История создания экскаваторов с гидравлическим приводом

Первые гидравлические экскаваторы появились в конце 40-х годов в США как навесные на тракторы, а затем в Англии. В ФРГ в середине 50-х годов стал применяться гидропривод как на полуповоротных (навесных), так и полноповоротных экскаваторах. В 60-х годах во всех развитых странах стали выпускаться гидравлические экскаваторы, вытесняя канатные. Это объясняется существенным преимуществом гидравлического привода перед механическим.

Основными преимуществами гидравлических машин перед канатными являются:

• значительно меньшие массы экскаваторов одного размера и их габариты;
• значительно большие усилия копания, что позволяет увеличить заполняемость ковша обратной лопаты на большой глубине, т.к. сопротивление грунта копанию воспринимается массой всего экскаватора через гидроцилиндры подъема стрелы;
• возможность производить земляные работы в стесненных условиях, особенно в городских условиях, при использовании оборудования со смещаемой осью копания;
• увеличение количества сменного оборудования, что позволяет расширить технологические возможности экскаватора и снизить объемы ручного труда.

Существенным преимуществом гидравлических экскаваторов являются конструктивные и технологические свойства:

• гидропривод можно использовать как индивидуальный на каждый исполнительный механизм, что позволяет компоновать эти механизмы без привязки к силовой установке, что упрощает конструкцию экскаватора;
• простым способом преобразовывать вращательное движение механизмов в поступательное, упростив кинематику рабочего оборудования;
• бесступенчатое регулирование скоростей;
• возможность реализовывать большие передаточные отношения от источника энергии до рабочих механизмов без применения громоздких и сложных по кинематике устройств, и многое другое, что невозможно сделать при механических передачах энергии.

Приименение гидропривода позволяет максимально унифицировать и нормализовать узлы и агрегаты гидропривода для машин разных типоразмеров, ограничив их номенклатуру и повысив серийность производства. Это также приводит к сокращению запасных частей на складах эксплуатационников, уменьшая затраты на их приобретение и хранение. Помимо этого, применение гидропривода позволяет использовать агрегатный метод ремонта экскаваторов, сокращая время простоя и увеличивая время полезного использования машины.

В СССР первые гидравлические экскаваторы начали выпускать в 1955 году, производство которых сразу было организовано в больших объемах.

Рис. 1 Экскаватор-бульдозер Э-153

Это навесной на базе трактора МТЗ гидравлический экскаватор Э-151 с ковшом емкостью 0,15 м³. В качестве гидропривода были использованы шестеренные насосы НШ и гидрораспределители Р-75. Затем на смену Э-151 стали выпускаться экскаваторы Э-153, (рис.1), а в последствии ЭО-2621 с ковшом 0,25 м³. На выпуске этих экскаваторов были специализированы заводы: киевский "Красный экскаватор", Златоустовский машиностроительный, Cаранский экскаваторный, Бородянский экскаваторный. Однако, отсутствие гидрооборудования с высокими параметрами, как по производительности, так и по рабочему давлению, сдерживало создание отечественных полноповоротных экскаваторов.

Рис. 2 Экскаватор Э-5015

В 1962 в Москве состоялась международная выставка строительных и дорожных машин. На этой выставке английская фирма продемонстрировала гусеничный экскаватор с ковшом 0,5 м3. Эта машина произвела впечатление своей производительностью, маневренностью, легкостью управления. Эту машину закупили, и было решено воспроизвести ее на киевском заводе "Красный экскаватор", который начал его выпускать под индексом Э-5015, освоив производство гидрооборудования.(рис.2)

В начале 60-х годов прошлого столетия во ВНИИстройдормаше организовалась группа энтузиастов-сторонников гидравлических экскаваторов: Беркман И.Л., Буланов А.А., Моргачев И.И. и др. Было разработано техническое предложение на создание экскаваторов и кранов с гидравлическим приводом, всего на 16 машин на гусеничном и специальном пневмоколесном шасси. Оппонентом выступил Ребров А.С., доказывая, что нельзя экспериментировать на потребителях. Техническое предложение рассматривается у заместителя министра строительного и дорожного машиностроения Гречина Н.К. Докладчик-Моргачев И.И., как ведущий конструктор этой гаммы машин. Гречин Н.К. утверждает техническое предложение и отдел одноковшовых экскаваторов и стреловых самоходных кранов (ОЭК) ВНИИстройдормаша приступает к разработке технических заданий на проектирование и технических проектов. ЦНИИОМТП Госстроя СССР, как главный представитель заказчика, согласовывает технические задания на проектирование этих машин.

Рис. 3 Насос-мотор серии НШ

В отрасли в то время совершенно не было базы для гидравлических машин. На что можно было рассчитывать конструкторам? Это шестеренные насосы НШ-10, НШ-32 и НШ-46 (рис.3) рабочим объемом соответственно 10, 32 и 46 см³/об и рабочим давлением до 100 МПа, аксиально-плунжерные насосы-моторы НПА-64 (рис.4) рабочим объемом 64 см³/об и рабочим давлением 70 МПа и IIМ-5 рабочим объемом 71 см³/об и рабочим давлением до 150 кгс/см2, высокомоментные аксиально-поршневые гидромоторы ВГД-420 и ВГД-630 на крутящий момент 420 и 630 кгм соответственно.

Рис. 4 Насос-мотор НПА-64

В середине 60-х годов Гречин Н.К. добивается закупки у фирмы "К. Раух" (ФРГ) лицензии на производство в СССР гидравлического оборудования: аксиально-плунжерных регулируемых насосов типа 207.20, 207.25 и 207.32 максимальным рабочим объемом 54,8, 107, и 225 см³/об и кратковременным давлением до 250 кгс/см2 , сдвоенных аксиально-поршневых регулируемых насосов типа 223.20 и 223.25 максимальным рабочим объемом 54,8+54,8 и 107+107 см^3/об и кратковременным давлением до 250 кгс/см2 соответственно, аксиально-поршневых нерегулируемых насосов и гидромоторов типа 210.12, 210.16, 210.20, 210.25 и 210.32 рабочим объемом 11,6 , 28,1 , 54,8 , 107 и 225 с^м3/об и кратковременным давлением до 250 кгс/см2 соответственно, пуско-регулирующую аппаратуру (гидрораспределители, ограничители мощности, регуляторы и т.д.). Также закупается станочное оборудование для производства этого гидрооборудования, правда не в полном необходимом объеме и номенклатуре.

Источник фото: tehnoniki.ruВ середине 60-х гг. была закуплена лицензия на производство в СССР гидравлического оборудования

Одновременно ведется согласование Миннефтехимпромом СССР разработки и производства гидравлических масел типа ВМГЗ с необходимой вязкостью при различных температурах окружающей среды. В Японии закупается металлическая сетка с ячейками 25 мкм для фильтров. Затем Роснефтеснаб организовывает производство бумажных фильтров "Реготмас" с тонкостью очистки до 10 мкм.

В отрасли строительного, дорожного и коммунального машиностроения производится специализация заводов на производство гидравлического оборудования. Для этого потребовалось произвести реконструкцию и техническое перевооружение цехов и участков заводов, частично их расширение, создать новое производство механической обработки, литья ковкого и антифрикционного чугуна, стали, кокильного литья, гальванического покрытия и т.д. В кратчайшие сроки нужно было подготовить десятки тысяч рабочих и инженерно-технических работников новых специальностей. А главное, нужно было переломить старую психологию людей. И это все при остаточном принципе финансировании.

Исключительную роль в перевооружении заводов и их специализации сыграл Первый заместитель Министра строительного, дорожного и коммунального машиностроения Ростоцкий В.К., который своим авторитетом поддержал Гречина Н.К. во внедрении в производство гидравлических машин. Но у оппонентов Гречину Н.К. был серьезный козырь: а где взять машинистов и механиков-эксплуатационников гидравлических машин?

В ПТУ были организованы группы новых специальностей, заводы-изготовители машин проводят обучение экскаваторщиков, ремонтников и т.д. Издательство "Высшая школа" заказала учебные пособия по этим машинам. В этом большую помощь оказали сотрудники ВНИИстройдормаша, написавшие большое количество учебных пособий по этой тематике. Таким образом, экскаваторные заводы Ковровский, Тверской (Калининский), Воронежский переходят на выпуск более совершенных машин с гидравлическим приводом, вместо механических с канатным управлением.

Автор: Ведущий специалист ООО Компании "Традиция-К" к.т.н. Моргачев И.И.