточно прочной. И решение подсказал балет «Лебединое озеро». Легкие, изящные па артистов балета, как ни странно, натолкнули на мысль сделать стрелу экскаватора из труб — по-своему легких и изящных, а все элементы, работающие на растяжение, скрепить стальными канатами-вантами.

Однако, наверное, самым инновационным стало решение заставить шагать экскаватор с помощью гидравлики — это вместо традиционно применяемой, но не самой надежной системы эксцентриков на массивном валу. А еще у новых машин была совсем необычная компоновка оборудования со смещением на платформе наиболее тяжелых узлов назад — лебедок, электромашинной автоматики управления главных приводов и т. д. При этом резерв экскаватора вышел солидным: стрелу, по заключению экспертов, можно было увеличить с 65 до 75 м. К намеченному сроку первые две машины ЭШ 14.65 были изготовлены и успешно начали трудиться на прокладке судоходных и оросительных каналов.

Все принятые тогда принципиальные новые решения себя оправдали и затем легли в основу проекта еще более мощного драглайна ЭШ 25.100.

Первые уралмашевские шагающие драглайны проработали до 1979 года, то есть почти 30 лет, побив все рекорды долголетия таких машин. Хорошо показали себя и другие модели. Так, экскаваторы ЭШ 10.75 (N3) и ЭШ 14.75 (N6) сыграли большую роль в успешном окончании строительства Княжегубской ГЭС и Иркутской ГЭС на Ангаре.

Каждый следующий шагающий драглайн был более совершенным, чем его предшественники. Так, при стреле 75 м емкость ковша увеличилась с 10 до 14 куб. м, а при стреле 65 м емкость ковша возросла с 14 до 20 куб. м. Улучшилась и «начинка» машин, что сказывалось на их надежности: если в 1956 году производительность ЭШ 14.75 составляла в среднем 3,67 млн куб. м в год, то в 1957 году она уже превышала 4 млн куб. м. Кстати, благодаря мощным шагающим экскаваторам-драглайнам марки УЗТМ в СССР получил широкое распространение наиболее эффективный бестранспортный способ вскрышных работ при добыче полезных ископаемых.

В 1959 году Уралмашзавод начал серийный выпуск новой модели шагающих экскаваторов — ЭШ 15.90 — с ковшом 15 куб. м и стрелой 90 м. Это был качественный шаг вперед: три таких экскаватора общим весом 4,2 тыс. тонн вполне заменяли в работе четыре экскаватора ЭШ 14.75 общим весом 5,6 тыс. тонн. В мире в то время ничего подобного экскаватору ЭШ 15.90 не было: у самой лучшей зарубежной модели Ransomes-Rapier W1400 длина стрелы составляла 86 м, объем ковша — 15,3 куб. м, стрела весила 126,5 тонны (а у ЭШ 15.90 — только 95 тонн).

Самым крупным советским экскаватором стал ЭШ 100.100, введенный в эксплуатацию на угольном разрезе «Назаровский» в июне 1980 года. Вес его составлял 10,5 тыс. тонн.

В июле 1997 года состоялась презентация нового уралмашевского проекта — шагающего экскаватора ЭШ 40.100, контракт на изготовление которого был заключен с крупнейшим в России угольным предприятием АО «Востсибуголь». Эта машина, спроектированная на базе экскаватора ЭШ 40.85, воплотила в себе все лучшее, что когда-либо было создано уралмашевскими и вообще отечественными специалистами в области тяжелого экскаваторостроения. Благодаря многим принципиально новым решениям она значительно отличается в лучшую сторону от своего прообраза — экскаватора ЭШ 40.85.

Был также изготовлен и введен в эксплуатацию на угольном разрезе «Тулунский» ЭШ 65.100. Весной 2001 года Уралмашзавод совместно с японской компанией Itochu Corp. одержали победу в тендере на поставку шагающего экскаватора ЭШ 25.90 в Монголию. Победа была одержана в борьбе с ведущими экскаваторостроительными компаниями мира.

Северный драглайн

На угледобывающих предприятиях России драглайны Уралмашзавода по бестранспортным схемам перемещают более 30% от общего объема всех вскрышных пород. За пределами России наибольшие парки подобных машин эксплуатируются в США, Австралии, ЮАР, Канаде и Индии. Крупные шагающие экскаваторы-драглайны выпускают только три производителя в мире: Уралмашзавод и американские Caterpillar (Bucyrus) и P&H.

Последняя крупная поставка Уралмашзавода — драглайн (шагающий экскаватор ЭШ 20.90) стоимостью около 1 млрд руб. для ОАО «Разрез «Красногорский»». Месторождение расположено в Междуреченске и принадлежит ОАО «Южный Кузбасс». Это один из самых мощных шагающих экскаваторов, спроектированных еще в 1970-е годы. В данный момент заканчиваются пусконаладочные работы драглайна. В 2007 году введен в эксплуатацию точно такой же экскаватор: ОАО «Мечел» получило в свое распоряжение ЭШ 20.90 для Эльгинского каменноугольного месторождения, расположенного в Якутии.

Как и вся лучшая российская техника, предназначенная для работы в тяжелых условиях, драглайны Уралмашзавода отличаются простотой монтажа и сервиса, повышенной готовностью механизмов к работе, в том числе в условиях экстремальных температур — от -50°C до +40°C.

Специально для Эльгинского месторождения был разработан проект северного драглайна: в нем применены специальные стали и технологии сварки металлоконструкций, стали с повышенной вязкостью для зубчатых передач и ответственных узлов, специальные морозостойкие технические резины и смазочные материалы.

Технические решения северного драглайна планируется использовать в продукции для предприятий Сибири и Дальнего Востока, например для Кимкано-Сутарского ГОКа (группа «Петропавловск») и Удоканского медного ГОКа (УК «Металлоинвест»).

В 2011-2012 годах было поставлено два драглайна ЭШ 11.75 для цементных предприятий Республики Беларусь, а также для разреза «Степной», расположенного в Хакассии и принадлежащего компании «Русский уголь».

На сегодня Уралмашзавод произвел и поставил 253 шагающих драглайна, более 150 из которых до сих пор работают на предприятиях России, стран СНГ, Монголии, Индии и КНДР.

Опыт эксплуатации драглайнов Уралмашзавода на горных предприятиях показывает, что при выполнении всего комплекса работ по техническому обслуживанию с заменой комплектующих срок их службы достигает 30 и более лет, а многих из них — сегодня и 50 лет.

Цикл загрузки

Кроме крупных шагающих экскаваторов Уралмашзавод производит и гусеничные — мобильные машины, созданные на базе карьерных экскаваторов ЭКГ-5А (самая массовая модель карьерного экскаватора в мире: ее выпуск достигал 400 штук в год) и ЭКГ-12 (создан в 1990-е годы, предназначен для погрузки в самосвалы грузоподъемностью 120-130 тонн). С 2001 года Уралмашзавод приступил к промышленному выпуску карьерного экскаватора ЭКГ-12 с ковшами 12, 14, и 16 куб. м. Причем перед запуском в производство промышленных образцов в конструкцию экскаватора по результатам испытаний был внесен ряд усовершенствований, которые обеспечили повышение технологических параметров и показателей надежности. По заявке Соколовско-Сарбайского государственного производственного объединения (г. Рудный, Казахстан) на базе экскаватора ЭКГ-12 был выполнен проект карьерного экскаватора с удлиненным рабочим оборудованием ЭКГ-9Ус. Такой экскаватор значительно расширяет возможности безопасной и высокопроизводительной разработки высоких уступов, так как высота черпания у него составляет 20 м. А в конце 2011 года на Краснобродском угольном разрезе УК «Кузбассразрезуголь» была введена в опытно-промышленную эксплуатацию первая и очень перспективная машина — ЭКГ-18. Эта машина работает на погрузке 220-тонных самосвалов. Цикл загрузки — пять-шесть ковшей за 3 мин. 40 сек. (при -35°С). Обрабатывает скальные породы III-IV категорий. Высота забоя — 19-20 м. Суточная производительность — 18-22 тыс. куб. м. В 2013 году ЭКГ-18 поставлен для упоминавшегося Красногорского разреза (группа «Мечел»). В 2014 году подобный экскаватор поставлен на ОАО «Михайловский ГОК» (УК «Металлоинвест»).

Анатолий Чешев, ИЦ «Промышленность и общество»

Прошлое шагающих экскаваторов

В XXI веке создать нечто, что удивило бы людей, очень сложно: современная наука порой граничит с волшебством, и такая банальная вещь как первый шагающий экскаватор кажется чем-то вроде чугунного утюга — устаревшим и никому не интересным. Тем не менее, в Иркутской области находится весомое доказательство того, что прошлое шагающих экскаваторов было великим и вызывало гордость у всех советских граждан — колоссального размера экскаватор ЭШ 65/100, о котором рассказывается в программе Discovery Channel «Техногеника».

Предки советских гигантов

Полноценный шагающий экскаватор создали на Урале уже после Второй мировой войны, но его прапрадедушка, стопоходящая машина, которая работала по тому же принципу, появилась намного раньше — еще в конце XIX века. Модель шагающего механизма была создана русским механиком и математиком Пафнутием Чебышевым и произвела фурор на Всемирной выставке в Париже в 1878 году. Устройство, которое имитировало движение лошади при ходьбе, не особо привлекало российских «миллионщиков», зато вызвало интерес у французов — они даже попросили ученого оставить им чудо-машину, однако сам создатель предпочел вернуть изобретение на Родину, подарив просителям лишь гравюру с его изображением.

Увы, в тот момент ни профессор, ни его российские коллеги не стали думать над тем, как именно можно использовать механизм, у которого была масса преимуществ перед колесами или гусеницами. Технология уже тогда могла применяться в стесненном пространстве или на зыбком грунте, однако в России о ней забыли почти на век. Зато в Америке про чудо-устройство помнили — стопоходящая машина стала прообразом первого пешеходного механизма для драглайна, который в 1913 году изобрел Оскар Мартинсон. На тот момент инженер произвел настоящую революцию, хотя в его устройстве не было того, чем впоследствии прославились советские экскаваторы — гидравлического привода, значительно упрощавшего обслуживание машин.

Топ-топ, топает малыш

Несмотря на то, что первые эксперименты с шагающими экскаваторами проводились за рубежом, их родиной все равно считается Россия, поскольку именно советские конструкторы совершенствовали устройство машины, за счет чего можно было развивать ее мощность и размер. Строго говоря, отцом всех советских шагающих экскаваторов был один-единственный человек — конструктор Всесоюзной проектно-технической конторы экскаваторостроения Борис Иванович Сатовский, который мечтал создать подобную машину еще в 30-е годы, будучи студентом. Идея о новом механизме движения машины пришла к Сатовскому после того, как он увидел на улице человека с чемоданами, который, несмотря на разный вес и размер багажа, шел ровно и прямо. Задумавшись о том, как именно можно применить принцип работы разных мышц человеческого тела в железном гиганте, инженер придумал систему, которая и должна была заставить экскаватор ходить, при этом снизив его давление на грунт до минимума.

Дело в том, что машинам, которые весят более 1000 тонн, гусеницы и тем более колеса не подходят — давление не должно превышать 2 кг/см*2, иначе, согласно закону квадрата — куба, гигант постепенно уйдет под землю. Следовательно, машину нужно было поставить на огромную плиту, которая значительно снизила бы давление и при этом позволила стреле вращаться. По задумке Сатовского, перемещение экскаватора должно было осуществляться автономно (подъем корпуса машины, выталкивание опор, перемещение массы и так далее), но эта идея осталась бы нереализованной, если бы не другой конструктор «Уралмаша» — Тимофей Емельянович Исаев. Этот инженер, впоследствии получивший за свое изобретение Сталинскую премию, предложил гидравлический метод шагания вместо системы эксцентриков на массивном валу, которую вовсю применяли на Западе.

Читайте также  Какая категория нужна на экскаватор гусеничный?

Мысль о том, что силу напора можно использовать для передвижения больших машин, появилась у Исаева в 1945 году — он увидел, как из неисправного гидранта бьет вода, и решил, что этот способ заставит «мышцы» экскаватора работать последовательно и на автопилоте. Сказано — сделано: уже в конце 40-х годов Сатовский и Исаев представили вниманию руководства и прессы первый в стране мощный шагающий экскаватор с гидравлическим приводом. Машину, на создание которой требовалось несколько лет, завершили за 8 месяцев, и уже в 1950 г. она начала работать на строительстве Волго-Донского канала. Длина стрелы экскаватора-первопроходца составляла всего 38 метров, а емкость ковша была чуть более 3 кубометров, но и после этого инженеров чуть ли не на руках носили — журналисты, коллеги, даже автор уральских сказов Павел Бажов восторгались экскаватором, называя его «Царь-машиной». Сам Борис Сатовский, однако, не разделял такого мнения — по подсчетам конструктора, при прочих равных стрелу экскаватора можно было сделать длиннее, а платформу — тоньше. Нужно ли говорить, что вскоре на «Уралмаше» создали отрасль тяжелого машиностроения, отвечавшей за производство шагающих экскаваторов со стрелами длиной 90-100 метров.

Расступитесь, экскаватор идет!

Первым экскаватором, вызвавшим у советских людей настоящую гордость, стал знаменитый гигант ЭШ 65/100, который до сих пор стоит в Тулунском угольном разрезе. Каждую деталь машины конструкторы продумывали до мелочей — например, инженер Хаим Винокурский, который проектировал стрелу, вдохновился балетом «Лебединое озеро» и сделал легкую, но прочную конструкцию из труб, скрепленных стальными канатами. Кроме того, шагающий Колосс был сделан из качественного дорогого сплава, а на вопрос о том, зачем делать лопату из золота, Сатовский оскорбленно отвечал, что если ему нельзя будет использовать такую сталь, то он не будет конструировать экскаваторы вообще. Разумеется, дело было не в прихоти разработчика — дешевые сплавы сделали бы и без того грузную машину еще тяжелее, к тому же при сниженных показателях она не смогла бы держать перепады температуры и работать одинаково хорошо при любых условиях.

Для постройки гиганта, который монтировали несколько лет, возвели шатер высотой в 10-этажный дом, куда бесперебойно подавали горячий воздух. Машину собирали параллельно с производством деталей — их доставляли в Иркутскую область со всех концов страны, и если посчитать вагоны с деталями экскаватора, то получится примерно 10 товарных поездов. Окончательно ЭШ 65/100 достроили в 1976 году, и с тех пор он перерабатывал по 10 млн тонн горной массы в год в течение 15 лет.

Почти сразу после создания этого экскаватора, Сатовский сделал проект ЭШ 100/100, который при одинаковой длине стрелы (100 метров) обладал увеличенным объемом ковша (100 кубометров против 65) и весил 10,5 тысяч тонн. Когда рекордный для СССР ЭШ 100/100, создававшийся для работ на Назаровском угольном разрезе, был собран, выяснилось, что рабочая площадь находится в нескольких километрах от места возведения. Поскольку разбирать, перевозить и заново строить экскаватор не было возможности, его решили прогулять до карьера — ради променада железной махины даже пришлось перекрывать Транссибирскую магистраль. Экскаватор пришел на работу вовремя — запас прочности в гидравлическую систему был вложен просто колоссальный. Гигантская машина, повидавшая мир, пробыла на разрезе 13 лет, за которые она переработала более 120 млн тонн породы, а после, когда объемы добываемого угля упали, была законсервирована и сдана в металлолом.

Памятник в степи

У экскаваторов, даже таких прославленных, как творения Сатовского, всегда незавидная судьба — они рождаются на забое и умирают там же, поскольку перегонять такой ходячий дом сложно, дорого и долго. В итоге гигантов либо разбирают на детали, либо оставляют на местности, как это произошло с ЭШ 65/100. Величественная машина высотой в 9-этажный дом, в ковше которой легко могли бы поместиться 4 автомобиля, все еще находится в рабочем состоянии, но в нынешних условиях, когда повсеместно используются усовершенствованные экскаваторы, куда меньшие по размеру и не требующие особенных деталей, пользоваться старым добрым ЭШ 65/100 просто невыгодно. Тем не менее, несмотря на упрощение и удешевление современной техники, ходячие гиганты, созданные на «Уралмаше», до сих пор считаются эталоном качества, и лучшее подтверждение тому — железный исполин, памятник чуду инженерной мысли, до сих пор стоящий в Тулунском разрезе и медленно разрушаемый временем. В 5 тысячах тонн этого экскаватора, который видно едва ли не за километр, все еще дремлет огромная сила, и, возможно, когда-нибудь про законсервированный здесь производственный участок угольного разреза вспомнят и воскресят историю, вновь запустив двигатель величественной машины.

Экскаватор, который страдал лишним весом

Однако не всем шагающим гигантам повезло доживать свой век в карьере — история самого известного экскаватора-ходуна закончилась несколько печальнее. Несмотря на то, что советские конструкторы стремились побить мировые рекорды по масштабу экскаваторной личности, американцев переплюнуть они так и не смогли: в 1969 году на угольном карьере в Огайо появился драглайн 4250-W, он же Big Muskie — самый большой в мире шагающий экскаватор. Все, что связано с этим заокеанским гигантом, до сих пор вызывает удивление: на сооружение экскаватора, который весил около 13 тысяч тонн, имел высоту почти 70 метров, обладал 149-метровой стрелой и ковшом объемом 168 кубометров, ушло 2 года, 25 млн долларов (что сейчас эквивалентно 163 млн) и сотни тысяч человеко-часов, а обслуживала его бригада из пяти человек.

Чтобы обеспечить работу экскаватора, к нему приставили специальную машину — она перевозила кабель под напряжением 13 800 вольт, от которого работали его главные приводы. Карьерный монстр потреблял массу электроэнергии (ее могло бы хватить на 27,5 тысяч домов), поэтому Central Ohio Coal Company пришлось договариваться с местными энергокомпаниями о том, чтобы они обеспечили необходимый запас мощности. Тем не менее, «Биг Маски» работал бесперебойно и особенно активно добывал уголь ночью, поскольку в темное время суток стоимость 1 киловатт/часа была значительно ниже.

Стоит отметить, что из-за своих рекордных характеристик «Биг Маски» мог передвигаться только очень медленно — после того, как на одном участке работа была завершена, экскаватор переползал на расстояние не больше полутора километров, преодолевая его едва ли не за 10 часов. Более того, машина была настолько тяжелой, что для ее передвижения сооружали специальную трассу, укрепленную толстыми деревянными балками (иначе экскаватор мог застрять по дороге, перевернуться или вообще намертво увязнуть в грунте). Однако эти танцы с бубном стоили того — за 22 года службы на угольном разрезе в Огайо, «Биг Маски» удалил около 460 млн кубометров вскрышных пород (для сравнения, при строительстве Беломорско-Балтийского земляных работ было всего на 21 млн. кубометров), вследствие чего на разрезе добыли более 20 млн тонн бурого угля.

Гигант прекратил свою работу в 1991 году, однако предпосылки для этого появились еще в конце 70-х, когда в «Закон о чистом воздухе» внесли поправки о косвенных последствиях угледобычи. С той поры железный гигант тяготил своих хозяев все больше — он требовал особых условий эксплуатации и слишком дорого обходился. Законсервированный «Биг Маски» простоял в карьере вплоть до 1999 года, когда Агентство по охране окружающей среды США потребовало убрать из карьеров всю технику. Тогда, понимая, что дальнейшее промедление повлечет за собой миллионные штрафы, Central Ohio Coal Company утилизировала экскаватор, выручив за его останки почти миллион долларов. Кстати, ковш механического Годзиллы можно увидеть и сейчас — он находится в музее горного дела Miners Memorial Park в Огайо, а вот карьера, где «Биг Маски» проводил раскопки, больше не существует — на его месте теперь располагается сафари-парк The Wilds.

Где и как используют шагающие экскаваторы — обзор

Cамая большая в мире самоходная техника — шагающие экскаваторы.

Шагарь гигантских размеров изготавливается под заказчика, под место будущей работы. Как правило, гиганты поставляются к заказчику по частям и собираются уже на месте.

Но этот вид специальной техники выпускается и достаточно ординарных размеров.

Что такое шаговый экскаватор

Шаговый тип передвижения принципиальным образом отличается от колесного и гусеничного.

Основополагающее достоинство шагарей — это относительно низкое удельное давление, которое они оказывают на грунт при производстве работ.

Другая (колесная, гусеничная) техника в этих условиях функционировать не сможет.

Специальное основание является опорой машины. На нем установлена поворотная платформа (рабочая база) с ковшом, стрелой, блоками наводки, прочим оборудованием и 2-4 лыжами.

Работая, устройство стоит на основании не двигаясь, башмаки подняты и не касаются грунта. При необходимости сделать шаг, лыжи перемещаются в нужную сторону и опускаются на новое место.

Экскаватор переваливает свою массу на башмаки, приподнимая при этом основание, передвигается и снова опускается на плиту. При необходимости цикл повторяется несколько раз.

Скорость передвижения

  • стрела выставлена в сторону направления движения;
  • ковш полностью опорожнен.

Шагари: виды экскаваторов и область их применения

К классу шагарей относят 2 вида специальной техники:

  1. Одноковшовые , оборудованные драглайном (ЭШ).
  2. Роторные многоковшовые (ЭрШР).

Экскаватор — это выемочная землеройная машина. Драглайны и роторные экскаваторы относятся к разным типам.

Драглайны, как одноковшовые экскаваторы, имеют циклическое, прерывное действие. Роторные, многоковшовые, относятся к непрерывнодействующим механизмам.

Принципиальная разница в устройстве 2 видов шагарей предусматривает их назначение.

Применение драглайнов

  • в горнодобыче открытым способом по бестранспортной системе разработки.
  • производства черной и цветной металлургии;
  • гидротехнические сооружения;
  • оросительные каналы — при невозможности размещения экскаватора внутри проектного сечения выработки;
  • прокапывание тоннелей;
  • землеройные работы, связанные с выемкой (перевалкой) большого количества земли/породы нижним черпанием.

Применение роторов (ЭрШР)

  • добыча или вскрыша верхним/нижним черпанием;
  • загрузка породы в транспорт;
  • перемещение породы из забоя;
  • рытье траншей, каналов;
  • загрузка породы или грунта в транспорт;
  • выборочная выемка небольших разносортных пластов полезного ископаемого.

Технические характеристики шагарей

Технические параметры этой тяжелой специальной техники зависят от типа, структуры, строения и назначения.

Общие параметры для всех типов шагарей:

  1. Маленькая скорость передвижения (≤ 450м/час).
  2. Давление на поверхность грунта (87 — 210 кПа).
  3. Вес = от 695 кг до 15 000т.
Читайте также  Экскаватор погрузчик komatsu wb93r 5eo

Принцип драглайна — черпание, а не копание. Драглайны черпают грунт ниже уровня, на котором стоят.

Рабочее оснащение драглайна состоит из ковша, стрелы, сложной системы тросов.

Движение тросов — за счет электролебедок. Ковш подвешен на 3-х тросах: подъемном, тяговом, разгрузочном.

Подъемный трос отвечает за вертикальное перемещение (подъем,спуск), тяговый — подтягивает ковш к машине, а разгрузочный — опрокидывает ковш с грунтом на борт карьера, в отвал. Управляют стрелой отдельные тросовые механизмы.

Его недостатки — прерывность, низкая скорость движения, необходимость подъема всей массы драглайна при шаге.

Оборудование ротора :

  • выдвижная/невыдвижная стрела, на конце которой крепится вращающееся роторное колесо с ковшами;
  • отвальная стрела с противовесом;
  • подпирающая мачта;
  • ленточный конвейер;
  • разгрузочный контейнер или грунтометатель.

Подъем/опускание стрел происходит системы тросов, которая функционирует от электролебедок. Выемка грунта/породы осуществляется ковшами на вращающемся роторном колесе.

Выгрузка производится на ленточный конвейер, который перемещает его для погрузки в контейнер, грунтометатель.

У разгрузочного контейнера — свой поворотный механизм, который обеспечивает его разворот на нужную сторону конвейера. Выгрузка грунта может производиться в любой вид транспорта.

Разгрузка грунта/породы из роторных ковшей происходит под действием гравитации или инерции. Частота вращения роторного колеса при инерционном способе гораздо выше, чем при гравитационном.

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.

Шагающий экскаватор ЭШ 10.70

Наибольшую популярность среди машин, производимых в 1970-80-е г., получил драглайн ЭШ 10.70

Он выигрышно отличался от предыдущих аналогов своими параметрами:

  • стрела = 70 м;
  • рабочий объем ковша = 10 м³;
  • глубина копания = 35 м;
  • небольшой (для этой категории) масса = 695 т.

Оптимизация технических характеристик привело к увеличению производительности.

Сегодня завод производит 13 типоразмеров шагарей с рабочим объемом ковша = 11-100 м³, длиной стрелы = 75-130 м, в том числе модели с пониженным удельным давлением на грунт.

Критерии выбора шагаря

Параметры, которыми нужно руководствоваться при выборе драглайна или ротора для работы.

Характеристика драглайна:

  • вылет стрелы (40 — 130м);
  • ковш, объем (4,0 — 100м³);
  • высотой выгрузки (20 — 60м);
  • глубина копания (38 — 56м);
  • радиус копания, выгрузки (38 — 125м).

Характеристика ротора:

  • диаметра роторного колеса (5 — 18м);
  • количество ковшей (12 — 20шт.);
  • максимальный объем ковша = 12500 л;
  • выработка >10000 м3/ч;
  • высотой разработки (12 — 50м);
  • глубиной копания (0,5 — 45м).

Главное достоинство роторных экскаваторов — одновременные выемка и транспортировка (в отвал, транспортные средства).

Преимущества шагающих экскаваторов

  • умение маневрировать в ограниченном пространстве и стесненных условиях;
  • надежность и безопасность обеспечивается наличием ИДС (информационно-диагностической системы);
  • повышенная проходимость на мягких, слабых грунтах;
  • широкий диапазон рабочих температур от -50° до +40°.

Шагающие экскаваторы надежны, долговечны; рыхлые и легкие грунты и породы не помеха для этих машин. Одна единица такой спецтехники заменит целый автопарк.

Фото шагающих экскаваторов за работой

На фото представлены шагающие экскаваторы ЭШ.





Видео с шагарями

На видео представлена работа шагающего экскаватора ЭШ 10.70

Шагающие драглайны

А.В. Груздев, технический директор дивизиона «Горное оборудование» ООО «Уралмаш — Инжиниринг» И.Н. Сандригайло, доцент, к.т.н., Уральский государственный горный университет

Многолетний опыт эксплуатации крупных шагающих экскаваторов-драглайнов на горных предприятиях мира свидетельствует о высокой эффективности этих машин.

К важнейшим их преимуществам следует отнести возможность осуществления не только выемки, но и доставки пород в ковше непосредственно во внутренние отвалы за счет большой длины стрелы. При этом, благодаря возможности экскавации как нижним, так и верхним черпанием обеспечивается разработка месторождений с большой мощностью вскрыши и высокими уступами, а низкое удельное давление на грунт при работе и передвижении позволяет осуществлять эксплуатацию экскаватора при низкой несущей способности грунтов.

Эти особенности крупных драглайнов, наряду с высокой производительностью и надежностью, обеспечили значительное их распространение на карьерах и разрезах мира. Cегодня в России находится в эксплуатации 91 крупный драглайн с ковшом вместимостью от 15 до 100 м3 и длиной стрелы 90-100 м. Все эти машины выпущены Уралмашзаводом, входящим в настоящее время в ЗАО Машиностроительная корпорация «Уралмаш» (МК «Уралмаш»).

Только на угледобывающих предприятиях Российской Федерации, где драглайны эксплуатируются более пятидесяти лет, ими по бестранспортным схемам перемещается около 30% от общего объема всех вскрышных пород.

За пределами России 243 крупных драглайна работают на горных предприятиях 12 стран мира, перемещая каждый год 3360 млн. м3 горной массы. Наибольшие парки таких машин эксплуатируется в США, Австралии, ЮАР, Канаде и Индии. Только в одних США 101 крупный драглайн ежегодно переваливает 1450 млн. м3 горной массы.

Основными тенденциями в развитии драглайнов длительное время являлось увеличение вместимости ковша и длины стрелы. Однако, в последние годы направление по созданию все более крупных драглайнов, по-видимому, исчерпало свои возможности, что определяется экономической целесообразностью. Дальнейшее развитие этого вида техники связано с совершенствованием ее конструкции. Это, в первую очередь, объясняется тем, что увеличенные затраты на особо крупные экскаваторы-драглайны не компенсируются пропорциональным возрастанием их производительности за границами некоторого предельного значения мощности машины.

На сегодняшний день крупные шагающие экскаваторы-драглайны выпускают только три производителя в мире. Это МК «Уралмаш», находящаяся в России, и американские фирмы Bucyrus и P&H.

Являясь одним из крупнейших в мире производителей шагающих драглайнов, Уралмашзавод с 1949 года выпустил и поставил на горные предприятия более 250 крупных машин с ковшом вместимостью от 11 до 100 м3 и длиной стрелы от 65 до 100 м. Эти экскаваторы нашли широкое применение на открытых разработках угля, железных и марганцевых руд, бокситов и горно-химического сырья.

Десятки шагающих экскаваторов были поставлены в Индию, Монголию, КНДР и страны СНГ, где они зарекомендовали себя как высокопроизводительные, надежные машины, хорошо приспособленные для работы в любых климатических и горно-геологических условиях.

Накопленный опыт использования крупных шагающих экскаваторов Уралмашзавода показал, что при бестранспортных системах разработки их применение позволяет в 2-3 раза снизить затраты на производство 1 м3 вскрыши и в 3-4 раза уменьшить трудоемкость вскрышных работ.

Высокие технологические параметры шагающих драглайнов, производимых МК «Уралмаш», обеспечиваются рядом оригинальных конструкторских решений. К ним относятся:

— трехгранная стрела из трубчатых поясов, соединенных между собой распорками из труб и вантами из предварительно натянутых канатов. По сравнению со стрелами решетчатой конструкции, применяемыми другими экскава-торостроительными фирмами, трехгранные вантовые стрелы Уралмашзавода имеют меньшую массу, проще в изготовлении и монтаже;

— гидравлический механизм шагания, имеющий меньшую массу по сравнению с механическим ходом и обеспечивающий возможность изменения длины шага и плавность передвижения, что снижает динамические нагрузки на металлоконструкции и другие узлы экскаватора при его перемещении;

— сравнительно невысокая поворотная платформа, образующая с надстройкой единую пространственную силовую конструкцию и отличающаяся меньшей массой и значительно меньшим объемом сварочных работ при монтаже экскаватора.

Драглайны оснащены автоматической централизованной системой смазки, обеспечивающей долговечность механизмов и узлов экскаватора с минимальными потерями мощности на трение и позволяющей экономично расходовать смазочные материалы. Информационно-диагностическая система на микропроцессорной базе позволяет контролировать расход электроэнергии, загрузку и наличие вентиляционного потока электрических машин, температуру подшипников и обмоток возбуждения, наладочные параметры.

На Уралмашзаводе создан один из крупнейших в мире драглайнов ЭШ-100.100, работавший на разрезе «Назаровский» с 1977 года. Масса машины -10300 т, вместимость ковша — 100 м3, а длина стрелы — 100 м. При его создании, монтаже и эксплуатации решены многие сложные научно-технические и производственные проблемы.

В 1993 году на разрезе «Тулунский» запущен в эксплуатацию второй по величине шагающий экскаватор, изготовленный Уралмашзаводом — ЭШ65.100 с ковшом вместимостью 65 м3 и длиной стрелы 100 м. Уже в первый же год эксплуатации его производительность составила 10 млн. м3 горной массы. Экскаватор оснащен гидравлическим механизмом шагания с полным отрывом опорной рамы от грунта посредством четырех подъемных цилиндров, опирающихся на скользящие опоры. Экскаватор при массе 5450 т показал хорошую проходимость при движении по слабым грунтам. В 1999 году на УЗТМ изготовлен и поставлен на разрез «Му-гунский» новый крупный шагающий экскаватор ЭШ-40.100 с ковшом вместимостью 40 м3 и длиной стрелы 100 м.

С 2003 года в Монголии на разрезе «Шивээ-Овоо» эксплуатируется новый драглайн ЭШ-25.90. Экскаватор снабжен самой современной цифровой системой управления, информационно-диагностической системой и системой смазки фирмы Lincoln (Германия).

Регулярным спросом пользуется экскаватор ЭШ-20.90, сменивший хорошо зарекомендовавший себя в работе на отечественных и зарубежных горных предприятиях драглайн ЭШ-15.90А. Высокая эффективность применения данных машин определила их широкое использование при добыче угля и руд. В эксплуатации на горных предприятиях сегодня находится 61 драглайн ЭШ-20.90.

В связи с потребностью российских горных предприятий в шагающих экскаваторах с ковшами вместимостью 10-11 м3 и стрелой 70-75 м МК «Уралмаш» разработана новая модель экскаватора ЭШ-11.75, имеющая повышенную надежность и проходимость за счет более прочного рабочего оборудования, более низкого удельного давления на грунт при работе и передвижении. Экскаватор имеет трехгранную ван-товую стрелу, электромеханический ход и скорость передвижения до 200 м/час. Первый такой драглайн уже в течение 6 лет успешно работает в ЗАО «Надеждинское» (ОАО «Лен-золото»). Второй ЭШ-11.75 эксплуатируется на разрезе «Степной» компании «Русский уголь», а третий — на разрезе «Майкубенский» в Республике Казахстан.

В последние годы разработаны проекты шагающих экскаваторов нового поколения. Сформирован ряд базовых моделей. Учитывая потребность горнодобывающих отраслей, предложены также модификации базовых моделей — экскаваторы с удлиненными стрелами при несколько меньшей вместимости ковша и экскаваторы с пониженным давлением на грунт. Применение экскаваторов с удлиненными стрелами обеспечивает снижение затрат на вскрышные работы за счет уменьшения коэффициента переэкскавации при бестранспортной системе разработки. Модификация экскаваторов с пониженным на 20-25% давлением может более эффективно использоваться на слабых грунтах и при отвалообразовании.

Новые технические решения, применяемые при создании шагающих экскаваторов-драглайнов, обеспечили снижение эксплуатационных издержек и энергозатрат на экскавацию при значительном росте производительности и эффективности их применения. Всего на сегодняшний день МК «Уралмаш» предлагает 13 типоразмеров шагающих экскаваторов и 6 их вариантов с пониженным давлением на грунт.

При высоком техническом уровне, экскаваторы-драглайны, производимые МК «Уралмаш», выгодно отличаются конкурентной ценой от машин аналогичного класса зарубежных производителей.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: