Технические средства автомобильного транспорта
|
На открытых горных разработках применяются автомобили различных типов: автосамосвалы, тягачи с полуприцепами и прицепами, на некоторых карьерах троллейвозы и дизель-троллейвозы. Наибольшее распространение получили автосамосвалы, имеющие заднюю разгрузку кузова. Полуприцепы и прицепы, работающие с тягачами, кроме задней разгрузки, имеют боковую и донную. Полуприцепы в глубоких карьерах встречаются редко, так как по тяговым возможностям они непригодны для работы на крутых уклонах, кроме того, маневрирование в ограниченном рабочем пространстве крайне затруднительно. Полуприцепы с боковой разгрузкой, несмотря на удобство их разгрузки в приемные бункера перегрузочных пунктов, сложны в конструктивном исполнении и менее надежны в работе, чем автомобили с задней разгрузкой. Донная разгрузка применяется в основном на автосамосвалах, предназначенных для транспортирования угля (углевозах). Поэтому для глубоких карьеров наиболее перспективны автосамосвалы с задней разгрузкой, отличающиеся необходимыми тяговыми, скоростными и маневровыми качествами. Автосамосвалы имеют силовые установки в виде двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных двигателей, передача движения осуществляется механическими, гидромеханическими и электромеханическими трансмиссиями (рис. 5).  Выпуск карьерных автосамосвалов производится на Белорусском и Кременчугском автомобильных заводах. На Кременчугском заводе выпускается автосамосвал КрАЗ-256 (последняя модификация КрАЗ-6505 грузоподъемностью 16 т). Этот трехосный автосамосвал с двумя ведущими задними мостами (6x4) предназначен для работы с экскаваторами, имеющими ковши емкостью до 3 м3, и применяется в основном на карьерах, имеющих небольшие производственную мощность и глубину. На современных крупных карьерах значительной глубины наиболее применимы автомобили типа БелАЗ, выпускаемые Белорусским заводом. Автомобиль, предназначенный для глубоких карьеров, помимо достаточной грузоподъемности и мощности, должен иметь высокие маневровые качества при работе в стесненных условиях, а также хорошую проходимость и устойчивость ввиду сложности трасс, неблагоприятных транспортно-эксплуатацинных качеств участков дорог. На горнодобывающих предприятиях страны накоплен значительный опыт эксплуатации автосамосвалов типа БелАЗ грузоподъемностью 27 и 40 т. В 1977 г. этими автосамосвалами перевезено около 4 млрд. т горной массы и выполнен объем транспортной работы более 9 млрд. т*км. Серийный выпуск автосамосвалов БелАЗ-540 грузоподъемностью 27 т производится в течение 17 лет, а автосамосвала БелАЗ-548 грузоподъемностью 40 т с 1968 г. Автосамосвал БелАЗ-540 грузоподъемностью 27 т выпускается с двумя видами двигателей; Д12А-375А мощностью 276 кВт и ЯМЗ-240 мощностью 265 кВт. Автосамосвал БелАЗ-540 является базовой моделью автомобилей типа БелАЗ с гидромеханической трансмиссией (к. п. д. = 0,70) и представляет собой двухосный короткобазовый высокоманевренный карьерный автомобиль с колесной формулой 4x2. Автосамосвал БелАЗ-540 предназначен для транспортирования как мягких, так и скальных пород и руд (γ = 1,8—3,5 т/м3), на карьерах преимущественно глубинного типа производственной мощностью 10—15 млн. т в год, при расстояниях транспортирования 0,5—3 км, высоте подъема горной массы до 100 м и руководящем уклоне 8—10 %. БелАЗ-540 предпочтительно применять при работе с экскаваторами, имеющими ковши емкостью не более 5 м3. Гидромеханическая трансмиссия и подвеска обеспечивают достаточно высокие скорости движения (до 50 км/ч) и хорошие динамические показатели. Гидравлическое переключение передач и управление подъемом и опусканием платформы, гидравлическое усиление руля, а также удобная одноместная кабина улучшают условия вождения автомобиля. Наличие тормоза-замедлителя позволяет значительно увеличить среднюю скорость движения автосамосвала и обеспечить безопасность работы при крутых уклонах. Гидромеханическая передача приводится во вращение от коленчатого вала двигателя с помощью карданного вала. От карданного вала крутящий момент передается на центральный редуктор и с помощью дифференциала, установленного в картере редуктора, распределяется к колесным передачам. Нагрузка на переднюю ось и задний мост передается через пневмогидравлическую подвеску. Платформа автосамосвала поднимается двумя цилиндрами телескопического типа. На автосамосвалах БелАЗ-540 и БелАЗ-540А установлены быстроходные, четырехтактные дизели с V-образным расположением цилиндров. Автосамосвал БелАЗ-7540 имеет грузоподъемность 30 т, новое шасси, пятискоростную коробку передач и двигатель ЯМЗ-840 дефорсированный до 316,5 кВт. Это позволяет увеличить удельную мощность автосамосвала до 6,1 кВт/т против 5,5 кВт/т на БелАЗ-540А. Автосамосвал БелАЗ-548А является также базовой моделью автосамосвалов с гидромеханической трансмиссией. Он имеет грузоподъемность 40 т и колесную формулу 4x2 и предназначен для работы на карьерах преимущественно глубинного типа, производственной мощностью до 20—25 млн. т в год, при расстояниях транспортирования не более 3 км, высоте подъема горной массы не более 150 м и руководящем уклоне 8—10 %. Наиболее приемлема совместная работа автосамосвала с экскаваторами, имеющими ковши емкостью 5— 8 M^ Благодаря применению на автосамосвале оригинальных узлов и агрегатов (гидромеханическая передача, пневмогидравлическая подвеска мостов и др.) значительно улучшилась его проходимость и плавность хода по сравнению с первой базовой моделью, а малая база автомобиля (4200 мм) и рациональная компоновка позволили уменьшить радиус поворота до 10 м. Основой создания автомобиля БелАЗ-548А явился принцип максимальной унификации узлов и агрегатов автомобилей типа БелАЗ. Около 75 % деталей и узлов автосамосвала БелАЗ-548А использованы от меньшей базовой модели БелАЗ-540, и его общая компоновка также аналогична компоновке 27-тонного автомобиля. На автосамосвале БелАЗ-548А установлена унифицированая гидромеханическая передача. Исключение составляют согласующий редуктор, имеющий иное передаточное отношение. Подвеска мостов состоит из шести пневматических цилиндров (вместо четырех у БелАЗ-540). Гидравлическая система усилителя рулевого управления и гидравлическая система опрокидывающего механизма объединены. Быстроходный четырехтактный двигатель ЯМЗ-240 снабжен турбонаддувом. Для увеличения емкости питания автосамосвала имеется дополнительный топливный бак. Платформа БелАЗ-548 изготовлена из металла большей толщины и прочности, чем БелАЗ-540. Дальнейшее совершенствование автосамосвала БелАЗ-548А привело к созданию новой модели БелАЗ-7548 с двигателем ЯМЗ-8401 мощностью 478,4 кВт, шасси усовершенствованной конструкции и с пятискоростной коробкой передач. Грузоподъемность автосамосвала увеличена до 45 т. Установка более мощного двигателя позволила увеличить удельную мощность автосамосвала до 6,0 кВт, что наряду с увеличением грузоподъемности на 12 % приводит к увеличению производительности автосамосвала на 16—18 %. Для эксплуатации в районах Крайнего Севера и Северо-Востока выпускаются специализированные модели автосамосвалов БелАЗ-540С и БелАЗ-548С, которые способны работать при температуре окружающего воздуха до -60 ° С и относительной влажности воздуха до 80—90 %. Автосамосвал имеет специальные устройства. Кабина водителя отличается усиленной герметизацией и теплоизоляцией стенок, пола и потолка, оснащена двойными стеклами (лобовое стекло электрообогреваемого типа с двумя нагревательными элементами), интенсивно отапливается, сохраняя внутреннюю температуру воздуха не ниже +5 °С. Автосамосвалы снабжены дополнительными противотуманными фарами, в двигателе и агрегатах трансмиссии применяются специальные масла и технические жидкости (антифриз) с пониженной температурой замерзания. Имеется разогрев топлива выхлопными газами. Двигатели автосамосвалов БелАЗ-540С и БелАЗ-548С оборудованы предпусковым подогревателем ПЖД-600 и дополнительным поддоном, который обеспечивает направленное движение выпускных газов подогревателя на картер двигателя для разогрева в нем масла. Автосамосвал БелАЗ-549 (рис. 6) грузоподъемностью 75 т является базовой моделью нового поколения автосамосвалов типа БелАЗ, оснащенных электромеханической трансмиссией (к. п. д. = 0,80/0,86). Он предназначен для транспортирования скальных пород и тяжелых руд преимущественно на карьерах глубинного типа производственной мощностью 25—80 млн. т в год при расстояниях транспортирования не более 5 км, высоте подъема горной массы до 150—160 м и руководящем уклоне 8—10 %. Автосамосвалы БелАЗ-549 наиболее целесообразно использовать в комплексе с экскаваторами, имеющими ковши емкостью 8—12 м3  Автосамосвал отличается от описанных выше автосамосвалов наличием электромеханической трансмиссии, усовершенствованного гидравлического рулевого управления, независимой пневмогидравлической подвески передних и задних колес с автоматическим регулированием жесткости цилиндров подвески в соответствии с нагрузкой пневмогидравлического привода тормозов. Вначале на автосамосвале БелАЗ-549 устанавливался двигатель М-300 мощностью 625 кВт, затем двигатели 6ЧН 21/21 и 8ЧН 21/21 соответственно мощностью 772,8 и 950,8 кВт, а также двигатели ’’Пилстик” (Чехия) мощностью 699,2 кВт. Двигатель автосамосвала через упругую муфту приводит во вращение генератор постоянного тока мощностью 500 кВт. От генератора получают питание два параллельно включенных тяговых электродвигателя, встроенных в ступицы задних ведущих колес и через редуктор передающих крутящий момент колесам автомобиля. Мотор-колесо является конечным звеном электрической трансмиссии автосамосвала. Два мотор-колеса, имеющих независимую подвеску, выполняют функцию заднего моста автомобиля. Каждое из них состоит из электродвигателя (мощностью 230 кВт), редуктора, тормоза и шины с ободами. Коробка скоростей позволяет получить в редукторе мотор-колеса две передачи: понижающую и повышающую. На автомобиле установлены дисковый и электродинамический тормоза, предусмотрены гидравлические приводы тормозов. Система опрокидывающего механизма состоит из двух цилиндров и двух шестеренчатых насосов. Платформа выполнена из термоупроченной стали и установлена на резиновых амортизаторах и двух шарнирных опорах, имеет мощный козырек над кабиной и двигателем. На базе серийного автосамосвала БелАЗ-549 в 1977 г. создан автосамосвал БелАЗ-7519 грузоподъемностью 110 т с колесной формулой 4x2, двигателем 8ЧН 21/21 мощностью 956,8 кВт (рис. 7). Рациональная по нашим исследованиям грузоподъемность 120 т не была достигнута в связи с ограничением полной массы автомобиля, не превышающей 195 T по условиям применения автошин размерностью 33.00-51, несущих нагрузку 335 кН. Начато изготовление опытных образцов автосамосвала БелАЗ-7521 грузоподъемностью 180 т, на котором предполагается установка двигателя 12ЧН 21/21 мощностью 1492,8 кВт. Тяговый генератор имеет мощность 800 кВт (рис. 8).  Автосамосвалы грузоподъемностью 110 и 180 т также предназначены для транспортирования скальных пород и руд в карьерах производственной мощностью 50 млн. т в год и более, первые для работы с экскаваторами, имеющими ковши емкостью 10—12 м3, и вторые для работы с экскаваторами, имеющими ковши емкостью 15—20 м3. В перспективе намечается создание модели грузоподъемностью 240—260 T с трехосной колесной формулой 6x4 на базе автосамосвала грузоподъемностью 180 т. Наряду с автосамосвалами, тягачами с полуприцепами, имеющими заднюю разгрузку, Белорусским автозаводом выпускаются и будут выпускаться полуприцепы с донной разгрузкой (углевозы). Среди них углевоз с колесной формулой 6x4 грузоподъемностью 120—130 т (в дальнейшем 6x4 грузоподъемностью 260 т). Углевозы являются узкоспециализированной машиной, предназначенной в основном для перевозок угля. Поэтому они распространены лишь на угольных карьерах средней производственной мощности.  В табл. 12 приведена техническая характеристика автосамосвалов, выпускаемых и намеченных к выпуску Белорусским автомобильным заводом. Несомненный интерес для крупных карьеров глубинного типа представляют дизель-троллейвозы. Они имеют электромеханическую трансмиссию постоянного тока с комбинированным питанием от контактной сети и дизель-генераторной установки. К ним относится автопоезд-троллейвоз БелАЗ-524-792 грузоподъемностью 65 т, испытания которого проводились на Красногорском угольном разрезе производственного объединения Кемеровуголь. Основное преимущество дизель-троллейвозов заключается в повышенной мощности тяговых двигателей при работе в режиме питания от контактной сети. Дизель-троллейвоз БелАЗ-524-732 снабжен токосъемным устройством, позволяющим снимать ток контактной сети силой 1200 А при напряжении 1200—2000 В. При этом режиме и уклоне трассы 10—12° (удельное сопротивление движению 1,3—1,45 кН/т) дизель-троллейвоз способен развивать скорость движения на подъем 19—22 км/ч, что превышает скорость движения автосамосвала БелАЗ-549 в 1,60—1,65 раза. Однако ввиду ухудшения показателей работы при выполнении других элементов транспортного цикла при перевозке горной массы преимущества троллейвозов значительно снижаются. Из-за определенных недостатков, основными из которых являются: большая на 20—22 % первоначальная стоимость, малая автономность, зависимость от снабжения электроэнергией, трудность технического обслуживания, меньшая надежность агрегата, сложность токосъема, особенно при переходе с дизельного режима на контактный, необходимость организации движения при наличии контактной сети и большой интенсивности устройства троллейных трасс при сложной конфигурации выездной траншеи, наличие путепроводов, пересечений с транспортными коммуникациями, невозможность использования при комбинированных транспортных схемах и т. д. дизель-троллейвозы не нашли широкого применения на карьерах. Однако перечисленные недостатки не исключают применения дизель-электровозов в отдельных благоприятных условиях. Так, в практике эксплуатации месторождений США и Канады имеются примеры эффективного применения дизель-троллейвозного транспорта. На железорудном карьере компании ”Квебек Картиер” (Канада) используются дизель-троллейвозы Дарт-85 грузоподъемностью 77,1 т, ”Юнит Риг” М85 грузоподъемностью 77,1 т и M100 грузоподъемностью 90,8 т, позволяющие повысить производительность на 8,1—15,5 % по сравнению с базовыми моделями автосамосвалов. Последующие модели дизель-троллейвозов в России целесообразно создавать на базе двухосных автосамосвалов (а не поездов). Основные параметры таких дизель-троллейвозов будут приведены ниже.   Большие возможности использования троллейвозов открываются с созданием мощных аккумуляторов, топливных элементов и других бездымных энергетических установок. Особенно перспективно создание контактно-аккумуляторных троллейвозов. Несмотря на достигнутые в отдельных случаях положительные результаты применения дизель-троллейвозов, основной тенденцией развития отечественной техники специализированного карьерного автотранспорта является создание и освоение на карьерах значительной глубины короткобазных, высокоманевренных автосамосвалов с дизельным, газотурбинным или другим двигателем, электромеханической трансмиссией и обмоторенными колесами, сочетающих в своей конструкции преимущества автономности и мобильности дизельного автосамосвала и высокие тяговые и динамические качества электромобиля. В зарубежной практике наибольшее развитие специализированный карьерный автотранспорт получил в США, являющихся поставщиком крупных карьерных автомобилей во многие страны. Производство карьерных автомобилей в США организовано десятью компаниями: ”Юнит Риг”, ’’Вабко”, ’’Терекс”, ”КВ-Дарт Трак”, ’’Дженерал Моторе”, ’’Интернешнл Харвестер”, ’’Катерпиллер”, ’’Эвклид”, ’’ЛеТурно-Вестингауз”, ”Макк” и их дочерними фирмами. Автомобили средней и большой грузоподъемности производятся также в Англии (фирма ’’Авелинг-Барфорд”), Франции (’’Берлие”), Италии (’Перлини”), ФРГ (’’Фаун”,’’Крупп”), Швеции (’’Коккум”), Японии (’’Коматцу”) и других странах мира. В настоящее время грузоподъемность и мощность автосамосвалов, применяемых на зарубежных карьерах, выросла в 4—5 раз. Созданы автомобили особо большой грузоподъемности, такие, как Лектра Хол М-200 грузоподъемностью 181 т, модель ДЕ-2991 такой же грузоподъемности и автосамосвал компании ’’ВИИКЛ Констракшн”, имеющий модификации грузоподъемностью от 208 до 254 т. Наиболее крупной моделью специализированного карьерного автосамосвала является автосамосвал Терекс-Титан 33-19 (грузоподъемностью 318 т) фирмы ’’Дженерал Моторе” (США) (рис. 9). В ближайшем будущем намечено создать автомобильный агрегат грузоподъемностью 500—600 т.  Анализ конструкций карьерных автосамосвалов различных зарубежных фирм показывает, что они строятся на базе унифицированных рядов основных узлов (дизельные двигатели, гидромеханические передачи, мотор-колеса и т. д.); грузоподъемности автосамосвалов, выпускаемых различными фирмами, близки по величине или совпадают и коэффициенты их рядов составляют 1,4—1,6. Все фирмы, выпускающие карьерные автосамосвалы, отдают предпочтение при их разработке колесной формуле 4x2, как наиболее полно отвечающей требованиям эксплуатации на открытых разработках. Однако наиболее крупные модели последних выпусков строятся трехосными (колесная формула 6x4), что в значительной степени предопределяет целесообразность их использования в верхних зонах карьера, в то время как на большой глубине отдается предпочтение автосамосвалам в двухосном исполнении грузоподъемностью 120, реже 150 т. Наиболее типичными представителями современных американских карьерных автосамосвалов особо большой грузоподъемности являются вышеназванные автосамосвалы фирмы ”Терекс” 33-15 грузоподъемностью 136 т и Терекс-Титан 33-19 гpyзoпoдъeмнocтью 317,5 т. Техническая характеристика этих автосамосвалов приведена в табл. 13. Зависимость производительности автосамосвала Терекс-Титан 33-19 от расстояния транспортирования показана на рис. 10.  |
