Роторный экскаватор – специализированное техническое устройство высокой мощности, которое используется при проведении открытых горных работ. При помощи этих гигантских машин производится вскрытие и извлечение горных пород и добыча полезных ископаемых. Кроме того, роторные экскаваторы применяются в строительстве объектов инфраструктуры – для рытья каналов и траншей при прокладке нефте- и газопроводов, водопроводов, канализации, силовых кабелей и кабелей связи (роторные траншейные экскаваторы).

Родиной роторного экскаватора является Германия, где в 1916 году фирмой Humboldt была изготовлена первая машина такого типа для работы на месторождениях каменного угля. А первый патент на экскаватор с двумя роторными колесами был выдан в 1884 г. американскому инженеру Ч. Смиту. Однако прообраз этой техники уходит корнями далеко в историю. А именно в XVI век, когда великий гений Возрождения Леонардо да Винчи выдвинул идею землеройного колеса и использовал этот механизм при строительстве каналов в Миланской долине. Впрочем, простейшие землечерпательные устройства применялись еще с глубокой древности для рытья каналов, углубления русел рек и расширения морских гаваней.

Современный роторный экскаватор представляет собой самоходное устройство непрерывного действия, предназначенное для земляных работ. Задачей роторных, как и всех прочих экскаваторов, является копание, извлечение грунта. Само название этой машины произошло от латинского слова ex-cavo, что значит "долблю", "выдалбливаю". Но, в отличие от остальных, роторным экскаваторам приходится иметь дело главным образом с твердыми горными породами в больших объемах. Отсюда их размеры и мощность. Это самые крупные экскаваторы в мире, и вообще, одни из самых больших механизмов, созданных человеком.

В СССР первые роторные экскаваторы появились в 50-х годах прошлого века в Донбассе и использовались для разработки Часов-Ярского месторождения огнеупорных глин. Промышленный выпуск советских роторных эскалаторов был начат в 1958 г. на Донецком машиностроительном заводе имени ЛКСМУ по совместному проекту с Новокраматорским машиностроительным заводом. Производительность первых моделей составляла 690-1600 м3/час. Это были экскаваторы марок ЭР и ЭРП для карьерных и добычных работ. В дальнейшем на Новокраматорском заводе были выпущены экскаваторы производительностью свыше 5000 м3/час, а один из последних проектов, так и оставшийся нереализованным, предусматривал создание машины производительностью до 12 500 м3/ч.

Роторные экскаваторы современного типа выпускаются в России, Украине, Германии, Чехии, Франции, Японии и США, и их производительность в среднем составляет более 10 000 кубических метров в час. Параметры этих технических устройств впечатляют. При диаметре роторных колес до 18 м и вместимости ковша порядка 12500 л они позволяют достичь глубины копания до 25 м и до 50 м высоты разработки. А самые крупные из известных в мире роторных экскаваторов, которые использовались на месторождении бурого угля в Германии, имели высоту 96 м и емкость ковша 15 м3. Вес такой машины составлял 14 200 тонн.

Извлечение породы производится посредством ковшей, которые закреплены на роторном колесе, вращающемся вокруг своей оси – то самое "копающее колесо" Леонардо. В качестве рабочих элементов могут также использоваться скребки и резцы. Движение ротора может происходить как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскости. Черпание горной массы бывает верхним и нижним. При верхнем черпании роторное колесо вращается по часовой стрелке (в проекции слева), при нижнем – против нее, при этом ковши разворачиваются в направлении вращения колеса.

К месту забоя породы роторное колесо выносится при помощи стрелы. Стрелами с конвейером для отвода извлеченной породы оборудуются роторные экскаваторы, используемые для карьерных и добычных работ, технология которых предусматривает радиальное копание. Мобильность конструкции обеспечивается опорно-поворотным устройством, которое позволяет платформе экскаватора вращаться на 360°. Стрела экскаватора может быть выдвижной (до 25-31 м) и невыдвижной. Преимуществом машин с выдвижными стрелами является переменный радиус действия при стационарном положении самого экскаватора. Экскаваторы с невыдвижными стрелами представляют собой более надежную и устойчивую конструкцию, однако для подачи ротора на забой необходимо осуществлять передвижение всей машины.

На роторных траншейных экскаваторах, которые производят продольное копание, ротор или пара роторов закреплены на специальной раме, при этом плоскость вращения роторного колеса, снабженного рабочими элементами в виде ковшей, скребков, резцов или плугов, параллельна оси отрываемой траншеи. Такая машина позволяет отрывать траншеи глубиной до 3,5 м. Благодаря равномерности и высокой мощности вращения роторов экскаваторы этого типа обеспечивают большую производительность, но из-за своих габаритов и массы они могут использоваться не во всех видах работ.

Роторные экскаваторы относятся к группе экскаваторов непрерывного действия. При их работе процессы собственно копания, а также транспортировки породы и ее отгрузки происходят безостановочно в режиме совмещенных циклов. В этом их отличие от экскаваторов циклического действия, которые производят все указанные операции последовательно одну за другой. Непрерывность действия обеспечивает значительно более высокую производительность роторных экскаваторов при большом объеме работ.

Как правило, на месторождениях, чтобы получить доступ к залежам полезных ископаемых, необходимо вскрыть и удалить поверхностную пустую породу. Процесс ее выемки называется вскрышными работами. Вынутая горная масса транспортируется в отвалы или размещается в выработанном пространстве карьера. Эти операции, а также последующая добыча полезного ископаемого производятся роторными экскаваторами. Из ковшей ротора горная порода попадает на конвейер, расположенный сбоку или сзади него, а затем передается на отвальный конвейер и перевозится к месту выгрузки. В ряде случаев к месту работы роторного экскаватора подводятся железнодорожные пути, и выгрузка добытого ископаемого производится непосредственно в вагоны. Подобная организация работ позволяет вынимать за один час до 10 и более тысяч кубометров породы. Роторные экскаваторы – самодвижущиеся устройства. Они бывают на гусеничном, шагающем или шагающе-рельсовом ходу. Большинство роторных экскаваторов малой и средней мощности имеет гусеничную ходовую часть. Самые мощные тяжелые экскаваторы с невыдвижной стрелой изготавливают с рельсо-шагающим ходом. Такой тип ходовой части позволяет им совершать поворот на месте на любой угол. Некоторые модели мощных экскаваторов выпускаются на нескольких гусеничных тележках.

Работоспособность этих машин сохраняется независимо от температурного режима. Они показывают высокую производительность при температурах от – 40 до 40°С. На породах малой и средней крепости роторные экскаваторы применяются без предварительных буровзрывных работ, а более крепких после рыхления взрывом. Роторные экскаваторы классифицируются по удельному усилию копания на 1 см режущей кромки ковша: от 600-900 Нсм (нормальное) до 1200-2100 Нсм (повышенное). Для работ на мёрзлых породах и по крепким углям используются роторные экскаваторы с повышенным усилием копания.

Современные модели роторных экскаваторов практически незаменимы при разработке и добыче полезных ископаемых, они позволяют вести все виды работ по глубокому и поверхностному черпанию, включая селективную выемку тонких пластов. Значение этих машин для горнодобывающей отрасли трудно переоценить. Роторный экскаватор способен за несколько дней выполнить объем работ, на который у обычной техники ушли бы целые месяцы.

В нашей стране представлена продукция ключевых игроков мирового рынка горных машин. В основном это роторные экскаваторы производства компаний с постсоветского пространства и из Европы.

Среди производителей оборудования для горных работ с постсоветского пространства одним из лидеров является компания Corum. Она осуществляет проектирование и производство, а также оперативный сервис поставляемой ею техники. В ее распоряжении находятся производственные мощности в России и на Украине, в том числе заводы, на которых начиналось промышленное производство первых советских роторных экскаваторов, и где с тех пор и по настоящее время изготовлено более 120 единиц специализированной техники.

Сегодня наибольшим спросом пользуется высокопроизводительная и экономичная в обслуживании модель роторного экскаватора ЭР-1250, которая предназначена для открытой добычи мягких полезных ископаемых, в частности, бурого угля, каолинов, глин и т.д. Благодаря техническим характеристикам модели выбранная масса полезного ископаемого не требует дополнительных затратных операций по измельчению, так как ротор позволяет получить фракцию не более 300 мм в сечении. Эти машины успешно эксплуатируются на месторождениях в России и других странах.

Одним из направлений работы Corum Group является модернизация уже действующей техники, включая диагностику состояния экскаватора, с последующим ремонтом или заменой отдельных узлов. К примеру, в 2013 г. компанией была проведена модернизация двух роторных экскаваторов ЭР-1250 на руднике Гацко в Боснии и Герцеговине, и до конца текущего года там же планируется завершить модернизацию третьей машины. Такие работы позволят продлить срок службы этих экскаваторов еще как минимум на два десятилетия, плюс к уже имеющимся 30 годам их успешной эксплуатации.

Прочные позиции на рынке горных машин традиционно занимают немецкие фирмы KRUPP и Tenova TAKRAF, а также чешская компания UNEX. Производимая ими техника всегда отличалась надежностью и высокими эксплуатационными качествами. Ориентируясь на потребности заказчика, они предлагают как большие, так и компактные модели роторных экскаваторов новейших поколений. Так, в частности, KRUPP выпускает модельный ряд компактных роторных экскаваторов, гарантируя при этом оптимальный режим техобслуживания, за счет использования в их конструкции стандартных элементов серийного производства.

Таким образом, технические характеристики, высокое качество сборки и надежность эксплуатации современных моделей роторных экскаваторов обеспечивают максимальную эффективность этой сложной дорогостоящей техники в горнодобывающем производстве.