СПОСОБ УСТАНОВКИ КРИОГЕННЫХ ТОПЛИВНЫХ БАКОВ НА КАРЬЕРНОМ САМОСВАЛЕ
METHOD OF INSTALLING CRYOGENIC FUEL TANKS ON QUARRY DUMP TRUCK

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, в частности к карьерным самосвалам, оснащенным палубой, достаточной для размещения на ней топливных баков, преимущественно для БелАЗ-7513 и его модификаций.
Известен способ установки газодизельного оборудования на автомобильном транспорте различного назначения, в т.ч. на БелАЗ-75131, применяемом на предприятии ООО «Челавтотранс» (г. Челябинск, http://autotogas.ru/). В известном способе установки баллоны высокого давления с газом устанавливают непосредственно на днище кузова самосвала.
Недостатками данного технического решения являются:
- невозможность применения более технологичных и легких криогенных баков (емкостей), из-за их больших габаритов и ограниченного пространства под кузовом;
- отсутствие прямого зрительного контроля за топливным емкостями, что снижает безопасность при эксплуатации;
- затруднение процесса подъема груженого кузова, из-за увеличения его массы и смещения центра тяжести;
- сложность монтажа, обслуживания и заправки газобаллонного оборудования на самосвале;
- необходимость проведения дополнительных мероприятий по укреплению кузова и рамы самосвала.
Известно, что ООО «Ковдорский ГОК» с 2015 года занимается проектом по переоборудованию карьерных самосвалов с целью перевода на газодизельный режим (https://b-port.com/analytics/item/170669.html). В известном способе установки газобаллонное оборудование размещают на раме самосвала под кузовом, либо между передними и задними колесами. Благодаря увеличению пространства для размещения топливных емкостей, появляется возможность применения более технологичных криогенных топливных баков (далее - КТБ), вместо баллонов высокого давления, при эксплуатации транспортного средства в газодизельном режиме работы и, как следствие, облегчение конструкции и уменьшение количества запорной арматуры. Недостатками данного способа являются:
- сложность, либо невозможность усиления несущих металлоконструкций карьерного самосвала, в местах установки топливных емкостей, в следствие чего возрастает вероятность возникновения аварийных простоев;
- отсутствие прямого зрительного контроля за топливными емкостями, что снижает безопасность при их эксплуатации;
- значительно ограничение объема используемых КТБ, обусловленное их местом расположения, из-за чего увеличивается количество заправочных циклов в смену, что приводит к снижению производительности производственного процесса транспортировки горной массы;
- отсутствие дополнительной защиты КТБ при загрузке и транспортировке перевозимого груза;
- сложность монтажа, обслуживания и заправки КТБ.
Наиболее близким техническим решением того же назначения к заявленному по совокупности признаков является способ установки КТБ на палубе карьерного самосвала БелАЗ-75485, предложенный В. Герасимовым в статье «Перевод карьерных самосвалов на газодизельный и газовый режим работы с использованием бортовых топливных систем сжиженного природного газа», опубликованной в журнале НМ-оборудование №1, 2005 (http://www.rmo.ru/ru/nmoborudovanie/archive_2005-l.htm). Данное техническое решение было принято за прототип. Известный способ заключается в установке одного КТБ объемом 560 л непосредственно на палубе самосвала, справа от кабины по ходу движения.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата, при использовании известного способа, принятого за прототип, относится:
- отсутствие в открытом доступе информации о процессе монтажа не дает возможности оценить сложность и практическую осуществимость известного способа, а также сохранения эксплуатационных характеристик самосвала после установки криогенных баков;
- судя по доступным публикациям, известный способ предназначен только для применения на модели БелАЗ-75485 (грузоподъемностью до 42 т) и подразумевает установку только одного бака, емкостью не более 560 л, что делает нерациональным применение данного способа для моделей БелАЗа с большей грузоподъемностью, а следовательно, значительно ограничивает производительность процесса транспортировки горной массы;
- отсутствие дополнительной защиты делает криогенные баки уязвимыми для воздействия внешней среды и перевозимой горной массы, что снижает безопасность при эксплуатации самосвала с установленными криогенными баками.
Задачами настоящего изобретения являются:
- эффективное и технологичное размещение КТБ на палубе карьерного самосвала БелАЗ-7513 и его модификаций, для перевода его в режим работы по газодизельному циклу;
- повышение работоспособности, безопасности, надежности и удобства при эксплуатации карьерного самосвала в режиме работы по газодизельному циклу.
Технический результат заявляемого технического решения: упрощение процесса монтажа и минимизация подготовительных мероприятий, а также повышение производительности процесса транспортировки горной массы и безопасности при эксплуатации карьерного самосвала в газодизельном режиме работы.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе установки криогенных топливных баков на карьерном самосвале, включающем установку криогенных топливных баков на палубе карьерного самосвала, согласно изобретению, сначала производят перенос расширительного бачка системы ⋅охлаждения по направлению к кабине, затем ящик с инструментами переносят в левый угол передней части палубы, на освободившееся место переносят ящик аккумуляторных батарей, на место, освободившееся после переноса ящика аккумуляторных батарей, монтируют баллоны системы пневмостартерного пуска двигателя, на место, освободившееся после переноса баллонов системы пневмостартерного пуска двигателя, монтируют раму с закрепленными в ней криогенными топливными баками, а над рамой, с закрепленными в ней криогенными топливными баками устанавливают защитный козырек.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана общая схема размещения оборудования на палубе карьерного самосвала БелАЗ; на фиг. 2 показана схема усиления палубы карьерного самосвала БелАЗ; на фиг. 3 показан вариант размещения технологических ворот на переднем поручне палубы карьерного самосвала и место установки на палубе баллонов воздушных систем пневмопуска двигателя; на фиг.4 показан вариант размещения технологических ворот на левом поручне палубы карьерного самосвала и место установки на палубе баллонов воздушных систем пневмопуска двигателя; на фиг. 5 показана схема монтажа модернизированного трапа на карьерном самосвале БелАЗ; на фиг.6 и 7 показаны схемы монтажа защитного козырька над рамой, с закрепленными в ней криогенными топливными баками.
Предлагаемый способ заключается в том, что для размещения рамы 1 (фиг. 1), с установленными в ней КТБ 2 (далее - рама с КТБ), на палубе 3 карьерного самосвала БелАЗ (далее - самосвал) 4 (см. фиг. 6 и 7) и обеспечения работоспособности сначала производят перенос расширительного бачка 5 системы охлаждения по направлению к кабине, на расстояние, позволяющее разместить раму 1 с КТБ и фиксируют его в данном положении. Ящик с инструментами 6 переносят в левый угол передней части палубы 3, перед кабиной водителя 7. Ящик аккумуляторных батарей 8, устанавливаемый заводом-изготовителем на палубе 3 за кабиной водителя 7, переносят и закрепляют в освободившееся место. В место, откуда был перенесен ящик аккумуляторных батарей 8, монтируют баллоны 9 системы пневмостартерного пуска двигателя (далее - баллоны), изначально располагавшиеся в передней части палубы 3. В случае установки КТБ 2 суммарной емкостью 1000 л и более - палубу 3 усиливают ребрами жесткости 10 (см. фиг.2). После этого, на палубе 3, в передней правой ее части, на место, где изначально были установлены баллоны 9 (также см. фиг. 3), монтируют раму 1 с КТБ 2. Трубопровод сброса газа 11 из КТБ 2 устанавливают на раму 1 с КТБ 2 с внешней стороны палубы 3. Рама 1 с КТБ 2, установленная на палубу 3, из-за своих габаритных размеров может частично перекрывать правое зеркало заднего вида. Поэтому, для обеспечения обзора из кабины водителя 7 при эксплуатации карьерного самосвала 4, производят модернизацию штатной стойки правого зеркала, заменяя ее на стойку с увеличенной на требуемую величину длиной. Модернизированную стойку с зеркалами 12 устанавливают в предусмотренное заводом изготовителем место. Для обеспечения беспрепятственного доступа к раме 1 с КТБ 2 в процессе заправки КТБ 2, устанавливают дополнительную запирающую технологическую дверку 13, в зависимости от технологической необходимости, на переднем 14 или левом 15 поручне, или одновременно на обоих поручнях палубы 3. При необходимости на палубе 3 может быть смонтирован модернизированный трап 16 (см. фиг.5), поскольку рама 1 с КТБ 2, может перекрыть правый штатный трап самосвала 4, что затрудняет подъем на палубу 3 и спуск с нее по трапу с этой стороны. Для дополнительной защиты КТБ 2, от внешнего воздействия при загрузке и транспортировке перевозимого груза, а также минимизации попадания атмосферных осадков на КТБ 2, в правой части кузова самосвала 4, непосредственно над рамой 1 с КТБ 2, устанавливают защитный козырек 17 (см. фиг. 6 и 7).
КТБ устанавливают в рамную металлоконструкцию, которую монтируют на палубе карьерного самосвала. Такое расположение значительно упрощает процесс монтажа КТБ и сокращает количество подготовительных мероприятий, а также увеличивает доступность КТБ для заправки и обслуживания.
Возможность вести прямое наблюдение за КТБ с места водителя, повышает безопасность при эксплуатации карьерного самосвала в газодизельном режиме работы и позволяет оперативно реагировать в случае возникновения чрезвычайной ситуации. Для дополнительной защиты криогенных топливных баков от внешнего воздействия, как внешней среды, так и перевозимого груза над КТБ устанавливается защитный козырек. Благодаря тому, что КТБ устанавливают непосредственно на палубе, появляются возможности увеличения емкости устанавливаемого КТБ, а также установки нескольких КТБ, что позволяет повысить производительность процесса транспортировки горной массы, за счет уменьшения количества циклов заправки в рабочую смену. Для облегчения доступа к криогенным топливным бакам при заправке, на переднем поручне палубы самосвала монтируют технологические дверцы и/или модернизированный трап.Для контроля за уровнем наполнения и давления в криогенных топливных баках в кабине водителя устанавливают уровнемер, отображающий информацию, получаемую с емкостных датчиков, смонтированных непосредственно в криогенных топливных баках.
Примером конкретного применения предлагаемого способа может служить установка двух КТБ 2 объемом 850 л и 500 л на палубе 3 карьерного самосвала БелАЗ-75131. Вначале, производят перенос расширительного бачка 5 системы охлаждения по направлению к кабине, на расстояние 1700 мм от кабины и фиксируют его в данном положении. Ящик с инструментами 6 переносят в левый угол передней части палубы 3 и фиксируют его положение (например, сваркой). После чего спиливают крюк (не показан) для транспортировки палубы 2, расположенный в месте изначальной установки ящика с инструментами бив освободившееся место устанавливают ящик аккумуляторных батарей 8. В место, где был установлен ящик аккумуляторных батарей 8, последовательно монтируют два баллона 9. Каждый баллон 9 закрепляют на раме 18 (пропорционально разделенная стандартная заводская рама). Каждую раму 18, с установленным на ней баллоном 9, закрепляют на палубе 3, например, посредством комплектов стандартных крепежных изделий. Затем, производят усиление палубы 2, для которого используют два ребра жесткости 10, представляющие собой стальные трубы, которые закрепляют (например, приваривают) снизу палубы 3 под углом α=60°, согласно схеме усиления палубы карьерного самосвала (фиг. 2). После этого, на палубе 3, в передней правой ее части, на место, где изначально были установлены баллоны 9 (также см. фиг.3), монтируют раму 1 с КТБ 2, которую закрепляют к палубе 3 (например, при помощи комплекта стандартного крепежа; длину крепежа подбирают таким образом, чтобы при наличии усиления палубы он проходил сквозь него). Трубопровод сброса газа 11 из КТБ 2 устанавливают на раму 1 с КТБ 2 с внешней стороны палубы 3, для этого силиконовые отводящие патрубки (на чертеже не показаны), установленные на выпускных кранах КТБ 2, через тройник соединяют в общий патрубок (на чертеже не показан), который закрепляют к раме 1 с КТБ 2. К выходному концу патрубка присоединяют металлическую трубу трубопровода сброса газа 11, которую фиксируют к поручням палубы 3. Поскольку рама 1, с установленным в ней КТБ 2 объемом 850 л, частично перекрывает правое зеркало заднего вида, для обеспечения обзора из кабины водителя 7 при эксплуатации самосвала 4, производят модернизацию штатной стойки правого зеркала, заменив ее на стойку с увеличенной на 300-400 мм длиной. Модернизированную стойку с зеркалами 12 устанавливают в предусмотренное заводом изготовителем место и фиксируют стандартным крепежом. Для обеспечения беспрепятственного доступа к КТБ 2 в процессе их заправки, на переднем поручне 14 устанавливают дополнительную запирающую технологическую дверку 13. Для этого, в стандартном переднем поручне 14 делают вырез шириной 500 мм, а из вырезанных частей изготавливают дверку 13, которую на приварные металлические петли (на чертеже не показаны) закрепляют на одной из оставшихся половин поручня 14 и в закрытом положении фиксируют на другой половине поручня 14 при помощи щеколды или другого запорного устройства (на чертеже не показана). Так как рама 1 с КТБ 2, перекрывает правый стандартный трап (на чертеже не показана) самосвала 4, что затрудняет подъем на палубу 3 и спуск с нее по трапу (на чертеже не показан) с этой стороны, то производят монтаж модернизированного трапа 16, который получают путем изменения конструкции стандартного трапа. Для этого крепление верхней части трапа удлиняют и закрепляют (например, сваркой) на раме самосвала 4 под прямым углом к горизонту. Ступеньки трапа необходимо развернуть так, чтобы при установке трапа на самосвал 4 они были параллельны горизонту и зафиксировать такое их положение на трапе (например, сваркой). Для безопасности, раму 1 с КТБ 2 сверху накрывают металлическим листом 19, поверх которого устанавливают дополнительные поручни 20 и трап для спуска на палубу 21 (см. фиг. 5). Для дополнительной защиты КТБ 2 от внешнего воздействия устанавливают защитный козырек 17, который представляет собой рамную металлоконструкцию из уголков (позиция не показана), сваренную с уклоном в одну сторону, для отвода осадков и других нежелательных материалов, и веществ. На внешнюю поверхность рамы козырька наваривают металлический лист (позиция не показана) толщиной 10 мм или более. Защитный козырек 17 устанавливают и закрепляют в правой части кузова самосвала 4 (например, сваркой), над местом установки рамы 1 с КТБ 2 (см. фиг. 6 и 7).
Заявляемый способ позволяет достичь:
- упрощения процесса монтажа КТБ на палубе карьерного самосвала БелАЗ-7513 и его модификаций;
- повышения безопасности при эксплуатации карьерного самосвала в газодизельном режиме работы;
- увеличения емкости устанавливаемых КТБ;
- повышения производительности процесса транспортировки горной массы, за счет уменьшения количества циклов заправки в рабочую смену;
- упрощения процессов заправки и обслуживания КТБ.