Что такое шагающий экскаватор?

Исполинские тихоходы: как и куда шагают экскаваторы

Что такое шагающий экскаватор?

Проект Discovery Channel «Техногеника», посвященный грандиозным достижениям российской и советской инженерной мысли, рассказывает о том, как создавались такие исполины и что останавливает ход шагающих колоссов.

В Тулунском районе Иркутской области прямо посреди степи возвышается железный гигант — шагающий экскаватор ЭШ 65/100, увидеть который целиком можно лишь с расстояния в сотни метров. По размеру он сравним с многоподъездной девятиэтажкой, изнутри похож на огромный лабиринт, а в его ковш легко помещается четыре легковых автомобиля. Это — шагающий экскаватор, самая сложная из землеройных машин.

Не изобретая колесо

В 1878 году на Всемирной выставке в Париже изобретение русского математика и механика Пафнутия Чебышева произвело настоящий фурор. Стопоходящая машина — так профессор окрестил свое детище — приводилась в действие за счет преобразования вращательного движения в приближённое к прямолинейному. Она имитировала походку лошади и стала первым в мире шагающим механизмом. Ученого попросили подарить образец, однако Чебышев предпочел увезти изобретение обратно на родину, оставив европейцам только гравюрные чертежи. Он был уверен, что его механизм найдет применение в России, однако конструкторы обратились к нему лишь спустя почти полвека.

Первая послевоенная пятилетка 1946−1950 годов была направлена на восстановление страны, ее экономики, сельского хозяйства, науки и, конечно, промышленности. Гигантские стройки требовали все больше сырья и активных разработок месторождений. Прежние технологии изживали себя, а редкие паровые экскаваторы не спасали.

Помимо этого, традиционный, подземный метод добычи ископаемых был связан с высокими рисками для жизни, а открытые горные работы намного безопаснее шахт. Справиться с большим объемом пород может только большая машина, однако в этом случае, по закону квадрата-куба, существенно возрастает давление на грунт — настолько, что при весе больше тонны колесная и гусеничная техника сначала просто увязнет, а потом и вовсе утонет в земле.

Горнодобывающей промышленности нужны были принципиально новые технологии — и тогда появились шагающие экскаваторы.

На своих двоих

Шагающий экскаватор ЭШ-13/50

В основании шагающих экскаваторов лежит плита — в зависимости от размера самого драглайна она может достигать площади, например, 40 на 50 метров, и позволяет многократно снизить давление на грунт. Помимо этой платформы, на которой машина покоится в неподвижном состоянии, у экскаватора есть и опорные башмаки — те самые «ноги», на которых он ходит.

При необходимости передвинуться — сделать шаг — вес переносится на башмаки, а платформа приподнимается вместе со всем корпусом машины — то есть в этот момент весь драглайн стоит только на «ногах». Затем он перемещается в нужную сторону (большинство машин может ходить только вперед, но бывают и исключения) и опускается на землю, снова упираясь в грунт плитой, подтягивает за собой башмаки и переносит на них свой вес.

Цикл повторяется столько, сколько необходимо для транспортировки экскаватора к нужному месту карьера, однако скорость гигантов, чей вес достигает 5−6 тысяч тонн, несравнима с их размерами — в среднем они делают 80 метров в час.

Драглайн огромным ковшом вскрывает целину, где на доступной глубине (до 60 метров) лежат полезные ископаемые, зачерпывает грунт и переносит в отвал. Все это занимает примерно 60 секунд, в зависимости от породы и забоя. Одно из основных достоинств такого метода добычи заключается в том, что у него нет почти никаких ограничений — разве что местность должна быть пологая, а не холмистая. Поскольку сами башмаки очень крупные, то экскаватор может спокойно ходить по краю ямы и не застревать. С точки зрения операционных затрат — это самый дешевый и безопасный способ вскрыши.

Первые шаги

Первый в мире шагающий экскаватор был создан в 1913 году, когда американец Оскар Мартинсон изобрел шагающий механизм для драглайна. Однако и первая, и последующие зарубежные машины использовали механический ход — в них стояли эксцентрики, приводящие в движение башмаки.

Читайте также  Садовый опрыскиватель своими руками как сделать?

Отцом же шагающих экскаваторов в том виде, в котором они известны сейчас, был советский конструктор, главный специалист горнорудного машиностроения Уралмашзавода — Борис Иванович Сатовский. Всего за 8 месяцев 1948 года Сатовский и его команда разработали первый в СССР — и в мире — шагающий экскаватор с гидравлическим движителем — приводом, позволившим многократно увеличить работоспособность и нарастить мощность машины.

Такие сроки кажутся немыслимыми даже для стахановских темпов, ведь, по нормативам, на разработку машины от проектирования до выпуска из цеха отводится 3 года.

Первый шагающий экскаватор был введен в эксплуатацию в 1949 году. Это был ЭШ 14/75 (объем ковша — 14 кубометров, длина стрелы — 75 метров) и отправился он прямиком на строительство Волго-Донского канала, где проработал ровно 30 лет, побив все возможные рекорды долголетия. Павел Бажов окрестил его «Царь-машиной», однако, по сравнению со следующими поколениями, ЭШ 14/75 можно назвать игрушечным.

Второй по величине шагающий экскаватор в мире — ЭШ 100/100 — стал советским ответом на американский драглайн Big Muskie, который был абсолютным рекордсменом по габаритам, пока его не демонтировали.

Легендарный Big Muskie

ЭШ 100/100, детище Сатовского, получился поистине масштабным: в его ковше могла бы разместиться двухкомнатная квартира, а комплектующие доставляли на монтажную площадку рядом с Назаровским разрезом два десятка товарных поездов. Однако, когда сборка закончилась, обнаружили, что карьер располагается в нескольких километрах.

ЭШ 100/100 отправился к забою пешком, а, чтобы гигант мог перешагнуть рельсы, пришлось даже на время перекрыть Транссибирскую магистраль. Экскаватор проработал в Назаровском разрезе с 1977 по 1993 годы, переместив за это время 127,7 миллиона кубометров горной породы.

После распада СССР начался не самый благополучный экономический период в истории России, и ЭШ 100/100 оказался невостребованным — в конечном итоге его разобрали на металлолом.

Бездействующий чемпион

После того как признанные гиганты и рекордсмены — Big Muskie и ЭШ 100/100 — были демонтированы и списаны, титул самого большого шагающего экскаватора в мире принадлежит российскому ЭШ 65/100.

В его ковш объемом 65 кубометров влезает четыре легковых автомобиля, а вес всего драглайна достигает 6 тысяч тонн. На создание машины ушло три года и еще четыре — на наладку и настройку, а с Уралмашзавода комплектующие транспортировали десять товарных поездов.

Всю свою жизнь он провел на Тулунском разрезе, разрабатывая карьер практически в одиночку — за исключением экипажа. Однако, как и в случае с ЭШ 100/100, в начале 90-х годов и ЭШ 65/100, и забой оказались в запустении, поэтому добычу ископаемых свернули, а драглайн законсервировали.

И, хотя самый большой в мире шагающий экскаватор давно стоит как вкопанный, все его детали находятся в рабочем состоянии — в любое время машина готова сделать свой впечатляющий шаг.

Смотрите второй сезон программы «Техногеника» c 18 февраля по субботам в 15:00 на Discovery Channel.

Источник: https://www.popmech.ru/technologies/news-333192-ispolinskie-tikhokhody-kak-i-kuda-shagayut-ekskavatory/

Гигант карьеров — шагающий экскаватор

Что такое 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.infoФото 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.

Читайте

Как модернизировался шагающий карьерный экскаватор ЭШ 15-90

Читайте также  Как отрегулировать клапана на четырехтактном двигателе?

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 см2. Экскаваторы, имеющие в своем распоряжении механизм шагания, такой проблемы не имеют.

Источник фото: techstory.ruНазначение 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.

Читайте

Самый большой экскаватор в мире

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.ruМеханизм «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/см2. Во время перемещения цифры несколько выше — 1-1,5 кгс/см2. ЭШ-драглайны выпускаются с ковшами емкостью 4, 6, 10, 14, 15, 25, 50 м3 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 м3.

Читайте

Самый большой погрузчик в мире

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 м3) и вылета стрелы (в м). Например, ЭШ-15/90 — экскаватор шагающий, вместимость ковша которого 15 м3, стрела имеет длину 90 м.

, как шагает шагающий экскаватор

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 м3 породы. Передвигался титан на 20-метровых «лыжах».

Читайте также  Что такое КУН на тракторе?

Источник фото: techstory.ruСамый 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».

Смотрите

Все объявления о продаже карьерных экскаваторов

Производством новых экскаваторов шагающего типа в настоящее время занимаются НКМЗ и Уралмаш. Последний предлагает 13 типоразмеров ЭШ-драглайнов с ковшами объемом 11-100 м3 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 м3. грунта. Емкость ковша составляла 100 м3, 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.comФото шагающего монстра. Их конструкция с момента изобретения не претерпела значительных изменений

НКМЗ свои великаны производит с «черпаками» объемом от 6 до 20 м3 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.

шагающего экскаватора

с канала «Discovery Channel Россия»

Источник: https://maxi-exkavator.ru/articles/excavators/~id=3091