Тран­с­порт­ные ма­ши­ны с дон­ной раз­гру­з­кой

Существует два варианта машин с донной разгрузкой: в виде трехосных тракторов с одно- и двухосными прицепами (трейлерами) или двухосных автосамосвалов с жесткой рамой. Обычно, такие машины используются на угольных карьерах с большим расстоянием  транспортирования и небольшими уклонами трассы.

Основными их преимуществами по сравнению с автосамосвалами с задней разгрузкой являются высокая грузоподъемность и малая высота загрузки. Более жесткий и прочный кузов оборачивается для последних меньшим коэффициентом тары. Машины с донной разгрузкой имеют более эффективное использование мощности двигателя, а в случае с прицепом — меньшую нагрузку на пневмошину.

Основными факторами против использования трехосных машин с донной разгрузкой являются их малая производительность при больших уклонах трассы и значительно больший радиус поворота по сравнению с двухосными автосамосвалами с задней и донной разгрузкой. Специалисты фирмы Caterpillar на одном из угольных карьеров провели анализ по эксплуатации автосамосвалов, который показал, что при расстоянии транспортирования менее 10 км обычные автосамосвалы с задней разгрузкой предпочтительней.

До начала 70-х годов машины с прицепами доминировали на угольных карьерах. В качестве прицепа на них использовались шасси грузоподъемностью до 135 т от существовавших в то время автосамосвалов с задней разгрузкой. Машины с донной разгрузкой изготавливались различными фирмами благодаря основному  своему преимуществу — очень короткому циклу разгрузки. Поэтому определенные усилия в те годы были направлены на совершенствование и использование крупных кузовов под перевозку угля для автосамосвалов с задней разгрузкой.

Создание двухосных автосамосвалов  большой грузоподъемности с задней разгрузкой в обычном двухосном исполнении с дизель-электрическим приводом и механической трансмиссией имело ограниченный успех.

В начале 70-х годов к выпускавшимся двухосным автосамосвалам с задней разгрузкой грузоподъемностью до 135-153 т рядом фирм были предложены более крупные тракторные прицепы с дизельэлектрическим приводом, например, машины ВD-180 фирмы Unit Rig грузоподъемностью 180 т на базе 90-т шасси фирмы Lectra Haul или 135-т тракторный прицеп фирмы Dart.

Эти тракторы с прицепами представляли собой трехосные десятиколесные машины с передними рулевыми колесами уменьшенного размера, что ограничивало их покупку и усложняло обслуживание.

В начале 70-х годов фирма Kress также предложила двухосную восьмиколесную машину с механической трансмиссией и двигателем, расположенным в задней части, которая могла изменяться по высоте благодаря гидродинамической системе подвески. Скорость перемещения машины превышала 80 км/ч. Эта машина еще выпускается фирмой вместе с 162-т и 270-т моделями.

В 1975 г. фирма Goodbary Engineering выпустила первый двухосный четырехколесный дизель-электрический автосамосвал с жесткой рамой и донной разгрузкой грузоподъемностью 117 т, которая позднее была увеличена до 153 т.

Во второй половине 70-х годов фирма Unit Rig и Wabco (в настоящее время переименована в Desser Haulpak) также представили дизель-электрические двухосные автосамосвалы с жесткой рамой и с 8-ю и 6-ю колесами соответственно.

В начале 80-х годов появились первые 153-т двухосные автосамосвалы с задней разгрузкой. Фирма Wiseda выпустила в 1982 г. двухосный шестиколесный дизельэлектрический автосамосвал грузоподъемностью 216 т и кузовом вместимостью 284 м3 для угля с задней разгрузкой, который был поставлен на угольные карьеры бассейна Паудер Ривер в американском штате Вайоминг. Этот автосамосвал был одним из первых с комбинированным кузовом.

В 1986 г. грузоподъемность тракторных прицепов превысила 180 т, а в качестве базы для них использовалось 136-т шасси от автосамосвала BD-240 фирмы Unit Rig. К этому времени с рынка исчезли автосамосвалы фирмы Kress.

Во второй половине 80-х годов на рынке уже преобладали крупные (грузоподъемностью более 135 т) тракторы с прицепами и двухосные автосамосвалы с жесткой рамой. Эти машины предназначались для перевозки угля и производили донную разгрузку.

В настоящее время наблюдается сокращение выпуска машин с донной разгрузкой для угля — на многих карьерах они уступают место двухосным автосамосвалам с задней разгрузкой и комбинированным кузовом. Тем не менее, на ряде карьеров начата экплуатация супермощных (270 т) двухосных автосамосвалов с жесткой рамой и тракторных прицепов.

Эффективность угольных автосамосвалов с донной разгрузкой достигается за счет сокращения продолжительности цикла разгрузки. Машины с донной разгрузкой разгружаются в течение 15 с, в то время как крупные автосамосвалы с задней разгрузкой — в течение 60-90 с, затрачивая время на маневры, установку и собственно разгрузку.

Тракторы с прицепами с донной разгрузкой имеют длительный срок службы в случае их эксплуатации на протяженных трассах с небольшими уклонами. Автосамосвалы для угля с жесткой рамой и донной разгрузкой современных конструкций совмещают быструю разгрузку с высокой скоростью движения. Дополнительным достоинством таких двухосных машин является повышенный коэффициент тары по сравнению с тракторами и прицепами или автосамосвалами с задней разгрузкой и комбинированным кузовом.

В настоящее время на угольных карьерах с большим расстоянием транспортирования иногда используются тракторы с прицепом или автосамосвалы с жесткой рамой. Более мелкие горнодобывающие компании, как правило, используют и менее производительные небольшие тракторы с прицепами.

В целях альтернативного транспорта для данных горногеологических условий фирма Wiseda выполнила работу по созданию крупного дизель-электрического двухосного автосамосвала с донной разгрузкой и в настоящее время проводит исследование по сбыту его на рынке.

Сейчас по ряду причин у многих горнодобывающих компаний наибольшей популярностью пользуются двухосные дизель-электрические автосамосвалы с задней разгрузкой. Основным преимуществом является универсальность машины, позволяющая использовать ее как для перевозки угля, так и вскрышных пород, благодаря комбинированному кузову и возможности преодолевать большие уклоны по сравнению с другими углевозными автомашинами. Комбинированная конструкция кузова имеет дополнительное преимущество с точки зрения эксплуатации и технического обслуживания.

Состояние рынка и опыт эксплуатации транспортных машин с донной разгрузкой

На угольном карьере Qillette бассейна Паудер Ривер в штате Вайоминг работают пять тракторов с прицепами BD-270 грузоподъемностью 245 т фирмы Unit Rig.

Эти прицепы загружаются мехлопатами 395 фирмы Bucyrus-Erie и после пяти лет работы имеют высокий коэффициент технической готовности — 0.9. Фирма Unit Rig заявляет, что в связи с успешной эксплуатацией машин на карьере Qillette управляющие других карьеров в районе рассматривают возможность приобретения тракторов BD-270, а один из австралийских карьеров уже закупил несколько тракторов с прицепами BD-270 и собирается заказать более крупные машины. Фирма Unit Rig отмечает достоинства тракторов с прицепами BD-270 — возможность транспортировать 272 т горной массы, более низкие расходы на эксплуатацию, в том числе шины. Автосамосвалы фирмы модели Mark 36 с двигателем мощностью 1180 кВт сконструированы таким образом, чтобы их переделка на машины с прицепом могла производиться в течение 8-часовой смены. Шины являются основной статьей транспортных расходов на карьерах, поэтому низкая стоимость шин автомашин с донной разгрузкой является их важным достоинством. Срок службы ведущих машин (тягачей) BD-270 фирмы Unit Rig составляет 8 тыс.ч., а прицепа — 14 тыс.ч. до замены.

К горнодобывающим районам, где машины с донной разгрузкой наиболее популярны, относятся угольные карьеры бассейна Паудер Ривер в США и угольные карьеры в штате Квисленд в Австралии.

Основной парк машин данного класса имеет грузоподъемность 135 т, многие из них имеют срок эксплуатации 15 лет и более. В число производителей этих машин входят фирмы Caterpillar, Euclid (VCE), Komatsu и Unit Rig. В настоящее время вытесняемые с рынка тракторы с прицепами имеют грузоподъемность 190 т и более.

Политика фирмы Caterpillar в отношении рынка машин с донной разгрузкой заключается в поставке трактора, к которому покупателю разрешается выбрать прицеп. Например, в США фирма-дилер Empire Machinery недавно продала для эксплуатации на угольном карьере Cayenta в северной части штата Аризона четыре трактора 788 (тракторная версия автосамосвала 789). С их помощью производится транспортировка 245-т прицепа. Первоначальные результаты были столь успешны, что быстро были заказаны дополнительные машины.

В Австралии в штате Квисленд дилер Hasting Deering фирмы Сaterpillar разработал тягач 784 (на основе автосамосвала 785 с задней разгрузкой) с прицепом, сконструированным в содружестве с местным производителем Austeng. В 1992 г. прицеп был модернизирован. В его конструкции, по аналогии с крупными автосамосвалами с задней разгрузкой фирмы Caterpillar, на участках с высоким напряжением использованы литые элементы из низколигированной стали, в результате чего была увеличена прочность конструкции прицепа без повышения массы.

Машины оборудуются системами для полного рекуперативного торможения, для экстренного и рабочего торможения. Торможение на все оси позволяет сократить цикл разгрузки. В целях безопасности тягач и прицеп можно разворачивать под углом друг к другу.

Фирма VCE недавно представила на рынок две модели тягачей для угольных карьеров — трактор R-85B для использования с 121-т прицепом и трактор R-130 для 190-т прицепа.

По оценкам специалистов фирмы рынок для машины R-130 очень мал и в основном концентрируется в Австралии. Что касается трактора R-85B, то он пользовался некоторым спросом в течение последних двух лет. Также как и в случае с автосамосвалом с задней разгрузкой, трактор R-85B с прицепом имеет грузоподъемность 81 т для угля, хотя может транспортировать прицеп грузоподъемностью 120-130 т с углем. Повышенная производительность трактора с прицепом по сравнению с автосамосвалом с задней разгрузкой может быть получена на протяженных и пологих автодорогах.

Транспортные прицепы фирмы Matxer с донной разгрузкой

Большое количество испытаний прицепа собственной конструкции выполнено фирмой Maxter Industries. Разработки фирмы включают прицеп с гидравлическим приводом с дополнительным охлаждением масла, что дает возможность преодолевать длинные участки с большими уклонами.

Эта машина, имеющая вдвое большую вместимость по  сравнению с машиной 773В фирмы Сaterpillar, успешно преодолевает уклон в 8% длиной 13 км при массе груза 81 т. Фирма Maxter указывает на то обстоятельство, что, благодаря большой грузоподъемности для перевозки одного и того же объема горной массы, может быть задействовано значительно меньшее количество машин с донной разгрузкой, чем автосамосвалов с задней разгрузкой и с жесткой рамой, при уменьшенных капитальных и эксплуатационных затратах.

Фирмой Maxter выпускается пять видов прицепов с донной разгрузкой (от EW-70 до EW-150) грузоподъемностью 57, 82, 98, 114 и 123 т, а также семь специальных прицепов с донной разгрузкой (от СН-70Е до СН-21ОЕ) грузоподъемностью 57, 82, 88, 98, 106, 122 и 172 т.

Дальнейшая разработка существующей технологии перевозки угля на базе машин с донной разгрузкой будет, вероятно, включать развитие тракторных дорожных проездов с несколькими прицепами. Тракторные поезда с тремя прицепами общей грузоподъемностью до 500 т при расстоянии транспортирования до 100 км были предложены фирмой Unit Rig. Фирма также отмечает, что автосамосвалы с донной разгрузкой грузоподъемностью 315-360 т будут эффективно использоваться на коротких расстояниях. Главным ограничивающим фактором, также как и для всех мощных автосамосвалов, являются шины машин. 

Журнал "Горная Промышленность" №4 1995, стр.34