Особенности, актуальные задачи производства и развития конструкций карьерных самосвалов

П.Л.Мариев, Генеральный директор ПО «БелАЗ»

К.Ю.Анистратов, Главный редактор журнала «Горная Промышленность»


В настоящее время на карьерах России и стран б.СССР основная транспортная работа по вывозке полезных ископаемых и вскрышных пород выполняется самосвалами БелАЗ. Из 120 тыс. единиц колесной техники, выпущенной заводом за 40-летний период, сегодня на различных карьерах более 50 стран мира находятся в эксплуатации около 18 тыс. самосвалов большой и особо большой грузоподъемности.

Анализ данных различных фирм о произведенном количестве самосвалов и др. тяжелой колесной техники показывает, что ПО «БелАЗ» по общему объему выпущенных карьерных самосвалов занимает ведущее положение среди родственных предприятий и входит в группу крупнейших производителей во всем мире.

БелАЗ грузоподъемностью 130 тонн
в забое экскаватора ЭКГ-10
на Оленегорском ГОКе

За год, истекший после предыдущей конференции на производственном объединении «БелАЗ» продолжались работы, как по реконструкции производственных процессов и цехов, так и в области разработки новых и модернизации серийно освоенных моделей и типов колесных карьерных машин. Результаты работы за 2002 год позволяют нам уверенно говорить, что ПО «БелАЗ» сохранил лидирующее положение в обеспечении тяжелыми карьерными самосвалами российских карьеров, а по ряду моделей – расширил объем производства и укрепил свои позиции на российском и международном рынках карьерных самосвалов.

В оценке роли ПО «БелАЗ» необходимо исходить из того, что типоразмерный ряд самосвалов, выпускаемых заводом, сложился под воздействием характера спроса на карьерный транспорт основного потребителя – предприятий горнодобывающей промышленности России и других стран, бывших в составе СССР. Специфика спроса карьеров в свою очередь формировалась типом применяемого на них выемочно-погрузочного оборудования. Доминирующими долгие годы были (и остаются по сей день) карьерные механические лопаты российского производства. И только в последние 5–10 лет на российских горных предприятиях, а также стран СНГ стали работать гидравлические экскаваторы производства фирм США, Японии и Германии.


Рис. 1    Структура выпуска самосвалов БелАЗ в 1990-2002 гг.

Долгие годы парк работающих на карьерах мехлопат состоял из машин с ковшом вместимостью от 4.6–5 м3 до 6–8 м3. Соответственно ряду ковшей формировался долговременный спрос на карьерные самосвалы грузоподъемностью от 25–30 тонн до 42–75 тонн. И только с развитием производства российских карьерных экскаваторов с ковшами 8–10 и 12–16 м3 на УЗТМ, Ижорских заводах, Крастяжмаше и НКМЗ (Украина) стал формироваться и быстрыми темпами нарастать спрос на самосвалы большой и особо большой грузоподъемности (90–100 т и более). Появление на ряде предприятий, особенно угледобывающих, гидравлических экскаваторов с ковшами вместимостью от 10–16 до 25 м3 и более оказало стимулирующее воздействие на выпуск БелАЗов грузоподъемностью 170–220 т и на увеличение производства самосвалов грузоподъемностью 110–130 т. Структура производства и продажи самосвалов БелАЗ с 1990 по 2002 г. (рис. 1) отражает запросы потребителей карьерных самосвалов в этот период времени. Как видно из диаграммы, за этот период самосвалы класса грузоподъемности 30–42 т составляли основную долю произведенной продукции; около 8% составили 120–130 тонные самосвалы; 1.9% приходилось на самосвалы класса грузоподъемности 55 и 80 т. И только около одного процента всего объема выпущенных самосвалов имели грузоподъемность 170–220 и 280 тонн. Распределение реализованной продукции за этот период можно рассматривать и как динамику картины доверия потребителей к нашей продукции, с одной стороны, их технологических, технических и финансовых возможностей, с другой стороны.

Роль и место БелАЗа в мировом производстве средств карьерного транспорта объективно несравнимы с ролью и местом фирм-конкурентов, во-первых, по причине разноуровневого состояния парка выемочно-погрузочных машин на карьерах б.СССР и стран мира, и, следовательно, во-вторых, разновременного старта в производстве однотипной продукции. Особенно это относится к началу производства самосвалов большой и особо большой грузоподъемности (рис. 2).


Рис. 2    Доля ПО «БелАЗ» в мировом выпуске карьерных амосвалов
грузоподъемностью 110–136 тонн за период 1990-2002 гг.

Динамика продаж карьерных самосвалов БелАЗ грузоподъемностью 120–130 т дает основание для утверждения о хорошем потенциале доверия к продукции завода «БелАЗ» со стороны не только российских, но и зарубежных потребителей.

Усилия ПО «БелАЗ» по выполнению заказов на карьерную технику в 2002 г. – лучшее свидетельство стремления завода укрепить и поднять на новый уровень доверие потребителей к его продукции. В течение года с конвейера завода сходили серийные модели самосвалов обычного, тропического и северного исполнений и их модификаций, изготовленные по заказу потребителей, в т.ч. в индивидуальной комплектации на базе компонентов известных фирм мира.

В 2002 году сборочный конвейер БелАЗа, как чуткий барометр реагировал на все, даже малейшие, изменения в характере спроса потребителей карьерной колесной техники.

В январе–феврале 2002 г.начались эксплуатационные испытания на разрезе «Бачатский» Кузбасса БелАЗ-75306 грузоподъемностью 220 т с силовым агрегатом на базе дизеля Cummins. В марте–апреле 2002 г. завод выпустил партию самосвалов такого класса.

В сентябре для карьеров Эстонии выпущено восемь самосвалов БелАЗ-7548Р грузоподъемностью 42 т с угольным кузовом увеличенного объема и закрывающимся задним бортом.

В конце 2002 г. для Вьетнама изготовлена партия БелАЗ-7548D7 в тропическом исполнении грузоподъемностью 42 т, с силовым агрегатом на базе дизеля Deutz (мощностью 544 л.с.), с гидромеханической передачей 5+2 и централизованной системой автоматической смазки фирмы Lincoln. Сегодня во Вьетнаме, Тайланде и Китае работает более 100 единиц самосвалов грузоподъемностью 42 т. Кроме того, в конце 2002 года в адрес одного из потребителей будет изготовлена и отгружена партия БелАЗ-7547.01 в северном исполнении: с системой смазки «Lincoln»,двойным остеклением кабины и дополнительным отопителем в ней с латунным радиатором ПО «БелАЗ».


БелАЗ грузоподъемностью 200 тонн
на разрезе «Кедровский», Кузбасс

В октябре изготовлена партия самосвалов БелАЗ-7540В грузоподъемностью 30 т в северном исполнении: дополнительный отопитель в кабине, жидкостный подогреватель двигателя, отключаемый привод вентилятора системы охлаждения двигателя, а также партия БелАЗ-7555 грузоподъемностью 55 т для заказчика в Китае. К сегодняшнему дню выпущено более 120 единиц такой модели, в т.ч. в модификациях 7555А, 7555В, 7555С, 7555D. Наибольшим спросом в Китае, Вьетнаме, Ираке, Сирии, Гвинее пользуется модификация 7555В в комплектации: рядный дизель 750 л.с., гидромеханическая передача 6+1 с электронной системой блокировки, бескамерные шины 24.00-35, кузов ковшового типа, двухместная кабина с системой вентиляции и очистки воздуха. По заказу на модели 7555 может быть установлена централизованная система автоматической смазки узлов и кондиционер. В октябре также поставлены партия самосвалов БелАЗ-7548А и БелАЗ-7540 в Монголию; в Армению и Грузию – партия самосвалов специальной комплектации: гидромеханическая передача, карданные валы, рама, рулевое управление, тормозная система, электрооборудование, кабина – от базовой модели БелАЗ-7547 (45-тонника), от 42-тонника (БелАЗ-7548А) усиленная передняя ось, камерные шины 21.00-33, усиленный дифференциал главной передачи заднего моста.

В 2002 году продолжились работы по расширению типоряда продукции и ее модернизации. В начале года создан опытный образец БелАЗ-7516 грузоподъемностью 135 т с гидромеханической передачей 6+1, многодисковыми маслоохлаждаемыми тормозами (ММОТ) и образец самосвала БелАЗ-7528 на шарнирно-сочлененной раме грузоподъемностью 36 т с гидромеханической передачей 5+2.


Шарнирно-сочлененный самосвал БелАЗ-7528
грузоподъемностью 36 тонн

В апреле–мае создана экспериментальная модель БелАЗ-75127 грузоподъемностью 120 т и БелАЗ-7555G грузоподъемностью 77 т с гидромеханическими передачами. На презентации БелАЗ-7555G, проведенной в сентябре, были представлены конструктивные особенности самосвала: база 55-тонного автомобиля, двигатель Cummins 800 л.с., электронная система взвешивания груза в кузове и диагностики механизмов, автоматическая коробка передач, ММОТ – на заднем и сухие тормоза – на переднем мостах, шины фирмы Michelin, централизованная система смазки и система пожаротушения. В мае также создан опытный образец БелАЗ-75134 грузоподъемностью 130 т с силовым агрегатом на основе дизельного двигателя фирмы Deutz для проведения испытаний в эксплуатационных условиях.

В октябре 2002 г. завод также выпустил две единицы БелАЗ-71131 грузоподъемностью 136 т с двигателем Cummins, шинами Michelin. Самосвалы этой модификации оснащаются электронными весами и световой наружной индикацией, сигнализирующей о перегрузке кузова. С учетом опыта эксплуатации самосвала на Ковдорском ГОКе в данной модели усилена рама.

В конце 2002 года заканчиваются приемочные испытания БелАЗ-7528 и БелАЗ-75474 и заводские полигонные испытания этих моделей. Конструкторами и специалистами завода за этот год доведены до эксплуатационных испытаний:

•    модель БелАЗ-7528 (36 т), пробежавшая в ходе внутризаводских и полигонных испытаний более 1200 км;

•    модель БелАЗ-75134, для нее завершены в полном объеме заводские испытания, готова для приемочно-эксплуатационных испытаний;

•    модель БелАЗ-7516, прошла пробеговые испытания; модель БелАЗ-7555, после завершения I-го этапа испытаний ММОТ в дорожных условиях, готова для эксплуатации;

•    модель БелАЗ-75474 грузоподъемностью 45 т, прошла предварительные заводские испытания.

Повышенное внимание в 2001–2002 годы было уделено модернизации самосвалов грузоподъемностью 200 и 220 тонн, особенно в части повышения надежности и экономичности силового агрегата. Для этих целей завод выпустил несколько модификаций, на которых устанавливались и опробовались двигатели разных фирм. Так, на модели 7530 (200 тонн) была опробована первая партия двигателей Detroit Diesel, быстроходных и малогабаритных. Но надежность и ресурс двигателей оказались недостаточными для такого класса машин. На модели 75303 (200 т) испытывался двигатель 12ДМ-21АМ мощностью 1765 кВт Екатеринбургского ПО «Турбомоторный завод», но и он оказался малонадежным. С 2001 года на БелАЗ-75306 (220 т) стали устанавливаться двигатели Cummins QSK60. В 2002 году ряд машин БелАЗ-75306 были оснащены двигателями ТЭД-6 АО «Электросила». Шесть машин с такими двигателями были закуплены угольными карьерами Кузбасса, где показали высокую надежность и хорошую производительность на транспортной работе. В 2002 г., кроме того, проводились эксплуатационные испытания модели БелАЗ-75304 с дизелем 84Н-26/26 Коломенского завода и создана 220-тонная модификация БелАЗ-75302 с дизелем МТU/DDC 16V 4000ТЕ по заказу ГУП «Якутуголь».

Маркетинговые исследования и практика работы фирм-конкурентов ПО «БелАЗ» на рынках России и стран б.СССР в последние несколько лет показывают, что на действующих и проектируемых горных предприятиях сохраняется спрос на самосвалы грузоподъемностью 80–90 т.

К сожалению, приходится констатировать, что ПО «БелАЗ» практически прекратил выпуск самосвалов такой грузоподъемности. И эта ниша рынка карьерного транспорта была незамедлительно заполнена одной из зарубежных фирм, поставившей более 50 единиц таких машин в течение трех последних лет. Это упущение сегодня форсированно устраняется, для чего уже изготовлена первая опытная модель самосвала с гидромеханической передачей. Вместе с тем на ПО «БелАЗ» ведутся конструкторские работы по новым классам машин грузоподъемностью 90, 160–170  и 320 тонн. К концу 2002 г. заканчивается разработка конструкторской документации на карьерные самосвалы БелАЗ-7555Е грузоподъемностью 60 т и БелАЗ-7557 (90 тонн).

Одна из особенностей модельного ряда самосвалов БелАЗ, получившая развитие в последние годы, состоит в создании новых моделей грузоподъемностью 30, 40, 42, 45, 50, 55 тонн на жесткой раме и модели грузоподъемностью 36 т на шарнирно-сочлененной раме. Вместе с тем, в качестве приоритетного направления модернизации стало создание моделей по индивидуальным заказам потребителей на основе комплектующих от известных мировых производителей двигателей, шин, систем смазки и т.п. Благодаря выполнению заказов целого ряда потребителей, конструкторы завода увеличили число моделей самосвалов класса грузоподъемности 120–150 т, в том числе создали модель грузоподъемностью 136 т  с гидромеханической трансмиссией.

Созданием и завершением заводских испытаний самосвала БелАЗ-7528 грузоподъемностью 36 т завод приступает к освоению нового типа машин – на шарнирно-сочлененной раме. Можно сказать, что сегодня завод находится в начале пути по формированию нового типоразмерного ряда самосвалов малого класса грузоподъемности (30–40 т), полноприводных и разгружающихся через задний борт.

Новая и укрепившаяся в последние годы тенденция – применение электромеханического привода на постоянном и переменном токе – реализуется в конструкциях самосвалов особо большой грузоподъемности.

Вместе с широким внедрением электромеханической трансмиссии на карьерных самосвалах зарождается одна из новых тенденций в их конструкции – создание самосвалов с двойной, дизель-троллейвозной, системой тяги. Несмотря на давнюю известность такого типа тяги, интерес к ней, по мнению ряда специалистов, возрождается не только по причине все более широкого внедрения на карьерных самосвалах электропривода на переменном токе, но и в связи с изменением соотношения цен на дизельное топливо и электроэнергию. Первым и пока единственным в мире карьером, где используются троллейвозы на переменном токе ЕН4500, является угольный карьер Кумба (Kumba Resource) в Южной Африке. Карьером отрабатываются угольные пласты средней мощностью 55 м. Глубина карьера Кумба 100 м, годовая производительность – около 50 млн.т по сырому углю при объеме вскрыши около 12 млн.т в год.

Данные, полученные от карьера Кумба, очень красноречиво свидетельствуют о высокой эффективности применения троллейвозов.

Способность троллейвозов регенерировать электроэнергию учтена специалистами НИИ и проектных организаций России, которые отмечают несомненную эффективность применения троллейвозного транспорта для отработки ряда перспективных и новых месторождений нагорного и нагорно-глубинного типа (например, Удоканского).

Основные тенденции развития колесного транспорта карьеров, которые укрепились и получили дальнейшее развитие за последние годы:

Главная и доминирующая – увеличение грузоподъемности самосвала. Сегодня все компании и корпорации мира, специализирующиеся на производстве карьерных самосвалов большой и особо большой грузоподъемности, перешли рубеж грузоподъемности 180–220 тонн. К рубежу грузоподъемности 300 тонн приблизились ПО «БелАЗ», производства корпораций Komatsu MS, Euclid-Hitachi.

В соответствии с устойчивой тенденцией нарастания глубины карьеров до 500 м и более и увеличения уклонов дорог в конструкциях карьерных самосвалов расширяется использование электромеханической трансмиссии на переменном токе, а также усиленных несущих элементов и редукторов, более мощных двигателей, многодисковых маслоохлаждаемых тормозов и др.

Наибольшая мировая конкуренция на рынке карьерного транспорта сложилась в классе машин грузоподъемностью от 30 до 180–220 т, которые производятся практически всеми известными фирмами.

Практически все фирмы, выпускающие самосвалы грузоподъемностью 220–300 т и выше переходят на их оснащение электромеханической трансмиссией и электрической системой управления на переменном токе. Освоенность электромеханических приводов на переменном токе привело уже сегодня к возрождению конструкций самосвалов с двойной тягой – дизель-троллейвозов.

Кроме новой тенденции – возрождение практического интереса к самосвалам с двойной тягой и электромеханическим приводом на переменном токе – выделяется вторая тенденция – расширение типового ряда карьерных самосвалов малого класса грузоподъемности на шарнирно-сочлененной раме.


С учетом отмеченных особенностей и тенденций мирового развития карьерного транспорта, к актуальным задачам развития производства самосвалов и другой карьерной техники на ПО «БелАЗ» в ближайшие годы относятся: дальнейшее внедрение системы качества на основе стандартов серии ISO 9000, расширение типоразмерного ряда в нижней и средней его частях за счет производства машин грузоподъемностью 60, 90 и 150–160 т, а также шарнирно-сочлененных самосвалов.

Имея в виду собственный опыт внедрения троллейвозного транспорта и новые разработки некоторых фирм мира в области создания самосвалов с двойной тягой, в число перспективных и ближайших задач выдвигается необходимость возобновления работ по созданию троллейвоза на БелАЗе.

По общему объему выпускаемой карьерной техники и особенно самосвалов класса грузоподъемности до 55 т ПО «БелАЗ» принадлежит к числу крупнейших в мире и за счет этого его роль, как производителя, остается весьма весомой и значительной.    

Журнал "Горная Промышленность" №6 2002