Карьерные самосвалы БелАЗ с гидромеханической трансмиссией

А.Н.Егоров, главный конструктор УГК БелАЗ

На рынке карьерных самосвалов продолжается традиционная и давняя конкуренция двух типов трансмиссий – гидромеханической (ГМТ) и электромеханической (ЭМТ). И если на карьерных самосвалах грузоподъемностью 60–70 тонн гидромеханическая трансмиссия прочно удерживает позиции безальтернативного привода, то в приводе карьерных самосвалов большой и особо большой грузоподъемности продолжается постоянная и острая конкуренция. Вышеуказанные трансмиссии имеют значительные и принципиальные различия в конструктивном исполнении, поэтому переход в эксплуатации с одного типа самосвала на другой требует значительных средств, связанных с изменением технического обслуживания и ремонтной базы. Но в конечном итоге потребитель выигрывает, так как конкуренция данных типов трансмиссии направлена на получение наиболее высоких технико-экономических показателей, прежде всего, карьерного самосвала.

Производители карьерных самосвалов с ГМТ конкурентоспособность своих изделий определяют следующими основными показателями:

•    более высокая эффективность механической силовой передачи;

•    возможность эксплуатации на затяжных и повышенных уклонах в глубоких карьерах без перегрева узлов трансмиссии;

•    более высокие тягово-динамические и топливно-экономические характеристики самосвала;

•    меньшая металлоемкость самосвала и исключение потребления дорогостоящих цветных металлов, входящих в состав тяговых генераторов и электродвигателей.

Сдерживающими факторами для получения карьерными самосвалами с ГМТ подавляющего преимущества на рынке являются: более низкий ресурс до капремонта узлов ГМТ по сравнению с ЭМТ и возрастание общих издержек за период эксплуатации самосвала с ГМТ, связанное с организацией технического обслуживания и ремонта узлов ГМТ.

Однако развитие открытого способа разработки месторождений полезных ископаемых на современном этапе характеризуется интенсивным углублением карьеров, удлинением расстояний транспортирования, увеличением удельного веса наклонных участков дорог в карьерах. Средняя глубина карьеров достигла 350–400 метров, а на отдельных карьерах – превышает 500 м. В то же время проектные глубины достигают 600–800 м. В таких условиях самосвалы с ГМТ получают неоспоримое преимущество.

Тенденция к возрастанию сбыта карьерных самосвалов грузоподъемностью 110–220 тонн с ГМТ проявилась с 1994–1995 гг.

Развитие гидромеханической трансмиссии карьерных самосвалов большой грузоподъемности первоначально осуществлялось в двух направлениях: использование ГМТ на самосвалах с планетарными коробками передач и на самосвалах с вально-планетарной коробкой передач. Однако последние не получили право на жизнь.

В процессе соперничества с карьерными самосвалами, оборудованными ЭМТ, определились конструктивные особенности самосвала с гидромеханической трансмиссией, основными из которых по утверждению фирм-изготовителей являются следующие:

•    оптимальный интервал между передаточными числами коробки передач в сочетании с высоким запасом крутящего момента двигателя, что приводит к уменьшению количества переключения передач при движении и, соответственно, к увеличению ресурса узлов трансмиссии;

•    гидротрансформатор, обеспечивающий требуемое максимальное тяговое усилие на колесах, используется только при трогании с места и в момент переключения передач. В остальное время он блокируется фрикционной муфтой, что позволяет достичь максимального коэффициента полезного действия трансмиссии самосвала;

•    электронная система автоматического управления переключением передач и диагностики гидромеханической передачи, связанная с электронной системой управления двигателем, позволяет исключить влияние человеческого фактора на процесс переключения передач, повысить ресурс узлов трансмиссии, сократить время поиска неисправностей и, в конечном итоге, сократить затраты на эксплуатацию самосвала.

На Белорусском автозаводе в течение длительного времени проводились проектные работы по поиску и созданию оптимальной конструкции гидромеханической трансмиссии для карьерных самосвалов большой грузоподъемности. Результатом такой работы является создание карьерного самосвала модели БелАЗ-7516 грузоподъемностью 136 тонн. На самосвале установлен двигатель фирмы Cummins модели QSK 45 с номинальной мощностью 1500 л.с. при 1900 оборотах в минуту. Максимальный момент двигателя составляет 6835 Н·м при частоте вращения 1300–1400, а коэффициент запаса крутящего момента – 22%.

Самосвал оборудован новой гидромеханической трансмиссией, спроектированной и изготовленной на Белорусском автозаводе.

Гидромеханическая трансмиссия состоит из одноступенчатого трехколесного гидротрансформатора, планетарной коробки передач, двух карданных валов, ведущего моста, который включает одноступенчатую коническую главную передачу с коническим дифференциалом и планетарные колесные передачи.

Гидротрансформатор в едином блоке с редуктором привода насосов гидросистемы самосвала и компоновочным редуктором установлен на подмоторной раме двигателя и закреплен на картере маховика двигателя. Гидротрансформатор оборудован фрикционной муфтой блокировки.

Коробка передач планетарного типа с постоянным зацеплением шестерен имеет шесть передач переднего хода и одну передачу заднего хода и создана как базовая модель для гидромеханических трансмиссий на карьерные самосвалы грузоподъемностью 90–150 тонн. Коэффициент соотношения между передаточными числами соседних передач равен 1.35–1.36.

Автоматическая система управления переключением передач и блокировкой гидротрансформатора включает исполнительные и регулирующие механизмы гидравлической системы и электронный блок управления. Электронный блок выполняет функции диагностики гидромеханической трансмиссии и взаимосвязан с электронным блоком управления двигателем. Гидросистема планетарной коробки передач отделена от гидросистемы гидротрансформатора.

Самосвал оборудован многодисковыми маслоохлаждаемыми тормозами, гидросистема охлаждения которых объединена с гидросистемой гидротрансформатора.

В настоящее время самосвал БелАЗ-7516 проходит заводские испытания.  

Журнал "Горная Промышленность" №6 2002