Новинки грунтовых катков

Все эти функции обеспечиваются простым нажатием клавиш на сенсорном экране, установленном в кабине. В процессе совершенствования техники громоздкие бортовые компьютеры и приемники GPS, которые были неотъемлемой частью первых систем интеллектуального уплотнения, заменили более дешевыми модульными системами, которые позволяют переносить их не только с одной машины на другую, но и на разные типы катков. Работа системы интеллектуального уплотнения (ИС) состоит в том, что она оценивает механические свойства грунта (обычно через динамический модуль упругости, который замеряется акселерометром через установленный на раме или на вальце датчик), автоматически управляет амплитудой, вибрацией и частотой и определяет местоположение катка для оценки качества уплотнения в любой точке рабочей площадки. Количество проходов и степень уплотнения фиксируются на дисплее в виде цветной диаграммы.

Заметим, что на текущий момент производители все еще не способны увязать данные, полученные при определении модуля упругости грунта под вальцом с реальным значением плотности грунта. Вместо этого они используют свои собственные единицы измерения и пытаются соотнести полученные данные с общепринятыми спецификациями. Например, Bomag в качестве единиц измерения использует Evib, Caterpillar – CMV, Hamm – HMV, а Sakai – CCV. Несмотря на этот серьезный недостаток (возможность использования ИС как полноценного средства контроля качества уплотнения остается предметом исследований) такой способ позволяет оценивать степень уплотнения и по оперативности получения результатов не имеет аналогов. Альтернатива акселерометру – система MDP (machine drive power) разработана Caterpillar и применяется только на катках этой марки. Принцип работы системы основан на измерении количества энергии, необходимой для преодоления сопротивления уплотняемого слоя во время движения катка: известно, что чем меньше плотность материала, тем труднее происходит укатка. Система включает датчики скорости, давления в системе гидравлики, угла поворота передней рамки, контроллер и дисплей. Преимущество такого способа – возможность замеров при выключенной вибрации, с кулачковым вальцом, а также на связанных грунтах с повышенным содержанием влаги, когда показания акселерометра могут быть нестабильными. По заявлению производителя, замер с помощью MDP точнее отражает картину по всей глубине уплотнения. Показания выводятся на монитор, где красные зоны соответствуют слабо уплотненным участкам, а зеленые сектора отражают достаточно уплотненные участки.

Система определения местоположения, которую использует большинство производителей, подразумевает применение базовой станции GPS и приемника в режиме RTK (кинематика в реальном времени) с обменом радиосигналами. Hamm, в отличие от конкурентов, использует сервис OmniSTAR HP, который также функционирует в реальном времени, но не требует базовых станций. Hamm – один из первых производителей, который внедрил системы контроля уплотнения и регистрации данных. Такие системы получают данные от различных датчиков, установленных на катке, и определяют положение катка с помощью глобальной навигационной спутниковой системы GNSS. HCQ-навигатор обрабатывает и суммирует данные об уплотнении группой катков в реальном времени, а также демонстрирует карту обрабатываемой площадки. Сердце системы – компьютер с сенсорной панелью и с интерфейсом USB, изготовленный в соответствии с армейскими стандартами: он помещен в металлический корпус, защищенный от погодных условий и вибрации. Приемник глобальной спутниковой навигационной системы в исполнении для сложных условий эксплуатации (на магнитном основании) требует всего несколько секунд для установки на каток.

HCQ измеряет модуль упругости грунта под вальцом и включает акселерометр, датчик которого находится внутри вальца, процессор и дисплей. Основываясь на данных измерений, процессор вычисляет HMV (Hamm Measurement Value) и выдает на дисплей оператора степень уплотнения, которая является производной от измеренного сигнала. В процессе уплотнения на панели отображается процесс изменения модуля упругости.

Предварительное тестирование состояния строительной площадки рекомендуется для большинства приложений ИС. Тестовые показания необходимы для калибровки показаний, чтобы соотнести коэффициент уплотнения или модуль упругости с обычными величинами при полевых измерениях. Анализатор уплотнения Atlas Copco (DCA) и GPS позволяет оператору получить диаграмму состояния грунта для выяснения свойств материала и выявления «слабых» участков до начала работ с помощью предварительных проходов. Базовый уровень трехступенчатой системы Atlas Copco включает только плотномер. Он может быть расширен с помощью компьютера с различными системами определения местоположения. Плотномер состоит из датчика (акселерометра), процессора и дисплея. Датчик регистрирует вибрацию вальца, эта информация попадает в процессор, а затем выводится на дисплей как значение в единицах CMV.

Компания Ammann предлагает ИС Ace Force и Ace Pro. Система Ace Force может быть установлена на любой грунтовый каток Ammann весом более 5 т и позволяет оператору в реальном времени получать информацию о процессе уплотнения. Данные о проходах автоматически сохраняются в памяти системы и могут быть использованы для контроля качества произведенных работ. Ace Pro (доступна для грунтовых машин ASC 110D и ASC 150D массой 11 и 15 т соответственно) автоматически задает амплитуду и частоту вибратора в зависимости от состояния уплотнения грунта. Это означает, что система самостоятельно, без вмешательства оператора, обеспечит повышенное уплотнение на слабых участках и не допустит переуплотнения готовых зон. Ace Pro в сочетании с GPS позволяет вести наблюдение и документировать процесс уплотнения в режиме онлайн в реальном времени прямо из офиса подрядчика или из любой другой точки.

Новинка Bomag в 15-тонном классе – каток BW215 D-40. На этой модели с повышенной проходимостью применяется система привода хода от более тяжелого 16-тонного катка. Кроме того, установленная система Bomag Anti-Slip Control (ASC) позволяет преодолевать значительные уклоны. За счет контроля проскальзывания вальца и задних резиновых колес ASC автоматически регулирует гидравлический поток между этими компонентами для достижения оптимальных характеристик работы на больших уклонах или участках со сложным рельефом и исключает «зарывание» катка. Заметим, что грунтовые катки серии DH, оборудованные ASC, способны преодолевать уклоны до 63%, при этом трансмиссия не испытывает перегрузок. Система Eco Mode снижает расход топлива до 30% благодаря интеллектуальному управлению двигателем, который работает в оптимальном диапазоне с одновременной коррекцией работы системы гидравлики. В результате не происходит потерь производительности и мощности, снижается уровень шума, а элементы привода подвергаются меньшему износу благодаря низким оборотам.

В качестве ИС Bomag использует собственную систему Bomag Variocontrol (BVC), которая по принципу действия схожа с системой для асфальта «Асфальт-менеджер». Компьютер анализирует степень уплотнения, в зависимости от этого изменяется направление действия вынуждающей силы вибратора. Вибрация в этом случае создается с помощью направленного колебания в вальце. Виброузел состоит из вращающихся в противоположных направлениях дебалансов (эксцентриков), в результате этого центробежные силы накладываются так, что возникающая суммирующая сила действует только в одной плоскости. Так возникает направленное колебание. Благодаря повороту всего виброузла внутри вальца изменяется направление действия этого колебания. Таким образом, вибрация вальца может осуществляться вертикально, горизонтально или под любым углом между этими направлениями. Это изменение направления колебания равносильно изменению эффективной вертикальной амплитуды и тем самым направленной в грунт энергии уплотнения. Для того чтобы можно было определить оптимальную амплитуду, два датчика акселерометра постоянно осуществляют измерение колебаний вальца. На основании этого сигнала рассчитывается динамический модуль упругости грунта Evib в MН/м² и за доли секунды рассчитывается и устанавливается системой оптимальная амплитуда. Variocontrol органично сочетается с системами контроля уплотнения Bomag BTM (Bomag Terrameter) и ВСМ (Bomag Compaction Management).

Инженеры компании Bomag разработали первые системы ИС почти 30 лет назад. Для грунтовых катков Bomag предлагает также системы Bomag E-VIB Meter и Bomag Terrameter, которые сохраняют в памяти и выводят результаты работы на печать прямо в кабине катка. Системы Bomag Compaction Management (BCM) и BCM NET позволяют передавать данные по GSM и отражают в режиме реального времени уплотненные и неуплотненные участки на электронной карте через GPS, а также позволяют взаимодействовать нескольким каткам – оператор видит не только результаты своей работы, но и показания других машин в режиме реального времени. Все указанные опции (кроме Variocontrol) можно установить на любой каток Bomag уже после его приобретения. Не стоит забывать, что рабочий орган катка – это все-таки не интеллектуальная начинка.

Интересное решение – особо прочный скальный валец, состоящий из 10 сегментов зубчатой формы. Он специально сконструирован для катка BW 226 RC-4 BVC массой 26,4 т с системой Variocontrol, который используется для измельчения и уплотнения грунтов до 7-й категории включительно. Еще одно оригинальное решение инженеров Bomag – полигональный валец (модель BW 332 DEEP IMPACT массой 33 т), который состоит из трех 8-угольных секторов, расположенных в шахматном порядке. По бокам к нему приварены кольца, чтобы не было «заваливания», когда на острую грань попадает средний элемент. Особенность уплотняющего эффекта при работе такого вальца заключается в постоянном изменении направления действующих сил, что повышает отдачу энергии в грунт и глубину уплотнения. Обычный гладкий валец катков для уплотнения грунта серий D/DH оборудован скребками из полиуретана, а кулачковый, который можно получить из обычного с помощью несложного монтажа трех секций обечайки на 12 болтах, зубчатыми скребками с регулируемым положением, смонтированными на штангах. Наконечники зубьев изготовлены из износостойкой закаленной стали и могут быть заменены по отдельности.

Два новых легких грунтовых катка Bomag BW 145 D-5 (масса 5600 кг) и BW 177 D-5 (7800 кг) предназначены для выполнения широкого спектра работ в сфере городского озеленения, ландшафтного дизайна, гражданского строительства и при реализации других проектов. Особенности: вход в просторную кабину предусмотрен с обеих сторон, рулевая система автоматически удерживает валец в центральном положении, позволяя оператору работать без напряжения, предусмотрена комплектация гладким и кулачковым вальцами, а также кулачковым бандажом. Катки комплектуются 56-киловаттным двигателем Deutz. Обе модели оборудованы системой Eco Mode, которая автоматически регулирует обороты двигателя в соответствии с характером решаемой задачи, в результате чего экономия топлива достигает 30%. Это первые катки 5-й серии, но уже к концу 2015 г. Bomag планирует запустить в производство полный ряд 5-й серии массой от 5 до 33 т.

Новые модели JCB VM117 (11 300 кг) и VM137 (12 550 кг) отличает высокая скорость перемещения по рабочей площадке (до 11 км/ч), преодолеваемый уклон до 60% и малый радиус поворота. Машины оборудованы двигателями EcoMAX, которые, по заявлению производителя, обеспечивают экономию топлива до 6% и высокий крутящий момент при низких оборотах (550 и 560 Н.м соответственно). В соответствии с последними тенденциями в отрасли увеличена масса переднего модуля машины, что обеспечивает высокую статическую линейную нагрузку. Для максимальной надежности узел вибровозбудителя имеет всего две движущиеся детали и в то же время обеспечивает две амплитуды и две частоты. Шарнирное сочленение катков не требует обслуживания, а капот выполнен из стекловолокна. В качестве ИС используется JCB Computronic. Датчик акселерометра системы установлен сразу за вальцом. Доступно три уровня системы: базовая с круглым дисплеем и светодиодной индикацией, продвинутая Pro с дисплеем, который фиксирует до 18 проходов и учитывает скорость, амплитуду и частоту, а также вариант Nav с планшетным компьютером с расширенными возможностями, включая приемник GPS и возможность передачи данных с помощью интерфейса USB и GPRS (опция).

Недавно начат серийный выпуск анонсированной в конце 2014 г. рыбинским Заводом «Дорожных машин» модели DМ614 – новинки на российском рынке уплотняющей техники, которая без преувеличения откроет новую страницу в истории отечественных катков для уплотнения грунта. Можно прогнозировать, что продуманная сбалансированная конструкция и использование комплектующих высокого качества заинтересует подрядчиков в современных российских условиях, особенно с учетом взятого курса на импортозамещение. Учитывая опыт ведущих мировых производителей, для повышения надежности и улучшения ходовых качеств каток укомплектован задним мостом Carraro с автоматической блокировкой дифференциала, что в совокупности с оптимизированной передней рамой с высоко поднятой фронтальной частью позволяет преодолевать участки со сложным рельефом. Опциональная система пропорционального деления потока не допускает проскальзывания на больших уклонах, а также при плохих дорожных условиях. Она обеспечивает равномерное вращение задних колес и вальца независимо от внешних условий. В качестве силовой установки на выбор заказчика используется двигатель Cummins или ЯМЗ. Для версии катка с двигателем Cummins в стандартной комплектации предлагается система запуска при отрицательных температурах. Стальные регулируемые скребки для очистки вальца предназначены для работы в тяжелых условиях. Задняя рама представляет собой монолитную конструкцию, которая эффективно защищает от повреждений или вандализма важные компоненты машины.

Прочный современный капот из листовой стали надежно закрывает подкапотное пространство, а при необходимости легко подлежит ремонту с минимумом затрат. При этом капот в открытом состоянии дает возможность легкого доступа для ежедневного обслуживания прямо с земли к точкам смазки, диагностики, фильтрам картриджного типа и элементам гидропривода. Передняя рама собрана на болтах, что облегчает доступ к вальцу для обслуживания, при этом головки болтов защищены от внешних воздействий и утоплены в боковые секции рамы. В конструкции обновленной кабины в отличие от конкурентов использованы плоские стеклянные панели, что облегчает процесс замены при повреждениях. Обзор возможен на 360° за счет низкого профиля капота и высокой степени остекления. Рабочее место в новой кабине обеспечивает комфорт для оператора катка. Рычаги управления находятся в зоне непосредственного доступа, простая панель с рациональным расположением приборов позволяет легко контролировать их показания. Вибратор включается нажатием кнопки. Каток прост в управлении и обслуживании. Опции: предпусковой подогреватель Webasto Termo Pro90, регулируемые насосы хода (позволяют увеличить транспортную скорость до 11 км/ч), вентиляционно-аварийный люк, кондиционер, стеклоочиститель заднего стекла, аудиоподготовка, солнцезащитные шторки.

Китайские производители в связи со значительным падением спроса на внутреннем рынке переживают сейчас не лучшие времена. Тем не менее в конце 2014 г. на выставке Bauma China компания XCMG представила одну из самых тяжелых грунтовых машин в мире – XCMG XS395 массой 39 т – и компактный каток XS83PD с кулачковым вальцом, который ориентирован прежде всего на североамериканский рынок. XS83PD оборудован жидкокристаллическим дисплеем и передним отвалом, а также блокировкой дифференциала.

Строительство дорог в современных условиях невозможно без применения новейших строительных технологий, инновационных технических решений и высокопроизводительной строительной техники. Особое внимание при строительстве необходимо уделять уплотнению грунтов земляного полотна, так как именно на данном этапе обеспечивается необходимая долговечность и работоспособность всей автомобильной дороги. Если уплотнение грунтовых слоев земляного полотна было проведено некачественно, с отступлением от требований, то вся конструкция будет неустойчивой, а это в свою очередь может привести к огромным убыткам для подрядной организации. Как видно из обзора, современные катки для уплотнения грунта идут в ногу со временем и позволяют выполнять поставленные задачи с максимальной отдачей.