Шарнирно-сочлененный самосвал. Шарнирно-сочленённые самосвалы Шарнирно-сочлененные самосвалы Cat®

При ведении транспортных работ в условиях с особо сложным рельефом местности одним из основных требований, предъявляемых к технике, является повышенная проходимость. Будучи сконструированными на основе инженерных технологий постройки крупных самосвалов и погрузчиков, самосвалы с шарнирно-сочлененной рамой по скорости передвижения, маневренности, проходимости и удобству загрузки-выгрузки в тяжелых условиях бездорожья превосходят карьерные самосвалы с жесткой рамой. В настоящее время компания Komatsu выпускает три модели самосвалов с шарнирно-сочлененной рамой различной грузоподъемности.
Основные особенности самосвалов Komatsu с шарнирно-сочлененной рамой:
широкое использование отливных деталей и технологии сварки встык с полным заполнением делает похожими технологии изготовления рам сочлененных и карьерных самосвалов Komatsu. Главной особенностью сочлененной рамы является наличие шарнирного соединения, делающего возможным динамическое изменение положения, в т.ч. по вертикали, передней оси по отношению к задним, что значительно улучшает проходимость машины. Только компания Komatsu применяет не требующие техобслуживания конические роликоподшипники для восприятия возникающих нагрузок в шарнирном сочленении самосвалов;
кузов самосвала изготавливается из стали, обладающей высокой прочностью на разрыв при твёрдости по Бринеллю 400, что обеспечивает ему отличную жесткость и снижает затраты на техническое обслуживание. Низкое расположение кузова обеспечивает простоту загрузки самосвала, а форма задней части кузова «утиный клюв» предотвращает просыпание грунта, повышая тем самым эффективность перевозки;
мощные двигатели Komatsu характеризуются высокой топливной экономичностью и обеспечивают низкий уровень токсичности;
полностью гидравлическое сочлененное рулевое управление, ретардер, автоматическая коробка передач K-ATOMiCS, гидропневматическая подвеска, система блокировки межосевого и межколесных дифференциалов повышают маневренность, проходимость и облегчают работу оператора;
откидные конструкции кабины и капота, увеличенный интервал межсервисного обслуживания, меньшее число точек подачи смазки и необслуживаемые дисковые тормозные механизмы мокрого типа сокращают время простоев машины и снижают расходы на техническое обслуживание.

Сфера эффективного применения автомобилей-самосвалов кончается там, где заканчивается хоть какое-то подобие дороги. Там, где существуют лишь направления, в полной мере раскрывают свои уникальные качества шарнирно-сочлененные самосвалы, или Articulated Dump Truck (ADT) в зарубежной терминологии.

Настоящий прорыв в покорении бездорожья совершила в 1966 г. фирма Bolinder-Munktell (сегодня - Volvo Construction Equipment), запустив в серию первый в мире шарнирно-сочлененный самосвал модели DR 631 (4х4). Пусть это был, по сути, обычный трактор без передней оси, шарнирно соединенный с прицепом-самосвалом, но революционная концепция прижилась и получила всемирное признание тиражом более 50 000 единиц за 40 лет производства.

Уже через два года, в 1968 г., появилась трехосная модель DR 860 (6х4) с привычной сегодня нам компоновкой. Полку «шарнирников» прибыло в 1970 г.: к шведам подключились норвежцы из Moxy (сегодня это Doosan). В 1974 г. выпустили первые модели англичане из DJB (сегодня это Caterpillar). Объем этого сегмента мирового рынка постоянно растет как за счет увеличения производства, так и за счет новых фирм-производителей.

«Ты помнишь, как все начиналось…» Volvo DR860, 1968 г., г/п 12,3 т

Volvo A40F, 2010 г., г/п 39 т

В чем же секрет популярности ADT? Пожалуй, в их незаменимости. Шарнирно-сочлененные самосвалы показывают наилучшие результаты в сложных дорожных условиях и условиях полного бездорожья: на грунтах с низкой несущей способностью, крутых склонах.

Их эксплуатация экономически обоснована и наиболее эффективна при разработке месторождений, строительстве и ремонте дорог, возведении гидротехнических объектов, причем в различных климатических условиях.

Многолетний опыт эксплуатации машин в экстремальных условиях постепенно «выкристаллизовал» конструкцию современного ADT.

Рама. Состоит из двух сварных полурам, соединенных шарниром с двумя степенями свободы. Такая рама исключает вывешивание или разгрузку одного из колес при преодолении неровностей дороги, способствует полному использованию сцепной массы машины, что улучшает проходимость. В то же время шарнир повышает долговечность рамы, предотвращая ее скручивание.

Рулевое управление. Гидромеханическая система с двумя исполнительными гидроцилиндрами поворачивает полурамы на большой (до 45°) угол, обеспечивая высокую маневренность. Упрощается схема поворотного механизма по причине отсутствия рулевой трапеции, карданных шарниров равных угловых скоростей и поворотных цапф. Так как колеса передней оси неповоротные, появляется свободное пространство для установки широкопрофильных шин большого размера, что очень важно для увеличения проходимости машины.

Подвеска. Классический вариант - передняя зависимая подвеска: цельная балка моста крепится к раме продольными рычагами и поперечной тягой, в качестве упругих элементов используются гидропневматические цилиндры; мосты задней тележки также выполнены цельными, связаны с рамой продольными А-образными рычагами и поперечными тягами, а между собой - балансирами, которые опираются на мосты через резинометаллические подушки.

Задняя тележка «грейдерного» типа

Подвеска задней тележки на резинометаллических (Terex TA300) и гидропневматических (БелАЗ-75281) упругих элементах

Из общего ряда выделяются Doosan и Hydrema. Их задние тележки выполнены по «грейдерному» типу: крутящий момент передается через шестерни внутри полых балансиров, а оси мостов могут качаться с большой амплитудой.

Terex применяет переднюю независимую рычажно-пружинную подвеску фирмы Timoney Mobility Systems of Navan (Ирландия) для модели TA300 - стандартно, для модели TA250 - по заказу.

Все модели Komatsu имеют переднюю полунезависимую гидропневматическую подвеску типа «Де Дион», балансиры задней тележки взаимодействуют со вторым мостом через резиновые подушки, а с третьим - через гидропневматические элементы.

Volvo внедрила собственную систему FS (Full Suspension). Балансиры и резиновые подушки были заменены гидравлическими стойками, которые в сочетании с гидроаккумуляторами и блоком управления образуют полностью гидравлическую подвеску с функцией выравнивания крена. Благодаря изменяемым характеристикам обеспечивается комфортная езда как с грузом, так и на порожней машине. Максимальная скорость моделей A35F, A40F - 57 км/ч!

Двигатель. Планомерное ужесточение экологических норм заставляет двигателестроителей постоянно совершенствовать конструкции силовых агрегатов. В 2006 г. вступили в силу нормы Stage IIIa (Tier 3), в 2011г. - Stage IIIb (Tier 4i), в 2014 г. вступят Stage IV (Tier 4f). Машины комплектуются рядными 5-, 6-цилиндровыми или V-образными 6-, 8-цилиндровыми дизельными двигателями с турбонаддувом и интеркулером рабочим объемом от 6 до 16 л, мощностью от 230 до 517 л.с. «Родные двигатели» ставят Caterpillar, Komatsu, Liebherr и Volvo. Astra использует , Bell - Mercedes-Benz; Doosan и Terex - Scania; Hydrema, JCB - Cummins; БелАЗ-МоАЗ - Cummins и MTU.

Astra ADT35: хорошо виден шарнир, гидроцилиндр поворота и система обогрева платформы выхлопными газами

Bell B50D г/п 45,4 т - с ним может «тягаться» только Doosan MT51 г/п 46,3 т

Красивое решение для удобства доступа к двигателю от Volvo

Высокие нагрузки при низкой скорости движения по бездорожью обуславливают применение мощной системы охлаждения с гидроприводом вентилятора. Для улучшения обзорности и уменьшения капота радиатор системы охлаждения двигателя зачастую размещается сбоку от двигателя или вообще за кабиной.

Трансмиссия. Планетарная коробка передач с гидротрансформатором и ретардером полностью автоматическая с возможностью ручного переключения. Количество передач «вперед» - 6-9, «назад» - 1-4. Caterpillar, Komatsu и Volvo изготавливают собственные коробки передач, остальные производители используют ZF и Allison.

«Рентген» трансмиссии и фирменной подвески Volvo Full Suspension

Ведущие мосты с колесными планетарными редукторами если не собственные, то от именитых производителей: ZF, Naf, Kessler. Межосевые и межколесные дифференциалы: самоблокирующиеся повышенного трения и с принудительной блокировкой. Гидравлическая тормозная система с полностью закрытыми многодисковыми тормозными механизмами в масляной ванне. Согласование режимов работы трансмиссии и двигателя выполняет электронная система, что обеспечивает плавное движение и долговечность. Так, на самосвалах Volvo серии F система ATC автоматически на ходу выбирает оптимальную комбинацию блокировок дифференциалов, позволяя оператору сконцентрироваться на работе.

Управление. Расположение места оператора в центре кабины и отличный круговой обзор невольно вызывают ассоциации с кокпитом самолета. Только нет россыпи приборов: вся информация отображается на многофункциональном цветном дисплее. Туда же выводится изображение камеры заднего вида и предупреждения системы диагностики машины. Органы управления располагаются на круговой панели приборов и находятся в пределах доступа оператора. Как правило, это панель с кнопками типа «touch pad» и два рычага: управление коробкой передач и подъемом платформы. Каркас кабины обеспечивает защиту оператора от падающих предметов и при опрокидывании машины (ROPS/FOPS). Для удобства доступа к агрегатам трансмиссии кабина может наклоняться в сторону или назад.

Рабочее место «пилота» самосвала

Caterpillar Ejector - альтернативная система разгрузки платформы «скреперного» типа

Дополнительное оборудование. С учетом суровых климатических условий ряда регионов России, машины оснащаются предпусковым подогревателем двигателя, системой подогрева топлива в баке, топливным фильтром с подогревом и водоотоделителем, автономным отопителем кабины, системой подогрева кузова выхлопными газами.

Также предусмотрены опции: навесной задний борт, дополнительные борта для легких объемных грузов, износостойкая защита днища кузова, система взвешивания груза, система централизованной смазки, запуск двигателя без ключа зажигания, электронный климат-контроль, зеркала с обогревом и электроуправлением, дополнительные прожекторы и т.д.

Модельные ряды и производители. На сегодняшний день ADT выпускаются в диапазоне грузоподъемностей от 18 до 46 т и занимают нишу между думперами и карьерными самосвалами. Как правило, каждая фирма насчитывает 4-5 моделей с шагом грузоподъемности 5 т. Помимо самосвалов, предлагаются и другие варианты, зачастую с удлиненной рамой: лесовозы, трубовозы, контейнеровозы, надстройки со сменными кузовами, аэродромные уборочные машины, седельные тягачи и даже артиллерийские системы.

Выпуском ADT занимаются следующие производители: Terex, JCB из Великобритании, немецкий Liebherr, датская компания Hydrema, итальянская Astra, Caterpillar из США и Bell из ЮАР/Германии. Bell сегодня можно встретить также под брэндами Hitachi в странах Азии и в Австралии и John Deere в Америке. Серьезнейшие игроки рынка шарнирно-сочлененных самосвалов - это Volvo (Швеция) и Doosan (Ю.Корея, Норвегия), а также Komatsu (Япония). Пробует свои силы на этом рынке и белорусский тандем БелАЗ-МоАЗ.

Шарнирно-сочлененные самосвалы давно перестали быть в диковинку, их сегодня можно встретить в самых разных регионах планеты. Они гармонично вписались в технологические процессы строительства и в то же время позволили более эффективно вести работы в самых сложных дорожных и климатических условиях.

В.Д. Ковригин

Начиная с 1960-х годов в мировой практике создания мобильной техники для перевозки сыпучих и мелкокусковых строительных материалов и различных горных пород по труднопроходимым трассам и бездорожью, стало складываться новое направление - создание колесных шарнирно-сочлененных машин высокой проходимости, отличающихся малой чувствительностью к качеству дорожного полотна.

Родоначальником этого направления стала известная компания Volvo. В последующие годы рядом ведущих компаний, специализирующихся на создании и производстве мобильной землеройной, дорожно-строительной и горной техники, это направление было расширено.

Этот тип самосвалов предназначается для использования в различных отраслях строительства при перевозке грузов в труднопроходимых условиях, а также при добыче полезных ископаемых и строительных материалов открытым способом для их транспортировки из забоев к пунктам разгрузки. Такие самосвалы нашли применение при вскрыше и отсыпке грунта и пустой породы в отвалы.

Необходимо отметить, что использование шарнирно-сочлененных самосвалов не ограничивается строительными и карьерными работами. Отдельные производители, используя базовые шасси таких самосвалов, оснащают их мусоро-возными контейнерами большой вместимости, оборудованием для перевозки контейнеров, длинномерных грузов (труб при строительстве трубопроводов различного назначения), а также оборудованием для вывозки хлыстов и сортиментов в лесозаготовительном производстве.

За рубежом созданием и производством шарнирно-сочлененных самосвалов занят ряд ведущих компаний, в число которых входят Volvo CE (Швеция), Terex (Англия), Caterpillar (США), Komatsu (Япония), Astra (Италия), Bell (ЮАР и Германия), Case New Holland - CNH (Англия, Германия, Италия) и другие.
В России работы по созданию и организации производства шарнирно-сочлененных самосвалов начаты в 1990-е гг. на ЗАО «Челябинские строительно-дорожные машины». Завод создал две модели таких самосвалов г/п 16 и 25 тонн.

В Белоруссии на Могилевском автозаводе были созданы три модели шарнирно-сочлененных самосвалов г/п от 25 до 50 т, а на ПО «БЕЛАЗ» - одна модель г/п 36 тонн.

Рассматривая номенклатуру шарнирно-сочлененных самосвалов отечественного и зарубежного производства, которая включает 38 моделей машин, можно установить их распределение по уровням грузоподъемности. Наименьшее количество моделей приходится на группы г/п до 20 т (1 модель) и свыше 40 т (две модели). Наибольшее количество моделей создано г/п 20-25 т (10 моделей). Затем следует группа г/п 35-40 т (9 моделей), а на долю групп г/п 25-30 т и 30-35 т приходится по 8 моделей. Указанное распределение позволяет сделать вывод о том, что наиболее востребованными являются шарнирно-сочлененные самосвалы в диапазоне грузоподъемности от 20 до 40 тонн. В таблице приведены краткие технические характеристики шарнирно-сочлененных самосвалов различных производителей, структурированные по диапазонам грузоподъемности.

К настоящему времени сложилась четкая концепция создания шарнирно-сочлененных самосвалов, которой характерны следующие принципиальные конструктивные решения.

В основу положена модульная компоновочная схема, основанная на принципе разделения моторного и грузового модулей, соединяемых специальным шарнирным устройством. Наибольшее распространение получила колесная схема с тремя ведущими мостами (колесная формула 6x6). Применяются схемы двухосного исполнения (колесная формула 4x4), которые используются для машин г/п не более 25 т. Как правило, передний модуль, на котором смонтирована моторная установка, имеет одноосное исполнение, а задний грузовой модуль - двухосное исполнение.
Принципиальная компоновка шарнирно-сочлененного самосвала приведена на рис. 1.

В качестве энергетических установок применяются среднеоборотные дизельные двигатели жидкостного охлаждения с рядным и V-образным расположением цилиндров, оснащаемые в ряде случаев системами турбонаддува и промежуточного охлаждения надувочного воздуха. Применяемые двигатели обладают повышенным запасом крутящего момента (20-25%) и отвечают современным международным требованиям по экологичности выхлопных газов. Компании Volvo, Caterpillar и Komatsu устанавливают двигатели собственного производства. Фирма Moxy применяет двигатели фирмы Scania, фирма Bell - двигатели Mercedez Benz, фирма Astra - двигатели Iveco, компания Terex - двигатели Cummins. Отечественные производители применяют двигатели Ярославского моторного завода, фирм Cummins и MTU.

Типовым видом трансмиссии является гидромеханическая трансмиссия с блокируемым гидротрансформатором, с планетарной коробкой передач с автоматическим управлением, с переключением под нагрузкой, обеспечивающей получение 6-7 передач переднего хода и до 3-х передач - заднего хода. Используются раздаточные коробки с механизмами блокировки межосевых дифференциалов с гидравлическими замедлителями скорости (используются при работе на спусках). Как правило, применяются все ведущие мосты с механизмами блокировки дифференциала. Механизмы блокировки привода колес позволяют выбирать оптимальные режимы работы в зависимости от грунтовых условий и рабочих нагрузок вплоть до полной блокировки всех дифференциалов, чем достигается максимальная гибкость выбора тягового усилия на колесах. При одновременном включении системы блокировки дифференциалов обеспечивается синхронное вращение всех ведущих колес. Принципиальные схемы работы механизмов блокировки дифференциалов приведены на рис. 2. Выбор режима блокировки осуществляется непосредственно оператором.

Обычно применяются многодисковые тормоза, работающие в масле, и планетарные колесные редукторы. Эти компоненты, как правило, монтируются в едином блоке ведущего моста.

Ведущие производители шарнирно-сочлененных самосвалов Volvo, Caterpillar и Komatsu используют трансмиссии собственного изготовления. Другие фирмы Terex, Astra, Bell, Moxy применяют трансмиссии известных фирм ZF и Allison. Отечественный производитель - ЗАО «Челябинские строительно-дорожные машины» применяют трансмиссии фирмы ZF и мосты фирмы Raba.

Применение шарнирно-сочлененной рамы и гидравлической системы управления поворотом с обратной связью позволяет точно и плавно управлять поворотом, достигая высокой маневренности машины. Обычно угол складывания полурам составляет от 38° до 45°, что позволяет оператору осуществлять поворот и маневрирование передним модулем в тяжелых дорожных условиях, добиваясь высокой проходимости.

Применение трехточечной, не требующей технического обслуживания, подвески переднего моста позволяет обеспечивать постоянный контакт колес с грунтом при преодолении крупных неровностей и способствует снижению динамических нагрузок на переднюю полураму. Подвеска грузовой те-
лежки обеспечивает не только высокую приспосабливае-мость к неровностям рельефа, но и высокую устойчивость и лучшее удержание груза в кузове. Применение специальной балки задней тележки способствует разгрузке задней части рамы и обеспечению равномерного распределения нагрузки между задними мостами машины.

Использование кузова симметричной конструкции с про-тивопросыпным ограждением, который изготавливается из высокопрочных листовых сталей повышенной твердости и износоустойчивости к истиранию, позволяет обходиться без применения противоизносных пластин. Оптимальные размеры кузова обеспечивают легкую погрузку материалов и пород, а также осуществлять разгрузку как под откос насыпи, так и в бункер. Применение встроенной в кузов системы выхлопных газов двигателя не позволяет перевозимому материалу примерзать к стенкам кузова.

Значительное внимание всеми фирмами уделяется созданию комфортных условий труда оператора. На всех моделях самосвалов устанавливаются цельнометаллические шу-мовиброизолированные кабины с хорошим, а порой панорамным, обзором фронта работ. Дизайн кабин, верхнего строения самосвалов и общее компоновочное построение подчеркивают совершенство конструкции и функциональное предназначение машины. Кабины оснащаются всеми необходимыми контрольно-измерительными приборами и системами, позволяющими контролировать основные параметры самосвалов и предупреждающими о возможности наступления аварийных ситуаций. Передняя приборная панель скомпонована по образу и подобию панели легкового автомобиля. Расположение педалей, рукояток управления соответствует требования международных стандартов ISO. Расположение ступенек для подъема в кабину, размеры дверного проема выполнены в соответствии с международными требованиями безопасности. Сиденье оператора (с ремнями безопасности) регулируется по росту и весу водителя и установлено на амортизаторах. Сиденье обычно располагается по центру переднего моста, что соответствует зоне менее чувствительной к колебаниям и вибрации. Отмеченное, в сочетании с регулируемой рулевой колонкой создает водителю комфортные условия для работы (рис. 3).

Применение эффективной звукоизоляции кабины позволяет достигать низкого уровня шума, который на различных режимах работы находится в пределах 72-79 дБ (А). Обычно кабины оснащаются эффективной системой климат-контроля, которая в зависимости от погодных условий может работать в трех режимах: обогрева, охлаждения и вентиляции. Кабины в обязательном порядке содержат системы защиты жизни оператора в случае опрокидывания машины (ROPS) и в случае падения на кабину тяжелых предметов (FOPS). Эти системы защиты должны полностью отвечать требованиям международных стандартов.

Многие фирмы-производители предлагают достаточно широкий спектр комплектаций и дополнительного оборудования. К их числу следует отнести комплектацию кузовами для перевозки легких материалов, с пониженным габаритом по высоте, для перевозки горных пород, а также, оснащенные системой Multi Lift и специальным оборудованием для перевозки длинномерных грузов.

Перечень дополнительного оборудования включает навесной задний борт, передний противопросыпной щит, боковые панели и др.

Все модели самосвалов оснащаются широкопрофильными радиального типа шинами с вездеходным рисунком протектора.

Значительное внимание уделено вопросам снижения трудоемкости и облегчения доступа к узлам, требующим технического обслуживания. Это достигается как за счет увеличения интервалов между видами технического обслуживания, так и хорошей доступностью для его проведения. Применяются откидные капоты, кабины, дополнительные лесенки и другие устройства (рис. 4).

Некоторые компании с учетом климатических особенностей ряда регионов России, когда эксплуатация машин осуществляется при низких отрицательных температурах, предлагают применение специального, так называемого «сибирского пакета», предусматривающего оснащение важнейших узлов самосвалов электроподогревателями, рукавами высокого давления и резино-техническими изделиями (уплотнения, амортизаторы и т. п.) из специальных морозостойких материалов и установку в кабине автономного дизельного подогревателя.

К настоящему времени в России не получили широкого применения шарнирно-сочлененные внедорожные самосвалы. Опыт эксплуатации таких самосвалов, производства компании Volvo, в Северо-Западном, Центральном, Уральском и Сибирском регионах показывает их эффективность. Большой опыт использования шарнирно-сочлененных самосвалов имеют объединение «Сургутнефтегаз», а также объединение «Сибтранс» с базой в г. Новый Уренгой.

Юрий Петров

Мобилизация промышленности и интенсивная эксплуатация недр во время Второй мировой войны привели к истощению изведанных запасов легкодоступных ресурсов неглубокого заложения в Европе и США. В послевоенное время мировая индустрия, раскрученная маховиком военных заказов, прошла сложный этап конверсии. Лишившись государственных субсидий, металлургия, машиностроение, строительный и коммунальный сектора столкнулись с острой нехваткой руды, угля, бокситов и других полезных ископаемых.

В 1949 г. в Германии изведанных запасов руды оставалось только на десять лет, в Великобритании – лишь на восемь. Японию и вовсе ждала участь ее заброшенных колоний. Лозунг «Всё для победы над Гитлером!» стал одной из причин появления в США «ржавого пояса» (Термин «ржавый пояс» относится к былому сосредоточию тяжелой промышленности на северо-востоке США, от Огайо до Чикаго. Фактически это самый крупный за всю историю человечества символ назревшей перестройки, когда прежде расточительные методы добычи и производства не соответствуют современным условиям.) – заброшенных шахт, выработанных карьеров, городов-призраков, что меняло социальный уклад населения.

Затраты на разработку новых месторождений увеличились в сотни раз. Резко подорожал каменный уголь. Правительства многих европейских стран рассматривали фантастические по тем временам проекты плавающих платформ для добычи на шельфе нефти и газа. Для реконструированных предприятий требовалось традиционное сырье. Следствием активного освоения новых, экономически перспективных, но труднодоступных районов в 1950-х годах в Европе стало быстрое старение и затаривание автопарка – техника не могла работать в новых условиях, так как проектировали ее еще по довоенным технологиям.

Новые разработки полезных ископаемых находились на большом удалении от мест традиционного проживания людей и производства; требовалось осваивать сложные в топографическом плане территории, использовать небольшие объемы залежей полезных ископаемых и увеличивать расходы на содержание дорожной инфраструктуры на фоне роста налогообложения за пользование недрами и территорией. В отсутствие качественно новых видов техники это заставило срочно пересмотреть традиционный и дорогостоящий технологический цикл экскаватор–самосвал.

Обычный карьерный самосвал тех лет был разработан по лекалам 1920-х годов, оснащен механической коробкой передач, гидравлическими тормозами и даже бульдозерным отвалом (!) для эффективности торможения или стоянки во время погрузки. При возрастающих аппетитах экономики эти архаизмы смотрелись потешно. Маркшейдеры, поколдовав над планами разработки новых месторождений и изучив новомодную американскую логистику, задумали «ноу-хау»: нужно менять технологическую цепочку. Остановились на схеме бульдозер–скрепер–землевоз. (В СССР эту технологию впервые применили в 1938 г. Опыт не удался по причине банальных поломок заграничных скреперов. Изобретателя новой технологии (Н. Крупко) обвинили во вредительстве и по этапу отправили на прииски Колымы – доказывать превосходство русских мускулов над производительностью чужеземных машин.)

Землевозные самосвалы – прообраз современных сочлененных самосвалов, изготавливали на базе одно- и двухосных тракторных тягачей. Тягач, сама по себе универсальная и мощная машина, к тому времени был технологически отработан, а применение в конструкции гидравлики позволяло широко использовать его для буксировки полуприцепных скреперов, кранов, трейлеров-тяжеловозов и автоцистерн, в том числе для поливки автомобильных дорог. Достоинства тягачей в составе землевозов – мощный гидропривод, унификация на 90% с самоходными скреперами, низкие стоимость и эксплуатационные расходы. Стоимость, содержание и ресурс парка из четырех карьерных самосвалов и одного экскаватора равнялись парку из пяти скреперов, семи землевозов и двух бульдозеров.

При этом цикличность спарки экскаватор–самосвал низкая и меньшая на 5...12% производительность. Двухосный тягач в эксплуатации был подобен машине, но имел ограничение по маневренности. Одноосный тягач был сверхманевренным – он мог поворачивать относительно продольной оси на 90°, и поворот осуществлялся при удержании руля в одном из крайних положений, как у скрепера (не важно, стоит машина или идет – рулевое колесо перекрывает давление в одном из контуров, и положение рамы меняется); угол перекоса рам достигает 7°, геометрическая проходимость за счет угла рампы достаточная. Эти технические выводы в теории позволили строить узкие дороги с меньшим радиусом поворотов и не сильно беспокоиться о ровности дорожного полотна.

Главными недостатками землевозов были их привод только на переднюю ось и зачастую недостаточное для гашения огромной инерционной массы на спусках тормозное усилие на задних колесах, что заметно ограничивало использование этих машин в карьерах глубокого заложения, где разработку горной массы ведут экскаваторы. Скрепер эффективно справлялся на относительно легких грунтах, но, по сути, это сезонная техника, не способная работать с полной отдачей на мерзлых грунтах (в северных странах, в том числе СССР, зиму использовали для регламентного ремонта). Поэтому схему с землевозами долго применяли лишь в странах с относительно теплым климатом (США, юг Европы).

Разработку грунта доверили скреперу в тандеме с бульдозером-толкачом, (Бульдозер при отсутствии самоходных скреперов мог быть также задействован с прицепными скреперами. Опять же налицо унификация парка, в которой нуждались небогатые добывающие компании.) в свободное время занятым на экскавации и рыхлении пород. Перегрузка горной массы или породы из ковша скрепера в кузов самосвала-землевоза происходила на транзитной эстакаде навалом сверху. Схема себя оправдывала в небольших карьерах, достаточно было иметь однотипный парк тягачей и пару бульдозеров.

В СССР на протяжении 1960-х годов МоАЗ и БелАЗ испытывали и выпускали малыми сериями землевозы, в том числе с кузовами ЧМЗАП. Наибольшая их производительность достигалась лишь на строительстве гидротехнических сооружений и в дорожном строительстве.

Постепенно накапливался бесценный материал для совершенствования техники. Например, стало ясно, что схема одноосного тягача, приспособленного больше для скрепера, нежели для землевоза, совсем не годится для карьера – за 2...3 года эксплуатации разрушается футеровка кузова, изнашивается шарнир сочленения для хобота рамы кузова. Ведомая задняя ось и поперечные перегрузки приводили к разрушению слабого механизма сочленения (неквалифицированным маркшейдерам не объяснили разницу понятий «проходимость» и «геометрическая проходимость»). Тезис о внедорожных качествах и поворачиваемости оказался мифом – одноосные тягачи в составе землевоза, в отличие от скрепера, эксплуатировали на высокой скорости, и по невнимательности водителей случалось много аварий именно в поворотах. Кузов летел по инерции в одну сторону, тягач волчком закручивался в другую. Сплошная комедия, а не карьер! Монстры, место которым в цирке.

Первый серийный ADT российского производства – ЧСДМ ВДС-16 грузоподъемностью 16 т

Пока маркшейдеры прогибались под начальство, изобретая новые технологические процессы транспортировки горных масс с помощью землевозов, инженеры Volvo без лишнего шума в середине 1960-х изобрели новый подтип транспортного средства, а проще сказать – придумали из того, что было: колесный трактор с отцепленной передней осью шарнирно крепился к задней раме, на которой был установлен кузов. Машина оказалась незаменима на бездорожье, (Соотношение грунтовых и шоссейных европейских дорог в 1970-х годах за счет послевоенного увеличения протяженности технологических дорог в среднем составляло 3:1, а до Второй мировой войны оно равнялось 2:1.) хотя в эксплуатации была недешева, в первую очередь из-за применения гидравлики и высокой удельной металлоемкости, и долго приживалась на стройках и в карьерах: очевидные достоинства – низкий уровень загрузки и высокая эффективность на бездорожье по причине косности мышления воспринимались скорее как недостаток. Новому направлению поначалу даже не стали придумывать название: dumper он и в Африке думпер. Позже шарнирно-сочлененные машины под давлением таможни, чтобы не путать с обычными самовалами, начали именовать ADT (articulated dump truck). В разное время их выпускали около 40 производителей, из которых два находились в Белоруссии и три в России.

В 2000-х годах ежегодные продажи ADT в Европе составляют примерно 2200 новых машин, тогда как скреперов – 17...20 ед. Общеевропейский парк сочлененных самосвалов превышает 15 тыс. ед., имеется хорошо налаженная сбытовая сеть «сэконд-хенда» в страны Африки, Азии и Индокитая. Стоит сразу обратить внимание на соотношение продаж скреперов и ADT: 35 лет назад ситуация была прямо противоположная. Примечательно, что в отечественных вузах охотно изучают конструкцию и эксплуатацию скреперов, хотя реально их используют все меньше и меньше. В это же самое время ADT в головах некоторых строителей и горняков остается предметом темным, а потому изучению не подлежащим.

Во всем мире ADT своей популярностью во многом были обязаны появлению в карьерах высокопроизводительных колесных и гусеничных погрузчиков, способных заменить в карьере бульдозер, скрепер и экскаватор одновременно. На первых порах ADT не были востребованы у горняков. Арочные шины, высокая проходимость, относительная и удельная мощность оказались в самый раз для строительного бизнеса, где были задействованы карьеры производительностью выемки до 20 млн. т/год. Груз из карьера или резерва доставляли на плече до 3 км до объекта ближайшего строительства или строительного завода. Экономическая эффективность использования ADT фактически была сопоставима с обычными строительными самосвалами, однако общий ресурс за счет высокой степени запаса прочности рамы и кузова достигал 15...18 лет. Такую технику целесообразно брать в аренду или на короткий срок эксплуатации с последующим погашением кредита в виде возврата техники по остаточной стоимости.

Отечественный опыт создания сочлененных самосвалов фактически совпал с общемировым. Первые карьерные сочлененные самосвалы конструкции Б. Погоничева и машины тихвинского завода «Трансмаш» были изготовлены на базе «Кировца» с механической КП. Впрочем, это и предопределило их неудачу. Главная проблема самосвалов – трансмиссия. Сейчас используют только гидромеханическую трансмиссию, что позволяет плавно наращивать скорость даже при максимальных нагрузке и сопротивлении качению на грунтах со средней несущей способностью.

В то же время подземные самосвалы МоАЗ с гидромеханической трансмиссией, специально адаптированные под большие нагрузки, вполне справлялись с задачей – их до сих пор применяют в строительстве и открытых карьерах. На смену им идет свежее пополнение в виде БелАЗов и 16- и 25-тонных ЧСДМ серии ВДС. Впрочем, выпуск челябинских самосвалов до сих пор под большим вопросом – в прошлом году там не выпустили ни одной штуки, а МоАЗ и БелАЗ ввиду недавнего объединения пока решают, чей же бренд использовать для продаж.

Конструкция ADT долгие годы почти не менялась, компоновка тоже: применение ретардеров, процессоров, блокировок, кабин с защитой ROPS-FOPS, маслопогружные тормозные механизмы, привод только на передний мост и т. д. – всё на выбор клиента. Распространены кузова с разными видами разгрузки (опрокидывание прямым сваливанием, разгрузка дозатором распределения и отсыпка теледумпированием). Грузоподъемность современных ADT – 10...50 т, это определено одной из главных потенциальных сфер применения самосвалов – производством вскрышных работ, которые из-за низких эксплуатационных показателей традиционных транспортных машин часто относят к летнесезонным. Зимний период наиболее благоприятен по резерву времени, но требует наличия транспортной техники, надежно работающей в худших погодных условиях, однако тогда начинает действовать правило ограничения массы транспортного средства.

В свое время для карьеров были выпущены 100...150-тонные шарнирно-сочлененные самосвалы с электромеханической передачей, но при полной массе 300 т стоимость их эксплуатации была сопоставима с аналогичными карьерными самосвалами. В настоящее время около 10% продаж приходится на машины грузоподъемностью до 20 т. Половину рынка занимают 25-тонные машины, которые можно задействовать для широкого спектра работ. За ними следуют 30-тонные ADT (22% рынка) и самосвалы грузоподъемностью 35...40 т (10...12% рынка); 40-тонные ADT занимают сектор не более 5%, а сбыт машин грузоподъемностью свыше 40 т не превышает 1%. (Обзор конструкций наиболее распространенных сочлененных самосвалов см. в «ОС» № 12, 2004 г. Технические характеристики см. в электронной версии каталога «Горная+Шахтная Техника».)

Volvo уже несколько лет пытается расширить использование двухосных самосвалов в горном деле, применяя уникальную систему выносных подруливающих колес, которые позволяют развернуться в узких шахтах и карьерах. Terex, Randon и Bell на базе легких и средних ADT выпускают широкий спектр сортиментовозов, металловозов и рудовозов.

Разгрузка Moxy MT41 ведется подъемом кузова с одновременным открыванием заднего борта

Hydrema освоила выпуск самосвалов с кузовом поворотного типа. ЧСДМ в 2001 г. строила планы по выпуску унифицированого с ВДС-16 самосвального автопоезда с седельным сцепным устройством. CNH с 2000 г. пытается закрепиться на разных рынках, продавая технику сразу под несколькими брендами.

Использование самосвалов с шарнирно-сочлененной рамой по сути не меняет технологические цепочки в разработке месторождений, особенно в тяжелых дорожных условиях. ADT можно применять в каких угодно цепочках, где задействованы бульдозеры, грейдеры, скреперы, экскаваторы, погрузчики, конвейерный и железнодорожный транспорт, и в этом достигается больший универсализм, нежели с традиционными карьерными самосвалами и землевозами. Однако карьерные самосвалы списывать со счетов рано.

(Продолжение следует)

Надежный, невысокий и широкий кузов самосвалов Caterpillar , трехточечная передняя подвеска с большим ходом поршня цилиндров низкого давления, превосходное сцепление при любых условиях, предельно простая конструкция самосвала (легкость обслуживания) – все это особенности машин Caterpillar.

Самосвалы с шарнирно-сочлененной рамой Caterpillar

В конструкции самосвалов Komatsu применяется гидропневматическая подвеска с жесткой рамой. На переднем мосту используется подвеска типа «Де Дион », обеспечивающая более плавное преодоление препятствий. Задние мосты устанавливаются на динамическую балансирную конструкцию, оснащенную гидропневматической подвеской. Вся система подвески машин обеспечивает комфортные условия передвижения и максимально повышает проходимость.

Кроме этого, к основным особенностям самосвалов с шарнирно-сочлененной рамой Komatsu можно отнести – наличие сочлененного рулевого управления (облегчает выполнение операция и повышает маневренность), многодисковых тормозов мокрого типа и устройства замедления с гидравлическим управлением, использование сцепного устройства, не требующего техобслуживания, сокращение точек подачи консистентной смазки, увеличение интервалов замены фильтров и высокая безопасность оператора.

Самосвалы с шарнирно-сочлененной рамой Komatsu

В конструкции самосвалов TEREX применяется автоматическая коробка передач, кузов сварной конструкции из стали Hardox, гидростатическое рулевое управление с усилителем. Самосвалы TEREX способны развивать скорость от 52 до 60 км/ч в зависимости от модели.

Самосвалы с шарнирно-сочлененной рамой TEREX

Передняя конструкция подвески самосвалов BELL состоит из необслуживаемых квадратных тяг, установленных на резине и поперечной тяги с опорой на маслозаполненные/азотные стойки. Задняя конструкция - из уравнивающих нагрузку поворотных балансиров с блоками пластинчатой резиновой подвески.

Самосвалы с шарнирно-сочлененной рамой BELL