Прогулки с экскаваторами

Шагающее нечно

Про шагающие экскаваторы известно все и ничего. Даже дети слышали про них, а все взрослые хоть раз видели в программе «Время». С другой стороны, всех ставит в тупик простейший вопрос: «Так как же они шагают?»

Динозавр за работой


Кинематика шагания экскаватора

«Я видела шагающий экскаватор», – заронила надежду главный редактор «Ведомостей» Татьяна Лысова. «Ну и как он шагает?» – поинтересовался я. «Знаешь, он сидел», – в легком замешательстве ответила она. Через сутки я уже стоял перед проходной екатеринбургского НИИтяжмаша, разработчика всех российских шагающих гигантов. Мне хотелось получить ответ на мучивший меня вопрос. Я был первым человеком, который пришел в НИИ с таким вопросом за последние 25 лет. Ровно столько разрабатывает шагающих гигантов главный конструктор проекта Виктор Кострицкий. Раньше его группа насчитывала 16 человек, сейчас он один. «Я уйду, и некому будет делать механизмы шагания», – с грустью говорит он.

Тысячетонные гиганты

При весе свыше 800 т проверенные гусеничные решения перестают работать. Дело в том, что давление на грунт должно быть около 2 кг/см2. Для этого траки у гусеницы приходится делать очень широкими, и под гигантской нагрузкой они начинают загибаться по краям. Выход из положения – замена гусеничного привода на механизм шагания.

Первый гидравлический привод шагания придумал уралмашевский конструктор Тимофей Исаев сразу после войны. Машина «ЭШ 14.70» использовалась для прокладки Беломорско-Балтийского канала. Кстати, в названиях экскаваторов первая цифра означает всегда объем ковша в кубометрах, а вторая – вылет стрелы.

Наибольшее распространение получил трехопорный механизм шагания. Такой экскаватор передвигается по принципу волочения, напоминая героического летчика Маресьева, который подтягивал тело при помощи рук. В стационарном состоянии шагающий экскаватор опирается на гигантское круглое основание, на котором он может крутиться в разные стороны, как морское орудие. По бокам гиганта в приподнятом состоянии находятся две небольшие ноги. Если же ему надо передвинуться, то два мощных масляных гидравлических поршня-домкрата приподнимают переднюю часть экскаватора. При этом начинает подтягиваться по земле корма. Когда поршни начинают опускать переднюю часть, экскаватор под своим весом перемещается вперед. Высший пилотаж – так называемое пологое качание, при котором корпус практически не приподнимается, позволяет снизить коэффициент давления на грунт в 1,6 раза. Самым большим на сегодняшний день трехопорником является 3400-тонный экскаватор «ЭШ 40.100». Но трехопорная схема работает при весе машины до 4,5 тыс. т. При большем весе задняя кромка начинает сильно уходить в землю и грести перед собой грунт. Этот земляной вал инженеры называют призмой волочения.

Для преодоления такого эффекта применяют уникальный четырехопорный механизм шагания с полным отрывом базы от земли. Впервые в России он был применен на гигантском «ЭШ 100.100» массой 11 тыс. т, выпущенном в 1969 году. Сейчас этот экскаватор списан и действующий рекорд принадлежит «ЭШ 65.100», работающему в Тулунском разрезе. А самый большой четырехопорник в мире – Big Maskie – построили американцы. Но, когда его проектировали были допущены просчеты, и при подъеме супертяжелого корпуса основание не выдержало и деформировалось – рекордсмена пришлось демонтировать.

Кстати, американцы используют не гидравлический, а механический эксцентриковый привод шагания. Плюсы эксцент- риковых экскаваторов в том, что они более шустрые, способны развивать скорость до 200 м/ч (против 80 м/ч у гидравлических). Минус – трасса для них должна быть гораздо лучше подготовленной, иначе экскаватор может забуксовать. А буксующие 11 тысяч тонн – поверьте, зрелище величественное. Гидравлические ноги способны выдвигаться на разную высоту, и поэтому пробуксовка российских шагающих эскаваторов исключена. Впрочем, на Тяжмаше присматриваются к эксцентриковой схеме и даже выпустили малютку «ЭШ 11.75» на таком шасси. Причина проста: эксцентрики дешевле.

Насколько отечественный механизм похож на американский, никто сказать не может. Несколько лет назад группа российских руководителей побывала на американском шагающем экскаваторе, а американцы – на нашем. Ни та ни другая стороны инженеров с собой не брали. Поэтому механизм шагания американских экскаваторов остался загадкой для нас, а российских – для них.

И последний вопрос, который я задал Виктору Кострицкому: «Как далеко может уйти экскаватор?» За свою жизнь экскаваторы проходят под сотню километров, а действующий рекордсмен «ЭШ 65.100» уже преодолел этот рубеж. Но ушагать совсем далеко не получится: от каждого экскаватора к ближайшей электростанции тянется толстый кабель – своеобразный поводок для последних гигантов.