Как создавали гидравлические экскаваторы в России

Первые гидравлические экскаваторы появились в конце 1940-х годов в США как навесные на тракторы, а затем в Англии. В ФРГ в середине 1950-х годов стал применяться гидропривод как на полуповоротных (навесных), так и полноповоротных экскаваторах. В 1960-е годы во всех развитых странах начался выпуск гидравлических экскаваторов, которые со временем вытеснили канатные, что объясняется большим преимуществом гидравлических машин перед канатными.

Основными преимуществами гидравлических машин по сравнению с канатными являются:

значительно меньшие масса экскаваторов одного размера и их габаритные размеры;

бльшие усилия копания, что позволяет увеличить заполняемость ковша «обратная лопата» на большой глубине, так как сопротивление грунта копанию воспринимается массой всего экскаватора через стрелоподъемные цилиндры;

возможность вести земляные работы в стесненных условиях, особенно в городе, при использовании оборудования со смещенной осью копания;

увеличение количества сменного оборудования, что расширяет технологические возможности экскаватора и снижает объемы ручного труда.

Существенным преимуществом гидравлических экскаваторов являются их конструктивные и технологические свойства:

гидропривод можно использовать как индивидуальный на каждый исполнительный механизм, что позволяет компоновать эти механизмы без привязки к силовой установке, и тем самым упрощается конструкция экскаватора;

простым способом преобразуется вращательное движение в поступательное, а значит, упрощается кинематика рабочего оборудования;

бесступенчатое регулирование скоростей;

возможность реализовывать большие передаточные отношения от источника энергии к рабочим механизмам без применения громоздких и сложных по кинематике устройств, а также многое другое, что невозможно сделать при механической передаче энергии.

Применение гидравлического привода позволяет максимально унифицировать и нормализовать его узлы и агрегаты для машин разных типоразмеров, т. е. ограничивается их номенклатура, повышается серийность производства и, как следствие, сокращается количество позиций запасных частей на складах эксплуатационников, снижаются затраты на их приобретение и хранение.

Помимо сказанного выше применение гидропривода позволяет использовать агрегатный метод ремонта экскаваторов, этим сокращается время простоя и увеличивается время полезного использования машин.

В СССР первый гидравлический экскаватор выпустили в 1955 г., причем его производство сразу было организовано в больших объемах. Это был навесной на базе трактора МТЗ гидравлический экскаватор Э-151 с ковшом вместимостью 0,15 м3. В качестве гидропривода использовались шестеренные насосы НШ и гидрораспределители Р-75. На смену Э-151 стали выпускать экскаватор Э-153, а впоследствии ЭО-2621 с ковшом 0,25 м3. На выпуске этих экскаваторов специализировались заводы: киевский «Красный экскаватор» (сейчас – АО «АТЕК»), златоустовский машиностроительный, саранский экскаваторный, бородянский экскаваторный.

Однако отсутствие гидрооборудования с высокими параметрами как по производительности, так и по рабочему давлению сдерживало создание отечественных полноповоротных экскаваторов. В 1962 г. в Москве прошла международная выставка строительных и дорожных машин, где английская фирма продемонстрировала гусеничный экскаватор с ковшом 0,5 м3. Он произвел впечатление производительностью, маневренностью, легкостью управления, и его закупили, а воспроизвести было решено на киевском заводе «Красный экскаватор», который стал его выпускать под индексом Э-5015, освоив производство гидрооборудования.

В начале 1960-х годов во ВНИИстройдормаше организовалась группа энтузиастов – сторонников гидравлических экскаваторов: И.Л. Беркман, А.А. Буланов, И.И. Моргачёв и другие, которые разработали техническое предложение на создание экскаваторов и кранов с гидравлическим приводом, всего на 16 машин на гусеничном и специальном пневмоколесном шасси. Оппонентом выступил А.С. Ребров, доказывая, что нельзя экспериментировать на потребителях. Техническое предложение было рассмотрено, утверждено, и создали отдел одноковшовых экскаваторов и стреловых самоходных кранов (ОЭК) ВНИИстройдормаша, где приступили к разработке технических заданий на проектирование. В отрасли в те годы не существовало базы для гидравлических машин. На что же могли рассчитывать конструкторы? Это шестеренные насосы НШ-10, НШ-32 и НШ-46 рабочим объемом соответственно 10,32 и 46 см3/об и рабочим давлением до 100 кгс/см2, аксиально-плунжерные насосы-моторы НПА-64 рабочим объемом 64 см3/об и рабочим давлением 70 кгс/см2, 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 кгс•м соответственно.

В середине 1960-х годов у фирмы «К. Раух» (ФРГ) была куплена лицензия 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, сдвоенные аксиально-поршневые регулируемые насосы типа 223.20 и 223.25 максимальным рабочим объемом 54,8+54,8 и 107+107 см3/об и кратковременным давлением до 250 кгс/см2 соответственно, аксиально-поршневые нерегулируемые насосы и гидромоторы типа 210.12, 210.16, 210.20, 210.25 и 210.32 рабочим объемом 11,6; 28,1; 54,8; 107 и 225 см3/об и кратковременным давлением до 250 кгс/см2 соответственно, пускорегулирующая аппаратура – гидрораспределители, ограничители мощности, регуляторы и др. Закупается и станочное оборудование для производства этого гидрооборудования, но не в полном необходимом объеме и номенклатуре. Одновременно ведется согласование с Миннефтехимпромом СССР на разработку и производство гидравлических масел типа ВМГЗ с необходимой вязкостью при различных температурах окружающей среды, а в Японии закупается металлическая сетка с ячейками 25 мкм для фильтров. 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 провести реконструкцию и техническое перевооружение цехов и участков заводов, частично их расширить, создать новое производство механической обработки, литья ковкого и антифрикционного чугуна, стали, кокильного литья, гальванического покрытия и т. д. В кратчайший срок надо было подготовить десятки тысяч рабочих и инженерно-технических работников новых специальностей, но главное было переломить старую психологию людей. И это все при остаточном принципе финансирования.

В профессионально-технических училищах были организованы группы новых специальностей, заводы-изготовители машин проводили обучение экскаваторщиков, ремонтников. Издательство «Высшая школа» заказало учебные пособия по этим машинам, и большую помощь при этом оказали сотрудники ВНИИстройдормаша, написав 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.