Интенсивное развитие силовой электроники и микропроцессорной техники создало предпосылки разработки и широкого применения электромеханических трансмиссий (ЭМТ) переменно-переменного тока на большегрузных самосвалах как альтернативы гидромеханическому приводу (ГМП).
На карьерных самосвалах применяют два типа трансмиссии:
— гидромеханическую (ГМП);
— электромеханическую (ЭМТ).
Гидромеханическая трансмиссия используется на карьерных самосвалах грузоподъёмностью 20-70 т. Основной узел трансмиссии — гидротрансформатор, с помощью которого тяговое усилие на ведущих колёсах изменяется автоматически благодаря бесступенчатому преобразованию крутящего момента. В гидромеханическую передачу также входит гидродинамический тормоз-замедлитель, позволяющий поддерживать постоянную скорость самосвала на спусках и тем самым повышающий безопасность движения в условиях сложного профиля карьерных автодорог.
Электромеханическая трансмиссия применяется на карьерных самосвалах грузоподъёмностью 75 т и более. Состоит из генератора, вал которого получает вращение от дизеля, тяговых электродвигателей, приводящих в движение колёса, и системы регулирования. Применение такой трансмиссии позволяет осуществить индивидуальный привод колёс, использовать несколько осей в качестве ведущих. Элемент трансмиссии — мотор-колесо, в ступице которого монтируется планетарный редуктор. При меньшей грузоподъемности применение мотор-колес приводит к увеличению веса и стоимости машин.
Как показывает практика, при уклонах в пределах 12…15% предпочтительней использовать самосвалы с ГМП, у них лучше динамические характеристики. К.П.Д. гидромеханической трансмиссии выше, а значит, выше скорость самосвала и его производительность на единицу сжигаемого топлива. В свою очередь применение ЭМТ позволяет изменить компоновку самосвала, упростить кинематическую схему, применить индивидуальный привод на каждое колесо (мотор-колесо).
Создание тяжелых самосвалов с ГМП связано с целым рядом конструктивных проблем. Передача больших крутящих моментов требует значительного усложнения конструкции агрегатов трансмиссии и их утяжеления, вызывает удорожание машины, в том числе в процессе эксплуатации.
Рис.3.4. Структурная схема силового блока карьерного самосвала с ЭМТ переменно-переменного тока
Структурная схема силового блока с ЭМТ включает дизельный двигатель, приводящий во вращение тяговый генератор переменного тока, который выпрямляется, преобразуется в инверторах 1 и 2 и приводит во вращение асинхронные электродвигатели 1 и 2. Через бортовые редукторы вращающий момент передается на колеса самосвала (система «мотор-колесо»). Система управления обеспечивает работу и контроль состояния всех компонентов тягового электропривода.
Для удовлетворения потребностей многочисленных карьеров средней и малой мощности Белорусский автозавод выпускает гамму автосамосвалов с гидромеханической трансмиссией и грузоподъемностью до 90 т. Более тяжелые машины традиционно выпускают с ЭМТ (самый тяжелый — БелАЗ-75306 г/п 220 т). Однако такие мировые лидеры, как компании «Caterpillar» и «Komatsu», производят ряд тяжелых самосвалов с гидромеханической трансмиссией (самый тяжелый — модель CAT 797В г/ п 380 т), которые успешно используют на многих предприятиях. В России наиболее распространенными являются самосвалы серии БелАЗ-7540 г/п 30 т, в том числе предшественники этой серии — модели БелАЗ-7522, БелАЗ-7526, а также ветеран БелАЗ-540.