CC BY
47
- разработка самосвала грузоподъемностью 360 т на базе 320-тонника. ггш
— Коротко об авторе
Егоров А.Н. - генеральный конструктор РУПП «БелАЗ».
--© И.В. Зырянов, 2008
УДК 622.001.89:622.68 И.В. Зырянов
РАЦИОНАЛЬНЫЕ МОДЕЛИ АВТОСАМОСВАЛОВ ДЛЯ КИМБЕРЛИТОВЫХ КАРЬЕРОВ ЯКУТИИ
~П конце восьмидесятых годов прошлого столетия в научно-Х-# технической, нормативной и специальной литературе ре-
79
комендовались основные параметры горнотехнических условий эффективной эксплуатации карьерных автосамосвалов - это глубина карьеров до 300 м и длина транспортирования до 5 км.
Данные рекомендации на тот период подтверждались технико-экономическими показателями работы подвижного состава и опытом отработки месторождений открытым способом.
За последние 15-20 лет ситуация в стране существенно изменилась. Границы открытых горных работ значительно расширились. Во многих проектных решениях предельная глубина эффективной добычи открытым способом определена - 500-600 м, а длина транспортирования до 10 км.
Наиболее характерна данная ситуация на коренных алмазоносных месторождениях Якутии.
Вертикальное распространение рудного тела предопределило ситуацию, когда до 60-70 % объемов горной массы находится на глубине до 300 м. Применение же альтернативных транспортных систем (наклонно-клетевых подъемников, дизель-троллейвозов, канатно-подвесных дорог и др.) в настоящее время в Акционерной Компании "АЛРОСА" не целесообразно (не успевают окупаться инвестиции и не решен ряд технических аспектов).
Эксплуатация карьерных автосамосвалов в АК "АЛРОСА" осуществляется в жестких климатических и горно-технических условиях.
Среднегодовая температура находится в пределах от -7 °С до -14 °С. Диапазон изменения температуры наружного воздуха от +35 °С до -65 °С. Скорость ветра - от 1,5 до 3,5 м/сек. Длина транспортирования от 1,8 до 21км. Величина средневзвешенного уклона съезда в карьерах 71-75 %о, а на нижних горизонтах достигает 80100 %о при среднем расстоянии транспортирования 5-10 км.
Трехсотметровая высота подъема на кимберлитовых месторождениях была преодолена в начале 90-х годов на трубке "Мир" и трубке "Удачная". С учетом доразведки запасов полезного ископаемого на глубоких горизонтах были пересмотрены проектные решения и установлена окончательная глубина открытой разработки наиболее крупных карьеров - "Мир" -520 м, "Удачный"-600 м, "Юбилейный" - 500 м.
Перед специалистами-транспортниками тогда еще ПНО "Яку-талмаз" была поставлена задача - не допустить ухудшения техни-
80
ко-эксплуатационных и технико-экономических показателей работы карьерных автосамосвалов в динамике развития карьеров.
В качестве основного направления принималась к реализации программа по увеличению срока службы (ресурса) подвижного состава. Фактический пробег до списания в 1990-1993 годах достигал: НД-1200 - 400 тыс. км, БелАЗ-7548 - 240-275 тыс. км, БелАЗ-7519 - 130 тыс. км.
Как известно, основным показателем ресурса является индивидуальный остаточный ресурс - продолжительность эксплуатации от момента контроля его технического состояния до достижения предельного состояния.
Поэтому можно рассматривать прогнозирование индивидуального остаточного ресурса как своего рода систему управления процессом закупа (через комплектацию), а также процессом эксплуатации, технического обслуживания и ремонта.
Вопрос комплектации рассматривался в трех направлениях: выбор типа трансмиссии для автосамосвалов грузоподъемностью класса 120-136 т, выбор рациональной модели автосамосвалов из одного класса грузоподъемности и разработке технических требований по оснащению конкретной модели автосамосвала узлами и агрегатами с соответствующими показателями надежности и экономичности для определенного месторождения.
Опыт эксплуатации БелАЗ-7519 и НД-1200 показал их низкую эффективность при достижении глубины карьера "Удачный" 280320 м. Перегрев элементов трансмиссии не позволял обеспечить
стабильность грузопотока, срок службы машин не соответствовал
*
утвержденных в стране нормативам.
Было принято решение о приобретении самосвалов с гидромеханической трансмиссией САТ-785 и в дальнейшем САТ-785В.
С целью выбора рациональной модели самосвала из одного класса грузоподъемности (рынок предлагал не менее 5 моделей) в АК "АЛРОСА" была разработана методика, учитывающая технический и эксплуатационный уровень карьерных самосвалов для конкретных горно-технических и климатических условий.
* О единых нормах амортизационных отчислений на полное восстановление основных фондов карьерного хозяйства СССР. Постановление Совета Министров СССР от 22.10.1990 г. №1072, 110 с.
81
Используя, в том числе, и указанную методику, в 1992-1994 гг. в АК "АЛРОСА" стали поступать БелАЗ - 75125 и Наи1рак 510Е. В декабре 1991г. специалисты ПНО "Якуталмаз" обосновали требования и завод ПО "БелАЗ" принял к реализации проект по оснащению самосвалов импортным двигателем КТА-38С и генератором "Ка1о". Это была первая попытка использования БелАЗов с импортными комплектующими на постсоветском пространстве.
В результате удалось увеличить более чем в 2 раза ресурс Бе-лАЗ-75125 в условиях карьера "Юбилейный".
Значительный опыт эксплуатации самосвалов БелАЗ-7540, 7540А-1 свидетельствует об их хорошей приспособленности к условиям россыпных алмазоносных месторождений. Они имеют неплохие эксплуатационные показатели при относительно невысокой стоимости. Самосвалы используются в Анабарском ГОКе при разработке россыпных месторождений и на вспомогательных работах в Айхальском и в Мирнинском ГОКах. БелАЗ-7540 А-1 приобретается в северном исполнении - с нижним капотированием двигателя, двойным остеклением, дополнительным утеплителем и отопи-телем, платформой с самозапирающимся задним бортом, приспособленной для перевозки ледсодержащих песков. Задний борт обеспечивает увеличение коэффициента загрузки автосамосвала.
Использование БелАЗ-7548 с двигателем ЯМЗ-240Н также не обеспечивало его надежную работу в условиях карьера "Мир". Приходилось работать с внутрикарьерной перевалкой. Следовательно, потеря производительности, дополнительное количество погрузочной техники, "замораживание" внутри-карьерного пространства под промежуточный склад.
Применение в конце 80-х годов самосвалов с двигателем большей мощности ЯМЗ-84.01.10-06 позволило транспортировать руду и пустые породы с нижних горизонтов до фабрики и отвалов уже без остановки. Но ресурс двигателя до капитального ремонта был невелик.
С 1998 г. в АК "АЛРОСА" стали поступать самосвалы грузоподъемностью 40-42 т с двигателем КТА-19С с наработкой до капитального ремонта 14-16 тыс. мото-часов.
По результатам опытной эксплуатации в 2003-2004 гг., 6 ед. БелАЗ-75473 грузоподъемностью 45 т, принято решение о дальнейшем формировании парка машин данного класса именно этой моделью.
82
Кроме того, Белорусский автозавод только для АК "АЛРОСА" изготавливает БелАЗ-75473 в расширенной специальной комплектации: система охлаждения с центральной крыльчаткой вентилятора и с муфтой фирмы Rochford; двухрядный блок радиаторов от самосвала БелАЗ-7512; рама с усиленными лонжеронами и поперечинами, удлиненная на 300 мм для установки двухрядных радиаторов; новый опрокидывающий механизм с рукавами высокого давления фирмы "Manuli"; карданный вал между двигателем и ГМП с упругой муфтой PCS 433 фирмы Stromag; шины Brigestone; централизованная автоматическая система смазки Lincoln; платформа с запирающимся задним бортом и увеличенной на 200 мм высотой бокового борта (для Мирнинского ГОКа, чтобы не допускать про-сыпей алмазосодержащих песков и руды).
Парк большегрузных автосамосвалов представлен в том числе машинами Белорусского автозавода: БелАЗ-75125, 7512А,751311. Последняя модель показала большую (на 25%) производительность, чем у БелАЗ-75125.
Специальная комплектация БелАЗ-751311 состоит в следующем: двигатель КТА-50; централизованная система смазки Lincoln; муфта Rochford; боковое и лобовое капотирование; двухрядный радиатор; управляемые жалюзи радиатора; предпусковая смазка двигателя; регулятор повышения оборотов холостого хода двигателя при низких температурах; пневмостартер; освещение моторного отсека; воздушные фильтры под элементы "Дональдсон".
Кроме того, расширены и гарантийные обязательства:
• срок гарантии на самосвал составляет 24 месяца с даты ввода в эксплуатацию, в том числе на силовое оборудование;
• гарантируется работа в течение 42 тыс. мото-часов рамы, балки передней оси и корпуса заднего моста; в течение 5 лет грузовой платформы без учета нормативного абразивного износа;
• коэффициент технической готовности - 0,9 - в течение первого года эксплуатации и 0,87 в течение второго года.
С целью создания определенной конкуренции самосвалам САТ-785В, эксплуатирующимся в Удачнинском ГОКе на протяжении 17лет и в целом хорошо зарекомендовавшим себя в жестких горно-технических и климатических условиях, но требующих больших затрат на запасные части при эксплуатации, в АК "АЛРОСА" в дальнейшем при отработке тр."Юбилейная" планируется приобретение самосвалов грузоподъемностью 136т БелАЗ с элек-
83
троприводом переменно-постоянного тока фирмы General Electric. С целью унификации также приобретена первая партия Unit Rig МТ 3300АС с электроприводом переменно-постоянного тока фирмы General Electric
Анализ структуры себестоимости транспортной работы в АК "АЛРОСА" автосамосвалов грузоподъемностью 120-136т показал, что основные статьи затрат - это ТО и Р (21-45%), шины (10-12 %), топливо (16-17 %), которые и определяют приоритетные направления работ при эксплуатации и ремонте машин.
Проблема ходимости шин в АК "АЛРОСА" решается с "двух сторон". Во-первых, это фирмы-поставщики, которые заинтересованы в промышленном испытании и дальнейшем использовании своей продукции в экстремальных условиях эксплуатации. Они предлагают привлекательные для потребителя условия, а именно: повышенную гарантию по ходимости шин, подбор рациональной модели для конкретного месторождения, ремонтопригодность шин - т.е. технологии их восстановления при больших порезах, сервисное сопровождение и т. д.
Во-вторых, в АК "АРОСА" проделана большая работа по обоснованию рациональной конструкции дорожных одежд вусло-виях вечной мерзлоты с учетом категории и срока существования дорог; определены допустимые скорости движения в зависимости от ровности дорожного полотна по критерию долговечности рам и шин; для каждой модели автосамосвалов и погрузочных средств разработаны рациональные паспорта загрузки, а также применяется положение по Компании о материальной заинтересованности работников за экономию материально-технических ресурсов.
Внедрение указанных мероприятий позволило с 1995 по 2004 г. увеличить ходимость шин размера 33.00-51 более чем в 2,5 раза. Фактический пробег достиг более 90 тыс.км.
Эксплуатация в одинаковых условиях в карьере "Удачный" САТ-785, НД-1200, БелАЗ-7519 показала их существенную разницу в расходе топлива, соответственно 120, 140, 160 г/ткм, что в дальнейшем было учтено при выборе рациональной модели автосамосвала и силовой установки.
Установка на БелАЗ-7548 двигателя фирмы Cummins позволило в Мирнинском и в Айхальском ГОКах снизить расход топлива на единицу транспортной работы на 11-14 %.
84
Комплектация самосвалов грузоподъемностью 40-136 т радиальными шинами также способствовала снижению потребления топлива (по данным фирмы Brigestone по сравнению с диагональными шинами радиальные обеспечивают до 23 % меньшее сопротивление качению, а самосвал при этом на 6-8 % меньше расходует топливо).
Указанные мероприятия позволили в целом по АК "АЛРОСА" обеспечить даже некоторое удельное снижение расхода топлива, несмотря на тенденцию к повышению высоты подъема горной массы.
В области ремонта основные направления работ в АК "АЛРО-СА" связаны с повышением качества ремонта основных узлов в условиях структурных подразделений Компании. Так, участок по ремонту двигателей фирмы Cummins был впервые в СНГ сертифицирован на автобазе технологического транспорта карьера "Юбилейный" Айхальского ГОКа.
Использование оригинальных запасных частей реализуется через сервисную сеть завода БелАЗ (БелАЗ-Сервис-Айхал), по прямым договорам с фирмой-изготовителем (Caterpillar) или через официальных дилеров (Global Technology Group для автосамосвалов Unit Rig).
Внедрение данных мероприятий позволяет обеспечить стабилизацию наработки основных узлов до капитального ремонта при ежегодном ухудшении горнотехнических условий, например ДВС САТ-785В:
2001 год - 19752 мото-час
2002 год - 19951 мото-час
2003 год - 20334 мото-час
2004 год - 20942 мото-час
Реализация технической политики в области эксплуатации и ремонта позволила с 2001года достичь на лучших моделях карьерных автосамосвалов в АК "АЛРОСА" более чем 100 тыс.км пробега в год на одну среднесписочную машину.
Также в середине 90-х годов достигнута положительная динамика производительности подвижного состава по Компании, даже при постоянно возрастающей глубине (таблица).
В АК "АЛРОСА" определен рациональный класс грузоподъемности карьерных автосамосвалов для отработки коренных алмазоносных месторождений: это 40-45 т и 120-136 т. Понижение гор-
85
ных работ предопределило, что основным параметром, лимитирующим использование машин большой грузоподъемности, является ширина транспортного средства.
Так, выполненные исследования на примере до углубки трубки "Интернациональная" показали значительную (до 30 %) зависимость дополнительного объема вскрыши от ширины самосвала:
Ширина самосвала, м Ширина проезжей части, м Объем дополнительной вскрыши, тыс.т. куб.м(%)
3,8 12 -
4,6 14 1800 (15%)
4,8 14,5 2250 (19%)
5,0 15 2700 (23%)
5,4 16 4500 (30%)
У производителей карьерной техники наметилась тенденция повышения грузоподъемности автосамосвалов при ширине ранее выпускавшихся. Данные модели в будущем могли быть реальной альтернативой существующему парку, но это в перспективе.
В настоящее время в АК «АЛРОСА» с целью повышения эффективности отрабатываемых месторождений на нижних горизонтах и вовлечение в отработку новых, но менее рентабельных, планирует использование транспортных средств способных преодолевать повышенные уклоны (до 160 и более промилле).
Основные фирмы-изготовители выпускают шарнирно-сочлененные автосамосвалы с колесной формулой 6х6, которые согласно СНиП 2.05.07-91, могут применяться на технологических дорогах с твердым покрытием на уклонах 150-170 %о.
При этом максимальный эффект достигается на дорогах именно с уклонами более 160 %о. Насколько известно специалистам АК АЛРОСА, отечественная промышленность требуемого класса машин не выпускает, что является сдерживающим фактором внедрения новой технологии. Прорабатываются варианты применения импортных машин с другими компоновочными решениями. Следовательно, на данный момент остается открытым вопрос о рациональной модели транспортного средства для решения поставленных задач.
На основании изложенного можно сделать следующие выводы:
1. Границы эффективной эксплуатации автотранспорта с колесной формулой 4х2 при отработке месторождений открытым способом в настоящее время могут быть значительно расширены и
86
составить: высота подъема горной массы - 500-600 м и длина транспортирования - до 10 км.
2. Реализация организационных и технических мероприятий с учетом совершенствования конструкций карьерных автосамосвалов позволяет обеспечить не ухудшение их технико-эксплуатационных показателей в динамике развития карьеров в экстремальных условиях эксплуатации.
3. За счет технического прогресса при конструировании и изготовлении карьерных автосамосвалов и внедрения новых технологий при их эксплуатации и ремонте обеспечивается повышение конкурентоспособности систем карьерного авто-транспорта по сравнению с альтернативными при отработке ограниченных в плане глубоких карьеров.
4. Повышение эффективности отрабатываемых месторождений и вовлечение в отработку новых (с низким содержанием алмазов) возможно за счет применения транспортных средств с иными конструктивными решениями способными преодолевать повышенные продольные уклоны (более 160 %о). гттш
— Коротко об авторе -
Зырянов И.В. - д.т.н., Якутнипроалмаз АК "АЛРОСА".
-© л.Н. Макаров, Ю.А. Слфропщков,
С.Н. Флоренцев, 2008
УДК 622.001.89:622.68
Л.Н. Макаров, Ю.А. Сафроненков, С.Н. Флоренцев
КОМПЛЕКТ ТЯГОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ
ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТРАНСМИССИИ
ПЕРЕМЕННО-ПЕРЕМЕННОГО ТОКА САМОСВАЛА
ГРУЗОПОДЪЕМНОСТЬЮ 240 т
~П большегрузных карьерных самосвалах грузоподъемно-А^стью более 100 т в подавляющем большинстве применяется электромеханическая трансмиссия. По сравнению с механической (гидромеханической) трансмиссией электрическая передача обеспечивает меньшие эксплуатационные затраты из-за исключе-
87
