История развития экскаваторов

Экскаваторами называются землеройные машины, предназначенные для копания и перемещения грунта. Все экскаваторы в зависимости от использования рабочего времени для собственно копания грунта делят на две большие группы: непрерывного действия — многоковшовые и периодического (цикличного) действия — одноковшовые.

Документально историю землеройной техники, в частности экскаваторов, можно начать писать с начала 15 века, когда в венецианском издании «Кодекса Джованни Фонтана» 1420 года был опубликован рассказ о ковшедолбежной землечерпалке, использовавшейся для углубления дна каналов, расширения морских гаваней.

История шагающих экскаваторов началась с ЭШ-1 (ковш 3, 4 м3), изготовление которого освоил в 1946 г. КМЗ «Копейский». Длина стрелы – 38 м, масса – 165 т. В 1949 г. в соответствии с постановлением Совета Министров СССР начались работы по созданию ЭШ-14/65 на Уралтяжмаше и мощных вскрышных лопат ЭГЛ-15 на Новокраматорском машиностроительном заводе (НКМЗ). В таких машинах остро нуждались развивающиеся карьеры и разрезы страны.

В августе 1950 г. первый ЭШ-14/65 приступил к работе на Волгодонстрое. Стрела экскаватора состояла из вертикальной и двух наклонных вантовых ферм. Стреловая ферма имела сжатый трубчатый пояс и была расчалена в трех плоскостях вантами из стальных тросов. Издали стрела напоминала наклоненную мачту фрегата и очень вдохновляла советских журналистов к написанию красивых статей о первом советском гиганте. Механизм шагания этой модели гидравлический, подъемная и тяговая лебедки расположены в задней части платформы, преобразовательный агрегат и электрооборудование – в передней части. Механизм поворота включал два двигателя с редукторами, расставленных симметрично оси платформы.

В конце 1950-х – начале 1960-х гг. отечественноеэкскаваторостроение совершило качественный скачок. Опыт эксплуатации ЭШ-14/65 использовали при создании новых мощных карьерных машин. В 1959-м были введены в работу ЭШ-15/90. В начале 1960-х линейка шагающих драглайнов быстро пополнялась новыми, более производительными машинами ЭШ-10/60 НКМЗ, ЭШ-5/45 НКМЗ, ЭШ-25/100 УЗТМ, причем многие из этих экскаваторов работают и сегодня. Дальнейшее развитие отрасли уже никогда не проходило так бурно, как в этот период.

Базовая силовая установка «Трактор МТЗ-82»

Тип движителя - шагающие опоры;

Номинальная мощность двигателя - 57 кВт;

Скорость передвижения, км/ч: вперед (9 скоростей) 0, 31 – 2, 3 назад (2 скорости) 0, 67 – 1, 15;

Радиус поворота при движении- 8 м;

Среднее давление на грунт- 10, 0 кПа;

Полное водоизмещение- 18 Тс;

Максимальная высота подъема опор при их перемещении 500 мм;

Глубина погружения в воду до плавающего состояния 600 мм;

Емкость ковша- 0, 4 м³;

Габаритные размеры без рабочего органа:

длина без рабочего оборудования- 9400 мм;

ширина с уширителями- 4400 мм;

высота - 3500 мм;

Масса конструктивная- 12000 кг;

Угол поворота рабочего оборудования - 180 град;

Глубина копания - 3, 8 м;

Высота подъема ковша - 3 м;

Максимальный вылет стрелы- 7, 1 м4

Производительность - 60 м³/ч;

Сменные рабочие органы грейфер- 0, 3 м³;

крановая подвеска- 0, 6 гп;

консольная фрезарекультиватор.

Экскаватор карьерный гусеничный ЭКГ-5А применяется для разработки и погрузки горной массы в транспортные средства на открытых горных разработках, а также на строительстве гидротехнических, промышленных и других сооружений.

Самое главное – механические лопаты уверенно (с запасом по производительности) обеспечивают производственную программу большинства предприятий.
Параметрические ряды отечественных одноковшовых экскаваторов (механических лопат), где главным параметром выступает вместимость ковша в м3, были разработаны Центрогипрошахтом в 1967 г.
ЭКГ-5А с основным ковшом вместимостью 5, 2 м3 рассчитан на экскавацию разрыхленного материала объемной массой до 1, 8 т/м3. Породы I и II категорий (ЕНВ) (с твердостью f по шкале Протодьяконова до 3) могут разрабатываться без предварительного рыхления, породы категории III и выше – после рыхления. Из особенностей экскаватора можно отметить реечный напор с двухбалочной рукоятью, бесполиспастный подъем ковша, малоопорный гусеничный ход.

Машина прекрасно зарекомендовала себя в работе как в условиях умеренного климата, так и в тропиках и условиях Крайнего Севера.

Конструктивные особенности:

Основные металлоконструкции - стрела, рукоять, поворотная и нижняя рама изготовлены из легированного проката, что обеспечивает их высокую эксплуатационную надёжность в тяжелых климатических и горно-геологических условиях;

Ковш и зубчатые передачи выполнены из высоколегированных износостойких сплавов, что гарантирует безаварийную работу при больших динамических нагрузках;

Электропривод экскаватора выполнен по системе " генератор-двигатель", либо с управлением от магнитных усилителей, либо с возбуждением электрических машин от тиристорных преобразователей с цифровым управлением. В системе управления предусмотрены необходимые блокировки для безопасной работы экскаватора. Планетарные редукторы поворота;

В системе управления электроприводами предусмотрен узел полуавтоматического управления процессом копания. Автоматизация копания, кроме облегчения труда машиниста, позволяет снизить удельный расход электроэнергии. Кабина машиниста создана с учетом требований эргономики. Стены её с тепло и звукоизоляцией отделаны внутри декоративным пластиком. Кресло с виброизоляцией может быть установлено в любом удобном для машиниста положении. Небьющиеся стекла кабины с противосолнечным фильтром создают хороший обзор во время работы. Дополняют комфорт вентилятор и электрические печки.

Основной для экскаватора ЭКГ-5Д служит серийный экскаватор ЭКГ 5А, оснащенный дизель-электрическим приводом, который позволяет машине работать в отсутствии линий электропередачи. Первичными двигателями экскаватора являются дизели, которые приводят в движение генераторы постоянного тока, подпитывающие двигатели основных механизмов.

Объем топливного бака – 3800 литров. Он рассчитан на 24 часа работы без перерыва. Дистанционный контроль позволяет следить за работой дизелей из кабины машиниста.

Рабочее оборудование состоит из ковша, стрелы с напорным механизмом и двуногой стойки, рукояти ковша, механизма открывания ковша. Нижний конец стрелы опирается на подпятники поворотной платформы, а верхний – держится на весу с помощью канатного полиспаста.

Подъём ковш экскаватора ЭКГ-5а.

Подъём ковша производится канатом, который наматывается на барабан подъёмной лебёдки. Барабан вращается от двигателя подъёма ДЭ-816 мощностью 200 кВт через открытую зубчатую передачу и редуктор. Якорь двигателя питается от генератора подъёма 4ГПЭМ220, который в свою очередь вращается сетевым двигателем. Обмотки возбуждения двигателя питаются от генератора цепей управления 4ГПЭМ15.

В генераторе магнитное поле, получается, от независимых обмоток, которые питаются от блока магнитных усилителей ПДД-1.5в. Каждая из двух обмоток питается от своего усилителя. Эти обмотки намотаны так, что при равенстве тока в них суммарный магнитный поток равен нулю. При разности токов в обмотках возникает магнитный поток, и генератор начинает выдавать ток в двигатель. Двигатель начинает вращаться.

Обмотки управления магнитных усилителей включены встрочно-последовательно. При протекании тока в одном направлении один из усилителей уменьшает своё индуктивное сопротивление, а второй увеличивает. При изменении направления тока в обмотках управления картина меняется на противоположную. Следовательно, возникает разность токов в независимых обмотках, что и требуется для управления скоростью вращения двигателя подъёма. В магнитном усилителе имеется 6 управляющих обмоток.

а) обмотка гибкой отрицательной связи. Служит для обеспечения плавности при переходных процессах;

б) обмотка задания. Служит для задания направления и скорости от ручного контроллера;

в) обмотка смещения;

г) и д) Формируется экскаваторная характеристика;

e) отрицательная обратная связь по напряжению.