Історія винаходу екскаватора, історія ізобретенійісторія винаходів

Екскаваторами називаються землерийні машини, призначені для копання і переміщення грунту. Всі екскаватори залежно від використання робочого часу для власне копання грунту ділять на дві великі групи: безперервної дії - багатоковшеві і періодичної (циклічного) дії - одноковшові.

Екскаватори застосовувалися ще в Стародавньому Єгипті і Стародавньому Римі як засіб механізації робіт з поглиблення русел річок і каналів.

Але офіційно ідея створення землерийних машин належить Леонардо да Вінчі, який на початку 16 ст. запропонував схеми екскаваторів-драглайнов. До 1500 року відноситься начерк креслення грейфера для землечерпалки. Кілька років по тому Леонардо керував прокладкою каналів в посушливій Міланській долині. На земляних роботах він застосував землечерпалку власної конструкції.

У записниках ученого поряд з кресленнями літального апарату є замальовки землечерпалки з ковшем-драглайном, а також споруди, що нагадує конструкцію екскаватора. Драглайн, запропонований Леонардо да Вінчі, в основних рисах нагадує ківш сучасного екскаватора. Ось його опис: "Ковш, загострений, як леміш, спереду і ззаду, має сито. Це дозволить зачерпнути багато грунту і дасть стекти воді. Ківш буде підвішений на канатах, які намотуються на воріт, розташований на понтоні. Дно ковша може також відкидатися, що полегшить його розвантаження ". Зараз, правда, не випускаються ковші-драглайни з відкидним днищем, але цей принцип успішно застосовується в ковшах для прямої лопати.

Потім в 1795 році відомий американський винахідник, який створив перший практично придатний пароплав. Роберт Фултон сконструював і перший чотириколісний грейдер-елеватор. Однак випробувана машина була тільки через 70 років на будівництві доріг в Америці. Але в 1796 році на днопоглиблювальних роботах в англійському порту Сандерленд була застосована ковшовая драга з приводом від парової машини. Побудована вона за участю винахідника парової машини Джеймса Уатта. За один робочий хід ковші діставали з дна гавані до півтора тонн грунту, що приблизно в 4 рази перевищувало продуктивність ручної драги.

Великий внесок у розвиток технології екскаваторостроенія внесли французи: в 1860 році інженер М. Кувре створив сухопутний ланцюгової багатоковшовий екскаватор з двигуном 15 кінських сил. Він був випробуваний на будівництві дороги Седан - Тионвиль, а пізніше працював на спорудженні Суецького каналу. А вже 1862 року на вулицях Парижа з'явився перший паровий каток з обома провідними осями. Винахідником машини був механік Балейсон. Однак парові катки великого поширення не отримали. Адже для підтримки необхідного тиску в його котлі потрібно спалювати 60- 80 кілограмів палива на годину.

українські винахідники запропонували чимало цікавих пристроїв, що сприяли полегшенню важкої праці на будівництві каналів, доріг, мостів та інших споруд. Так, в кінці 20-х років 19 століття в Харкові з'явився Ржевський міщанин Немилов. Він уже побудував чимало млинів, гребель і мостів, застосовуючи при цьому хитромудрі машини власної конструкції і виготовлення. Ось і тепер він здав на висновок генералу Бетанкур креслення: "Машини для рівняння землі біля підніжжя річки", "Машини для вистилання плитою з гранітного каменю підошви між стовпів" і "Копра особливого улаштування, якісь ще ніде не видно". Тричі довелося Немілова продовжити в столиці свій паспорт, відповіді він так і не дочекався і повернувся на батьківщину ні з чим. Але ж ці проекти, якщо б були схвалені і прийняті, могли зіграти помітну роль у розвитку будівельних машин.

У ті ж роки в Харкові на горищі одного з будинків Гороховій вулиці у Кам'яного моста жив "пристрасний механік" Казаманов. Не маючи ні коштів, ні матеріалів, ні інструментів, він примудрявся все ж споруджувати моделі своїх винаходів, серед яких були і своєрідний копер для забивання паль, і машина "для підйому важких предметів з більшою легкістю і зручно на височину". Технічні новинки, створені цими та іншими невідомими винахідниками-самоучка, не знайшли ні належного розуміння, ні належного поширення.

Може бути, трохи більше пощастило українським землечерпалка. Перша плавуча землечерпалка була створена в Харківському інституті шляхів сполучення в 1809 році. Її потужність становила 15 кінських сил. Такий пристрій могло замінити працю багатьох людей. Призначалася ця машина для очищення водойм. У 1811-1812 роках землечерпалку побудували на Іжорському заводі. Починаючи з 1813 і по 1819 рік машина працювала на очищенні Кронштадтського порту.

Пізніше вУкаіни і за кордоном були запропоновані вдосконалені конструкції землечерпалок. Але це був, мабуть, один з перших багатоковшевих екскаваторів.

У 1847 році український винахідник Кушелевського зробив ще один крок в цій області. Він запропонував ідею землечерпальними машини, яка могла працювати як на воді, так і на суші. Ця машина поєднувала в собі переваги річковий землечерпалки і сухопутного екскаватора.

На початку 20 століття, з розвитком електроенергетичної галузі семимильними кроками розвивалися і конструкції екскаваторів. У 1905 році були випущені перші парові повноповороті (з повертається кабіною) екскаватори німецькою фірмою "Оренштейн Коппель ". Ковші цих машин вміщували до 4 кубометрів землі. У 1910 році з'явилися перші електричні екскаватори, а американська фірма "Бюсайрус" випустила в світ повноповоротний екскаватор на гусеничному ходу. Починаючи з 1912 року почав працювати перший екскаватор з двигуном внутрішнього згоряння на гусеничному ходу.

Виробництво одноківшових екскаваторів вУкаіни було розпочато в 1901 на Путиловском (нині Тверській екскаваторний) заводі.

Активне будівництво залізниць в США в тридцятих роках дев'ятнадцятого століття і брак при цьому будівельників привели до створення в 1832-1836гг американцем Отисом першого парового одноківшевого екскаватора (Рис. 1).

Екскаватор був неполноповоротние, мав залізничну ходову частину, був оснащений ковшом 1,14 куб.м, паровим двигуном потужністю 15 к.с. забезпечував середню продуктивність 45-50 куб.м / год і замінював приблизно 50 робітників. Вже через кілька років екскаватори Отіса замінювали 180 робочих. Спочатку екскаватори використовувалися переважно на будівництві залізниць. Один з перших екскаваторів був проданий до Англії в 1842 р, а в 1843 р чотири з семи побудованих Отисом екскаваторів були продані в Україні для використання при будівництві Миколаївської залізниці. Проте будівельні підрядчики не сприйняли ці американські машини і в 1848 р продали на Урал.

У Нижньому Тагілі екскаватори, вперше в світовій практиці, були використані на розкривних роботах при видобутку руди.

У другій половині дев'ятнадцятого століття масштабне будівництво залізниць і каналів зажадало переміщення все великих мас землі, яке вже не могло бути здійснено за допомогою ручної праці землекопів. Це призвело до активного розвитку різноманітних землерийних машин.

У Німеччині застосовувалися «будівельні локомобілі» (Рис. 2), оснащені одноканатними грейферами.

До кінця століття основні обсяги земляних робіт на будівництві залізниць вУкаіни виконувалися вручну (лопати, тачки, грабарки), оскільки дешева робоча сила існувала в надлишку. Коли при будівництві западносибирского ділянки Транссибірської магістралі виникли труднощі з робочою силою, були закуплені в Америці «землекопних машини». У такі машини впрягались 12-16 коней. Для виїмки і переміщення грунту використовувалися, також, кінні волокуші з металевим ковшем, які називалися «скреппеламі» або «землерийки».

Перший український одноковшевий неполноповоротние залізничний екскаватор зі змінним ковшом (2,3 куб.м. для легких вантажів і 1,5 куб.м. для важких вантажів) був побудований на Путиловском заводі в 1902 році. Продуктивність його була 100-290 куб.м. / год, вага 65-75 т. До 1917 року було побудовано 35 таких машин. На початку XX століття екскаватори використовувалися вУкаіни досить інтенсивно. Наприклад, при зведенні сухого доку в Кронштадті в 1909-1910 роках роботи велися у дві зміни по 10 годин кожна. Машини цього типу (Рис. 3) виготовлялися до 30-х років XX століття.

В окремих випадках застосовувалися плавучі екскаватори. Плавучі екскаватори виконувалися, як правило, неполноповоротние з прямою лопатою. У другій половині XIX - початку XX століть почалося будівництво гігантських каналів, при якому потрібно переміщати величезні маси грунту. Суецький канал (довжина 160 км, початок будівництва - 1859 р) споруджувався близько 10 років (в основному, вручну). Загальна чисельність робітників, зайнятих на будівництві, досягала 40 тисяч чоловік. За час будівництва було переміщено приблизно 75 млн. Кубометрів грунту.

При спорудженні Панамського каналу (1880-1913гг) було переміщено 160 млн. Кубометрів грунту. На другому етапі будівництва (1903-1913гг) застосовувалися більше ста одноківшових (переважно залізничних) і близько 20-ти багатоковшевих екскаваторів.

Після першої Світової війни, одночасно із загальним розвитком техніки, активізувалося і розвиток екскаваторів. Двигуни внутрішнього згоряння і електропривод, застосування гусеничного (і крокуючого) ходу дозволили істотно збільшити потужності і мобільність екскаваторів. Екскаватори стали повноповоротними, збільшилася номенклатура їх робочого обладнання (пряма і зворотна лопата, драгляйн, струг і ін.) І сфера їх застосування (розкривні, тунельні роботи і ін.). У США і вУкаіни удосконалювалися одноковшеві з дизельним двигуном екскаватори. У Німеччині почали будувати все більш потужні багатоковшеві екскаватори. З'явилися численні спеціальні машини (канавокопачі і ін.).

В СРСР виробництво екскаваторів було організовано в 1931 Випущені перші 15 машин. З 1947 Уралмаш (УЗТМ) вперше в світі організував серійний випуск кар'єрних екскаваторів з ковшами ємкістю 3-5 м3. У 1958 на УЗТМ був виготовлений крокуючий екскаватор-драглайн з ковшом 25 м3 і стрілою 100 м, а на Новокраматорському машинобудівному заводі (НКМЗ) в 1965 - екскаватор-лопата з ковшем 35 м3 для міцних грунтів. У 1975 УЗТМ закінчив виготовлення крокуючого драглайна з ковшем ємністю 100 м3 і стрілою 100 м. УЗТМ освоює найбільш потужну кар'єрну лопату, з ковшом 20 м3, для міцних грунтів (1976).

Вже на початку 50-х років XX століття використовувалися гігантські екскаватори з ковшами об'ємом до 30 куб.м. (ЕГЛ-15 Ново-Краматорського заводу, американські екскаватори Маріон, Бюсайрус і ін.).

У другій половині XX століття традиційні типи екскаваторів удосконалювалися в основному за рахунок застосування нових машинобудівних технологій та обладнання (гідропривід та ін.).

Ручна праця на земляних роботах зберігся тільки в тих випадках, коли є надлишок безкоштовної робочої сили або при малому обсязі і обмежених умовах робіт, що не дозволяють застосувати необхідну землерийну техніку.

Сучасні екскаватори, бульдозери та інші землерийні машини пересуваються по землі на колесах або гусеницях, по рейках або за допомогою спеціальних опор можуть «крокувати», є і плаваючі землечерпалки. Однак чи не найбільш поширеним способом пересування важких машин став гусеничний хід. Машини на такому ходу можуть надійно переміщатися по нерівній поверхні, працюючи на будівництві, в котловані або в кар'єрі, добуваючи корисні копалини. Проблема надійного пересування землерийних машин завжди займала їх творців.

Ще на початку минулого століття в різних країнах намагалися замінити колісний хід на будь-якій іншій. ВУкаіни в 1879 році український селянин Федір Блінов отримав, як тоді говорили, привілей на «Вагон з нескінченними рейками для перевезення вантажів по путівцях». На той час уже були побудовані залізниці, вже були відомі рейки. І винахіднику прийшла ідея використовувати замкнуті і перебігали по ковзанках «рейки в якості ходового пристрою. Вивчення креслень і опису цього винаходу показало, що «вагон» Блінова не що інше, як гусеничний трактор. Такі машини почали будувати за кордоном лише в XX столітті.

Освоєння гусеничних тракторів дозволило вже на початку 20 століття використовувати їх як базу для землерийних машин, які стали широко застосовуватися при будівництві доріг, водних шляхів, в гірничодобувній промисловості.

Перші екскаватори на гусеничному ходу мало походили на сучасні машини. Ще на початку століття вони виготовлялися наполовину з дерев'яних деталей. Дерев'яною була стріла, з дерев'яних пластин (траків) складалися гусениці. Траки, правда, спочатку оббивали металевими листами, а пізніше гусениці повністю стали металліческімі.Такой екскаватор в 1912 році був використаний в США на будівництві каналу Келуметсег.

На сьогоднішній день виробництвом і випуском даної спеціалізованої техніки займаються ряд іноземних і українських заводів, поставляючи на світовий ринок технологічні, функціональні машини. Розрізняють одноковшеві з дизельним двигуном екскаватори (драглайн, механічна лопата та інші) і екскаватори багатоковшеві (ланцюгові і роторні). Характеристики пристроїв (потужність, обсяг ковша і т.д.) можуть бути різними і підбираються індивідуально в залежності від типу і складності робіт, для виконання яких вони орієнтовані. Також існує вибір додаткового навісного обладнання.

Буду дуже вдячний, якщо поділитеся статтею в соц. мережах

Схожі статті

Попередня ◈ Наступна