Современные технологии в конструкции автогрейдеров
Инновационные технологии в конструкции автогрейдеров
Новые технологии могут иногда вызывать недоверие или даже пугать, особенно когда их внедрение стоит немалых денег. Тем не менее ужесточение сроков строительства и допусков по точности размеров вместе с недостатком квалифицированных операторов делают исключительно важным внедрение инновационных технологий в конструкцию современных автогрейдеров.
Два гидромотора привода поворотного круга. Некоторые производители оснащают привод поворотного круга двумя гидромоторами (и соответственно двумя шестернями привода), такая конструкция повышает усилие, точность и надежность, а также скорость поворота отвала при воздействии высоких нагрузок.
Так, в конструкции механизма поворота грейдерного ножа автогрейдера «АМКОДОР 165» используются 2 гидромотора.
Белорусский холдинг «АМКОДОР» приобрел у польской компании Mista лицензию на эту модель автогрейдера среднего класса (эксплуатационная масса 15,4 т), производство которой началось в 2019 г. В конструкции используются преимущественно белорусские комплектующие (в том числе производства «АМКОДОР»), благодаря чему цена на эту машину получилась вполне конкурентоспособной.
Кабина комфортабельная, с высокотехнологичным пультом управления, оборудованным ЖК-дисплеем, отображающими полную информацию о состоянии машины, оснащена кондиционером. Двигатель ММЗ Д-260 мощностью 132 кВт. Трансмиссия гидромеханическая автоматическая с переключением под нагрузкой. Колесная формула 1x2x3. Привод передних колес гидравлический. Задний мост NAF тандемный с самоблокирующимся дифференциалом No-Spin. Гидросистема рабочего оборудования и рулевого управления 2-насосная, с открытым центром, нерегулируемыми насосами. Рама шарнирно-сочлененная. По выбору заказчика на грейдер может дополнительно устанавливаться поворотный или неповоротный передний бульдозерный отвал.
Наружное расположение зубьев поворотного круга. У ряда современных автогрейдеров поворотный круг имеет наружное расположение зубьев. Такая конструкция обеспечивает несколько преимуществ. Зубья самостоятельно очищаются, они крупнее внутренних и позволяют прикладывать больший крутящий момент при выполнении поворота отвала, на который действует высокая нагрузка (например, в отвале набран большой объем тяжелого скалистого грунта). При внутреннем расположении зубьев поворотного круга при сильном ударе отвала о препятствие поворотный круг резко надавливает на шестерню привода, в результате зубчатое соединение может заклинить. При наружном расположении зубьев поворотный круг при ударе отвала, наоборот, отдаляется от шестерни привода, предохраняя зубья от повреждений. В такой конструкции даже не нужны предохранительные проскальзывающие муфты или срезные штифты.
Китайская компания SDLG в 2007 г. вошла в состав Volvo CE, и Volvo передала в SDLG производство своих автогрейдеров со всеми передовыми технологиями. Так, поворотный круг с внешним расположением зубьев поворачивается на 360° гидравлическими цилиндрами с двумя зубчатыми колесами, действующими со смещением фаз. Дополнительный гидронасос не нужен, это упрощает конструкцию. Такая схема обеспечивает высокий крутящий момент и возможность поворачивать отвал даже при большом сопротивлении, не останавливая работу. При этом расходуется минимальная энергия и экономится топливо. К тому же поворотный круг автогрейдеров SDLG не нуждается в смазке.
В линейке SDLG всего несколько 3-осных моделей с полным и неполным приводом, но среди них машины, занимающие верхние строчки в рейтинге популярности у отечественных потребителей. Кабина модернизированная, с защитой FOPS/ ROPS, с новыми дисплеем и панелью управления, кондиционером. Сиденье на пневмоподвеске. Машины оснащаются системой круиз-контроля: при наборе определенной скорости оператору достаточно нажать на кнопку, и машина будет держать скорость грейдерования, увеличивая или понижая при этом обороты двигателя в зависимости от нагрузки.
Двигатели – оригинальные Deutz (Германия), с электронным управлением, обеспечивающим возможность выбора из трех мощностных режимов в зависимости от нагрузки. Гидросистема открытого типа. Трансмиссия ZF гидромеханическая с одноступенчатым трехкомпонентным гидротрансформатором и с механической КП, с автоматическим переключением передач под нагрузкой. Привод передних колес гидравлический. Мосты Meritor, тандем с цепным приводом, задний мост с блокируемым дифференциалом. Рама шарнирно-сочлененная. Передняя часть поворачивается вместе с кабиной оператора.
Несколько слов об отечественных автогрейдерах
Среди безусловных преимуществ отечественных грейдеров специалисты отмечают бюджетную стоимость, доступность в наличии и по цене запчастей, некоторые компоненты унифицированы с деталями от другой отечественной техники. Несложно найти механика, который справится с ремонтом этой техники. Важно только своевременно и в полном объеме проводить техобслуживание, чем, к сожалению, часто пренебрегают, так как владельцы считают, что бюджетная отечественная техника в тщательном техобслуживании не нуждается. Специалисты не рекомендуют совершать на автогрейдерах далекие переезды (больше 100 км), а если нужно ехать далеко – то останавливаться через каждые 50–60 км, чтобы дать остыть ходовой части и шинам. Не рекомендуется буксировать автогрейдером тяжелые машины.
С другой стороны, к сожалению, некоторые отечественные заводы стараются по любому поводу объявить неисправность своей техники «негарантийным» случаем, и иногда владельцу проще самостоятельно отремонтировать автогрейдер, чем ждать, пока завод выполнит свои обязательства.
ЗАО «Челябинские строительно-дорожные машины» (ЧСДМ), которое входит в состав ООО «ОМГ СДМ», выпускает тяжелый полноприводный (1х3х3) автогрейдер ДЗ-98В с карданным приводом переднего моста. Эксплуатационная масса – 19,7 т.
Двигатель ЯМЗ либо Cummins. Трансмиссия механическая, с карданным приводом переднего моста, мосты без дифференциалов. Задний ведущий мост является взаимозаменяемым со средним мостом. Гидромеханическая трансмиссия – опция. Кабина шестигранная, по заказу оснащается кондиционером, сиденьем с подогревом и пневмоподвеской. Управление – рычаги. Опционно предлагается пропорциональная гидросистема с регулированием производительности по нагрузке, управление рабочими органами джойстиками и дублированием рулевого управления на левом джойстике. По заказу возможна установка автоматическая системы смазки шарниров рабочих органов и камеры заднего вида.
В продаже есть множество отечественных автогрейдеров, «отремонтированных» в кустарных условиях неизвестными «конторами» без соблюдения заводских технологий и с использованием дешевых некачественных китайских запчастей. По большей части именно такие машины создают отечественной технике имидж «очень ненадежной и недолговечной». Специалисты рекомендуют приобретать технику у настоящих отечественных заводов (а также отдавать агрегаты в капремонт на заводы-производители) и не доверять различным «сертификатам производителей», которые могут получить недобросовестные ремонтники, пользуясь лазейками в законодательстве. В договоре купли-продажи машины обязательно должны быть тщательно прописаны гарантийные обязательства.
Единственный тяжелый отечественный автогрейдер, имеющий габаритную ширину 2550 мм, позволяющую ездить по дорогам общего пользования без оформления специального разрешения, это СДМ-25 (эксплуатационная масса 23,5–23,7 т) производства ООО «СПЕЦДОРМАШ» (г. Челябинск). При этом устойчивость машины почти не уменьшается: угол опрокидывания меньше, чем у стандартной версии, всего на 3%.
Предприятие имеет собственное конструкторское бюро, производственные мощности, которые позволяют производить своими силами многие узлы и агрегаты автогрейдера. Автогрейдер СДМ-25 создан на базе мод. ДЗ-98, но существенно отличается от нее конструктивно и по качеству. Двигатель ЯМЗ с предпусковым подогревателем. Трансмиссия полноприводная, с переключением передач без разрыва потока мощности, колесная формула 1х3х3. Передний мост управляемый, ведущий, с карданной передачей, с возможностью отключения. Предлагаются два варианта. Трансмиссия механическая на базе агрегатов К-700 – передний, средний, задний мосты и КП (габаритная версия – с передним мостом производства «СПЕЦДОРМАШ» с главной передачей и деталями бортредукторов от К-700). Обеспечивает движение автогрейдера с минимальной скоростью 1 км/ч. Самоблокирующиеся дифференциалы на всех трех мостах. Подвеска задних мостов балансирная с реактивными штангами. Гидромеханическая трансмиссия ZF с гидротрансформатором, с переключением в автоматическом и ручном режиме и с электронным блоком управления с функцией самодиагностики.
Кабина комфортная, ширина увеличена на 300 мм по сравнению с кабиной предыдущего поколения, 2-местная, с шумо- и теплоизоляцией за счет применения двойных стеклопакетов, с камерой заднего вида. Двери сдвижные. Окна в полу кабины улучшают обзор рабочего оборудования. Рулевая колонка регулируемая. Установлены мощный основной отопитель и дополнительное автономное нагревательное устройство. Имеется GPS-навигатор. Возможна установка кондиционера и «северного пакета» (подогрев топливного фильтра, водительского сиденья, АКБ и топлива в баке, зеркала с электроподогревом).
Российские умельцы порой самостоятельно «совершенствуют» конструкции узлов отечественных автогрейдеров. Так, часто ломающиеся и имеющие большие люфты шарниры сочленения рамы некоторых грейдеров просто заваривают, делая раму несочлененной, а вместо оригинальных втулок шкворней переднего моста вытачивают втулки из капролактама, бронзы и даже стали.
Всё под контролем. Электронные системы управления автогрейдеров и их автоматические функции
Специалисты считают, что «следует автоматически регулировать как можно больше параметров работы автогрейдера, а остальные тщательно контролировать». Именно для этого все основные производители этих машин разрабатывают электронные системы автоматического управления, которые оптимизируют мощность двигателя (двигатель работает на режиме минимальных возможных оборотов) и скорость, обеспечиваемую трансмиссией, гарантируя таким образом экономию топлива и снижение эксплуатационных расходов.
У ряда новых моделей функционирование систем управления рабочим оборудованием, ходовой частью и гидросистемой теперь согласовывается при помощи шины CAN. Это в свою очередь создает условия для дальнейшего увеличения производительности и модернизации систем и органов управления машиной. Соответственно такие усовершенствования делают работу оператора еще более удобной и производительной, помогают операторам-новичкам быстрее освоить управление, а некоторые ветераны, уже собирающиеся на пенсию, возможно, передумают и решат еще поработать на новых машинах с комфортными условиями труда. И как уверяют все ведущие компании-производители, совершенствование автогрейдеров продолжится.
Функция «предотвращения остановки двигателя из-за перегрузки». В автогрейдерах, у которых имеется данная функция, в случае перегрузки автоматическая система переключает трансмиссию на нейтральную передачу, чтобы двигатель не заглох. Однако после этого оператору приходится корректировать положение отвала, а затем снова включать соответствующую передачу.
У автогрейдеров с гидромеханической трансмиссией автоматика просто отключает блокировку трансформатора и направляет поток мощности через него. В результате грейдер не прекращает работы и оператору не нужно ничего корректировать, управлять такой машиной проще, а производительность работы получается выше.
В качестве примера можно привести гидромеханические трансмиссии автогрейдеров нового поколения Komatsu – с электронным управлением, функцией предотвращения остановки двигателя из-за перегрузки, с переключением передач под нагрузкой, с встроенной муфтой свободного хода статора гидротрансформатора и блокировкой. Трансмиссия имеет два режима переключения передач: автоматический, с гидротрансформатором, и режим ручного переключения, когда гидротрансформатор заблокирован. Когда частота вращения двигателя падает в связи с повышением рабочей нагрузки, кратковременно разблокируется гидротрансформатор. После стабилизации рабочей нагрузки восстанавливается режим прямого привода. При пуске двигателя гидротрансформатор более чем вдвое увеличивает крутящий момент, что позволяет машине трогаться с места на 4-й передаче.
Автогрейдеры Komatsu оснащаются фирменной системой телематики KOMTRAX, которая собирает и передает, используя беспроводные технологии, информацию о местоположении машины, выполняемых работах, параметрах состояния машины, сообщения системы бортовой диагностики и т. п. на центральный компьютер владельца техники. Система KOMTRAX позволяет владельцу контролировать весь парк техники, формирует аналитические отчеты о выполненных работах.
Специалисты отмечают, что у покупателей автогрейдеров пользуются наибольшим спросом трансмиссии с автоматическим переключением передач и функцией «предотвращения остановки двигателя из-за перегрузки».
Функция предварительной настройки режимов работы дает возможность оператору одним нажатием кнопок активировать многие функции, например, «возврат к прямолинейному движению», «включение рабочего освещения» и др. Ряд настроек положения рабочего оборудования для формирования поперечных уклонов заносятся в память электронной системы управления грейдера и могут мгновенно активироваться, чтобы формировать плавные переходы между плоскостями формируемой грейдером поверхности участка.
Благодаря этой автоматизации уменьшается количество органов управления, которыми оператор должен управлять вручную при выполнении часто повторяющихся операций, он меньше устает и может сконцентрировать все внимание на выполнении работы, не отвлекаясь на управление машиной.
Функция «автоматической регулировки угла складывания шарнирно-сочлененной рамы» есть у некоторых современных автогрейдеров. Эта полезная функция включается при помощи джойстика и помогает ускорить выполнение грейдером поворота (а сочлененная рама помогает уменьшить радиус поворота и увеличить маневренность) в местах, где недостаточно пространства, при выполнении разворотов в конце прохода, в тупиках и на перекрестках. Функция автоматически управляет передними колесами и складыванием/ раскладыванием рамы автогрейдера, когда оператор дает команду на поворот.
Так, у автогрейдеров Caterpillar последних поколений у модификаций с управлением джойстиками имеется запатентованная фирменная функция «автоматического управления складыванием рамы» Auto Articulation, которая включается джойстиком и действует при выполнении машиной маневров (рулении): управляет складыванием задней полурамы и поворотом передних колес, замедляя при этом скорость движения.
Caterpillar предлагает широкий модельный ряд автогрейдеров. Машины этой марки имеют высокий авторитет у отечественных потребителей. Автогрейдеры Caterpillar комплектуются кабиной на демпфирующих опорах с многослойным передним стеклом, полностью регулируемым подрессоренным сиденьем серии Comfort, системой отопления, вентиляции и кондиционирования, которая создает избыточное давление в кабине, препятствующее проникновению пыли внутрь.
Кроме Auto Articulation электронная система нивелирования и планировки автогрейдеров Cat GRADE (двух- или трехмерная) в стандартной комплектации включает функции автоматического контроля профиля поперечного уклона Cross Slope и стабилизацию отвала Stable Blade. Настройки для часто повторяющихся положений рабочих органов могут быть внесены в память системы, это эксклюзивная особенность автоматических систем нивелирования Caterpillar. Система обнаружения объектов устанавливается по заказу: система камер и радаров при помощи дисплея в кабине предупреждает оператора о приближении к препятствиям при движении задним ходом, имеется камера заднего вида. Производительность гидросистемы регулируется в зависимости от нагрузки. В трансмиссиях передачи переключаются автоматически и под нагрузкой, мосты с автоматической блокировкой дифференциала. Чувствительность рулевого управления автоматически снижается с увеличением скорости движения машины.
В результате утомляемость оператора уменьшается, а производительность работы увеличивается, особенно когда приходится выполнять много поворотов и разворотов. К тому же функция помогает операторам-новичкам быстрее освоить управление машиной и выполнять поворот, как это делает опытный машинист – одновременно управляя поворотом колес и складыванием рамы.
У автогрейдеров CASE серии В шарнирное сочленение рамы располагается перед кабиной. Кабина установлена на задней полураме. При складывании рамы оператор остается в центральном положении, сохраняется отличный обзор отвала, поворотного круга, колес. Эксплуатационная масса автогрейдеров серии В составляет от 16,3 до 20,5 т.
Трансмиссия FUNK автоматическая, с переключением без разрыва мощности, часть моделей полноприводные, с ползучей передачей (когда ведущим остается только передний мост, позволяя машине двигаться на скорости до 5 км/ч для финишного планирования). Задний мост с блокировкой дифференциала. Гидросистема с закрытым центром с регулировкой производительности в зависимости от нагрузки. Поворотный круг с зубьями внешнего зацепления, в стандартной комплектации амортизаторы, защищающие гидроцилиндры поворотного круга при ударе отвала о препятствие.
Кабина просторная, с защитой ROPS/ FOPS, на амортизаторах, звукоизолированная, с остеклением от пола до потолка, оператору обеспечивается отличный обзор. Сиденье класса люкс с подогревом на пневмоподвеске. Опционно машины оснащаются системами автоматического нивелирования от ведущих производителей.
