Карьерные самосвалы — постоянное движение к совершенствованию (часть 1)

П.Д. Луняшин — советник председателя Союза старателей России,  ветеран Крайнего Севера

Компании стремятся уйти  от дизельного топлива

За прошедшие с моего последнего большого обзора 6 лет в мире карьерных самосвалов на жёсткой раме произошло много изменений: одни компании ушли с рынка, другие, наоборот, расширили номенклатуру выпускаемой продукции, появились новые тенденции развития: компании стремятся сократить эксплуатационные расходы за счёт снижения затрат на дизельное топливо: так возобновился интерес к троллейной транспортировке. Недавно были успешно запущены троллейные самосвалы «Hitachi» (EH3500AC-3, EH3500ACII и EH4500) на рудниках «Lumwana» и «Kansanshi» в Замбии, Komatsu 860E и 960E на руднике «Sishen» в ЮАР, сами компании-производители начали предлагать подобные системы, в том числе «Caterpillar» и «Liebherr». Приступили к расчётам дизель-троллейвоза грузоподъёмностью 240 т на «БелАЗе». Угледобывающая компания «Tavan Tolgoi» в Монголии выразила заинтересованность во внедрении троллейной системы и приступила к переговорам об этом с китайской компанией NHL.

Опытно-демонстрационный проект по электрификации транспортировки был запущен на крупнейшем в Швеции открытом руднике по добыче меди «Aitik» компании «Boliden», в котором принимают широкое участие представители отрасли и академических кругов. Проект направлен на разработку, внедрение и эксплуатацию электрического маршрута транспортировки добываемой руды с троллейными линиями и четырьмя самосвалами на электрическом приводе. Срок реализации проекта — 4 года; строительством электрической инфраструктуры займутся «Eitech» и АВВ, модернизацией самосвалов — «Pon Equipment» и «Caterpillar», вспомогательными исследованиями — Технический университет Чалмерса. Первая троллейная линия на руднике будет 700 м длиной и сэкономит 830 м3 дизельного топлива в год, однако последующая система будет гораздо более рентабельной.

Появился интерес к полностью электрическим самосвалам. По заказу «Ciments Vigier SA» двумя компаниями — «Kuhn Schweiz AG» и «Lithium Storage GmbH» на базе японского самосвала Komatsu HD605-7 был разработан самосвал «eDumper», который работает на электрическом двигателе мощностью 590 кВт (800 л.с.) с крутящим моментом до 9,5 тыс. Нм. На машине установлены литиевые аккумуляторы емкостью 700 кВт/ч. Грузоподъемность самосвала достигает 60 т. Вес модели составляет 110 т, из которых на литий-ионный аккумулятор приходится 4,5 т. Накапливать энергию поможет также рекуперативная тормозная система. Подсчитано, что на каждом из 20 ежедневных спусков в карьер, «eDumper»» сможет выработать до 40 кВт/ч энергии. Благодаря этому «eDumper» получит избыток энергии — около 200 кВт/ч, которую он может возвращать в энергетическую систему.

Базовая модель Komatsu HD605-7 грузоподъёмностью 63 т имела общий вес 109 т и была оборудована дизельным двигателем мощностью 715 л.с. Первая опытная модель «eDumper»» работает на известковом карьере «La Tscharner» в Швейцарии с января 2018 года и показала хорошие эксплуатационные характеристики, высокую производительность, позволила повысить рентабельность работ за счет экономии на топливе и сократить выбросы углекислого газа. Несмотря на достаточно высокую стоимость — более 1 млн долл., в «Ciments Vigier» планируют заказать еще восемь подобных машин. В октябре 2016 года проект «eDumper»» получил европейскую награду «eMove360°» в категории электрические транспортные средства.

Важным направлением развития большегрузного карьерного транспорта становится использование газа в качестве моторного топлива. Дизельное топливо дороже сжиженного природного газа. А во-вторых — это экологические аспекты, т.к. при сжигании природного газа не образуется вредных примесей в выхлопных газах, что особенно важно для глубоких карьеров. Грузовые автомобили, работающие на сжиженном газе, уже давно не редкость. Но крупнотоннажные карьерные самосвалы с газовым оборудованием встретишь нечасто. Дело в том, что традиционные поставщики дизельных двигателей пока не имеют серийного газопоршневого и газодизельного исполнения своей продукции, адаптированной для использования в составе карьерной техники. 

Рис. 1.  Карьерный самосвал БелАЗ-75131 грузоподъемностью 130-136 т

Некоторые предприятия самостоятельно взялись за перевод карьерной техники на новое топливо. В числе первых в России в 2015 году это сделали на Ковдорском ГОКе. Переоборудование производится силами «БелАЗа», поставщиком навесного оборудования выступила немецкая компания «Хайнсман», а топливной системы — компания «Гелиймаш» (Москва). Резидент Кузбасского технопарка ООО «Сибирь-Энерго» (г. Новокузнецк) при минимальном участии белорусских машиностроителей завершает работу по переводу 20 карьерных самосвалов БелАЗ-7513 грузоподъёмностью 136 т на газовое топливо, осуществляется доводка навесного оборудования и топливной системы машин. В 2017 году в Новокузнецке заработал первый за Уралом завод по сжижению природного газа. Завод спроектировало и изготовило «под ключ» дочернее предприятие китайской государственной аэрокосмической корпорации «CАSIC — Aerosun Corp». В основе производства — высокотехнологичный принцип смешения хладагентов (MRC-процесс), не имеющий аналогов в России. «Производительность первой очереди составляет 17,8 млн м3 в год. Такой объем позволит обеспечить топливом 30 карьерных самосвалов грузоподъемностью 130 т. Стоит отметить, что в Кузбассе работает около 2 тыс. одних только «БелАЗов», которые заправляются дизтопливом.

В 2017 году крупнейшая мировая компания по добыче и производству алмазов — АК «АЛРОСА» заявила, что перейдет на самосвалы, работающие на природном газе вместо дизельного топлива. Из-за специфики региона и отсутствия транспортной инфраструктуры топливом приходится запасаться на целый год в навигационный период. Для некоторых ГОКов ввиду отдаленности стоимость топлива возрастает в разы. «АЛРОСА» договорилась с компаниями ОАО «БелАЗ» и немецкой MTU о разработке самосвалов с газопоршневыми двигателями. «АЛРОСА» рассчитывает как на замену уже функционирующих дизельных двигателей на газовые, так и на поставку самосвалов с газовыми двигателями. Парк автосамосвалов в «АЛРОСе» составляет более 220 единиц — это карьерные самосвалы грузоподъемностью 30, 42–45, 110–130 т.

Американская компания «Arch Coal, Inc.» разместила заказ на «GFS Corp» (GFS) для конвертации самосвалов Komatsu 930E по газодизельной технологии EVO-MT™ 9300 NG + D Systems™ на руднике Кэмпбелл (США). В рамках текущей программы «GFS Corp» будет модернизировать почти четверть карьерной техники «Arch Coal» - самосвалы Komatsu 930E для эксплуатации на сжиженном природном газе (СПГ) с использованием технологии EVO-MT 9300 System. «Arch Coal» является одним из крупнейших угледобывающих комплексов в мире с головой 1 млрд т. В компании работает 148 мощных самосвалов.

В настоящее время GFS Corp предлагает системы преобразования на СПГ для четырех моделей карьерных самосвалов: Caterpillar 777 и 793, а также Komatsu 830 и 930. GFS Corp разрабатывает, производит и продает собственные решения, которые обеспечивают высокую мощность, для тяжелых дизельных двигателей для работы на природном газе.

Между канадским отделением компании «Shell» и компанией «Caterpillar» действует соглашение о совместном проведении испытаний газодизельных карьерных самосвалов на СПГ на нефтяных песках в районе Форта Мак Мюррей (Канада). Компания «Shell» переоборудовала находящиеся в эксплуатации самосвалы «Caterpillar» и будет закупать новые карьерные самосвалы в газовом исполнении уже с завода.

Компания «Caterpillar» также имеет собственную стратегию создания транспортных средств на природном газе. У «Caterpillar» уже есть опыт переоборудования сверхтяжёлой техники и, в частности, карьерных самосвалов для работы на сжиженном природном газе. Сейчас компания готовится к освоению серийного производства грузовиков тяжеловесов на СПГ. Для наращивания уровня своей газомоторной компетенции Caterpillar в 2011 году приобрела компанию «MWM Holding GmbH» — одного из мировых лидеров газового двигателестроения (мощностью от 400 до 4300 кВт). Созданием новых карьерных самосвалов с интегрированной газовой аппаратурой «Caterpillar» открывает новую страницу своего развития. Сейчас компания работает над серией мощных газодизельных самосвалов Cat 793, 795 и 797. В основу системы заложены технология непосредственного впрыска газа под давлением, разработку которой компания ведёт совместно с «Westport Innovations Inс».

Идя навстречу многочисленным запросам потребителей, ОАО «БелАЗ» самостоятельно реализует несколько проектов по созданию карьерных самосвалов на газомоторном топливе. Первый — это перевод двигателей «Камминс» КТА50-С на 136-тонных БелАЗ-75139 на газодизельный режим работы на Ковдорском ГОКе. Следующим значимым проектом стало изготовление самосвала БелАЗ-75476 грузоподъёмностью 45 т с газотурбинным двигателем «Кунгур-550», разработанным на базе двигателя ЯМЗ-240НМ2. Конвертация и поставка двигателя, как и разработка и поставка топливной системы выполнены ООО «Технология 1604» (г. Екатеринбург). Мощность двигателя доведена до 550 л.с. (против имеющихся штатно 500 л.с. у ЯМЗ-240НМ2). Из-за увеличения мощности двигателя на 50 л.с. машина стала более производительной. С апреля 2018 года БелАЗ-75476 работает в АО «Невьянский цементник» (Свердловская область).

В дальнейших планах — сотрудничество ООО «Технология 1604» с ОАО «БелАЗ»: предполагается создание карьерного самосвала серии 7513 грузоподъёмностью 136 т с газопоршневым двигателем на базе двигателя компании «Камминс» КТА50-С в 2019 году и карьерного самосвала семейства 7558 грузоподъёмностью 90 т с газопоршневым двигателем на базе двигателя компании «Камминс» КТА38-С в 2020 году. Вместе с тем освоение газотопливной системы на карьерных самосвалах идёт непросто: так система СПГ, используемая на Ковдорском ГОКе, имеет немало недоработок, поскольку нет единого производителя оборудования, которое собрано от нескольких компаний, поэтому уже больше года система не может запуститься. Система, созданная «Caterpillar», успешно прошла испытания в суровых условиях Канадского климата, но из-за высокой цены за газотопливное оборудование «катовский» проект экономически недостаточно выгоден. В настоящее время в мире наилучших результатов в производстве газомоторного оборудования для карьерных самосвалов добилась компания «GFS Corp».

Слияния и поглощения меняют рынок

Определённое влияние на рынок карьерных автосамосвалов оказали слияния и поглощения компаний. Так, приобретение компанией «Caterpillar» гиганта машиностроения «Bucyrus International» в 2011 году поставило точку в производстве выдающихся по своим характеристикам самосвалов «Unit Rig». Зато объединение самосвалов семейства MT (5 основных моделей грузоподъёмностью от 136 до 360 т) и семейства продуктов Cat® пополнило линейку «Caterpillar» самосвалами с электрическим приводом грузоподъёмностью 220 и 290 т. На протяжении нескольких лет «Caterpillar» вложил значительные средства в продукты «Unit Rig». Результатом этих усилий стали две полностью интегрированные модели. Самосвалы новой серии D, входящей в семейство MT, имеют исключительно высокий уровень содержания компонентов Cat. Эта серия, которая выпускается на заводе «Decatur», обеспечена практически всеми традиционными для Cat средствами поддержки продукта и материалами непосредственно на месте производства. В декабре 2012 года Корпоративный совет компании «Caterpillar» по маркировке техники одобрил размещение наименования Cat и корпоративной гаммы цветовой окраски на изделиях MT4400D AC и MT5300D AC.

Приобретение компанией «Volvo Construction Equipment» (Volvo CE) компании «Terex Trucks» в 2014 году было стратегическим решением, которое позволило Volvo предложить клиентам свой вариант карьерных самосвалов на жёсткой раме дополнительно к выпускаемым самосвалам с шарнирно-сочленённой рамой. Volvo CE анонсировала выход на рынок собственных карьерных самосвалов во втором квартале 2018 года, разработка которых в значительной степени основывалась на многолетнем опыте дочерней компании Volvo CE — «Terex Trucks» в комбинации с последними разработками Volvo Group. На рынке России и некоторых стран СНГ будут представлены 45-тонный R45D, 60-тонный R60D, 72-тонный R70D и флагманский 91-тонный R100E.

R100E — абсолютно новый самосвал с жёсткой рамой, сочетающий в себе надежность, новейшие технологии и современный дизайн, — является экономически эффективным и высокопроизводительным решением для современной горной и карьерной промышленности. Полностью новая флагманская модель R100E была спроектирована с соблюдением всех основных пожеланий клиентов к карьерным самосвалам, таких как высокая производительность, малая совокупная стоимость владения, удобство обслуживания и комфорт оператора. Обладая большой грузоподъемностью, высокой скоростью транспортировки, новым V-образным кузовом, производительной гидравликой, системой интеллектуального мониторинга и комфортным рабочим местом оператора, R100E помогает перемещать больше материала за меньшее время. Основываясь на проверенных временем самосвалах Terex серии TR, 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. Новые карьерные самосвалы Volvo будут производиться на обновлённом заводе Volvo Motherwell (Мотеруэлл) в Шотландии.

Карьерные самосвалы БелАЗ — плод содружества науки и производства

Остановлюсь несколько подробнее на карьерных самосвалах белорусского производителя БелАЗ, поскольку машины этой марки занимают доминирующее положение на российском рынке.

Среди 20 основных производителей карьерных самосвалов на жёсткой раме БелАЗ занимает лидирующие позиции — на его долю приходится более 30 % мирового рынка машин большой и особо большой грузоподъёмности, он представляет самую широкую линейку самосвалов от 30 до 450 т. В настоящий момент на сайте завода представлено 16 серий различных карьерных самосвалов, выпускается 52 модификации! А всего за 70-летнюю историю предприятия Белорусским автомобильным заводом разработано свыше 600 модификаций карьерных самосвалов грузоподъёмностью от 27 до 450 т, выпущено более 160 тыс. единиц карьерных самосвалов, которые были отправлены в 80 стран мира. Более 60 % продукции БелАЗ ориентировано на российский рынок. Ежегодно БелАЗ на треть обновляет свою продукцию за счёт совершенствования систем и узлов серийной техники и создания машин нового поколения. Изготовление новых моделей техники осуществляется благодаря содружеству с наукой путём внедрения прогрессивных научно-исследовательских опытно-конструкторских и технологических работ на всех стадиях создания машины — от разработки конструкторской и технической документации до мелкосерийного производства.

В год своего 70-летия БелАЗ представил ряд перспективных высокопроизводительных конкурентоспособных машин и проектов.

Карьерный самосвал БелАЗ-75476 грузоподъёмностью 45 т открыл новое направление в производстве и эксплуатации карьерного транспорта, использующего в качестве топлива альтернативные источники энергии. Готовится к выпуску 136-тонный самосвал БелАЗ7513 с газопоршневым двигателем на базе двигателя компании «Камминс» КТА50-С. Выпущена опытно-промышленная партия БелАЗ-7555Н грузоподъёмностью 60 т с планетарной коробкой передач, маслоохлаждаемыми тормозами и новым ведущим мостом с увеличенным ресурсом эксплуатации. Модернизированы карьерные самосвалы с электромеханической трансмиссией переменно-постоянного тока грузоподъёмностью 136 и 220 т. В соответствии с разработанной математической моделью энергоэффективной системы управления тягового электропривода применена инновация БелАЗа — бесконтактный шкаф управления трансмиссией, работа которого основана на полупроводниковых приборах. Первая машина с этим узлом эксплуатируется в Кемеровской области.

Ещё одной важной вехой в развитии предприятия становится введение в эксплуатацию самосвала БелАЗ75320, представляющего новый класс грузоподъёмности — 290 т. Расширяется линейка выпускаемой карьерной техники в классе самосвалов максимальной грузоподъёмности — 450 т. В составе серии БелАЗ7571 появится машина с электроприводом российского концерна «Электросила». Ведутся работы над созданием роботизированной техники, в 2017 году разработана конструкторская документация на карьерный самосвал БелАЗ-7513R грузоподъёмностью 136 т. Разработка и изготовление роботизированной мобильной системы управления самосвалом осуществлялась на ОАО «ВИСТ Групп» (Россия), а уже в апреле 2018 года был изготовлен первый опытный образец. Роботизированные самосвалы БЕЛАЗ7513R предназначены для транспортирования горной массы в разрыхленном состоянии по технологическим дорогам на открытых разработках полезных ископаемых с различными климатическими условиями. Могут работать в командном, а также дистанционном или автономном режимах в составе роботизированных горнодобывающих комплексов. Разрабатываются машины, использующие сменные аккумуляторные батареи вместо двигателя внутреннего сгорания. В числе приоритетных направлений — разработка и освоение производства дизель-троллейвозов грузоподъёмностью 130– 360 т на базе карьерных самосвалов с ЭМТ, применение которого обеспечит снижение расхода дизельного топлива не менее чем на 15 %.

Начаты ходовые испытания 240-тонного карьерного самосвала БелАЗ75319 с новым двигателем из России — 12-цилиндровым 12ДМ-185, созданным на Уральском дизель-моторном заводе (УДМЗ). В конструкции двигателя воплощены передовые инженерные решения. Он снабжен современной электронной системой управления и мониторинга, газотурбинным наддувом и промежуточным охлаждением наддувочного воздуха.

В сравнении с двигателями других производителей уральский 12ДМ-185 обладает увеличенным моторесурсом, высокой топливной экономичностью и продолжительным сроком работы. Этот силовой агрегат создан по госпрограмме «Национальная технологическая база». Благодаря легкому запуску двигателя и его устойчивой работе автомобиль можно будет использовать в разных климатических зонах.

В настоящий момент на сайте завода представлено шестнадцать серий различных карьерных самосвалов (табл. 1).

Табл. 1.  Модельный ряд карьерных самосвалов БелАЗ в 2018 году

Liebherr расширяет свою линейку карьерных самосвалов

В 2016 году состоялась международная премьера нового 91-тонного самосвала Liebherr модели T 236. В этой машине был учтён богатый опыт Liebherr в области производства и обслуживания карьерной техники. Вместе с тем в самосвале T 236 были реализованы самые актуальные разработки Liebherr в области компонентов трансмиссии и систем управления. Такое сочетание традиционных и инновационных решений стало основой для большой производительности, высокой надёжности, ощутимой эффективности и безопасности самосвала Т 236. Самосвал был разработан специально для обеспечения минимальных расходов в расчёте на каждую тонну перевезённого материала.

Рис. 2.  Карьерный самосвал Liebherr T 236 грузоподъемностью 100 т

Компания Liebherr специализируется на проектировании и производстве горной техники на протяжении многих десятилетий. Новым воплощением этого отраслевого опыта стал карьерный самосвал T 236, основанный на современной дизель-электрической трансмиссии Liebherr с системой управления Litronic Plus AC второго поколения. Все ключевые компоненты самосвала Т 236 были изготовлены на предприятиях Liebherr в расчёте даже на самые тяжёлые условия работы в карьерах. В результате карьерные самосвалы Liebherr отличаются длительными межсервисными интервалами, долговечными компонентами и высокой технической готовность. Сочетание этих преимуществ позволяет сэкономить время и сократить эксплуатационные расходы.

Для обеспечения безопасной работы сервисного персонала, водителей и других сотрудников карьера в T 236 были предусмотрены двухполюсные выключатели массы, стартёра и системы подъёма/опускания кузова. В дополнение к этому новый самосвал оборудован системой блокировки приводов с заземлением каждого электрического соединения и силового модуля. Рабочее напряжение самосвала составляет 690 VAC/900 VDC, что облегчает обслуживание машины в карьере. Также инженеры Liebherr интегрировали в модели Т 236 систему изоляции Litronic Plus Isolation, обеспечивающую дополнительную защиту персонала за счёт превентивного устранения источников опасности. Новая линейная конструкция дизельэлектрической трансмиссии самосвала позволила уменьшить протяжённость электропроводки. Силовые модули электроприводов хода после монтажа не требуют дополнительной настройки и дальнейшего обслуживания, но при этом обладают степенью защиты IP 68 и надёжно работают в любых погодных и климатических условиях. Многие точки обслуживания нового самосвала доступны с уровня земли. При этом машина отличается длительными межсервисными интервалами. Всё это способствует сокращению времени простоев на ТО и высокому коэффициенту технической готовности T 236.

При проектировании карьерных самосвалов инженеры Liebherr всегда учитывали мнения и потребности водителей. T 236 не стал исключением: просторная и удобная кабина самосвала оборудована по последнему слову техники, в то время как интеллигентная система управления, динамичное ускорение, высокая манёвренность шасси и надёжная подвеска передних полуосей гарантируют безопасное и продуктивное вождение.

В самосвале Т 236 была реализована система управления электроприводами Liebherr Litronic Plus AC второго поколения с технологией активных преобразователей частот Active Front End. Благодаря эффективному использованию электрической энергии во время замедления/торможения машины, трансмиссия обеспечивает равномерную работу двигателя с минимальным расходом топлива. Все ключевые компоненты дизель-электрической трансмиссии самосвала Т 236 являются собственными разработками Liebherr. Это гарантирует их слаженную и эффективную работу. Трансмиссия Т 236 обеспечивает не только большую мощность, но и ощутимую экономичность машины в разнообразных условиях эксплуатации. Вместе с тем регулируемая гидравлическая система самосвала T 236 автоматически адаптируется к конкретным режимам работы, развивая максимальную мощность лишь по мере необходимости. Это решение способствует дополнительной экономии топлива. Благодаря высокому крутящему моменту, энергичному ускорению и непрерывности тягового усилия, трансмиссия T 236 способствует быстрому движению вверх по склонам даже при большой загрузке кузова. По скорости выполнения рабочих циклов новые самосвалы соответствуют самым высоким отраслевым стандартам. Вместе с тем модель T 236 стала первым дизельэлектрическим самосвалом с тормозами, погруженными в масляную ванну, и 4-контактным тормозом-замедлителем (ретардером). Сочетание этих решений способствует надёжному торможению и более безопасному движению машины в тяжёлых условиях эксплуатации. В результате новые самосвалы отличаются высокой эффективностью, обеспечивая особенно низкие затраты в расчёте на каждую тонну транспортируемого материала.

Лидер карьерного самосвалостроения Komatsu отмечает юбилей

В 2018 году компания Komatsu Ltd отмечает сразу четыре круглые даты: полувековой юбилей представительства в Москве, 65 лет с начала производства первого самосвала, 45 лет с начала производства первого собственного самосвала и 40 лет с момента подписания контракта на поставку карьерных самосвалов в СССР.

Первая собственная разработка самосвала появилась в 1973 году — через 15 лет после выпуска первого самосвала, созданного специалистами Komatsu. HD320 грузоподъёмностью 32 т оснащался 6-цилиндровым 19-литровым двигателем собственного производства мощностью 420 л.с. и 6-ступенчатой гидромеханической КП Torqflow. Семейство HD320 (точнее, типоразмер, поскольку конструкция машины менялась) оказалось редкостным долгожителем, и машины грузоподъёмностью 32 т, входящие в него, выпускаются и в наши дни.

Все карьерные самосвалы Komatsu делятся на две группы по типу привода — с гидромеханической и электрической трансмиссией. Отличительной особенностью передней подвески всех самосвалов Komatsu является применение конструкции McPherson с опорным рычагом и креплением амортизатора к верхней опоре. Такая подвеска обеспечивает как пустым, так и полностью загруженным автомобилям одинаковую плавность хода и нигде больше в мире не используется на автомобилях подобного типа.

Рис. 3.  Карьерный самосвал Komatsu 906E

В силу относительной простоты конструкции самосвалы с гидромеханическим приводом, когда крутящий момент двигателя через ГМП и систему карданных валов передаётся на задний мост, оснащённый, как правило, главной передачей с редуктором планетарного типа, исторически получили широкое применение. В производственной программе Komatsu самосвалы HD грузоподъёмностью от 36,5 до 141,9 т базируются на мощной раме комбинированной конструкции — балки и лонжероны сварные, коробчатого профиля, а места повышенной нагрузки: крепления мостов, оси кузова, гидроцилиндров подъёмного механизма усилены литыми компонентами.

Общей в трансмиссии является 7-ступенчатая автоматическая планетарная коробка передач K-ATOMiCS с 3-элементным 1-ступенчатым 2-фазным гидротрансформатором. Трансмиссия оборудована системой непоследовательного понижения передач Skip-shift, которая позволяет на затяжных подъёмах переключать передачи с IV на I, минуя промежуточные II и III. Система автоматического управления скоростью замедления ARSC даёт водителю возможность выбирать и автоматически поддерживать скорость движения под гору. Многодисковый маслоохлаждаемый тормоз-замедлитель мокрого типа на все колёса позволяет поддерживать стабильную скорость на спуске и эффективно тормозить на подъёмах при возникновении экстренных ситуаций.

Применение гидромеханической трансмиссии ограничивает пределы грузоподъёмности автомобилей, а современные технологические процессы ведения горных работ открытым способом требуют самосвалов большей грузоподъёмности. Поднять её помогает электрическая трансмиссия. Карьерные самосвалы Komatsu с электрической трансмиссией обозначаются буквой Е. В самосвалах этого типа двигатель агрегатирован с генератором, который вырабатывает электроэнергию, питающую тяговые мотор-колёса, вмонтированные в ступицы заднего моста. В последнее время в этих трансмиссиях генераторы и моторы постоянного тока уступают место агрегатам переменного тока. Производительность их выше, а габариты меньше.

В семейство входят машины Komatsu 730Е-8, 830Е-1АС, 860Е-1К, 930Е-4, 960Е-2/2К, 980Е-4.

Семейство Komatsu 730Е — настоящий долгожитель. Первая генерация самосвала этого типа была собрана ещё в 1996 г. В их конструкцию не раз вносились изменения, с 2013 года начался выпуск обновленного 730E AC, который был оснащен рядом нововведений, включая электромотор переменного тока. 186-тонный самосвал 730E AC с электромотором переменного тока увеличил скоростные характеристики на 15 % по сравнению со своим предшественником. Также у новинки новый экстерьер — у него новая рама и по-новому крепятся оси. Вся конструкция соединена между собой на болтах для облегчения сборки и демонтажа. 730E AC имеет легкосъемную силовую установку, тем самым сокращая время на свою сборку на месте эксплуатации. Регулярное обслуживание 730E AC не будет доставлять механикам большого труда, так как количество шлангов, подшипников, насосов и других некрупных компонентов было значительно сокращено. Конструкция 730E AC предельно проста. Самосвал оснащен системой управления Modular Mining’s Dispatch, которая позволяет повысить производительность машины.

Вслед за успехом карьерного самосвала 730E DC с электроприводом постоянного тока Komatsu America Corp. выпустила новую модель 730E-8 AC с электромотором переменного тока. Самосвал Komatsu 730E-8 имеет инновационную уникальную конструкцию, усовершенствованную технологию системы привода и гидравлики. Такая машина идеально подходит для работы на любом сложном проекте и при этом может быть легко переброшена на другое место, поскольку конструкция на болтах облегчает демонтаж и сборку.

Кабина самосвала 730E-8 отличается повышенной комфортабельностью и оборудована всем необходимым для управления рабочим процессом. В стандартное оснащение входят сиденья с пневматической подвеской, простая в использовании приборная панель, система климат контроля, автоматическое регулирование скорости, интерактивная система управления техническим обслуживанием MineCare. По сравнению с предшествующими моделями самосвал Komatsu 730E-8 увеличил свои скоростные характеристики на 15 %, благодаря использованию электромотора переменного тока. От предыдущих моделей 730E-8 AC отличается более совершенной конструкцией, которая облегчает сборку и демонтаж, модернизированной системой привода и гидравлики. Благодаря использованию электромотора переменного тока удалось улучшить скоростные характеристики почти на 15 %.730E-8 можно оснастить троллейной системой, помогающей самосвалу перемещаться в карьере на электрической тяге, что позволяет увеличить срок службы двигателя и экономить топливо. В машине установлена телематическая система Komtrax Plus, которая передает информацию о состоянии техники специалистам при помощи беспроводных технологий, что позволяет проводить диагностику самосвала удаленно.

Первые в России самосвалы Komatsu 730E-8 приступили к работе на Наталкинском золоторудном месторождении в Магаданской области во второй половине 2018 года. Уникальную операцию по поставке и сборке 17 машин осуществил дилер по Магаданской области «Modern Machinery». Операция по доставке самосвалов была уникальной в первую очередь из-за габаритов самих машин. Каждый самосвал весит 150 т и состоит из 54 отгрузочных мест. Трудности добавила 460-километровая грунтовая дорога с несколькими сложными перевалами. Все инженерные разработки — японские, электрические моторколеса производит General Electric в США, часть кузовов была изготовлена на заводе Комацу в Мексике. Компоненты самосвалов из разных стран сначала доставили на завод Komatsu America в городе Пеория (США), полностью собрали, провели диагностику, разобрали и отправили в Россию. Из США в Магаданскую область самосвалы доставили сухогрузом. Сборка самых больших самосвалов в Магаданской области длилась около полугода.

В апреле 2018 компания «Komatsu» начала продажи механического карьерного самосвала HD1500-8 — полностью модернизированной версии предшествующей модели HD1500-7, работающей в основном на предприятиях горнодобывающей отрасли.

Модель новой серии оснащена 50-литровым двигателем (45-литровый в предыдущей модели), обладает мощным ходом, обеспеченным полезной мощностью в 1598 л.с. (против 1406 л.с.). Он также оснащен тормозом-замедлителем самой большой мощности в своем классе. При использовании вместе с устройством автоматического замедления скорости машина достигает безопасного и высокоскоростного передвижения вниз по склону. В результате сокращения времени цикла повышается производительность. Самосвал также оборудован противобуксовочной системой, сконструированной для того, чтобы оптимизировать перемещение на скользкой и/ или мягкой поверхности.

HD1500-8 предлагается в стандартном исполнении с системой KomVision (система мониторинга обзора вокруг машины), а также функцией мониторинга в реальном времени. В модель включены новейшие энергосберегающие технологии, сокращающие потерю мощности в гидравлической системе, а также индикатор ЭКО-режима, который подскажет оператору способы более экономичной работы.

Самосвал использует светодиодные фары, систему автоматического замедления скорости для безопасного спуска по склону, антипробуксовочную систему. Повышена производительность Komatsu HD1500-8 за счет использования новой гидравлической системы, а также ЭКО-режима, который будет подсказывать оператору оптимальные режимы работы. Были переработаны основная рама, трансмиссия, задний мост, что делает модель более прочной и увеличивает интервалы между капитальным ремонтом, что позволяет снизить расходы на ремонт. Самосвал Komatsu HD1500-8 оснащен функцией Komtrax Plus, осуществляющей мониторинг систем самосвала в режиме реального времени. Доступ в кабину новой модели осуществляется с помощью лестницы, которая была переработана с тем, чтобы стать комфортнее и безопаснее. Внутри имеется сидение с пневмоподвеской, встроенным подогревом и вентиляцией. Оно дополнено трехточечным ремнем безопасности. Также оператору предназначен 7-дюймовый цветной дисплей, на котором отображены условия работы техники, рекомендации по энергосбережению и т.д.

На выставке MINExpo-2016 в Лас Вегасе (США) Komatsu впервые представил своего нового флагмана — карьерный самосвал с электромеханической трансмиссией Komatsu 980E-4, способный перевозить до 369 т. До этого самой грузоподъемной была модель 960E (327 т). Новый карьерник при снаряженной массе 625 т может перевозить 369,4 т породы, на 42 т больше, чем прежний лидер по грузоподъемности Komatsu 960E-2. Гигант габаритами 13,9х10,0х8 м оснащен дизелем Komatsu SSDA18V170, развивающим 3500 л.с. и обеспечивающим максимальную скорость движения в 61 км/ч. Радиус поворота составляет 16 м. Стандартная шина этого карьерного монстра имеет размерность 59/80 R63, а общий вес четырех шин достигает 32,5 т. Вместимость кузова с «шапкой» составляет 250 м3. Как и другие тяжелые машины, Komatsu 980E-4 оснащён системой Komtrax Plus. Производство Komatsu 980Е-4, как и его предшественника, осуществляется на заводе в штате Иллинойс (США).

Автономный карьерный самосвал Komatsu IAHV — будущее горной отрасли
Ещё одна новинка, представленная подразделением Komatsu America Corp. на выставке в США в 2016 году, олицетворяет будущее отрасли — автономный карьерный самосвал Komatsu IAHV, разработанный в рамках проекта Innovative Autonomous Haulage Vehicle для отработки серийных беспилотных технологий. Разработка машины велась по методу теории Proof of concept (PoC) — «доказательство концепции». Самосвал не был законченным самостоятельным продуктом, а предложен как часть системы Autonomous Haulage System (AHS). Его нельзя купить без системы управления автономным комплексом грузоперевозок. Водители в карьерах хорошо знают, как коварны дороги на серпантинах горных разработок, особенно после дождя и снега. Как показала практика, интеллектуальные системы способны заменить водителя в трудных ситуациях. Опыт AHS компания Komatsu Ltd набирает с 2008 года, когда были поставлены в Австралию (рудник Rio Tinto) и в Чили карьерные самосвалы Komatsu 930E и Komatsu 830E с автоматизированным управлением.

Рис. 4.  Автономный карьерный самосвал Komatsu IAHV на выставке в США

Концепция Komatsu IAHV изначально была жёстко очерчена рядом правил: полный привод, все управляемые колёса и возможность движения вперёд и назад с одинаковой скоростью, что уменьшает число разворотов, экономит время на постановку под погрузку и разгрузку, и место в призабойной зоне и зоне разгрузки. То же самое происходит и с поворотом всех колёс: радиус поворота снижен до 15,9 м (при 8,5-метровой ширине машины). Отсутствие кабины позволило максимально использовать 15-метровую длину для всего кузова с U-образным днищем. Расположение двигателя в базе обеспечило минимальные дорожные свесы и позволило перенести центр масс к средней части машины. Это решение уровняло коэффициент сцепления всех колёс с дорогой как в гружёном, так и в порожнем состоянии. В машине используют обычные общедоступные компоненты. Дизель Cummins QSK60 развивает мощность 2700 л.с. (такой же используется в автономных версиях самосвалов 860Е и 930Е). Выхлопные трубы выведены на правую сторону. В трансмиссии применены четыре электромотора General Electric 150 AC, генератор GE 240 AC (GE GTA-41), модифицированные бортовые редукторы от 860Е-1К, динамический тормоз от 830Е. Шкаф управления и вообще система управления Komatsu IAHV — основная гордость инженеров: управление четырьмя мотор-колёсами на сегодняшний день стандартно не реализовано ни в одном самосвале, все колёса имеют отдельное управление как по повороту, так и по вращению. Контроль тяги на спусках дополнительно обеспечивает ретардер. С левой стороны скомпонованы радиатор двигателя и воздушные фильтры. Вес и грузоподъёмность машины ограничены максимальным типоразмером шин, доступных на рынке на данный момент. Так как самосвал использует только 4 шины 59/80 R63 от 369-тонного самосвала Komatsu 980Е4, его грузоподъёмность ограничена 230 т при полной эксплуатационной массе 416 т. Обычный же самосвал подобного класса имеет 6 шин 40.00 R57. Машина оснащена стандартным набором сенсоров, которые используются на автономных самосвалах Komatsu. Система слежения за дорогой позволяет сканировать ближайшее пространство с частотой 100 раз в секунду, что для технологических дорог вполне достаточно.

Максимальная скорость автономного самосвала Komatsu IAHV — 64 км/ч (табл. 2).

Табл. 2.  Современная линейка самосвалов Komatsu

Корпорация «Bharat Earth Movers Ltd» (BEML), образованная в 1964 году, является самым крупным производителем строительной и карьерной техники в Индии и вторым по величине в Азии. Штаб-квартира расположена в г. Бангалор. Подразделение по производству лицензионных карьерных самосвалов было образовано в 1985 году. В 2007 году совместная компания «Komatsu India Private Ltd» начала выпуск больших самосвалов грузо-подъёмностью от 30 до 90 т для индийских приисков.

В 2006 году BEML получила лицензию «Terex Unit Rig» и начала выпускать тяжелые карьерные самосвалы с электроприводом переменного тока грузоподъемностью от 120 до 236 т. Сотрудничество с такими партнерами, как Bucyrus, Komatsu, Tatra, IGM и Bumar Labedy помогло BEML достичь высоких стандартов и получить международное признание.

В 1990-м году в испытательном центре компании собран и запущен самый большой в Азии 170-тонный самосвал с электрическим приводом. BEML производит собственные дизельные двигатели мощностью от 100 до 1000 л.с. и постоянно работает над совершенствованием модельного ряда самосвалов. В XXI веке Индия взяла курс на создание карьерных гигантов собственной разработки. В 2012 году она продемонстрировала 91-тонный BH100, в 2013 — выпущен 136-тонный карьерный самосвал с электроприводом BH150E АС с двигателем мощностью 1900 л.с., а в в 2015 на суд общественности представлен крупнейший карьерный самосвал полностью индийской разработки 200-тонный BH205-E АС с электроприводом. Он оснащается двумя типами двигателей мощностью 2300 л.с. — MTU или Cummins. Гигант весит 335 т при полной загрузке, но, по утверждению компании BEML, является маневренным и легким в управлении, поскольку имеет гидроусилитель руля и обладает малым радиусом поворота. Особое внимание при проектировании самосвала было уделено комфорту оператора, что характерно сейчас для всех мировых компаний, выпускающих горное оборудование. Просторный салон, регулируемое водительское сидение, удобная система управления автомобилем, тонированные стекла и кондиционер с системой очистки воздуха призваны обеспечить оператору комфорт и безопасность. Всего до начала собственных разработок выпускал 8 моделей самосвалов с гидромеханической и 8 — с электрической трансмиссией. 

Модели от ВН35 (грузоподъемностью 31,8 т) до ВН70 (грузоподъемностью 63,6 т) комплектуются дизелями собственного производства мощностью 375–715 л.с. Более мощные машины оборудованы дизелями Cummins и MTU. Сегодня базовыми в Индии считают 6 моделей — 32,55, 90, 136, 200 и 236 т.

Карьерные внедорожные самосвалы российской сборки

Россия не производит самостоятельно внедорожные карьерные самосвалы — так сложилось ещё со времён Советского Союза, в котором всё производство тяжёлых машин было сосредоточено в Белоруссии. В современной России нет желающих строить крупные машиностроительные заводы, как это было в сталинские времена на заре советской власти. Однако попытки создать совместные предприятия по сборке крупногабаритных самосвалов случались неоднократно.

Так переговоры о создании совместного предприятия по производству «БелАЗов» в России велись с 2007 года. Рассматривались различные территории Урала и Сибири. Выбор был сделан в пользу Челябинской области, поскольку в регионе находятся основные покупатели машин, в том числе крупная золотодобывающая компания «Южуралзолото», металлургические гиганты. С 2010 года Коркинский экскаваторно-вагоноремонтный завод приступил к сборке белорусских грузовиков. Их производство было организовано на совместном российско-белорусском предприятии «УралБелАЗ», учредителями которого выступили ООО «КЭВРЗ», ЗАО «УралБелаз Сервис» и «БелАЗ». Грузовики под брендом «БелАЗ» начали собирать на производственной площадке ООО «КЭВРЗ» из агрегатов и комплектующих, присланных из Беларуси. В планах СП было производство 180 машин в год грузоподъемностью 30, 45 и 55 т. Кроме сборки новое предприятие организовало сервисное обслуживание грузовиков «БелАЗ», работающих на промышленных объектах Челябинской области. По разным подсчетам, их количество оценивалось в 800 с лишним машин. Первые южноуральские «БелАЗы» собирались из привезенных узлов и деталей. Со временем коркинцы планировали часть из них изготавливать на месте. Велись переговоры об организации сборочного производства БелАЗов с представителями ООО «ЧТЗУралтрак». Но не нашлось промышленных площадок, которые бы удовлетворили белорусских машиностроителей. Со временем производство БелАЗов на Урале сошло на «нет».

В ноябре 2010 года в «Кузбасской вагоностроительной компании» был освоен выпуск кузовов для БелАЗов грузоподъемностью от 130 до 320 т, которые поставлялись на предприятия Кемеровской области и Сибири.

В августе 2012 года в Прокопьевске Кемеровской области на площадке завода «Подземтрансмаш» (ХК «СДСМаш») открылось сборочное производство карьерных автосамосвалов БелАЗ-75570 грузоподъемностью 90 т. Планировалось, что общий объем инвестиций в организацию производства составит около 1,4 млрд руб., а объем выпуска продукции к 2015 году достигнет 250 машин в год. Это был первый этап долгосрочного проекта, реализация которого началась в рамках соглашения между правительством республики Беларусь и администрацией Кемеровской области.

Второй этап кузбасско-белорусского сотрудничества в 2013 году предусматривал строительство нового производственного комплекса по сборке большегрузных автомобилей. Сначала сборка карьерных самосвалов-гигантов намечалась из деталей белорусского производства, а потом значительную часть комплектующих должны были выпускать заводы холдинга «СДС-Маш» в Прокопьевске (ООО «Электропром», ООО «Подземтрансмаш») и в Кемерово (ООО «Кузбасская вагоностроительная компания»). К настоящему времени грандиозные планы российско-белорусского сотрудничества в области сборки карьерных самосвалов БелАЗ и производства кузовов сошли на «нет». Официальные лица по этому поводу никаких комментариев не дают. Возможно, наш сосед справедливо решил, что нет смысла забирать рабочие места у своих граждан и отдавать часть доходов бюджета другому государству. К тому же, по большому счёту, БелАЗ ничего не выигрывал от реализации проектов российской сборки — в любом варианте гигантские машины поступают в Россию в разобранном виде и собираются непосредственного на месторождениях дилерами или силами предприятий, закупивших карьерные самосвалы.

В октябре 2012 года на заводе «Челябинские строительно-дорожные машины» (производство организовано на базе завода им. Колющенко) было запущено совместное предприятие российского холдинга «Русские Машины» и многоотраслевого мирового производителя Terex Corporation (США) — компании ООО «РМ-Терекс». Первый карьерный самосвал Terex TR100-RM челябинской сборки прошел необходимые испытания и получил российский сертификат соответствия. В 2013 году был намечен выпуск 30 самосвалов, а при выходе на полную мощность в 2014 году — по 100 машин ежегодно. В проект предполагалось инвестировать 400 млн руб. и создать 300 новых рабочих мест. Локализация сборки карьерных самосвалов должна была составить почти 60 %.

Покупка в 2014 году компанией Volvo CE производственной площадки Terex в Шотландии, на которой ведется выпуск карьерных самосвалов, оказалась фатальной для российского проекта — выпуск самосвалов в Челябинске был прекращён.

И всё-таки импортные карьерные самосвалы российской сборки смогли прочно завоевать рынок стран СНГ благодаря ведущим мировым компаниям — «Caterpillar» и «Komatsu». В конце 2011 года они обе на своих российских заводах запустили в производство самосвалов средней и крупной грузоподъемности.

Ещё в 2000 году в городе Тосно Ленинградской области вступил в строй завод, принадлежащий «Caterpillar». Выбор площадки в Тосно был обусловлен рядом факторов: удобным расположением транспортных путей, доступностью земельных ресурсов и коммуникаций, благоприятным инвестиционным климатом в Ленинградской области. Это предприятие с филиалом в Новосибирске вначале производило в основном металлоконструкции, которые поставлялись на заводы американской компании в Западной Европе. В 2008 году оно стало переходить и к сборке, освоив выпуск экскаваторов и погрузчиков. А в конце октября 2011 года с конвейера сошел первый 55-тонный самосвал Cat 773Е. Локализация в России пока ограничивается металлоконструкциями, но здесь производится одна из важнейших деталей машины — рама, составляющая основу самосвала. Российская сталь оказалась вполне конкурентоспособной для производства ответственных узлов, из неё же выполняется сборка кузовов в новосибирском филиале. Остальные узлы и комплектующие, в том числе двигатели и коробки передач, поставляются с различных заводов компании в Европе, США и Индии — в ближайшее время перенос их производства в Россию компания не планирует.

Сегодня ООО «Катерпиллар Тосно» — динамично развивающееся предприятие, территория которого составляет 24 га, при этом производственная площадь занимает 25 тыс. м2. В штате более 400 сотрудников, средняя заработная плата которых выше средней по региону и составляет порядка 80 тыс. руб. Производственная мощность завода — свыше 20 тыс. т металлоконструкций в год, 1600 экскаваторов и 300 карьерных самосвалов в год. На производственных линиях завода выпускается более 100 видов комплектующих для гусеничных и колесных экскаваторов, которые поставляются на заводы Caterpillar в Европе и дилерам компании для удовлетворения нужд заказчиков в России и странах СНГ. В 2017 году завод «Катерпиллар Тосно» начал выпуск новой модели внедорожного карьерного самосвала CAT 777E грузоподъёмностью 91 т. Инвестиции в организацию производства CAT 777E составили 300 тыс долл.

Модель 777 Е — усовершенствованная версия карьерного внедорожника, который стал более экономичным, улучшились конструкционные характеристики и повысился комфорт управления. По сообщениям прессы, в 2018 году завод планирует произвести 160 самосвалов, что значительно больше, чем в предыдущие годы (33 машины в 2016 и 66 — в 2017 году).

Примечательно, что все они зарезервированы добывающими предприятиями Урала, Сибири и Дальнего Востока.

Практически одновременно с американцами на заводе японской компании «Komatsu Manufacturing Rus» в Ярославле начат выпуск карьерного самосвала HD785-7 грузоподъемностью 91 т. Производственная мощность нового завода планируется в объеме 50–100 единиц техники в год в зависимости от спроса на рынках СНГ. Завод специализируется в основном на производстве экскаваторов и погрузчиков. Основные компоненты самосвала поставляются из Японии. В Ярославле осуществляется полный производственный цикл, включающий в себя процессы сварки, покраски габаритных узлов (кузов, рама и другие компоненты) и окончательной сборки машины. Планируется активная работа в направлении локализации, что позволит повысить процент компонентов российского производства в технике и снизит стоимость производимого оборудования. Для машин, собранных в Ярославле, многие детали и узлы изготовляются в России и из российских материалов, например, из специальных сталей «Северстали». Часть технологических процессов производства рамы, включающих сварку штампованных и литых деталей, разработанных российскими специалистами, уникальна.

Ещё в 2008 году руководство компании Komatsu, проанализировав постоянно возрастающий экспорт самосвалов в Россию, приняло решение о строи тельстве завода по их выпуску. В качестве производственной площадки компании ООО «Комацу Мэнюфекчеринг Рус» был выбран Ярославль. Инвестиции в строительство завода превысили 4,2 млрд руб., 94 % которых составили средства компании Komatsu. В 2010 году завод был введён в эксплуа тацию, а с конца 2011-го началось производство самосвалов Komatsu HD785-7.

Завод Комацу в Ярославле стал первым сборочным заводом Комацу в России и 28-м по счету в мире. Его площадь составляет 50,2 тыс. м2. Максимальная численность персонала при выходе на проектную мощность в 3 тыс. экскаваторов в год будет составлять 500 человек. Для подготовки специалистов и проведения практических занятий для студентов на базе Ярославского государственного технического университета компанией «Komatsu» открыт учебный центр.