До недавнего времени при создании ирригационных сооружений, в частности при прокладке каналов, применялись одноковшовые экскаваторы цикличного действия. Таких экскаваторов наши мелиораторы ежегодно получают свыше 5 тысяч штук и их парк составляет ныне около 50 тысяч машин. При двухсменной работе машину обслуживают 4 - 5 человек, поэтому армия экскаваторщиков, занятых в мелиорации, насчитывает уже свыше ста тысяч человек. Как же быть при дальнейшем увеличении объемов ирригационного строительства? Здесь простое увеличение количества экскаваторов не дало бы желаемых результатов. Необходимо было найти новые решения, которые позволили бы резко повысить производительность труда на земляных работах.
В начале 70-х годов во Всесоюзном научно-исследовательском институте землеройного машиностроения (ВНИИЗЕММАШ) начались разработки принципиально нового оборудования для прокладки ирригационных каналов. Конструкторы и исследователи сосредоточили свои усилия на создании землеройных машин непрерывного действия. Такие машины совмещают во времени экскавацию и транспортирование грунта, тогда, как одноковшовые экскаваторы цикличного действия до 2/3 своего рабочего времени теряют на повороты и перемещения ковша из забоя к месту выгрузки грунта и обратно.
Известные к тому времени образцы зарубежных машин непрерывного действия могли прорыть канал только, какого-то одного заданного профиля и изготовлялись они по единичным заказам для отдельных объектов. Кроме того, рабочие органы этих машин - роторы и фрезы - не обеспечивали прокладку каналов крупных сечений с пологими откосами.
Предстояло создать машины, которые отличались бы универсальностью - могли рыть каналы различных сечений. Именно такие машины нужны были нам для серийного производства.
После длительных экспериментальных исследований поставленную задачу удалось решить, разработав конструкции шнекороторных экскаваторов.
У такой машины рабочий орган имеет ротор и шнеки. Ротор создает в грунте пионерную траншею. Идущие за ротором шнековые откосообразователи срезают грунт боковых частей канала и перемещают его по откосу вниз, к ротору. Этот грунт и грунт, разработанный самим ротором, захватывается его ковшами и поднимается вверх; здесь ковши разгружаются - грунт высыпается на два отвальных транспортера.
Шнекороторный экскаватор - высокоэффективная машина. Это результат того, что только ротор разрабатывает массив грунта, сжатого со всех сторон, то есть работает в блокированном забое, что требует наибольшей затраты энергии. Основной же объем грунта разрабатывается шнеками в условиях, когда уже прорыта пионерная траншея, что позволяет использовать эффект обрушения грунта.
Известно, что шнек сам по себе имеет низкий коэффициент полезного действия, и, как землеройный рабочий орган чрезмерно энергоемок.
На новых машинах применены шнековые откосообразователи оригинальной конструкции ленточные.
При работе шнека лента помогает движению грунта вниз по откосу, а режущие элементы, расположенные по периферии шнека, разрабатывают грунт в условиях, наиболее благоприятных для резания.
Шнеки установлены на машине таким образом, что их нижние опоры могут сдвигаться и раздвигаться. Благодаря этому машина может разрабатывать каналы с различной шириной дна. Кроме того, благодаря оригинальной конструкции подвески верхние концы шнеков могут поворачиваться по отношению к нижним опорам. Это дает возможность (в зависимости от грунтовых условий) делать каналы с разными углами наклона откосов, и с различной шириной по верху.
По проектам ВНИИЗЕММАШ Брянским заводом ирригационных машин освоено серийное производство двух шнекороторных экскаваторов ЭТР-201Б - для рытья каналов глубиной до 2 метров и ЭТР-301 - для рытья каналов глубиной до 3 метров.
Новые экскаваторы получили широкое признание строителей. Экскаватору ЭТР-201Б было присвоено звание «лучшей мелиоративной машины 1972 года». Обслуживает ее один человек; производительность машины - 250 кубометров грунта в час.
Экскаватор прокладывает канал за один проход с высокой точностью. Это позволяет применять машину в комплекте с виброформами для укладки бетона. Впереди идет экскаватор ЭТР-201Б, прокладывающий русло канала, за ним при помощи канатного полиспаста перемещается виброформа, в бункер которой подается бетон. Вибрирование формы обеспечивает плотную укладку бетона. Сзади виброформы установлен нож для нарезки температурных швов. Таким образом, после прохода шнекороторного экскаватора с виброформой мы имеем полностью готовый к эксплуатации канал.
Экскаватор ЭТР-301, признанный «лучшей мелиоративной машиной 1973 года», отличается прежде всего своими техническими возможностями за один проход создает канал шириной по верху до 13 метров и глубиной до 3 метров. На тягаче экскаватора установлена дизель-электрическая станция мощностью 200 киловатт, которая питает приводы ротора, шнеков и транспортеров. Экскаватор оборудован системами автоматического выдерживания уровня дна прокладываемого канала и поперечной стабилизации положения машины в пространстве (это делается с помощью светового луча). Машину обслуживают два человека.
Механизм передвижения машины имеет бесступенчатое изменение скоростей за счет привода от гидронасоса. Это позволяет наиболее рационально использовать энергетические возможности машины, так, как ее производительность при данном сечении канала пропорциональна скорости передвижения, а затраты энергии пропорциональны производительности. За час экскаватор ЭТР-301 вынимает 600 кубометров грунта.
По своим технологическим возможностям, размерам и точности создаваемых каналов экскаватор ЭТР-301 - уникальная машина, не имеющая себе равных в мировой практике.
В конструкциях шнекороторных экскаваторов ЭТР-201Б, и ЭТР-301 реализованы 7 авторских свидетельств, два из которых запатентованы в пяти странах.
