Новые разработки ОАО «БЕЛАЗ» – карьерные самосвалы с электромеханической трансмиссией переменного тока грузоподъемностью 90–360 тонн
А.Н. Егоров, генеральный конструктор ОАО «БЕЛАЗ» – управляющая компания холдинга «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ», лауреат Государственной премии Республики Беларусь в области науки и техники;
Н.В. Бигель, зам. главного конструктора, начальник отдела научно-технического центра управления главного конструктора (НТЦ УГК) ОАО «БЕЛАЗ» – управляющая компания холдинга «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ», лауреат Государственной премии Республики Беларусь в области науки и техники;
А.Ф. Казубенко, начальник конструкторского бюро научно-технического центра управления главного конструктора ОАО «БЕЛАЗ» – управляющая компания холдинга «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ»
На современном высоко конкурентном мировом рынке операторы карьеров могут позволить себе выбрать лишь наиболее мощные и самые эффективные самосвалы с проверенной репутацией, низкими эксплуатационными расходами и высокой надежностью. Эти особенности в первую очередь зависят от трансмиссии самосвала как основного компонента в цепочке, влияющей на формирование стоимости тонны перевозимого груза. Современные тенденции – явно в сторону сокращения времени цикла, более высоких нагрузок и сокращения стоимости владения. Это обязывает иметь большие, надежные самосвалы, которые должны работать в экстремальных условиях, от +55° до –60°C, в карьерах с высокой запыленностью и сложными дорожными условиями. Для достижения данных целей БЕЛАЗ разработал и внедрил в производство новые модели самосвалов грузоподъемностью от 90 до 360 метрических тонн с электрической трансмиссией переменного тока.
В 2012 году линейку выпускаемой БЕЛАЗом продукции пополнили:
- БелАЗ-75580 – карьерный самосвал грузоподъемностью 90 т с двигателем QST30-C и электромеханической трансмиссией переменного тока КТОЭ-90 производства ЗАО «Крона Груп»;
- БелАЗ-75581 – карьерный самосвал грузоподъемностью 90 т с двигателем QST30-C и электромеханической трансмиссией переменного тока КТЭ-90 производства ОАО «Силовые машины» (филиала «Электросила»);
- БелАЗ-75180 – карьерный самосвал грузоподъемностью 180 т с двигателем QSK50-C и электромеханической трансмиссией переменного тока КТЭ-160 производства ОАО «Силовые машины» (филиала «Электросила»);
- БелАЗ-7530С – карьерный самосвал грузоподъемностью 220 т с двигателем QSK60-C и электромеханической трансмиссией переменного тока AE220 производства компании AVIC Develop;
Карьерный самосвал БелАЗ-7530С с электромеханической трансмиссией переменного тока
- БелАЗ-7530D – карьерный самосвал грузоподъемностью 220 т с двигателем QSK60-C и электромеханической трансмиссией переменного тока КТЭП-1500 производства ЗАО «ПК «ЗТЭО» и ОДО «СТРИМ»;
- БелАЗ-75312 – карьерный самосвал грузоподъемностью 240 т с двигателем MTU DD 16V4000 и электромеханической трансмиссией переменного тока КТЭ-240 производства ОАО «Силовые машины» (филиала «Электросила»);
- БелАЗ-75315 – карьерный самосвал грузоподъемностью 240 т с двигателем MTU DD 16V4000 и электромеханической трансмиссией переменного тока MMT260 производства фирмы Siemens;
- БелАЗ-75603 – карьерный самосвал грузоподъемностью 360 т с двигателем QSK78-C и электромеханической трансмиссией переменного тока MMT400 производства фирмы Siemens.
Карьерный самосвал БелАЗ75603 с электромеханической трансмиссией переменного тока
- БелАЗ-75602 – карьерный самосвал грузоподъемностью 360 т с двигателем MTU DD 20V4000 и электромеханической трансмиссией переменного тока MMT400 производства фирмы Siemens.
Принцип работы электромеханического привода следующий. Тяговый генератор преобразует механическую энергию дизеля в электрическую, которая используется для заряда конденсаторов звена постоянного тока. Электроэнергия звена постоянного тока используется для двух инверторов, которые преобразуют постоянный ток в переменный для питания тяговых асинхронных двигателей. Выходная частота и напряжение инверторов контролируется для обеспечения точных значений скорости и момента электродвигателей.
В режиме электродинамического замедления, электродвигатели работают в генераторном режиме. Вырабатываемый электродвигателями переменный ток, преобразуется инверторами в постоянный. Тормозные чопперы (прерыватели) подключают к звену постоянного тока тормозные сопротивления, которые рассеивает энергию, пока самосвал не замедлится до необходимой скорости.
Повышение эффективности
Применение асинхронных электродвигателей объясняется простотой их конструкции и высокой надежностью, связанной с отсутствием щеток и коллектора. При более полном использование мощности дизельного двигателя самосвалы с трансмиссией переменного тока обеспечивают эффективный старт после загрузки экскаватором, движение под уклон с большей скоростью, а по равнине – со скоростью более 60 км/ч. Раздельное управление крутящим моментом колес улучшает способность трогания самосвала на рыхлом дорожном покрытии и увеличивает его противобуксовочные свойства.
Особенности конструкции асинхронных тяговых электродвигателей и более совершенное управление электродинамическим замедлением позволяет удерживать грузовик при движении на более высоких скоростях и обеспечивает плавное замедление вплоть до полной остановки, с возможностью удержания самосвала без применения механических тормозов. Применение тормозных установок увеличенной мощности позволяет обеспечивать длительный спуск загруженного самосвала на уклонах до 16%.
Новые преобразователи на IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) характеризуются высокой эффективностью. Помимо этого, они имеют уникальную степень эксплуатационной безопасности и надежности. IGBT транзисторы допускают высокую частоту переключения, которая улучшает качество тока электродвигателей. Транзисторы не требуют снабберов и имеют менее сложные драйверы (модули управления). IGBT транзисторы имеют высокую перегрузочную способность, что позволяет использовать их в схеме без предохранителей.
Снижение эксплуатационных расходов
Двигатели переменного тока позволяют сэкономить на расходных материалах и затратах на техническое обслуживание. Отсутствие коллекторного узла сводит техническое обслуживание электродвигателей к смазке подшипников с периодичностью один раз в год.
Раздельное управление крутящим моментом увеличивает срок службы шин.
Система управления привода переменного тока означает отсутствие силовых контакторов и других компонентов, включающих в себя расходные материалы. За исключением периодической чистки, система по своей сути не требует технического обслуживания. Система привода также имеет современную структуру диагностики, что упрощает ремонт и сокращает среднее время ремонта.
Благодаря улучшению характеристик электрического торможения, возможности замедления до полной остановки на самосвалах с новыми системами привода достигается меньший износ механических тормозов.
Наряду с классической схемой охлаждения элементов системы электропривода с приводом вентилятора, механически связанным с дизельным двигателем, на новых моделях самосвалов применяются автономные вентиляторы с электрическим приводом. Это позволяет организовать эффективное охлаждение всех элементов трансмиссии в любых режимах работы, независимо от частоты вращения дизельного двигателя. Автономное управление системой охлаждения позволяет оптимизировать управление отбором мощности дизельного двигателя и добиться наилучшей топливной экономичности.
Карьерные самосвалы БЕЛАЗ с приводом переменного тока является идеальным выбором для разработки месторождений открытым способом, поскольку они обеспечивают повышенную производительность, низкие эксплуатационные расходы и отличную совместимость с суровой окружающей средой.
