Анализ современных конструкций экскаваторов- драглайнов мировых производителей

В данной статье приведена антология и выполнен анализ современных конструкций экскаваторов-драглайнов мировых производителей (рис. 1-29).

В 1913 г. Оскар Мартинсон (Oscar Martinson), инженер «Monighan Machine Company» предложил кардинально новое решение - использовать для перемещения драглайна две подвижные лыжи, установленные с каждой стороны поворотной рамы драглайна.

Первое шагающее оборудование, известное под названием «Martinson Tractor», было установлено в 1913 г. на драглайнах компании «Monighan Machine» моделей 1-Т и 3-Т (рис. 1).

Рис. 1. Первый шагающий драглайн модели 1-Т, известный как «Martinson Tractor».

В 1930 г. был создан мощный драглайн модели 430 с четырьмя шагающими стойками и ковшом вместимостью 6 м3(рис. 2).

Рис. 2. Драглайн модели 430 компании «Page Engineering» с четырехстоечным механизмом шагания

В 1932 г. компания «Busyrus-Erie» выпустила самый мощный на тот момент драглайн модели 950-В, который положил начало новому направлению развития этих машин (рис. 3).

Рис. 3. Драглайн модели 950-В компании «Busyrus - Erie».

В 1935 г. компания «Busyrus-Erie» разработала модель драглайна Busyrus-Monighan 5-W. Драглайн оснащался ковшом вместимостью 3,8 м3, стрелой длиной 36 м, дизельным или электрическим приводом. Эта модель использовалась на карьерах строительных материалов, при сооружении ирригационных систем, на всех видах строительных работ. Busyrus-Monighan 5-W побил все рекорды по продажам. Драглайн был оснащен ковшом вместимостью 9 м3 и 75-метровой стрелой, которая также считалась самой длинной в мире. Эксплуатационная масса драглайна превышала 1000 т (рис. 4).

Рис. 4. Драглайн Busyrus - Monighan 5-W.

Основным потребителем этой модели стала «London Brick Company», которая эксплуатировала на своих карьерах 8 таких машин. В 2001 г. один из этих драглайнов еще эксплуатировался.

«Marion Steam Company» вышла на рынок шагающих драглайнов в 1939 г. В последующие годы была выпущена модель 7400 с ковшом вместимостью от 7,4 до 8,4 м3 (рис. 7). В 1942 г. компания изготовила самый крупный (масса 1250 т) на тот момент шагающий драглайн модели 7800 с ковшом 22,8 м3 и стрелой 56 м (рис. 8).

Рис. 7 и рис. 8. Драглайны моделей 7400 и 7800.

В 1944 г. был выпущен драглайн модели 1150-В компании «Busyrus-Erie»(рис. 9) [1]. Он был создан на базе модели 950-В, разработанной почти на 10 лет раньше. Драглайн 1150-В имел базу диаметром 13,2 м и оснащался стрелой длиной от 60 до 64,5 м. В состав электрооборудования входили два подъемных и два тяговых электродвигателя мощностью по 313 кВт, три электродвигателя поворота стрелы мощностью по 92 кВт и два двигателя ходовой части мощностью по 74 кВт.

Рис. 9. Драглайн модели 1150-В на погрузке материала в дробилку на карьере South Mine в США.

В 1951 г. компания «Busyrus-Erie» выпустила более мощную и производительную машину 1250-В (рис. 10). Общая установленная мощность двигателей этой модели 368 кВт, длина стрелы до 70,5 м, вместимость ковша до 25 м3.

В 1965 г. была изготовлена модель 1260-В (рис. 11). Машина имела современный дизайн, была оснащена ковшом вместимостью от 22,8 до 32 м3 и трехгранной стрелой. Конструкция ферм была создана методом компьютерного моделирования.

Рис. 10 и рис. 11. Драглайны моделей 1250-В и 1260-В на вскрышных работах.

Рис. 12. Драглайн модели W1800 на карьере.

В 1968 г. на базе модели 1450-W разработали два драглайна модели 1550-W с ковшами вместимостью 49,4 м3 (рис. 13).

Рис. 13. Драглайн модели 1550- W компании «Busyrus - Erie»на угольном разрезе в США.

В 1961 г. заказ на разработку драглайна 8800 компания «Marion» (рис. 14) получила от «Peabody Coal Company» для разреза Homestead в штате Кентукки (США). Общая ширина драглайна около 35 м, радиус задней части машины 22 м. Поворотное основание высотой 4,5 м поддерживает надстройку с А-образной рамой высотой 35 м над уровнем почвы. Диаметр круглого основания 24 м, площадь опоры свыше 450 м2.

Рабочая масса машины 6285 т. Каждая шагающая лапа имеет длину 21 м и ширину около 5 м. В режиме движения машина делает шаг длиной 2,3 м. Драглайн мог осуществлять копание ниже уровня почвы на глубину, равную высоте 12-этажного дома, и отсыпать грунт на высоту 14-этажного дома.

Рис. 14. Драглайн Marion 8800 на разрезе Peabody Coal.

В 1964 г. «Bucyrus-Erie» выпустила два драглайна модели 2250-W и продала их компании «Amax Coal» на угольный разрез в штате Индиана. Драглайны оснащались стрелами от 82,5 до 90 м и ковшами вместимостью 57 м³. Конструктивной особенностью машины 2250-W был новый механизм хода - эксцентриковый с тягой (англ. «cam and slide»). Компания «Bucyrus- Erie» разработала его специально для машин с ковшами вместимостью свыше 53,2 м³. Конструкция и принцип действия механизма «cam and slide» следующие: на приводной вал 1 насажено эксцентриковое колесо 2 , вращающееся в роликоопоре 3 , закрепленной в литой раме 4 . Рама поcредством кронштейна 5 закреплена на опорной лыже (рис. 15). Тяговая штанга 6 соединяет лыжу с эксцентриком и служит дополнительной кинематической связью. При вращении эксцентрика лыжа опускается на грунт, а драглайн приподнимается и перемещается на величину шага в горизонтальной плоскости по смазанному рельсу, закрепленному в верхней части лыжи. Затем машина опускается на грунт, а лыжа возвращается в исходное положение.

Рис. 15. Ходовой механизм «cam and slide».

Уникальной моделью компании «Busyrus-Erie» стал самый мощный в мире драглайн 4250-W, названный «Big Muskie» (рис. 16) [1].

Рис. 16. Драглайн «Big Muskie» на разрезе Muskingum Mine в штате Огайно, США.

Драглайн «Big Muskie» был введен в строй на разрезе в штате Огайо в конце 1969 г. Ковш машины (рис. 17) подвешивался на четырех металлических канатах диаметром 13 см. Номинальное тяговое усилие (9 МН) на ковше передавалось по 4 тяговым канатам такого же диаметра. Общая длина тяговых и подъемных канатов равнялась почти миле (1,6 км). Перемещение ковша осуществлялось двумя независимыми лебедками (подъем и тяга) с барабанами диаметром 3,3 м.

Рис. 17. Ковш драглайна «Big Muskie» , внутри которого свободно поместился школьный оркестр.

В 1971 г. компания «Marion» выпустила драглайн 8750 (рис. 18), одна из самых успешных моделей мощных драглайнов. Драглайны 8750 оснащались ковшами вместимостью от 61 до 88 м3 в зависимости от конструкций стрелы и самого ковша. Приводной вал эксцентриков ходового механизма имел внешние подшипниковые опоры, закрепленные на раме драглайна.

Рис. 18. Драглайн Marion 8750 со 126-метровой стрелой на угольном разрезе Genesee в Канаде.

В 1973 г. «Amax Coal Company» приобрела у компании «Marion» ее самый мощный драглайн модели 8950 (рис. 19) с ковшом вместимостью 114 м3.

Рис. 19. Драглайн модели 2950 компании «Marion» на карьере Ayrshire Mine в США.

Совершенствование драглайнов в последние 30 лет шло не только по пути увеличения их габаритов и массы. С ростом объемов добычи открытым способом в 70-е гг. XX в. Возросла потребность в машинах, которые можно легко демонтировать и перемещать на новое место работы. В этот период производители начали создавать драглайны модульной конструкции. В 1978 г. компания «Bucyrus-Erie» выпустила первый такой драглайн модели 380-W (рис. 20). Затем компания «Marion» в 1980 г. создала модель 7450 (рис. 21).

Рис. 20. Драглайн модели 380-W компании «Bucyrus-Erie».

Рис. 21. Драглайн Marion 7450 модульной конструкции.

В настоящее время эксплуатируются два самых крупных драглайна 2570-WS компании «Bucyrus-Erie»: один - с ковшом 121,6 м3 и стрелой 108 м (рис. 22), второй - на разрезе компании «BHP Coal» в Австралии.

Рис. 22. Драглайн модели 2570-WS компании «Bucyrus-Erie» на угольном разрезе Black Thunder в США.

Система UDS включает в себя дополнительный головной блок стрелы, два отдельных подъемных барабана, ковш новой конструкции, к которому крепятся два подъемных каната (рис. 25). Требуется минимальная перепланировка машинного отделения.

Рис. 25. Головная часть стрелы драглайна модели 9020.

Начало производства драглайнов в СССР относится к послевоенному периоду, когда в 1948 г. на Новокраматорском машиностроительном заводе (НКМЗ) в Украине был создан драглайн ЭШ-1 (рис. 26) [3], а в 1949 г. на Уральском заводе тяжелого машиностроения (УЗТМ г. Екатеринбург) - драглайн ЭШ-14.65.

Рис. 26. Первый советский драглайн ЭШ-1.

За более чем полувековой период НКМЗ освоен выпуск 15 моделей драглайнов с ковшами вместимостью до 20 м3 и стрелами длиной от 40 до 100 м. Общее число машин, поставленных потребителям, превысило 2000 единиц. Рекордсменами продаж стали модели ЭШ-10/70А (рис. 27 -511ед.), ЭШ-6/45 (рис. 28 - 313 ед.), ЭШ-10/60 (220 ед.).

Рис. 27. Драглайн ЭШ – 10/70А на вскрышных работах (Орджоникидзевский ГОК)

Рис. 28. Драглайн ЭШ – 6/45 на разработке вскрышных отвалов с погрузкой в автосамосвалы.

С 1949 по 1951 гг. на Уралмаше были созданы три первых модели драглайнов, а с 1959 г. освоено серийное производство модели ЭШ-15.90. В 1976 г. был завершен монтаж российского гиганта - драглайна ЭШ-100.100 (рис. 29), который работает на Назаровском угольном разрезе [4].

На сегодняшний день это один из крупнейших драглайнов в мире. Масса машины превышает 10000 т.

Драглайн оснащен ковшом вместимостью 100 м3 и трехгранной жесткой трубчатой стрелой длиной 100 м. Масса груженого ковша достигает 300 т. Конструктивной особенностью ЭШ-100.100 является гидравлическое шагающее устройство с полным отрывом базы и длиной шага 3 м.

Рис.29 – Драглайн ЭШ-100.100 на угольном разрезе «Назаровский» Драглайны производства НКМЗ