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.
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 предыдущем материале мы уже коснулись новых шарнирно-сочлененных самосвалов, производимых компанией BELL. Напомним, что речь идет о недавно предложенной заказчикам серии «Е», включающей четыре полноприводных трехосных модели грузоподъемностью от 18 до 28 т: В18Е, В20Е, В25Е и В30Е полная масса которых, соответственно, 33,3, 33,5, 42,8 и 47,2 кг, а максимальная вместимость кузова - 11,0 (первые два), 15,0 и 17,5 м3. Если кратко, упомянутые машины отличаются полностью переработанной кабиной с улучшенными шумоизоляцией и органами управления, двигателями Mercedes-Benz с более высокими экологическими характеристиками (уровень Tier 3), сохранившими при этом прежние приемистость и возможности холодного пуска, а также применением легких высокопрочных материалов в конструкции ходовой части, что позволило улучшить соотношение полезной нагрузки к полной массе.
Из технических особенностей самосвалов серии «Е» отметим 6-диапазонную планетарную коробку передач Allison с возможностью блокировки гидротрансформатора, применение межколесных дифференциалов повышенного трения и автоматически блокируемого дифференциала в раздаточной коробке, с помощью которых регулировка тягового усилия происходит без участия водителя, а также эффективную на крутых и продолжительных спусках систему автоматического торможения с использованием мощного тормоза-замедлителя, удерживающего самосвал на невысокой скорости при отпускании педали газа. В защищенной в соответствии со всеми современными требованиями кабине обращают на себя внимание регулируемое сиденье на пневмоподвеске с настраиваемой жесткостью и пневматической спинкой, система пуска двигателя без ключа, а также отображающий наиболее актуальную информацию, включая диагностику и выбранные настройки, 10-дюймовый цветной монитор. Добавим, что применяемые дисковые тормозные механизмы на колесах самосвалов серии «Е» по выбору заказчика могут быть как сухого, так и мокрого типа.
А в следующем году стартует производство самого грузоподъемного в мире шарнирно-сочлененного самосвала : двухосного, со сдвоенной ошиновкой задних колес, рассчитанного на перевозку до 60 т груза.
Но не один BELL задает тонн на рынке шарнирно-сочлененных самосвалов: конкуренты не дремлют! С их стороны заказчикам предложен целый ряд довольно интересных новинок.
Caterpillar
Компания Caterpillar приступила к выпуску усовершенствованных шарнирно сочлененных самосвалов трех моделей: Их грузоподъемность составляет, соответственно, 32,7, 38 и 41 т, а грузовместимость кузовов достигает 20,5, 23 и 25 м3. Первый оснащен 452-сильным двигателем Cat C15 ACERT мощностью 452 л.с., а двое других - двигателем C18 ACERT, развивающим 511 л.с.
Для рынков со строгим контролем экологических параметров самосвалы оснащают версиями вышеупомянутых дизелей стандарта Tier 4 Final/Stage IV с системой избирательной каталитической нейтрализации. Но, при этом, по прежнему возможна и установка менее совершенных с экологической точки зрения силовых агрегатов.
Новая коробка передач Cat CX38 с возможностью переключения под нагрузкой наделена девятью передачами переднего и двумя передачами заднего хода, а также рядом электронных систем, увеличивающих производительность машины, включая систему управления давлением в муфтах сцепления (ECPC), повышающую плавность переключения, и систему управления производительностью (APECS), обеспечивающую оптимальный выбор передаточных ступеней с целью снижения расхода топлива.
В трансмиссии предусмотрен автоматический выбор передач в соответствии с рабочими условиями, а также автоматическое понижение передаточной ступени для интенсивного ускорения. Неполное раскрытие дроссельной заслонки позволяет переключать КПП при малых оборотах двигателя, обеспечивая повышенную топливную эффективность, снижение шумности и упрощая маневрирование на низких скоростях.
В зависимости от вида находящегося под колесами грунта система автоматического регулирования тяги изменяет уровень блокировки межосевого и межколесных дифференциалов трех мостов, освободив оператора от необходимости ручного включения блокировок, экономя топливо за счет пропорционального включения блокировки муфт в зависимости от рабочих условий и не препятствуя маневрированию на узких участках.
Кроме того, предусмотрена система автоматического управления замедлением. Для этого используется комбинированная работа моторного тормоза, коробки передач и рабочего тормоза без вмешательства со стороны оператора.
К другим способствующим увеличению общей производительности функциям относятся система помощи при начале движения на подъем и система, включающая рабочие тормоза во время пауз в движении, будь это ожидание на месте погрузки или задержка из-за заторов на площадке.
Компания America Corp. порадовала своих приверженцев двумя новыми моделями шарнирно-сочлененных самосвалов: HM300-5 и HM400-5 грузоподъемностью, соответственно, 28 и 40 т. Высота расположения бортов кузова (2,8 и 3,1 м) и его грузовместимость позволяют машинам работать в одной технологической цепочке с гидравлическими экскаваторами и колесными погрузчиками с объемом ковша 3,8 - 7 м3.
Машины оснащены соответствующей всем современным требованиям безопасности унифицированной кабиной повышенной комфортности, оборудованной гидропневматической подвеской. Дизайн приборной панели имеет более плавные, чем прежде, очертания. Сиденье водителя с многочисленными регулировками положения подушки и высокой спинки оснащено пневмоподвеской и системой подогрева. Рядом с ним - сиденье инструктора. Кабина оборудована регулируемой рулевой колонкой, кондиционером, аудиосистемой и электростеклоподъемниками, а ее эффективная звукоизоляция позволяет снизить внутренний уровень шума до 73 дБ(А).
Вся необходимая информация о работе машины и «подсказки» по оптимизации расхода топлива выводятся на многофункциональный 7-дюймовый монитор, «говорящий» на 25 языках. Сюда же передается изображение с видеокамеры заднего обзора. Самосвалы оснащены эксклюзивной системой Komatsu EMMS с расширенными диагностическими возможностями, что позволяет оперативно отслеживать все неполадки и уменьшить время, необходимое на ремонт. Дополняет картину Komtrax - система удаленного мониторинга с возможностью доступа через Интернет или приложение для смартфонов и планшетных компьютеров.
Оба самосвала оснащают рядным 6-цилиндровыми дизелями Komatsu (модель HM300-5 - 11-литровым 324-сильным, а модель HM400-5 - 15,2-литровым 473-сильным), которые снабжены турбокомпрессором с изменяемой геометрией (KVGT), интеркулером, системой впрыска топлива высокого давления Common Rail, системой избирательного каталитического восстановления (SСR), устройством рециркуляции отработавших газов (EGR) и передовой системой электронного управления. Эти двигатели отвечают американскому экологическому Tier 4 Final и европейскому экологическому стандарту Stage IV Engine.
С каждым из двигателей агрегатируется 6-диапазонная гидромеханическая коробка передач. Раздаточная коробка снабжена понижающей передачей. Система тяги K-TCS (Komatsu Traction Control System), контролируемая электроникой, вкупе с фирменной антипробуксовочной системой автоматически блокирует межосевой дифференциал, а при необходимости притормаживает колеса при ухудшении дорожных условий. В нужный момент водитель может заблокировать дифференциалы всех мостов прямо во время движения. Централизованная система контроля K-Atomics управляет работой двигателя и коробки передач.
Все ведущие мосты новых самосвалов снабжены гидропневматическими упругими элементами. Спереди установлена полузависимая подвеска типа De Dion, задние мосты связаны с рамой А-образными направляющими рычагами, а между собой - продольными балансирами, которые опираются на резиновые подушки. Многодисковым тормозам с гидравлическим приводом, работающим в масляной ванне, во время движения на спуске помогает тормоз-замедлитель.
У HM300-5 геометрический объем кузова составляет 13,4 м3, а «с шапкой» - 17,1 м3, тогда как у HM300-5, эти параметры, соответственно, 18,2 и 24 м3.
После успешных испытаний в Австралии двух новых подземных самосвалов компании Sandvik Mining началось их серийное производство. Двухосные полноприводные модели TH551 и TH663 грузоподъемностью 51 т и 63 т разработаны для горных выработок размером, соответственно, 5х5 и 6х6 м. Чтобы обеспечить эффективную работу звеньев производственной цепи, в кузова самосвалов помещается ровно три ковша : для первого это Sandvik LH517, а для второго - Sandvik LH621.
Новинки отличаются повышенной производительностью и оснащены более чем 60 системами безопасности, призванными защитить оператора, обслуживающий персонал и сам самосвал. Среди других особенностей машин можно отметить самое лучшее в своем классе тяговое усилие, уменьшенные габариты и увеличенную скорость преодоления подъемов.
Увеличенная на 35% по сравнению с предыдущими моделями кабина оснащена регулируемым сиденьем водителя с индивидуальной подвеской и четырехточечным ремнем безопасности, а также сиденьем инструктора. На дисплей автоматизированной системы управления выводится вся информация о состоянии основных систем. Плавность хода повышает подвеска ведущего моста на передней полураме - новшество для машин такого типа. Добавим, что в распоряжении оператора - небольшой холодильник, соединенный с системой климат-контроля.
В стандартом варианте TH551 оснащают 700-сильным 6-цилиндровым Volvo TAD1642VE-B (16,1 л), в заказном - Volvo TAD1662VE той же мощности, но удовлетворяющим экологическому стандарту Tier 4-Interim или Stage IIIB, что позволяет отказаться от сажевого фильтра и сократить затраты, связанные с вентиляцией шахт. На TH663 ставят «шестерку» Cummins QSK19 (19 л) мощностью 771 л.с. С двигателями агрегатируют гидромеханические коробки передач с электронным управлением. Замедление и остановку обеспечивают дисковые тормоза всех колес, охлаждаемые маслом.
Применение в конструкции несущей рамы высокопрочных сталей снизило массу TH663, позволив поднять его грузоподъемность на три тонны по сравнению с предшественником. У кузовов TH551 TH663 полезным объемом 28 и 36 «кубов» нижние углы для лучшей сходимости перевозимого материала сделаны скругленными.
Обе машины оснащены внешними световыми индикаторами, по которым оператор погрузчика определяет, насколько заполнен кузов. Другая система контролирует массу груза в платформе и позволяет, к примеру, оценить производительность с учетом информации о положении самосвала и действующей смене.
Чтобы избежать длительных простоев из-за частых приколов шин, в конструкцию передней и задней полурам самосвалов могут встраиваться бортовые гидравлические домкраты. Также применяется система контроля давления и температуры воздуха в шинах, с помощью которой, в частности, удается избежать возгорания шин.
У компания JCB - тоже . Правда, с приставкой «мини», поскольку их грузоподъемность лежит в пределах от 1 до 10 т. Машины оснащенны двигателями мощностью от 20 до 120 л.с. и предназначены для работ в стесненных условиях стройплощадок и на труднодоступной для обычной техники местности. В данную линейку включены шарнирно-сочлененные высокопроходимые самосвалы четырех наиболее востребованных классов грузоподъемности: компактные на 1-2 т груза (для подрядчиков, занимающихся строительством домов и благоустройством территорий), на 3-3,5 т груза (для общестроительных работ и аренды), а также более крупные самосвалы грузоподъемностью 6 и 9-10 т, спроектированные для использования при проведении масштабных земляных работ.
Всю вышеназванную технику компания JCB предложит с классическим подъемным или с вращающимся кузовом, а также с механической или гидростатической трансмиссией. Отметим, что самосвалы грузоподъемностью 6 т оснастят инновационным двигателем JCB Ecomax, отвечающим наиболее строгим европейским стандартам по выбросам Stage IIIB/US Tier 4. Что интересно: этот двигатель не требует установки дорогостоящего сажевого фильтра (DPF), тем самым упрощая техническое обслуживание и снижая стоимость эксплуатации.
ЯМАЛ
Российские предприятия не оставляют попыток занять свое место на отечественном рынке шарнирно-сочлененных самосвалов. Наш журнал уже рассказывал о чебоксарском трехосном ЧЕТРА С33 грузоподъемностью 33,5 т и двухосном К-708.2 Петербургского тракторного завода грузоподъемностью 25 т: первый дебютировал на выставке СТТ-2013, второй - на выставке СТТ-2014. Оба пока относятся к опытным образцам, хотя их разработчики полны решимости запустить упомянутые машины в серийное производство.
Теперь к названным самосвалам присоединились шарнирно-сочлененные внедорожники серии «Ямал». Инициатор проекта - компания «Ямалспецмаш», производственные мощности которой находятся в Ульяновске. В качестве партнера она привлекла ООО «Уральский завод специальной техники» (УЗСТ) из Миасса (входит в холдинг «Уралспецмаш»). Отправной точкой можно считать создание базового шасси «ЯМАЛ В4» (4х4), первый образец которого изготовили на Петербургском тракторном заводе. А самосвалом «ЯМАЛ В-4 DT» (В-422) машина стала после установки на нее 8,5-кубового (с «шапкой» 12-кубового) самосвального кузова.
Данную модель разработали для всесезонной перевозки сыпучих и навалочных грузов массой до 20 т в условиях полного бездорожья и при значительных отрицательных температурах. В первую очередь это территории Ямало-Ненецкого и Ханты-Мансийского автономных округов. А заказчиками новинки выступили МЧС, компании «НОВАТЭК» и «Газпром».
Особое внимание проектировщики уделили прочности и вездеходным качествам самосвала: широкопрофильные шины размером 1650x1050 или 1760x1176 мм обеспечивают удельное давление на грунт на уровне 350 г/см2, а дорожный просвет - более полуметра! Машина может форсировать полутораметровые броды, а в случае проведения подготовительных работ - преодолевать водные препятствия глубиной до 2 м. При этом, чтобы вписаться в допустимые габариты по ширине (2550 мм) для применения на дорогах общего пользования самосвал оснащают шинами 23.5R25.
Передняя и задняя полурамы коробчатого сечения связаны между собой центральным шарниром, который допускает их значительное перемещение. Первоначально машину предлагали с 6-цилиндровым 240-сильным дизелем Cummins 6CTA8.3-C240 (8,3 л) и «автоматом» ZF 4 WG-190 с четырьмя передними и тремя задними скоростями. Однако теперь для удешевления ее также собираются выпускать в комплектации с V-образной «восьмеркой» ЯМЗ-238 (14,86 л, 300 или 330 л.с.), а также с 6-цилиндровым дизелем ММЗ Д-262.2S2 (7,98 л, 250 л.с.). Ту же цель преследует установка более доступной по цене полуавтоматической коробки передач модели 744 R1 1700 либо механической ХТА 158.37.001-1 (6 передних ступеней и 2 задние) с плавным переключением под нагрузкой. Во всех случаях встроенная в коробку передач двухступенчатая «раздатка» обеспечивает полный привод или же привод только на задние колеса. Неразрезные мосты с гипоидными главными передачами и ступичными планетарными редукторами оборудованы самоблокирующимися дифференциалами. Причем передний мост получил рессорную подвеску с амортизаторами, а задний жестко крепится к полураме. В штатное оснащение входит предпусковой подогреватель двигателя Webasto.
Самосвал, полная масса которого достигает 35,5 т, оснащен рабочими барабанными тормозами с раздельным пневматическим приводом для переднего и заднего мостов. Гидравлическая система объединена и задействуется как в системе рулевого управления, так и для подъема грузовой платформы. Пара гидроцилиндров опрокидывает кузов на угол 60°.
Двухместная герметизированная кабина, заимствованная от грузовика МАЗ-MAN, установлена на четырех жестких креплениях. Она снабжена встроенным каркасом безопасности, термо- и шумоизоляцией, системой вентиляции, подрессоренным регулируемым сиденьем с трехточечным ремнем, обогревом и обдувом ветрового стекла, а также воздушным отопителем Webasto. Предусмотрено и откидное спальное место.
Самым недавним творением «Ямалспецмаш» и УЗСТ стал трехосный самосвал «ЯМАЛ A-6425» с колесной формулой 6х6, который в значительной степени унифицирован с двухосной моделью. Машина оснащена 330-сильным дизелем ЯМЗ-238 ДЕ2 (альтернатива - ММЗ Д-262.2S2 мощностью 250 л.с.). Средний ведущий мост с самоблокирующимся дифференциалом выполнен проходным. Геометрическая вместимость кузова 10,6 м3 (с «шапкой» - 13,5 м3). Телескопический гидроцилиндр, расположенный у переднего борта, опрокидывает грузовую платформу на угол 50°.
Испытания «ЯМАЛ-6425» показали необходимость доработки его конструкции, поэтому решение о серийном выпуске этой модели пока не принято.
МОАЗ
Сегодня Могилевский автозавод, традиционно специализирующийся на разработке различных машин шарнирно-сочлененной конструкции, входит в состав «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ». Специально для шахтеров его конструкторами недавно создана и сейчас готовится к производству новая погрузочно-транспортная машина для подземных работ . От ныне выпускаемых предприятием моделей данного класса и назначения она отличается несколькими значительными нововведениями. В частности, МоАЗ-75290 оснастили соответствующим экологическим требованиям MSHA дизелем Cummins SL-C280 мощностью 280 л.с. с электронной системой управления и диагностики, новой гидромеханической 6-диапазонной коробкой передач, современной объединенной гидросистемой, а также усовершенствованной кабиной с улучшенными отделкой, шумоизоляцией и эргономикой, которая удовлетворяет стандартам безопасности ROPS и FOPS.
Эксплуатационная масса 9-метрового МоАЗ-75290 составляет 22 т, грузоподъемность - 25 т, габаритная высота - 2,63 м. Шарнирно-сочлененный самосвал с приводом на все колеса оснастили 10,2-кубовым кузовом, емкость которого с «шапкой» достигает 12 «кубов».
Но что еще более важно - в Могилеве спроектированы и проходят испытания сразу несколько моделей шарнирно-сочлененных самосвалов! Их семейство включает , которые оснащены дизелями Cummins и автоматическими планетарными трансмиссиями Allison. Первая, МоАЗ-75041, рассчитана на перевозку 27 т груза, а объем ее кузова составляет 13 «кубов» (16,5 «кубов» с «шапкой»). Двигатель развивает 340 л.с. Средний в линейке по тоннажу МоАЗ-7506 в своем 17-кубовом кузове (с «шапкой» 22,4 м3) может перевозить до 36 т, а мощность его двигателя 457 л.с. Двигатель третьего шарнирно-сочлененного самосвала, получившего обозначение МоАЗ-75035, развивает 608 л.с. Грузоподъемность этой модели выше, чем у многих аналогов и достигает 50 т, а полная масса машины 90 т. Геометрический объем кузова МоАЗ-75035 и объем кузова с «шапкой», соответственно, 23 и 29 м3.
Все перспективные белорусские шарнирно-сочлененные самосвалы укомплектованы предпусковым подогревателем и эффективными многодисковыми тормозными механизмами с масляным охлаждением. Раздаточная коробка двухступенчатая, межколесные и межосевые дифференциалы для улучшения проходимости снабжены механизмами блокировки. Кабина подрессорена и изолирована от рамы, сиденье водителя установлено на пневмоподвеске.
Думается, будет верно предположить, что большинство из описанных здесь новинок в обозримой перспективе предложат российским заказчикам. Причем очень возможно, что конкуренцию «иномаркам» в какой-то мере смогут составить российские и белорусские аналоги. Если, конечно, у разработчиков этой прежде никогда не производившейся у нас техники хватит энергии, опыта, а главное - средств довести ее до серийного производства.
Валерий Васильев, Константин Закурдаев
Шарнирно-сочлененные самосвалы применяются на строительных и карьерных работах, где необходима повышенная проходимость и маневренность. Техника широко используется в горной отрасли на открытых горных разработках на обводненных карьерах, на строительных площадках в условиях низкой проходимости, при отсыпке грунта во время вскрышных работ. Также шарнирно-сочлененные самосвалы применяются и в нефтяной отрасли при обустройстве месторождений и строительстве трубопроводов.
Сочлененные самосвалы по сравнению с шоссейными самосвалами имеют ряд преимуществ - позволяют осуществлять строительство в условиях низкой проходимости, могут преодолевать крутые подъемы, имеют малый радиус разворота и высокую маневренность, поэтому способны работать на ограниченной площади, способны передвигаться по асфальту и в местностях, где дороги отсутствуют.
Трехосные шарнирно-сочлененные самосвалы обладают шестью ведущими колесами. Кроме того, современные сочлененные самосвалы укомплектовываются выключателем межколесного дифференциала.
Компания Volvo является одним из ведущих производителей данной техники. В настоящее время в ее продуктовой линейке имеется 4 модели сочлененных самосвалов грузоподъемностью от 19,4 тонн до 30,6 тонн.
Шарнирно-сочлененные самосвалы производства Volvo снабжаются системой FS с гидроцилиндрами на каждом колесе. Имеется система полной подвески, которая предохраняет технику от толчков и ударов при движении по неровной местности. Также шарнирно-сочлененные самосвалы оборудованы силовой передачей, двумя колесными формулами и пятью режимами работы.
Компания Caterpillar выпускает шарнирно-сочлененные самосвалы с 1985 года. Сейчас техника представлена 4 моделями, две из них имеют собственные модификации. Так, сочлененные самосвалы модификации «Ejector» укомплектовываются системой, так называемой, принудительной разгрузки - имеется подвижная стенка в кузове, которая выталкивает его содержимое, поэтому становится возможна разгрузка на ходу, без опрокидывания кузова.
Компания Komatsu выпускает несколько моделей самосвалов, которые снабжаются рамой коробчатого сечения и кузовом большой вместимости. Шарнирно-сочлененные самосвалы Komatsu обладают гидропневматической подвеской с жесткой рамой. На переднем мосту применяется подвеска типа «Де Дион», задние мосты монтируются на динамическую балансирную конструкции.
Также шарнирно-сочлененные самосвалы производства Komatsu характеризуются наличием сочлененного рулевого управления, многодисковых тормозов мокрого типа и устройством замедления, имеющим гидравлическое управление.
Сочлененные самосвалы Terex укомплектовываются автоматической коробкой передач, гидростатическим рулевым управлением с усилителем, стальным кузовом.
Шарнирно-сочлененные самосвалы Bell представлены пятью моделями. Передняя конструкция подвески данной техники включает в себя необслуживаемые квадратные тяги, которые установлены на резине, и поперечные тяги, имеющие опору на маслозаполненные стойки. Кроме того, компания производит шарнирно-сочлененные самосвалы на гусеничном ходу. Сочлененные самосвалы производства Hydrema обладают поворотным механизмом кузова, за счет чего техника способна разгружаться назад и в любую из боковых сторон.
Также шарнирно-сочлененные самосвалы производят такие компании, как Astra, Case, JCB, Komatsu, Liebherr, Moxy, БелАЗ, МоАЗ, BALTIETS.
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
Компания Komatsu предлагает 3 модели самосвалов с шарнирно-сочлененной рамой, производимые на заводе г. Моока (в 50 км от г. Токио) в Японии. Модели HM300, HM350 и HM400 имеют эксплуатационную массу 22,5, 28,55 и 30,3 тонны соотвественно. Самосвалы оборудованы рамой коробчатого сечения и кузовами с большой вместимостью из толстой, устойчивой к износу стали, имеющей твердость по Бринелю 400.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
Компания TEREX представляет на рынке самосвалов с шарнирно-сочлененной рамой машины 7-го поколения моделей ТА25, ТА27, ТА30, ТА35 и ТА40 грузоподъемностью от 23 до 38 тонн. На моделях ТА25, ТА30 оборудованы двигателями марки / с турбокомпрессором, на остальных машинах применяются двигатели производства Detroit Diesel Series 60 с турбокомпрессором, 6-цилиндровые, с электроуправлением (Tier 3). 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
Компания Bell Equipment , один из ведущих европейских машиностроителей, представляет пять моделей самосвалов с шарнирно-сочлененной рамой. Это модели, произведенные на заводе в г. Айзенах (Германия) B25D, B30D, B35D, B40D, и B50D массой 18,3, 19,5, 28,0, 29,97 и 36,09 тонн соответственно. Все самосвалы BELL оборудованы двигателями марки Mercedes Bens с механическим впрыском с электронным блоком и трансмиссией или Allison . 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
Почти 2-х кратный в период 2005-2007 г.г. рост рынка самосвалов с шарнирно-сочлененной рамой на территории России подтверждает, что интерес российских потребителей к этому типу машин возрастает. Специалисты прогнозируют успешное будущее данному классу техники. Прежде всего, эта уверенность подкрепляется ростом добычи минерального сырья, освоения новых месторождений и интенсивным возведением объектов транспортной инфраструктуры в малоосвоенных районах страны. Все это требует именно тех достоинств, которыми обладают самосвалы с шарнирно-сочлененной рамой.
Елена Антропова
Июнь 2008 год
