Драглайны являются, пожалуй, самыми древними в мире экскаваторами, прообразы которых были созданы ещё в XV веке для очистки каналов. Однако считается, что идея создания драглайна принадлежит Леонардо да Винчи (начало XVI в.), от которого к нам дошла первая схема драглайна с подвеской ковша на тяговом и подъемном канатах. Рабочее оборудование современных драглайнов в общих чертах повторяет эту схему.
Важную роль в изобретении современных шагающих экскаваторов и их развитии на протяжении многих лет сыграл американец Джон У (John W). В качестве партнера фирмы Page&Schnable он предложил свою концепцию первого драглайна, который был выпущен в 1907 году компанией Monighan Machine Company. В 1912 году Джон У создал собственную компанию Page Engineering Co, начавшую серийный выпуск драглайнов в 1923 году.
Многие из изобретений, связанных с Page, используются и сегодня, например технология шагания, дизайн ковша и конфигурация дизельного двигателя, используемого исключительно для шагающих экскаваторов. Механизм копания первых драглайнов оказался удачным, но их движение было медленным и неуклюжим. Одна из первых моделей Page 222 была установлена на четырех железнодорожных платформах и перемещалась по рельсам. В 1913 году инженер компании Monighan Оскар Мартинсон предложил кардинально новое решение — использовать для перемещения драглайна две подвижные лыжи, установленные с каждой стороны поворотной рамы драглайна. Это дало Monighan значительное преимущество перед другими экскаваторами, и компания процветала.
С начала ХХ века в производстве драглайнов конкурировали американские компании Monighan Machine Co, Bucyrus Foundry&Manufacturing Co, Page Engineering Co, Marion Steam Shovel Co, Osgood Co и английская Ransomes&Rapier. В 1920-х годах начали выпускаться первые шагающие драглайны Page 430. В 1930-х механизм ходьбы был улучшен — Page реализовали пешеходную технологию, которая продолжала преобладать для драглайнов на протяжении более пятидесяти лет. В строительстве драглайнов доминировали Bucyrus и Marion, выпускавшие самые большие экскаваторы, но Page приобрел надежную репутацию своими малыми и средними драглайнами. Решающее значение в его успехах были доступность, надежность, простота в эксплуатации и обслуживании.
Подлинный бум развития драглайнов наступил в 1960-70-х годах, когда эти величественные горные машины производили около десятка компаний. Постепенно наиболее удачные игроки на рынке начали поглощать конкурентов. Особенно преуспел в этом Bucyrus, скупивший почти все известные компании, выпускавшие шагающие экскаваторы: Monighan Walking Dragline Co в 1931 году, Ransomes&Rapier в 1988-м, Marion Power Shovel Co в 1997-м. После многочисленных слияний к концу ХХ века большие драглайны производили только Bucyrus International Inc и P&H Mining Equipment. Последняя приступила к выпуску шагающих экскаваторов после покупки в 1988 году компании Page Engineering Co. В 2011 году за $8,8 млрд Bucyrus уступил все свои достижения американскому концерну Caterpillar. Здесь стоит отметить, что Bucyrus сумел купить Marion, своего основного конкурента в экскаваторостроении, всего за $40,1 млн.
С 2011 года в мире осталось всего три компании, способные производить большие драглайны: американские Caterpillar и Joy Global Surface Ltd (P&H) и российский Уралмаш. Драглайны с ковшами до 15 м3 выпускал украинский НКМЗ; индийские BEML и HEC производят несколько моделей по лицензиям Ransomes&Rapier и Bucyrus-Erie, а с 2011 года приступил к выпуску 6,5 и 11-кубовых драглайнов белорусский СИПРсОП. Наибольшее количество драглайнов выпустили Bucyrus (с 1910 года построено более 1100 экскаваторов 60 различных моделей) и НКМЗ (1902 ед.).
По пути совершенствования
С начала внедрения конструкция драглайнов менялась по пути увеличения мощности и линейных параметров, что позволяло с высокой эффективностью отрабатывать крупнейшие месторождения. Усложнялась конструкция стрел, совершенствовался привод, драглайны начали оборудовать механизмом шагания, сначала механическим, потом гидравлическим, повышались размеры драглайнов. Увеличение линейных параметров привело к опережающему росту массы рабочего оборудования и всего экскаватора. К примеру, увеличение длины стрелы драглайна на 1% приводит к увеличению массы машины на 0,5–0,7% (масса стрелы экскаватора составляет от 5 до 7% массы всей машины).
В конце ХХ века разработчики практически подошли к границе целесообразности дальнейшего увеличения линейных параметров и мощности драглайнов — бессмысленно создавать сверхтяжелую дорогостоящую (десятки млн долларов) машину с маленьким ковшом. Рост массы и параметров снижает жесткость конструкций, которая в ряде случаев может оказаться недостаточной и привести к появлению опасных колебаний. Показательна трагедия, случившаяся в 1999 году в Западном Питтсбурге (шт. Пенсильвания, США): на мягком грунте сполз набок и полностью перевернулся 1996- тонный драглайн Marion 7820 с ковшом 24 м3 и стрелой длиной 99 м. Оператор Дэвид Каркейс получил тяжелые травмы, но остался жив и получил компенсацию $500,0 тыс. (из поданного иска на $6,4 млн). Экскаватор впоследствии восстановили, и сегодня он продолжает работу.
Во всем мире с каждым годом наблюдается увеличение сложности условий ведения горных работ. Резко увеличиваются объемы вскрыши, горные работы уходят на глубину. Все это диктует необходимость создания наряду с принципиально новыми видами горного оборудования еще более мощных драглайнов с увеличенными рабочими радиусами. Сегодня созданию таких драглайнов способствует внедрение новых конструкционных материалов с повышенными прочностными характеристиками, использование высоколегированных сталей и композитных материалов. Современные достижения прогресса могут найти применение при проектировании основных несущих конструкций драглайна — поворотной платформы с надстройками, стрелы, вантовых систем.
Совершенствование драглайнов в последние 30 лет шло не только по пути увеличения их габаритов и массы. С ростом объемов добычи открытым способом в 1970-е годы возросла потребность в машинах, которые можно легко демонтировать и перемещать на новое место работы. В этот период производители начали создавать драглайны модульной конструкции. В 1978 году компания Bucyrus-Erie выпустила первый такой драглайн модели 380W, а ее основной конкурент Marion в 1980 году создала свою модульную модель 7450.
Бестранспортная система разработки является наиболее экономичной, поскольку одна машина (драглайн) выполняет все операции, связанные с разработкой, перемещением и складированием горной массы. Рабочий цикл современного мощного драглайна не превышает 60 сек. Его длительность зависит от высоты уступа, угла поворота ковша от места черпания до места разгрузки, крепости и состояния горной породы, а также технической характеристики машины (средняя структура цикла: 37% — копание; 28% — поворот и разгрузка ковша; 35% — обратный поворот к месту черпания и установка ковша).
Максимальная месячная производительность драглайна при работе его на углах поворота 90° и номинальной высоте уступа — 16–22 тыс. м3 на 1 м3 вместимости ковша (для машин класса 10 м3) до 14–17 тыс. м3/м3 (для машин класса выше 100 м3). Крупнейший в мире драглайн компании Bucyrus-Erie 4250-W за 30 лет переработал 460 млн м3 грунта, при этом ежемесячная выработка достигала 2,29 млн м3. Крупнейший советский драглайн ЭШ-100.100 в 1982 году переработал 15,1 млн м3 горной массы. Эти достижения позволяют надеяться, что время монстров экскаваторного мира ещё не прошло. ■
-0+1
