« - » — , УДК 629.353»БЕЛАЗ» О. Г. СТЕПУК, А. С. ЗУЁНОК (ОАО «БЕЛАЗ» — управляющая компания холдинга «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ») ДИЗЕЛЬТРОЛЛЕЙВОЗНЫЙ ТРАНСПОРТ БЕЛАЗ: ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ГОРНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ О. Г. СТЕПУК, и. о. первого зам. генерального директора по технической политике и инновационным технологиям — главный инженер А. С. ЗУЁНОК, начальник бюро компоновки НТЦ УГК Проанализирован опыт применения дизель-троллейвозов в условиях открытых горных работ, определены перспективы развития и использования дизель-троллейвозного транспорта с маркой «БЕЛАЗ» в горной промышленности. Приведены основные преимущества и недостатки работы самосвала в троллейвозом режиме. Ключевые слова: БЕЛАЗ, дизель-троллейвоз, опыт эксплуатации, эксплуатационные расходы, тягово-динамические характеристики. Основным видом технологического транспорта при добыче полезных ископаемых открытым способом является автомобильный, который во всем мире используется для перевозки примерно 80 % всей горной массы, в том числе в США и Канаде — 85 %, в Южной Америке — около 85, в Австралии — около 100, в Африке — более 90 %. В России и странах СНГ удельный вес карьерного транспорта приблизился к 75 %, причем в ближайшей перспективе он будет увеличиваться за счет расширения открытого способа добычи угля. Современный этап развития открытых горных работ характеризуется значительным увеличением глубины карьеров до 300–500 м, снижением производительности автотранспорта, повышением энергоемкости транспортного процесса, ухудшением экологической ситуации в карьерах вследствие их загазованности. С учетом условий развития открытых горных работ наиболее остро стоят вопросы экономии топлива и увеличения производительности. Внедрение в технологический цикл карьеров дизель-троллейвозного транспорта позволит решить эти проблемы. Первый дизель-троллейвоз марки «БЕЛАЗ» был изготовлен на Белорусском автомобильном заводе в 1964 г. Это экспериментальная модель дизель-троллейвоза БЕЛАЗ-7524-Э792 грузоподъемностью 65 т, конструктивно выполненная в виде автопоезда и укомплектованная полуприцепом геометрической вместимостью 34 м3 с задней разгрузкой для перевозки вскрышных скальных пород. В качестве тягача использовали шасси 40-тонного самосвала со всеми основными комплектующими узлами и агрегатами. При создании первого дизель-троллейвоза учитывали опыт специалистов Сокольнического вагоноремонтного завода, успешно освоивших производство грузовых троллейбусов с двумя системами привода — от электромотора и от двигателя внутреннего сгорания. Следует отметить, что одной из основных причин разработки и использования дизель-троллейвозов на открытых горных работах в то время явилось отсутствие надежных и экономичных дизелей, работающих в номинальном (80–90 %) режиме времени под нагрузкой. В 1965 г. были проведены испытания дизель-троллейвоза в троллейном режиме в г. Минске. В 1966 г. дизель-троллейвоз отправили на испытания в Красногорский угольный разрез. В 1968 г. с целью проведения межведомственных эксплуатационных испытаний были изготовлены еще два дизель-троллейвоза с электромеханической трансмиссией (ЭМТ). В ходе испытания дизель-троллейвозного транспорта были выявлены технические проблемы эксплуатации контактных сетей, определены технологические особенности применения троллейвозов. Так, установлено, что эксплуатация дизель-троллейвозов без длительных подъемов экономически нецелесообразна. В 1986 г. специалисты Белорусского автомобильного завода вернулись к идее создания дизель-троллейвозов. В этом же году был спроектирован дизель-троллейвоз БЕЛАЗ-75195 грузоподъемностью 110 т и изготовлено два опытных образца. Эксплуатационные испытания, проведенные на Куржункульском руднике Соколово-Сарбайского ГОКа (Кустанайская обл.), позволили определить эффективность использования дизель-троллейвозов по топливно-энергетическим показателям и произвести оценку эксплуатационных характеристик троллейвозного комплекса*. Результаты этих испытаний признали положительными, и было принято решение о создании перспективного дизель-троллейвоза. Однако эти планы не были осуществлены в связи с распадом СССР. © Степук О. Г., Зуёнок А. С., 2013 * Егоров А. Н., Бигель Н. В. Дизель-троллейвоз: вчера, сегодня, завтра // Горный журнал. 2010. № 11. С. 62–63. 52 ISSN 0017-2278 , 2013, № 1 « - » — , Сегодня при существующих ценах на дизельное топливо тема создания и ввода в эксплуатацию дизельтроллейвозного транспорта вновь стала актуальной. Специалистами ОАО «БЕЛАЗ» были определены следующие основные задачи работы в этом направлении: x создание дизель-троллейвозов грузоподъемностью 220–240 и 320–360 т на базе самосвалов с ЭМТ; x создание системы электроснабжения; x создание дорожного покрытия высокого качества. С этой целью специалистами БЕЛАЗа в 2011 г. изучен опыт эксплуатации дизель-троллейвозов в меднорудном карьере Lumwana, расположенном в Северо-Западной провинции Республики Замбии, в 65 км западнее г. Солвези. Работы в карьере ведет австралийско-канадская горнодобывающая компания Equinox Minerals Ltd. Разработка месторождения ведется с декабря 2008 г.; предварительно оцененные запасы — более чем 3,5 млн т меди, расчетный срок разработки — 37 лет. В карьере, оснащенном высоковольтной сетью для троллейвозов протяженностью 2,1 км, эксплуатируются 23 дизель-троллейвоза с электроприводом переменного тока грузоподъемностью 290 т. Основными критериями для оборудования карьера троллейными системами является высокая стоимость дизельного топлива по отношению к стоимости электроэнергии в Замбии и увеличение производительности самосвалов (улучшение тягово-динамических характеристик) за счет повышения скорости движения на подъем при питании от контактной сети. Скорость подъема груженого самосвала в карьере в троллейном режиме составляет 22 км/ч, с возможностью увеличения до 28 км/ч при надлежащем качестве дорог. Среднегодовое использование самосвалов в троллейном режиме составляет 55 %, при этом 70–80 % прихо- дится на сухую погоду, 30–50 % — на влажный сезон, что связано с резким ухудшением дорожного покрытия в сезон дождей. При работе самосвала от троллейных линий дизельный двигатель работает на оборотах, близких к холостым; повышение на 100–120 мин–1 обусловлено необходимостью нормального функционирования гидравлических систем самосвала. Подъем и опускание токоприемника осуществляется с помощью гидравлических цилиндров, запитка — от бортовой системы самосвала. Переход на режим троллейвоза и обратно происходит автоматически, без остановки самосвала. Эксплуатационная характеристика дизель-троллейвоза грузоподъемностью 190 т (по данным компании Siemens) приведена ниже. ДР Скорость, км/ч 12,2 Расход топлива, л/ч 367 Расход электроэнергии, кВт•ч/ч 0 ТР 23,7 37,4 1930 П р и м е ч а н и е: ДР — дизельный режим; ТР — троллейный режим. Проанализировав опыт использования дизель-троллейвозов в Северной Америке и Африке, можно сделать вывод о перспективности этого направления работы. Исследования ряда карьеров, проведенные специалистами ОАО «БЕЛАЗ» и ряда других научно-исследовательских организаций, подтверждают целесообразность работ по этой тематике. Основными критериями, определяющими целесообразность применения троллейных систем, являются Рис. 1. Принципиальная конструкция троллейной сети , 2013, № 1 53 « - » — , Рис. 2. Тягово-динамические характеристики дизель-троллейвоза грузоподъемностью 240 т в дизельном (1) и троллейном (2) режимах x снижение расходов на топливо на 70–80 %; x уменьшение стоимости обслуживания дизельного двигателя; x минимизация влияния на окружающую среду, снижение уровня шума и выхлопа отработавших газов дизельного двигателя. К основным недостаткам относятся: x повышенные требования к конструкции и качеству дорожного покрытия; x необходимость дополнительных затрат на создание и поддержание разветвленной контактной сети; x увеличение стоимости дизель-троллейвоза на 5 – 10 % по сравнению с серийными самосвалами с элек- разница в стоимости дизельного топлива и электроэнергии и допустимая скорость движения самосвалов на подъем, которая зависит от качества дорожного покрытия в карьере. При этом стоимость инфраструктуры карьера (подстанции, троллейные линии) в пересчете на 1 км трассы составляет более 850 тыс. евро. Принципиальная конструкция троллейной сети показана на рис. 1. В процессе проектных работ дизель-троллейвоза грузоподъемностью 240 т выполнен расчет тягово-динамических характеристик. Результаты расчета показывают значительное Рис. 3. 3-D модель дизель-троллейвоза грузоподъемностью 220–240 т увеличение скорости и улучшение тягово-динамических характеристик самосвала в троллейном режиме (рис. 2). троприводом; Подводя итог вышеизложенному, отметим основные x увеличение массы дизель-троллейвоза в сравнеположительные и отрицательные моменты при использонии с дизель-электрическим самосвалом за счет установвании дизель-троллейвозов. ки троллейного оборудования на автомашине. Основными преимуществами при эксплуатации саПо предварительным расчетам, с учетом повышения мосвала в троллейном режиме являются: производительности карьерных самосвалов в троллейx увеличение скорости самосвала на подъем; ном режиме, срок окупаемости затрат на топливо и обслуx повышение производительности самосвала на 10– живание двигателя может составить 1–2 года. 20 %; Учитывая перспективность данного направления, x увеличение интервалов между обслуживанием диОАО «БЕЛАЗ», планирует создание дизель-троллейвозов зельного двигателя; грузоподъемностью 220–240 и 320–360 т, а также прове- 54 ISSN 0017-2278 , 2013, № 1 « - » — , дение работ по оснащению испытательного полигона предприятия троллейной сетью. Организация троллейного участка намечена на одном из участков с уклоном 8 % протяженностью около 150–200 м. Проектные работы по созданию дизель-троллейвоза грузоподъемностью 220– 240 т находятся в завершающей стадии (рис. 3). В настоящее время ведется работа по поиску потенциальных потребителей дизель-троллейвозов. При появDIESEL-TROLLEY TRANSPORT OF “BELAZ” JSC: PROSPECTS OF ITS USAGE IN MINING INDUSTRY Stepuk O. G.1, Acting First Deputy Chief Executive Officer on Engineering Policy and Innovation Technologies – Chief Engineer, e-mail: [email protected] Zuenok A. S.1, Head of the Bureau (Department of the Chief Design Engineer of Scientific and Engineering Center) 1 “BELAZ” JSC — management company of holding “BELAZHOLDING” (Zhodino, Republic of Belarus) There was carried out the application analysis of diesel-trolleys, prospects of development and usage of diesel-trolley transport, produced by “Belorusian Autoworks” JSC (“BELAZ”) in mining industry. There are presented the basic advantages and disadvantages of application of diesel-trolleys: 1) the basic advantages of dump truck in trolley mode are: increasing of speed of dump truck on the slope; increasing of dump truck productivity by 10-20 %; increasing of intervals between the service of diesel engine; decreasing of wastes of fuel by 70-80 % in the trolley operation mode; decreasing of service cost of diesel engine, together with reduction of fuel consumption; minimizing of influence on the environment; decreasing of the level of noise and exhaust gases of the diesel engine; лении заказа дизель-троллейвоз грузоподъемностью 220–240 т может быть изготовлен в течение 6–9 мес, с учетом закупки и поставки оригинальных комплектующих на предприятие. ГЖ Степук Олег Георгиевич, e-mail: [email protected] Зуёнок Александр Сергеевич, e-mail: [email protected] 2) the basic disadvantages are: increased requirements to the construction and quality of road carpet; requirements of additional costs on the creation and maintenance of branched contact network; increasing of cost of diesel-trolleys in comparison with the serial dump trucks with electric drive by 5-10 %; increasing of mass of diesel-trolley, in comparison with diesel engine-electric dump truck, in connection with installation of trolley equipment on the dump truck; additional capital investments into the quarry infrastructure (trolley system, substations, roads) and increasing of cost of diesel-trolley. The foregoing analysis shows, that the basic disadvantages of application of diesel–trolley are the additional capital investments into the open pit's infrastructure (trolley systems, substations, roads) and increasing of cost of diesel-trolley. According to the preliminary calculations, with a glance of increasing of productivity of mine dump trucks in the trolley mode, it can be made a conclusion, that the economy of wastes for fuel and engine service, can lead to the recoupment during 1–2 years. Key words: “BELAZ” JSC, diesel-trolley, exploitation experience, exploitation wastes, propulsion and dynamic characteristics. REFERENCES 1. Egorov A. N., Bigel N. V. Gornyi Zhurnal — Mining Journal, 2010, No. 11, pp. 62–63. УДК 629.331:622.61 С. Н. СЕМКО, Е. А. МАЦУКОВ (ОАО «БЕЛАЗ» — управляющая компания холдинга «БЕЛАЗ-ХОЛДИНГ») САМОСВАЛЫ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ТРАНСПОРТНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПОДЗЕМНЫХ РАБОТ Приведены технические характеристики самосвалов и технологического транспортного оборудования Могилевского автомобильного завода для подземных работ. Показаны приоритетные направления создания новой и модернизации выпускаемой техники. С. Н. СЕМКО, главный конструктор по подземной и дорожностроительной технике НТЦ Е. А. МАЦУКОВ, начальник бюро общих компоновок ОГК подземной и строительнодорожной техники НТЦ Разработкой конструкторской документации и производством техники для работы в подземных условиях Ключевые слова: МоАЗ им. С. М. Кирова, производитель специальной техники, самосвалы шахтные, погрузочно-доставочные машины, шасси универсальное, средство транспортное для перевозки людей, автобетоносмесители для под земных работ. филиал ОАО «БЕЛАЗ» — «Могилевский автомобильный завод им. С. М. Кирова» (МоАЗ) занимается уже на протя- © Семко С. Н., Мацуков Е. А., 2013 , 2013, № 1 55
