Перспективная линейка отечественных карьерных гидравлических экскаваторов ОАО «Уралмашзавод»

А.В. Самолазов, зам. техн. директора, начальник управления развития новых продуктов ОАО «Уралмашзавод»

Н.И. Костюкович, гл. конструктор управления развития новых продуктов ОАО «Уралмашзавод»

Анализ мирового потребления основных видов твердых полезных ископаемых свидетельствует о его непрекращающемся росте. При этом более половины объемов добычи твердых полезных ископаемых ведется открытым способом. Усложняющиеся природно-климатические условия разработки месторождений открытым способом и ведение добычи на больших глубинах требуют от разработчиков и производителей горного оборудования создания надежной и высокоэффективной техники высокой единичной мощности, обеспечивающей высокую производительность при малых удельных затратах.

Основным выемочно-погрузочным оборудованием на карьерах мира по-прежнему остаются одноковшовые экскаваторы с электрическим и гидравлическим приводами. Общей тенденцией в структуре продуктовых линеек производителей карьерных электрических экскаваторов является рост вместимости ковшей.

Необходимость создания мощной мобильной выемочнопогрузочной техники предопределила в последней четверти XX века и далее бурное развитие конструкции, и рост объемов производства карьерных гидравлических экскаваторов. Широкое внедрение гидравлических экскаваторов в технологии открытой добычи полезных ископаемых связано с целым рядом ее очевидных технологических преимуществ перед канатными электрическими экскаваторами. Выделим лишь основные:

• Автономный дизельный привод дает большую мобильность и независимость от внешних источников питания, обеспечивает более высокие скорости передвижения экскаватора.

• Конструкция рабочего оборудования обеспечивает более широкую область траектории копания, что позволяет эффективно вести селективную выемку при разработке сложноструктурных залежей и экскавацию горной массы ниже уровня стояния экскаватора.

• При одинаковой вместимости ковша гидравлические экскаваторы обладают практически в 2 раза меньшей эксплуатационной массой и на 30–40% меньшим, удельным давлением на грунт, что позволяет использовать экскаваторы на слабонесущих грунтах.

• Гидравлические экскаваторы отличаются повышенными энергосиловыми показателями и способны создавать большие усилия резания уже в начале фазы черпания ковша, что создает наилучшие возможности по его внедрению в поверхность забоя и заполнению.

• Конструкция гидравлических экскаваторов позволяет предлагать заказчику модели в комплектации с дизельным или электрическим приводом.

Гидравлические экскаваторы получают все большее распространение в мировой и российской горной промышленности. Горнодобывающими предприятиями Российской Федерации к настоящему времени накоплен значительный опыт применения гидравлических экскаваторов практически во всех отраслях горной промышленности, о чем свидетельствуют объемы их закупок по импорту (с ковшами вместимостью от 4 до 36 м3) в последние несколько лет (табл. 1).

Оценка объемов рынка карьерных гидравлических экскаваторов РФ в период 2008–2014 гг.

Современный рынок карьерных гидравлических экскаваторов контролируют четыре мировых лидера: Caterpillar (США), Komatsu и Hitachi (Япония), Liebherr (Германия). Серийно выпускаемые ими карьерные гидравлические экскаваторы оснащаются ковшами вместимостью от 4,5 до 45 м3. Компания Caterpillar уже разработала модель Cat-6120В с ковшом вместимостью 46–65 м3.

Российские предприятия горного машиностроения до сего времени не смогли предложить рынку конкурентоспособной модели карьерного гидравлического экскаватора. В первую очередь по причине отсутствия стратегических планов и инвестирования в данное направление.

Анализ поставок за последние 20–25 лет карьерных электрических экскаваторов на горнодобывающие предприятия мира показывает, что их объемы постоянно снижаются. По прогнозам, доля канатных электрических экскаваторов в общем объеме выпуска может к 2020 г. и далее составить 15–20%.

Это означает, что среди производителей данного оборудования будет серьезным образом возрастать конкурентная борьба за рынки и заказчиков. Это может привести к потере части российского рынка канатных электрических экскаваторов для двух российских производителей – ООО «ИЗ-КАРТЭКС имени П.Г. Коробкова» и ОАО «Уралмашзавод». При том что восполнить потери и нарастить свое присутствие на рынке карьерных экскаваторов эти предприятия не смогут по причине отсутствия в их продуктовых линейках конкурентоспособных моделей гидравлических экскаваторов. Подтверждением этому является тот факт, что доля отечественных производителей карьерных экскаваторов в общем объеме их поставок на российский рынок снизилась с 70% в 2001 г. до 20% в 2012 г. за счет роста объема поставок импортных гидравлических экскаваторов.

На основе анализа развития событий и складывающейся ситуации на мировом и российском рынках карьерного выемочно-погрузочного оборудования, руководством ОАО «Объединенные машиностроительные заводы», куда входят основные производители карьерных электрических экскаваторов – ООО «ИЗ-КАРТЭКС имени П.Г. Коробкова» и ОАО «Уралмашзавод», приняты кардинальные решения по расширению не только модельного ряда выпускаемых карьерных электрических экскаваторов, но и разработке конструкции и организации производства на ОАО «Уралмашзавод» перспективной линейки карьерных гидравлических экскаваторов.

На основе анализа тенденций развития мирового и российского рынков гидравлических экскаваторов, а также тенденций развития карьерного транспорта и экскаваторноавтомобильных комплексов, специалистами ОАО «Уралмашзавод» разработана перспективная линейка карьерных гидравлических экскаваторов для горной промышленности, состоящая из восьми классов (табл. 2).

Перспективная линейка карьерных гидравлических экскаваторов производства ОАО «Уралмашзавод»

Проведенное технико-экономическое обоснование проекта показало экономическую эффективность освоения производства на ОАО «Уралмашзавод» гидравлических экскаваторов III–VIII классов. Для реализации столь масштабного проекта на ОАО «Уралмашзавод» создано Управление по развитию новых продуктов. Первым реализуется проект создания гидравлических экскаваторов IV класса модели 3000МН (ковш вместимостью 16 м3) с модификациями рабочего оборудования «прямая» и «обратная» лопата.

Во втором полугодии 2014 г. проектная команда завершила этапы эскизного и технического проектирования и приступила к разработке рабочей конструкторской документации. Планируется в первом полугодии 2015 г. разработать конструкторскую документацию на основные несущие конструкции экскаватора и приступить к их изготовлению.

Сборку и заводские испытания головного образца экскаватора с рабочим оборудованием «обратная» лопата планируется провести в I–II кварталах 2016 г., после чего экскаватор будет отгружен Заказчику для проведения комплекса приемочных испытаний и последующей эксплуатации. Следом будет разработан и изготовлен экскаватор модели 3000МН с рабочим оборудованием «прямая» лопата. Параметры рабочей зоны экскаваторов 3000МН с различным исполнением рабочего оборудования представлены на рисунке.

Разработка гидравлического экскаватора ведется по согласованным с Заказчиками техническим заданиям, а также с учетом анализа развития конструкции и опыта эксплуатации аналогичного оборудования ведущих мировых производителей (Caterpillar, Komatsu, Hitachi, Liebherr). Основные технические характеристики экскаватора 3000МН находятся на уровне известных мировых образцов (табл. 3).

Основные параметры гидравлического экскаватора 3000МН и зарубежных аналогов

В качестве основных компетенций специалистов ОАО «Уралмашзавод» в данном проекте предусматривается: базовый инжиниринг, организация изготовления всех силовых несущих конструкций (ходовая тележка, рабочее оборудование, рама поворотной платформы), масляного и топливного баков, редуктора привода основных насосов, других ответственных узлов экскаватора.

Изготовление ряда узлов и деталей планируется разместить на предприятиях машиностроительной отрасли Российской Федерации: ООО «ОМЗ-ЛП» (отливки для силовых конструкций и рабочего оборудования), ОАО «Юргинский машиностроительный завод» (гидроцилиндры), ОАО «НПО автоматики имени академика Н.А. Семихатова» (цифровая система управления и диагностики, кабина и постамент) и ряд других предприятий.

Одновременно проект предусматривает кооперацию с известными мировыми компаниями-производителями компонентов, входящих в состав экскаватора, таких как Cummins (дизельный двигатель), Bosch Rexroth (гидронасосы и гидромоторы, гидрораспределители), IMO и ThyssenKrupp Rothe Erde (опорно-поворотное устройство) и другими.

В каждом классе предусматривается разработка модификаций экскаваторов с рабочим оборудованием в исполнениях «прямая» и «обратная» лопата. По требованиям Заказчика планируется разработка модификаций экскаваторов с электрическим приводом.

Параметры рабочей зоны экскаваторов 3000МН с оборудованием «прямая» (а) и «обратная» (б) лопаты

В ходе проектирования конструкторами ОАО «Уралмашзавод» разработан ряд узлов экскаватора, в которых реализованы оригинальные охраноспособные технические решения и на которые предприятие подает заявки на изобретения. Создание конкурентоспособного российского карьерного гидравлического экскаватора невозможно без эффективного участия в проекте не только специалистов различных предприятий-изготовителей компонентов к экскаваторам, но и широкого круга специалистов предприятий горнодобывающих отраслей промышленности. Исходные технические требования и разработанные на их основе технические задания прошли согласования практически со всеми крупными угледобывающими компаниями Кузбасса – ОАО «УК «Кузбассразрезуголь», ОАО «ХК «СДС-Уголь», ЗАО «Стройсервис», ОАО «Междуречье», ЗАО «Разрез Распадский» и другими компаниями. ОАО «Уралмашзавод» и дальше рассчитывает на активную помощь и поддержку специалистов компаний-заказчиков в ходе реализации данного проекта.

В совокупности это вселяет уверенность, что российскими специалистами будет создан отечественный конкурентоспособный карьерный гидравлический экскаватор высокого технического уровня, надежный и экономически эффективный, и будет снята полная зависимость российских горнодобывающих предприятий от закупок данного оборудования по импорту.

Ключевые слова: Уралмашзавод, карьерный гидравлический экскаватор, новые разработки, высокая производительность

Журнал "Горная Промышленность" №2 (120) 2015, стр.32