В стремежа си да удовлетворят изискванията и потребностите на минните компании, водещите световни производители постоянно подобряват произвежданите от тях минни самосвали и въвеждат иновации за повишаване на тяхната производителност, енергийна ефективност, надеждност и безопасност. В същото време те предлагат все по-нови системи и технологии, свързани с автономността на камионите, т.е. елиминиране на оператора в кабината, както и постигане на нулеви локални емисии на изгорели газове.
Задачата на минните самосвали в рудника или кариерата винаги е била една и съща – да превозват добити рудни/минерални суровини или откривка от т. А до т. Б по възможно най-бързия и безопасен начин, с минимум разходи. Но съвременните минни самосвали са нещо много повече от камиони с голям полезен товар за придвижване по трудни терени. Това са високотехнологични машини, в които са вложени най-новите постижения в областта на хидравликата, електрониката, автоматизацията, електрификацията и дигитализацията.
Върха на технологията е автономното управление на минни самосвали – без оператор в кабината. Използваните тук системи решават наведнъж няколко проблема, които са актуални за всеки голям рудник – недостига (или дори пълната липса) на оператори, както и повишаване на производителността и безопасността. Съвременното автономно управление най-често се използва технологията „Даване на разрешение“ (Permission Control), която е заимствана от железопътния транспорт.
Тази технология не позволява на минните самосвал да се приближават един до друг, като за целта маршрутът се разделя на секции, като в една секция се разрешава да се движи само един камион. Самосвалите се движат в разрешената им секция без да комуникират с централното управление. Едва при достигане на края на секцията камионът изпраща заявка по безжичен път до централното управление за навлизане в следващата секция. Ако му бъде разрешено, той продължава напред. Ако няма разрешение, изчаква, тъй като в същото време там преминава друг самосвал. Голямото предимство на тази технология е, че позволява едновременно автономно управление на голям брой самосвали, тъй като комуникирането с централното управление е по-рядко и не се изисква постоянно получаване на информация за местоположението на всеки самосвал, което облекчава значително трафика на данни в системата.
Не по-малко интересни и перспективни са новите технологии, свързани с постигането на нулеви емисии изгорели газове от минните самосвали. Едно от решенията, върху което работят всички производители, е създаването на електрически минни самосвали с тягови батерии. При моделите с по-малък полезен товар (50-100 т) технологията доста прилича на тази, използвана при шосейните електрически леки и товарни автомобили. При по-тежките електрически самосвали се разчита на опита с придвижване на камиона чрез захранване с пантограф от контактна мрежа. В този случай тяговите батерии се зареждат при включване на пантографа към контактната мрежа – на място или в движение.
Някои производители се насочват към създаването на електрически минни самосвали с водородни горивни клетки. Това са електрохимични генератори за директно преобразуване на химическата енергия на чистото водородно горивото в електричество, без движещи се части. Технологията се отличава с висока енергийна ефективност, безшумност, надеждност и пълна или почти пълна липса на вредни емисии.
На следващите страници представяме конкретни новости и иновативни решения на петима водещи световни производители на минни самосвали с твърда рама, задаващи трендовете в бранша.
CATERPILLAR
Нов модел минен самосвал Cat® 785 Next Generation с полезен товар 139 т / 142 т
Caterpillar е водещ световен производител на строителна, кариерна и минна техника с изключително широка гама от минни самосвали с твърда рама – като се започне от най-малкия модел с полезен товар 38,2 t и се стигне до флагмана, превозващ 372 т. С над 15 000 минни камиона, работещи по цял свят, Caterpillar е лидер в производството на този вид техника. Машините използват мощни дизелови двигатели или дизел-електрическо задвижване, като са конструирани да издържат над 100 000 моточаса и много от тях преминават тази граница. Рамата, силовото предаване, двигателят и компонентите са проектирани така, че да могат да се ремонтират, като се използват нови, фабрично възстановени (рециклирани) или ремонтирани части и компоненти.
Първият голям минен самосвал, който Caterpillar произвежда за минната индустрия, е Cat® 785, въведен на пазара през 1985 г. Още с появата си той задава нов стандарт при големите минни камиони, тъй като е специално проектиран за големи полезни товари, ниски експлоатационни разходи и най-ниска цена на превозен тон товар. Ето защо новият минен самосвал от ново поколение, който Caterpillar разработва, е именно Cat® 785 Next Generation с полезен товар 139 t/142 t.
Новият модел се отличава както с изключително ергономична кабина, оборудвана с множество функции за подобряване ефективността на оператора, така и със системи като динамичен контрол на стабилността на камиона, антиблокираща спирачна система, подобрен контрол на сцеплението на колелата с терена, задаване на максимална скорост на придвижване, асистент за потегляне по нагорнище и круиз контрол. В допълнение, новото управление за автоматично издигане на коша намалява времето за разтоварване и улеснява оператора. Системата от камери за цялостна гледка около камиона на 360° осигурява на оператора пълна видимост към работната зона.
Cat® 785 Next Generation е оборудван с доказалия своята здравина и издръжливост дизелов двигател Cat 3512E и се предлага с два варианта за размери на гумите – 33R51 и 36R51, с които се оптимизира полезния товар (респективно 139 t или 142 t). Конфигурацията на двигателя за Етап V на ЕС показва подобряване на горивната ефективност с 9%, а усъвършенстваното електронно управление на силовото предаване осигурява по-бързо изпълнение на работния цикъл, по-бързо ускоряване, по-малко разсипване на материал и намалена необходимост от поддръжка на пътя в допълнение към удължения експлоатационен живот на двигателя и задвижването.
Cat® 785 Next Generation разполага с подобрена свързаност с по-бърз трансфер на данните с цел подобряване достъпа до информация. Всеки камион е фабрично оборудван с най-съвременна телематична система Cat Product Link™, а поддръжката е подобрена чрез усъвършенстваните системи за дистанционни услуги Remote Flash и Remote Troubleshoot.Caterpillar е сред световните лидери при автономните минни самосвали, работещи без оператор. Компанията предлага пет модела, които могат да се оборудват с автономната система Cat® MineStar™ Command for hauling. Тя предлага изцяло автоматизирано управление на камионите, работно взаимодействие с другите машини в рудника, както и интеграция с други процеси и системи на клиента.
Сред най-новите иновации на Caterpillar трябва да се отбележат електрическите минни самосвали с тягови батерии, като производителят обяви разработки както при по-леките модели с полезен товар 70 t и 100 t, така и в най-тежкия сегмент от 240 t.
HITACHI
Hitachi CM е водещ световен производител на строителна, минна и кариерна техника. За големи открити рудници компанията предлага широка гама от верижни минни багери както и три модела минни самосвали, само с дизел-електрическо задвижване. Това са ЕН3500АС-3 с полезен товар 181 t и мощност на дизеловия двигател 2000 к.с., ЕН4000АС-3 (221 t/ 2500 к.с.) и ЕН5000АС-3 (296 t/ 2850 к.с.).
Електрическата част на задвижването Hitachi AC Drive, собствена разработка на Hitachi, представлява уникална технология с променливотоково напрежение, която осигурява върхова производителност на самосвалите, в т.ч. по-висока скорост на придвижване, по-бързо изкачване на нагорнища и мощни електрически спирачки. Инверторните модули предлагат забележителна управляемост и ефективност на минните камиони Hitachi, а електромоторите в главините на задните колела нямат комутатори или четки, което допринася за по-добра работоспособност на минните самосвали, по-ниски разходи за поддръжка, по-малко престои за сервизиране и по-бързо придвижване.
Сред новостите при минните самосвали Hitachi през последните няколко години трябва да се отбележи телематичната система ConSite Mine, която е специално разработена за денонощно дистанционно проследяване на големи минни машини. Системата изготвя два вида доклади, изпращани по и-мейл или чрез приложението за мобилни телефони ConSite Mine Shot. Месечният доклад предоставя информация за работното и техническото състояние на самосвалите, а предупредителният доклад уведомява сервизния персонал при наличие на неизправности, установени от различните сензори по машината, които може да изискват незабавна намеса. Приложението ConSite Mine Shot има много практична функция за автоматично създаване на доклади при технически огледи на машините. Сервизният техник прави снимки с телефона си и може да въвежда коментар към всяка снимка за резултатите от инспекцията.
Hitachi е един от пионерите при автономното управление на минни самосвали – без оператор. Компанията постоянно развива и усъвършенства своята система AHS, която може да управлява едновременно по-голям брой самосвали благодарение на технологията Permission Control, заимствана от железопътния транспорт в Япония. За да работи безпроблемно с централната система за управление и безжичната комуникационна мрежа, всеки минен камион Hitachi се оборудва със сателитен приемник GNSS, инерционен модул със сензори за положение и ъглова скорост (IMU), радарни системи и антена.
На върха на технологиите, в края на юни т.г. Hitachi обяви, че стартира в Замбия първите в света изпитания в реални условия на голям електрически минен самосвал с тягови батерии и полезен товар над 150 т. Разработката е направена съвместно с АВВ и се базира на дългия опит на Hitachi с минни самосвали, захранвани с електричество чрез пантограф от контактна мрежа. Така камионът може да работи непрекъснато в мината, като захранва батериите си в движение директно от контактната мрежа и чрез рекупериране на енергия от спирачките – без необходимост да спира на зарядна станция. Основно предимство на тази технология е, че намалява броя на използваните батерии и тяхната маса и така повишава полезния товар с цел постигане на по-голяма икономическа ефективност.
Електрически минен самосвал Hitachi EH4000AC-3 BATTERY с тягови батерии и полезен товар 221 т
KOMATSU
Komatsu е един от водещите световни производители на строителна, кариерна и минна техника, в т.ч. на минни самосвали с твърда рама. Компанията предлага богата палитра от модели, разделени в две гами. По-леката гама включва камиони с дизелови двигатели и полезен товар от 36,5 t до 139 t, a по-тежките модели са с дизел-електрическо задвижване и полезен товар от 186 t до 363 t. Това са най-съвременни минни самосвали, отличаващи се с висока производителност, ефективност, надеждност и модерни иновативни технологии.
Сред новостите при Komatsu в България трябва да се отбележи доставката на два нови минни самосвала с твърда рама от модела HD605-8 за фирма Салс АД. Камионите са с мощност на дизеловия двигател 778 к.с., полезен товар 63 t и капацитет на коша 40 m3. От декември 2023 г. те работят успешно на кариера „Люляка“ край Девня.
В международен план важна новост е представянето на най-новото поколение на минния самосвал Komatsu HD605-10 по време на изложението Intermat 2024 (Париж, 24-27 април). Новият модел е базиран на силните качества на своя предшественик HD605-8, които вече са доказани и в България. В допълнение, инженерите на Komatsu са направили редица подобрения, в т.ч. повишена мощност (830 к.с.), намаляване на собствената маса и увеличаване на товарния капацитет на 64 t/43 m3, още по-голяма издръжливост и по-нисък разход на гориво. Трите работни режима: Мощен, Икономичен и Икономичен за леки приложения, новата високоефективна охлаждаща система, както и опцията за олекотен кош имат важен принос за повишената горивна ефективност.
Komatsu е пионер при минните самосвали с автономно управление – без оператор, още от 2008 г. Днес над 700 минни самосвала работят напълно автономно благодарение на системата FrontRunner. В Европа тя е въведена за първи път преди три години в Швеция и осигурява изключително високи нива на производителност, ефективност и безопасност благодарение на нейното постоянно усъвършенстване и разширяване на броя модели минни самосвали, на които може да се инсталира.
Komatsu поставя изключително силен акцент върху технологиите за постигане на нулеви емисии на изгорели газове от минните самосвали. През 2021 г. компанията сформира екологичен алианс с някои от най-големите минни компании в света (Rio Tinto, BHP, Codelco, Boliden и др.) с цел разработване на концептуално минно превозно средство, чието задвижване да може да работи с различни видове енергоизточници, включително дизел-електрическо задвижване, електрическо, с пантограф от контактна мрежа, с тягови батерии и с водородни горивни клетки.
През май 2023 г. членовете на екологичния алианс на Komatsu видяха на живо на изпитателния полигон на Komatsu в Аризона (САЩ) как работи голям минен електрически самосвал с тягови батерии. Работният цикъл включва придвижване на машината с електричество от тяговите батерии, статично зареждане на батериите чрез включен пантограф към контактната мрежа и придвижване чрез включен пантограф към контактната мрежа с едновременно зареждане на тяговите батерии.
В началото на 2024 г. Komatsu и General Motors се споразумяха да разработят съвместно електрически минен самосвал, който се захранва от водородни горивни клетки. За база се използва моделът Komatsu 930E с полезен товар 320 т, чиито тестове са планирани да започнат до две години на изпитателния полигон в Аризона.
Нов модел минен самосвал Komatsu HD605-10 с полезен товар 64 t
LIEBHERR
Liebherr е водещ световен производител на строителни, кариерни и минни машини с богата палитра от тежка минна техника за добив в открити рудници. Тя включва гама от три минни самосвала с неподвижна рама и дизел-електрическо задвижване, предлагащи съответно полезен товар и мощност 240 t/2700 к.с., 305 t/3650 к.с. и 363 t/3650 к.с. Това са високопроизводителни, здрави, надеждни и енергийно ефективни машини, конструирани за много дълъг експлоатационен живот в тежките условия на мините.
Важна новост при Liebherr от последните няколко години е въвеждането на новия модел T 274 с полезен товар 305 т, който ефективно заема своето място гамата между другите два самосвала Т 264 (полезен товар 240 t) и Т 284 (363 t). Неговата конструкция се базира на по-големия Т 284 и предлага кратко време за изпълнение на един работен цикъл, висока производителност, нисък разход на гориво и ниска себестойност на превозен тон товар.
Едно от големите предимства на новия Liebherr T 274 е по-високата скорост на изкачване по нагорнище, която се осигурява от най-съвременно дизел-електрическо задвижване Liebherr Litronic Plus AC Drive System. За постигане на високо ниво на безопасност и лесно управление на минния самосвал по надолнище той разполага с с изключително солидна и надеждна спирачна уредба, предлагаща динамична мощност на спиране от 6035 к.с.
През 2023 г. Liebherr обяви, че започва изпитания в реални условия на най-новото си поколение система за автономно управление на минни самосвали (AHS) –
без оператор. Системата може да се интегрира на различни нива, като се започне от доставка на минни камиони с подготовка за автономно управление и се стигне до изцяло вградена автономна система Liebher AHS, включваща също напълно интегрирана система за дистанционен мониторинг на машинопарк от разнородни видове и марки машини.
При AHS философията на Liebherr е да предоставя решения с отворена архитектура, която дава свобода на клиентите да изберат най-подходящите минни самосвали и системи за автоматизация, управление на трафика и дистанционен мониторинг, които отговарят най-добре на техните потребности.
Инженерингът на Liebherr поставя голям акцент също върху новите екологични технологии за постигане на нулеви локални емисии на изгорели газове. Още през 2022 г. компанията започна сътрудничество с Fortescue в Австралия за съвместно разработване минен самосвал с 0% емисии. През май 2024 г. в Пърт (Западна Австралия) бе пуснат в експлоатация прототип на базата на Т 264 (полезен товар 240 t), който използва батерия с капацитет 1,6 MWh, горивни водородни клетки с мощност 500 kW и собствен резервоар за течен водород с капацитет 380 kg.
А по време на изложението Bauma 2022 в Мюнхен Liebherr представи най-новото поколение на системата си Trolley Assist System, която осигурява захранване на минни самосвали с пантограф към контактна електрическа мрежа. Развитието на тази система има изключителни перспективи за бъдещето, тъй като тя осигурява не само придвижване на минните камиони единствено на електричество, но позволява също заместване на дизеловия двигател с електрически тягови батерии и тяхното ефективно зареждане чрез пантографа дори в движение. В това отношение Liebherr си партнира от няколко години с ABB, лидер в технологиите за електрификация и автоматизация.
Електрически минен самосвал Liebherr Europa с водородни горивни клетки и полезен товар 240 t
LIUGONG
LiuGong е водещ китайски производител на строителна, кариерна и минна техника, лидер в инженеринга и производството на електрически машини с тягови батерии от среден и тежък клас. В този нов и изключително перспективен сегмент на пазара LiuGong предлага челни товарачи и минни самосвали, които вече работят при клиенти в различни страни по света.
В гамата от електрически минни самосвали ясно изпъква моделът DR50C-E с полезен товар 45 t, капацитет на коша 30 куб. м и мощност на електромоторите
480 kW. LiuGong DR50C-E е високотехнологична машина, която използва литиево-желязо-фосфатни батерии от водещия световен производител CATL (доставчик на Tesla). Тези батерии с капацитет 423 kWh са специално разработени на база на над 10-годишното сътрудничество между LiuGong и CATL. Гаранцията им е 5 години или 200 000 km.
Освен нулевите локални емисии на изгорели газове и много по-тихата работа (външно 103 dB), LiuGong DR50C-E предлага редица съществени предимства в сравнение с аналогични дизелови минни самосвали с твърда рама. Разходите за експлоатация и поддръжка са с 87% по-малко, в т.ч. камионът има значително по-малък разход на енергия – при спускане по надолнище под пълен товар консумираната енергия е с около 90% по-малко, а ако надолнището е 6-8% LiuGong DR50C-E изразходва 0% електричество заради постигането на равновесие между консумираната и рекуперираната енергия.
Инженерите на LiuGong са заложили на два последователно монтирани синхронни електромотора с постоянни магнити, осигуряващи впечатляващия максимален въртящ момент от 13 200 Nm. Те задвижват директно чрез вал задния мост на самосвала. Този подход осигурява много пъргава реакция на камиона, висока ефективност на силовото предаване, непрекъсваемо подаването на мощност, както и зареждане на батериите при маневриране на заден ход. Батериите се зареждат също чрез рекупериране на енергия при натискане на спирачките. Операторът управлява задвижването чрез автоматична вариаторна скоростна кутия (CVT).
Кошът и рамата на камиона са конструирани чрез най-съвременни методи и симулационни анализи за повишена надеждности и издръжливост, като се разчита на комбинация от отливки и заварени компоненти. За коша се използва високоякостна и високо износоустойчива стомана (дебелина на пода 16 mm) и повдигащи се хидравлични цилиндри с голям диаметър за мощно и бързо издигане.
Спирачната система е солидна и разчита от една страна на мощното забавяне на електромоторите в принудителен празен ход, а от друга, на хидравлични спирачки (с два кръга) – отпред със сухи дискове, а отзад с дискове с маслено охлаждане. Има и вихровотоков ретардер.
Хидравличната кормилна уредба разполага с авариен режим, който се включва автоматично след 30 s в случай на техническа неизправност и така самосвалът може да продължи по курса си. Системата от камери, разположени на ключови места осигуряват цялостна видимост около камиона на 360°. Изображенията се визуализират на 10-инчов цветен тъчскрийн дисплей в кабината, подсигурена с конструкция ROPS и FOPS. Безопасността е повишена чрез система срещу потегляне назад по нагорнище. За комфорта на оператора допринася удобната седалка с пневматично окачване и регулирането на кормилната колона.
Системата за управление на LiuGong DR50C-E използва технология за управление на всички функции по електрически път, което осигурява лесно трансформиране за напълно автономна работа на камиона – без оператор.
Нов модел електрически минен самосвал LiuGong DR50C-E с тягови батерии и полезен товар 45 t
