Любая техника, которую когда-либо проектировал и создавал человек, была призвана минимизировать людской труд и повысить человеческие возможности. Важной группой строительных машин, которые освободили человечество от тяжелого физического труда и позволили ему проводить колоссальные по своим масштабам строительные и изыскательные работы, стали экскаваторы.

Современные экскаваторные машины – это и огромные драглайны, используемые в открытой добыче полезных ископаемых

Этот огромный Takraf Ers 710 добывает до 1500 кубов породы в час

и миниатюрные гидравлические машины, помогающие в ландшафтном дизайне.

Миниатюрный экскаватор, с помощью которого можно даже выкапывать лунки под посадку деревьев

Поначалу человечеством был изобретен кабельный экскаватор.

Его принцип работы был схож с работой подъемного крана и заключался в перемещении тележки и ковша по несущим канатам. Само создание кабельных экскаваторов было результатом совокупных усилий многих предприятий в течение нескольких десятилетий.

Некоторые из этих предприятий, например такие как Gradall или Caterpillar cтали известнейшими брендами, само имя которых ассоциируется с понятием экскаватора. Другие – давно исчезли, разрушенные экономическими неурядицами или поглощенные более удачливыми конкурентами. На сегодняшний же день, за исключением некоторых образцов горных драглайнов, кабельные экскаваторы практически почили в бозе, уступив свое место экскаваторам на гидравлике.

Однако, разумеется, история создания экскаватора началась в далеком 18 веке с изобретения парового двигателя.

Первый паровой экскаватор был построен 23-летним американским инженером Уильямом Отисом в 1836 году. Именно этого изобретателя можно по праву назвать его «отцом».

Портрет Уильяма Отиса

Первый прототип будущего экскаватора оказался довольно неудачным, и в 1837 году совместно с опытным инженером Джозефом Харрисоном-младшим Отис строит улучшенную версию своей машины, которая уже соответствует его требованиям.

Хотя Уильям Отис подал свою первоначальную заявку на патент парового экскаватора 15 июня 1836 года, пожар в патентном бюро уничтожил эти документы. Его второе заявление от 27 октября 1836 года было одобрено патентным бюро лишь 24 февраля 1839 года. Таким образом, официальной датой изобретения парового экскаватора стал не 1836, а 1839 год.

Созданную машину сам Отис называл «крановой лопатой для выемки грунта и удаления земли», в народе же его машины прозвали «Лопатами Отиса». Они являлись довольно маломощной – до 20 лошадиных сил, неуклюжей и громоздкой техникой и были лишь частично поворотными, так как стрела его парового экскаватора не могла двигаться более чем на 180 градусов.

Фото «Лопаты Отиса», сделанное в 1869 году у Висячей скалы в каньоне Эхо, штат Юта, США

В одной из американских газет того времени писали, что «Лопата Отиса» стала одним из тех редких изобретений, где гений, работая для себя, создал выгоды, способные изменить весь цивилизованный мир». Машины Отиса вызывали такой неподдельный интерес, и одновременно ужас у обычных граждан, что они толпами приходили поглазеть на это чудо инженерной мысли.

Уильям Отис умер в возрасте 26 лет, успев создать всего лишь 7 паровых экскаваторов, два из которых остались в Северной Америке, остальные разъехались по миру. Существует мнение, что впервые паровой экскаватор Отиса был задействован в 1837 году в постройке железной дороги между Огайо и Балтимором, однако документы, подтверждающие сие событие, до наших дней не дошли. Документально подтвержденное использование первого парового экскаватора состоялось в 1838 году в Спрингфилде, штат Массачусетс, на постройке Западной железной дороги, где паровая «Лопата Отиса» верой и правдой прослужила 3 года.

Вполне вероятно, что одну или две машины Отиса в 1840 году использовали при постройке доков в Aтлантик-сити (город на северо-востоке США, штат Нью-Джерси), а затем в Бруклине и Бостоне.

Фото парового экскаватора в Бостоне

В 1842 году один паровой экскаватор Отиса был задействован на работах в Англии около Брентвуда (графство Эссекс) при постройке железной дороги в восточных графствах Великобритании.

Джон Дункан – английский предприниматель, которому предположительно был продан патент на использование «Лопаты Отиса» в Великобритании и странах Европы, очевидно так и не сумел самостоятельно воспроизвести ни единого образца этой машины. Новый Свет с неохотой воспринимал технические новшества, считая «наглых янки» выскочками. Такое отношение к идеям американцев замедляло развитие научно-технического прогресса в Европе. В последующем им придется наверстывать упущенное семимильными шагами.

Последующие свидетельства об использовании «Лопат Отиса» на территории Европы и США довольно туманны. Известно, что последняя созданная им машина сломалась к концу 1905 года на постройке Чикагской железной дороги в штате Иллинойс.

Фото последней «Лопаты Отиса» в процессе работы на Чикагской железной дороге. Снимок сделан в промежутке между 1900 и 1905 годами.

По современным подсчетам, «Лопата Отиса» могла совершать работу, равную усилиям 120 человек, а ее производительность составляла около 100 м3 грунта в час. Передвигаться машины Отиса могли исключительно по железнодорожным путям, которые специально прокладывались к месту проведения работ. И этот фактор значительно усложнял использование таких машин, ибо постройка железнодорожного полотна являлась задачей дорогостоящей и трудозатратной.

Фото парового экскаватора, установленного на железнодорожные рельсы. Снимок сделан в 1904 году в штате Южная Дакота на строительстве Орманской плотины.

Фото парового экскаватора 1919 года на карьере близ Сан-Диего (штат Калифорния, США)

Представители российских властей впервые увидели «Лопату Oтиса» при постройке Западной железной дороги в 1839 году. Инженеру-консультанту железнодорожной компании, майору Георгию Георгиевичу Уистлеру было поручено приобрести одну из машин Отиса для использования ее в строительстве железной дороги между Санкт-Петербургом и Москвой. Таким образом, первый паровой экскаватор появился в России в 1842 году, и он был произведен в Америке.

В те времена паровые экскаваторы, по сути, являлись штучным товаром. Они были «редким гостем» в бытовых постройках, по большей части используемые только в строительстве железных дорог.

Старый паровой экскаватор, сохраненный в музее на Аляске. Как видите, он состоял из котла, бака для воды, лебедки, парового двигателя, самой стрелы и балки, на которую крепился ковш

А вот свою истинную популярность они стали приобретать лишь во второй половине 19 века, в то время, когда сеть железнодорожного сообщения покрыла значительную территорию США и Англии.

Первым создателем паровых экскаваторов в Европе стала английская компания «Ruston & Proctor & Co.» во главе с ее владельцем, инженером и талантливым предпринимателем Джозефом Растом.

К 1877 году Растоном было произведено около 100 паровых экскаваторов, часть из которых он экспортировал в США на строительство Манчестерского судоходного канала. А в 1890 году он отправляется в Россию, где успешно выигрывает тендер на поставку нескольких десятков своих машин для проведения строительных работ в районе Полесья (в те времена – это территория России, сейчас – это области, принадлежащие Украине). Таким образом, фактически в Украине первые паровые экскаваторы появились в 1891 году.

Одними из первых и, пожалуй, самых успешных компаний, поставивших производство паровых экскаваторов на промышленные рельсы, стали две конкурирующие американские корпорации - «Marion Steam Shovel Company» и «Bucyrus Foundry», обе организованные в 1883 году в городе Мэрион, штат Огайо.

Создатели «Marion Steam Shovel Company», инженер-изобретатель Генри Барнхарт и Эдвард Хубер в этом же году патентуют свое усовершенствование пружинного крепления ковша, заменив хрупкую и малоподвижную цепь, чем обуславливают большую надежность и повышение производительности этой машины.

Именно к владельцам этих двух компаний в 1903 году правительство США обратилось с просьбой обеспечить строительство Панамского канала паровыми экскаваторами. 77 экскаваторов было поставлено компанией «Bucyrus Foundry» и лишь 24 машины принадлежали «Marion Steam Shovel Company». Но именно экскаватор, принадлежащий «Marion» на данной стройке века в июле 1908 года установит мировой рекорд по производительности.

Фото экскаватора Marion, модель 91 «Culebra Cut» на строительстве Панамского канала

Фото сохранившегося образца экскаватора Marion, модель 91 «Culebra Cut». Данный образец уже был «поставлен» на гусеничный ход

Однако, вплоть до 1920 года выпускаемые экскаваторы остаются частично поворотными, с возможностью передвижения только по железнодорожным путям, что ограничивает сферу их применения.

С изобретением Бенджамином Холтом гусеничного хода, экскаваторы становятся машинами, эксплуатировать которые уже возможно и в труднопроходимых местах. Появляются образцы с дизельным и электрическим двигателем, которые постепенно вытесняют паровые машины.

Впрочем, одним из главенствующих изобретений в истории экскаватора стало внедрение в его систему управления гидравлики.

Первенство изобретения гидравлической системы экскаватора на сегодняшний день оспаривают Англия, Франция и Италия.

Самые ранние сведения о попытках создания экскаватора на гидравлической системе управления можно найти в далеком 1882 году в истории английской компании «Armstrong Whitworth», которая специализировалась на производстве вооружения, военных кораблей и самолетов.

Сэр Уильям Джордж Армстронг, основатель компании «Armstrong Whitworth» (1810 - 1900) был английским инженером-гением, чьи изобретения опережали свой век. Армстронг был крупнейшим промышленником Великобритании и одним из самых богатых людей в Европе своего времени. В истории Англии он стал первым ученым, кто за вклад в науку был удостоен звания пэра.

Именно Армстронг первым придумал гидравлическую систему управления механизмами, внедрив ее в работу шлюзовых ворот в гаванях, подъемных кранов и мостов. Его гидравлический механизм, разводящий Тауэрский мост в Лондоне, стал шедевром инженерной мысли своей эпохи. А его первой строительной машиной, управляемой гидравликой, стал подъемный кран, образец которого был построен в 1845 году в Ньюкасле.

Фото первого гидравлического крана Уильяма Армстронга, построенного в порту Ньюкасла (Англия)

В дальнейшем его изобретение гидравлической системы активно эксплуатировали в военной промышленности, оснащая гидравликой подъемные механизмы шлюзов в шахтах Королевского флота, в подъеме и перегрузках полевых орудий, на заводах по изготовлению боеприпасов.

Однако, именно попытка постройки гидравлического экскаватора у Армстронга не увенчалась успехом. Его гидравлический экскаватор оказался машиной слишком громоздкой, малоподвижной и плохо справлялся со своими функциями. Но, невзирая на неудачу соплеменника, именно своего ученого англичане считают прародителем гидравлического экскаватора.

Шли годы. И как это часто бывает с величайшими открытиями, над созданием экскаватора с гидравлическим приводом одновременно, независимо друг от друга, трудились совершенно разные инженеры.

В Америки его создавали братья Ферверды, уроженцы Нидерландов, переехавшие жить в Огайо и организовавшие всем известную сейчас компанию «Gradall Tractor». Именно их таланту экскаватор обязан телескопической стрелой. А в 1941 году увидел свет их первый гидравлический экскаватор, моделей которого было создано всего 3 штуки.

Существенная нехватка рабочей силы на проектах по строительству автомагистралей во время Второй мировой войны побуждала инженеров к более серьезной работе над созданием гидравлического экскаватора. Война изменила взгляды общества на конструкцию строительных машин. Глобальные разрушения, оставленные после себя фашизмом, требовали от техники мобильности, а существующие малоподвижные гусеничные экскаваторы перестали отвечать создавшимся требованиям. Все чаще производители строительной техники стали монтировать свои машины на базу автомобиля, дабы обеспечить ее высокую мобильность и возможность быстрой передислокации с одной строительной площадки на другую.

В 1948 году на свет появился первый колесный прототип экскаватора, оснащенный улучшенной гидравлической системой управления. Его создателями стали братья-итальянцы Карло и Марио Брунери, в 1954 году продавшие патент на изготовление мобильной версии экскаватора французской компании «SICAM». Модель, созданная братьями Брунери и названная «Yumbo S25», стала первым гидравлическим экскаватором, установленным на колесную базу грузовика.

А вот промышленный выпуск экскаваторов, оснащенных гидравлическим приводом, первой сумела наладить немецкая компания «Atlas» только в 1950 году.

Однако, выпускаемые гидравлические экскаваторы все еще являлись частично поворотными, их угол поворота стрелы не превышал 270 градусов, что затрудняло выполнение многих работ.

В 1951 году со своим изобретением на английский рынок вышла компания «Hymac», представив первый полноповоротный образец экскаватора на гидравлике.

Фото коллектива компании «Hymac» на фоне тысячного экземпляра полноповоротного экскаватора «Hymac 580», сделанное в 1960 году на выставке

Именно эту компанию по праву считают пионером в области разработки и производства полноповоротных экскаваторов. Впоследствии она выпустит целую линейку моделей экскаваторов «Hymac 580», которые тысячами разойдутся по всему миру.

Многие модели этой машины используются в строительстве и поныне, некоторые из них сегодня можно увидеть на выставках винтажной техники в Великобритании и Европе.

Практически одновременно с «Atlas» и «Hymac» в 1951 году к промышленному производству экскаваторов на гидравлике подключится французская корпорация «Poclain». Долгих десять лет ее конструкторы будут работать над полноповоротной системой экскаватора, в конце концов, добившись желаемого результата только к 1960 году.

Так создавалась история возникновения экскаватора, в которой гений множества людей смог подарить нам столь совершенную строительную технику, без которой сегодня нам невозможно представить свою жизнь.

Экскаватор — это спецтехника , использующаяся для тяжелых работ, посредством его использования снижается уровень травм, ранее возникающий на сложно доступных участках, территориях. Экскаватор используется для рытья котлованов, канав, траншей, с его использованием удается качественно проводить ремонтно-восстановительные работы на тепловых трассах, трубопроводных сетях.

Экскаватор — это транспортное средство , которое широко применяется в различных сферах жизнедеятельности, в том числе погрузочных работ, связанных с сыпучими строительными материалами и грузами. Более значительную роль экскаватор играет на территориях, где происходит возведение зданий, строений различной направленности.

Нынешние экскаваторы оснащаются современным видом оборудования, изготавливаются в частности из высокопрочных видов стали, нержавеющих материалов. Данные способы производства экскаваторов более-менее понятны.

Экскаватор это, прежде всего транспортное средство, работа которого направлена на рытье каналов, траншей, ям. На данный момент существует несколько видов экскаваторов — классические экскаваторы, экскаваторы-погрузчики (обладают ковшом, дополнительными отсеками).

Посмотреть полный каталог экскаваторов Эксмаш по ссылке

Что такое забой экскаватора

Забоем следует называть определенную территорию, ограничивающею работоспособность экскаватора. В зависимости от модели и размеров транспортного средства, забой может быть как небольшого размера, так и достигать порядка тысячи метров. Но не зависимо от этого, забой относят к индивидуальным характеристикам каждой модели экскаватора в отдельности.

Имеется всего два основных типа забоя — лобового и бокового вида, в строительной сфере такие забои называются — боковые, лобовые.

Что такое шагающий экскаватор

Использование шагающего экскаватора позволяет снизить давление, направленное на грунтовую поверхность. Передвижение экскаватора происходит в шагающем виде, для этого в большинстве случаев используют драглайновское оборудование, располагающееся в отдельно отведенных частях экскаватора.

Используется данный вид экскаваторов в ряде случаев, чаще всего на строительных площадках, имеющих малую плотность грунта — проблематичность с грунтовыми водами, опускающими землю при сильном давлении.

Что такое экскаватор драглайн

В обыденном языке драглайны называют экскаваторами с большими ковшами, использующимися для поднятия определенных земельных пород, ранее вырытых классическими экскаваторами — песок, щебень, сухая земля и другие. Используются в частых случаях на участках, имеющих сухую основу или же на территориях, которые подвержены перестройке.

По размерам может быть больше классического экскаватора в два-пять раз, в зависимости от моделей. На две тысячи пятнадцатый год известны случаи использования драглайнов больших размеров. Постепенно технологии производства экскаваторов развиваются, мощность, устройство и размеры меняются год от года.

Экскаватор - основной тип землеройных погрузочно-разгрузочных машин. По принципу работы экскаваторы можно разделить на две крупные категории- многоковшоые (непрерывного действия) и одноковшовые (цикличного действия). Как ясно из названия, рабочее оборудование экскаватора непрерывного действия включает несколько ковшей, непрерывно перемещающихся по замкнутой территории.

Экскаватор - основной тип землеройных погрузочно-разгрузочных машин.

По принципу работы экскаваторы можно разделить на две крупные категории- многоковшоые (непрерывного действия) и одноковшовые (цикличного действия).

Как ясно из названия, рабочее оборудование экскаватора непрерывного действия включает несколько ковшей, непрерывно перемещающихся по замкнутой территории. В силу специфики применения таких экскаваторов, их обзор требует отдельной статьи. Здесь же мы ограничимся рассмотрением одноковшовых экскаваторов, как наиболее типичных представителей данного класса строительных машин.

Главные компоненты экскаватора:

Рабочее и силовое оборудование, система управления, поворотная платформа и трансмиссия.
Рабочее оборудование экскаваторов с прямой и обратной лопатой состоит из ковша (как правило), стрелы и рукояти. Рабочее оборудование экскаваторов с драглайном не имеет рукоти, а ковш подвешивается к стреле на канате с помощью упряжки. К рабочему оборудованию относятся также блоки, направляющие устройства и канаты, которые передают движения различным элементам рабочего оборудования. Помимо ковша разработано и другое навесное оборудование. Это грейфер (копающий или погрузочный), гидромолот (для разрушения бетонных и железобетонных конструкций и рыхления мерзлого грунта), гидроножницы (для разрушения и дробления железобетонных конструкций и резки арматуры), бревнозахват, кусторез, бетонолом, фрезерная головка (для вскрытия подземных коммуникаций, рыхления и планировки грунта), шнековый бур.

Если на экскаваторе может быть установлено хотя бы три вида сменного оборудования - прямая лопата, обратная лопата и драглайн, то такие экскаваторы называют универсальными. Обычно в их комплект сменного оборудования входят также грейфер и кран.

По типу привода экскаваторы делятся на два класса - с гибким (канатным) подвесом или с жестким подвесом (гидравлическим приводом).

Подвес с гидравлическим приводом позволяет фиксировать элементы рабочего оборудования в пространстве. с жестким подвесом имеют значительные технологические, конструктивные и эксплуатационные преимущества по сравнению с экскаваторами с гибким подвесом.

По типу механизма передвижения экскаваторы делятся на колесные и гусеничные (траковые). Если стройка ведется в городской черте, предпочтительнее использовать колесные экскаваторы, в условиях бездорожья лучше ведут себя гусеничные.

На российском рынке представлены две группы экскаваторов на автомобильном шасси - классические) с шарнирно-сочлененным рабочим оборудованием) и телескопические. Конструктивные особенности позволяют телескопическим экскаваторам, использую ротацию ковша, подкапывать под трубами и производить зачистку не только горизонтальных и вертикальных поверхностей в ограниченных пространствах. Набор дополнительного рабочего оборудования делает экскаватор на автомобильном шасси универсальной машиной.

Экскаватор с механической лопатой.

По своему назначению и вместимости ковша механические лопаты подразделяются на универсальные (0,2-2 куб.м), карьерные и добычные (2-5 куб.м), карьерные и добычные (2-5 куб.м) и вскрышные (8-90 куб.м). Шире других используются два варианта конструкции механической лопаты. В одном из них основными узлами являются одноканатная двухбарабанная лебедка, рукоять и канатный напорный механизм, закрепленный на поворотной платформе. При опускании ковша поднимается противовес, и наоборот. В другом варианте используется трехканатная лебедка без противовеса. Стрела, рукоять и напорный механизм образуют особую конструкцию с промежуточным шарниром, чем обеспечивается независимость подвеса. Напорный механизм воздействует на двухзвенную рукоять, которая поддерживается и направляется подвижным жестким звеном.

Особенность вскрышных механических лопат - большие радиусы черпания и разгрузки (более 100 м) и большая вместимость ковша (более 90 куб.м). От малых универсальных и карьерных экскаваторов они отличаются конструкцией гусеничного хода - каждый из четырех углов основания экскаватора со вскрышной механической лопатой опирается на двухленточную тележку.

Экскаватор - драглайн.

Экскаватор - драглайн и обратная механическая лопата, в отличие от прямой лопаты, разрабатывают грунт ниже уровня машины. В драглайне ковш закреплен на подъемном канате, а черпание осуществляется его подтягиванием вторым, "тяговым" канатом. Ковш экскаватора врезается в грунт под тяжестью собственного веса, что позволяет разрабатывать даже крепкую породу, предварительно разрыхленную взрывом.

Большие драглайны устанавливают на шагающем ходу. Механизм "шагания" состоит из центральной опорной плиты, боковых лыж и механизма, приводящего их в движение (кулачкового или рычажного). Когда экскаватор опирается на плиту, лыжи приподняты и могут перемещаться. После их опускания экскаватор вместе с центральной плитой приподнимается, опирается на лыжи и перемещается. Благодаря тому, что лыжи закреплены на платформе и ее поворотом можно изменить направление померемещения, машина может двигаться даже в боковом направлении.

Экскаватор - драглайн, стрела которого заменена натянутым между двумя башнями канатом, несущим ковш, называется "башенным".

Такой драглайн может иметь "вылет стрелы" (расстояние между башнями) до 500 м. Ковш разгружается через дно, для чего ему часто придают серповидную форму, в противном случае разгрузкой управляет тяговый канат.

Экскаватор - струг.

Данный тип экскаватора предназначен в основном для земляных работ на железнодорожных путях и очистки их от снега. Путевые струги производят нарезку новых и чистку старых кюветов, оправку откосов выемок, насыпей и балластной призмы и т.д. В средней части экскаватора расположены два боковых крыла. Они состоят из подвижных частей - основной, кюветной и откосной, которые устанавливают по очертанию поперечного профиля пути. Перемещается струг локомотивом, от которого поступает также сжатый воздух для пневматической системы управления.

Экскаваторы - планировщики.

Экскаваторы - планировщики, как правило, изготавливают на базе автомобильного шасси. Занимая не большую долю рынка экскаваторы - планировщики выполняют планировку откосов насыпей и выемок земляного полотна. Причем объем таких работ велик, поскольку любая дорога, как правило, идет в насыпи или в выемке, и высота откосов доходит до 12 м. Если 2-2,5 м может обеспечить автогрейдер, то большую высоту - только экскаватор - планировщик. Кроме откосов землеполотна дороги, планировочные работы выполняются на подходах к мостам, путепроводам и другим искусственным сооружениям. Экскаваторы - планировщики выручают даже при переменной геометрии откоса. Устойчивость машины в процессе работы обеспечивается аутригерами (опорами).

Траншейные экскаваторы.

Траншейные экскаваторы классифицируют по следующим основным признакам: по типу рабочего оборудования - на цепные (ЭТЦ) и роторные (ЭТР); по способу соединения рабочего оборудования с базовым тягачом - с навесным и полуприцепным оборудованием; по типу ходового устройства базового тягоча - на гусеничные и пневмоколесные; по типу привода - с механическим, гидравлическим, электрическим и комбинированным приводом. Траншейные экскаваторы предназначены для разработки траншей под магистральные трубопроводы в различных грунтах. Также эти экскаваторы могут использоваться при рекультивации земель, на присыпке дна траншей и засыпке их разрыхленным грунтом, на мелиоративных работах, на строительстве и ремонте дорог.

Мини - экскаваторы.

Как ни странно, этот класс машин появился в России только в последние годы. Экскаваторы малой мощности используются при незначительных объемах земляных работ, а также при вспомогательных и подготовительных работах - валке и крчевке леса, забивке свай, уплотнении дорожных покрытий, монтажных и погрузо - разгрузочных работах. Современные мини - экскаваторы этого класса исполнены в классической компоновке. На них применяется гусеничный или пневмоколесный ход, а в качестве рабочего оборудования, как правило, используется обратная механическая лопата с возможностью поворота стрелы в горизонтальной плоскости. Кроме того, современные мини - экскаваторы оснащаются бульдозерным отвалом для расчистки площадки и повышения устойчивости, а по требованию заказчика - сменными ковшами, буровыми штангами и гидромолотами. В общем, при незначительных объемах земляных работ мини - экскаваторы незаменимы.

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.

Применялись еще в Древнем Египте и Древнем Риме как средство механизации работ по углублению русел рек и каналов.

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.

Но официально идея создания землеройных машин принадлежит Леонардо да Винчи, который в начале 16 в. предложил схемы экскаваторов-драглайнов. К 1500 году относится набросок чертежа грейфера для землечерпалки. Несколько лет спустя Леонардо руководил прокладкой каналов в засушливой Миланской долине. На земляных работах он применил землечерпалку собственной конструкции.

В записных книжках ученого наряду с чертежами летательного аппарата есть зарисовки землечерпалки с ковшом-драглайном, а также сооружения, напоминающего конструкцию экскаватора. Драглайн, предложенный Леонардо да Винчи, в основных чертах напоминает ковш современного экскаватора. Вот его описание: “Ковш, заостренный, как лемех, спереди и сзади, имеет сито. Это позволит зачерпнуть много грунта и даст стечь воде. Ковш будет подвешен на канатах, которые наматываются на ворот, расположенный на понтоне. Дно ковша может также откидываться, что облегчит его разгрузку”. Сейчас, правда, не выпускаются ковши-драглайны с откидным днищем, но этот принцип успешно применяется в ковшах для прямой лопаты.

В 1597 году для очистки каналов в Венеции была сконструирована и построена плавучая землечерпалка. Автором ее был венецианский механик Буанаюто Лорини, который описал устройство машины в труде “Делле Фортификационе”. Далее в 1718 г. проект землеройного устройства с двумя ковшами представили Французской Академии наук механики де ла Бальм и Белидор. Механизм работал в портах Тулона и Бреста.

Затем в 1795 году известный американский изобретатель, создавший первый практически пригодный , Роберт Фултон сконструировал и первый четырехколесный грейдер-элеватор. Однако испытана машина была только через 70 лет на строительстве дорог в Америке. Но в 1796 году на дноуглубительных работах в английском порту Сандерленд была применена ковшовая драга с приводом от паровой машины. Построена она при участии изобретателя Джеймса Уатта. За один рабочий ход ковши доставали со дна гавани до полутора тонн грунта, что примерно в 4 раза превышало производительность ручной драги.

Большой вклад в развитие технологии экскаваторостроения внесли французы: в 1860 году инженер М. Кувре создал сухопутный цепной многоковшовый экскаватор с двигателем 15 лошадиных сил. Он был испытан на строительстве дороги Седан - Тионвиль, а позднее работал на сооружении Суэцкого канала. А уже 1862 году на улицах Парижа появился первый паровой каток с обеими ведущими осями. Изобретателем машины был механик Балейсон. Однако паровые катки большого распространения не получили. Ведь для поддержания необходимого давления в его котле требовалось сжигать 60- 80 килограммов топлива в час.

Русские изобретатели предложили немало интересных устройств, способствовавших облегчению тяжелого труда на строительстве каналов, дорог, мостов и других сооружений. Так, в конце 20-х годов 19 века в Петербурге появился ржевский мещанин Немилов. Он уже построил немало мельниц, плотин и мостов, применяя при этом хитроумные машины собственной конструкции и изготовления. Вот и теперь он сдал на заключение генералу Бетанкуру чертежи: “Машины для уравнения земли у подошвы реки”, “Машины для выстилки плитою из гранитного камня подошвы между столбов” и “Копра особого устроения, каковые еще нигде не виданы”. Трижды пришлось Немилову продлить в столице свой паспорт, ответа он так и не дождался и вернулся на родину ни с чем. А ведь эти проекты, если б были одобрены и приняты, могли сыграть заметную роль в развитии строительных машин.

В те же годы в Петербурге на чердаке одного из домов Гороховой улицы у Каменного моста жил “страстный механик” Казаманов. Не имея ни средств, ни материалов, ни инструментов, он умудрялся все же сооружать модели своих изобретений, среди которых были и своеобразный копер для вбивания свай, и машина “для подъема тяжестей с большею легкостью и удобностию на возвышенность”. Технические новинки, созданные этими и другими безвестными изобретателями-самоучками, не нашли ни должного понимания, ни должного распространения.

Может быть, чуть больше повезло русским землечерпалкам. Первая плавучая землечерпалка была создана в Петербургском институте путей сообщения в 1809 году. Ее мощность составляла 15 лошадиных сил. Такое устройство могло заменить труд многих людей. Предназначалась эта машина для очистки водоемов. В 1811-1812 годах землечерпалку построили на Ижорском заводе. Начиная с 1813 и по 1819 год машина работала на очистке Кронштадтского порта.

Позднее в России и за границей были предложены усовершенствованные конструкции землечерпалок. Но это был, пожалуй, один из первых многоковшовых экскаваторов.

В 1847 году русский изобретатель Кушелевский сделал еще один шаг в этой области. Он предложил идею землечерпательной машины, которая могла работать как на воде, так и на суше. Эта машина соединяла в себе достоинства речной землечерпалки и сухопутного экскаватора.

В 1854 году в Петербурге были изданы материалы, подготовленные комиссией, изучавшей природные богатства и хозяйство Пермской губернии. В них опубликованы интересные сведения о первом русском паровом экскаваторе, который авторы документа и назвали “земляным механизмом”. Кем он был построен, членам комиссии не удалось установить. Было известно только, что был этот неизвестный механик родом из Нижнего Тагила, но описанная машина выполняла, по существу, то, что делает экскаватор: она могла перемещаться и “посредством особых устройств”, говорилось в описании машины, копала руду и производила ее уборку от забоя, подготавливая фронт работ для дальнейшей выемки руды. Так, почти 130 лет назад в России в руднике горы Высокой на Урале был применен способ открытой разработки полезных ископаемых с помощью экскаватора.

В начале 20 века, с развитием электроэнергетической отрасли семимильными шагами развивались и конструкции экскаваторов. В 1905 году были выпущены первые паровые полноповоротные (с поворачивающейся кабиной) экскаваторы немецкой фирмой “Оренштейн & Коппель”. Ковши этих машин вмещали до 4 кубометров земли. В 1910 году появились первые электрические экскаваторы, а американская фирма “Бюсайрус” выпустила в свет полноповоротный экскаватор на гусеничном ходу. Начиная с 1912 года начал работать первый экскаватор с двигателем внутреннего сгорания на гусеничном ходу.

Производство одноковшовых экскаваторов в России было начато в 1901 на Путиловском (ныне Тверской экскаваторный) заводе.

Активное строительство железных дорог в США в тридцатых годах девятнадцатого века и нехватка при этом строительных рабочих привели к созданию в 1832-1836гг американцем Отисом первого парового одноковшового экскаватора (Рис. 1).

Экскаватор был неполноповоротным, имел железнодорожную ходовую часть, был оснащен ковшом 1,14 куб.м, паровым двигателем мощностью 15 л.с., обеспечивал среднюю производительность 45-50 куб.м/час и заменял примерно 50 рабочих. Уже через несколько лет экскаваторы Отиса заменяли 180 рабочих. Первоначально экскаваторы использовались преимущественно на строительстве железных дорог. Один из первых экскаваторов был продан в Англию в 1842 г, а в 1843 г четыре из семи построенных Отисом экскаваторов были проданы в Россию для использования при строительстве Николаевской дороги. Однако строительные подрядчики не восприняли эти американские машины и в 1848 г продали на Урал.

В Нижнем Тагиле экскаваторы, впервые в мировой практике, были использованы на вскрышных работах при добыче руды.

Во второй половине девятнадцатого века масштабное строительство железных дорог и каналов потребовало перемещения все больших масс земли, которое уже не могло быть осуществлено с помощью ручного труда землекопов. Это привело к активному развитию разнообразных землеройных машин.

В Германии применялись «строительные локомобили» (Рис. 2), оснащенные одноканатными грейферами.

До конца века основные объемы земляных работ на строительстве железных дорог в России выполнялись вручную (лопаты, тачки, грабарки), поскольку дешевая рабочая сила существовала в избытке. Когда при строительстве западносибирского участка Транссибирской магистрали возникли затруднения с рабочей силой, были закуплены в Америке «землекопные машины». В такие машины впрягались 12-16 лошадей. Для выемки и перемещения грунта использовались, также, конные волокуши с металлическим ковшом, которые назывались «скреппелами» или «землеройками».

Первый русский одноковшовый неполноповоротный железнодорожный экскаватор со сменным ковшом (2,3 куб.м. для легких грузов и 1,5 куб.м. для тяжелых грузов) был построен на Путиловском заводе в 1902 году. Производительность его была 100-290 куб.м./час, вес 65-75 т. До 1917 года было построено 35 таких машин. В начале XX века экскаваторы использовались в России довольно интенсивно. Например, при возведении сухого дока в Кронштадте в 1909-1910 годах работы велись в две смены по 10 часов каждая. Машины этого типа (Рис. 3) изготавливались до 30-х годов XX века.

В отдельных случаях применялись плавучие экскаваторы. Плавучие экскаваторы выполнялись, как правило, неполноповоротными с прямой лопатой. Во второй половине XIX — начале XX веков началось строительство гигантских каналов, при котором требовалось перемещать огромные массы грунта. Суэцкий канал (длина 160 км, начало строительства — 1859 г) сооружался около 10 лет (в основном, вручную). Общая численность рабочих, занятых на постройке, достигала 40 тысяч человек. За время строительства было перемещено примерно 75 млн. кубометров грунта.

При сооружении Панамского канала (1880-1913гг) было перемещено 160 млн. кубометров грунта. На втором этапе строительства (1903-1913гг) применялись более ста одноковшовых (преимущественно железнодорожных) и около 20-ти многоковшовых экскаваторов.

После первой Мировой войны, одновременно с общим развитием техники, активизировалось и развитие экскаваторов. Двигатели внутреннего сгорания и электропривод, применение гусеничного (и шагающего) хода позволили существенно увеличить мощности и мобильность экскаваторов. Экскаваторы стали полноповоротными, увеличилась номенклатура их рабочего оборудования (прямая и обратная лопата, драгляйн, струг и пр.) и сфера их применения (вскрышные, тоннельные работы и пр.). В США и в России совершенствовались одноковшовые экскаваторы. В Германии начали строить все более мощные многоковшовые экскаваторы. Появились многочисленные специальные машины (канавокопатели и др.).

В СССР производство экскаваторов было организовано в 1931. Выпущены первые 15 машин. С 1947 Уральский завод тяжёлого машиностроения (УЗТМ) впервые в мире организовал серийный выпуск карьерных экскаваторов с ковшами ёмкостью 3-5 м3. В 1958 на УЗТМ был изготовлен шагающий экскаватор-драглайн с ковшом 25 м3 и стрелой 100 м, а на Новокраматорском машиностроительном заводе (НКМЗ) в 1965 — экскаватор-лопата с ковшом 35 м3 для крепких грунтов. В 1975 УЗТМ закончил изготовление шагающего драглайна с ковшом ёмкостью 100 м3 и стрелой 100 м. УЗТМ осваивает наиболее мощную карьерную лопату, с ковшом 20 м3, для крепких грунтов (1976).

Уже в начале 50-х годов XX века использовались гигантские экскаваторы с ковшами объемом до 30 куб.м. (ЭГЛ-15 Ново-Краматорского завода, американские экскаваторы Марион, Бюсайрус и др.).

Во второй половине XX века традиционные типы экскаваторов совершенствовались в основном за счет применения новых машиностроительных технологий и оборудования (гидропривод и пр.).

Ручной труд на земляных работах сохранился только в тех случаях, когда имеется избыток бесплатной рабочей силы либо при малом объеме и стесненных условиях работ, не позволяющих применить необходимую землеройную технику.

Современные экскаваторы, бульдозеры и другие землеройные машины передвигаются по земле на колесах или гусеницах, по рельсам или с помощью специальных опор могут «шагать», есть и плавающие землечерпалки. Однако едва ли не самым распространенным способом передвижения тяжелых машин стал гусеничный ход. Машины на таком ходу могут надежно перемещаться по неровной поверхности, работая на стройке, в котловане или в карьере, добывая полезные ископаемые. Проблема надежного передвижения землеройных машин всегда занимала их создателей.

Еще в начале прошлого века в различных странах пытались заменить колесный ход на какой-либо другой. В России в 1879 году русский крестьянин Федор Блинов получил, как тогда говорили, привилегию на «Вагон с бесконечными рельсами для перевозки грузов по проселочным дорогам». К тому времени уже были построены железные дороги, уже были известны рельсы. И изобретателю пришла идея использовать замкнутые и перебегающие по каткам «рельсы в качестве ходового устройства. Изучение чертежей и описания этого изобретения показало, что «вагон» Блинова не что иное, как гусеничный трактор. Такие машины начали строить за границей лишь в XX веке.

Освоение гусеничных тракторов позволило уже в начале 20 века использовать их как базу для землеройных машин, которые стали широко применяться при строительстве дорог, водных путей, в горнодобывающей промышленности.

Первые экскаваторы на гусеничном ходу мало походили на современные машины. Еще в начале века они изготовлялись наполовину из деревянных деталей. Деревянной была стрела, из деревянных пластин (траков) состояли гусеницы. Траки, правда, сначала обивали металлическими листами, а позднее гусеницы полностью стали металлическими.Такой экскаватор в 1912 году был использован в США на строительстве канала Кэлуметсэг.

На сегодняшний день производством и выпуском данной специализированной техники занимаются ряд иностранных и российских заводов, поставляя на мировой рынок технологичные, функциональные машины. Различают одноковшовые экскаваторы (драглайн, механическая лопата и прочие) и экскаваторы многоковшовые (цепные и роторные). Характеристики устройств (мощность, объем ковша и т.д.) могут быть различными и подбираются индивидуально в зависимости от типа и сложности работ, для выполнения которых они ориентированы. Также существует выбор дополнительного навесного оборудования.

Основным назначением является разработка грунтов (горных пород, полезных ископаемых) и погрузка сыпучих материалов из штабелей.

Главным отличием одноковшового экскаватора от других землеройных машин является то, что экскавация (выемка) грунта (материала из штабеля) производится подвижным рабочим органом при неподвижном шасси. Поворот ковша на разгрузку также производится при стоящей машине. Многоковшовые экскаваторы могут передвигаться во время набора грунта (траншеекопатели , например) но ковши обязательно двигаются отдельно от шасси.

Применение

Экскаваторы применяются на стройках , дорожном строительстве, в карьерах , на горных выработках . Конструктивно экскаваторы состоят из рабочего (как правило, сменного), ходового (шасси) и силового оборудования. Рабочее место экскаватора, работающего ковшом, называют забой . Особенностью экскаваторов является широкий набор сменного оборудования - не только разные ковши, но и стрелы, рукояти, копровые мачты , а также собственно рабочие инструменты (ковши экскавационные, погрузочные, грейферные двух- и многочелюстные, рыхлители , крюки).

Классификация

По типу ходовой части

• гусеничные на нормальном и уширенно-удлинённом шасси;
• пневмоколёсные;
• на автомобильном ходу и на спецавтошасси;
• на тракторе;
• рельсовые и железнодорожные (нормальной колеи);
• плавучие (земснаряды , землечерпательные снаряды, землечерпалки);
• на вездеходном шасси (например, на понтоне с возможностью «шагания» по суше);
• на специальном (например, крутосклонном) шасси;
• на комбинированном шасси (например, пневмоколёсный с опускаемыми железнодорожными колёсными парами).

По принципу работы

• экскаваторы циклического действия (одноковшовые): одноковшовый экскаватор (в направлении зуба ковша экскаватора); рабочее оборудование: драглайн , прямая лопата, обратная лопата, грейфер ;
• Экскаваторы непрерывного действия (траншейный , роторный и другие);
• вакуумные и вакуумно-всасывающие экскаваторы (например, землесосные земснаряды).

По эксплуатационному предназначению

• карьерные;
• вскрышные;
• шахтные (для подземных работ);
• строительные универсальные.

По силовому оборудованию

• с двигателем внутреннего сгорания (как правило - дизельные);
• электрические;
• ранее - паровые.

История

Официально идея создания землеройной машины принадлежит Леонардо да Винчи , он ещё в начале XVI века разработал схему прототипа современного экскаватора-драглайна. Известен набросок чертежа грейфера для землечерпалки, созданный да Винчи в 1500 году, позднее Леонардо принимал участие в прокладке каналов в Миланской долине при помощи своего изобретения. Но есть свидетельства того, что ранее, в 1420 году, в венецианском издании «Кодекс Джованни Фонтана» был опубликован текст с упоминанием землеройной машины, использовавшейся для углубления дна каналов и расширения морских гаваней.

Ещё некоторое время Италия , а именно Венеция , активно развивала экскаваторное дело - машины были необходимы для очистки венецианских каналов. Далее изобретение развивали во Франции и Америке.

Активное строительство железнодорожных полотен в 1830-х годах и нехватка рабочих сподвигла американского механика Уильяма Смита Отиса в 1832-1836 годах изобрести первый одноковшовый экскаватор. Позднее появились многоковшовые экскаваторы, или абзетцеры , которые имели огромные размеры и передвигались по рельсам, выкапывая желоба породы. С ними работало множество специальных машин, среди которых заметен путепередвигатель, передвигавший многочисленные рельсы экскаватора.

В Советском Союзе с начала 1960-х годов на добыче фосфоритов в Лопатинском руднике работало три абзетцера, два из которых немецкого производства (Bukau ES-400-20/8, Takraf Ers 710). На данный момент две машины не функционируют и проданы на утилизацию, в руднике работает лишь один маленький драглайн (ЭШ-11/70), добывающий фосфориты в ограниченных количествах. Абзетцер Takraf Bukau Ers 710 действует по сей день.

См. также

Напишите отзыв о статье "Экскаватор"

Примечания

Управление экскаватором осуществляется машинистом, специальность - «машинист экскаватора». Однако учитывая сложность машины и выполняемых работ, дополнительно существует специальность «помощник машиниста экскаватора», его назначение - устранение мелких неполадок и вспомогательные работы на экскаваторе.

Ссылки

• Экскаватор - статья из Большой советской энциклопедии .
• - Универсальная научно-популярная онлайн-энциклопедия Кругосвет .
• - на сайте Академика.ру.

Отрывок, характеризующий Экскаватор

В это время Петя, на которого никто не обращал внимания, подошел к отцу и, весь красный, ломающимся, то грубым, то тонким голосом, сказал:
– Ну теперь, папенька, я решительно скажу – и маменька тоже, как хотите, – я решительно скажу, что вы пустите меня в военную службу, потому что я не могу… вот и всё…
Графиня с ужасом подняла глаза к небу, всплеснула руками и сердито обратилась к мужу.
– Вот и договорился! – сказала она.
Но граф в ту же минуту оправился от волнения.
– Ну, ну, – сказал он. – Вот воин еще! Глупости то оставь: учиться надо.
– Это не глупости, папенька. Оболенский Федя моложе меня и тоже идет, а главное, все равно я не могу ничему учиться теперь, когда… – Петя остановился, покраснел до поту и проговорил таки: – когда отечество в опасности.
– Полно, полно, глупости…
– Да ведь вы сами сказали, что всем пожертвуем.
– Петя, я тебе говорю, замолчи, – крикнул граф, оглядываясь на жену, которая, побледнев, смотрела остановившимися глазами на меньшого сына.
– А я вам говорю. Вот и Петр Кириллович скажет…
– Я тебе говорю – вздор, еще молоко не обсохло, а в военную службу хочет! Ну, ну, я тебе говорю, – и граф, взяв с собой бумаги, вероятно, чтобы еще раз прочесть в кабинете перед отдыхом, пошел из комнаты.
– Петр Кириллович, что ж, пойдем покурить…
Пьер находился в смущении и нерешительности. Непривычно блестящие и оживленные глаза Наташи беспрестанно, больше чем ласково обращавшиеся на него, привели его в это состояние.
– Нет, я, кажется, домой поеду…
– Как домой, да вы вечер у нас хотели… И то редко стали бывать. А эта моя… – сказал добродушно граф, указывая на Наташу, – только при вас и весела…
– Да, я забыл… Мне непременно надо домой… Дела… – поспешно сказал Пьер.
– Ну так до свидания, – сказал граф, совсем уходя из комнаты.
– Отчего вы уезжаете? Отчего вы расстроены? Отчего?.. – спросила Пьера Наташа, вызывающе глядя ему в глаза.
«Оттого, что я тебя люблю! – хотел он сказать, но он не сказал этого, до слез покраснел и опустил глаза.
– Оттого, что мне лучше реже бывать у вас… Оттого… нет, просто у меня дела.
– Отчего? нет, скажите, – решительно начала было Наташа и вдруг замолчала. Они оба испуганно и смущенно смотрели друг на друга. Он попытался усмехнуться, но не мог: улыбка его выразила страдание, и он молча поцеловал ее руку и вышел.
Пьер решил сам с собою не бывать больше у Ростовых.

Петя, после полученного им решительного отказа, ушел в свою комнату и там, запершись от всех, горько плакал. Все сделали, как будто ничего не заметили, когда он к чаю пришел молчаливый и мрачный, с заплаканными глазами.
На другой день приехал государь. Несколько человек дворовых Ростовых отпросились пойти поглядеть царя. В это утро Петя долго одевался, причесывался и устроивал воротнички так, как у больших. Он хмурился перед зеркалом, делал жесты, пожимал плечами и, наконец, никому не сказавши, надел фуражку и вышел из дома с заднего крыльца, стараясь не быть замеченным. Петя решился идти прямо к тому месту, где был государь, и прямо объяснить какому нибудь камергеру (Пете казалось, что государя всегда окружают камергеры), что он, граф Ростов, несмотря на свою молодость, желает служить отечеству, что молодость не может быть препятствием для преданности и что он готов… Петя, в то время как он собирался, приготовил много прекрасных слов, которые он скажет камергеру.
Петя рассчитывал на успех своего представления государю именно потому, что он ребенок (Петя думал даже, как все удивятся его молодости), а вместе с тем в устройстве своих воротничков, в прическе и в степенной медлительной походке он хотел представить из себя старого человека. Но чем дальше он шел, чем больше он развлекался все прибывающим и прибывающим у Кремля народом, тем больше он забывал соблюдение степенности и медлительности, свойственных взрослым людям. Подходя к Кремлю, он уже стал заботиться о том, чтобы его не затолкали, и решительно, с угрожающим видом выставил по бокам локти. Но в Троицких воротах, несмотря на всю его решительность, люди, которые, вероятно, не знали, с какой патриотической целью он шел в Кремль, так прижали его к стене, что он должен был покориться и остановиться, пока в ворота с гудящим под сводами звуком проезжали экипажи. Около Пети стояла баба с лакеем, два купца и отставной солдат. Постояв несколько времени в воротах, Петя, не дождавшись того, чтобы все экипажи проехали, прежде других хотел тронуться дальше и начал решительно работать локтями; но баба, стоявшая против него, на которую он первую направил свои локти, сердито крикнула на него:
– Что, барчук, толкаешься, видишь – все стоят. Что ж лезть то!
– Так и все полезут, – сказал лакей и, тоже начав работать локтями, затискал Петю в вонючий угол ворот.
Петя отер руками пот, покрывавший его лицо, и поправил размочившиеся от пота воротнички, которые он так хорошо, как у больших, устроил дома.
Петя чувствовал, что он имеет непрезентабельный вид, и боялся, что ежели таким он представится камергерам, то его не допустят до государя. Но оправиться и перейти в другое место не было никакой возможности от тесноты. Один из проезжавших генералов был знакомый Ростовых. Петя хотел просить его помощи, но счел, что это было бы противно мужеству. Когда все экипажи проехали, толпа хлынула и вынесла и Петю на площадь, которая была вся занята народом. Не только по площади, но на откосах, на крышах, везде был народ. Только что Петя очутился на площади, он явственно услыхал наполнявшие весь Кремль звуки колоколов и радостного народного говора.