Гидростатическая революция для гусеничных бульдозеров

Основоположником гидростатического привода на бульдозерах выступила компания Liebherr, успех которой в разработке и производстве гидростатического привода для бульдозеров основан на опыте компании в другом ее бизнесе – авиационном гидроприводе, которым немецкие специалисты занялись в начале 1960-х годов.

К гидроприводу для летательных аппаратов предъявляют очень жесткие требования: он должен быть абсолютно надежен, выдерживать перепады температуры более чем 100°, не теряя функциональности при миниатюрных размерах и минимальном собственном весе. Сегодня гидростатикой оснащают всю линейку бульдозеров Liebherr: от 12-тонного PR 714 Litronic до 73-тонного PR 776 Litronic.

В 1976 г. разработчики компании John Deere создали собственный бульдозер с гидростатической трансмиссией. Они также всю производимую ими линейку бульдозеров оснащают гидростатическим приводом.

В России также появился свой производитель бульдозеров, оснащенных гидростатикой, – компания «ДСТ-УРАЛ». В 2011 г. в серию запущен новый бульдозер ТМ10 с гидростатической трансмиссией – ГСТ Bosch-Rexroth. Выбор ГСТ определен опытом использования этой трансмиссии ведущими машиностроительными компаниями Liebherr и John Deere.

Объемы производства тракторов с гидростатической трансмиссией «ДСТ-УРАЛ»
Год Количество тракторов
2012 125
2013 160
2014 94
2015 103
2016 97
2017 137

Американский производитель бульдозеров Case также оснащает свою линейку бульдозеров гидростатической трансмиссией.

Даже такой приверженец «механики», как Caterpillar, не уклонился от модного течения. Caterpillar использует гидростатику не только на легких моделях мощностью 75–100 л.с. и весом 8–10 т, но и на средней модели новой серии D6K2, оснащенной гидростатическим приводом с системой регулирования тяги, которая сокращает проскальзывание гусеничных лент при работе под максимальной нагрузкой. Это позволяет в большинстве случаев избежать необходимости подъема отвала для предотвращения проскальзывания. К числу преимуществ также относятся повышение производительности, сокращение износа ходовой части и снижение нагрузки на оператора.

Китайская компания Cat (Qingzhou) Ltd, бывшая SEM, построила в Китае новый завод по выпуску двух моделей (SEM 816 и SEM 822) с гидростатической трансмиссией мощностью более 4000 бульдозеров в год, который был запущен в 2014 г. Эти машины достаточно новые для российского рынка, но они уже работают на золотодобыче. В старательской артели «Восток-1» в Амурской области успешно работают 220-сильные бульдозеры SEM 822. Несмотря на высокую по сравнению с другими китайскими аналогами стоимость ($220 тыс. против $144 тыс. на SD22 Shantui и $159 тыс. Shehwa), старатели предпочли эти бульдозеры и довольны их работой на горных полигонах. В результате введения в начале 2016 г. антидемпинговой пошлины в размере 44,65% на китайские гусеничные бульдозеры мощностью до 250 л.с. поставки бульдозеров SEM в страны ЕАЭС сократились в десять раз, но после двухлетнего успешного опыта эксплуатации SEM 822 на золотодобыче старатели продолжают покупать эти машины, хотя цена их выросла в 1,5 раза (но при этом все равно остается вдвое ниже аналогичного по мощности Liebherr PR734L).

«Проснулись» и конструкторы одной из ведущих китайских компаний: Shantui выпустила на рынок 173-сильный бульдозер DH17 с гидростатической трансмиссией.

Гидростатическая трансмиссия, применяемая прежде на бульдозерах легкого класса, распространилась и на спецтехнику среднего и тяжелого классов: в 2016 г. Liebherr начал серийное производство первого в мире 73-тонного бульдозера мощностью 768 л.с. с гидростатической трансмиссией. Примечательно, что он использовал, в отличие от применяющейся на всех других моделях традиционной схемы, конструктивную схему с высоким расположением ведущей звездочки, что позволяет исключить появление в бортовых передачах напряжений по причине поперечного смещения рам гусеничных тележек, а также ударных нагрузок, вызванных неровностями рельефа. Несколько таких машин успешно эксплуатируются в России.

Почему же достаточно сложная гидростатика так быстро вошла в обиход на бульдозерах? Применение гидростатического привода позволило упростить силовую передачу, реализовать модульный принцип компоновки, отказаться от таких традиционных трансмиссионных узлов, как гидротрансформатор, коробка передач, главная передача, механизмы поворота и тормоза. В зависимости от внешних нагрузок, возникающих на рабочих органах, гидростатический привод бульдозера с электронной системой управления в автоматическом режиме регулируют тяговые усилия и рабочие скорости бульдозера.

Электронный ограничитель нагрузки позволяет автоматически снижать скорость передвижения бульдозера для достижения полной реализации усилия на рабочих органах при постоянной максимальной силе тяги. Благодаря гидростатическому приводу тяговое усилие бульдозера не зависит от частоты вращения двигателя. Также благодаря гидростатическому приводу возможен плавный бесступенчатый поворот машины без разрыва потока мощности, подводимого к обеим гусеницам. Это позволяет разрабатывать и перемещать грунты и породы на криволинейных участках рабочей площадки и прокладываемой трассы.

Такой тип трансмиссии обеспечивает разворот бульдозера на месте за счет того, что его гусеницы могут вращаться в противоположные стороны. Это существенно повышает маневренность бульдозера при работе в стесненных условиях. Все управление бульдозером сосредоточено в одном джойстике. Отсутствие тормозных педалей, рычагов включения фрикционов и рычага переключения передач значительно снижает утомляемость оператора и повышает точность и безопасность выполнения работ.

Гидростатическая трансмиссия дает бульдозеру ряд преимуществ. Оператору не нужно думать над выбором передачи (выбирая только скоростной диапазон), так как крутящий момент и обороты регулируются бесступенчато и автоматически в зависимости от нагрузки и выбранного оператором скоростного диапазона. С гидростатическим приводом и GPS относительно неопытный оператор может запустить машину и справиться со сложной работой. Как показывает практика, машины с гидростатической трансмиссией в процессе длительной эксплуатации расходуют меньше топлива и позволяют повысить интенсивность работ.

Бульдозеры с гидростатическим приводом
Производитель Модель, вес (т), мощность (л.с.)
Liebherr PR 724L PR 734L PR 744L PR 754L PR 764L PR 776L
16,8–20,3 18–22,1 24,6–30,9 35–42,4 45,2–53,6 64,7–73,2
163 204 252 340 422 768
John Deere 750J-II 850J-II 950K 1050K
15,6–16,7 18,2–20,1 29,6–33,4 42,8–43,1
155 205 265 350
ДСТ-УРАЛ ГСТ9/ГСТ10 ГСТ12 ГСТ15 ГСТ20
17,5/19 21 26 38,5
180 240 300 412
Cat (Qingzhou) Ltd SEM816 SEM822
17 26
160 220
Caterpillar D6K2
14,3
160
Case 1650M 1850K 2050M 2550 3550
17,9–18,8 20–22,4 20,2–22,8 30,4 39,1
162 194 214 237 345
Shantui DH17
18,9
173

Однако такая система привода требует и более высокой культуры обслуживания со стороны технического персонала, что зачастую является ощутимой преградой при внедрении подобных систем. Уникальный опыт Liebherr подхватили Sauer-Danfoss и Bosch-Rexroth, освоившие производство аналогичной гидроаппаратуры, что позволило гидростатической трансмиссии получить широкое распространение, а специалистам заявить о гидростатической революции в производстве гусеничных бульдозеров.

Гидравлическая трансмиссия не лишена недостатков, что препятствует широкому внедрению оборудованных ею бульдозеров на горных работах в нашей стране. Высокая точность, необходимая при производстве гидроаппаратуры, отражается на ее стоимости. Гидростатическая трансмиссия требовательна к качеству и чистоте рабочей жидкости, а диагностику неисправности и ремонт должен выполнять квалифицированный специалист. Гидростатика не прощает ошибок и халатности. Но при должном уходе гидронасосы и гидромоторы практически не подвержены износу. Недостатком является наличие сложных электронных блоков для обеспечения прямолинейного движения. Требует специальных решений обеспечение запуска в работу при низких температурах. Для гидростатического привода характерна проблема значительного теплообразования. Для отвода тепла используют отдельный радиатор, встроенный в основной радиаторный блок и охлаждаемый гидроприводным вентилятором с включением от термостата.