БелАЗ и современные тенденции развития карьерного автотранспорта - Самосвалы БелАЗ

В настоящее время более чем на 1000 крупных карьерах мира добывается 1.5 млрд. тонн угля, 80% медной руды, две трети золота, более 50%, бокситов, фосфатов, свинца, цинка и других металлов и минералов. При этом намечается устойчивая тенденция роста мощности и глубины карьеров и, обусловленного этим, спроса на высокопроизводительную горную и транспортную технику. По данным Parker Bay Company на 760 карьерах в 63 странах мира работают около 14 тысяч единиц техники общей стоимостью более 30 млрд. долларов США. Самую значительную долю (около 10 тыс. единиц) составляют карьерные автосамосвалы грузоподъемностью более 90 т и колесные погрузчики с двигателем 600 л.с. и более (более 1000 ед.). При этом, на долю автосамосвалов грузоподъемностью 120 т и выше приходится более 60% всего парка большегрузных машин.

Отмечена общая тенденция в развитии и распространении в мире карьерного автотранспорта - увеличение суммарной грузоподъемности мирового карьерного парка самосвалов (грузоподъемностью 190 т и выше), и рост средней его грузоподъемности при одновременном сокращении общего парка эксплуатируемых машин.

По данным World Mining Equipment (табл. 1) самый большой парк автосамосвалов (38.7%) эксплуатируется на угледобывающих карьерах мира.

При этом 43% всей техники эксплуатируется в Северной Америке, 18% в Австралии и Океании, 12% в Латинской Америке, остальные 27% приходятся на евроазиатский континент (без учета России и республик бывшего СССР).

Россия и республики бывшего СССР занимают одно из ведущих мест на евроазиатском континенте по добыче твердых полезных ископаемых. Здесь работает более 3 тыс. автосамосвалов грузоподъемностью 70 т и выше.

Ключевую роль в обеспечении открытых горных работ России и республик бывшего СССР карьерными автосамосвалами играл и продолжает играть ПО БелАЗ , которое после распада СССР не только сохранилось как самостоятельный хозяйствующий объект Беларуси, но и сумело поднять собственный научно-технический и производственный потенциал до уровня современных требований, предъявляемых мировым рынком карьерного автотранспорта. Сегодняшние масштабы и география распространения автосамосвалов БелАЗ подтверждают, что ПО БелАЗ - признанный член клуба мировых производителей карьерных автосамосвалов большой и особо большой грузоподъемности, в который входят концерны Komatsu-Haulpak, Euclid-Hitachi, Caterpillar, Liebherr, Terex, Kress.

За более чем сорокалетний период ПО БелАЗ освоило серийно типоразмерный ряд карьерных автосамосвалов грузоподъемностью от 30 до 200 т и выпустило около 119 тыс. ед. этого оборудования.

Каждая из моделей типоразмерного ряда БелАЗа имеет по несколько модификаций, различающихся, прежде всего, маркой двигателя. С учетом этого БелАЗ производит 29 модификаций только автосамосвалов и по две модификации фронтального колесного одноковшового погрузчика БелАЗ-7822 (грузоподъемностью 10.5 т) и колесного бульдозера БелАЗ-7832 с тяговым усилием 350 кН. Как известно, БелАЗ в последние несколько лет модернизировал практически все выпускаемые классы автосамосвалов. В 1999 г. изготовлена партия автосамосвалов грузоподъемностью 30 и 42т. с двигателями фирм Deutz и Daimler-Benz, обеспечивающими большую эксплуатационную надежность машины. Созданы новые модификации 80-тонного самосвала БелАЗ-75491 и БелАЗ-75492 - единственной в мире модели с полностью независимой подвеской всех колес. Применение более совершенных дизельных двигателей фирмы Cummins и 6 ДМ-21АМ с мокрым картером позволило использовать рулевое управление с неразрезной трапецией, применять раздельные топливный и масляный баки с более надежным креплением и устранением концентраторов напряжения на раме.

Основную часть программы выпуска 120-тонных автосамосвалов в 2000 г. составляли БелАЗ-7512А, 7514, 75145 с новой электромеханической трансмиссией на основе тяговых генераторов переменного тока ГС-525 и фирмы КАТО. Данные модификации хорошо зарекомендовали себя на Айхальском, Михайловском ГОКах и других карьерах, показав надежную и высокопроизводительную работу при очень хорошей топливной экономичности.

Кроме модернизации серийно выпускаемой техники БелАЗом осуществлен выпуск и успешно испытан ряд автосамосвалов нового поколения. В их числе Бе-лАЗ-7о55В грузоподъемностью 55 т с двигателем КТТА-19С мощностью 515 кВт, БелАЗ-75131 грузоподъемностью 130 т с двигателем КТА-50С мощностью 1176 кВт и с электротрансмиссией переменно-постоянного тока. Автосамосвал особо большой грузоподъемности нового поколения, 200-тонный БелАЗ-75303, успешно испытан на ОАО Разрез Кедровский в Кузбассе. В его конструкции применена силовая установка на основе дизельного двигателя 12ДМ-21АМ мощностью 2400 л.с. и тягового генератора ГС-523 мощностью 1400 кВт со встроенной обмоткой возбуждения.

В настоящее время ПО БелАЗ работает над совершенствованием конструкций и созданием новых модификаций карьерных автосамосвалов особо большой грузоподъемности 200-220 т. Главное направление этих работ - использование дизельных двигателей различных фирм. Модель БелАЗ-75304 оснащается двигателем 8ЧН 26/26 мощностью 2400 л.с. Коломенского завода, БелАЗ-75306 - двигателем QSK-60 мощностью 2500 л.с. фирмы Cummins. Предусматривается комплектация БелАЗ-75306 шинами радиальной конструкции 40.00R57 с целью доведения его грузоподъемности до 220 т.

Устойчивая тенденция нарастания глубины карьеров при соответствующем увеличении плеча откатки предопределили стратегическое направление в развитии карьерного автотранспорта - переход на увеличение производства автосамосвалов особо большой грузоподъемности.

Учитывая эту тенденцию, БелАЗом разработан и испытывается 280-тонный автосамосвал БелАЗ-75501 со 165-литровым низкоскоростным локомотивным дизелем мощностью 2317 кВт. Особенностью БелАЗ-75501 является колесная формула 4х4 и шарнир-но-сочлененная рама.

В настоящее время БелАЗом начаты работы по созданию карьерных автосамосвалов с электромеханической трансмиссией переменно-переменного тока на шинах 55/80 R63, БелАЗ-7570 грузоподъемностью 420-450 т с колесной формулой 4х4 и двумя дизель-генераторными установками мощностью по 2700 л.с. каждая и автосамосвала с колесной формулой 4х2, с дизель-генератором мощностью 4000 л.с., грузоподъемностью 280-320 т.

Кроме того, в соответствии с запросами промышленного строительства и предприятий промышленности строительных материалов, разрабатывающих полезные ископаемые карьерами малой и средней производительности, на заводе с 2002 г. организуется промышленный выпуск шарнирно-сочлененных автосамосвалов БелАЗ-7528 грузоподъемностью 36 т.

По заказу потребителей автосамосвалы БелАЗ грузоподъемностью 30, 42, и 45 т могут быть укомплектованы централизованной системой смазки и кондиционером; грузоподъемностью - 55 т, кроме этого, взвешивающим устройством, а 80-ти, 120-ти,130-ти тонные дополнительно и системой автоматического пожаротушения. Автосамосвалы грузоподъемностью 180 т и выше могут быть укомплектованы еще и деталями усиления кузова.

Карьерные автосамосвалы из типоразмерных рядов, освоенных ведущими мировыми фирмами, можно условно разделить на девять основных групп (табл. 3).

Как видно из табл. 3, только четыре мировых концерна - Komatsu, Caterpillar, Euclid-Hitachi и Terex, производят полный ряд карьерных автосамосвалов, охватывающий диапазон грузоподъемности от 30 до 300 т. Kress наладил выпуск ряда автосамосвалов, начинающегося с грузоподъемности 109 т, а фирма Liebherr - грузоподъемностью от 150 до 327 т. Все выпускаемые в мире карьерные автосамосвалы, за редким исключением, выполняются на жесткой раме.

На карьерных автосамосвалах применяется два типа трансмиссии: гидромеханическая и электрическая. Автомобили грузоподъемностью от 30 до 75-80 т, как правило, оснащаются гидромеханической трансмиссией. Исключение составляют автосамосвалы фирмы Caterpillar, имеющие, вплоть до грузоподъемности 300 т, полностью механическую трансмиссию. Анализ показывает, что современной тенденцией развития карьерного автотранспорта следует считать динамичный темп нарастания его грузоподъемности, сдерживаемый мощностью двигателя и несущей способностью применяемых шин. Карьерные серийные автосамосвалы Terex грузоподъемностью 300 т, в конструкцию которых вложены все достижения в области проектирования и технологии производства уникальных транспортных средств для открытых горных работ, впервые появились на рынке в 1998 г. Второй фирмой, создавшей 300-тонный автосамосвал, стала Komatsu Mining Sistems (KMS). Первые ее автосамосвалы модели 930Е начали работать на карьерах США, а к настоящему времени в эксплуатации находятся уже более 100 машин этой модели. Применение низкопрофильных шин 50/90R57 позволило поднять грузоподъемность 930Е с 270 до 290 т. На машинах этой модели используется трехфазный привод на переменном токе фирмы SIEMENS. На базе 930Е одна из компаний сделала углевоз, увеличив кузов до объема 330 м3 (с шапкой ) против стандартного (с шапкой ) 184 м . Фирма Euclid произвела более 20 автосамосвалов R260, которые сегодня используются в Австралии, Канаде и США. Все автосамосвалы Euclid, работающие на карьерах мира, оснащены системой привода на постоянном токе фирмы General Electric, ограничивающей максимальную грузоподъемность машины 238 тоннами. Сегодня Euclid работает над созданием модели с приводом на переменном токе фирмы Siemens.

Caterpillar готовит к серийному выпуску модель Cat-797 грузоподъемностью 324 т, эксплуатационной массой 558 т, с кузовом вместимостью 220 м3, на шинах 55/80R63. На автосамосвале установлены двигатели 3524BLS мощностью 2535 кВт с электронной системой управления и четырехстадийным турбонадду-вом. Особенность автосамосвала - семискоростная, запатентованная фирмой, коробка передач и механическая система управления. Рабочие тормоза у Cat-797 - многодисковые с масляным охлаждением на каждом колесе, а для замедления скорости движения машины под уклон применен сложный гидродинамический тормоз-замедлитель, аналогичный карьерным автосамосвалам небольшой грузоподъемности.

Наряду с созданием модели Cat-797 , были значительно модернизированы основные модели и освоен выпуск автосамосвалов новой серии С (взамен серии В ): Cat-785C и Cat-7890 грузоподъемностью 136 и 177 т, соответственно. Фирма Hitachi Construction Machinery производит автосамосвалы грузоподъемностью от 29 до 254 т (модель R280). Новая серия С машин этой компании характеризуется увеличенной на 20% производительностью, благодаря более высоким скоростям рабочего движения и, вместе с тем, укороченного тормозного пути при движении под уклон.

Автосамосвалы Unit Rig имеют укороченную колесную базу. Основные преимущества этих машин обеспечиваются конструкцией главной рамы, состоящей из прямых продольных балок увеличенного сечения и поперечных трубчатых балок. Все новшества, введенные в конструкцию рамы, позволяют гарантировать ее работу без поломок в течение не менее 40 тыс. часов. Конструкция переднего моста, запатентованная фирмой, обеспечивает постоянное совмещение передних шин и большой срок их службы.

Применение специальных сортов стали и запатентованной фирменной конструкции днища кузова (типа плавающие балки ) позволило снизить рабочие нагрузки на элементы кузова и увеличить срок его службы.

Особое внимание уделено кабине, оборудованной встроенной системой безопасности водителя на случай опрокидывания автосамосвала. Передний бампер обеспечивает дополнительную защиту водителя при лобовом столкновении. Автосамосвалы Unit Rig оборудуются гидравлической тормозной системой быстрого срабатывания, управляемой водителем. Замкнутый гидростатический контур рулевой системы обеспечивает быстрое ее срабатывание при любых оборотах двигателя. Модель Unit Rig MT-4800 грузоподъемностью 290 т концептуально схожа с Komatsu-Haulpak 930E и является модификацией МТ-4400 (грузоподъемностью 234 т). На MT-4800 могут устанавливаться двигатели MTU 16V396 (мощностью 2000 кВт), Cummins QSK60 (1685 кВт) и MTU/DETROIT DIESEL серии 4000 (2014 кВт). MT-4800 оснащается приводом постоянного тока фирмы General Atomics. В настоящее время ведутся работы по созданию модели МТ-5500 грузоподъемностью 308 т с двигателем мощностью 2238 кВт и электроприводом на переменном токе. Фирма Unit Rig также выпускает три модели трехосных углевозов с донной разгрузкой на базе седельного тягача: BD-220 грузоподъемностью 200 т, BD-240 и BD-270 грузоподъемностью 218 и 245 т соответственно.

Liebherr занимает лидирующее положение среди машиностроительных компаний, выпускающих автосамосвалы особо большой грузоподъемности. Фирма впервые была представлена на рынке автосамосвалом Т-272, который необычен тем, что его кузов воспринимает часть нагрузок и является конструктивным элементом заднего моста. Автосамосвал оснащается двигателем MTU/DDC 4000 мощностью 1864 кВт, сейчас на нем используется модернизированная система на переменном токе. Концепция облегченного кузова, усиленного ребрами жесткости, использованная при создании Т-272, обеспечивает существенное снижение собственной массы автосамосвала.

Сегодня фирма Liebherr представила на рынке автосамосвал Т-282 грузоподъемностью 327 т. Новое поколение автосамосвалов обеспечивает существенную экономию топлива, снижение эксплуатационных расходов при большей производительности. Liebherr Т-282 оснащен двигателем MTU/DDC 4000, мощностью 2238 кВт. Liebherr, как и Euclid, использует привод Siemens на переменном токе. Т-282 оснащен низкопрофильными карьерными шинами Michelin 55/80R63 для горного транспорта.

Фирма Liebherr при конструировании модели Т-282 использовала новую философию - управление нагрузками в четырех принципиальных областях, охватывающих базовый блок, механизм передней подвески, оснащение цилиндра подъема кузова и заднего моста.