Под сильным давлением Карьерные самосвалы БелАЗ

В. Перелыгин, канд. техн. наук, горный инженер

Если рассматривать весь производимый парк автосамосвалов Белорусского автозавода, следует указать, что более половины парка работает в карьерах по добыче руд черных и цветных металлов, где условия эксплуатации наиболее сложные. Значительное число машин используется на угольных разрезах, в карьерах по добыче горно-химического сырья, нерудных ископаемых, на строительстве гидротехнических и ирригационных сооружений, т. е. практически везде, где требуется транспортировать большие объемы горной массы.

Перед другими видами транспорта автосамосвалы имеют ряд преимуществ:

• относительно высокая маневренность машин, возможность работы на относительно тесных площадках, в труднодоступных забоях;

• меньшие затраты на строительство и поддержание временных дорог по сравнению с железнодорожным транспортом;

• высокая производительность в комплексе с одноковшовыми экскаваторами;

• высокая мобильность парка как такового.

Подвижность и маневренность самосвалов способствуют эффективному проведению селективной выемки, усреднению руд непосредственно в карьере.

Основной недостаток автомобильного транспорта - более высокая по сравнению с железнодорожным транспортом стоимость транспортировки горной массы. Применение автосамосвалов наиболее целесообразно при небольшой дальности перевозок, в условиях сложного рельефа, в глубоких карьерах и т. д.

Карьерный автотранспорт эксплуатируется в самых разнообразных климатических, горно-геологических и дорожных условиях. Большинство горных предприятий России расположено в зонах резкоконтинентального климата: низкая, до -40 °С и ниже, температура зимой с сильным ветром и высокая температура летом (до +40 °С). В горной местности самосвалы работают при пониженном атмосферном давлении, что снижает мощность двигателей, увеличивает расход топлива. Для карьерного автотранспорта характерны небольшие расстояния перевозки - от 1 до 5 км, дороги с переменным профилем и большим числом поворотов, множество временных дорог с неудовлетворительным покрытием. Продольный профиль карьерных дорог представляет собой чередование подъемов и спусков разной величины и длины. Продольные уклоны дорог достигают 10...12%, а на отдельных коротких участках и больше.

На карьерных самосвалах применяют два типа трансмиссии - гидромеханическую (ГМП) и электромеханическую (ЭМТ). Как показывает практика, при уклонах в пределах 12...15% предпочтительней использовать самосвалы с ГМП, у них лучше динамические характеристики. К.п.д. гидромеханической трансмиссии выше, а значит, выше скорость самосвала и его производительность на единицу сжигаемого топлива. В свою очередь применение ЭМТ позволяет изменить компоновку самосвала, упростить кинематическую схему, применить индивидуальный привод на каждое колесо (мотор-колесо).

Создание тяжелых самосвалов с ГМП связано с целым рядом конструктивных проблем. Передача больших крутящих моментов требует значительного усложнения конструкции агрегатов трансмиссии и их утяжеления, вызывает удорожание машины, в том числе в процессе эксплуатации.

Для удовлетворения потребностей многочисленных карьеров средней и малой мощности Белорусский автозавод выпускает гамму автосамосвалов с гидромеханической трансмиссией и грузоподъемностью (г/п) до 90 т. Более тяжелые машины традиционно выпускают с ЭМТ (самый тяжелый - БелАЗ-75306 г/п 220 т). Однако такие мировые лидеры, как компании Caterpillar и Komatsu, производят ряд тяжелых самосвалов с гидромеханической трансмиссией (самый тяжелый - модель CAT 797В г/ п 380 т), которые успешно используют на многих предприятиях. В России наиболее распространенными являются самосвалы серии БелАЗ-7540 г/п 30 т, в том числе предшественники этой серии - модели БелАЗ-7522, БелАЗ-7526, а также ветеран БелАЗ-540.

Началом славного семейства карьерных самосвалов стал 27-тонный БелАЗ-540, первый образец которого создан в сентябре 1961 г. на Белорусском автомобильном заводе. Серийно выпускать его начали с сентября 1965 г. и оснащали дизелем Д-12А (38,8 л, 375 л.с.), автоматической гидромеханической трехступенчатой коробкой передач (КП), колесными планетарными редукторами, гидроусилителем рулевого механизма. Его оснастили самой прогрессивной по тем временам гидропневматической подвеской и объединенной гидравлической системой.

С 1967 г. выпускали модернизированный вариант БелАЗ-540А с новым дизелем ЯМЗ-240 (22,3 л, 360 л.с.). Самосвал с колесной базой 3550 мм развивал максимальную скорость 55 км/ч. БелАЗ-540А соответствовал мировому уровню и первым в СССР был удостоен почетного в те времена Знака качества. Автомобиль получился очень удачным и, по заверениям представителей Caterpillar, стал конкурентно трудным и для их продукции.

С 1972 г. начался выпуск северного и тропического (экспортного) вариантов - соответственно 540С и 540Т. Седельный тягач 540В работал в составе 45-тонного самосвального автопоезда. Одновременно с ними Белорусский автомобильный завод предлагал самосвал-углевоз модели 7510, геометрическая вместимость кузова которого была увеличена с 15 до 19 м³. Самосвалы моделей 540 и 7510 предназначались для работы с экскаватором ЭКГ-4,6Б, а позднее и с ЭКГ-5А.

В 1980-е годы на смену «540-му» пришел усовершенствованный вариант БелАЗ-7522 г/ п 30 т с более экономичным двигателем мощностью 360 л.с., новой трансмиссией с увеличенным к.п.д. гидротрансформатора и модернизированной тормозной системой. Варианту углевоза присвоили индекс 7526. С 1981 г. выпускали также БелАЗ-7540 г/п 40 т для вывоза скальной породы из глубоких карьеров, оборудованный 425-сильным дизелем ЯМЗ-240ПМ2 с турбонаддувом. Сегодня автозавод предлагает серию современных 30-тонных самосвалов БелАЗ-7540.

Основой более тяжелого семейства самосвалов с ГМП стал двухосный БелАЗ-548А г/п 40 т с базой 4200 мм и кузовом вместимостью 21 м³, производство которого начато в 1967 г. Предназначался он для работы с новыми экскаваторами ЭКГ-8И и модификациями ЭКГ-6,3УС и ЭКГ-4У. Автомобиль оснащали дизелем ЯМЗ-240Н с турбонаддувом мощностью 500 л. с., а в остальном его конструкция повторяла предыдущее семейство БелАЗ-540. В 1972 г. БелАЗ-548А стали собирать в северном исполнении. Назывался он БелАЗ-548С, с 27-кубовым кузовом (углевоз обозначали как БелАЗ-7525, как седельный тягач - БелАЗ-548В для работы с самосвальными полуприцепами г/п 65 т. В начале 1980-х начался выпуск модернизированного варианта «548-й» модели г/ п 42 т, получившего обозначение БелАЗ-7523 (его углевозный вариант - БелАЗ-7527).

На смену БелАЗ-7548, снятому с производства в 2002 г., создан БелАЗ-7547 увеличенной грузоподъемности - 45 т. С 1995 г. началось производство самосвала нового поколения - 55-тонного БелАЗ-7555, для которого на выбор предлагают дизели ЯМЗ или Cummins мощностью 525...730 л. с., ГМП собственного изготовления или американскую Allison, гидропневматическую подвеску колес с 35-дюймовыми шинами. Эту модель сразу полюбили угольщики, поскольку она по параметрам более всего подходит для совместной работы с экскаваторами ЭКГ-8И и ЭКГ-10 - основными механическими лопатами на добычных работах угольных разрезов.

Очень интересны современные разработки автозавода, например шарнирно-сочлененный самосвал БелАЗ-7528 (6х6) г/п 36 т с двигателем MTU серии S-60 мощностью 550 л.с., ГМП (5+2), шинами 29,5R25. Масса его - 42,3 т, геометрическая вместимость платформы - 16,3 м³, с «шапкой» - 22 м³. Модель предназначена для перевозки насыпных грузов и рассчитана на эксплуатацию в разных климатических зонах как по специальным технологическим дорогам, так и в условиях бездорожья на грунтах с низкой несущей способностью. Применение компоновки с шарнирным сочленением рам позволяет получить более высокую маневренность автомобиля, полный привод повышает тяговые характеристики (больше суммарное сцепление). Самосвал способен преодолевать большие уклоны, менее восприимчив к качеству дорог, незаменим на горных работах при транспортировке пород с глубоких горизонтов с повышенным водопритоком.

Белорусский завод предлагает и новую серию тяжелых самосвалов г/п 90 т с ГМП - БелАЗ-7557. Мощность двигателя QST 30-C - 1065 л. с., трансмиссия - ГМП 6+1, шины - 27.00R49, масса автомобиля - 73 т, геометрическая вместимость платформы - 37,3 м³, «с шапкой» - 53,3 м³. Самосвал предназначен для работы с экскаваторами с ковшами вместимостью 12,5...15,0 м³ и будет востребован в ГОКах с глубокими карьерами.

Опыт эксплуатации самосвалов БелАЗ с ГМП показывает, что в целом машины названных серий надежны, достаточно «живучи» и в определенной степени удовлетворяют условиям эксплуатации на горных работах. Ремонтные службы, привычные к продукции Белорусского автозавода, в большинстве случаев самостоятельно проводят восстановительный ремонт агрегатов, в том числе ГМП и редукторов. Специализированные ремонтные предприятия широко привлекаются лишь для проведения капитального ремонта двигателей. В условиях завода проводится ремонт с возможной заменой коленчатого вала или блока цилиндров, что продлевает остаточный ресурс. Кроме этого цены на запчасти к самосвалам БелАЗ ощутимо ниже по сравнению с ценами на запчасти к импортным машинам, что делает эксплуатацию автомобилей автозавода заметно экономичней. Такие факторы способствуют поддержанию стабильного спроса на продукцию БелАЗа, и не только на постсоветском пространстве.

На практике величина пробега самосвалов БелАЗ г/п 27...45 т до списания составляет в среднем: до 225 тыс. км для районов Крайнего Севера; до 210...220 тыс. км для глубоких (более 200 м) карьеров; около 320 тыс. км на строительных работах (нормативный пробег - 270 тыс. км, или 6 лет службы). Годовой пробег в большинстве карьеров составляет 5...40 тыс. км. Оборудование самосвалов импортными двигателями позволяет в определенной степени продлить ресурс и увеличить межремонтный интервал, но приводит к удорожанию техобслуживания.

Сложный продольный профиль карьерных дорог значительно утяжеляет режим работы ГМП. Чередование подъемов и спусков, иногда затяжных с работой замедлителя на спусках, вызывает перегрев агрегата, особенно в летние месяцы, приводит к «свариванию» фрикционов передач, выходу из строя масляных радиаторов. Своя специфика присутствует и при работе на Крайнем Севере, где из-за экстремальных холодов резко снижается надежность оборудования, поэтому возникает потребность проводить специальные мероприятия, чтобы обеспечить нормальную работу машин (прогрев, применение специальных масел, хладостойких материалов, в том числе морозостойкой резины, и т. д.).

Следует отметить, что, поддерживая правильный режим работы автосамосвала, можно исключить многие инциденты, например выход из строя ГМП из-за перегрева. Стиль вождения в значительной степени определяет режим работы систем, поэтому подготовка водителей должна проводиться ответственно и качественно. Однако кадровая проблема в последние годы лишь обостряется, и не только в отношении подготовки водителей, но и в отношении подготовки грамотных специалистов механиков-ремонтников. Плохие кадры способны, не напрягаясь, «порешить» высокотехнологичные дорогие машины от Caterpillar или любого другого производителя с мировым именем и безупречной репутацией. Хорошие кадры способны поддержать родные и многотерпеливые БелАЗы, к которым традиционно простое отношение.

Сегодня Белорусский автозавод как никогда испытывает сильное давление со стороны конкурентов, предлагающих высококлассную технику. Быстро развиваются дилерские и сервисные центры фирм-производителей. Пока соотношение цена/ качество позволяет БелАЗу успешно конкурировать с мировыми лидерами, но насколько долго данная ситуация будет выигрышной для завода, спрогнозировать сложно. Повышение интенсивности ведения горных и строительных работ как прямое следствие вхождения членов СНГ в мировой рынок потребует применения новых, высокоэффективных комплексов оборудования. Сегодня важно не упустить время, чтобы в будущем не попасть в группу аутсайдеров. Приоритетным направлением деятельности завода должно стать обновление производства, внедрение новейших технологий, создание новых серий высокопроизводительных самосвалов.