Диметиловый эфир (ч.4)
Надежды конструкторов, водителей и экологов
Смешать, но не взбалтывать
Современные тенденции в грейдерном деле
Рентабельность капитальных вложений в линии BRT
«Автомат» или «робот»? (ч. 1)
Преимущества и недостатки автоматических и роботизированных КП
 2
Что такое дизтопливо и как с ним... бороться?
Характеристики дизельного топлива
Развитие трансмиссии гусеничных бульдозеров в мировой практике, СССР и России
BRT
Выделенные полосы для общественного транспорта
 1
Российские тракторы для села
Мониторинг технического уровня
Ненужные проблемы или золотая жила?
Восстановление отработанного масла
Ремонтопригодность экскаваторов
Зимняя эксплуатация гидромолотов
Факторы воздействия отрицательных температур на гидромолот
Продлить ресурс сложно, но можно
Советы по эксплуатации гусеничной техники

Карьерные самосвалы

Генезис шарнирно-сочленённых самосвалов

Юрий Петров

Мобилизация промышленности и интенсивная эксплуатация недр во время Второй мировой войны привели к истощению изведанных запасов легкодоступных ресурсов неглубокого заложения в Европе и США. В послевоенное время мировая индустрия, раскрученная маховиком военных заказов, прошла сложный этап конверсии. Лишившись государственных субсидий, металлургия, машиностроение, строительный и коммунальный сектора столкнулись с острой нехваткой руды, угля, бокситов и других полезных ископаемых.

Современный шарнирно-сочлененный самосвал БелАЗ-75281...

В 1949 г. в Германии изведанных запасов руды оставалось только на десять лет, в Великобритании – лишь на восемь. Японию и вовсе ждала участь ее заброшенных колоний. Лозунг «Всё для победы над Гитлером!» стал одной из причин появления в США «ржавого пояса» (Термин «ржавый пояс» относится к былому сосредоточию тяжелой промышленности на северо-востоке США, от Огайо до Чикаго. Фактически это самый крупный за всю историю человечества символ назревшей перестройки, когда прежде расточительные методы добычи и производства не соответствуют современным условиям.) – заброшенных шахт, выработанных карьеров, городов-призраков, что меняло социальный уклад населения.

 

Затраты на разработку новых месторождений увеличились в сотни раз. Резко подорожал каменный уголь. Правительства многих европейских стран рассматривали фантастические по тем временам проекты плавающих платформ для добычи на шельфе нефти и газа. Для реконструированных предприятий требовалось традиционное сырье. Следствием активного освоения новых, экономически перспективных, но труднодоступных районов в 1950-х годах в Европе стало быстрое старение и затаривание автопарка – техника не могла работать в новых условиях, так как проектировали ее еще по довоенным технологиям.

...и его прообраз – землевоз Д-600 с одноосным тягачом скрепера – прототипом БелАЗ-531

Новые разработки полезных ископаемых находились на большом удалении от мест традиционного проживания людей и производства; требовалось осваивать сложные в топографическом плане территории, использовать небольшие объемы залежей полезных ископаемых и увеличивать расходы на содержание дорожной инфраструктуры на фоне роста налогообложения за пользование недрами и территорией. В отсутствие качественно новых видов техники это заставило срочно пересмотреть традиционный и дорогостоящий технологический цикл экскаватор–самосвал.

Обычный карьерный самосвал тех лет был разработан по лекалам 1920-х годов, оснащен механической коробкой передач, гидравлическими тормозами и даже бульдозерным отвалом (!) для эффективности торможения или стоянки во время погрузки. При возрастающих аппетитах экономики эти архаизмы смотрелись потешно. Маркшейдеры, поколдовав над планами разработки новых месторождений и изучив новомодную американскую логистику, задумали «ноу-хау»: нужно менять технологическую цепочку. Остановились на схеме бульдозер–скрепер–землевоз. (В СССР эту технологию впервые применили в 1938 г. Опыт не удался по причине банальных поломок заграничных скреперов. Изобретателя новой технологии (Н. Крупко) обвинили во вредительстве и по этапу отправили на прииски Колымы – доказывать превосходство русских мускулов над производительностью чужеземных машин.)

Землевоз Д-504А с одноосным тягачом МоАЗ-546П (1969 г.)

Землевозные самосвалы – прообраз современных сочлененных самосвалов, изготавливали на базе одно- и двухосных тракторных тягачей. Тягач, сама по себе универсальная и мощная машина, к тому времени был технологически отработан, а применение в конструкции гидравлики позволяло широко использовать его для буксировки полуприцепных скреперов, кранов, трейлеров-тяжеловозов и автоцистерн, в том числе для поливки автомобильных дорог. Достоинства тягачей в составе землевозов – мощный гидропривод, унификация на 90% с самоходными скреперами, низкие стоимость и эксплуатационные расходы. Стоимость, содержание и ресурс парка из четырех карьерных самосвалов и одного экскаватора равнялись парку из пяти скреперов, семи землевозов и двух бульдозеров.

При этом цикличность спарки экскаватор–самосвал низкая и меньшая на 5...12% производительность. Двухосный тягач в эксплуатации был подобен машине, но имел ограничение по маневренности. Одноосный тягач был сверхманевренным – он мог поворачивать относительно продольной оси на 90°, и поворот осуществлялся при удержании руля в одном из крайних положений, как у скрепера (не важно, стоит машина или идет – рулевое колесо перекрывает давление в одном из контуров, и положение рамы меняется); угол перекоса рам достигает 7°, геометрическая проходимость за счет угла рампы достаточная. Эти технические выводы в теории позволили строить узкие дороги с меньшим радиусом поворотов и не сильно беспокоиться о ровности дорожного полотна.

Самый первый «сочлененник» Volvo BM DR631 (1965 г.)

Главными недостатками землевозов были их привод только на переднюю ось и зачастую недостаточное для гашения огромной инерционной массы на спусках тормозное усилие на задних колесах, что заметно ограничивало использование этих машин в карьерах глубокого заложения, где разработку горной массы ведут экскаваторы. Скрепер эффективно справлялся на относительно легких грунтах, но, по сути, это сезонная техника, не способная работать с полной отдачей на мерзлых грунтах (в северных странах, в том числе СССР, зиму использовали для регламентного ремонта). Поэтому схему с землевозами долго применяли лишь в странах с относительно теплым климатом (США, юг Европы).

Разработку грунта доверили скреперу в тандеме с бульдозером-толкачом, (Бульдозер при отсутствии самоходных скреперов мог быть также задействован с прицепными скреперами. Опять же налицо унификация парка, в которой нуждались небогатые добывающие компании.) в свободное время занятым на экскавации и рыхлении пород. Перегрузка горной массы или породы из ковша скрепера в кузов самосвала-землевоза происходила на транзитной эстакаде навалом сверху. Схема себя оправдывала в небольших карьерах, достаточно было иметь однотипный парк тягачей и пару бульдозеров.

Перегрузка грунта из скрепера в землевоз на транзитной эстакаде (Le Tourneau A-series)

В СССР на протяжении 1960-х годов МоАЗ и БелАЗ испытывали и выпускали малыми сериями землевозы, в том числе с кузовами ЧМЗАП. Наибольшая их производительность достигалась лишь на строительстве гидротехнических сооружений и в дорожном строительстве.

Постепенно накапливался бесценный материал для совершенствования техники. Например, стало ясно, что схема одноосного тягача, приспособленного больше для скрепера, нежели для землевоза, совсем не годится для карьера – за 2...3 года эксплуатации разрушается футеровка кузова, изнашивается шарнир сочленения для хобота рамы кузова. Ведомая задняя ось и поперечные перегрузки приводили к разрушению слабого механизма сочленения (неквалифицированным маркшейдерам не объяснили разницу понятий «проходимость» и «геометрическая проходимость»). Тезис о внедорожных качествах и поворачиваемости оказался мифом – одноосные тягачи в составе землевоза, в отличие от скрепера, эксплуатировали на высокой скорости, и по невнимательности водителей случалось много аварий именно в поворотах. Кузов летел по инерции в одну сторону, тягач волчком закручивался в другую. Сплошная комедия, а не карьер! Монстры, место которым в цирке.

Первый серийный ADT российского производства – ЧСДМ ВДС-16 грузоподъемностью 16 т

Пока маркшейдеры прогибались под начальство, изобретая новые технологические процессы транспортировки горных масс с помощью землевозов, инженеры Volvo без лишнего шума в середине 1960-х изобрели новый подтип транспортного средства, а проще сказать – придумали из того, что было: колесный трактор с отцепленной передней осью шарнирно крепился к задней раме, на которой был установлен кузов. Машина оказалась незаменима на бездорожье, (Соотношение грунтовых и шоссейных европейских дорог в 1970-х годах за счет послевоенного увеличения протяженности технологических дорог в среднем составляло 3:1, а до Второй мировой войны оно равнялось 2:1.) хотя в эксплуатации была недешева, в первую очередь из-за применения гидравлики и высокой удельной металлоемкости, и долго приживалась на стройках и в карьерах: очевидные достоинства – низкий уровень загрузки и высокая эффективность на бездорожье по причине косности мышления воспринимались скорее как недостаток. Новому направлению поначалу даже не стали придумывать название: dumper он и в Африке думпер. Позже шарнирно-сочлененные машины под давлением таможни, чтобы не путать с обычными самовалами, начали именовать ADT (articulated dump truck). В разное время их выпускали около 40 производителей, из которых два находились в Белоруссии и три в России.

В 2000-х годах ежегодные продажи ADT в Европе составляют примерно 2200 новых машин, тогда как скреперов – 17...20 ед. Общеевропейский парк сочлененных самосвалов превышает 15 тыс. ед., имеется хорошо налаженная сбытовая сеть «сэконд-хенда» в страны Африки, Азии и Индокитая. Стоит сразу обратить внимание на соотношение продаж скреперов и ADT: 35 лет назад ситуация была прямо противоположная. Примечательно, что в отечественных вузах охотно изучают конструкцию и эксплуатацию скреперов, хотя реально их используют все меньше и меньше. В это же самое время ADT в головах некоторых строителей и горняков остается предметом темным, а потому изучению не подлежащим.

Кузов Caterpillar 740 с эжекторной системой разгрузки позволяет вести отсыпку во время движения

Во всем мире ADT своей популярностью во многом были обязаны появлению в карьерах высокопроизводительных колесных и гусеничных погрузчиков, способных заменить в карьере бульдозер, скрепер и экскаватор одновременно. На первых порах ADT не были востребованы у горняков. Арочные шины, высокая проходимость, относительная и удельная мощность оказались в самый раз для строительного бизнеса, где были задействованы карьеры производительностью выемки до 20 млн. т/год. Груз из карьера или резерва доставляли на плече до 3 км до объекта ближайшего строительства или строительного завода. Экономическая эффективность использования ADT фактически была сопоставима с обычными строительными самосвалами, однако общий ресурс за счет высокой степени запаса прочности рамы и кузова достигал 15...18 лет. Такую технику целесообразно брать в аренду или на короткий срок эксплуатации с последующим погашением кредита в виде возврата техники по остаточной стоимости.

Отечественный опыт создания сочлененных самосвалов фактически совпал с общемировым. Первые карьерные сочлененные самосвалы конструкции Б. Погоничева и машины тихвинского завода «Трансмаш» были изготовлены на базе «Кировца» с механической КП. Впрочем, это и предопределило их неудачу. Главная проблема самосвалов – трансмиссия. Сейчас используют только гидромеханическую трансмиссию, что позволяет плавно наращивать скорость даже при максимальных нагрузке и сопротивлении качению на грунтах со средней несущей способностью.

50-тонный Kaelble KK50 применяли только в карьерах и шахтах

В то же время подземные самосвалы МоАЗ с гидромеханической трансмиссией, специально адаптированные под большие нагрузки, вполне справлялись с задачей – их до сих пор применяют в строительстве и открытых карьерах. На смену им идет свежее пополнение в виде БелАЗов и 16- и 25-тонных ЧСДМ серии ВДС. Впрочем, выпуск челябинских самосвалов до сих пор под большим вопросом – в прошлом году там не выпустили ни одной штуки, а МоАЗ и БелАЗ ввиду недавнего объединения пока решают, чей же бренд использовать для продаж.

Конструкция ADT долгие годы почти не менялась, компоновка тоже: применение ретардеров, процессоров, блокировок, кабин с защитой ROPS-FOPS, маслопогружные тормозные механизмы, привод только на передний мост и т. д. – всё на выбор клиента. Распространены кузова с разными видами разгрузки (опрокидывание прямым сваливанием, разгрузка дозатором распределения и отсыпка теледумпированием). Грузоподъемность современных ADT – 10...50 т, это определено одной из главных потенциальных сфер применения самосвалов – производством вскрышных работ, которые из-за низких эксплуатационных показателей традиционных транспортных машин часто относят к летнесезонным. Зимний период наиболее благоприятен по резерву времени, но требует наличия транспортной техники, надежно работающей в худших погодных условиях, однако тогда начинает действовать правило ограничения массы транспортного средства.

Сочлененный думпер Paus LTG 16 с самопогрузчиком

В свое время для карьеров были выпущены 100...150-тонные шарнирно-сочлененные самосвалы с электромеханической передачей, но при полной массе 300 т стоимость их эксплуатации была сопоставима с аналогичными карьерными самосвалами. В настоящее время около 10% продаж приходится на машины грузоподъемностью до 20 т. Половину рынка занимают 25-тонные машины, которые можно задействовать для широкого спектра работ. За ними следуют 30-тонные ADT (22% рынка) и самосвалы грузоподъемностью 35...40 т (10...12% рынка); 40-тонные ADT занимают сектор не более 5%, а сбыт машин грузоподъемностью свыше 40 т не превышает 1%. (Обзор конструкций наиболее распространенных сочлененных самосвалов см. в «ОС» № 12, 2004 г. Технические характеристики см. в электронной версии каталога «Горная+Шахтная Техника».)

Volvo уже несколько лет пытается расширить использование двухосных самосвалов в горном деле, применяя уникальную систему выносных подруливающих колес, которые позволяют развернуться в узких шахтах и карьерах. Terex, Randon и Bell на базе легких и средних ADT выпускают широкий спектр сортиментовозов, металловозов и рудовозов.

Разгрузка Moxy MT41 ведется подъемом кузова с одновременным открыванием заднего борта

Hydrema освоила выпуск самосвалов с кузовом поворотного типа. ЧСДМ в 2001 г. строила планы по выпуску унифицированого с ВДС-16 самосвального автопоезда с седельным сцепным устройством. CNH с 2000 г. пытается закрепиться на разных рынках, продавая технику сразу под несколькими брендами.

Использование самосвалов с шарнирно-сочлененной рамой по сути не меняет технологические цепочки в разработке месторождений, особенно в тяжелых дорожных условиях. ADT можно применять в каких угодно цепочках, где задействованы бульдозеры, грейдеры, скреперы, экскаваторы, погрузчики, конвейерный и железнодорожный транспорт, и в этом достигается больший универсализм, нежели с традиционными карьерными самосвалами и землевозами. Однако карьерные самосвалы списывать со счетов рано.

(Продолжение следует)

ЧИТАЛЬНЫЙ ЗАЛ КАРЬЕРЫ/ГОРНЫЕ РАЗРАБОТКИ История Самосвал
Юрий Петров Основные Средства 06'2005 8 сентября 2005

Комментарии (0)

Компании
ООО «Тверьстроймаш» (4822) 736-600, 8-800-775-97-90 www.tverstroymash.ru
ООО «Автомеханический завод» 8 800 700 2690 www.amznn.ru