Большая Советская Энциклопедия (ЭК) - БСЭ БСЭ

  Тоннельные и шахтные Э. используют в подземных условиях в выработках большого поперечного сечения при проходке тоннелей, сооружении камер подземных сооружений, выемке полезных ископаемых. Ёмкость ковша 0,75—1 м 3 , масса 16—30 т.

  Многоковшовые Э. состоят из рабочего оборудования (ковши, шарнирная ковшовая рама, стрела); металлоконструкции (надстройки), на которой оно укреплено; механизмов привода (силового оборудования); управления; платформы, на которой установлены все эти узлы и агрегаты, и ходового оборудования — нижней рамы с движителем. Ходовое оборудование многоковшовых Э.— гусеничное (при любой массе), пневмоколёсное (до массы в 30—40 т ), реже рельсовое (железнодорожное), шагающее или рельсо-шагающее (последние два при любой массе и перемещении Э. по мягким грунтам). В процессе работы многоковшовый Э. производит резание (копание), захват, транспортирование и разгрузку грунта на магистральный конвейер или в вагоны. По виду рабочего оборудования многоковшовые Э. подразделяются на два основных типа: цепные и роторные. В цепных экскаваторах ковши (от 12 до 40 штук) укреплены на бесконечной цепи, движущейся по каткам в направляющих ковшовой рамы. Большинство конструкций цепных Э. может обеспечить точную отделку откосов сооружения, благодаря чему ими выполняются профилировочные работы (рис. 2 , а и б). В роторных экскаваторах рабочий орган — колесо (ротор) с 6—12 (иногда до 24) ковшами (рис. 2 , г). Грунт из ковшей ротора высыпается на конвейер роторной стрелы непосредственно или через питатель и передаётся на разгрузочный конвейер. Общее расстояние, на которое перемещается грунт, достигает 150 м , высота копания до 50 м , глубина копания до 25 м.

  Ротор почти полностью освобожден от транспортирования грунта, что позволяет увеличить скорость копания до 3— 4,4 м/сек вместо 0,4—1,2 м/сек у цепных машин. Модели малой мощности, с ковшами ёмкостью 25—150 л , могут работать в карьерах нерудных строительных материалов; средней мощности, с ковшами ёмкостью 200—450 л , — на крупных строительных работах; большой мощности, с ковшами 500—4500 л ,— на крупных карьерах. Роторные Э. применяются также для складирования, отгрузки материалов при больших объёмах, с производительностью до 12 500 м 3 /ч и более. Масса Э. на 1 л ёмкости ковша 0,9—1,5 т. Средняя производительность 1,8—2,5 м 3 /ч на 1 л ёмкости ковша.

  В зависимости от направления движения ковшей относительно перемещения Э. различают многоковшовые Э. поперечного и продольного копания и поворотные. К Э. поперечного копания (см. рис. 2 ) относятся в основном цепные Э., которые во время работы движутся в направлении, перпендикулярном плоскости движения ковшей. Машины могут работать с верхним и нижним копанием и устанавливаются на рельсовом или гусеничном ходу. К Э. продольного копания относятся цепные и роторные Э., которые во время работы движутся в направлении, параллельном или совпадающем с плоскостью движения ковшей, — траншеекопатели, канавокопатели. Обычно — это машины малой мощности (масса до 75 т ), на гусеничном или пневмоколёсном ходу. Предназначены они для рытья траншей шириной от 0,35 до 2, реже 3 м при глубине от 1,2 до 2 м для роторных Э. и до 8 м — для цепных. Эти Э. выполняются также в виде навесного оборудования на тракторах, колёсных тягачах и автомобилях. К поворотным многоковшовым Э. относятся цепные Э., имеющие ковшовую раму, установленную на поворотной платформе, вращающейся на опорном круге; обычно оборудуются гусеничным ходом (рис. 2 , б). Полноповоротность увеличивает массу Э. на 30—40%. Ёмкость ковшей достигает 3600 л. Применяют для отработки тупиковых забоев и разработки с одного уступа попеременно верхним и нижним забоем двух уступов.

  Многоковшовые Э. наиболее производительны в условиях сосредоточенных объёмов открытых горных и земляных работ в мягких, средних и однородных крепких грунтах, особенно при постоянных или мало изменяющихся поперечных профилях забоев или сооружений с правильными откосами. Э. малой мощности, с ковшами ёмкостью до 150 л , могут работать с любым видом транспорта, а машины средней и большой мощности — с ж.-д. и конвейерным транспортом. Помимо вскрышных работ на карьерах многоковшовые Э. применяют в мелиорации и для отвальных работ. Э. для мелиоративных работ обычно относятся к цепным машинам поперечного копания; отличаются небольшим удельным давлением на грунт (около 3—104 Па ) и предназначены для рытья траншей с откосами и небольших каналов (рис. 2 , д). Глубина копания до 2,5 м , ширина канала до 12 м. Ёмкость ковша 25—75 л , масса Э. 12—20 т. Удельная мощность около 1 квт на 1 л ёмкости ковша, производительность 1,5—3 м 3 /ч на 1 т массы (большее значение — для малых моделей). Реже применяются Э. продольного копания со специальным рабочим оборудованием. Отвальные Э., или абзетцеры (рис. 2 , е), с роторным или цепным рабочим органом и консольными отвальными конвейерами применяются для выполнения больших объёмов отвальных работ при выемке вскрышных пород в карьерах многоковшовыми Э. Абзетцеры укладывают рыхлые породы вскрыши в верхний отвал высотой до 25 м или в нижний — высотой до 50 м.

  Историческая справка. Идея создания землеройных машин принадлежит Леонардо да Винчи, который в начале 16 в. предложил схемы Э.-драглайнов. Первая паровая землечерпалка была построена на Ижорском заводе под руководством А. А. Бетанкура во втором десятилетии 19 в. Одноковшовый неполноповоротный Э. на рельсовом ходу был запатентован в 1834 В. Отисом (США); широкое применение одноковшовых Э. началось с конца 19 в. в связи с развитием строительства железных дорог. В 1910 появились первые электрические Э., в 1912 — полноповоротные Э. на гусеничном ходу с двигателями внутреннего сгорания, в 1916 — с дизелем, в 20-е гг. — первые полноповоротные Э. средней мощности с большими рабочими размерами на рельсовом ходу для открытых горных работ. Производство одноковшовых Э. в России было начато в 1901 на Путиловском (ныне ленинградский Кировский) заводе. В СССР производство Э. было организовано в 1931. С 1947 Уральский завод тяжёлого машиностроения (УЗТМ) впервые в мире организовал серийный выпуск карьерных Э. с ковшами ёмкостью 3—5 м 3 . В 1958 на УЗТМ был изготовлен шагающий Э.-драглайн с ковшом 25 м 3 и стрелой 100 м , а на Новокраматорском машиностроительном заводе (НКМЗ) в 1965 — Э.-лопата с ковшом 35 м 3 для крепких грунтов. В 1975 УЗТМ закончил изготовление шагающего драглайна с ковшом ёмкостью 100 м 3 и стрелой 100 м. УЗТМ осваивает наиболее мощную карьерную лопату, с ковшом 20 м 3 , для крепких грунтов (1976). За рубежом производство Э. сосредоточено в США (фирмы «Марион», «Бюсайрус», «Харнитфегер» и др.), Великобритании, ФРГ, ГДР, Франции, Японии, ПНР, ЧССР и др. странах. В США в 1968 фирма «Бюсайрус» изготовила шагающий Э.-драглайн с ковшом ёмкостью 168 м 3 для мягких грунтов, а фирма «Марион» Э.-лопату с ковшом ёмкостью 153 м 3 .

  Сухопутный многоковшовый Э., изобретённый во Франции М. Кувре в 1860, был применен на строительстве Суэцкого канала. В конце 19 в. многоковшовые Э. получили широкое применение в Германии на открытых горных работах по добыче бурого угля. В России производство многоковшовых Э. было начато на Путиловском заводе (1901). В 1921 в Германии появились Э. с ковшами ёмкостью 525 л , в 1933—1200 л , в 1939—1500 л , в 1941— 2000 л . В 1958 в ФРГ был введён в действие роторный Э. с ковшами ёмкостью 3600 л . В СССР в 1967 НКМЗ начал выпуск мощных роторных Э. производительностью 3000 м 3 /ч , а в 1973 —5000 м 3 /ч.

  Перспективы развития. Основное направление развития экскаваторостроения — увеличение производительности Э. за счёт применения машин всё большей единичной мощности. Изменение структуры парка Э. произойдёт и в связи с внедрением гидравлических Э. Доля легированных сталей в конструкции Э. малой мощности возрастет до 35—40%, средней мощности — до 40—50%, большой мощности — до 70—80% массы Э. Увеличение скорости рабочих движений Э. вызовет уменьшение продолжительности его рабочего цикла. Создаются роторные Э. для разработки пород с удельным сопротивлением копанию до 16. 106 Па , траншеекопатели производительностью 2500—3000 м 3 /ч для работы в мёрзлых породах с удельным сопротивлением копанию 0,8. 107 — 107 Па (ширина траншеи 2—2,5 м и глубина до 3 м ) со скоростью 400—500 м/ч , т. е. в 10—20 раз быстрее и в 5—6 раз экономичнее, чем существующие Э. этого класса. Широкое применение получат т. н. Э.-малютки массой не более 300— 800 кг. Для Э. непрерывного действия разрабатывается автоматическое управление с регулированием всех параметров, определяющих протекание рабочего процесса. На этой основе проектируются системы с самооптимизацией алгоритмов отработки подуступов и забоя в целом. Создаются автоматические системы управления всеми машинами комплекса непрерывного действия — отвалообразователями, перегружателями, мостами.