Самосвальный автопоезд на шасси Volvo FH16 8×4

Двигатель

Те, кто бывал в Якутии, знают – ​и на зимниках, проложенных по замерзшим рекам, и на «выглаженных» грейдером дорогах разгоняться на машине – ​опасно и себе дороже. А самосвальный автопоезд вообще может эксплуатироваться только на технологических дорогах, как в случае с Верхне-Мунским месторождением. И дело не только в том, что поверхность дорог далека от идеала, но и в том, что здесь делают очень высокие насыпи. Если слететь с такой трассы – ​разбить грузовик можно в хлам, а если получится более-менее удачно съехать, вполне реально провалиться в болото. Их здесь много. Вроде бы, если большая скорость перевозки не нужна, то не нужен и очень мощный мотор. К примеру, у Volvo Trucks, у 13-литровых дизелей Volvo D 13 самая мощная настройка 540 л.с. и 2600 Н.м. То есть почти 5,5 л.с. на тонну полной массы такого 100-тонного автопоезда. Установить редукторы с числом поболее, ограничить скорость 60-70 км/час, под роспись проинструктировать водителей о соблюдении скоростного режима – ​вот она формула безопасности.
Наверное, так бы сделали китайцы. Так сделал МЗ «Тонар» на своем тягаче ТОНАР‑45252 с промышленным 19-литровым Cummins QSK19-C 600 – ​как раз используются китайские ведущие мосты HandeAxle с передаточным числом 12,87. Но так не делают шведы. Для того у них и существует флагманский мотор для Volvo FH – ​самый мощный в Европе из серийно выпускаемых 16-литровых дизелей Volvo D 16 750л.с./3550 Н.м. Его шведы ставят только на Volvo FH и никогда на FM, и тем более, не ставят на грузовики Renault Trucks. Вообще рынок сверхтяжелых перевозок в Европе крайне невелик, и соответственно, выпускают сравнительно немного 16-литровых моторов для тягачей. По некоторым оценкам, в год делают около 2000-2500 грузовиков с моторами на 650-750 л.с. И этот парк надо разделить между четырьмя производителями: два «немца»  – ​MAN и Mercedes-Benz – ​плюс Scania и Volvo. Получается, в год каждая компания выпускает 400-700 подобных эксклюзивных автомобилей, в зависимости от своей доли рынка. В России тяжелых тягачей Volvo FH16 продается 15-20 штук в год. Но теперь к этим цифрам надо добавить 30 самосвальных автопоездов МЗ «Тонар» на шасси Volvo FH16 8х4 – ​таков заказ «АЛРОСА».
Еще один аргумент в пользу мотора Volvo D 16 750 л.с., а не Volvo D 13 540 л.с. – ​протяженность маршрута 160 км, а в оба конца – ​320 километров. При этом автопоезд делает два рейса в сутки, то есть среднесуточный пробег составляет 640 км. Средняя скорость около 50-60 км/час, но реально, чтобы выдержать этот средний «полтинник», надо двигаться где-то под 70 км/час. С учетом времени на погрузку-разгрузку, на пересменку водителей, на заправку и осмотр автомобилей, получается 11 часов на рейс. Да в общем-то и 7,5 л.с. на тонну тоже немного. К примеру, у нынешнего трехосного самосвала полной массой 33 тонны и 400-сильным мотором на тонну приходится 12 «лошадей». То есть, что бы довести управление 100-тонным автопоездом до такой же динамики, как у «одиночки», нужен двигатель на 1200 л.с. А таких автомобильных моторов – ​нет ни у кого. Если брать литровую мощность Volvo D 16 750 л.с., то виртуальный 1200-сильный двигатель должен иметь объем 25-26 литров и, наверное, с десяток цилиндров. Поэтому для «алмазного автопоезда» нет альтернативы максимально мощному мотору, комфортабельной кабине, и, к сожалению, ограничению по скорости благодаря редукторам ведущих мостов.
Конструктивно все современные дизели грузовиков Volvo – ​D 11, D 13 и D 16 схожи друг с другом: турбонаддув, интеркулер, общая для всех цилиндров головка блока с четырьмя клапанами на цилиндр, «мокрые» гильзы, удобные в ремонте, верхний распредвал, привод ГРМ – ​в задней части двигателя, на стороне маховика. Разница – ​в размерности, то есть в диаметре и ходе поршня, межцилиндровому расстоянию. У мотора D 16 рабочий объем 16,1 литра, размерность 144х165 мм. Сейчас у Volvo есть два несколько разных 16-литровых дизеля. Первый – ​D 16G, в исполнении Евро‑5, то есть с насос-форсунками и системой нейтрализации SCR с раствором мочевины AdBlue. Эти моторы выпускают с 2009 года, они отлажены в производстве, сомневаться в их качестве – ​нет оснований. Второй мотор, более молодой и современный – ​D 16К, Евро‑6, он сделан на основе прежнего мотора, но у него уже топливная аппаратура Common Rail, а также здесь совмещены две ранее противоборствующие системы очистки отработавших газов: SCR и EGR. Для информации: на D 16К Евро‑6 применен двухступенчатый турбонадув с турбинами высокого и низкого давления и более совершенная система рециркуляции – ​так меньше расход мочевины. После первой турбины сжатый ей воздух охлаждается не в обычном теплообменнике типа «воздух-воздух», который ставят перед радиатором, а в жидкостном теплообменнике с циркулирующим антифризом из системы охлаждения двигателя.
Для поставок в Россию, и в частности, для «АЛРОСы» используют именно мотор Volvo D 16G Евро‑5 – ​более дешевый и понятный нашим перевозчикам. Ранее у него предельная мощность была ограничена до 700 л.с./3150 Н.м и были еще две другие, более слабые настройки – ​600 л.с./2800 Н.м и 540 л.с./2650 Н.м.Но после появления более мощного двигателя Volvo D 16К, Евро‑6 с другими настройками 750, 700, 650 и 550 л.с. получается, что и у мотора Евро‑5 подняли планку до 750 лошадиных сил.
Собственно, для работы на технологических трассах, тем более в Якутии, моторы Евро‑5, наверное, и не нужны, можно было бы использовать и Евро‑4, если не вообще Евро‑3. Но парк «алмазных поездов» неизбежно будет обновляться по мере износа, и здесь – ​при продаже, запись об экологических нормах грузовика может иметь большое значение.
Понятно, что у хорошего, мощного двигателя с большим рабочим объемом должен быть не менее замечательный моторный тормоз, который будет обеспечивать минимальный износ механизмов основной тормозной системы и не изнашивать сам двигатель. У Volvo в основе моторного тормоза VEB+ особая конструкция распредвала и четырех коромысел, которые с помощью гидравлики прикрывают клапаны ГРМ. У Volvo D 16G развиваемая тормозная мощность 425 кВт при 2200 об/мин, но такой тормоз – ​опция. В базе идет более доступный и простой моторный тормоз  – ​EPG, или по другому – на выпуске мощностью 230 кВт при 2200 об/мин. На «алросовском» тягаче Volvo FH16 8х4 применяют и моторный тормоз VEB+, и заслонку EPG, то есть их тормозные мощности суммируются – ​655 кВт. Еще одна важная вещь для тяжелого тягача – ​отбор мощности от шестерен ГРМ, у Volvo D 16G можно взять 1000 Н·м при неподвижном автомобиле
и 650 Н·м в движении.

С учетом якутских расстояний и круглосуточной работы такого самосвального автопоезда, тягач оснастили двумя алюминиевым топливными баками: правый бак на 490 л, а левый на 450 литров. Напомним, что для суровой зимы грузовики Volvo Trucks часто оснащают жидкостным подогревом топливозаборника от системы охлаждения двигателя, изолируют топливные трубки пенополиэтиленовыми чехлами, а топливный фильтр-отстойник снабжают электроподогревом.
Отдельного упоминания заслуживает исполнение электропроводки – ​для исключения перетирания проводов о пластиковую гофру оплетки. Здесь применяется специальная лента, которой окручиваются провода – ​называется Super Sleeve или по-русски «суперрукав», она обеспечивает высокую защиту от влаги и морозоустойчивость. При этом такая оплетка проводов для эксплуатации в экстремальных условиях напоминает нашу российскую черную тканевую изоленту.

Трансмиссия

Для работы со 100-тонным автопоездом с 16-литровым мотором вполне можно использовать механическую коробку передач – ​у Volvo Trucks есть 14-ступенчатые коробки под момент свыше 3000 Н.м. Но «автомат» – ​лучше. У Volvo есть классические «автоматы» с ГМП, 6-диапазонные Powertronic с гидротрансформатором и электронным управлением. Они отлично подходят для наиболее тяжелых условий эксплуатации, на бездорожье. С такой автоматической коробкой можно часами двигаться на низших передачах – ​ее оборудуют водо-масляным теплообменником. А для эксплуатации в гористой местности VolvoPowertronic еще и оснащают трансмиссионным замедлителем. Однако самая мощная автоматическая коробка с гидротрансформатором Volvo Powertronic РТ2606 рассчитана на моторы с моментом не более 2600 Н.м, при работе с автопоездами полной массой до 60 тонн.
Другой вариант: можно было бы использовать одну толковую разработку ZF Friedrichshafen – ​ гидромеханический модуль WSK 440, который работает как гидротрансформатор. Он ставится между коленвалом и маховиком, на котором смонтировано сцепление, затем монтируется хоть обычная механическая коробка, хоть роботизированная. Гидротрансформатор плавно увеличивает крутящий момент двигателя до трех раз: если у КП на первой передаче число 15, то в момент трогания будет 45. А для тяжелого автопоезда главное – ​тронуться с места, затем по мере увеличения скорости движения и уменьшения нагрузки, коэффициент трансформации уменьшается почти до 1.
А потом гидротрансформатор блокируется. И так повторяется на каждой передаче. Но похоже в этом направлении VolvoTrucks не работает с ZF. Поэтому на автопоезде Тонар‑7511 с четырехосным прицепом Тонар‑857951 используется «робот» – ​механическая автоматизированная 12-ступенчатая коробка Volvo I-Shift, модели АТО3512F, с повышающей высшей передачей и в особом исполнении – ​с очень «низкой» первой скоростью. Обычное передаточное число первой передачи для 12-ступенчатой I-Shift – ​11,73, для второй – ​9,21, далее: 7,09, 5,57, 4,35, 3,41, 2,70, 2,12, 1,63, 1,28, 1,00 и 0,78 на высшей. Но у коробки I-Shift с понижающими передачами есть еще дополнительные одна или две скорости, то есть коробка получается или 13-ступенчатая, или с 14-ю передачами. В таком случае у  первой черепахи число 17,54, а во второй версии – ​32,04 и 19,38. Остальныые числа– обычной АКП I-Shift. Также предусмотрена возможность заказа двух дополнительных понижающих передач заднего хода. Важно, что коробка с понижающими передачами созданы на основе стандартной коробки передач I-Shift. Однако, в связи с тем, что крутящий момент на низших передачах, на выходе такой АКП получается в 3 раза больше, чем в обычной I-Shift, некоторые детали изготовлены в более прочном исполнении. В частности, из высокопрочного чугуна, а не из алюминиевого сплава отлита задняя часть картера коробки. Коробка I-Shift с понижающими передачами на 12 см длиннее традиционной коробки и на 48 кг тяжелее. Зато она позволяет начинать движение автопоезду при полной массе до 325 тонн! То есть одной только «механикой» шведы добились сопоставимых результатов с гидротрансформатором ZF WSK 440.
У коробок VolvoI-Shift для 100-тонного автопоезда есть еще ряд достоинств, связанных с обновленным программным обеспечением. Здесь используется оптимизированный программный пакет для автопоездов строительного назначения с большой полной массой. Функция TP-HD выбирает начальную передачу в соответствии с реальной в данный момент массой автопоезда, что позволяет уменьшить износ сцепления, оптимизировать выбор передач, обеспечить повышение производительности автопоезда и комфорт для водителя. В случае необходимости переключение передач выполняется на повышенных оборотах двигателя для сохранения крутящего момента подводимого к ведущим колесам. На ровных дорогах возможно использование функции движения накатом Volvo I-Roll, которая способствует дальнейшей экономии топлива. И, наверное, самая невероятная функция I-Shift для самосвального автопоезда – ​ система превентивного круиз-контроля Volvo I-see, которая автоматически обеспечивает оптимальный скоростной режим на тех маршрутах, по которым автопоезд уже проезжал ранее. Система I-see, распознающая ландшафт трассы, способна без участия водителя увеличить скорость движения автопоезда или снизить ее – ​если большинство водителей ранее на этой дороге в этом месте сбрасывали «газ». Используя GPS, система I-See сама регулирует подачу топлива, управляет коробкой передач и тормозами, обеспечивает экономичное движение. Тем самым помогает дополнительно снизить расход топлива до 5 % на автомагистралях. Скорее всего, что сейчас в Якутии система I-see не «видит» российских дорог, но электронные карты для подобных систем уже прописаны до Урала. Возможно, что в ближайший год для I-see станет доступна и технологическая трасса «АЛРОСы».
У Volvo Trucks множество вариантов ведущих мостов, но для тяжелых условий эксплуатации не придумать лучше двойной главной передаче со ступичными редукторами, а также с блокировками межосевого и межколесных дифференциалов. Но, в отличие от магистральных грузовиков Volvo FH16, где передаточное число редукторов ведущего моста 2,5, 3,08 или 3,4, на самосвальном тягаче Volvo FH16 8х4 число почти в два раза больше – ​5,41.