Большегрузные карьерные самосвалы фирмы LIEBHERR

К.Ю. Анистратов, В.Д. Ковригин


Открытый способ разработки месторождений полезных ископаемых играет ведущую роль в различных отраслях горнорудной промышленности. Освоение карьеров, рудников, приисков с большими объемами вскрышных и добычных работ потребовало создания большегрузной самоходной транспортной техники, основу которой составляют карьерные самосвалы.

Фирма Liebherr – одна из крупнейших машиностроительных фирм мира, выпускающих полный комплект горного и транспортного оборудования. В Производственную программу фирмы Liebherr входит выпуск карьерных самосвалов грузоподъемностью от 150 до 364 тонн.

Опыт эксплуатации карьерных самосвалов различного уровня грузоподъемности показал, что на объектах с сосредоточенными большими объемами работ применение большегрузных карьерных самосвалов позволяет снизить стоимость разработки месторождений, повысив экономические показатели на одном из важных технологических циклов – перевозке горной массы (рис. 1).

Самые крупные самосвалы фирмы модели Т 282 грузоподъемностью 364 т успешно эксплуатируются на крупнейшем в мире медном карьере Чукикамата (Чили). Длина карьера составляет 4 км, ширина – 3 км при почти тысячеметровой глубине. Условия эксплуатации сложные: высокий уровень запыленности, значительная высота над уровнем моря (2800 м), резко континентальный климат. Годовой объем добычи руды составляет 630 тыс.т при трехсменном режиме работы в сутки. Руда представлена сульфидным колчеданом с содержанием меди 1.5%.

На угольном месторождении Якобс Ранч Майн, расположенном в бассейне реки Поудер, штат Вайоминг (США), ежегодно открытым способом добывается 24 млн. т энергетического угля. На этом месторождении успешно эксплуатируются карьерные самосвалы фирмы LIEBHERR модели Т 262, обеспечивающие наиболее низкую себестоимость транспортировки 1 т угля.

К настоящему времени фирмой LIEBHERR освоено производство 4-х моделей большегрузных карьерных самосвалов с дизель-электрическими трансмиссиями на постоянном и переменном токе. Компания не производит карьерные самосвалы с механическими и гидромеханическими трансмиссиями малого и среднего уровня грузоподъемности, в том числе с шарнирно-сочлененными рамами и в трехосном исполнении.

Краткие технические характеристики большегрузных карьерных самосвалов фирмы LIEBHERR приведены в таблице. На всех этих моделях предусмотрена возможность использования дизельных двигателей двух фирм: Detroit Diesel Corporation MTU (DDC/MTU) или Cummins.

Разработанный фирмой Siemens трехфазный привод на переменном токе позволил отказаться от применения щеток-коммутаторов, что обеспечило повышение крутящего момента, увеличение транспортной скорости и упрощение тормозной системы. Такой привод был заимствован от железнодорожных тепловозов-локомотивов.

При создании самосвалов моделей TI 272 и Т 282 фирмой был реализован принцип более рационального перераспределения нагрузок по мостам, когда нагрузки на передний и задний мосты стали приблизительно одинаковыми.

В тоже время разнесенные между собой шарнирные соединения кузова позволили более равномерно распределить нагрузку, приходящуюся на задний мост самосвала.

Применение конструкции наклонной рамы шаровой опоры с двойным параллельно-шарнирным устройством в переднем управляемом мосту позволило обеспечить лучшую управляемость при поворотах и повысить ходимость шин, особенно на «ухабистых» дорогах.

Применение шин меньшего типоразмера, ставшее возможным благодаря меньшей массе порожнего самосвала при сохранении высокой грузоподъемности, позволяет снизить стоимость их комплекта (6 шт.) на 15 тыс. долл. В целом за время службы самосвала (60 тыс. час.) при среднем сроке службы шины в 4 тыс. час. экономия составляет 225 тыс. долл.

В механизме опрокидывания кузова самосвала Т 282 применена новая конструкция траверсы гидроцилиндра подъема кузова, которая позволяет сохранить достаточную жесткость и упругие свойства между траверсой и основной структурой кузова. Нагрузка передается через переднюю и заднюю подвески, что разгружает раму и способствует снижению ее металлоемкости.

Разнесенный привод на задние колеса, когда привод каждой пары задних колес отдельный, позволяет им лучше приспосабливаться к профилю дороги, не теряя контакта с ней при преодолении неровностей высотой до 300 мм.

Силовой привод, включающий дизельный двигатель, генератор и радиатор, смонтирован на отдельной раме, позволяющей применять различные модели компонентов, сохраняя при этом модульность линейной сборки и обеспечивая замену этих узлов в случае необходимости.

Тяговые электродвигатели фирмы LIEBHERR представляют собой мотор-колеса пакетной структуры, чем обеспечивается модульность их конструкции и монтажа.

Система дизель-электрической трансмиссии на переменном токе позволила существенно повысить динамическую тормозную мощность и управляемость электрической тормозной системы до рабочей скорости 0.8 км/час. Ниже этой скорости используется гидравлическая система тормозов до полной остановки машины. Система контроля позволяет оператору контролироватъ все операции в режиме торможения.

Средние сроки службы электрических агрегатов самосвалов фирмы определены на уровне: генератора – 40 тыс. час.; выпрямителя, системы электрического управления, инвертора и реостатных пластин – 60 тыс. час.; электродвигателей – 30 тыс. час. и контактных наконечников – 6 тыс. часов.

На крупных моделях самосвалов TI 272 и Т 282 в системе управления заложена дублирующая система – для случая аварийного отказа основной системы управления. В этой разработке используется специальный азотный гидроаккумулятор, позволяющий управлять машиной в аварийных ситуациях.

Гидравлические системы подъема-опускания кузова и рулевого управления с тормозной системой являются самостоятельными и не зависят друг от друга.

Металлоконструкции рамы и кузова сварного коробчатого типа изготовлены из высокопрочной стали ASTM A710 с высокими ударными и усталостными свойствами (6650 кг/см2) и обладающей высокими сварными качествами.

Кабина оператора термошумоизолированная двухместная, оснащенная необходимыми контрольно-измерительными приборами с цифровой индикацией информации и системой звукового сигнала, предупреждающего о наступлении аварийной ситуации. Сиденье оператора регулируется по его росту и массе, с пневматической подвеской. Сиденье пассажира с механической подвеской. Оба сиденья оснащены ремнями безопасности. Кабина оборудована системами вентиляции и обогрева с фильтрацией воздуха. Регулируемое рулевое колесо телескопического и наклонного типа. Остекление кабины выполнено из безосколочного стекла. Кабина оснащена зеркалами заднего вида, расположенными справа и слева. В стандартном исполнении кабина оснащена радиоприемником с кассетным проигрывателем. По заказу кабина может оснащаться системой защиты водителя при опрокидывании (ROPS), кондиционером и СД плейером, а также компьютером. Последний позволяет оператору получать обширную информацию о режимах работы самосвала, его загрузке и передвижении.

По данным фирмы LIEBHERR распределение эксплуатационных затрат при использовании карьерных самосвалов составляет: затраты на смазочные материалы – 1%, трудовые затраты – 3%, затраты на шины – 17%, затраты на оплату труда оператора – 24%, стоимость топлива – 24% , стоимость технического обслуживания я затраты на запасные части – 31%.

Анализируя технические параметры этого семейства самосвалов компании LIEBHERR, необходимо отметить, что коэффициент грузоподъемности (отношение грузоподъемности к порожней массе самосвала) колеблется на уровне 1.4 для моделей Т 252 и Т 262 и на уровне 1.8–1.9 для моделей TI 272 и Т 282. Это говорит о достаточно высоком уровне использования собственной массы самосвала и совершенства самой конструкции.
Достаточно высоко следует оценить и такие показатели самосвалов, как удельная материалоемкость, которая в среднем составляет 0.08–0.1 т/кВт, и уровень энергонасыщенности, который колеблется в пределах 10–12 кВт/т собственной массы. 

Журнал "Горная Промышленность" №4 2003