CC BY
17
© П.И. Тарасов, В.Д. Леонов,
О.Г. Мезенцев, Д.В. Ковган, 2013
УДК 622.235.5
П.И. Тарасов, В.А. Пеонов, О.Г. Мезенцев, Д.В. Ковган
КОМПЛЕКС ГУСЕНИЧНЫХ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА КАРЬЕРОВ НА СПАБОНЕСУЩЕМ ГРУНТЕ
Рассмотрена возможность создания комплекса транспортных средств для условий эксплуатации на грунтах с низкой несушей способностью (болото, снежная целина, бездорожье, пересеченная лесистая местность) при температуре окружаюшей среды1 от -50 до +40 °С. Проведен анализ сушествуюших гусеничных движителей, а также, на базе данного транспортера рассмотрены1 перспективы1 создания широкого спектра транспортных средств на гусеничном ходу.
Ключевые слова: снегоболотоход, гусеничный движитель, резиноленточные гусеницы, металлическая шарнирная гусеница, чеырехгусеничныт.
С освоением пространства Северной территории по программе «Урал промышленный — Урал полярный» потребуется новый не только карьерный, но и общественный транспорт, обеспечивающий надежную работу в условиях бездорожья, а также на слабонесущих грунтах.
В России и мире имеется значительный опыт эксплуатации транспортных средств для работы в сложных климатических условиях Крайнего Севера, Сибири и Дальнего Востока на грунтах с низкой несущей способностью (болото, снежная целина, бездорожье, пересеченная лесистая местность) при температуре окружающей среды от -50 до +40 °С. Однако, количество и параметры транспортных средств несоизмеримы ни по объему, ни по количеству с ранее имеющимся опытом, особенно при подготовке и разработке мощных карьеров.
С целью определения конструктивных и экономических параметров была проанализирована техника и
технология разработки торфяных месторождений горнорудных предприятий (карьер Ломоносова). Проведенный анализ показал, что применяемая техника не в полной мере отвечает современным требованиям.
Авторами был сделан анализ конструкций колесных и гусеничных движителей Уралвагонзавода, Бугуль-минского, Курганского, Харьковского, Свердловского, Тюменского, Ишим-байского, Омского машиностроительных заводов, траки Челябинского тракторного завода.
Использование тракторной трансмиссии и схемы управления для движения по болоту, особенно с грузом имеет много недостатков. Конверсионные перетяжеленные машины, с военным прошлым, оказывают большое влияние на почвенный покров тундры, перевозя груз с весовой отдачей не более 10—20 %. Окна торфяных болот покрыты мощной дерновиной, которую очень легко сдернуть при повороте классически спроектированной гусеничной машиной, что ведет к проваливанию под
слабонесущую поверхность, лежащую в виде ковра на зыбкой субстанции болот. Габариты снегоболо-тоходов таковы, что линейные размеры позволяют пользоваться лебедками самовытаскивания лишь с большой осторожностью. При этом есть вероятность деформации хвостовой части (рамы) при самовытаскивании или буксировке. Значительные параметры имеют конструктивные рычаги, поскольку вылет хвостовой части рамы составляет несколько метров. Эвакуация застрявшего снегоболото-хода в таких условиях требует значительных затрат.
Таким образом, для условий Севера необходимы новые, либо доработанные гусеничные транспортные средства.
На практике применяются два основных типа гусениц: металлическая шарнирная и резиноленточная.
Металлическая шарнирная гусеница (рис.1) не позволяет сделать гусеницу достаточно широкой из-за предела текучести металла по экономически приемлемой цене. Также, растет неподрессоренная масса, что ведет к усложнению движительной системы и росту разрушающих её нагрузок. Ме-таллошарнирная гусеница уязвима к механическим разрушениям.
Основные недостатки транспортных средств с металлическими шарнирными гусеницами:
• тяжелые;
• на поворотах закапываются;
• оставляют глубокий след;
• повторный проход невозможен.
Резиноленточные гусеницы более
гибкие, прочные, долговечные, легкие, цепкие. Прекрасно деформируются при пересечении сложного рельефа, адаптируясь к поверхности. Ёегче наращивается ширина движителя при изменении условий эксплуатации, а также имеют менее трудоемкий ремонт гусеницы в полевых условиях. Резиноленточная гусеница позволяет вкладывать меньше средств в строительство дорог, так как менее требовательна к их качеству.
На шасси транспортера снегоболо-тоходного четырехгусеничного, производства Екатеринбургского завода специализированных машин (рис. 2), используется бесшарнирная резино-ленточная гусеница с накладными арочными траками (рис. 3). Арка играет роль стабилизатора и нужна для курсовой устойчивости на слабонесущих грунтах, также уменьшает самосброс гусениц при преодолении сложного рельефа (например, при преодолении колейности).
Рис. 3. Резиноленточная гусеница: 1 — скоба грунто-зацепа; 2 — поперечина грунтозацепа; 3 — болт; 4 — накладка; 5 — резинотросовое полотно; 6 — самоконтрящаяся гайка.
Гусеничные болты играют роль шипов на замерзшем грунте.
Только накладные траки позволяют сделать гусеницу достаточно широкой по приемлемой цене (разрабатывается технологическое решение по увеличению ширины гусеницы с 870 мм до 1070 мм).
Особенность работы трансмиссии болотохода позволяет маневрировать
непосредственно за счет поворота тележек относительно рамы. Данная конструкция поперечин обеспечивает хорошую управляемость и приемлемую маневренность транспортных средств с такими габаритами.
Двухтележечная конструкция болотохода обеспечивает высокую амплитуду качания тележек, что способствует хорошей проходимости по сложному рельефу, при этом плоскость рамы болотохода более стабильна в горизонтальной плоскости, нежели на двухгусеничной машине.
Благодаря двухтележеч-ной четырехгусеничной компоновки снегоболотоходный транспортер заехав в топкое место и провалившись одной тележкой, легче выбирается, зацепившись за более плотную поверхность вторым звеном.
Рама, выполненная по традициям советской автомобильной конструкторской школы достаточно гибкая, и позволяет увеличить артикуляцию гу-
сениц при преодолении рельефных препятствий. В этом элементе конструкции коренное отличие отечественных снегоболотоходов от зарубежных. При движении болотохода по рельефу, неровности отрабатывает только подвеска гусеничных тележек и балансирная подвеска опорных катков. При движении снегоболото-хода в работу включается еще и рама, которая работая на кручение, помогает работать подвеске гусениц, дополняя амплитуду упругих колебаний системы в целом. Вся конструкция работает более гармонично и адаптивно, применительно к рельефу.
Легковесность снегоболотохода зависит от его весовой отдачи. Меньше вес «болотного грузовика» - меньше топлива он тратит и более выгоден в перевозках. В современных транспортерах снегоболотоходных четы-рехгусеничных ТС она достигает уникальной для грузовых болотоходных машин цифры - 40,8%. На сегодняшний день это, безусловно, высокий показатель. То есть, из полной снаряженной массы машины, 40,8 % составляет груз. При этом давление на несущий грунт не превышает 0,22 кг на см2.
Такую весовую отдачу невозможно получить, используя тракторный подход к проектированию снегоболотоходных транспортеров. В данном случае целесообразно использовать автомобильный принцип. Несущая рама с использование трансмиссионных узлов подобных автомобильным.
Используются самоблокирующиеся червячно-винтовые дифференциалы симметричного типа, так как снегобо-лотоход должен двигаться вперед/ назад с возможно более мягко работающей трансмиссией, чтобы избежать срыва реликтового слоя тундрового мха или слабонесущей поверхности грунта.
Нужен очень точный баланс удельной мощности двигателя и работы трансмиссии без разрыва потока мощности, поскольку все четыре гусеницы транспортера снегоболото-ходного четырехгусеничного должны вращаться равномерно всегда, разумеется, с учетом работы дифференциала. Только таким образом можно передвигаться по слабонесущим поверхностям, не давая гусеницам рвать поверхность. Поэтому двигатель на снегоболотоходе не нужен запредельной мощности, достаточно 240 л.с. при грузоподъемности 10 тонн.
ДТ-10П, Ишимбайского машиностроительного завода, грузоподъемностью 10 т, имеет мощность двигателя 710 л.с., что в свою очередь требует больших затрат на эксплуатацию данного транспортного средства.
МТЛБ, снабженная дизелем ЯМЗ-238, потребляет 1 л на 1 км в перегруз везет не более 1500 кг и обладает удельным давление на грунт в 3 раза большим, нежели четырехгусе-ничный снегоболотоход производства ЕЗСМ «Континент».
На четырехгусеничном снегоболотоходе (ЕЗСМ «Континент») используется тот же дизель, потребляя тот же 1 л на 1 км, 10 000 кг при удельном давлении на грунт 0,22 кг на см2 (Суммарная опорная поверхность гусениц при нулевом погружении 100300 см2).
На базе данного транспортера в перспективе планируется создание широкого спектра транспортных средств на гусеничном ходу (самосвал, экскаватор, топливозаправщик, трубовоз, лесовоз, тягач, смеси-тельно-зарядная машина, автобус, МСБВУ (многоцелевая самоходная буровзрывная установка), автокран) (рис. 4).
Автобус Средство для транспортировки Топливозаправщик
длинномерных грузов
Рис. 4. Схема создания карьерного транспорта на базовом шасси (снегоболото-ход ООО «ЕЗСМ Континент»)
Четырехгусеничный снегоболото-ход производства ЕЗСМ «Континент» хорошо зарекомендовал себя при освоении Северной территории и Антарктиды. Так же ряд имеющихся преимуществ позволили выбрать эту конструкцию для эксплуатации в
1. Каталог продукции [Электронный каталог] / ООО «Екатеринбургский завод специализированных машин «Континент». — Екатеринбург, 2010. — Режим доступа: http://ezsm66.ru/ (20.11.2010).
2. Каталог продукции [Электронный каталог]/ ООО «Уралвагонзавод». — Екате-
сложных климатических условиях на грунтах с низкой несущей способностью, при температуре окружающей среды от -50 до +40°С, соответствующей территории относящейся к «Уралу промышленному — Уралу полярному».
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ринбург, 2010. — Режим доступа: http:// www.uvz.ru/ (17.11.2010).
3. Каталог продукции [Электронный каталог] / ОАО «Ишимбайский завод транспортного машиностроения «Витязь». — Екатеринбург, 2010. — Режим доступа: http:// www. gruzovoy. ru/articles/3081/_(18.11.2010).
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Тарасов Пётр Иванович — старший научный сотрудник, заведующий сектором энергосбережения, tarasov-sergey@yandex.ru,
Ковган Дмитрий Владимирович— младший научный сотрудник, d_kovgan@list.ru, Институт горного дела УрО РАН,
Мезенцев ОлегГекович— заместитель директора, ООО ЕЗСМ «Континент», 1@ezsm66.ru, Леонов Василий Александрович— директор, ООО ЕЗСМ «Континент», v1@ezsm66.ru
