Карьерные самосвалы БелА3
А.Н.Егоров, главный конструктор ПО «БелА3»
Самосвалы грузоподъемностью 42 тонны
В 70–80 годах самосвалы этого класса грузоподъемности являлись основным технологическим транспортом на карьерах, а также на всех крупных стройках гидротехнических объектов. Этими машинами перевезены миллионы тонн породы при строительстве Нурекской ГЭС, освоении карьера и строительстве города Зарафшан в пустыне Узбекистана, создании группы из пяти крупнейших горно-обогатительных комбинатов Криворожского железорудного бассейна (Украина) и т.д.
По мере освоения БелАЗом выпуска самосвалов все большей грузоподъемности, они стали в основном использоваться на вспомогательных работах. В последнее время сфера их деятельности значительно расширилась, они все больше стали применяться на карьерах средней и малой мощности промышленности нерудных и строительных материалов, при добыче редкоземельных полезных ископаемых в труднодоступных районах, на разработках местной промышленности (по добыче полезных ископаемых для предприятий энергетической и строительной индустрии).
За время производства 42-тонных самосвалов заводом проделана большая работа по совершенствованию конструкции его узлов и систем, внедрению передовых технических решений, новых высокопрочных материалов и прогрессивных технологий изготовления.
В 1999–2000 гг. ПО «Белорусский автомобильный завод» производило самосвалы грузоподъемностью 42 т – БелАЗ-7548А и БелАЗ-75481 с дизельными двигателями Ярославского моторного завода ЯМЗ-240НМ2 и ЯМЗ-8401.10-06, соответственно. Данные модификации являлись результатом проведенной модернизации целого ряда узлов и систем самосвала.
В наибольшей мере конструкторско-технологические усовершенствования коснулись: гидромеханической трансмиссии, пневмостартерного пуска двигателей, привода подачи топлива, кабины, оперения, рулевого управления, гидравлической системы, заднего моста.
Внедрен целый ряд других мероприятий, направленных на повышение надежности и ресурса самосвала, а также его лучшей приспособленности к эксплуатации в условиях холодного климата. Для более полного удовлетворения спроса потребителей с целью расширения рынков сбыта заводом созданы и выпускаются модификации самосвала БелАЗ-75483 с дизельным двигателем КТА-19С фирмы Cummins и БелАЗ-7548D с дизельным двигателем BF8M 1015C производства фирмы DEUTZ.
Самосвалы грузоподъемностью 45 тонн
Работа над дальнейшей модернизацией самосвалов серии БелАЗ-7548 грузоподъемностью 42 т с целью повышения их производительности позволила создать ряд самосвалов серии БелАЗ-7547 грузоподъемностью 45 тонн на бескамерных шинах 21.00-35.
Необходимо отметить, что абсолютное большинство зарубежных аналогов самосвалов такого класса грузоподъемности работают только на бескамерных шинах.
На самосвалах серии БелАЗ-7547, кроме изменения конструкции ряда деталей и узлов, связанных с применением шин большего размера, проведено усиление основных несущих элементов и ряда агрегатов трансмиссии:
• существенно усилены рама, передняя ось, элементы оперения;
• усилены дифференциал главной передачи заднего моста, карданный вал и упругая муфта;
• внедрена новая система питания дизеля воздухом на основе трехступенчатого воздушного фильтра со степенью очистки 99.8%;
• использована ГМП с тормозом-замедлителем повышенной эффективности и автоматическим управлением;
• установлен новый усиленный кузов большей ширины, за счет чего на 250 мм уменьшена высота погрузки;
• введен вариант сухих однодисковых тормозов на задних и передних колесах с гидроприводом, целый ряд других усовершенствований.
В настоящее время выпущены опытно-промышленные партии модификаций самосвалов БелАЗ-7547 и БелАЗ-75473, которые успешно прошли приемочные испытания. Большой опыт эксплуатации имеют самосвалы модификации БелАЗ-75473. В течение ряда лет они успешно эксплуатируются в Чили на предприятии ESEVA (транспортировка вскрышных пород и медной руды в разрезе Michilla), в Польше на цементном заводе Стжельце ОП (при транспортировке известняка), на совместном таджикско-британском предприятии «Зеравшан» (добыча золота), на других предприятиях и фирмах. Согласно данным, предоставленным предприятиями, расход топлива на один мото-час в сложных условиях эксплуатации не превышает 42 литра, а на вскрышных работах – 37 литров. Коэффициент технической готовности самосвалов поддерживается на уровне от 0.98 до 0.92.
В настоящее время изготовлен и прошел приемочные испытания самосвал БелАЗ-75473 с многодисковыми маслоохлаждаемыми тормозами (ММОТ) задних колес и сухими однодисковыми тормозами с гидроприводом передних колес.
Разработана техническая документация на самосвал БелАЗ-75474 с дизелем QSX-15. Очередная модель данной серии – БелАЗ-75474 с двигателем QSX-15 фирмы Cummins, конструкторская документация на который выдана на изготовление.
Самосвалы грузоподъемностью 55–65 тонн
Середина 90-х годов была отмечена созданием целого ряда машин нового поколения, наиболее полно удовлетворяющих запросы наших потребителей, в числе этих машин – самосвалы серии БелАЗ-7555, занявшие «нишу» в классе грузоподъемности 55–65 тонн. Самосвалы этой серии создавались с использованием новых технических решений, направленных на создание высокоманевренной, комфортабельной машины с высокими тягово-динамическими качествами и технико-экономическими показателями. При создании самосвалов серии БелАЗ-7555 была предусмотрена возможность их эффективной работы с колесными погрузчиками Бел-АЗ-7822 грузоподъемностью 10 тонн, чтобы помочь потребителям решать проблемы поставки и обслуживания, сократить номенклатуру запасных частей.
К основным определяющим узлам и системам модификаций самосвала серии БелАЗ-7555 относятся:
• дизельный, четырехтактный двигатель с V-образным расположением цилиндров (ЯМЗ-845.10) или расположением цилиндров в ряд (КТТА 19-С), непосредственным впрыском топлива, газотурбинным наддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха;
• гидромеханическая передача с комплексным одноступенчатым четырехколесным гидротрансформатором с автоматической блокировкой, четырехвальной коробкой передач с фрикционными муфтами и электрогидравлическим приводом переключения ступеней, гидродинамическим тормозом-замедлителем лопастного типа. Микропроцессорная система автоматического управления и защиты, аварийное командное управление переключением ступеней без автоматической блокировки гидротрансформатора;
• зависимая подвеска для передней оси и ведущего моста с продольными рычагами, центральными шарнирами и поперечными штангами, по два гидропневматических цилиндра (масло и азот) на переднюю и заднюю ось;
• объединенная гидросистема для опрокидывающего механизма платформы, привода тормозов и рулевого управления;
• гидрообъемное рулевое управление с насосом-дозатором фирмы DANFOSS, аварийным энергетическим источником и цилиндрами двустороннего действия;
• однодисковые тормоза сухого типа с двумя скобами на передних и задних колесах. Гидравлический привод с независимыми передним и задним контурами;
• платформа ковшового типа, цельносварная конструкция с защитным козырьком, выполняющим функции ROPS и защищающим кабину, оперение и шины от падающих кусков породы. Обогрев производится отработавшими газами двигателя;
• двухдверная кабина, разработана на базе комплекса стандартов ИСО на рабочее место (основной стандарт EN 474-1и EN 474-6).
Приемочные испытания карьерный самосвал данной серии БелАЗ-7555В с двигателем фирмы «Cummins» КТТА-19С проходил в Беларуси, в АТП РУПП «Гранит». Самосвал очень устойчив при преодолении крутых поворотов на спусках и подъемах. Очень удобен в использовании гидродинамический тормоз-замедлитель, причем температура масла в ГМП при его применении не превышает 80°C.
В настоящее время карьерные самосвалы серии БелАЗ-7555 работают в разных регионах ближнего и дальнего зарубежья с различными климатическими условиями: на карьерах и других объектах, обслуживаемых Томусинской автобазой (г.Междуреченск), на разрезе «Ерунаковский» (г.Новокузнецк), на АО «Магнитогорский металлургический комбинат», и т.д.
Хорошо показал себя БелАЗ-7555В во Вьетнаме, где он работает на угольном карьере Као Шон. Новый 55-тонник более чем в три раза превосходит по производительности самосвалы БелАЗ-7522.
Большой объем проведенной модернизации и совершенствования конструкции и технологии изготовления машины позволил заводу перейти на серийный выпуск модификаций самосвалов БелАЗ-7555А и БелАЗ-7555В с различными дизельными двигателями и углевозных исполнений БелАЗ-7555С и БелАЗ-7555В, которые комплектуются платформами большей емкости.
В настоящее время изготовлен опытный образец самосвала с многодисковыми маслоохлаждаемыми тормозами задних колес, который успешно прошел заводские испытания.
Заканчивается разработка документации на установку более совершенного дизельного двигателя нового поколения QSK-19 фирмы Cummins вместо KTTA-19C.
В настоящее время самосвалы комплектуются бескамерными шинами размерностью 24.00-35 в основном диагональной конструкции, обеспечивающими грузоподъемность 55 тонн.
После подтверждения эффективности проведенных мероприятий по доработке конструкции узлов и систем в эксплуатации на большой партии самосвалов заводом предусматривается проведение дальнейших работ по совершенствованию самосвалов серии Бел-АЗ-7555. Эти работы основаны на применении шин 24.00R35 радиальной конструкции, допустимая нагрузка которых позволяет увеличить грузоподъемность самосвалов до 60–65 тонн в зависимости от комплектации и условий эксплуатации у потребителя.
Самосвалы грузоподъемностью 200 тонн
В 1992–94 годы по заказу концерна «Кузбассразрезуголь» ПО «Белорусский автомобильный завод» разработало и изготовило первую партию карьерных самосвалов новой серии БелАЗ-7530 грузоподъемностью 200 тонн с быстроходным малогабаритным дизельным двигателем мощностью 2200 л.с. фирмы Detroit Diesel (США). Однако, несмотря на высокие технико-экономические показатели этой серии самосвалов, заказы на машины с таким двигателем больше не поступали.
Несколько лет спустя БелАЗ вернулся к производству самосвалов данной серии с новым дизельным двигателем 12ДМ-21АМ мощностью 2400 л.с. при 1500 об/мин, созданным ПО «Турбомоторный завод» (Екатеринбург).
При этом, конструкция систем модификации самосвала БелАЗ-75303 грузоподъемностью 200 тонн с двигателем 12ДМ-21АМ была в значительной степени доработана.
На самосвале применена силовая установка, состоящая из дизельного двигателя 12ДМ-21АМ мощностью 2400 л.с. и тягового генератора ГС-523 мощностью 1400 кВт со встроенной обмоткой возбуждения. В системе питания двигателя воздухом применен трехступенчатый воздушный фильтр. Крыльчатка вентилятора системы охлаждения двигателя установлена на валу редуктора. Редуктор с гидромуфтой установлен на подмоторной раме. Управление включением и отключением гидромуфты автоматическое. Вместо двух топливных баков применен один с увеличенной емкостью до 3000 литров. Пуск двигателя осуществляется пневмостартером низкого давления.
С целью улучшения тягово-динамических свойств, повышения надежности и экономичности самосвала проведено существенное усовершенствование тягового электропривода. Пускорегулирующая аппаратура на основе микроэлектроники, выпрямитель и воздушный фильтр системы охлаждения электротрансмиссии размещены в общем шкафу. Статорные обмотки генератора подключены к выпрямителю, который в тяговом режиме соединен последовательно с якорными обмотками и обмотками возбуждения тяговых электродвигателей (ТЭД). Управление током возбуждения генератора осуществляется системой автоматического регулирования. Благодаря последовательному включению ТЭД обеспечивается равенство их токов и моментов. Это улучшает управляемость самосвала при поворотах, уменьшает износ шин, повышает ресурс ТЭД.
В тяговом электроприводе используется плавное бесконтактное автоматическое регулирование магнитного потока ТЭД в зоне ограничения максимального напряжения, этим достигается полное использование свободной мощности дизеля во всем скоростном диапазоне и, как следствие, повышение производительности самосвала. В режиме электродинамического торможения выходная цепь выпрямителя подключается к обмоткам возбуждения ТЭД. При форсированном режиме торможения новая схема трансмиссии позволяет подключить дизель-генераторную силовую установку. При движении на малых скоростях обеспечивается расширенный диапазон эффективного электродинамического торможения с сохранением значительного тормозного усилия даже при нулевой скорости самосвала. Это позволяет значительно сократить необходимость использования механических тормозов при движении на спусках, в забоях и на отвалах, снижает эксплуатационные затраты на обслуживание и ремонт механических тормозов.
В качестве тяговых электродвигателей в трансмиссии могут быть использованы электродвигатели ДК-724Д, ТЭВ-6, ЭД-136 или TDK 8940А в сочетании с редукторами электромотор-колес с передаточным числом 26.3 или 38.67. Сочетание ТЭД с определенным редуктором позволяет выбрать оптимальный вариант тягового электропривода для различных условий эксплуатации самосвала.
Рама самосвала претерпела значительные изменения. Конструкторы учли многолетний опыт эксплуатации 180-тонных самосвалов, изменили отдельные элементы конструкции рамы, усилили слабые места. Двухлетняя эксплуатация первого опытного образца показала положительные результаты проведенной работы.
На самосвале установлена комфортабельная кабина. Сварной каркас кабины с надежным ее креплением к раме самосвала в сочетании с защитным козырьком платформы над кабиной обеспечивают защиту водителя даже в случае опрокидывания самосвала (система безопасности ROPS) и защиту от падающих сверху предметов (FOPS).
Рулевое управление самосвала гидрообъемного типа с внутренней гидравлической обратной связью. Оно включает гидравлический рулевой механизм, соединенный карданным валом с валом рулевой колонки, усилитель потока, обратный клапан, коллектор, два гидроцилиндра поворота, два аксиально-поршневых насоса переменной производительности, четыре пневмогидроаккумулятора, фильтр, маслобак и маслопроводы. Гидропривод рулевого управления обеспечивает поворот самосвала с минимальным силовым воздействием водителя. Большой угол поворота передних колес (до 40°) и укороченная база самосвала до 6100 мм обеспечивают самосвалу хорошую маневренность с минимальным радиусом поворота 15 м. Наличие дополнительного энергетического источника (насос с электроприводом от аккумулятора) расширяет возможности аварийного привода и позволяет производить перемещение самосвала при неработающем двигателе.
Рабочие тормоза передних и задних колес самосвала дискового типа с автоматической регулировкой зазора в паре трения. Передние тормоза имеют по четыре механизма на один диск, задние – по два механизма. Кроме того, на дисках задних колес установлены по два механизма стояночного тормоза с приводом от пружинного энергоаккумулятора. Управление и привод колесных тормозов – гидравлические, раздельные на передний и задний мосты.
В настоящее время завод продолжает работу по созданию модификации самосвала с дизельными двигателями других фирм: изготовлены образцы модификации БелАЗ-75306 грузоподъемностью 220 тонн с двигателем QSK-60 мощностью 2500 л.с. фирмы Cummins на шинах радиальной конструкции; ведется изготовление модификации БелАЗ-75304 с двигателем 8ЧН26/26 мощностью 2400 л.с.
