Шагающий экскаватор: размеры, устройство, фото

Среди различных видов спецтехники к особой категории сверхтяжелых машин относятся шагающие экскаваторы. Они используются в горнодобывающей промышленности, металлургическом производстве, сооружении гидротехнических объектов, ирригационных каналов и других различных землеустроительных работах, требующих больших объемов выемки и перегрузке грунта.

Шагающие экскаваторы

При помощи шагающих экскаваторов выполняются вскрышные работы по разработке открытым способом различных видов полезных ископаемых и выемке грунтов с выгрузкой их на специально подготовленные места (отвалы).

Основным преимуществом шаговых экскаваторов является достаточно низкое удельное давление, оказываемое ими на грунт при проведении работ. Это обеспечивается особой конструкцией несущего шасси с использованием специальной плиты в качестве опорного основания.

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.

Однако гибкая подвеска ковша вызывает его периодическое маятниковое раскачивание, что затрудняет достаточную точность копания и выгрузки грунта или породы непосредственно в грузовые транспортные средства. Поэтому выгрузка осуществляется на специально оборудованную площадку (отвал), откуда происходит перезагрузка грунта в грузовой транспорт при помощи дополнительной спецтехники.

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.

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.

Технические параметры

Данные экскаваторы относятся к классу сверхтяжелой спецтехники и характеризуются различными техническими параметрами, зависящими от их типа и особенностей конструкции.

Экскаваторы-драглайны характеризуются:

• длиной стрелы (от 40 до 130м);
• объемом ковша (от 4,0 до 100 куб.м);
• мах высотой выгрузки (от 20 до 60м);
• мах глубиной копания (от 38 до 56м);
• мах радиусом копания и выгрузки (от 38 до 125м).

Роторные экскаваторы характеризуются:

• размером диаметра ротора (от 5 до 18м);
• числом ковшей на роторе (от 12 до 20шт.);
• мах высотой копания (от 12 до 38м);
• мах глубиной выкапывания (от 0,5 до 45м).

Общими характеристиками для всех типов шагающих экскаваторов являются:

• мах скорость движения (до 450м/час);
• мах давление на поверхность грунта (от 0,85 до 2,1кгс/кв.см или от 87 до 210кПа);
• мах рабочий вес (от 840 до 15000т).

Основные производители

Свыше 80% используемых в нашей стране шагающих экскаваторов выпущено двумя основными производителями: Новокраматорским машзаводом (НКМЗ) и Уральским машинотракторным заводом (Уралмаш или УЗТМ).

НКМЗ

Производство первых моделей шагающих экскаваторов-драглайнов началось на предприятии с конца 40-х г. ХХ столетия, а к концу 50-х был налажен выпуск роторных экскаваторов.

Одной из самых популярных моделей, выпускаемых заводом в 70-80-е г., являлся экскаватор Эш 10-70, выгодно отличавшийся от своих аналогов наибольшей производительностью за счет увеличенного размера стрелы до 70 метров, вместимости ковша 10 кубометров, наиболее максимальной глубины копания до 35 метров и относительно небольшим рабочим весом 695 тонн. С середины 90-х г. вместо Эш 10-70 выпускается его модернизированная версия Эш 11-70 с увеличенным объемом ковша.

Фото шагающего экскаватора производства НКМЗ

В настоящее время на НКМЗ производится 9 моделей экскаваторов-драглайнов, имеющих различную производительность и другие технические параметры.

Приведем их основные технические параметры:

Параметры	Эш 6,5-45	Эш 11-70	Эш 14-50	Эш 15-80	Эш 20-65	Эш 20-90	Эш 10-100
Объем ковша (куб. м)	6,5	11,0	14,0	15,0	20,0	20,0	10,0
Длина стрелы (м)	45	70	50	80	65	90	100
Мах глубина выкапывания (м)	22,0	35,1	21,0	40,3	32,2	42,5	50,1
Мах радиус копания (м)	43,5	66,5	46,5	76,5	61,0	83,5	93,5
Мах высота выгрузки (м)	19,5	27,5	20,5	32,2	27,0	38,5	42,2
Мах скорость движения (м/час)	133	200	200	200	200	200	200
Мах давление на грунт (кПа)	58,8	95,7	82,84	98,3	88,2	105,2	98,4
Производительность (куб.м/час)	557	754	1292	931	1385	1200	600

 

Модельный ряд роторных экскаваторов, выпускаемых сегодня заводом, включает 8 моделей:

Параметры	Эр 800Г	Эр 1500	Эр 3000	Эр 3500М	ЭрШР 4500-21	ЭрШР 4500-30	ЭрШР 5250	ЭрШР 7000
Диаметр ротора (м)	5,0	6,8	8,6	10,6	11,0	12,5	16,5	16,5
Число ковшей ротора (шт)	20	12	16	16	16	16	16	16
Мах высота копания (м)	12,5	16,5	20,0	23,1	21,3	30,2	33,1	37,5
Мах глубина выкапывания (м)	0,6	1,7	2,1	1,8	2,0	3,1	2,6	3,2
Мах скорость движения (м/час)	450	480	540	480	120	120	120	120
Мах давление на грунт (кг/кв.см)	1,32	1,21	1,23	1,25	1,08	1,13	1,43	1,55
Масса экскаватора (т)	380	710	1140	1280	1470	2270	3760	4370

 

Отличительными особенностями производимой НКМЗ спецтехники является наличие комфортабельной кабины для оператора, современных приборов управления и контроля, надежность и долговечность основных механизмов и узлов.

«Уралмашзавод»

Выпуск первых моделей шагающих экскаваторов-драглайнов начался на заводе с конца 40-х г. ХХ столетия. В настоящее время Уралмашем производится 13 моделей такой спецтехники, 6 из которых обеспечивают пониженное давление на грунт во время работы.

На фото шагающий экскаватор производства «Уралмашзавод»

Приведем основные технические параметры некоторых моделей:

Параметры	ЭШ 11-75	ЭШ 20-90	ЭШ 40-100	ЭШ 65-100	ЭШ 30-110	ЭШ 25-120	ЭШ 40-130	ЭШ 100-100	ЭШ 100-125
Объем ковша (куб.м)	11,0	20, 0	40, 0	65, 0	30, 0	25, 0	40, 0	100, 0	100, 0
Длина стрелы (м)	75	90	100	100	110	120	130	100	100
Max глубина выкапывания (м)	38,2	43,1	47,2	46,3	53,0	57,2	60,1	47,0	52,4
Max радиус копания (м)	71,4	83,0	94,8	97,5	103,2	117,8	124,2	97,4	118,0
Max высота выгрузки (м)	30,5	38,5	40,2	38,6	46,4	52,3	56,7	43,6	56,2
Max давление на грунт (кПа)	87,0	105,0	137,0	125,0	137,0	137,0	125,0	180,0	180,0
Общая масса (т)	840	1690	3310	5480	3420	3400	5460	10300	10000

Данная спецтехника отличается хорошей маневренностью и повышенной проходимостью, простотой в обслуживании и ремонте, надежностью, эффективность и безопасностью во время эксплуатации.

На видео шагающий экскаватор в процессе работы:

Шагающее ходовое оборудование состоит из опорной рамы (базы) и механизма шагания. Последний имеет лыжи (башмаки), механизм перемещения и привод.

Схемы механизмов шагания различаются по конструкции механизма шагания и могут быть гидравлическими и кривошипными (рис. 12.8). Они состоят из двух одинаковых, синхронно работающих механизмов шагания, расположенных симметрично, относительно продольной оси экскаватора.

Рис. 4.12. Трехопорные схемы механизмов шагания:

а – кривошипно-шарнирного с треугольной рамой; б – кривошипно-ползункового; в гидравлического; г – двухкривошипного

При любом виде шагающего ходового оборудования полный цикл передвижения экскаватора складывается из следующих элементов: подачи лыж на грунт, подъема экскаватора, передвижения экскаватора, опускания экскаватора, подъема лыж в исходное положение.

Независимо от вида шагающего ходового оборудования (кроме специального – ЭШ 100.100 и ЭШ 65.100), в момент непосредственного передвижения, экскаватор опирается на две лыжи и на часть опорной базы. Поэтому он называется трехопорным. Поскольку у таких экскаваторов центр тяжести находится впереди оси механизма шагания, передвижение машины может быть осуществлено только в направлении противовеса.

На драглайнах НКМЗ (Украина) и на всех моделях драглайнов зарубежных фирм применяются кривошипные системы различных видов: кривошипно-шарнирная с треугольной рамой («Marion», см. рис. 4.12, а), кривошипно-ползунковая («Page», см. рис. 4.12, б), двухкривошипная («Marion», см. рис. 4.12, г), кривошипно-эксцентриковая (НКМЗ) и эксцентриковая с тягой («Marion»).

Все модели драглайнов УЗТМ (за исключением ЭШ 11.75) и модель 4250-W «Busyrus» (США) оборудованы гидравлическими механизмами шагания.

Механизм шагания с электромеханическим приводом (рис. 4.13) впервые применен на шагающем экскаваторе ЭШ 11.75 в 1996 г.

Рис. 4.13. Механизм шагания с электромеханическим приводом шагающего экскаватора ЭШ 11.75:

1 – эксцентрик с валом; 2 – нога 3 – рычаг; 4 – башмак; 5 – подпятник; 6 – вкладыш сферический; 7 – крышка; 8 – ось; 9 – опорные ролики; 10 – втулка бронзовая; 11 – втулка сферическая; 12 – крышка сферическая; 13 – корпус сферический; 14 – подшипник конический двухрядный; 15 – кольца опорные; 16 – канаты

В отличие от гидравлического, он более простой в обслуживании и эксплуатации, надежен и имеет более высокую скорость передвижения. Механизм шагания имеет электродвигатель постоянного тока, трехступенчатый редуктор, бортовые зубчатые передачи открытого типа, правые и левые эксцентриковые валы, ноги, установленные на конических подшипниках качения и башмаки с шаровыми опорами для ног.

Гидравлический механизм шагания экскаваторов ЭШ 15.90 (рис. 4.14), ЭШ 25.100 и других состоит из лыж 1, подъемного 2 и тягового 3 гидроцилиндров.

а) б)

Рис. 4.14. Гидравлический механизм шагания экскаватора ЭШ 15.90:

а – схема механизма; б – общий вид

Шагающий экскаватор — что это такое? Как работает. Чем отличается ШЭ от других экскаваторов

Если вам хоть раз удалось видеть, как добываются природные богатства, то вам, без сомнений, навсегда запомнился карьерный экскаватор, который выделяется на фоне остальной подобной техники своими габаритами и умением «шагать»! За последнюю особенность ему дали имя – «шагаю

В обязанности ЭШ входит разработка и перевалка грунтов на вскрышных работах угольных и горнорудных карьеров, а так же его применяют для производства земляных работ на строительстве крупных гидротехнических сооружений. Такой механизм передвижения, который и дал название этим экскаваторам, выбрали неслучайно, дело в том, что масса мощных и крупных экскаваторов весом от 180 до 10.000 тонн и при применении в качестве хода любого другого, на грунт оказывало бы сверхвысокое давление, что никак не способствовало бы устойчивости. Шагающее устройство, как таковое, к работе подключается лишь при передвижении экскаватора, Ну а все же остальное время «тело» экскаватора опирается на круглую базу, которая обладает большой опорной площадью, и благодаря такому ходу на грунт давление становится в разы меньше, чем у обычных гусеничных карьерных экскаваторов. В двух словах, этот «девайс» работает так – экскаватор в неподвижном состоянии на грунт опирается опорной плитой в своём основании, а когда необходимо «шагать», то, при шаге вес перенаправляется на «лыжи», или башмаки. А каждый башмак управляется гидроцилиндрами — двумя парами на каждый. Экскаватор, при выполнении шага поднимается над поверхностью, где стоит, смещается на определённое расстояние, и снова опускается на опорной плитой на землю. В свою очередь, опорные башмаки поднимаются над грунтом, переносится вперёд, затем цикл при необходимости повторяется. Но об этом попозже. Поворотной платформы обладают низким расположением, что просто необходимо для того, чтобы упрощать механизм хода и увеличить устойчивость экскаватора. Этим и объясняется практическое применение исключительно одного рабочего оборудования — драглайна (помимо этого, возможно также использование оборудования грейфера). И в силу этого, корректнее было бы называть эти исполины, не шагающие экскаваторами, а шагающими драглайнами. Сейчас, как правило, они и оборудуются механизмом драглайна.

Итак, разница между экскаватороами-драглайнами и обычными экскаваторами состоит в том, что у первых, вместо жёсткого крепления ковша к рукояти применяется гибкая цепная подвязка ковша к канатам. И там расчет сделан на то, чтобы машина именно черпала, а не копала.

В условиях карьера обычные экскаваторы для их эксплуатации на гусеничном ходу имеют строгое ограничение по весу — 800 тонн. А при превышении этого значения довольно сложно, а точнее практически невозможно, добиться допустимого значения давления на почву, который равняется 2 кг на см2. Вот здесь и кроется одно из важных преимуществ экскаваторов, которые имеют в своем распоряжении шагающий механизм — у них данная проблема отсутствует.

В СССР, а после и в РФ принято обозначение для шагающих экскаваторов – ЭШ.
Было принято решение задействовать драглайны весом от 500 тонн и со стрелой от 60 метров для погрузки горной массы в карьерный транспорт ещё в самом начале пректирования и производства ЭШ. К примеру, при необходимости разработки обводненных горизонтов, где неустойчивое основание ограничивает возможности установки классических механических лопат и прокладка дороги для спецтранспорта нецелесообразна.

Однако, как оказалось впоследствии, классические шагающие экскаваторы эффективно не в состоянии справиться с подобными работами.

Поподробнее о том, как шагает шагающий экскаватор?

Устройство «шагания» ЭШ состоит из двух лыж, которые связаны посредством гидроцилиндры или эксцентрикового механизма, и круглой рамы снизу. На раме установлена поворотная платформа через опорно-поворотный механизм.

Своё шагание «гигант» осуществляет следующим способом. Чтобы ЭШ сделал первый «шаг», производится выдвижение лыж в необходимую сторону при помощи гидроцилиндров с последующим опусканием их на землю. Далее, посредством тех же гидроцилиндров, корпус машины поднимается вверх до максимума. В этот момент гидроцилиндры установлены вертикально, а конец опорной рамы тянется по земле со стороны стрелы. Корпус экскаватора, после того, как выбирает направление для движения, а потом медленно возвращается на опорную раму. Машина. таким образом, выполнив «шаг», должен либо сделать последующее движение, либо возвращаться к работе. При эксплуатации ЭШ его лыжи находятся в поднятом положении, и не создают лишних помех для поворотной платформы и вообще, для другой техники вокруг.

При первом взгляде может создаваться впечатление, что это агрегатище двигается медленно, не быстрее улитки. Но это далеко не так — ЭШ за час может «проползти» до 200 м. При работе шагающего экскаватора, его шагающый ход обладает удельным давлением, которое лежит в диапазоне 0,4-1 кгс/см2. Но это при статике — а во время его перемещения эти цифры возрастают 1,5-2,5 раз — 1-1,5 кгс/см2.

ЭШ-драглайны с конвейера сходят со стрелами 40, 60, 75, 90, 100 метров в высоту и ковшами ёмкостью 4, 6, 10, 14, 15, 25, 50 м3. Некоторые бренды производят технику со стрелами до 120 метров в высоту и ковшами для больших объёмов вскрышных работ, которые вмещают от 40 до 100 м3.

Классический ЭШ снабжается стрелой, упряжью ковша, устройствами подъёмных и тяговых тросов. Чтобы оторвать ковш от забоя и поднять над землёй, применяется подъёмный трос. На предельном рабочем радиусе происходит выгрузка. Масса из ковша, при этом падает на землю россыпью.

В РФ, а также во времена СССР, существует система обозначений шагающих экскаваторов с указанием объёма ковша — в м3, и вылёта стрелы в метрах. К примеру, шагающий экскаватор модели ЭШ-15/90, с вместимостью ковша 15 м3, стрела обладает длину 90 м.

Самый большой шагающий экскаватор «Биг Маски». Фото

Самым тяжелым шагающим экскаватором в мире принято считать монстра, созданного в 60-х. Это ЭШ компании Бьюсайрус Эри (Bucyrus) Биг Маски 4250-W, который использовали на угольном разрезе, штат Огайо. Он усердно работал в течении около тридцати лет, и за всё свою трудовую жизнь переместил объём горной массы, которые, например, как минимум в два раза больше, чем объём земляных работ при постройке Панамского канала.

Экскаватор обладал следующими исполинскими размерами: имел «рост» 67,8 м, ширину — 46,2 м, и длину 148,6 м. Выражаясь простым языком, он имел размеры 22этажного дома
Объём его корпуса внутри составлял 46х49х40 м. Весил же это чудище 13.500 тонн! Стрела имела длину 95 м, на ее конце был подвешен огромный ковш при помощи стальных трос диаметром 127 метров и весом 230 тонн! Это огромное «ротище» машины мог зачерпывать до 168 м3 породы. Этот титан передвигался на двадцатиметровых «лыжах».

О шагающих экскаваторах отечественного производства

В наше время почти весь «род» экскаваторов-драглайнов РФ, Беларуси и остальных стан СНГ во многом состоит из «мастодонтов» еще советской эпохи. Эти «старички» по своей производительности, как отмечают специалисты, могут легко заткнуть за пояс аналогичный современный импортный аналог. В конструкции шагающих монстров с момента их проектирования никаких значительных изменений внесены не были, а советское качество выпущенной в то время техники позволяет периодически отодвигать их выход на заслуженный отдых.

Ну а в наше время производством новых шагающих экскаваторов занимаются Уралмаш и НКМЗ.

О технике Уралмаш. В этой фирме предлагают 13 типоразмеров ЭШ-драглайнов с ковшами объемом 11-100 м3 и стрелами длиной 75-130 м и шесть моделей. Они обладают пониженным удельным давлением на землю.

Следует отметить, что в Уралмаше выпустили самый крупный шагающий экскаватор на территории СССР и РФ — ЭШ 100/100. В течении года его продуктивность составляла 17 млн. м3. грунта. Он обладал ковшом ёмкостью сто м3, при длине стрелы — 100 м. Советский гигант обладал весом 10.300 т, и габаритами кузова — 43.0х28.0х63.0 м и поворотной платформы — 42.0х28.0 м.

Здесь приведены некоторые конструктивные особенности современных шагающих экскаваторов-драглайнов производства Уралмаш:
* оператор может управлять машиной с двух сторон благодаря наличию двух кабин;
* ИДС — информационно-диагностическая система, контролирует эффективность работы экскаватора, следит за потреблением электроэнергии, загрузки и т. п. ИДС сделана на микропроцессорной базе;
* опорная рама и поворотная платформа — секционные, они соединены высокопрочными болтами, и благодаря современной продуманной конструкции позволяют на монтаж тратить меньше времени;
* механизм поворота может быть оснащён редукторами цилиндрического или планетарного типа, при желании которых может быть несколько.
* устройство шагания оснащается гидравликой и может быть как трёх, так и четырёхопорной;

Фирма НКМЗ производит свои великаны с «черпаками» объемом от шести до двадцати м3 и вылетом стрел — от сорока пяти до ста метров.

Конструктивные характеристики шагающих экскаваторов НКМЗ включают:
* в роли сменного навесного оборудования могут применяться ковши с модифицированными корпусными параметрами и геометрическими свойствами;
* в шарнирно-сочлененной конструкции применены стрелы из уголкового проката, благодаря чему можно легко проводить ремонт и техобслуживание ЭШ;
* главный силовой агрегат может разгоняться постепенно, и обладает авторегулированием возбуждения синхронного двигателя, что гарантирует выносливость работы карьерной сети;
* в месте оператора применяется современный пульт-кресло.
* в конструкции управления со статическими возбудителями применены компактные полупроводниковые устройства, которые снижают нагрузки, уменьшают энергопотребление техники и исключается сезонная перенастройка электропривода;

Когда наблюдаешь за тем, как работают эти исполины, то может показаться, что им не страшно ничего. Однако даже и у этих массивных, статных машин имеются своеобразные фобии. К примеру, повышенная скорость ветра, а точнее более 25 метров в секунду, может стать причиной остановки работы шагающего экскаватора. Но даже подобные «страхи» отнюдь не уменьшают те достоинства, которые в ряду прочих экскаваторов выделяют ЭШ.