CC BY
34
http://dx.doi.org/10.30686/1609-9192-2018-6-142-21-23
Применение электромеханической трансмиссии на карьерных самосвалах БЕЛАЗ
А.Ф. Казубенко, начальник бюро электрических трансмиссий НТЦ УГК ОАО «БЕЛАЗ»
История широкого применения электромеханической трансмиссии (ЭМТ) на карьерных самосвалах большой грузоподъемности началась в 1960-х годах.
Первые самосвалы БЕЛАЗ серии 7549 грузоподъемностью 75 т с ЭМТ были оснащены тяговым генератором постоянного тока типа ГПА и электродвигателями постоянного тока с последовательным возбуждением. Коммутационная аппаратура силовой части системы управления была заимствована на железнодорожном электротранспорте, а основным элементом управления характеристиками электрических машин являлся магнитный усилитель.
Механическая характеристика электродвигателя практически идеально подошла для тяговых целей. В итоге самосвалы с ЭМТ получились более легкими в управлении, чем машины с гидромеханической передачей, уменьшение количества механических узлов привело к увеличению надежности, возможность замедления самосвала электрическим путем позволила увеличить эффективность замедления без износа механических частей, снизились затраты на расходные материалы. Все это послужило основой к дальнейшему развитию и активному применению на самосвалах большой грузоподъемности электрического привода колес. Сегодня электрическая трансмиссия применяется на машинах БЕЛАЗ грузоподъемностью от 90 до 450 т, а также на погрузчиках с вместимостью ковша 11,5 м3.
Но при всех своих достоинствах ЭМТ постоянного тока имеет ряд недостатков, которые на определенном этапе явились сдерживающим фактором их применения. Так, на самосвалах с дизельным двигателем, мощность которого превышала 800 кВт, применение тягового генератора постоянного тока стало проблематичным по ряду причин:
- массогабаритные показатели;
- снижение надежности щеточно-коллекторного узла при больших рабочих токах;
- увеличение цены привода непропорционально повышению мощности.
Вышеупомянутые причины подтолкнули разработчиков к применению на карьерных самосвалах БЕЛАЗ серии 7521 грузоподъемностью от 170 т вместо генератора постоянного тока синхронного генератора с пассивным (неуправляемым) выпрямителем. Такая конфигурация ЭМТ прочно вошла в конструкцию карьерных самосвалов и применяется до настоящего времени.
Долгие годы ЭМТ с синхронным генератором и электродвигателями постоянного тока доминировала в конструкции карьерных самосвалов большой грузоподъемности. За
Первый карьерный самосвал БЕЛАЗ-7549 с электромеханической трансмиссией
это время значительное развитие получила система управления ЭМТ. В качестве системы управления начали применяться программируемые контроллеры. Преимущества новых систем в управлении приводом были очевидны: гибкость, автоматизация настроек, простота выявления неисправностей и т.д.
На современном высоко конкурентном мировом рынке, заказчики хотят выбирать лишь самые эффективные самосвалы с низкими эксплуатационными расходами и высокой надежностью.
Это в первую очередь зависит от трансмиссии самосвала -как основного компонента в цепочке, влияющей на формирование стоимости тонны перевозимого груза. Современные тенденции в технологическом цикле перевозок на открытых разработках полезных ископаемых направлены в сторону сокращения времени цикла, более высоких нагрузок и сокращения стоимости владения транспортным средством. Это обязывает горнодобывающие предприятия приобретать надежные самосвалы, которые должны выдерживать большие нагрузки и работать в экстремальных условиях от +55 до -60 °С, в карьерах с высокой запыленностью и сложными дорожными условиями.
Развитие силовых полупроводниковых приборов и микропроцессорных систем управления позволило создать ЭМТ нового поколения - переменного тока, конкурентную по цене, превосходящую по тягово-динамическим характеристикам привод постоянного тока и обладающую широкими возможностями в части оптимизации алгоритмов управления.
И сегодня БЕЛАЗ разработал и внедрил в производство новые модели самосвалов грузоподъемностью от 90 до 450 метрических тонн, с электрической трансмиссией переменного тока.
карьерный транспорт
ОАО «БЕЛАЗ»
Новые карьерные самосвалы БЕЛАЗ серии 7518 грузоподъемностью 180 т
Применение асинхронного электродвигателя в ЭМТ объясняется простотой его конструкции и высокой надежностью, связанной с отсутствием щеток и коллектора. При более полном использовании мощности дизельного двигателя самосвалы с трансмиссией переменного тока обеспечивают эффективный старт из-под ковша экскаватора, движение под уклон с большей скоростью, а по горизонтальной поверхности со скоростью более 60 км/ч. Раздельное управление крутящим моментом колес улучшает способность тро-гания самосвала на рыхлом дорожном покрытии и увеличивает его противобуксовочные свойства.
Особенности конструкции асинхронных тяговых электродвигателей и более совершенное управление электродинамическим замедлением позволяют удерживать грузовик на более высоких скоростях и обеспечивают плавное замедление вплоть до полной остановки, с возможностью удержания самосвала без применения механических тормозов. Применение тормозных установок увеличенной мощности позволяет обеспечивать длительный спуск загруженного самосвала на уклонах до 16%.
Новые преобразователи на IGBT (биполярный транзистор с изолированным затвором) характеризуются высокой эффективностью. Помимо этого, они имеют уникальную степень эксплуатационной безопасности и надежности. IGBT транзисторы допускают высокую частоту переключения, которая улучшает качество тока электродвигателей. Транзисторы не требуют применения с ними снабберов и имеют менее сложные драйверы (модули управления). IGBT транзисторы имеют высокую перегрузочную способность, что позволяет использовать их в схеме без предохранителей.
Двигатели переменного тока позволяют сэкономить на расходных материалах и затратах на техническое обслуживание. Отсутствие коллекторного узла сводит техническое обслуживание электродвигателей к минимуму.
Раздельное управление крутящим моментом увеличивает срок службы шин.
Система управления привода переменного тока означает отсутствие силовых контакторов и других компонентов, включающих в себя расходные материалы. За исключением периодической чистки, система по своей сути не требует технического обслуживания. Система привода также имеет современную структуру диагностики, что упрощает ремонт и сокращает среднее время ремонта.
Благодаря улучшению характеристик электрического торможения, возможности замедления до полной остановки, на самосвалах с новыми системами привода достигается меньший износ механических тормозов.
Карьерный самосвал БЕЛАЗ-75315 грузоподъемностью 240 т с трансмиссией переменного тока
карьерный транспорт
ОАО «БЕЛАЗ»
Наряду с классической схемой охлаждения элементов системы электропривода, с приводом вентилятора, механически связанным с дизельным двигателем, на новых моделях самосвалов применяются автономные вентиляторы с электрическим приводом. Это позволяет организовать эффективное охлаждение всех элементов трансмиссии, в любых режимах работы независимо от частоты вращения дизельного двигателя. Автономное управление системой охлаждения позволяет оптимизировать управление отбором мощности дизельного двигателя и добиться наилучшей топливной экономичности.
Наряду с внедрением трансмиссии переменного тока на карьерной технике предприятия в настоящее время специалисты научно-технического центра ОАО «БЕЛАЗ» модернизировали карьерные самосвалы с трансмиссией переменно-постоянного тока грузоподъемностью 136, 220 т. В составе техники применена инновация ОАО «БЕЛАЗ» - бесконтак-торный шкаф управления трансмиссией, основанный на работе полупроводниковых приборов. Первая машина с этим узлом БЕЛАЗ-75306 успешно эксплуатируется на Бачатском угольном разрезе (в составе УК «Кузбассразрезуголь»). По результатам испытаний машины в 2017 г. на ОАО «БЕЛАЗ» начато изготовление опытно-промышленной партии карь-
ерных самосвалов грузоподъемностью 136, 220 т с бескон-такторными шкафами. В перспективе разработка позволит значительно снизить затраты на техническое обслуживание самосвалов с трансмиссией переменно постоянного тока, повысить надежность их работы.
В будущем БЕЛАЗ намерен продвигаться дальше и предлагать заказчику решения, которые помогут достичь эффективной работы во всех аспектах горнодобывающей промышленности.
ОАО «БЕЛАЗ» - управляющая компания холдинга «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ»
Республика Беларусь, г. Жодино, ул. 40 лет Октября, 4 тел.: (+3751775) 3-27-82, 3-26-23, 3-37-37 факс: (+3751775) 7-01-37 e-mail: [email protected] www.belaz.by
Новый карьерный самосвал БЕЛАЗ-75Э20 грузоподъемностью 290 т
Еще одной важной вехой в развитии ОАО «БЕЛАЗ» стал выпуск карьерного самосвала БЕЛАЗ серии 75320, представляющей новый класс грузоподъемности 290 тонн
В арсенале самосвала БЕЛАЗ-75320 двигатель Cummins мощностью 2125 кВт (2850 л.е.), который в совокупности с трансмиссией переменного тока нового поколения фирмы General Electric обеспечит оптимальную тягу на уклонах в условиях эксплуатации. Помимо этого, трансмиссия машины позволит реализовывать функции:
- противоюзовой системы,
- противобуксовочной системы,
- системы стабилизации скорости на спуске,
- автоматического ограничения скорости,
- системы контроля и диагностики.
Серьёзные нагрузки, которые получает машина в
процессе перевозок, компенсируются надежной рамой самосвала выполненной с применением литых элементов в местах наибольших напряжений. Высокая надежность несущих элементов самосвала (рама, ведущий мост, передняя ось) обеспечивается современными конструкторскими решениями, подтвержденными расчетами на всех этапах проектирования, и испытаниями после производства самосвала.
Современный интерьер кабины разработан для комфортной работы водителя и позволяет эффективно управлять самосвалом. Низкий уровень шума в кабине достигается за счет улучшенных обивочных и изоляционных материалов. Рабочее место водителя спроектировано с учетом современных требований безопасности, эргономики и ортопедии, что в совокупности с высокой плавностью хода самосвала снизит утомляемость водителя во время его работы.
Климат в салоне обеспечивает отопительно-кондиционерный блок,
который обогревает водителя зимой и охлаждает летом. За функциональность и удобство управления самосвалом отвечает информационный ЖК-дисплей, на который выводится основная информация о работе машины.
С выпуском новой модели самосвала техника БЕЛАЗ будет представлена во всех классах грузоподъемности мировой линейки карьерных самосвалов. Внедрение БЕЛАЗ-75320 в горнодобывающий сектор позволит значительно увеличить производительность и сократить себестоимость добычи и перевозки горных пород.
Ведется работа по продвижению техники этого класса на внешние рынки - серьезный интерес к машине проявлен в Мексике. Продажа самосвалов грузоподъемностью 290 т в эту латиноамериканскую страну станет новым событием в продвижении карьерных самосвалов БЕЛАЗ на мировой рынок.
