CC BY
72
© Л.И. Трухнов, 2015
УДК 65
Л.И. Трухнов
НОВЫЕ И ПЕРСПЕКТИВНЫЕ РАЗРАБОТКИ ОАО «БЕЛАЗ» - УПРАВЛЯЮЩАЯ КОМПАНИЯ ХОЛДИНГА «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ» - ГОРНЯКАМ
Приведены общие сведения о предприятии и перспективные направления развития продукции ОАО «БЕЛАЗ». Представлены разработанные и воплощенные в металл четыре наукоёмких проекта: карьерный самосвал БЕЛАЗ-75581 грузоподъемностью 90 т с электромеханической трансмиссией четвёртого поколения, особенности его конструкции и преимущества; погрузчик БЕЛАЗ-78250 с объемом ковша 11,5 м3 грузоподъемностью 20-22 т. Уникальность данной машины обеспечивают прогрессивные технические решения по целому ряду систем и узлов; роботизированный самосвал БЕЛАЗ грузоподъемностью 130 т. Дальнейшее развитие конструкции самосвала предполагает разработку полностью автономно управляемой машины без участия человека; новый класс самосвалов особо большой грузоподъемности — свыше 450 т БЕЛАЗ-75710. Впервые в мире, за счёт комплекса оригинальных новаторских инновационных технических решений, БЕЛАЗу удалось сконструировать и создать карьерный самосвал наивысшей грузоподъёмности.
Ключевые слова: карьерный самосвал, БЕЛАЗ, электромеханическая трансмиссия, высокая производительность, надёжность, безопасность эксплуатации, надежная конструкция и технология.
История совместной работы заводских конструкторов с научными учреждениями страны насчитывает уже более полувека. Вряд ли найдется другая область машиностроения, в которой надёжность, экономичность и безопасность эксплуатации были бы столь актуальны, как при создании карьерной техники, работающей в сложных, а порой экстремальных условиях крайнего севера и знойного юга. Обеспечить выполнение этих требований невозможно без проведения фундаментальных и прикладных исследований. Только внедрение научно-исследовательских разработок не только в процесс проектирования, но и в процесс создания белорусских карьерных машин позволяет выпускать продукцию высокого технического уровня,
34
способную успешно конкурировать с лучшими зарубежными аналогами.
Говоря о БЕЛАЗе, как о единственном на территории бывшего Союза производителе карьерной техники, наверное, нет необходимости представлять присутствующим его продукцию. Скажу только, что первой машиной, сошедшей с заводского конвейера в 1958 году, был 25-тонный МАЗ-525, производство которого было передано с Минского автомобильного завода, а уже в 1960 году только что созданная конструкторская служба Белорусского автомобильного завода приступила к проектированию БЕЛАЗов — самосвалов принципиально новой конструкции для разработки полезных ископаемых открытым способом. Первенцы БЕЛАЗа — 27-тонный БЕЛАЗ-540 и 40-тонный БЕЛАЗ-548 получили широкое признание мировой горной общественности и награды крупнейших Международных выставок. Более чем за пять десятилетий нами разработано и выпущено более 600 модификаций карьерных самосвалов грузоподъемностью от 27 до 450 т и другой техники для обслуживания горно-транспортных работ, строительно-дорожной, подземной и техники для металлургических предприятий. И все это — практически 100% собственные разработки конструкторско-экспериментальной службы БЕЛАЗа.
Накопленный уникальный опыт и подтвердившая свою высокую эффективность, созданная на БЕЛАЗе система разработки, испытаний и постановки на производство новой продукции получила дополнительное развитие после создания в 2003 году собственного научно-технического центра в составе управления главного конструктора карьерной техники, отдела главного конструктора подземной и строительно-дорожной техники, экспериментального цеха и испытательной лаборатории с испытательным полигоном.
Система автоматизации проектных работ, включающая высокопроизводительные компьютеры с набором современных проектно-конструкторских программ, позволяющих осуществлять прочностной анализ несущих элементов и узлов будущей машины; собственные методики конструирования определяющих узлов и агрегатов, наработанные в сотрудничестве с отечественной наукой, испытательный комплекс экспериментального
35
цеха, дающий возможность моделировать нагрузки на узлы и агрегаты, возникающие в процессе эксплуатации выпускаемой техники; современное высокотехнологичное оборудование, на котором изготавливаются детали будущих машин; испытательный полигон с его испытательными трассами, имитирующими различные участки карьерных дорог, позволяют нам уже с первых опытных образцов создавать работоспособную и высокоэффективную технику. И то, что первые опытные машины, еще не получив воплощение в металле, зачастую имеют своего покупателя — прекрасное тому подтверждение.
Заводской сектор науки включает в себе также скоординированную работу научно-технического центра «НАН Беларуси — ОАО «БЕЛАЗ» и творческую инициативу работающих в научно-техническом центре предприятия двух кандидатов технических наук, 6 аспирантов, 2 выпускников аспирантуры, получивших квалификацию исследователей, и 3 магистров. Об успехах фирменной белазовской науки ежегодно рассказывают порядка 30 публикаций, подготовленных специалистами НТЦ для специализированных горных и машиностроительных изданий России и других стран СНГ и дальнего зарубежья.
В условиях жесткой конкуренции среди изготовителей карьерной техники горнодобывающие предприятия отдают предпочтение машинам, способным обеспечить наибольшую производительность при наименьших затратах. Благодаря интенсивному развитию фирменной науки на ОАО «БЕЛАЗ» за последние два года разработаны и воплощены в металл четыре прорывных (наукоёмких) проекта, о которых считаю уместным сегодня упомянуть:
Первый проект расширил диапазон применения электромеханических трансмиссий (ЭМТ) на карьерных самосвалах в сторону снижения их грузоподъёмности (рис. 1). Этот шаг оказался нетрадиционным для мировых произво-
Рис. 1. Автосамосвал БЕЛАЗ-75581 с ЭМТ
36
дителей карьерной техники, т.к. в мировой практике разработки считалось, что на самосвалах г/п до 100 т наиболее эффективна гидромеханическая трансмиссия (ГМТ).
Однако в 2012 году, впервые в мире был разработан и изготовлен к/с БЕЛАЗ-75581 г/п 90 т с электромеханической трансмиссией четвёртого поколения. В настоящее время этот самосвал успешно проходит испытания в условиях эксплуатации в 42-м регионе РФ и, в сравнении с самосвалами такой же грузоподъёмности, но с ГМТ, имеет лучший показатель по себестоимости тонно-километр перевозимого груза.
Такого успеха позволили добиться преимущества электрического привода над применяемым ранее гидромеханическим:
- улучшились тяговые, скоростные и тормозные характеристики самосвала;
- повысилась его надёжность работы, снизились эксплуатационные затраты на техническое обслуживание и ремонт.
(Для справки: На сегодняшний день на конвейере производится сборка 65-го шасси этого самосвала).
2. Второй проект — самый большой в линейке предприятия фронтальный погрузчик БЕЛАЗ-78250 с объемом ковша 11,5 м3 грузоподъемностью 20-22 т (рис. 2). Это вдвое больше, чем у предшественника, коим является БЕЛАЗ-7822: вместимость его ковша составляет 6 м3, а грузоподъемность — 10 т.
Впрочем, величина — не единственное, чем выделяется новый погрузчик среди другой техники, выпускаемой нашим предприятием. Уникальность данной машины обеспечивают прогрессивные технические решения по целому ряду систем и узлов, а именно:
- электромеханическая трансмиссия переменного тока производства питерского завода «Электросила», филиала ОАО «Силовые машины», тогда как
старые наши погрузчики — с гидромеханической трансмиссией;
- унификация с 90-тонным карьерным самосвалом БЕЛАЗ-75581;
Рис. 2. Погрузчик БЕЛАЗ-78250
37
- современная объединенная гидросистема, призванная обеспечить надежность и высокую динамику работы погрузчика БЕЛАЗ-78250, полностью управляемая компьютером;
- нестандартное рулевое управление: в кабине нового погрузчика нет привычного для нас руля, а установлены два электронных джойстика: правый отвечает за рабочее оборудование (нечто подобное применяется и на наших серийных погрузчиках), а левый, что является для нас новшеством, берет на себя функции рулевого колеса и управляет электротрансмиссией;
- система автоматического позиционирования рабочего оборудования, позволяющая водителю-оператору автоматически осуществлять поднятие ковша на предустановленные высоты и возвращать его в рабочее положение;
- взвешивание груза: датчики на рабочем оборудовании осуществляют взвешивание поднимаемого груза. Эта информация отображается на жидкокристаллическом дисплее на панели приборов в кабине погрузчика. Все это позволяет просуммировав данные, посмотреть, насколько загружен самосвал.
Новый погрузчик продемонстрировал работу в паре с карьерным самосвалом грузоподъемностью 130 т в апреле текущего года, когда потребители нашей техники и партнеры съехались в Жодино на традиционную научно-техническую конференцию. Кстати, в этом году данное мероприятие было посвящено 55-летию управления главного конструктора научно-технического центра ОАО «БЕЛАЗ».
3. Третий проект, расширивший границы воображения потребителей — роботизированный самосвал БЕЛАЗ грузоподъемностью 130 т (рис. 3).
В отличие от своего предшественника — самосвала с дис-
танционным управлением, роботизированный самосвал способен двигаться по заранее заданному маршруту. В процессе движения самосвала, к диспетчеру, по беспроводному каналу связи, поступает вся
Рис. 3. Роботизированный самосвал
38
необходимая информация о дорожной обстановке, состоянии систем управления. Движение самосвала к месту погрузки или разгрузки в автономном режиме обеспечивается высокоточной системой спутниковой навигации GPS/Глонасс. Оптико-электронная система, установленная на самосвале, обеспечивает безопасность вождения машины при любых погодных и климатических условиях, а также в любое время суток.
Данная разработка призвана снизить риск для человека при работе в местах с опасными условиями эксплуатации, а также устранить воздействие вредных факторов окружающей среды.
Необходимо также отметить, что опытный оператор в непрерывном технологическом цикле успешно управляет четырьмя-пятью роботизированными самосвалами.
На сегодняшний день, по заказу потребителей, завод готов устанавливать оборудование для роботизированного управления на любую модель карьерного самосвала БЕЛАЗ с электромеханической трансмиссией грузоподъёмностью от 90 до 450 т.
Дальнейшее развитие конструкции самосвала предполагает разработку полностью автономно управляемой машины без участия человека.
4. Четвертый проект открыл заглавную в мировой практике страницу в новом классе самосвалов особо большой грузоподъемности — свыше 450 т.
Впервые в мире, за счёт комплекса оригинальных новаторских инновационных технических решений, БЕЛАЗу удалось сконструировать и создать карьерный самосвал наивысшей грузоподъёмности. Впервые, за всё время существования мирового рынка карьерной техники, карьерный самосвал с маркой «БЕЛАЗ» вышел на первое место по грузоподъёмности.
При создании БЕЛАЗ-75710 конструкторы завода отошли от классической схемы проектирования карьерных самосвалов. За основу было принято направление на достижение надёжности, компактности, существенного
Рис. 4. Автосамосвал БЕЛАЗ-75710
39
увеличения производительности в сочетании с выполнением требований международных и европейских стандартов по безопасности.
Уникальность самосвала нового поколения БЕЛАЗ-75710, обеспечивают новые, прогрессивные технические решения по целому ряду систем и узлов:
- — наивысшая грузоподъёмность и высокая проходимость достигнуты за счёт применения восьми шин и полного привода всех колёс;
- высокая маневренность обеспечена применением двух поворотных осей и оригинальной кинематики поворота;
- высокая устойчивость самосвала достигнута установкой стоек стабилизаторов, что является ноу-хау в системе подвески;
- экономичность расхода топлива обеспечена применением оптимального алгоритма работы двухдизельной моторной установки. Суммарная мощность силовых модулей составляет 4600 л.с.
- высокая производительность, надёжность и безопасность эксплуатации — за счёт применения электромеханической трансмиссии переменного тока с электрическими дифференциалами и противобуксовочной системой.
Этот исполин может преодолевать кратковременные продольные уклоны дорог до 18%. Его максимальная скорость — 64 км/ч.
Расчётная производительность нового самосвала на 25% выше существующих карьерных самосвалов наивысшей грузоподъёмности.
Научно-техническим центром предприятия определены основные направления развития карьерной и горнодобывающей техники до 2020 года. Это позволит своевременно реагировать на все изменения на рынке в части выпуска новых видов продукции, её модернизации по заявкам потребителей.
И в заключении хотелось бы отметить, что качество продукции ОАО «БЕЛАЗ» сегодня — это результат работы всего предприятия, это не только надежная конструкция и технология, а прежде всего, люди — инженеры и рабочие, руками которых создается эта уникальная техника, с учетом современных требований и пожеланий потребителей.
40
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ
Трухнов Леонид Иванович — заместитель генерального конструктора, главный конструктор по карьерной технике ОАО «БЕЛАЗ», управляющая компания холдинга «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ», Республика Беларусь, Жодино, e-mail: L. [email protected]
BELAZ NEW AND CHALLENGING PRODUCT DESIGNS AND DEVELOPMENT—BELAZ-HOLDING MANAGEMENT COMPANY TO MINERS
Truhnov Leonid I., Deputy General Designer, Chief Designer in Mining Equipment of OJSC «BELAZ», Management Company of Holding «BELAZ-HOLDING», Republic of Belarus, Zhodino, e-mail: L. [email protected]
Given general information about enterprise and prospective directions of OJSC «BELAZ» products development. Four science-intensive projects engineered and realized in metal: 90 tonnes BELAZ-75581 mining dump truck equipped with fourth-generation electromechanical transmission, its design features and advantages; 20-22 tonnes BELAZ-78250 loader equipped with 11.5m3 bucket. Uniqueness of this vehicle is provided by progressive engineering solutions for a series of assemblies and systems; 130 tonnes BELAZ robotized dump truck. Further development of the dump truck design stipulates development of fully autonomous dump truck without involvement of a person; new class of ultrahigh payload capacity dump trucks — over 450 tonnes BELAZ-75710 dump truck. OJSC «BELAZ» managed to design and produce mining dump truck of ultrahigh payload capacity for the first time in the world due to package of original innovative engineering solutions.
Key words: mining dump truck, BELAZ, electromechanical transmission, high efficiency, reliability, operating safety, reliable design and technology.
UDC 65
41
