Телескопические экскаваторы, как вид техники

Этот вид землеройных машин можно принципиально выделить из массы других типов экскаваторов, так как кроме рытья земли они могут выполнять бесконечное количество различных работ, и сфера их применения разнообразна.

Отличительная особенность этой техники – телескопическая стрела с навесным оборудованием, поворачивающимся вокруг своей оси. При этом поворот навесного может происходить как за счет ротационного механизма расположенного на стреле, так и за счет поворота самой стрелы вокруг своей оси. Именно это делает машины универсальными и позволяет выполнять землеройные работы, с которыми не справится ни обычный экскаватор с шарнирно-рычажным рабочим оборудованием, ни грейдер. Эти машины могут зачищать и планировать откосы, насыпи высотой более 2,5 метров, работать под мостами и в других ограниченных по высоте местах, «ювелирно» подкапывать под трубами и коммуникациями, рыть котлованы под прямым углом и т.д.

В качестве дополнительного оборудования на ряд моделей устанавливают планировочный ковш и передний отвал, а также систему ТРД (технологический режим движения). Экскаватор может передвигаться со скоростью до 2 км/ч с выключенным двигателем шасси и управлением с рабочего места оператора.

Многие эту технику за ее универсальные возможности называют «Золотой ручкой».

Сферы использования телескопических экскаваторов

Не стоит думать, что эти экскаваторы могут быть использованы только какими-то узкоспециализированными предприятиями: при проведении обычных землеройных работ они вполне конкурируют с классическими экскаваторами. Современные гидравлические системы, используемые у ведущих производителей, позволяют этой технике работать ничуть не менее производительно, чем экскаваторам с шарнирно-сочлененным рабочим оборудованием.

Исторически сложилось, что на территории СНГ телескопические экскаваторы называются экскаваторами-планировщиками и имеют ограниченный круг использования и эксплуатируются, по нашим исследованиям:

• в подразделениях нефтегазовых компаний, занимающихся обслуживанием нефте- и газопроводов (до 45-50% всего парка телескопических экскаваторов СНГ)
• в дорожно-строительных компаниях (22-25%)
• в предприятиях ЖКХ и теплосетях (18-20%)
• в строительстве (5-8 %)
• на крупных промышленных предприятиях и других объектах (менее 5%)

Очень редко на территории СНГ эту технику можно встретить где-либо еще.

В западных же странах и в США потребители этой техники используют ее универсальность на 100%. Она работает у строителей, дорожных строителей, в организациях ЖКХ, у энергетиков, в армии и МЧС, в Международной организации Красного креста и полумесяца, на металлургических заводах, у строителей тоннелей, на нефте- и газодобывающих предприятиях. И это еще не полный список пользователей техники подобной модификации.

Большинство телескопических экскаваторов устанавливается на автомобильное (шоссейное) шасси, что делает их еще и очень мобильными. Такая техника самостоятельно и быстро перемещается по дорогам и при этом не портит дорожное покрытие. Кроме того, экскаваторы в течение короткого времени могут работать в удаленных местах и возвращаться в гараж в конце работы.

При этом в процессе исследования было также обнаружено, что экскаватор может превращаться в манипулятор, подъемный кран, механизм для очистки доменных печей, газонокосилку, каток и т.п.
Огромным преимуществом для стран с высоким уровнем оплаты труда является то, что одна такая машина в умелых руках может заменить целый парк различной техники. Широкий спектр работ может провести одни оператор с помощью одной единицы техники и соответствующего ассортимента навесного оборудования. Актуально использование таких экскаваторов и для крупных предприятий, которые используют технику для собственных нужд (например, обслуживание промышленных территорий) и которым экономически тяжело и нецелесообразно содержать большой парк техники.

К телескопическим экскаваторам относятся так же телескопические шлакоуборочные машины и машины для тоннелестроения. Первые используются на сталелитейных заводах. Что касается телескопических экскаваторов для работы в тоннелях, то они используются при проходке тоннелей (используется навесное оборудование для рыхления), профилировании с помощью гидромолотов и специальных роторных насадок, отбойных работ и погрузки породы. Телескопическая стрела позволяет достигать большой рабочей высоты, не подвергая риску оператора.

Размерные группы и типы шасси

За всю почти 60-летнюю историю телескопических экскаваторов значительно расширился их модельный ряд. Если первые экскаваторы можно было отнести только к третьей и четвертой размерным группам на 1-2 типах автошасси, то сегодня на рынке представлена самая различная техника: от мини-экскаваторов, до тяжелых машин 5-6 размерных групп с широчайшим выбором шасси для экскаваторных установок.
На сегодняшний момент на рынке все еще доминируют экскаваторы 3-4 размерной группы на мобильных автошасси, однако за последние 15-20 лет их доля в общем количестве техники неуклонно уменьшается.
Некоторые производители специализируются на производстве только экскаваторных установок, монтируя их на серийные автомобильные шасси высокой проходимости, гусеничные платформы от экскаваторов с шарнирно-сочлененной стрелой и болотоходы.

Другие же производители изготавливают собственное шасси - гусеничные, пневмоколесные и автомобильные. Чаще всего в таких машинах и шасси и экскаваторная установка работают от одного двигателя.

Трудно говорить о преимуществах или недостатках этих подходов к изготовлению техники, однако можно с уверенностью утверждать, что из-за использования серийных шасси стоимость техники значительно снижается. Особенно актуально это утверждение для стран, производящих большегрузные автомобили, использование которых возможно в качестве шасси для экскаватора, и защищающих своих производителей высокими таможенными пошлинами на ввоз техники.

При продажах такой техники также можно использовать сети распределения и сервиса производителей шасси, что так же положительно сказывается на удобстве обслуживания этой техники для конечного пользователя.

Историческая справка: виды, типы и производители

При всех преимуществах телескопических экскаваторов, они являются достаточно сложной, дорогой и редкой техникой, что делает их производство относительно непривлекательным: об этом говорит тот факт, что наиболее развитые фирмы в области экскаваторной техники не торопятся осваивать этот сегмент. Анализ нормы потенциальной прибыли и размеров рынка говорит о том, что начальные затраты на проектные работы и маркетинговые исследования могут не окупиться.

Поэтому не удивительно, что во всем мире телескопические экскаваторы когда-либо выпускали не более дюжины производителей.

По данным 2003–2004 гг., достоверно известно о том, что такую технику серийно производят в количестве не менее 20 единиц в год такие компании, как «JLG» (GRADALL®), «Badger» (США), «CSM-Tisovec» (Словакия), «TML Technik GmbH» (ФРГ), «Святовит» (Беларусь) и «Мотовилихинские заводы» (Россия).

В очень малом количестве телескопические экскаваторы выпускают Кохановский экскаваторный завод (Беларусь) и «АТЕК» (Украина). Опытные отечественные образцы такой техники были также созданы на Уралвагонзаводе и Воронежском экскаваторном заводе.

До середины 90-х на территории СССР (а затем СНГ) господствовали словацкие телескопические экскаваторы производства «CSM-Tisovec».

С машинами этого типа отечественные потребители познакомились еще в начале 1980-х годов, когда на строительных площадках появился необычный чехословацкий экскаватор ZTS с телескопической стрелой (на трехосной базе шасси TATRA 148). Благодаря телескопической стреле экскаватор мог копать и планировать, при этом ротатор позволял работать и прямой, и обратной лопатой. Кроме того, машина выполняла функции крана, поскольку на днище ковша имелся крюк. Устойчивость обеспечивали телескопические выносные опоры (аутригеры), которыми оператор управлял из кабины. Хорошая маневренность и высокая проходимость машины обеспечивались благодаря полноприводному шасси. Строителям этот экскаватор понравился и за свою универсальность получил прозвище «золотая ручка».
За последние годы на рынке СНГ словацкие экскаваторы были основательно потеснены техникой отечественных производителей, таких как Святовит и Мотовилиха.

У нас до сих пор не встретишь ни американских, ни немецких телескопических экскаваторов, которые доминируют на мировом рынке. Ниже мы постараемся восполнить информационный пробел относительно производственных программ мировых производителей телескопических экскаваторов.

Зарубежные производители телескопических экскаваторов

На территории СНГ телескопические экскаваторы исторически применяются в ограниченном количестве компаний. До середины 90-х на территории СССР (а затем СНГ) безраздельно хозяйничали только машины производства словацкой компании CSM-Tisovec.

До сих пор у нас и не встретишь экскаваторы ни немецкого, ни американского производства. Однако наша задача осветить мировой рынок телескопических экскаваторов, и мы обязательно должны упомянуть таких крупных производителей, как Gradall®, Badger (США), CSM-Tisovec (Словакия), TML Technik GmbH, EWK (Германия).

Gradall

Эта американская компания является официальной родоначальницей телескопических экскаваторов. История экскаваторов Gradall началась в начале 1940-х - времени, когда Вторая Мировая Война создала дефицит чернорабочих для строительства дорог и шоссе. Первая из машин была выпущена в 1941 году. Установленная на шасси правительственного грузовика для поставок, она стала первым в мире полностью гидравлическим экскаватором. Это было устройство с двухколенчатой стрелой на вращающейся платформе. Телескопический цилиндр перемещал коленья внутрь и наружу, а отвал, установленный на конце стрелы толкал или тянул грязь и землю.

  Позже изобретатели машины – братья Рэй и Куп Ферверда создали треугольную стрелу и добавили гидроцилиндр, позволяющий стреле наклоняться на 45 градусов. Эта машина могла быть оборудована отвалом или ковшом, которые стали подвижными в результате установки в задней части стрелы еще одного гидроцилиндра с длинным толчковым прутом.

Экскаваторная установка была оснащена 6-цилиндровым бензиновым двигателем Harvester, а гидравлические насосы были изготовлены компанией «Hydreco». Экскаватор управлялся при помощи двух педалей и трех джойстиков. Перемещениями неполноповоротной платформы управлял цепной механизм, который, в различных модификациях, использовался на машинах GRADALL® вплоть до 1966 года.

Создание в США общенациональной системы автомагистралей в пятидесятых годах вызвало всплеск спроса на телескопические экскаваторы. Таким образом, была создана серия G.

Эти машины до сих пор считаются в Америке «рабочими лошадками». Серия G включала в себя модели G-1000, G-800 и G-600. Вместо грузовика в экскаваторах стали применяться гусеничное и грузовое шасси собственной разработки.

Вскоре была выпущена еще одна модель G3WD, в которой использовался один двигатель и для шасси, и для экскаваторной платформы. С небольшими изменениями серия G выпускалась вплоть до 1992 года.
В1992 году были экскаваторы серии XL - для обслуживания металлургических заводов модели XL 4210, XL 5210 и XL 6210 на гусеничном шасси, а также XL 2210 — первый экскаватор с дистанционным радиоуправлением. Для горной же промышленности предназначался экскаватор XL 5110 на пневматическом ходу.

Экскаваторы серии XL были оборудованы гидравликой высокого давления и имели производительность на уровне, реально сопоставимом с производительностью обычных экскаваторов типа обратная лопата. Была разработана система самоадаптации к нагрузке (load sensing system), автоматически регулирующая рабочую мощность. Работа оператора стала более легкой, сократился расход топлива.
С серией XL компания «Gradall Industries, Inc.» вышла на огромный рынок машин для раскопок, разрушения, удаления дорожного покрытия и других тяжелых работ.

Телескопическая наклонная стрела и ее исключительная способность работать в ограниченном пространстве стала конкурентным преимуществом этой компании. Первыми моделями серии XL были гусеничный экскаватор XL 5200 (массой 24 263 кг) и скоростной шоссейный колесный XL 5100 (массой 25 023 кг).

Особенность собственного американского автошасси серии XL — отсутствие аутригеров и накладной рамы, на которую монтируется телескопические рабочее оборудование. Дело в том, что собственная рама автомобиля изготовлена из замкнутого усиленного профиля и позволяет выдерживать все возникающие нагрузки.

Основная конструктивная особенность всех телескопических экскаваторов GRADALL® состоит в том, что не ковш вращается вокруг оси стрелы, а сама стрела поворачивается вокруг своей продольной оси на угол 110–120° в обе стороны. Привод вращения — от гидромотора, который установлен на противоположном от ковша конце стрелы, в то время как в моделях с полноповоротным ковшом других производителей гидромотор расположен в месте крепления ковша. Так что гидромотор находится в комфортных условиях, поскольку не контактирует с разрабатываемым грунтом. Узкая кабина ходового шасси обеспечивает хороший обзор рабочей зоны из кабины экскаваторщика.

Из других специализированных машин предприятием были изготовлены экскаваторы для обслуживания железных дорог, способные передвигаться как по шоссе, так и по рельсам.
В В 1999 году, после череды переуступок прав и слияний компаний, фирму «Gradall Industries, Inc.» вместе с товарным знаком GRADALL® приобрела корпорация «JLG Industries, Inc.» (США) –мировой лидер в изготовлении подъемно-транспортного оборудования, в том числе телескопических погрузчиков и подъемных платформ. С этого момента продвижение экскаваторов GRADALL® усилилось благодаря обширной сети представительств «JLG» на всех континентах.

Сегодня, несмотря на то, что «JLG» имеет множество производственных и инженерных центров в США и Европе, конструкторские, производственные, маркетинговые и сбытовые подразделения техники GRADALL® по-прежнему базируются в Нью-Филадельфии (штат Огайо), на территории, выкупленной для производства этих телескопических экскаваторов компанией «Warner & Swasey» в 1950 году. К настоящему времени изготовлено более 15 000 экскаваторов GRADALL®, а общая численность работников предприятия в лучшие годы превышала тысячу человек.

Высокий спрос на технику побуждал производителя GRADALL® расширять ассортимент, и в период с 1993 по 2001 гг. модельный ряд производимой техники регулярно пополнялся:

• в 1993 году — экскаватором XL 4100 на шоссейном автошасси (массой 21 137 кг) и гусеничной моделью XL 4200 (массой 20 100 кг);
• в 1996 году — мини-экскаваторами серии XL 2200 на гусеничном ходу (массой 12 242 кг);
• в 1998 году — моделью XL 2300 на новом пневмоколесном шасси высокой проходимости (промежуточном между гусеничным и шоссейным) и единой совмещенной кабиной.
• в 2000 году дебютировали экскаваторы XL 3100 на шоссейном автошасси (массой 16 695 кг) и XL 3200 на гусеничном шасси (массой 15 772 кг). Машины XL 3100 были оборудованы единым двигателем для шасси и экскаваторной установки и заменили модель G3WD.
• С 2000 года фирменная окраска GRADALL® изменилась с желто-черной на серо-красную.
• В 2001 г. серия XL 3000 была дополнена моделью XL 3300 на пневмоколесном шасси высокой проходимости (массой 16 770 кг).
• В период с 2002-го по 2004 год предприятие-изготовитель модернизировало серию XL 4000: у экскаваторов XL 4000-II изменились кабины, профиль стал более низким и обновилась цветовая гамма. В них также стал использоваться один двигатель, что повлияло на максимальную скорость передвижения.

Badger Equipment (США, г. Вайнон, штат Миннесота)

Компания Badger – это второе и последнее американское предприятие по производству телескопических экскаваторов. Завод существует с 1945 года и, кроме телескопических экскаваторов, выпускает классические – с шарнирно-сочлененной стрелой, а также небольшой ассортимент железнодорожного и подъемно-транспортного оборудования. На этом известном американском предприятии с 1945 года - период экономического роста и строительства автобанов в США – здесь было произведено свыше 10 000 единиц железнодорожного, подъемно-транспортного и землеройного оборудования.

В период своего расцвета завод производил одновременно до 13 моделей телескопических экскаваторов третьей, четвертой, шестой и восьмой размерных групп на различных шасси собственного производства, в том числе:

• 3 3 модели серии BADGER 300: 300 HS на шоссейных шасси 6×4 и 4×4, а также 300 CR на гусеничном шасси;
• 2 модели серии BADGER 444: 444 HS на шоссейных шасси 6×4 и 4×2;
• 3 модели серии BADGER 460: 460 HS на шоссейном шасси 6×4, 460 HC на пневмоколесном шасси высокой проходимости 4×4 и 460 CR на гусеничном шасси;
• 3 модели серии BADGER 666: 666 HS на шоссейном шасси 6×4, 666 HC на пневмоколесном шасси высокой проходимости 4×4 и 666 CR на гусеничном шасси.

Только этим производителем выпускались телескопические экскаваторы восьмой размерной группы (серия BADGER 888): 888 HC на шоссейном автошасси 6×4 и 888 CR на гусеничном. Глубина копания этих суперэкскаваторов достигала 7,8 м, а максимальная грузоподъемность 5,16 т.

На всех экскаваторах BADGER используется телескопическая стрела квадратного профиля с установленным на конце механизмом ротации навесного оборудования, при этом оно не является полноповоротным: угол вращения составляет 180° (по 90° в каждом направлении).

Сегодня «Badger Equipment Company» производит всего две модели планировщиков: BADGER 460 и BADGER 670 на шоссейных автошасси с колесной формулой 6×4 или 6×6. Экскаваторная установка имеет отдельную всесезонную стальную кабину с шумоизолирующим покрытием и хорошим обзором, в которой располагаются три рычага и две пары педалей для управления движениями стрелы и кабины.
Рынок сбыта у «Badger Equipment Company» ограничивается только Соединенными Штатами Америки.

Eisenwerke Kaiserslautern GmbH (EWK) (Германия)

Металлургический завод в немецком городе Кайзерслаутерне был основан в 1864 году, а с 1910 года начал выпускать башенные краны. Производство экскаваторов с телескопической стрелой здесь было организовано в 1963 году. Как и две вышеупомянутые американские компании, компания «Eisenwerke Kaiserslautern GmbH» («EWK») выпускала телескопические экскаваторы на шоссейных и гусеничных шасси собственного производства.

Первыми моделями экскаваторов стали PL 120 R на гусеничном шасси и PL 120 MF — на шоссейном. В качестве двигателя установки использовался 6-цилиндровый дизельный двигатель Deutz F 6 L 714 мощностью 115 л. с., а позднее — его модернизированный вариант мощностью 144 л. с. Были выпущены также экскаваторы меньшей размерной группы PL 60 R на гусеничном шасси, мощность которых составляла 80 л. с. (после модернизации – 95 л. с.).

Серия PL 120 R выпускалась до 1973 года, когда ее сменили 20-тонные экскаваторы PL 820 R мощностью 160 л. с., которые затем производились в течение почти двух десятилетий. На смену им в 1992 году пришли более современные машины TR 2212.

На всех экскаваторах EWK устанавливалась стрела треугольного профиля, поворачивающаяся вокруг своей продольной оси.

В силу необъяснимых причин, экскаваторы EWK не сумели завоевать господствующие позиции на европейском рынке.

Осенью 2002 года компания «EWK» была приобретена фирмой «GENERAL DYNAMICS Santa Bárbara Sistemas S.A.» (испанским подразделением известной американской многопрофильной военной корпорации «General Dynamics Corp.»5) и при этом получила новое название — «GENERAL DYNAMICS Santa Bárbara Sistemas GmbH». Сегодня на этом относительно небольшом немецком предприятии (350 работников) успешно разрабатывается и производится, главным образом, продукция военного назначения, в том числе понтонно-мостовые переправы, армейские автомобили-амфибии, паромы, бронированные кабины автомобилей и якорные системы6.

Этому способствует огромный опыт, накопленный предприятием в области сварки, в том числе алюминиевых сплавов.

Из продукции гражданского или, если угодно, двойного назначения, завод в Кайзерслаутерне продолжает выпускать телескопический экскаватор мод. TR 2212.

TML Technik GmbH

Немецкая компания «TML Technik GmbH» имеет более чем 30-летний опыт в области производства телескопических экскаваторов, представляя большой диапазон моделей полной массой 8,5–40 т, телескопических стрел и другого оборудования для выполнения работ на металлургических предприятиях (в сталелитейном, доменном, алюминиевом, медном производстве), в горной промышленности, дорожном строительстве и туннелестроении.

С 1994 года компания сертифицирована по стандарту DIN EN ISO 9001.
Сегодня продукция «TML Technik GmbH» представлена экскаваторами с полноповоротными телескопическими стрелами следующих моделей:

• UNIDACHS на гусеничных шасси, серии 200R / S / L / M / N,
• PNEUDACHS – эквивалент UNIDACHS на пневмоколесных шасси, серии S /L,
• TUNNELDACHS – туннельные экскаваторы, серия T. TUNNELDACHS компактны, имеют двигатель увеличенной мощности и снабжены оборудованием для очистки выхлопов, которое защищает атмосферу внутри туннелей и шахт.

Профессионального интереса притягивают и телескопические стрелы производства «TML Technik GmbH», устанавливаемые на шасси от классических экскаваторов других производителей. Они выпускаются в трех вариантах:

• TN – стрелы с жестким креплением к шасси с использованием 2-х гидроцилиндров, позволяющих изменять только угол наклона стрелы,
• TS – стрелы с сочлененным креплением, использующие 4 гидроцилиндра, с помощью которых не только меняется угол наклона стрелы, но и смещается рабочее оборудование вниз-вперед относительно шасси.
• TSD – стрелы с сочлененным креплением и телескопом двойного хода, благодаря чему их вылет может достигать до 22 метров (в высоту).

Говоря о производителях телескопических экскаваторов, нельзя обойти вниманием немецкую компанию «Leonard Maschinen Handel GmbH», которая конструирует и поставляет полноповоротные телескопические стрелы, пригодные для установки на стандартные гидравлические экскаваторы, использующиеся по разному назначению в строительстве, горном деле и металлургическом производстве.

Компания выпускает 11 моделей полноповоротных стрел массой от 5 до 11 тонн, максимальная глубина копания которых может достигать 14 м.
МнМноголетний опыт и использование компьютерных систем автоматизированного проектирования позволили добиться высокой надежности и долговечности телескопических стрел, работающих порой в самых тяжелых условиях эксплуатации. Кстати, сконструированные компанией «Leonard Maschinen Handel GmbH» стрелы изготавливаются на заводе «TML Technik GmbH», так как обе фирмы находятся одному адресу в рейнском городке Монгейм, неподалеку от Дюссельдорфа.

CSM –Tisovec

Акционерное общество «Cestné a Stavebné Mechanizmy Tisovec, a.s.» (сокращенно — «CSM Tisovec») было создано 1 мая 1992 в рамках приватизации государственного предприятия «Závody ťažkého strojárstva Tisovec» («Тисовецкий завод тяжелого машиностроения»). Мажоритарным акционером стала фирма «Supertronix, s.r.o.» (г. Тисовец).

Строительство предприятия началось в 1965 году. Через четыре года в Тисовце начинается производство экскаватора на автомобильном ходу D 032a, а еще через пять лет — самоходного телескопического экскаватора Satur 051 K. В 1975 году предприятие начинает выпуск новой опытной серии универсальных экскаваторов для финишных и земляных работ UDS 110a и UDS 113a на автомобильном шасси TATRA T-148, а также UDS-110p на гусеничном ходу.

Ноу хау экскаватора стала функция «микропередвижение», которая позволяла управлять передвижением шасси из кабины установки при неработающем двигателе шасси. Экскаватор UDS 113a имел такую функцию.

Экскаватор UDS 114a начинает выпускаться уже на обновленном шасси — T 815. Опытная серия экскаваторов-планировщиков UDS 214 начала выпускаться в 1987 году.

Экскаваторы UDS-214 и UDS-232 оснащены гидравлическим оборудованием фирмы «Rexroth» (ФРГ), а «114-я» модель выпускается как со словацкой (UDS-114а), так и с немецкой гидравликой (UDS-114r). Отличительной особенностью модели UDS-214.11 является наличие пневмосистемы, которая обеспечивает возможность управления ходом шасси и аутригерами из кабины экскаваторщика. Накладная рама UDS представляет собой сварную коробчатую конструкцию и является несущим элементом хребтовой рамы шасси. Экскаваторы могут быть оснащены широким ассортиментом дополнительного оборудования. Основными рынками сбыта для «CSM-Tisovec» являются Россия, Словакия и Чехия, а также Польша, Венгрия и Румыния. В последние годы предприятие осваивает и такие новые для себя рынки, как ОАЭ, Турция, ЮАР и др. «CSM-Tisovec» имеет свое торговое представительство в Праге и сервисный центр в Москве.

С машинами этого типа отечественные потребители познакомились в начале 1980-х годов, когда на строительных площадках появился необычный чешский экскаватор ZTS с телескопической стрелой, на трехосной базе шасси Татра 148. Благодаря телескопической стреле экскаватор мог копать и планировать, при этом ротатор позволял работать и «прямой», и «обратной» лопатой. Кроме того, он выполнял функции крана, поскольку на днище ковша имелся крюк. Устойчивость обеспечивали телескопические выносные аутригеры, которыми оператор управлял из кабины. Хорошая маневренность и высокая проходимость машины обеспечивались за счет полноприводного шасси.