Погрузочно-доставочные машины

Сегодня ПДМ и другое подземное горное оборудование выпускают много машиностроительных компаний. По мере выработки легкодоступных месторождений и вовлечения в оборот сложных для разработки тонких пластов глубокого залегания, нередко с крутым падением, подземная техника становится все более востребованной, что оправдывает разработку и производство техники небольшими тиражами, часто по индивидуальным проектам для конкретных рудников.

Подземной технике приходится работать не только в темноте и тесноте подземных выработок, но и в условиях повышенной влажности и температуры, а также в агрессивной среде, создаваемой солеными подземными водами, что предъявляет определенные требования к конструкции, к защите агрегатов от внешней среды, к коррозионной защите. ПДМ должна соответствовать комплексу требований: быть одновременно надежной, мощной, экономичной, компактной, маневренной, обеспечивать оператору обзор, освещение и защиту как от внешней среды, так и в случае аварии и обвала. Плюс подземная машина должна быть простой и удобной в обслуживании и ремонтопригодной.

Подземная техника – сравнительно молодое направление с мощным потенциалом развития, причем как механической части – силовых установок, приводов, несущих конструкций, так и систем управления – дистанционных и автономных. К надежности подземной техники предъявляют повышенные требования – выше, чем на поверхности, из-за сложностей с организацией ремонта под землей, эвакуации с места поломки, доставки на поверхность и обратно. Это как раз тот случай, когда желательно, чтобы техника не ломалась весь свой срок эксплуатации.

Погрузочно-доставочные машины развиваются в трех направлениях: дизельном, электрическом с кабельным питанием и электрическом батарейном. Электрические модели строят на базе дизельных, иногда по отдельным, собственным проектам. Не загрязняющий атмо­сферу выхлопами электрический погрузчик требует значительно меньше усилий на вентиляцию шахты.

Российский рынок подземной горной техники формируют преимущественно иностранные производители. Оте­чественное машиностроение представляет группа «Майнер», которая выпускает ПДМ, подземные самосвалы и вспомогательные самоходные машины для горных предприятий России, Казахстана и Узбекистана.

Линейку подземных погрузчиков составляют 3 модели, построенные по традиционной схеме: шарнирно-сочлененная рама, колеса большого размера, низкий моторный отсек в заднем свесе. Младшая модель МПД-1 грузоподъемностью (г/п) 3600 кг и размерами 6935х1550х1855 мм оснащается дизельными двигателями мощностью 69-84 кВт и ковшом вместимостью 1,6 м³. Эта компактная машина ориентирована на узкие, низкие тоннели.

Модель МДП-10 грузоподъемностью 10 т предназначена для более просторных тоннелей сечением 4х4 м. Ее длина 9700 мм, ширина – 2550 мм, высота – 2380 мм. Машину оснащают двигателем мощностью 204–235 кВт и ковшом вместимостью 4–5,2 м в зависимости от плотности и прочности породы.

Старшая модель – МПД-14 применяется в просторных туннелях с сечением 5х5 м и более. При массе 38 т грузоподъемность этой машины составляет 14 т. На нее устанавливают двигатели мощностью 265–290 кВт и ковш вместимостью от 5 до 6,2 м³. Габаритные размеры машины составляют 10 110х2750х2530 мм.

Объединение «БЕЛАЗ» предлагает вниманию горняков три базовые модели ПДМ производства Могилёвского автомобильного завода им. С.М. Кирова. Шарнирно-сочлененные рамы сваривают из листового проката низколегированной стали. Передняя и задняя полурамы со­единены вертикальными шарнирами, обеспечивающими поворот рам на угол до 45° в горизонтальной плоскости в каждую сторону.

Младшая модель МоАЗ-4035 массой 15,3 т и г/п 6 т с ковшом вместимостью 2,65 м³ оснащают двигателем Cummins мощностью 144 кВт. Машина предназначена для тоннелей сечением не менее 4х4 м, ее габаритные размеры составляют 8800х2250х2300 мм. Гидромеханическая трансмиссия с 4 передачами вперед и 4 назад обеспечивает скорость до 25 км/ч. Передний ведущий мост жестко зафиксирован на полураме, задний ведущий – на балансирной подвеске. Ковш сварен из листового проката и оснащен съемными режущими элементами высокопрочной износостойкой стали. Доступен также ковш с выталкивателем.

Модель МоАЗ-4055 поставляют в модификации с двигателем ЯМЗ-238БН (190 кВт) или Deutz (204 кВт), а также в модификации с двигателем Cummins (209 кВт). Машину массой от 24 до 29 т в зависимости от комплектации оснащают ковшом вместимостью 3 м³. Машина с габаритными размерами 9960х2650х2300 м предназначена для тоннелей сечением минимум 4х4 м.

Старшую модель МоАЗ-40751 с двигателем Cummins мощностью 291 кВт оснащают ковшом вместимостью 6,5 м³. При массе 42 т машина обеспечивает г/п 16 т. Габаритные размеры 10 950х2985х2795 мм требуют для машины более просторных тоннелей. Модификация МоАЗ-40752 отличается закрытой кабиной.

Один из мировых грандов горного оборудования – компания Sandvik предлагает развитую линейку дизельных и две модели электрических ПДМ г/п от 3 до 25 т. Погрузчики маневренны и производительны. В стандартную комплектацию включены усовершенствованные прочные рамы, мощные и экономичные двигатели, обеспечивающие значительное вырывное усилие, а также эргономичное управление.

Дизельную линейку открывает новая модель LH202 г/п 3 т, предназначенная для разработки маломощных пластов при помощи ковша вместимостью 1,3; 1,5 или 1,75 м³. Габаритные размеры машины 5910х1666х2100 мм (с ковшом 1,75 м³) позволяют работать ей в тоннелях шириной 2–2,5 м. Погрузчик оснащают двигателем Deutz мощностью 50 кВт и гидростатической трансмиссией, обеспечивающей скорость до 10 км/ч.

Модели LH203-LH621i г/п от 3,5 до 21 т представляют собой компактные и одновременно мощные машины с двигателями Deutz и Volvo от 71,5 до 352 кВт. Кроме того, старшие модели LH517i и LH621i оснащают аппаратно-программными системами для снижения эксплуатационных расходов и улучшения обмена данными: интеллектуальной системой управления Sandvik, бортовой системой мониторинга, совместимой с приложением My Sandvik Digital Services Knowledge Box. Возможна установка системы AutoMine в стандартной комплектации и системы взвешивания.

Электрические погрузчики LH203E, LH409E и LH514E построены на базе дизельных моделей. Их приводят электромоторы переменного тока мощностью 55, 110 и 132 кВт. Питание к электромотору подается по кабелю, катушка автоматически разматывается при движении погрузчика вперед и сматывается при движении задним ходом. Электрические погрузчики не только не загрязняют воздух шахты выхлопными газами и практически бесшумны, но благодаря длине кабеля до 330 мм не уступают дизельным в транспортном плече.

В конце сентября Sandvik объявила о расширении модельного ряда подземных погрузчиков аккумуляторной моделью LH-518B, которая уже в этом году будет доступна покупателям из Северной Америки, а в 2021 г. и в других регионах. Новинка значительно отличается от традиционных дизельных и электрических погрузчиков как самой Sandvik, так и других производителей: она оснащена тремя двигателями с постоянными магнитами, обеспечивающими постоянную выходную мощность 560 кВт и пиковую 660 кВт, тяговое усилие 450  кН и скорость до 30 км/ч. Погрузчик может двигаться с полной загрузкой со скоростью 12 км/ч на уклоне до 20%. Для компактности на задней оси применены колеса меньшего размера. Погрузчик сам отстыковывает и пристыковывает массивный батарейный блок в любом месте без какой-либо подготовленной инфраструктуры. Процесс переключения между съемными батареями обеспечивает небольшая набортная батарея. При грузоподъемности 18 т габариты погрузчика позволяют ему перемещаться по тоннелям сечением 4,5х4,5 м.

Компания Hermann Paus Maschinenfabrik свой первый погрузчик выпустила в 1970 г. и продолжает разработку и производство горной техники небольшими сериями под индивидуальные требования заказчика. Компания хорошо известна в России еще с советских времен. Сегодня техника Paus применяется на Североуральском бокситовом руднике, на Кукисвумчоррском и Юкспорском месторождениях апатит-нефелиновых руд, на руднике «Ангидрид» в Норильском промышленном районе и др.

Для подземной добычи и прокладки тоннелей компания предлагает 3 модели погрузчиков: PFL 8, PFL 20 и PFL 30. Модель PFL 8 – одна из самых компактных доставочно-погрузочных машин шириной всего 1,15 м и высотой 1,65 м с ковшом вместимостью 0,8 м³. Машина приводится двигателем Deutz мощностью 40 кВт, при необходимости дооснащается специальными фильтрами очистки выхлопных газов. Поставляют также электрический вариант PFL 8E с электромотором мощностью 60 кВт.

Компактную модель PFL 20 применяют в тоннелях шириной три и более метров, ее габаритные размеры – 7250х1500х1890 мм. Машину оснащают двигателем Deutz мощностью 112 кВт в вариантах с воздушным или с жидкостным охлаждением и гидродинамической трансмиссией, по заказу устанавливают гидростатическую. Грузоподъемность с ковшом вместимостью 1,7–2 м³ составляет 4 т, а масса – 11,5 т. На передней полураме устроено открытое рабочее место оператора с входом с правого борта.

Модель PFL 30 г/п 6 т и собственной массой 14 т оснащают двигателем Deutz с воздушным или жидкостным охлаждением либо двигателем Perkins мощностью до 130 кВт, гидродинамической трансмиссией ClarkFull Powershift, ковшом вместимостью 3 м³. Габаритные размеры машины составляют 7500х1850х2015 мм, что требует более просторных тоннелей сечением 4х4 м.

Почти все машины Paus могут по желанию заказчика комплектовать системами дистанционного управления и видеокамерами. Также рабочее оборудование может оснащаться механизмом быстрой смены для использования наряду с ковшом грузовых вил, рабочей платформы, отвала или крюкового оборудования.

Французская компания Aramine занимается производством техники для разработки тонкожильных месторождений: ПДМ, самосвалов, буровых установок и вспомогательной техники. Модельный ряд ПДМ включает дизельные и электрические модели с шарнирно-сочлененной рамой, рабочим оборудованием на передней полураме, низким моторным отсеком и довольно возвышенным рабочим местом на задней полураме, что несколько отличает погрузчики Aramine от других производителей – компания акцентировала свое внимание на технике для узких тоннелей.

Дизельные модели: L130D, L150D/XD и L350D. Модель L130D габаритной шириной 1040 мм и г/п 1,2 т оснащают ковшом вместимостью 0,6–0,8 м³.

L130D рассчитана на тоннели с минимальным сечением 2,1х2,3 м. В таких же тоннелях может работать модель L150D/XD г/п 1,4 т. Для самой мощной модели в линейке – L350D грузоподъемностью до 5 т – требуются тоннели сечением минимум 2,2х2,2 м.

Электрические модели с питанием по кабелю: L110E, L130E, L150E/XE. Младшая модель L110E специально разработана для очень узких тоннелей – ее ширина 880 мм. Машину г/п 1 т оснащают ковшом вместимостью 0,4–0,6 м³, а также специально разработанной кабельной катушкой с механизмом автоматического натяжения.

Модели L130Eи L150E/EX с кабельным питанием разработаны на базе дизельных, а батарейная L140B – отдельная разработка. Машина шириной 1100 мм предназначена для узких тоннелей с минимальным сечением 2,3х2,3 м. Ее грузоподъемность составляет 1,3 т, вместимость ковша – 0,7 м³. Электрический привод включает два электромотора: один установлен на заднем мосту и приводит машину в движение через ременной редуктор, второй приводит гидронасос рулевого управления и рабочего оборудования. Электродвигатели питаются от системы 12-вольтовых литиевых аккумуляторов LiFePO4, выполненной в виде съемного модуля в заднем свесе машины. Аккумуляторы помещены в водонепроницаемые короба из нержавеющей стали с системой охлаждения при зарядке и зарядным устройством. Мощность модуля – 24 кВт, он полностью заряжается за 4 часа от источника 220 В мощностью 4 кВА. Заряда хватает на 4 часа. Аккумуляторный модуль можно быстро заменить с помощью опциональной станции замены аккумуляторов Aramine W с краном.

Польская компания Fadroma выпускает горную технику небольшими сериями по спецификациям заказчика. Модельный ряд ПДМ состоит из 8 базовых моделей г/п от 3 до 15 т с дизельными двигателями Deutz мощностью от 60 до 273 кВт с воздушным или жидкостным охлаждением. Двигатели агрегатируют с гидродинамическими трансмиссиями Dana или ZF.

Младшая модель LK07 с ковшом вместимостью 1,8 м³ отличается от остальных моделей расположением кабины оператора на передней полураме.

Турецкая компания Alpin­Makine предлагает две модели ПДМ: LHD 1.2 и LHD 3.5 г/п 1,2 и 3,5 т, что можно понять из наименования модели. Обе ПДМ с шарнирно-сочлененной рамой, рабочим местом оператора на задней полураме, гидростатической трансмиссией и гидроприводом поворота и рабочего оборудования Bosch-Rexroth. Электроника отсутствует, что обеспечивает надежность в условиях шахты, простоту в эксплуатации и ремонте. Младшая модель, оснащенная двигателем Deutz мощностью 58 кВт с воздушным охлаждением и ковшом вместимостью 0,55 м³, рассчитана на эксплуатацию в тоннелях с минимальным сечением 2,3х2,3 м. Угол поворота полурам 36° в горизонтальной плоскости. Старшая модель LHD 3.5 с пониженным профилем также рассчитана на тоннели сечением 2,3х2,3 м, при этом она оснащена двигателем Deutz мощностью 74,9 кВт с воздушным охлаждением и ковшом вместимостью 1,55 м³. Сочленение полурам обеспечивает их поворот до 42° в горизонтальной плоскости и 6° в вертикальной.

Другая турецкая компания TalpaMaden предлагает похожую, но более развитую линейку ПДМ из 4 дизельных и одной батарейной электрической модели. Дизельная линейка г/п от 1,2 т до 10 т оснащается двигателями мощностью от 55 до 220 кВт. Используют двигатели Deutz и Mercedes-Benz, гидродинамические трансмиссии Dana, мосты Kessler.

Батарейная электрическая модель LE 110 г/п 1 т с ковшом вместимостью 0,35 м³ рассчитана на тоннели шириной 1,25 м. Электрическая часть включает ходовой электромотор мощностью 20 кВт и два электромотора по 8 кВт, от которых работает гидропривод. Литиевая аккумуляторная батарея заряжается за 2 часа, заряда хватает на 4–6 часов работы. Для замены аккумуляторного блока требуется 20–30 минут.

Таким образом, мировое машиностроение готово предоставить горной промышленности дизельную погрузочно-доставочную машину практически с любыми, какие могут потребоваться, параметрами. Выбор кабельных электрических погрузчиков несколько меньше, но это направление можно считать промежуточным. Наиболее перспективное направление – батарейные электрические погрузчики, и единственная проблема, которая тормозит развитие всей техники, это современные технологии аккумуляторных батарей. На сегодня их емкость, размеры, вес, время работы и время зарядки не удовлетворяют потребности промышленности и транспорта. Сюда стоит добавить колоссальный ущерб экологии, который наносят разработки лития. Уже много лет промышленность находится в ожидании технологического прорыва в аккумуляторах.