ВЕЛИКАНЫ, ПОКОРИВШИЕ ПЕСОК И ГРАВИЙ

Работа в горнодобывающих карьерах России сопровождается сложными климатическими, горно-геологическими и дорожными условиями, превращающимися в настоящую проверку на прочность как для людей, так и для эксплуатируемых машин. Впрочем, есть транспортные гиганты, которым под силу справиться и не с такими испытаниями, и имя этим поражающим своими размерами покорителям песка и гравия – самосвалы.

Большинство горных предприятий России расположено в зонах резкоконтинентального климата со свойственными ему резкими перепадами температур и пониженным атмосферным давлением. Сами же карьерные дороги представляют собой чередование подъемов и спусков разной величины и длины с продольным уклоном дорог 10-12 %, а на отдельных участках и того больше. Из-за данных особенностей уменьшается мощность двигателей, увеличивает расход топлива и ускоряет износ всех деталей и систем, из-за чего возрастает стоимость транспортировки ресурсов автомобильным транспортом по сравнению с железнодорожным.

Впрочем, есть у самосвалов и ряд преимуществ:

Относительно высокая маневренность машин, возможность работы на относительно тесных площадках, в труднодоступных забоях.
Меньшие затраты на строительство и поддержание временных дорог по сравнению с железнодорожным транспортом.
Высокая производительность в комплексе с одноковшовыми экскаваторами.
Высокая мобильность парка как такового.
Подвижность и маневренность самосвалов способствуют эффективному проведению селективной выемки, усреднению руд непосредственно в карьере.

Поэтому, когда необходимо осуществить перевозку на расстояние от одного до пяти км по дорогам с переменным профилем и большим числом поворотов, множество временных дорог с неудовлетворительным покрытием, самосвалы являются оптимальным решением.

Самосвалы разные нужны, самосвалы разные важны

В настоящее время наибольшее распространение при работе в карьерах получили самосвалы трех типов: строительные грузоподъемностью 10-25 т для передвижения по дорогам общего пользования, строительные с шарнирно-сочлененной рамой грузоподъемностью 10-50 т и внедорожные карьерные грузоподъемностью 23…345 т. Отдельно стоит выделить карьерные автопоезда в составе седельных тягачей для буксировки самосвальных прицепов и полуприцепов, но данный тип менее распространен.

Использование строительных самосвалов в большинстве случаев ограничено их малой грузоподъемностью и затруднениями при перевозке крупнокусковых грузов, но при этом данный тип является незаменимым в местах, где перевозки технологически можно осуществлять только по дорогам общего пользования, на перевозке сыпучих и мелкокусковых грузов или в карьерах с малыми объемами добычи на плече до 40 км. Сейчас в России самосвалы «строительной группы» выпускают ЗАО «Бецема», заводы Пушкинский машиностроительный, «Урал», КАМАЗ, НефАЗ, КЗКТ («Русич») и «Яровит», в ближнем зарубежье – МАЗ, КрАЗ и МЗКТ («Волат»).

Внедорожные самосвалы с шарнирно-сочлененной рамой, для удобства также называемые ADT – от англ. articulated dump truck) используются на объектах, где от машины требуется повышенная проходимость и маневренность. Для отечественного рынка данный класс является относительно новым Класс автомобилей ADT в России является сравнительно новым, хотя первые попытки наладить их выпуск предпринимались еще в прошлом веке. На данный момент данный тип машин на российском рынке представлен машинами производства БЕЛАЗ, МоАЗ, ЧСДМ, Bell и Volvo. Также этот вид техники есть в номенклатуре ведущих мировых производителей Caterpillar, CNH (известны под марками Astra, Case, DDT, Link-Belt, FIAT-Kobelco, New Holand, O&K), Desmond, Hydrema, JCB, John Deere (также Hitachi), Kaelble, Komatsu, Mitsubishi, Moxy, NHL, Randon, Royal, RTC и Terex. Самосвалы с шарнирно-сочлененной рамой изготавливают с колесной формулой 4х2, 4х4, 6х4 и 6х6.

Когда необходимо перевезти и выгрузить взорванные или разрыхленные механическим способом породы в стесненных условиях подземных шахт, при добыче полезных ископаемых и строительстве тоннелей, используются специальные подземные самосвалы. Их конструкция позволяет использовать и на открытых разработках, но с меньшей эффективностью. Такая техника выпускается сейчас Atlas Copco, Burdmachines, Bumar, Caterpillar-Elphinston, Dux, GIA (Kiruna Truck), Kaelble, Marcotte, Normet, Paus, Tamrock и YMC.

Но все-таки основным и наиболее востребованным типом самосвалов являются карьерные, или же карьерные машины. В настоящее основную часть рынка, более 95%, составляют самосвалы грузоподъёмностью до 40 т. Сейчас их выпуском занимаются более 20 компаний: БЕЛАЗ, МоАЗ, Ashok-Leyland, Bharat, Case, Caterpillar, Caterpillar-Elphinston, Hindustan, Hitachi (Euclid), Komatsu, Kyomsungsang (Kumsusan – Кымсусан), Kress, Liebherr, NHL, Perlini, Randon, Rimpull, Shaofeng (Шаофэн), Tamrock (Toro Supra), Terex (Unit Rig и Payhauler), Terberg и Zhonghuan (Чжунхуань). Разнообразие применяемых за многолетнюю историю развития самосвалов схем привело к тому, что наиболее целесообразной стала схема с приводом на задние колеса и разгрузкой кузова назад. Прочие схемы, такие как привод на переднюю, среднюю ось, поворотный кузов или кузов с боковой разгрузкой, думперы и прочие, в карьерах так и не прижились.

Если говорить о «тяжеловесах», то список наиболее грузоподъемных моделей ведущих производителей на данный момент следующий:

Terex MT 6300AC
Liebherr T 282 B
Caterpillar 797В
Terex MT 5500
БелАЗ 75600
Terex 33-19 Titan
Liebherr TI 274
Komatsu 930E
Euclid-Hitachi EH 5000
Euclid-Hitachi EH 4500
Komatsu 830E
БелАЗ 75306
Kress 200C
Terex MT 4400AC
Liebherr T 262
Caterpillar 793В
WABCO 3200В

Титаны среди исполинов

А теперь поговорим о конкурентной борьбе среди производителей. Но для начала ответьте на вопрос: какая ассоциация приходит на ум первой при упоминании слова «самосвал»? Большинство из нас наверняка тут же назовет «БелАЗ». «Белорусский автомобильный завод» является одним из семи ведущих в мире и единственным в СНГ производителем карьерной техники. За более чем полувековую историю предприятия здесь выпущено свыше 120 тысяч единиц карьерной техники. «БелАЗ» является экспортоориентированным предприятием: более 70 % продукции реализуется в России. Заводу принадлежит около 30 % мирового рынка карьерных тружеников, а машины его производятся работают почти в 50 странах мира.

Более половины парка самосвалов «БелАЗ» трудятся в карьерах по добыче руд черных и цветных металлов, характеризующимися особо сложными условиями эксплуатации. Значительная доля машин используется на угольных разрезах, в карьерах по добыче горно-химического сырья, нерудных ископаемых, на строительстве гидротехнических и ирригационных сооружений. Словом, практически везде, где необходимо перевозить большие объемы горной массы, используются «БелАЗы».

С каждой новой моделью грузоподъемность и размеры машин росли, и сегодня выпускаются БЕЛАЗ-75306 весом 156 т, способные принять в свой кузов 220 т породы. Как и большинство суперсамосвалов, БЕЛАЗ этой модели имеет электротрансмиссию: дизельный двигатель в 2300 л. с. вращает генератор, который дает ток на ведущие электродвигатели. Этого хватает, чтобы автомобиль развивал скорость 45 км/ч – больше и не нужно, учитывая сложность управления подобной техникой и особенности грунтовых дорог. Впрочем, специальные электронные системы, управляющие гидроусилителями руля и тормозов, освобождают водителей от излишних усилий, так что главное для них – не зевать.

На рынке крупных самосвалов лидирует Caterpillar, занявший эту нишу еще в 1963-м с выпуска 35-тонного самосвала Caterpillar 769. На данный момент в перечне продукции компании девять моделей карьерных автосамосвалов и четыре базовые модели строительных самосвалов с шарнирно-сочлененной рамой, не считая машин Elphinston, собираемых в Австралии.

Следом за Caterpillar идет компания Komatsu, специализирующаяся на производстве самосвалов производства грузоподъемностью 25-300 т. Активно конкурируют с этими гигантами на рынке компании Terex и Hitachi. В секторе сочлененных самосвалов выделяются компании CNH, Bell и Volvo, но основной упор они делают на использование своих машин в дорожном строительстве.

Карьерные «беспилотники»

Первый беспилотный самосвал был представлен компанией Caterpillar в 1996 году, впрочем, тогда спрос на нее был не велик. В начале XX века концерн, приступивший к продвижению самосвалов грузоподъемностью 240 т, вернулся к разработке. С годами экономическая целесообразность использования данного вида техники становилась очевидной: «беспилотники» отличаются повышенной на 20% производительностью способны работать в среднем на 2,5 часа в день больше своих традиционных коллег, в связи с чем их востребованность растет ото дня в день.

По данным на сентябрь 2017 года, на разных предприятиях по всему миру эксплуатировалось в полностью автономном режиме 56 беспилотных самосвалов Cat 793F, выпущенных в 2012 году. За четыре с половиной года непрерывной работы беспилотные самосвалы перевезли более 400 млн тонн горной массы. К концу 2017 года число задействованных в сфере добычи полезных ископаемых беспилотников Cat 793F возросло до 100.

В настоящее время американский концерн разрабатывает планы по адаптации беспилотной технологии для машин других брендов. Так, уже к 2019 году Caterpillar планирует завершить проект по установке такой системы на самосвалы Komatsu. Еще одна цель, стоящая перед компанией, – внедрение систем полной автоматизации для техники, применяемой в менее крупных карьерных производствах. На данный момент в портфеле Caterpillar присутствуют решения с полуавтоматическими операциями.

Не обошел стороной перспективные усовершенствования и ОАО «БЕЛАЗ». Так, еще в 2010 году завод представил совместную разработку с российским предприятием «ВИСТ Групп» – дистанционно управляемый 130-тонный самосвал БЕЛАЗ, созданный на базе модели БЕЛАЗ-7513 г/п 130 т с двигателем Cummins КТА-50С и электромеханической трансмиссией переменно-постоянного тока. На борту этой машины изначально было электронное управление трансмиссией и ДВС, а благодаря параллельному подключению электроцепей все штатные системы управления остались в своем первоначальном виде. Доработке подверглись тормозная система и рулевое управление. Управление карьерным самосвалом БЕЛАЗ может осуществляться в трех режимах: традиционном, командном (оператор находится в кабине самосвала), дистанционном (удаленное рабочее место оператора) и роботизированное автономное (оператор только контролирует бортовую систему удаленно).

Обмен информацией между самосвалом и удаленным рабочим местом оператора происходит через беспроводную передачу данных. В случае невозможности выполнения проверки целостности канала связи и передаваемых данных машина немедленно останавливается. В автономном режиме передвижение грузовика по заданному маршруту задается при помощи спутниковой навигации GPS/ГЛОНАСС, для передачи данных координат поправок от базовой станции до бортовой системы подключен дополнительный радиоканал.

На сегодняшний день БелАЗ сообщает о возможности установки оборудования для роботизированного управления на любой карьерный самосвал с электрической трансмиссией собственного производства грузоподъемностью от 90 до 450 т. По сообщениям представителей завода, в скором будущем машины будут работать полностью в автономном режиме при помощи роботизированной мобильной системы, над разработкой которой уже трудятся специалисты.

Принципиально новую концепцию «беспилотников» в 2016 году на выставке Mine Expo представил концерн Komatsu. Презентованный в рамках проекта опытный образец карьерного самосвала Komatsu IAHV г/п 230 т является частью системы управления автономным комплексом грузоперевозок. Машина обладает возможностью передвижения вперед и назад с одинаковой скоростью, полным приводом и управлением как поворотом, так и вращением всеми четырьмя колесами. Данные опции позволяют существенно сократить время на постановку самосвала под погрузку и разгрузку, а также экономится место в призабойной и разгрузочной зонах. Кроме этого, Komatsu IAHV может двигаться «крабовым ходом».

Автономная машина комплектуется двигателем Cummins QSK60, 2 700 л.с. (такой же установлен на моделях 860Е и 930Е). Трансмиссия представлена четырьмя электромоторами General Electric 150 AC, динамическим тормозом (как у самосвала 830Е), модифицированными бортовыми редукторами (как у 860Е-1К) и генератором GE 240 AC или GE GTA-41. Эксплуатационная масса (416 т) и грузоподъемные характеристики (230 т) самосвала ограничены максимальным типоразмером существующих шин (59/80R63). Такими же укомплектована машина 980Е (г/п 370 т). Примечательно, что Komatsu IAHV – это первый самосвал с электромеханической трансмиссией, произведенный в Японии с момента снятия с производства модели HD1200. На данный момент разработка находится в опытной эксплуатации на полигоне Komatsu рядом с Тусоном, США.

Еще одна «беспилотная» новинка – карьерный самосвал Unit Rig 3300 фирмы Terex Mining. Испытания машины провела российская компания VIST Robotics, дочерняя структура «ВИСТ Групп», на специальном полигоне в Марокко.
В ходе испытаний карьерный самосвал с полностью автоматизированным управлением самостоятельно проехал по заданному маршруту, а также совершил имитацию разгрузки. Вес беспилотника составляет 130 т. На данный момент машина уже умеет двигаться по заданным программой траекториям.

Кто на новенького?

Не желая утрачивать позиции на рынке, производители регулярно представляют более совершенные решения, удовлетворяющие запросы представителей горнодобывающей отрасли. Нередко презентацией для новинок MiningWorld Russia.

Так, на выставке в 2017 году компания «Скания-Русь» показала на выставке три модели четырехосных «майнинговых» самосвалов с колесными формулами 8х4 и 8х8. Машины G480CB8x8EHZ и G480CB8x4EHZ предназначены для работы в карьерах, на технологических дорогах c возможностью выхода на дороги общего пользования. Модели были представлены с кузовами производства компании KHKipper объемом 20 и 23 м3 соответственно. Первый грузовик — полноприводной, предназначен для перевозки инертных материалов в условиях бездорожья. Модель G480CB8x4EHZ, в свою очередь, предназначена для работы со скальными породами. Модель G440CB8x4EHZ оснащена кузовом Wielton объемом 31 м3, который способен решить любые задачи по перевозке угля.

Карьерные самосвалы Scania G480 и G440 созданы для перевозки больших объемов материалов в карьерах и месторождениях, а также в трудных дорожных условиях. Специально подобранные передаточные числа позволяют машинам преодолевать как повышенное сопротивление качению в условиях плохого дорожного покрытия, так и большие уклоны внутрикарьерных дорог.

Все три модели оснащаются 13-литровыми двигателями мощностью от 440 до 480 л. с., способными развивать крутящий момент до 2300 и 2400 Нм в диапазоне оборотов от 1000 до 1300 мин-1 соответственно. Силовые установки дополняются 12-ступенчатой автоматизированной коробкой передач с функцией Opticruise, а также ретардером, демультипликатором и понижающей передачей. Эргономичные и комфортные кабины Scania серии G комплектуются автономным отопителем, кондиционером, магнитолой и многими другими полезными опциями.

Компания «MAН Трак энд Бас РУС» в рамках MiningWorld Russia совместно с заводом «Бецема», давним партнером MAN в изготовлении самосвальных надстроек, представила автосамосвал с кузовом для перевозки угля, построенный на шасси MAN TGS 41.440 8х4 BB-WW. Самосвальный кузов с задней разгрузкой БЦМ-59 «Формат-Уголь» объемом 25 м3 изготовлен из сталей Hardox 450 и Domex 700 — из первой изготовлены пол (8 мм), передний и боковой борт (6 мм), в то время как из Domex 700 выполнен задний борт толщиной 5 мм. В качестве аналога предлагается сталь российского производства.

Среди других важных особенностей новинки следует упомянуть наличие разгрузочного фартука, защитного козырька на треть длины кабины и раскладной лестницы. В надстройке используется гидрооборудование Binotto. Полная масса самосвала-углевоза 41 000 кг. Машина рассчитана на эксплуатацию при наружной температуре до –50 °С. Обогрев передней стенки кузова, бортов и днища реализован посредством тепла отработавших газов. Первый и пока единственный экземпляр самосвалауглевоза МАN отправится в Кемеровскую область, где в течение года будет проходить опытную эксплуатацию.

Еще одна новинка – самосвал Tatra Phoenix T158-8P5R46 8 × 8.1R грузоподъемностью 31 110 кг с кузовом VS-mont объемом 24 м3. Машина оснащена 459-сильным двигателем PACCAR MX340HD уровня Евро-5, механической 16-ступенчатой КП ZF16S и 2-ступенчатой раздаточной коробкой Tatra 2.30 TRK. Все мосты самосвала ведущие (передний привод отключаемый), с качающимися полуосями. Подвеска передних мостов, рассчитанных на нагрузку 9 тонн, выполнена на пневмобаллонах с телескопическими амортизаторами и торсионным стабилизатором; задних 16-тонных — на пневмобаллонах и листовых рессорах. В самосвальной установке использовано гидрооборудование Binotto. Самосвалы Tatra рассчитаны на работу в суровых климатических условиях, в условиях бездорожья и в смешанном режиме — как на дорогах общего пользования, так и на пересеченной местности.

Впрочем, есть разработки, еще не успевшие засветиться на выставках. Так, накануне Volvo Construction Equipment (Volvo CE) анонсировала выход на рынки России и некоторых стран СНГ во втором квартале 2018 года линейки карьерных самосвалов, включающей 45-тонный R45D, 60-тонный R60D, 72-тонный R70D и флагманский 100-тонный R100E. R100E представляет собой абсолютно новый самосвал с жёсткой рамой, сочетающий в себе надежность, новейшие технологии и современный дизайн. Машина, обладая большой грузоподъемностью, высокой скоростью транспортировки, новым V- образным кузовом, производительной гидравликой, системой интеллектуального мониторинга и комфортному рабочему месту оператора, R100E помогает перемещать больше материала за меньшее время.

Разработка карьерных самосвалов R45D, R60D и R70D происходила под тщательнейшим инженерным контролем, гарантирующим полное соответствие стандартам Volvo. Карьерный самосвал Volvo обладает улучшенной обзорностью, обновленными системами безопасности, а также технической поддержкой и дизайном техники Volvo. В результате перехода на новые самосвалы марки Volvo, производство карьерных самосвалов под маркой Terex Trucks со временем прекратится.

Импорт экскаваторов в 2017 году[1]

Но что будет – то будет, а пока вернемся в прошлый год. 2017 отметился в машиностроительной отрасли не только появлением новых моделей самосвалов на отечественном рынке, но и увеличением, пусть и незначительной, доли импорта по сравнению с 2016 годом. Представляем результаты исследования рынка самосвалов с шарнирно-сочлененной рамой, карьерных, а также подземных машин, проведенного нашим партнером, компанией «ID-Marketing» (www.id-marketing.ru). Красным цветом отмечен общий объем импорта конкретного вида техники в 2017 году в штуках, зеленым – темп прироста к 2016 году, %.

составил 10 единиц техники.

Самосвалы с шарнирно-сочлененной рамой

195

82,24

Страна

шт.

Доля

2017/2016

Швеция

83

42,56