книги из ГПНТБ / Васильев М.В. Автомобильный транспорт карьеров

Т а б л и ц а 95

Изменение производительности автомобилей е увеличением их грузоподъемности п глубины карьеров

технологического автомобиля по сравнению с существующей воз­ растет в 3—3,5 раза.

Исследованиями последних лет установлено, что при производи­ тельности карьеров по горной массе до 10 млн. т оптимальная грузо­ подъемность карьерных автомобилей находится в пределах 30— 70 т, при производительности от 10 млн. до 30 млн. т составляет 70—150 т, а при производительности свыше 30—50 млн. т равна 120-200 т.

На основе проведенных исследований разработан перспективный оптимальный типовой ряд, который принят автомобильной про­ мышленностью страны для осуществления в ближайшие годы.

Оптимальный типовой ряд предусматривает автосамосвалы грузо­ подъемностью 30, 45, 75, 120, 180—200 т, на базе которых возможно создание автополуприцепов 65, 120, 180—200 и 250—300 т. Из этого ряда наибольшее применение в ближайшие 5—7 лет на карьерах должны получить двухосные автосамосвалы грузоподъемностью 45,

261

1) общий срок службы их при грузоподъемности 30—75 т дол­ жен быть не менее 5—6 лет, а при грузоподъемности 75—120 т и более — не менее 8—10 лет;

2)пробег до капитального ремонта должен составлять не менее 150—160 тыс. км, а после капитального ремонта не менее 75—80% от первоначального;

3)безотказность работы отдельных узлов и деталей должна быть не менее 25 тыс. ч;

4)моторесурс двигателя пли газовой турбины должен составлять не менее 6—12 тыс. моточасов;

5)специальные крупногабаритные многослойные шины должны выдерживать давление 5,5—6 кгс/см2 и пробег 30—40 тыс. км;

6)автомобили должны характеризоваться высокой надежностью

ибезопасностью в работе, хорошей пригодностью к ремонту, удов­ летворять требованиям унификации, комплектности и современного эстетического оформления.

§4. Новые энергетические источники питания и конструктивные решения карьерных автомобилей ближайшего будущего

Мировая практика использования автомобилей особо большой грузоподъемности свидетельствует о том, что при мощности их до 1000—1200 л. с. наиболее целесообразны и экономичны дизельные двигатели, а при большей мощности предпочтительны двигатели

264

в виде газовых турбин (табл. 99), Основные преимущества газотур­ бинных двигателей заключаются в значительно меньших массе и занимаемой площади, причем эти показатели все более улучшаются с увеличением мощности двигателей. Масса газотурбинных двигате­ лей на 75% ниже, чем дизельных двигателей равной мощности,

Т а б л и ц а 99

Сравнительная характеристика дизельного и газотурбинного двигателей для карьерных автомобилей

а занимаемое пространство на 35% меньше. На крупных машинах это обеспечивает лучшую видимость для водителя и уменьшает нагрузку на управляемую ось. Положительным качеством газотур­ бинных двигателей является их более высокая надежность в экс­ плуатации, чем дизельных двигателей. Благодаря тому, что запуск

газотурбинных двигателей при любой температуре производится быстрее (занимает по времени менее 1 мин) и отсутствует необходи­ мость в водяном охлаждении, они более просты и дешевы в эксплуатацпи и больше приспособлены для работы в зимнее время. При среднегодовой температуре 20° С и высоте над уровнем моря 300— 350 м турбины Солар Сатурн и ЛМ-100 имеют мощность на 100 л. с. больше, чем дизельный двигатель. На графиках (рис. 113) показано

15% выше, чем дизельных двигателей такой же мощности. При не­ прерывном процессе горения отсутствует вибрация, вследствие чего уменьшается износ, масло сохраняется дольше и не подвергается самовозгоранию, турбины в работе дают меньше шума, чем дизели, почти нет выброса дыма и вредных газов. Стоимость установки газотурбинного и дизельного двигателей почти одинаковы.

Недостатками газотурбинных двигателей являются их более высокая стоимость (примерно в 1,5 раза) по сравнению со стои­ мостью дизельных двигателей и больший (на 50—70%) расход то­ плива. Кроме того, при высокой запыленности воздуха наблюдается ускоренное разрушение лопастей турбин. В новых конструкциях газовых турбин устанавливают двухступенчатые инерционные воздухоочистители, что позволяет предотвратить преждевременный износ лопастей.

Внастоящее время газотурбинные двигатели установлены на некоторых карьерных автомобилях в США. В 1969 г. фирма Солар Дивижн создала газотурбинный двигатель мощностью 3000 л. с., предназначенный для автополуприцепов грузоподъемностью 200— 250 т.

ВСоветском Союзе газотурбинный двигатель типа ТВ2-117 мощ­ ностью 1200 л. с. со скоростью вращения 12 000 об/мин установлен

266

режимах полной нагрузки к. п. д. достигает максимум 28—30%. Один из путей повышения эффективности двигательных установок — за­ мена двигателей внутреннего сгорания установками, питаемыми электрическим током или преобразующими топливо в электро­ энергию.

Для карьерных автомобилей будущего станет целесообразным использовать аккумуляторы электроэнергии, которые заряжаются от сети, а затем при работе питают электродвигатель, приводящий: в движение автомобиль.

Электромобили получают все более широкое распространение за рубежом. В качестве двигателя обычно используют электродвига­ тели с переменным магнитным сопротивлением. Специальные элек­ трические приборы преобразуют ток в переменный. Одной из наи­ более рациональных следует признать комбинированную схему, в которой двигатель внутреннего сгорания малой мощности, заря­ жающий аккумуляторную батерею, сочетается с тяговым электро­ двигателем.

Запас хода существующих электромобилей с аккумуляторными батареями весьма ограничен и составляет не более 70—80 км при минимальной скорости движения 30—35 км/ч. Эти показатели могли бы быть приемлемыми для автомобилей, работающих в карьерах при небольших расстояниях откатки. Однако существующие аккуму­ ляторы пока слишком тяжелы и громоздки, что ограничивает воз­ можность пх использования на большегрузных автомобилях.

268

Проводимые в ряде стран исследования, направленные на созда­ ние менее металлоемких батарей повышенной эффективности, явля­ ются весьма обнадеживающими.

Одни пз возможных путей улучшения использования химической энергии топлива — применение преобразователей энергии в виде так называемых топливных элементов, к. п. д. которых практически достиг в экспериментальных образцах 70—75% . Принципиальное отличие топливных элементов от аккумуляторов заключается в том, что энергия, получаемая от аккумуляторов, накапливается в них

родно-кпслородных топливных эле­ ментов равна 15—20 кг/квт, то в ближайшее время, по различным дан­

ным, она будет снижена до 2—4 кг/квт. У современных двигателей внутреннего сгорания, как известно, он равен 2—6 кг/квт при режиме работы двигателя на максимальной мощности (рис. 116). Опытные ра­ боты показывают, что с ростом грузоподъемности автомобиля доля батарей топливных элементов снижается. Поэтому можно предпо­ ложить, что прежде всего они будут использованы на большегруз­ ных автомобилях.

Более перспективны, по-видимому, топливные элементы, рабо­ тающие на жидком нетоксичном углеродном топливе н использу­ ющие в качестве окислителя кислород из воздуха.

Применение аккумуляторных электромобилей или топливных элементов будет способствовать сокращению расходов на ремонт и техническое обслуживание, облегчит труд водителей, уменьшит загрязнение атмосферы карьеров отработанными газами, а также уменьшит шум, создаваемый автомобилями.

Значительные усовершенствования предполагается в будущем внести и в компоновку карьерных автомобилей. Многие автомобили особо большой грузоподъемности будут иметь силовую установку, состоящую из двух двигателей или газовых турбин. Намечается

269

создать более рациональные электрические трансмиссии постоян­ ного тока для различных по грузоподъемности автомобилей на базе типовых генераторов п электродвигателей. Однако на автомобилях особо большой грузоподъемности в дальнейшем будут преимущест­ венно применяться электрические трансмиссии переменного тока, обеспечивающие высокую надежность мотор-колес и снижение весо­ вых показателей.

Для рам автомобилей необходимо использовать высокопрочные марки листового проката с пределом текучести 80—120 кгс/мм2, характеризующиеся однородностью состава, высокой усталостной прочностью п хорошо противостоящие воздействию знакоперемен­ ных и ударных нагрузок.

Кузова автомобилей следует преимущественно изготовлять из износоустойчивых алюминиевых и титановых листовых сплавов. Давление в гидроприводе будет доведено до 220—260 кгс/см2. Круп­ ногабаритные шины будут иметь размеры 36.00—51 и более и выдер­ живать осевые нагрузки более 200 тс. В автомобилях будут широко применяться особо прочные пластмассы, не подверженные воздей­ ствию внешних агентов, и т. д. В части принципиально новых реше­ ний автомобилей более далекого будущего несомненный интерес представляет принцип «воздушной подушки» в сочетании с колесным приводом в качестве вспомогательного ходового разгрузочного устройства; не исключена возможность создания специальных авто­ мобилей-атомоходов, преобразующих энергию распада радиоактив­ ного изотопа в электрическую, применение полностью автоматизи­ рованных автосамосвалов, управляемых с расстояния при помощи

.компьютеров#

§ 5. Основные направления научных исследований в области карьерного автомобильного транспорта

Научные исследования, направленные на дальнейшее повышение эффективности использования автомобильного транспорта в карье­ рах, группируются по трем основным проблемам:

1)совершенствование технологии работы автомобильного транс­

порта;

2)создание, освоение и повышение использования новых тех­ нических средств автомобильного транспорта;

3) улучшение организации работы автомобильного транспорта

иуправления им на карьерах.

Вобласти совершенствования технологии работы карьерного автомобильного транспорта в последние годы выполнен большой

•объем исследований, однако с увеличением параметров горнотранс­ портного оборудования и глубины разработки возникает ряд во­ просов, нуждающихся в дополнительных и более разносторонних исследованиях. К их числу относятся:

270

выбор рациональных параметров элементов системы разработки для использования большегрузных автомобилей при различных способах подготовки новых горизонтов;

исследование возможностей интенсификации работы автомобилей при сокращенных погрузочных фронтах и высокой концентрации горнотранспортного оборудования;

обоснование рациональных схем применения автомобильного транспорта при различных способах проведения траншей и раз­ ных типах экскаваторов;

исследование особенностей работы автомобильного транспорта в глубоких карьерах, в частности как сборочного звена при комби­ нированных транспортных схемах;

установление рационального расположения транспортных ком­ муникаций в карьерах при большой концентрации грузопотоков;.

изучение возможностей и установление целесообразности увеличения продольных уклонов автомобильных дорог в карь­ ерах;

разработка рациональных параметров и конструкций карьерных дорог, обеспечивающих эксплуатацию автотранспортных средств­ особо большой грузоподъемности;

исследование влияния различных горнотехнических условий на работу и эксплуатационные показатели карьерного автомобильноготранспорта;

исследование работы автомобильного транспорта в суровых кли­ матических условиях и разработка конкретных предложений поповышению ее эффективности.

Особенно большой объем исследований связан с созданием, освое­ нием и дальнейшим совершенствованием новых технических средств автомобильного транспорта. К числу таких научных исследований относятся:

установление рациональных границ увеличения грузоподъем­ ности и мощности карьерных автотранспортных средств с учетом: современного уровня техники и технологии открытых горных работ на перспективу;

исследование экономической эффективности применения новых большегрузных карьерных автосамосвалов;

оценка технического совершенства карьерных автомобилей, вы­ пускаемых и намеченных к выпуску, в соответствии с мировыми достижениями науки и техники;

изучение потребностей различных отраслей горнодобывающей промышленности в новых видах карьерных автотранспортных средств;

усовершенствование типажей и типоразмерных рядов карьерных автомобилей, разработка предложений по широкой унификации и стандартизации элементов их конструкций;

исследование сравнительной экономической эффективности ди- зель-электрических и турбо-электрических трансмиссий автомобилей, особо большой грузоподъемности;

271