Почему не куча КамАЗов1
Добрый день, честной народ и конечно же мои подписчики! Наверняка меня уже забыли, поэтому напоминаю: пишу посты про горную промышленность и, в частности, про взрывные работы.
Сегодня на глаза попался пост Сколько стоит заправить БелАЗ, в котором товарищ @Magnit2017 вопрошал, а не проще ли нагнать кучу КамАЗов вместо такого мастодонта. Вот этот коммент #comment_166022238
Под этим комментом развилось обсуждение, которое меня сподвигло написать сей пост. Осторожно - многа букафф!
Итак, погнали!
Начнём с того, что карьер - результат кропотливых объемных расчетов и функционирует в жестких технико-экономических рамках.
Технологические цепочки вскрышного и добычного комплексов стрятся от экскаватора. Если совсем уж грубо описывать процесс выбора типоразмера техники (марки и модели подбирают позже), то это выглядит так:
- на основе укрупненных расчетов определяется оптимальная годовая производительность карьера.
- от производительности высчитывается показатель "суммарной емкости ковша экскаватора". Это некий условный экскаватор, который при такой емкости ковша один обеспечит требуемую производительгость.
- от показателя суммарной емкости ковша экскаватора и условий отработки (количество уступов, длина борта, темп углубки, конфигурация рудных тел и т.д) выбирается типоразмер и количество экскаваторов. Например, суммарная емкость 50м.куб, значит берем 10 пятикубовиков, или 3 двадцатикубовика, или 2 экскаватора с ковшом 25м.куб.
- под экскаватор подбирают самосвал по соотношению емкости кузова и емкости ковша. Ранее оптимальным считалось соотношение в 4-6 ковшей на наполнение одного кузова. Сейчас все чаще используется показатель 2-4.
- дальше идёт выбор конкретных марок и моделей, просчет производительности комплекса и экономических результатов. Что-то корректируется, изменяется, многократно просчитывается по вариантам, пока не будет найден наилучший.
Есть ещё и ЖД и конвейерный транспорт, но мы пока говорим про самосвалы.
Почему же проектировщики пытаются заложить машин поменьше, но большего типоразмера? Как уже говорилось, карьер существует в жёстких технико-экономических рамках. Один из показателей - угол наклона борта β (см. картинку). Чем он круче, тем быстрее окупается карьер, тем он больше приносит прибыли.
Если внимательно посмотреть на картинку и вспомнить курс геометрии, то становится понятно, что чем круче откос уступа "альфа", больше высота уступа hу, меньше ширина рабочей площадки Шрп и меньше число уступов на всю глубину карьера Ну, тем круче борт, тем лучше карьер. Крутизна борта ограничивается условием его устойчивости. Слишком крутой борт может рухнуть.
А чтобы добиться заданных целей нужен большой экскаватор. Благодаря ему высоту уступа можно сделать больше, а количестао уступов меньше.
В итоге, для большинства карьеров результатом расчета будет экскаватор с ковшом от 4 кубометров и самосвалы, грузоподъемностью от 40-45 тонн (кузов 20-25 кубометров), в то время как большинство шоссейных грузовиков везут около 20 тонн.
Но есть же шоссейные машины близкой к 40 тоннам грузоподъемности, которые по объёму кузова подходят под такой экскаватор. Почему же они не подходят и горняки предпочитают плод сумрачного белорусского гения и ему подобных? Ответ - габариты. Для примера сравним автосамосвалы БелАЗ-7547 грузоподъемностью 45 тонн
Скания Р440 8х4 грузоподъемность 32-36 тонн (производитель даёт разные данные с кучей оговорок)
И БелАЗ-75440 грузоподъемностью 32 тонны
С первыми двумя машинами я работал и знаю, как они себя ведут в одинаковых условиях. "Малыша" взял для представительности. Дальше я их буду называть 45-тонник, скания и малыш для простоты. Все три машины исходя из объёма кузова можно использовать с 4кубовым экскаватором.
Начнем с габаритов. Длина 45тонника 8.09м, радиус разворота 10.2м. Длина скании 8.97, радиус 11.5! Малыш в длину 7.25 и при развороте вписывается в радиус 8.4м. Т.е. скания в этом списке по грузоподъемности в середине, а по габаритам больше всех. Под такую корову нужна широкая рабочая площадка. А чем шире площадка, тем положе борт, тем хуже показатели карьера.
Теперь разделим высоту машин с поднятым кузовом на их ширину. 45тонник - 8.2:4.1=2. Скания 8.79:2.55=3.44. Малыш 7.25:3.07=2.36. Опять скания победитель - у неё наибольшее отношение высоты к ширине. Значит она менее устойчива при разгрузке. Львиная доля опрокидываний набок происходит при разгрузке на отвале
БелАЗы и иже с ними так прикладываются отдохнуть куда как реже длиннобазных шоссейных собратьев.
Разница в габаритах обусловлена тем, что шоссейник должен быть не шире 2.5м, а размеры карьерного самосвала ограничены только фантазией конструктора.
Помимо вопросов устойчивости и габаритов длинные и узкие кузова шоссейников осложняют погрузку: нужно равномерно распределять горную массу по кузову, в узкий кузов сложнее попасть ковшом. В практически квадратный в плане кузов карьерного самосвала можно просто бухать все 4 ковша в середину и забыть.
Наличие 3 и более осей у шоссейников создают проблемы с разворотом. При минимальном радиусе разворота средние оси тянет в сторону внешнего радиуса, рвёт резину. Более плавный разворот ведёт к увеличению рабочей площадки.
Подвеска и рама карьерных самосвалов расчитаны на падние крупных кусков взорванной породы из ковша экскаватора и езду по ухабам забойных дорог. Шоссейники рассчитаны на "мягкую" погрузку мелких сыпучих грузов и езду по асфальту. Чтобы не насиловать шоссейные чахопырки, взрывникам приходится мельче взрывать горные породы (обещание написать про взрывные работы в ближайшем посте исполнено). А это лишняя взрывчатка, лишнее буренее, лишняя трудоёмкость, лишние затраты. В карьере у таких машин быстро лопаются рессоры и мосты, переламываются рамы.
Хотя, БелАЗам тоже достётся, хоть и реже
Это мы всё рассматривали близкие по характеристикам машины. А вот, допустим, заменим 110-тонный карьерный самосвал на 10 старых 11 тонных КамАЗа. Нужно платить зарплату 10 водителям (пожалуй, они будут получать меньше водителя большегруза но не в 10 же раз); иметь злую шиномонтажку - 100 лебезных шоссейных колёс вместо 6 толстых карьерных, это вам не шутки; иметь стояночные места под них; организовывать движение, особенно в начале смены и т.д.
Но всё же мелкие шоссейники используются на карьерах. Любят их дорожники, работа которых связана с выездом на дороги общего пользования. Также оправдывают они себя на плечах откатки более 5 км. Самолично проводил замеры и расчёты по 45тонному БелАЗу и скании. Шоссейники берут за счёт скорости.
Но всё же, большому карьеру большой самосвал.
Вывод: большой парк маленьких самосвалов дороже и сложнен в эксплуптации, чем несколько больших карьрных самосвалов.
Если имеются вопросы, отвечу в комментах.
P.S.: планирую, что горняк Печенька будет появляться во всех моих постах на горную тему.
