Законодатели экскаваторной моды

В условиях обостряющейся конкуренции ведущие мировые машиностроительные компании, соперничая друг с другом за кошелек искушенного покупателя, вкладывают немалые средства в разработку все более сложных, насыщенных электроникой машин, в расширение модельного ряда и дополнительного оснащения. Инновацию, предложенную одним разработчиком, очень быстро тиражируют остальные.

Налицо тенденция укрупнения машиностроительного бизнеса, проявляющаяся в форме поглощений и слияний, а также создания глобальных стратегических альянсов, направленных на консолидацию инженерно-конструкторских, производственных, финансовых и маркетинговых ресурсов.

На мировом рынке на конкурентоспособность экскаватора влияют два основных, увязанных друг с другом фактора. Первый – это нормативы токсичности выхлопа и шума: их невыполнение закрывает для производителя рынок. Второй – эффективность машины, как с технической точки зрения, так и с экономической.

Все более жесткие вводимые поэтапно нормативы вынуждают машиностроителей изобретать системы, снижающие токсичность современных дизелей, усложняя конструкцию. Далеко не всегда эти меры благотворно сказываются на экономичности двигателя, и, кроме того, для выполнения норматива требуется очищенное, дистиллятное топливо. Декларируемая производителями периодичность замены моторного масла 500 машино-ч в дизелях EU Stage 3A достигается при использовании рекомендованных ими высококачественных и соответственно дорогих сортов масел. В противном случае интервал надо сокращать не менее чем вдвое. «Срок жизни» масла сокращают также цикличность работы экскаватора с частой переменой нагрузки и чистота топлива. Масло ускоренно загрязняется сажей, что повышает его вязкость и ухудшает противоизносные свойства, а это еще более сокращает межсервисный интервал. Провести экспресс-анализ моторного масла можно с помощью портативной лаборатории с набором приборов и реактивов. В перспективе с исчерпанием возможностей модернизации современных дизелей встанет вопрос о разработке принципиально новых двигателей.

Насосный блок

Двигатель вносит наиболее весомую лепту в эффективность машины в целом, ведь от его характеристики напрямую зависит продолжительность рабочего цикла и усилие копания. Применяемые на экскаваторах дизели характеризуются большим крутящим моментом на низких оборотах, обеспечивающим приемистость рабочего оборудования. Полностью реализовать потенциал двигателя позволяет точно соответствующий ему по характеристикам, тонко настроенный насосный блок. Все элементы гидросистемы, включая длину, радиусы поворотов и точки крепления рукавов высокого давления (РВД), точно рассчитаны. Тем не менее повреждение РВД – одна из распространенных неисправностей.

Ситуацию осложняет то, что гидроприводы импортных экскаваторов выполнены в соответствии с национальными стандартами, а значит, возникает проблема с присоединительной арматурой. Разумно заблаговременно решить проблему оперативной замены (не более нескольких часов) РВД и пополнения объема рабочей жидкости, что поможет избежать длительных простоев. От характеристики и чистоты рабочей жидкости зависят работоспособность и ресурс гидросистемы, и поскольку российский рынок заполнен подделками, необходимо использовать из надежного источника рекомендованные производителем жидкости для конкретного диапазона температур окружающей среды.

Комфортабельная кабина (оснащена 3-й и 4-й педалями)

Экскаватор – высокотехнологичное изделие, насыщенное электроникой, контролирующей и управляющей двигателем, насосным блоком и гидравлическими потоками. Бортовой компьютер связан с блоком управления системы впрыска двигателя, управляющими и исполнительными механизмами гидросистемы шиной CAN, ставшей стандартом в машиностроении. Такая связка позволяет тонко настроить всю систему двигатель–гидравлика в целом, оптимально утилизируя их мощность. Как способ увеличения эффективности и экономичности экскаватора используют программные режимы работы двигателя и гидросистемы. Для каждой программы подобраны частота вращения коленвала двигателя, подача и давление, развиваемое насосным блоком, и приоритеты исполнительных механизмов. Опыт показывает, что увеличение режимов (на отдельных моделях их насчитывалось до семи) себя не оправдывает, поскольку чрезмерно усложняется управление и оператор все равно не пользуется большинством из них. Современному поколению экскаваторов оставили два-три основных режима работы гидросистемы и два режима работы двигателя: экономичный и полной нагрузки.

Конструкторы разрабатывают наиболее эффективную конструкцию рабочего оборудования, его геометрию, точки крепления гидроцилиндров в поисках компромисса между размером рабочей зоны и усилием копания, между массой и прочностью, для чего применяют средства трехмерного моделирования и прочностного расчета с последующими всесторонними испытаниями. Сварочные роботы соединяют детали стрел и рукоятей аккуратным и надежным сварочным швом.

Компоновка моторного отсека (двигатель Stage 2)

Места концентрации напряжений усиливаются дополнительными накладками и поперечинами. Затем стрелу и рукоять в течение нескольких часов подвергают термической обработке для снятия внутренних напряжений, возникших при изготовлении. Много внимания уделяется прочности и износостойкости шарнирных сочленений. Втулки изготавливают из изностойких, хорошо удерживающих смазку сплавов. Многофункциональные пластичные смазки, улучшенные наполнителями с низким коэффициентом трения, увеличивают срок службы и межсервисный интервал узла трения. Точки крепления гидроцилиндров тщательно рассчитывают и дополнительно упрочняют напылением износостойкими материалами.

Предусмотрен выбор из стандартных моноблочных стрел, удлиненных, увеличивающих рабочую зону, и коротких для массовых земляных работ, двухзвенных стрел с более гибкой кинематикой, а также двух–пяти рукоятей разной длины. Большой выбор ковшей разной вместимости и назначения, оборудования для разрушения, уплотнения, бурения и т. д. расширяет функциональность и повышает экономическую эффективность машины. Для сравнительно легких моделей доступны механизмы быстрой смены навесного оборудования.

Как правило, экскаваторы в базовой комплектации оборудованы гидролиниями, секцией распределителя и органом управления гидрофицированными навесными механизмами, например гидромолотом. Для работы с более сложными навесками, как, например, гидроножницы с механизмом ротации, подводку к ним и соответствующие механизмы управления устанавливают по заказу.

Экскаватор с небольшим радиусом поворота платформы позволяет работать вплотную к стене

Несущие конструкции экскаватора – платформа и Х-образная рама шасси противостоят динамическим нагрузкам в течение всего срока службы. Рассчитанную современными методами компьютерного моделирования конструкцию сваривают роботами. Для особо тяжелых условий раму усиливают либо используют раму от более тяжелой модели.

Для каждой модели предлагается выбор башмаков, различных по конструкции и ширине. Масса экскаватора в зависимости от массы башмака варьируется в довольно широких пределах. Рекомендовано подбирать башмаки для конкретных грунтовых условий.

Получает распространение возникшая сравнительно недавно в Японии концепция экскаватора с компактной платформой, кормовая часть которой при повороте не выходит за габариты гусеничной тележки. Это решение дополняет увеличенный угол подъема стрелы. Полностью поднятая стрела как бы отклонена назад, за счет чего сокращен радиус поворота рабочего оборудования. Такую машину можно использовать в стесненных условиях, где обычный полноразмерный экскаватор с такими же характеристиками не сможет развернуться. Помимо этого он выполняет требование не занимать более одной полосы движения при работе на дороге. Экскаваторы с укороченной и компактной платформой, встреченные поначалу скептически из-за более высокого центра тяжести, нашли место в модельных рядах практически всех производителей. К слову, Япония – вообще законодатель экскаваторной моды. Большинство представленных модельных рядов либо японского происхождения, либо имеют в основе японские корни.

Дополнительный гидроконтур обычно входит в базовую комплектацию

Исполнения экскаватора для холодной климатической зоны не ограничиваются установкой автономного отопителя. Для ходовой части используют другие сорта стали, заменяют все масла, смазки и технические жидкости на арктические, рукава высокого давления и уплотнения на изделия, сохраняющие работоспособность при низких температурах, оснащают стартерами и генераторами повышенной мощности, специальной электропроводкой к стартеру, двойным набором аккумуляторных батарей, подогревателями охлаждающей жидкости и топлива.

Существенный элемент эффективности экскаватора – его ресурс. Характерно, что износ узлов и агрегатов техники ведущих производителей происходит равномерно, и поломки и отказы начинаются с выработкой определенного ресурса. Главным образом именно с этим явлением связаны периоды обновления парка западных строительных компаний и сброс на вторичный рынок техники, еще не выработавшей свой ресурс, но грозящей лавинообразными отказами в ближайшем будущем.

Немаловажное значение придается минимизации времени на обслуживание. Чем меньше времени оператор тратит на проверку технического состояния перед сменой, чем быстрей проведут плановое техобслуживание, тем дольше машина будет выполнять свои функции, принося владельцу прибыль. Конструкторы работают в трех направлениях: самодиагностика, проводимая бортовым компьютером при запуске двигателя, вывод и группировка точек обслуживания в удобных, доступных с уровня земли местах и увеличение межсервисных интервалов узлов и агрегатов, вплоть до создания необслуживаемых узлов. Среди технических решений, принимаемых в этом направлении, централизованные системы смазки признаны эффективным средством, не только упрощающим обслуживание, но и обеспечивающим оптимальные условия работы узлов трения.

Компактный бортовой компьютер

Длительность межсервисного интервала во многом зависит от свойств смазочных материалов и технических жидкостей. Машиностроительные компании разрабатывают собственные спецификации таких материалов, обеспечивающих оптимальный режим работы узла, его ресурс, увеличенный межсервисный интервал, а также рекомендации по использованию аналогов сторонних производителей.

Ряд компаний поставляет машины с гидросистемами, адаптированными к работе с биоразлагаемым гидравлическим маслом, изготовленным на основе растительного материала. Эксплуатация такого экскаватора требует особого внимания. Прежде всего биоразлагаемое масло в силу своей природы содержит воду, что может создать проблемы при низких температурах. Масло – прекрасная среда для размножения микроорганизмов, вызывающих ускоренную коррозию металлических частей и уплотнений гидросистемы.

Биоразлагаемое масло по характеристикам существенно отличается от минерального и требует иных материалов и исполнений фильтров, уплотнений, РВД и покрытий внутренней поверхности бака гидросистемы; отличается и его температурный режим. Биоразлагаемое и минеральное масла не смешиваются. Таким образом, если предлагают биоразлагаемое масло или адаптированный к нему экскаватор по сходной цене, не стоит торопиться с покупкой, не взвесив все «за» и «против».

На выбор несколько вариантов исполнения гусеничной тележки и башмаков

Производительность работы оператора напрямую зависит от эргономики рабочего места: обзора во все стороны и вверх, легкости и простоты управления, логики компоновки органов управления, микроклимата.

Современные просторные, безопасные кабины установлены на четырех эластичных опорах, поглощающих вибрацию. Обычно ветровое стекло во всю высоту кабины делают разборным из двух половинок, верхняя или обе половинки сдвигаются под потолок. Стеклоочиститель стараются разместить так, чтобы он не уменьшал обзор, сдвигая его на пол или на левую переднюю стойку. Часть крыши остекляют или проделывают люк. Широкая, заслоняющая обзор вправо средняя стойка уходит в прошлое. Правую сторону кабины остекляют большим цельным окном или окном с форточкой.

Обеспечить хороший обзор призвана и система внешних зеркал с электроподогревом. На машинах с компактным радиусом поворота кроме передних зеркал устанавливают зеркало на корме, чтобы оператор мог контролировать ситуацию позади платформы. Джойстики уже давно стали стандартными органами управления рабочим оборудованием.

Блок радиаторов и воздушный фильтр

На них также выносят функции управления двухзвенной стрелой и гидрофицированным навесным оборудованием. Удобную посадку обеспечивает кресло на пневматической подвеске с множеством регулировок. В наиболее развитых комплектациях помимо стандартных регулировок предлагается еще и регулируемая жесткость спинки и подушки. Микроклимат поддерживают системы вентиляции, отопления и кондиционирования.

На эффективность машины оказывает влияние и такой субъективный фактор, как эстетическое восприятие машины. Западные разработчики давно подметили, что привлекательный дизайн, симпатичный, дружелюбный интерьер, гармоничная, мягкая цветовая гамма, добротность отделки и сборки позитивно действуют на оператора, вызывая в нем чувство гордости за технику, на которой он работает. Оператор значительно больше внимания уделяет изучению ее функциональных возможностей и уходу за ней. Как следствие, увеличивается производительность и уровень технической готовности машины. В российских условиях этот фактор эксплуатируется работодателем как метод стимулирования персонала: «будешь хорошо работать – пересядешь на иномарку».

(Продолжение следует)