Одноковшовые полноповоротные строительные экскаваторы

К. Шестопалов, канд. тех. наук

Имя JCB отнюдь не подводит черту под списком торговых марок импортных экскаваторов, работающих на российских стройках.

До сих пор LIEBHERR более известен у нас в качестве поставщика самоходных большегрузных кранов, пользующихся во всем мире авторитетом надежных, универсальных и долговечных машин. Но в производственной программе этой крупной и динамично развивающейся фирмы все более заметное место занимает землеройная и дорожно-строительная техника, в том числе и полноповоротные экскаваторы строительных и карьерных размеров.

Особенностью своих машин фирма считает чисто гидростатический привод хода, на колесных машинах дополненный автоматической коробкой со сменой передач под нагрузкой, новое поколение электронно-гидравлической системы управления Litronic, в функции которой включена самодиагностика агрегатов экскаватора, а также новые силовые установки собственного производства (дизельные двигатели LIEBHERR), спроектированные специально под землеройную технику. От транспортных дизелей, применявшихся ранее на всех типах машин, они отличаются увеличенным рабочим объемом, непосредственным впрыском и большим крутящим моментом, и, как следствие, повышенным моторесурсом и меньшей токсичностью выхлопа.

При любом из 4 стандартных режимов работы (силовой, грузоподъемный, экономичный, доводочный) также возможна сверхточная регулировка скорости выполнения операции. Повышенный крутящий момент двигателя позволяет оператору регулировать рабочие скорости изменением подачи топлива. Позицию фирмы в сфере охраны окружающей среды лучше всего характеризует тот факт, что ее машины по своим показателям уже соответствуют проекту новой, значительно более жесткой директивы Euro II, только предполагаемой к внедрению.

Не менее знаменит своими машинами CASE, занимающий, по свидетельству Financial Times, третье место в мировой «табели о рангах» среди производителей землеройной и дорожно-строительной техники. Девиз CASE «Наша стройка – вся планета» дает представление о популярности его продукции, в частности, полноповоротных экскаваторов CASE-POCLAIN, у строителей всего мира, в том числе и России.

Как обычно, большое внимание уделяется условиям работы и безопасности оператора. Кабина установлена на резиновых амортизаторах, шумоизолирована, оборудована регулируемым и подрессоренным креслом оператора и стандартным набором измерительных и диагностических приборов. Число органов управления основными рабочими операциями минимизировано до двух рычагов джойстикового типа и двух ножных педалей.

Стандартными являются три режима работы экскаватора: обычный, высокоточный и максимальной мощности. Оптимизация работы двигателя обеспечивается электронным регулированием гидравлических потоков. Дополнительно может поставляться устройство быстрого захвата рабочих органов с дистанционным управлением. В набор сменных ковшей входят пять «обратных лопат» и шесть грейферов. Шарнирные соединения рабочего оборудования герметизированы, все точки смазки доступны с поверхности земли.

Компоновка агрегатов на поворотной платформе обеспечивает легкий доступ к каждому из них. В качестве силовых установок используются дизельные двигатели собственного производства.

В штатном исполнении применяется гидростатическая ходовая трансмиссия. Ходовые гидромоторы гусеничных машин оборудованы автоматическими тормозами, срабатывающими при остановке. При движении под уклон транспортная скорость автоматически ограничивается во избежание разгона. Нештатная трансмиссия дооборудуется автоматической двухдиапазонной коробкой передач.

Гусеничный ход оснащен передними и задними направляющими цепей (в нештатном исполнении поставляется и средняя направляющая), пружинными амортизаторами натяжных колес, катками с «вечной смазкой» и траками с грунтозацепами. Колесные машины оборудуются гидромеханической трансмиссией, многодисковыми маслопогруженными тормозами и гидрорулем следящего типа. Передний мост колесных машин допускает поперечное качание в диапазоне +_7°.

Еще одним (в дополнение к JCB) примером чрезвычайно плодотворного сотрудничества европейских и японских фирм в области производства экскаваторов могут служить машины с торговой маркой FIAT-HITACHI. Их история берет начало от завода ALLIS-CHALMERS, перешедшего под управление концерна FIAT, позднее воспользовавшегося технологией и инвестициями HITACHI для модернизации производства. В 1993 году завод FIAT-HITACHI в Сан-Мауро (пригород Турина, Италия) получил сертификат ISO 9001, подтвердивший высокий уровень организации совместного (60% – FIAT, 40% – HITACHI) производства и высокое качество продукции. Ею стали весьма удачные машины семейства FH (гусеничные – без индекса, колесные – с индексом W), принесшие своим производителям заслуженную славу и коммерческий успех на рынках Европы, Африки и Ближнего Востока. В последнее время принято решение о замене индекса FH общим для всех экскаваторов HITACHI индексом EX, но пока неизвестно, в какой мере это отразится на характеристиках машин третьей серии, выпускаемых в Италии.

Кабины соответствуют современным требованиям к организации рабочего пространства оператора, но имеют и ряд индивидуальных отличий. Так, все рукояти и кнопки облицованы гигиеничным и приятным на ощупь резиновым покрытием, приборная панель закрыта нецарапаемым стеклом, удачное остекление обеспечивает хороший обзор зоны работ, положение органов управления регулируется под физические данные оператора.
Подвеска и звукоизоляция кабины устраняют влияние вибрации и шума на оператора и исключают возникновение резонансных колебаний. Кресло оператора может передвигаться как с блоком органов управления, так и независимо от него. Рабочее оборудование управляется двумя рычагами-джойстиками, а транспортные перемещения и поворот платформы – двумя ножными педалями, дублируемыми съемными рычагами.

Электронная система с кнопочным управлением адаптирует скорость двигателя и производительность гидронасосов к условиям работы, позволяя добиваться высокой производительности при хорошей топливной экономичности на одном из четырех заданных режимов. К ним относятся режим подъема груза, копания траншеи, профилирования и повышенной точности, различающиеся скоростью движения рабочего оборудования. Возможен режим кратковременного повышения усилия копания, включаемый нажатием кнопки.

Система оптимизации работы гидросистемы обеспечивает параллельное выполнение экскаватором всех необходимых операций. Специальные контуры уменьшают поток жидкости, перепускаемой в дренаж при простоях, и гарантируют равномерное, без ударов, начало и окончание работы гидромоторов и гидроцилиндров.

Привод гусеничного хода – гидростатический; гидромоторы переменной производительности смонтированы на бортовых планетарных редукторах ведущих звездочек и защищены съемными кожухами. Реализованы два диапазона скоростей: рабочий и транспортный, оба с бесступенчатым регулированием. Колея гусеничного хода может изменяться; меньшее ее значение рекомендуется только для транспортных перемещений, большее – для работы. Ходовые тормоза многодисковые, маслопогруженные, постоянно замкнутые, с гидравлическим размыканием.
Силовая установка (дизельный двигатель ISUZU) оснащена системой кнопочного переключения в режим холостого хода, а система предпускового подогрева обеспечивает подготовку агрегатов экскаватора к запуску и работе при низких температурах.

O&K – зарегистрированный товарный знак продукции немецкой фирмы O&K Orenstein & Koppel AG, хорошо известной в Европе своими экскаваторами, автогрейдерами, погрузчиками, большегрузными самосвалами и шарнирно-сочлененными землевозами. Фирма основана в 1876 году, а с 1900-го экскаваторы стали одним из основных направлений ее деятельности. За это время продукция O&K прошла путь от паровых экскаваторов с деревянным корпусом на рельсовом ходу до гусеничного гиганта RH400 массой 800 т с ковшом в 45 м3 – крупнейшего экскаватора конца века.

Имея почти столетний опыт создания экскаваторов, O&K играет заметную роль среди законодателей «экскаваторной моды», а гидравлические полноповоротные экскаваторы строительных размеров составляют до 90% ее экскаваторной программы.

Естественно, фирма уверена, что ее машины – лучшие во всех аспектах. Внимание потребителя привлекается к новым кабинам O&K с их прогрессивным обтекаемым стилем, которые стали значительно больше, удобнее и практичнее прежних. Профилированное остекление устраняет солнечные блики, тонкая перемычка улучшает обзор через верхнюю секцию лобового стекла, защищенную от дождя козырьком из прозрачного тонированного плексигласа. Эта секция легко сдвигается под крышу, что, при снятой нижней секции, решает проблему вентиляции кабины. В закрытой кабине воздух циркулирует благодаря трехскоростному вентилятору.

Электронная система управления 3-го поколения допускает к управлению экскаватором только лицо, знающее код доступа, без ввода которого нельзя даже запустить двигатель. Система также оптимизирует совместную работу двигателя и насосов гидросистемы, управляет фазой предпускового подогрева агрегатов экскаватора, позволяет задавать один из трех режимов работы машины (подъем груза, копание, экономичный), следит за температурой двигателя и насосов гидросистемы, подбирает наиболее экономичную скорость двигателя и при необходимости допускает кратковременное повышение усилия копания выше номинального.

Многодисковые тормоза колесных экскаваторов (патент O&K) исключают обратный удар, обычный в планетарных редукторах, поскольку тормозная сила прикладывается непосредственно к ступице колеса, обеспечивает плавное, без рывков, торможение. Многодисковое сцепление позволяет переключать передачи под частичной нагрузкой, что сокращает потери времени на маневрирование.

Гусеничные экскаваторы оснащаются очистителями траков (патент O&K) от грунта, которые способствуют повышению срока их службы и одновременно играют роль стабилизаторов гусеничной цепи. Межтраковые шарниры и подшипники катков и опорных роликов выполнены по схеме «вечная смазка», ходовые гидромоторы, бортовые редукторы и трубопроводы расположены в балках ходовых тележек и защищены кожухами.

Южнокорейская фирма DAEWOO – относительно новый, но динамичный субъект российского рынка землеройной техники. Ее экскаваторы появились в сводках ГТК РФ только в 1997 г., но по уровню продаж она сразу заняла место рядом с O&K. Размерный ряд экскаваторов DAEWOO достаточно обширен, но основное место в нем занимают гусеничные машины.

Фирма полагает, что по ряду направлений сумела добиться больше своих конкурентов. В качестве достижений приводится повышенная скорость вращения платформы, увеличенные сила копания и вылет на уровне земли, и вообще, лучшие, по мнению фирмы, параметры рабочей зоны при возможности работы в стесненных условиях.

Обеспечивается предпусковой мониторинг уровня моторного и гидравлического масел и температуры двигателя. После запуска мониторингом охватываются давление моторного масла, температура двигателя, уровень зарядки аккумулятора, состояние масляного и воздушного фильтров двигателя. Индикация давления моторного масла и температуры двигателя дублируется аварийными звуковыми зуммерами. Кабина остеклена безопасным стеклом, оснащена регулируемым креслом, системой обогрева, запирающимся антивандальным кожухом.

Силовая установка собственного производства (дизельный двигатель DAEWOO) оборудована системой блокировки запуска при включенной ходовой передаче.Тормозная система оснащена многодисковыми маслопогруженными постоянно замкнутыми пружинами тормозами с гидравлическим размыканием. Стояночные тормоза встроены в трансмиссию. Все машины могут оборудоваться бульдозерными отвалами, а колесные – еще и аутригерами (передними и/или задними).

В экскаваторах HYUNDAI просматривается традиционное внимание к условиям работы оператора. Машины фирмы оснащены просторными, удобными, хорошо остекленными и безопасными кабинами с вентиляцией и отоплением, регулируемым креслом, рабочее пространство оператора эргономизировано, а управление машиной автоматизировано.

Число основных органов управления сведено к двум джойстикам для экскаваторного оборудования и двум педалям (с дублирующими их рычагами): для транспортных перемещений и вращения платформы. Отдельно расположен рычаг блокировки органов управления при выходе оператора из кабины. Оператор может расположить приборный дисплей как ему удобно.

Уровень шума и вибраций снижен как за счет подвески кабины, так и благодаря специальным уплотнениям всех проемов кабины и моторного отсека. Этой же цели служит и специальная звукоизоляция кожуха моторного отсека. Внешние контуры кабины (и всего экскаватора) в соответствии с модой скруглены и соединены плавными переходами.

Система задания режима позволяет установить один из четырех режимов работы экскаватора (100%, 80%, 65%, 40% нагрузки), в каждом из которых сочетаются оптимальные для данной нагрузки скорость двигателя, расход насосов и давление в гидросистеме. Производительность и топливная экономичность экскаватора при этом оказываются наилучшими. При необходимости возможно кратковременное (до 8 секунд) повышение мощности двигателя на 10% (осуществляемое нажатием кнопки), что позволяет преодолевать перегрузки, возникающие при копании.

Силовые установки машин HYUNDAI (дизельные двигатели PERKINS и CUMMINS) оснащены системами автоматического снижения оборотов двигателя до 1200 в минуту, если рычаг управления рабочим оборудованием возвращен в нейтральное положение или гидросистема не используется в течение 4 секунд. Как только рычаг управления смещается от нейтрали, скорость двигателя возвращается к исходной величине. При необходимости оператор может отключить автомат, тогда двигатель будет постоянно работать на полных оборотах. В случае запуска при низкой температуре скорость двигателя и расход насосов автоматически сохраняются повышенными вплоть до полного прогрева.

Экскаваторы оборудованы полностью гидростатической ходовой трансмиссией. Двухскоростные ходовые гидромоторы оснащены тормозными клапанами, останавливающими машину при падении давления, и многодисковыми маслопогруженными стояночными тормозами.

Гусеничное ходовое оборудование оснащено катками, роликами и межтраковыми шарнирами с «вечной смазкой», натяжными подрессоренными катками с консистентной смазкой, траками с тремя грунтозацепами.

Колесные экскаваторы оснащены гидравлической рулевой системой следящего типа, независимыми тормозами передней и задней осей постоянно разомкнутого типа, автоматической блокировкой трансмиссии на нейтральной передаче, различными сочетаниями бульдозерного отвала и аутригеров.

Одна из старейших (основана в 1895 г.) японских корпораций KATO WORKS CO., LTD предлагает подрядчику только гусеничные машины. Это не удивительно, если учесть, что японцы вообще не жалуют колесные экскаваторы. Говорят, в Японии они не нужны, так как в любой точке островов выгоднее арендовать нужную машину, а не перебрасывать свою с площадки на площадку. Номенклатура экскаваторов KATO относительно невелика, но главной продукцией этой фирмы являются самоходные краны и мало кто может с ней потягаться на этом направлении.

Экскаваторы KATO, безусловно, привлекательны. Удачное соотношение трех измерений и сглаженные углы придают им легкий и изящный вид. Внутренний дизайн машин (и прежде всего, интерьер кабин) также отличается располагающими пропорциями и продуманностью деталей. Кабины просторны (ширина 1 м), а их внутреннее оснащение полностью соответствует общепринятым нормам. Среди особенностей – возможность подгонки под оператора всех элементов кресла, включая подлокотники. Вибро- и шумоизоляция кабины достигается ее установкой на шести вязкостных амортизаторах. Понижению уровня шума также способствуют жесткий, нерезонирующий капот со звукопоглощающей облицовкой и автоматический перевод двигателя на низкие обороты.

Гидроцилиндры стрелы, рукояти и ковша снабжены устройствами, амортизирующими удар при остановке. Их работа дублируется демпфирующими клапанами в соответствующих контурах гидросистемы. Автоматическая система управления оптимизирует совместную работу двигателя и гидронасосов, подбирая режимы, наиболее соответствующие текущим нагрузкам на рабочем оборудовании.

Оператор может задать один из четырех режимов («Очень тяжелый», «Обычный», «Точный», «Медленный»), наиболее подходящий к выполняемому виду работ. Предусмотрено автоматическое диагностирование состояния агрегатов экскаватора с выводом результатов на жидкокристаллический дисплей.

Силовые установки (дизельные двигатели ISUZU и MITSUBISHI) оснащены системой автоматического топливосбережения. Так, если рычаги управления переведены в нейтральное положение, сначала минимизируется расход насосов, затем обороты двигателя снижаются до холостых. При возвращении одного из рычагов в рабочее положение скорость двигателя возрастает до исходной, а расход насосов увеличивается пропорционально смещению рычага. Также предусмотрена возможность принудительного сброса оборотов до холостых нажатием кнопки на джойстике.

Гидромагистрали стрелы и рукояти оснащены дополнительными «регенерационными» контурами, позволяющими увеличить скорости подъема/опускания стрелы и выдвижения/втягивания рукояти.
Поворотная платформа приводится аксиальным гидромотор-редуктором и им же тормозится, благодаря тормозному клапану, срабатывающему при падении давления в контуре. Механический тормоз срабатывает в случаях: перевода рычага управления поворотом в нейтральное положение, включения рычага блокировки управления, остановки двигателя.

Гидрообъемная ходовая трансмиссия позволяет выбрать один из трех скоростных режимов, причем в транспортном режиме скорость подбирается автоматически. Ходовые гидромоторы с бортовыми редукторами размещены внутри балок гусеничных тележек, закрытых с внешней стороны кожухами. Шарниры и подшипники ходовой части выполнены по схеме «вечная смазка» и хорошо защищены. Рабочее торможение гидравлическое, а бортовые многодисковые стояночные тормоза срабатывают автоматически, как только рычаги управления движением переведены в нейтральное положение.

Экскаваторы KOBELCO (KOBE STEEL, LTD) – новички в России, хотя несколько машин, ввезенных в 1997 г., могут ознаменовать весьма серьезные намерения еще одной крупной японской корпорации в отношении российского рынка землеройной техники. Умение японцев сделать коммерческую ситуацию выгодной для себя хорошо известно и уважаемо во всем мире. (CATERPILLAR до сих пор с сожалением вспоминает о годах царствования своих машин в Сибири, закончившихся, когда KOMATSU воспользовался торговым эмбарго одного из президентов США и заметно потеснил американцев на сибирских просторах.)

Экскаваторы семейства MARK IV разработаны специально для европейского рынка и по мнению создателей наиболее полно соответствуют его потребностям.

Наиболее выигрышными особенностями своих машин фирма KOBELCO полагает прочную X-образную раму ходовой части, элементы которой хорошо выдерживают скручивающие нагрузки, удачную конструкцию гусеничных тележек, предотвращающую накопление грунта и грязи на балках тележек и поддерживающих катках, а также исключающую необходимость периодической смазки шарниров траков, катков, натяжных и зубчатых колес, высокие транспортные скорости, автоматический переход на максимальное тяговое усилие и автоматический выбор оптимального скоростного диапазона.

Так же, как и на других импортных машинах предлагается выбор нескольких режимов работы, адаптированных к различным уровням нагрузки, автоматический перевод двигателя на холостые обороты при отсутствии нагрузки, кратковременное повышение усилия копания.

Гидросистема позволяет получать полное тяговое усилие и максимальное усилие на рабочем органе одновременно. При опускании стрелы регенерационный контур ее гидроцилиндра направляет масло из поршневой полости прямо в штоковую минуя главный насос. Гидроцилиндры стрелы и рукояти оборудованы демпфирующими устройствами, смягчающими удары и снижающими шум. Гидроцилиндр стрелы также оборудован специальным гидрозамком, обеспечивающим удержание стрелы неработающего экскаватора в одном положении в течение длительного времени.

Кабины машин устанавливаются на шести резиновых виброизоляторах, кресло регулируется под рост оператора, а при копании глубоких траншей лучшая видимость зоны работ достигается перемещением кресла вместе с рычагами управления вперед, к передней панели кабины. Выход из кабины облегчен благодаря откидывающейся левой консоли с размещенными на ней органами управления.

Рабочее торможение механизма поворота платформы гидравлическое: тормозной клапан срабатывает, как только рычаг управления займет нейтральное положение. Стояночный тормоз механизма поворота платформы – дисковый, гидравлический, включается оператором. Рабочие (они же стояночные) дисковые тормоза ходовых механизмов срабатывают автоматически при переводе рычага управления в нейтральное положение.

Подводя итоги можно отметить, что в конструкциях импортных полноповоротных экскаваторов строительных размеров, представленных на российском рынке землеройной техники, используется практически один набор эргономических концепций и технических решений с весьма высоким качеством их реализации. Сравнение полноповоротных экскаваторов по трем достаточно важным техническим показателям (удельные, то есть отнесенные к единице массы машины, мощность, сила отрыва, глубина копания) представлено в заключительной таблице.

Разумеется, столь скромный набор технических характеристик не исчерпывает все многообразие потребительских свойств экскаватора, в особенности, его производительность, цену, трудоемкость и стоимость эксплуатации. Поэтому при выборе машины лучше ориентироваться либо на результаты сравнительных испытаний машин, либо на рекомендации научных методик (в частности, работы профессора Г.Н. Карасева, МАДИ), либо, за неимением лучшего, на собственный опыт, как делает большинство наших строителей.





К. Шестопалов, канд. тех. наук Основные Средства 04'1999 14 июля 2005

Комментарии (0)