Колесные экскаваторы в условиях конкуренции

Скорость движения машины на колесном ходу может достигать 35 км/ч (а если ее прицепить к грузовику, еще больше), что раз в восемь превышает скорость машины с гусеничным движителем. Важно и то, что обутые в шины колеса не наносят дороге никакого ущерба. Поэтому эти машины стараются использовать в тех местах, куда гусеничным машинам путь заказан, например в черте города. В этом смысле любое передвижение гусеничного экскаватора по дорожному полотну приводит к образованию вмятин и трещин, а работа на территории парка или зоны отдыха превращает эту зону в месиво, в то время как низкое давление на грунт у пневматических шин позволяет колесной машине свободно перемещаться по мягким или мощеным поверхностям без ущерба для покрытия.

Колесные экскаваторы строители предпочитают приобретать или брать в аренду, разумеется, при условии, что не понадобятся максимально высокие проходимость и грузоподъемность, но при этом потребуется достаточно высокая мощность. При этом «колесники», способные работать на грунтах до IV категории включительно, часто используются на очень серьезных экскаваторных работах – при вычерпывании грунта и получении требуемого уклона при создании базиса для будущей строительной площадки или при подготовке котлована для закладки фундамента. Для таких работ кроме мощности требуются точность при перемещении грунта, очень хорошая управляемость и круговая обзорность – всеми этими качествами современные полноповоротные колесные экскаваторы как раз и обладают. Но кроме того, они очень удобны при проведении работ в стесненных условиях и вообще универсальны, так как могут использоваться для снятия асфальта, очистки кюветов, копания траншей для прокладки коммуникаций, перемещения строительного мусора, планировки под основания и расчистки площадок бульдозерным отвалом, использования в качестве подъемного механизма. Эти машины, кроме обязательных ковша «обратная лопата» и бульдозерного отвала, оборудуются самым разно­образным инструментом: ковшом «прямая лопата», гидромолотом, гидроножницами, грейфером, рыхлителем и т. д. С помощью экскаватора можно даже пробурить скважины под столбы.

Производители

Колесные экскаваторы российского производства в основном представлены тверскими заводами «ТВЭКС» и «ЭКСМАШ». «Тверской Экскаватор» (ТВЭКС) входит в компанию «РМ-Терекс» (является совместным предприятием российского холдинга «Русские Машины» и глобального производителя Terex Corporation). Здесь выпускают колесные экскаваторы серий TVEX эксплуатационной массой 14,4 т и 17,6 т и ЕК эксплуатационной массой 14,9, 18,0 и 20,2 т. Машины TVEX – новейший продукт компании с комфортабельной современной кабиной, двигателем Минского моторного завода Д-245 мощностью 122 л.с. (Tier II), мостами и трансмиссией Zahnradfabrik, компонентами гидрооборудования Bosch-Rexroth, механизмом поворота Poclain.

Завод «ЭКСМАШ» производит две модели пневмоколесных полноповоротных экскаваторов эксплуатационной массой 13,2 и 16,2 т. Машины оборудуются экономичным турбонаддувным двигателем Deutz мощностью 91 л.с., приводными мостами и коробкой передач производства Германии, гидравликой производства Bosch Rexroth. Система гидропривода, выполненная по схеме LUDV фирмы Bosch Rexroth, обеспечивает неограниченное количество совмещений в рабочем цикле. Распределение потока основного LS-насоса между исполнительными механизмами происходит с приоритетом поворотного механизма для сокращения времени рабочего цикла. Особенностью экскаваторов является не имеющая аналогов в мире капотная система с горизонтально расположенным противовесом. В 2013 г. завод увеличил гарантию на экскаваторы до двух лет или 1500 м/ч, а интервал проведения техобслуживания вырос до 500 м/ч.

Значительную долю импорта в Россию колесных экскаваторов сейчас составляют машины Hyundai (эксплуатационной массой 5,5–20,5 т) – более 30%, Doosan (5,6–20,8 т) – 20% и Caterpillar (14,0–22,5 т) – более 10%. Также на нашем рынке неплохо представлены колесные экскаваторы Case (10,0–22,7 т), Hitachi (16,5–21,1 т), JCB (12,7–21,4 т), Komatsu (14,2–22,3 т), Liebherr (18–21 т), Volvo (12,8–20,1 т). Компания «РМ-Терекс» предлагает компактные колесные экскаваторы ТEREX серии TW эксплуатационной массой 6,8–11,0 т.

Конструктивные особенности

Одноковшовые гидравлические экскаваторы имеют давно устоявшуюся конструкцию, которая тем не менее постоянно совершенствуется. Гидравлическая система, выполняющая функции силового привода и управления рабочими органами, у современных экскаваторов снабжена регулировкой производительности в зависимости от нагрузки. Это сокращает продолжительность рабочих циклов, увеличивает усилие на ковше и рукояти.

Так, у экскаваторов Hyundai применяется автоматизированная система CAPO, которая контролирует гидравлическую систему и регулирует ее параметры для получения максимальных параметров производительности. На экскаваторы JCB стандартно устанавливается улучшенная интеллектуальная система управления AMS – она контролирует все основные функции машины для обеспечения максимальной производительности и топливной экономичности. Экскаваторы Doosan также оснащаются новой гидравлической системой, контролируемой вместе с двигателем системой электронного управления e-EPOS для получения оптимальной мощности и экономии топлива. Экскаваторы Komatsu снабжены эксклюзивной бортовой системой HydrauMind, которая облегчает выполнение всех операций, обеспечивая повышенные эксплуатационные характеристики машины. Гидравлическая система экскаваторов Liebherr LSC обеспечивает согласованную работу двигателя и гидравлики, позволяя одновременно экономить топливо и рационально использовать давление в 350 бар.

На экскаваторы устанавливаются довольно мощные четырех- или чаще шестицилиндровые дизельные двигатели с жидкостным охлаждением, турбонаддувом, прямым впрыском топлива с применением аккумуляторной системы впрыска Common Rail либо системы индивидуальных ТНВД с высоким давлением впрыска – до 2000 бар. Такие дизели обладают высоким крутящим моментом при низких оборотах коленчатого вала, что как раз и требуется для эффективной работы экскаватора. Кроме того, современные моторы соответствуют жестким нормам токсичности отработавших газов – американским EPA Tier 3 и европейским EU Stage IIIA. Например, для двигателей мощностью от 75 до 130 кВт выбросы с отработавшими газами оксидов углерода согласно Stage IIIA не должны превышать 5 г/(кВт.ч), оксидов азота и углеводородов – 4 г/ (кВт.ч), а твердых частиц, то есть сажи, – 0,3 г/(кВт.ч). Этим нормам соответствуют, например, все турбодизели Caterpillar, выполненные по технологии ACERT, все моторы Volvo, созданные с использованием технологии организации процесса сгорания V-ACT, все новые двигатели Komatsu с обозначением ECOT3, двигатели Liebherr собственного производства D 934 S.

Трансмиссия устанавливается непосредственно на задний мост для получения максимального дорожного просвета, а также для ее защиты мощным мостом от летящих из-под колес камней. Передний мост выполняют качающимся, с углом качания до 10°, при этом применяется автоматическая блокировка цилиндра качания моста, или она выполняется из кабины оператора. Трансмиссия на современных машинах снабжается полностью автоматической коробкой передач, переключаемой под нагрузкой. В стандарте применяется постоянный привод на все колеса. На современных машинах мосты оборудуются необслуживаемыми дисковыми тормозами с гидроприводом.

Привод механизма поворота платформы осуществляется отдельным регулируемым поршневым гидронасосом и нерегулируемым поршневым гидромотором. Отдельный насос означает то, что гидравлический контур привода замкнутый, то есть не происходит снижения мощности при подключении других гидравлических устройств. Балки стрел и рукоятей имеют коробчатое сечение. Предлагается целый ряд различных по длине стрел и несколько рукоятей разной длины. Стрелы могут быть как моноблочные, так и двухсекционные. Гидроцилиндры стрелы, рукояти и ковша для смягчения ударов оборудуются демпферными устройствами (гидроамортизаторами). Повсеместно применяется устройство для быстрой смены навесного оборудования, чтобы можно было вместо ковша установить гидравлический молот, захват и т. д. В этом случае машина оборудуется отдельным гидравлическим контуром.

Для улучшения устойчивости и снижения нагрузки на опорную поверхность на обоих мостах экскаваторов устанавливаются сдвоенные колеса. Для большей устойчивости во время работы экскаватора роль опоры, как известно, выполняет бульдозерный отвал, а с противоположной стороны машины опускаются независимые выносные опоры (аутригеры) с поворотными башмаками. Отвалы и выносные опоры теперь делают взаимозаменяемыми, так что аутригеры могут легко устанавливаться и спереди, и сзади.

Кабина имеет толстостенный трубчатый каркас. Креп­ление к раме – через резиновые опоры для гашения вибраций. Многослойные ударопрочные стекла крепятся в проемах панелей кабины без рам, что увеличивает обзор. Ветровое стекло выполняется разделенным. Ступени и площадки покрываются перфорированными стальными пластинами, чтобы оператор не поскользнулся. Кроме того, в зоне проходов головки болтов делают утопленными, чтобы оператор о них не споткнулся. Разумеется, кабина должна отвечать требованиям системы ROPS. По требованию заказчика некоторые производители выпускают машины с гидравлически поднимаемой кабиной – это бывает необходимо для увеличения обзора оператора, например, при разгрузке высоких вагонов.

Сиденье оператора оборудуют пневматической подвеской, которая автоматически подстраивается под массу оператора. Регулируются настройки сиденья, подлокотника, консолей. На правой консоли устанавливаются часто используемые органы управления стрелой, рукоятью и ковшом, на левой – органы управления отвалом и выносными консолями. Чтобы увеличить свободное пространство на полу, применяется двухходовая педаль управления ходом и контурами рабочего оборудования. Педаль управления рабочим контуром высокого давления фиксируется в нерабочем положении. Для удобства информирования оператора о работе машины применяется цветной монитор или многофункциональный дисплей с системой меню и программируемыми клавишами быстрого вызова каких-то наиболее требуемых функций. Под заказ устанавливается камера заднего вида. В кабине поддерживается избыточное давление. Применяется климатическая установка, включающая в себя отопитель и кондиционер. Распределение теплого воздуха по кабине происходит с обдувом всех оконных проемов. Шумоизоляция кабины делается на высоком уровне, так что можно установить хороший музыкальный центр. Уровень шума в кабине современной машины не превышает 72 дБ (А). Снижение уровня шума и вибрации обеспечивается во многом благодаря гибкому креплению кабины к раме. Кстати, для выполнения Директивы 2000/14/ EC конструкторы работают и над уменьшением наружного уровня шума, снижая его до 98–100 дБ (А).

Многие фирмы для отслеживания работы техники с целью экономии топлива и снижения расходов на эксплуатацию стали активно использовать навигационные системы. На экскаваторы Hyundai, например, устанавливается система удаленного управления Hi-Mate, которая функционирует с помощью GPS-навигации. У Volvo в качестве стандартного оборудования применяется фирменная телеметрия CareTrack – это оборудование входит в стандартную комплектацию большинства новых крупногабаритных моделей этой компании. Компания Liebherr серийно применяет на машинах систему LIDAT. Машина оснащается встроенным приемником GPS, модемом и антенной. С помощью этого оборудования данные поступают с машины в центральную базу данных через мобильную сеть GPRS/ GSM или по спутниковой связи. Кроме того, сеть GPS служит для определения точного местонахождения машины. Подключенная система CareTrack передает отчеты об эксплуатации машины, о ежедневной наработке в машиночасах, о сроках технического обслуживания, о расходе топ­лива. Кстати говоря, расход топ­лива определяется с помощью опять же фирменного «вольвовского» бортового диагностического компьютера MATRIS, который способен предоставлять по­дробный анализ всей истории работы машины.

Современные экскаваторы обладают высокой способностью к реутилизации, что очень важно для защиты окружающей среды. У машин Volvo она достигает рекордных 95%. Эта компания вообще славится вниманием к экологии – лакокрасочное покрытие наружных деталей у экскаваторов Volvo не содержит свинца.

Очень своевременное решение в борьбе за экологию приняли в компании Caterpillar, начав применять биоразлагаемое гидравлическое масло, которое в отличие от минеральных масел полностью разлагается микроорганизмами в почве и воде.

В 2012 г. компания Cater­pillar® представила обновленную линейку колесных экскаваторов 300-й серии, созданных специально для рынка стран СНГ.

Флагманом обновленной серии стал колесный экскаватор Cat® M318D. В базовой комплектации помимо традиционных опций, таких как гидромолот и устройство быстрой смены навесного оборудования, Cat® M318D может иметь уникальную систему SmartBoom™. Она позволяет при работе гидромолотом перевести стрелу и рукоять в «плавающее» положение с целью снижения нагрузки на гидравлику и оборудование.

Все экскаваторы обновленной линейки оснащены по умолчанию системой Caterpillar Product Link, удаленно информирующей клиента об основных параметрах работы экскаватора.

Отдельно хотелось бы сказать об автоматическом фиксаторе транспортного положения поворотной платформы. С помощью педали в кабине оператор фиксирует платформу и может начинать движение, не выходя из кабины.

Среди изменений в конструкции также можно отметить:
• увеличенную площадь отвала-опоры для большей устойчивости машины в стесненных городских условиях, когда нет возможности воспользоваться выносными опорами (лапами);
• новый монитор и панель управления, на которой под правой рукой оператора сгруппированы все переключатели, что значительно упрощает работу;
• новые датчики давления, температуры и новый дренажный клапан в гидравлическом баке для большей надежности машины.

* * *

Но универсальность колесных машин, уступающих по этому показателю только экскаваторам-погрузчикам, имеет свои пределы. Колесные экскаваторы однозначно пасуют перед гусеничными машинами на не­устойчивых грунтах. Кроме того, наличие колесного шасси подразумевает серьезные ограничения по нагрузке на ось, чем, собственно, и объясняется тот факт, что не существует ни одного «колесника» эксплуатационной массой больше 30 т.

Тем не менее универсальность часто бывает намного более ценным качеством, чем мощность. Это доказали как раз экскаваторы-погрузчики, которые сейчас более востребованы. Статистика российского рынка землеройной техники показывает, что экскаваторы-погрузчики пользуются наибольшим спросом: за первую половину 2013 г. их продано в России около 4000 ед., в то время как колесных экскаваторов – чуть более 1000 ед., а средних гидравлических (гусеничных) экскаваторов эксплуатационной массой от 20 до 33 т – около 2000 ед.

Кажется, строительные и дорожные организации, размышляя над дилеммой: приобрести новый колесный экскаватор или экскаватор-погрузчик, который в ряде случаев позволит сэкономить на фронтальном погрузчике, выбирают второй. Хотя строители, конечно, понимают, что, приобретая более универсальный экскаватор-погрузчик, они получают слабый и к тому же неполноповоротный экскаватор, который не в состоянии справиться с какой-либо масштабной задачей, когда нужно, к примеру, перенести большую массу грунта за очень короткое время. Дело в том, что экскаваторы-погрузчики и колесные экскаваторы находятся в разных весовых категориях: первые занимают нишу до 12 т, вторые – до 27 т.

Причина популярности экскаваторов-погрузчиков больше связана с общей тенденцией роста механизации на строительных площадках, когда застройщики с помощью этой техники начинают активно лишать работы неквалифицированных рабочих с лопатой. Колесных экскаваторов на этой волне не становится намного больше – тяжеловесная техника и неквалифицированный труд никак не пересекаются, если, конечно, не считать далеких времен первых пятилеток. Однако некоторое повышение конкуренции на рынке землеройных машин само по себе неплохо – все это ведет к появлению более продвинутой техники.