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

массы т . Величина ß, для автомобилей большой грузоподъемности достигает 7 и имеет тенденцию к увеличению с повышением грузо­ подъемности.

При таких высоких соотношениях нагрузок на упругие элементы весьма трудно обеспечить удовлетворительную плавность хода автомобиля в груженом и порожнем состояниях даже при сложных

1. Зависимая на продольных полуэлліштических рессорах в со­ четании с гидравлическим амортизатором. Продольные и попереч­ ные усилия, реактивный и тормозной моменты воспринимаются непосредственно рессорой или реактивными штангами.

2.Независимая свечная с цилиндрической пружиной и гидра­ влическим телескопическим амортизатором — для переднего моста, на продольных полуэллиптических рессорах — для заднего моста. Поперечные и продольные усилия и реактивные и тормозные моменты воспринимаются реактивными штангами.

3.Независимая для колес передней оси и зависимая для заднего моста. В качестве упругого элемента в обоих случаях служит пнев­ матическая рессора, представляющая собой телескопический ци­ линдр, в который встроен гидравлический амортизатор. Все усилия, передающиеся через передние колеса, воспринимаются цилиндром подвески. Усилия, возникающие при движении автомобиля иа зад­

а усилия воспринимаются специальными направляющими устрой­ ствами.

70

5. Зависимая для обоих мостов. В качестве рессоры служат телескопические цилиндры, внутри которых помещены комплекты стальных дисков и резиновых конических прокладок. Усилия от колес, а также тормозной н реактивный моменты воспринимаются специальными направляющими устройствами. Подвеска такого типа имеет переменную характеристику: жесткость подвески непропор­ ционально увеличивается при увеличении нагрузки на упругие элементы.

Подвески первого и второго типов устанавливаются на целом ряде зарубежных автомобилей грузоподъемностью не более 60 т. Так, подвеска первого типа применена на одном из автосамосвалов фирмы Юклид. Эта подвеска состоит из рычага, который одним кон­ цом закреплен шарнирно в передней части рамы автомобиля, а другим жестко связан с поворотным кулаком ступицы колеса. Между ры­ чагом и кронштейном лонжерона рамы установлена рессора в виде цилиндрической пружины, внутри которой помещены два гидра­ влических амортизатора.

Естественно, листовая рессора с линейной характеристикой не может полностью отвечать тем требованиям, которые предъявля­ ются к ней на большегрузном автомобиле, но благодаря относитель­ ной простоте она имеет определенное распространение и даже при­ менена на некоторых новых моделях.

Подвески третьего и четвертого типов имеют весьма благоприят­ ную для условий работы на карьерных автомобилях рабочую ха­ рактеристику и получили за последние годы довольно широкое рас­ пространение как на отечественных, так и на зарубежных машинах. Они применяются на всех типах автосамосвалов БелАЗ и на больше­ грузных автосамосвалах фирм Летурно-Вестингауз, автосамосвалах особо большой грузоподъемности фирмы Катерпиллер, а также на итальянской модели ДР-40 фирмы Перлини.

На автосамосвале БелАЗ-549 в отличие от других автомобилей грузоподъемностью 75 т применена независимая пневмогидравли­ ческая подвеска как передних, так и задних колес.

Практика использования различных типов подвески на больше­ грузных карьерных автомобилях показывает, что наиболее полно требованиям эффективной работы на машинах этого типа удовлетво­ ряет пневмогидравлическая подвеска высокого давления поршне­ вого типа, имеющая нелинейную упругую характеристику. Пневмогидравлические подвески большегрузных карьерных автомобилей можно разделить на три группы:

1)подвески простейшего типа без противодавления;

2)подвески с противодавлением;

3)подвески с регулируемой характеристикой. Последние могут быть выполнены как с противодавлением, так и без него.

Упругим рабочим телом в пневмогидравлпческой подвеске яв­

ляется сжатый газ. Для передачи нагрузки на поршень пневмогидравлического цилиндра используется масло, которое является также рабочей жидкостью для встроенного амортизатора и используется

71

в качестве гидравлического затвора для уплотнений подвижных соединений.

Пневмогидравлическая подвеска первого типа применяется, на­ пример, на некоторых выпускаемых в США автомобилях грузоподъем­ ностью до 32 т, в частности на автосамосвале фирмы Катерпиллер 769-В. Пневмогидравлпческая подвеска без противодавления при­ меняется также на некоторых автомобилях большой грузоподъем­

Подвески с регулируемой характеристикой применены на авто­ мобилях особо большой грузоподъемности. Цилиндр пневмогидра­ влической подвески автосамосвала БелАЗ-549 не имеет полости противодавления. Верхняя часть его рабочей полости (над поршнем) заполнена сжатым воздухом и маслом, которое при перемещении штока может перетекать через дроссельные клапаны в кольцевую полость под поршнем и обратно, обеспечивая гидравлическую амор­ тизацию.

Регулирование характеристики подвески производится за счет впуска воздуха в полость цилиндра и выпуска из него через электро­ пневмоклапаны. Система регулирования работает автоматически и обеспечивает постоянную высоту кузова автомобиля независимо от нагрузки.

Тпп пневмогидравлической подвески выбирается исходя из вели­ чин ß и условий обеспечения изохронности колебаний автомобиля в груженом и порожнем состоянии. Если принять допустимую раз­ ницу собственных частот колебаний в груженом и порожнем состоя­ нии в 20%, то рессора без противодавления может применяться

Все эти рекомендации сделаны применительно к одномассовой системе (без учета подрессоренных масс и второго упругого эле­ мента, которым являются на автомобиле шины). Большой размер шин большегрузных карьерных самосвалов и значительные величины их деформации, соизмеримые с величиной прогиба подвески, тре­ буют внесения определенных коррективов в расчеты подвескн. С уче­ том влияния шин рекомендации по выбору принципиальной схемы и характеристики пневмогидравлической подвески для карьерных автомобилей большой грузоподъемности сводятся к следующим:

пневматическая рессора поршневого типа без противодавления может применяться при коэффициентах ß до 2,5;

пневматическая рессора с противодавлением может применяться при коэффициентах ß до 5—5,5;

регулирование подвески является необходимым при коэффициен­ тах ß свыше 5,5.

Как видно из изложенного, определяющей при расчете подвески является величина ß, которая зависит в основном от параметров подрессоренных масс автомобиля.

72

Применение электрической трансмиссии с электромотор-колесами значительного веса приводит к увеличению подрессоренных масс, а следовательно, к усложнению пневмогидравлической подвески.

Один из методов уменьшения величины подрессоренных масс — введение независимой подвески передних и задних колес. Это позво­ ляет рациональио решить конструкцию пневмогидравлического цилиндра иа автомобилях особо большой грузоподъемности, а также значительно увеличить устойчивость и маневренность этих машин (табл. 26).

Т а б л и ц а 26

Параметры автомобилей БелАЗ с зависимой и независимой подвеской колес

ный вариант)

Вопрос выбора упругой характеристики цилиндров пневмогидра­ влической подвески и частоты колебаний подрессоренных масс решается по-разному (табл. 27).

Т а б л и ц а 27

Сопоставление параметров подвесок автосамосвалов 769-В н ЛВ-50 (по данным США)

На автосамосвале 769-В фирмы Катерпиллер при подвеске без противодавления обеспечивается достаточно низкая частота коле­ баний при порожнем автомобиле, а на груженом автомобиле она

73

увеличивается и для задней подвески превышает обычно принима­ емую предельную величину. На автосамосвале ЛВ-50 частота коле­ баний передней н задней подвесок с противодавлением поддержи­ вается примерно постоянной для порожнего н груженого автомобиля несмотря на разное изменение статической нагрузки.

В табл. 2S приведены величины частот колебаний на автосамо­ свалах БелАЗ-540 и БелАЗ-548.

Т а б л и и а 2S

Соотношение частот колебании подвесок

§5. Особенности конструкции рам

икузовов карьерных автомобилей

Рамы большегрузных карьерных автомобилей, как правило, являются сварными конструкциями из листового проката. Эле­ менты несущей конструкции в процессе эксплуатации подвергаются действию разнообразных нагрузок, которые можно разделить на две группы: постоянные и переменные.

Первую группу составляют нагрузки, величина и характер при­ ложения которых не изменяются за весь срок службы рамы. К ним можно отнести собственный вес рамы и вес агрегатов, установлен­ ных на раме, вес перевозимого груза, а также усилия, передающиеся от направляющих элементов подвески при статическом положении автомобиля. Необходимо отметить, что вес перевозимого груза лишь условно может быть отнесен к этой группе нагрузок, так как фактическая степень загрузки карьерных автомобилей изменяется в значительных пределах и зависит от многих технологических условий.

К переменным нагрузкам относятся силы взаимодействия авто­ мобиля с дорогой, инерционные силы, обусловленные колебаниями и условиями движения автомобиля, нагрузки, возникающие при погрузке горной массы в автомобиль экскаваторами. Величины, характер изменения во времени, повторяемость отдельных пере­ менных нагрузок и их сочетания зависят от весьма широкого круга факторов.

Сложный характер нагрузок на раму карьерного автомобиля, большой диапазон изменения воздействия на нее предъявляют серьез­ ные требования к конструкции этого узла автомобиля.

14

Рамы карьерных автомобилей состоят из двух лонжеронов ко­ робчатого сечения с переменным профилем по длине, которые свя­ заны между собой рядом поперечин, главным образом трубчатого сечения. Конструкция поперечин и их число определяются компо­ новкой автомобиля и особенностями конструкции его узлов. В узлах связи лонжеронов и поперечин иногда применяют литые эле­ менты.

Достоверный расчет рамы карьерного автомобиля весьма сло­ жен, и оценка ее работоспособности в настоящее время ведется на основании сопоставления расчетных данных и натурных испытаний отдельных элементов конструкции.

Кузов карьерного автомобиля является наиболее металлоемким узлом. Его вес достигает 30% собственного веса автомобиля.

У современных большегрузных автомобилей наиболее распро­ страненной продолжает оставаться Ѵ-образная форма кузова, ко­ торая обеспечивает некоторое понижение центра тяжести автомобиля, уменьшает его погрузочную высоту, придает ему повышенную про­ дольную устойчивость, а также позволяет использовать шины боль­ шого размера.

Кузова представляют собой сварную конструкцию, состоящую из образованного двумя лонжеронами и поперечинами основания, к которому привариваются передний и боковые борта, сваренные из листового проката, усиленного вертикальными контрфорсами ко­ рытообразного сечения.

Днище кузова в большинстве случаев представляет собой сталь­ ную плиту, толщина которой зависит от грузоподъемности автомо­ биля и типа экскаватора, для работы с которым предназначен авто­ мобиль. Толщина днища кузова 27—40-тонных автомобилей на­ ходится в пределах 18—25 мм. Заднего борта кузова карьерных автомобилей, предназначенных для перевозки пород вскрыши и руд, как правило, не имеют.

Кузова автомобилей-углевозов для увеличения геометрической емкости оборудуются задним бортом, который при разгрузке откры­ вается автоматически посредством специальных устройств, связан­ ных с системой опрокидывания кузова. Емкость кузова для угля может быть увеличена за счет некоторого облегчения его основания и уменьшения толщины днища и бортов, что вполне допустимо ввиду значительно меньших ударных нагрузок, которые имеют место при погрузке угля.

Большое значение имеют форма и размеры кузова в плане, от которых зависят затраты времени машиниста экскаватора на при­ целивание и наведение ковша над центром кузова. По мере возмож­ ности форма кузова в плане должна приближаться к квадрату.

На всех современных большегрузных карьерных автомобилях принята задняя разгрузка, наиболее удобная с точки зрения созда­ ния рациональной конструкции автомобиля. Следует отметить, что при такой разгрузке требуется сложное маневрирование. Однако осуществить боковую разгрузку на автомобилях большой

75

грузоподъемности практически сложно по причине малой устой­ чивости их при разгрузке.

Автополуприцепы имеют кузова, разгружающиеся главным об­ разом назад и через дно. Встречаются автополупрпцепы большой грузоподъемности п с боковой разгрузкой. Донную разгрузку имеют в основном автополуприцепы-углевозы. При разгрузке донные створки кузова открываются, обеспечивая отверстие шириной 1,2— 1,5 м. Управление створками осуществляется посредством пневма­ тических и гидравлических устройств.

Можно отметить два основных направления совершенствования конструкции кузова и уменьшения его веса при одновременном увеличении его прочности — использование легированных сталей и применение алюминиевых и титановых сплавов.

На большегрузных карьерных автомобилях, и в первую очередь особо большой грузоподъемности, широкое распространение полу­ чили кузова из специальных высокопрочных сталей. При этом высокая прочность стали должна сочетаться с достаточной пластич­ ностью, вязкостью, усталостной прочностью, коррозионной стой­ костью п хорошей свариваемостью. Применяемые еще низколегиро­ ванные стали с as — 33 -f- 40 кгс/мм2 уже не удовлетворяют по своим качествам условиям работы на автомобилях особо большой грузо­ подъемности.

В США для изготовления кузовов большегрузных автомобилей применяются высокопрочные стали типа Т-1, содержащие, как пра­ вило, от 0,2 до 0,5% молибдена и 0,003—0,065% бора, а также ряд других легирующих элементов. Эти стали обладают высокими меха­ ническими свойствами (as = 70 кгс/мм2, а в = 80 95 кгс/мм2, удар­ ная вязкость при — 40° С до 4,2 кгс • м/мм2), весьма хладостойки и удовлетворительно свариваются. Имеются данные о применении для ряда кузовов автомобилей особо большой грузоподъемности высокопрочные стали с ств = 116 кгс/мм2. Использование стали Т-1 позволяет уменьшить толщину боковых бортов кузовов автомо­ билей о с о б о большой грузоподъемности с 16 до 12,7 мм, а толщину днища с 25,4 до 19,1 мм и в то же время повысить грузоподъемность автомобиля на 14% и увеличить срок службы кузова в 3 раза.

В СССР также осваивается производство низколегированных высокопрочных сталей.

Стали 14ХМНДФР, 14Х2ГМР, из которых изготовлены кузова 75-тонного автосамосвала БелАЗ-549 и 120-тонного автопоезда, имеют os = 60 кгс/мм2, ав = 70 кгс/мм2, ударную вязкость при —40° С около 4 кгс • м/см2,] а сталь 14ХГНМДАФР будет иметь

В связи с этим большое внимание за рубежом уделяется использо­ ванию для изготовления кузовов большегрузных автомобилей алю­ миниевых сплавов. В настоящее время сотни автомобилей с алюми­ ниевыми кузовами работают в карьерах как со сравнительно мяг-

76

Г л а в а IV

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНОГО ТРАНСПОРТА ПРИ ВСКРЫТИИ

И ПОДГОТОВКЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

§1. Виды вскрывающих съездов

Автомобили при вскрытии месторождений используются для создания транспортного потока, связывающего добычные горизонты карьера с приемными устройствами обогатительных фабрик. Вскры­ тие рудных залежей при автотранспорте производится путем про­ ходки вскрывающих капитальных съездов, обеспечивающих орга­ низацию движения автомобильного грузопотока. Применяемый вид вскрывающего съезда определяется пространственными параметрами карьера, условиями залегания рудного тела, производительностью, режимом, технологией и техникой открытых горных работ, а также рядом факторов, определяющих способ вскрытия месторождения.

Эффективность работы большегрузного карьерного автомобиль­ ного транспорта в значительной степени зависит от способа вскры­ тия месторождения, места заложения и вида капитальных вскрыва­ ющих выработок, а также от схемы развития автотранспортных ком­ муникаций в карьере. Эффективность работы повышается при орга­ низации направления основных транспортных грузопотоков в карь­ ере и на отвалах с учетом принципа поточности движения автомоби­ лей; применении прогрессивных сквозных, петлевых схем заездов в забое, позволяющих сократить время установки автомобиля под погрузку; устройстве дорожных коммуникаций, отвечающих по транспортно-эксплуатационным качествам виду подвижного со­ става; применении совершенных и долговечных покрытий; своевре­ менном ремонте автомобилей.

В технологии вскрытия и разработки месторождений с при­ менением автомобильного транспорта известны спиральные, петле­ вые, прямые, скользящие и комбинированные виды съездов, обес­ печивающих транспортную связь вскрышных и добычных горизонтов с поверхностным комплексом гориообогатительных комбинатов.

Спиральные автомобильные съезды обеспечивают отработку ме­ сторождения на значительных глубинах (150—250 м) при ограничен­ ной протяженности фронтов горных работ на нижних горизонтах. В случае применения спиральных съездов создаются благоприятные условия для высоких скоростей движения автомобильного потока, обеспечиваются большие радиусы поворота, хорошая видимость, позволяющие эксплуатировать автотранспортные средства различ­ ных видов.

78

Типичным примером вскрытия месторождений с применением спи­ ральных съездов для автомобилей на глубоких карьерах, имеющих ограниченные размеры в плане, является Сибайскпй карьер, вы­ сота подъема горной массы на котором достигает 220—230 м. На Сарбайском, Каджаранском, Зыряновском, Ждановском, Блявинском карьерах спиральные съезды применяют при интенсивном дви­ жения автомобильного транспорта. Характерной является система спиральных съездов на Восточный, Западный породные отвалы и ДОФ, вскрывающих рудное тело на Гайском карьере № 2 (рис. 25).

Недостатком спиральной формы трассы является сложность организации поточного движения.

Петлевые автомобильные съезды эффективны на карьерах глубин­ ного п нагорного типа. Эти съезды обычно располагают на нерабо­ чем или временно не отрабатываемом борту карьера. Петлевой съезд требует устройства петлевых кривых, серпантин и виражей малых радиусов, выполняющих функции соединительных элементов между прямолинейными участками съезда (рис. 26). Коэффициент развития трассы, определяющийся отношением действительной длины трассы к теоретической, для петлевого съезда, включающего п петлевых

кривых, равен

П

(2)

где Д. — длина трассы на криволинейном участке с уклоном меньше

(рис. 27) при радиусах серпантин 20—50 м и ширине проезжей части 10—12 м изменяется в пределах 1,04—1,25.

Движение автомобильного транспорта на круговых, кривых участках и серпантинах радиусом 15—20 м снижает эксплуатацион­ ные скорости движения автомобильного потока и предъявляет повы­ шенные требования к безопасности транспортных работ.

Особенности вскрытия рудных тел сложной конфигурации, необ­ ходимость гибкого ведения горных работ, сложность геологических и горнотехнических условий разработки предопределили необходи­ мость применения комбинированных съездов, включающих элементы трасс петлевой и спиральной форм.

Комбинированные автомобильные съезды применяют на большин­ стве карьеров, эксплуатирующих автомобильный транспорт. Как правило, при комбинированных съездах устраивают сопрягающие кривые, соединяющие одну форму трассы с другой. Наиболее ти­ пичны комбинированные постоянные съезды в карьер, у которых спиральная форма переходит в петлевую (рис. 28). В глубоких карьерах элементы спиральной и петлевой формы трассы последо­ вательно чередуются. Варианты комбинированных съездов сложной конфигурации применяются на карьерах Криворожских ГОКов,

79