Новое в конструкции фронтальных погрузчиков

Прогресс на основе электронного управления нового уровня

Невозможно было бы достичь такого высокого уровня автоматизации систем управления без современных электронных технологий, которые обеспечивают исключительно высокую точность контроля всех агрегатов и систем фронтального погрузчика. Электроника внесла кардинальные изменения в процессы управления двигателями. О таких возможностях по управлению процессом впрыска топлива, такой высокой точности дозирования подачи топлива раньше нельзя было и мечтать. Теперь можно получить от двигателя мощность точно в тот момент, когда она необходима, и ровно столько, сколько нужно, не больше, а также выполнить требования современных экологических норм для дорожно-строительной техники.

Раньше каждым агрегатом или системой управляли отдельные электронные блоки. Не так давно появилась возможность интегрировать деятельность электронных систем через шину CAN. Агрегаты и системы погрузчика теперь буквально «общаются» друг с другом. Двигатель и трансмиссия работают с обратной связью слаженно, как единая система. Величина мощности, которую развивает двигатель в каждый конкретный момент, согласуется с потребностями трансмиссии. Трансмиссией управляет электронная система, которая получает, анализирует и учитывает данные от целого ряда датчиков, расположенных не только в трансмиссии, но и на двигателе, и в гидросистеме. Это позволяет трансмиссии (коробке передач и гидротрансформатору) работать с оптимальным к.п.д. при любых условиях и нагрузках. Благодаря этому повышаются топливная экономичность и мощность двигателя и уменьшается уровень вредных выбросов в отработавших газах. За счет повышения точности выбора момента переключения передач трансмиссии движение машины стало комфортнее.

Фронтальные колесные погрузчики среднего класса по массе, о которых в основном идет речь в статье, это универсальные машины, которые широко используются в современном строительстве, коммунальном хозяйстве, щебеночных карьерах и т. д. Выполнять самые различные задачи им помогает обеспеченная электронным управлением возможность выбирать любой из нескольких режимов работы двигателя и машины, изменять настройки параметров погрузчика, реализовать такие полезные функции, как «возврат к положению копания», «возврат к положению транспортного движения», «контроль плавности хода». Эти действия оператор может производить с помощью электронной клавиатуры или сенсорного экрана не покидая кабины. Подбор параметров машины к условиям конкретной работы помогает обеспечить максимальную производительность при минимальных расходах топлива и минимальном износе деталей двигателя.

Система Monitor Mirror («зеркало в мониторе»), которую сначала применяли только на дорогих легковых автомобилях, теперь может устанавливаться и в погрузчиках. Она существенно увеличивает функциональность цифрового дисплея. С помощью этой системы оператор может легко и просто просматривать на экране монитора показания приборов с панели машины, на экране будут визуализироваться характеристики, отражающие состояние и настройки рабочих параметров машины, также можно получить информацию о пройденном расстоянии, изображение с опционной камеры заднего вида.

Усовершенствованное управление гидросистемой

В прошлом в гидросистемах фронтальных погрузчиков обычно использовались шестеренные и лопастные насосы, надежные и недорогие по цене, замена их тоже обходилась недорого. Аксиально-поршневые гидронасосы широко применялись в гидросистемах экскаваторов на протяжении более 30 лет, но они имели недостатки – дорого стоили и требовали «тонкой» настройки при каждом изменении условий работы для того, чтобы обеспечить высокую производительность гидросистемы. При правильной настройке они работали очень экономично. В настоящее время гидронасосами управляет электроника, и с ее помощью насосы можно настраивать буквально мгновенно прямо во время работы. Благодаря этому производители получили возможность существенно повысить точность, экономичность и производительность работы фронтальных погрузчиков. У многих фронтальных погрузчиков в гидросистемах простые шестеренные насосы теперь заменены на аксиально-поршневые.

Совершенствование электронных систем управления и использование аксиально-поршневых насосов позволило реализовать идею создания гидросистем с регулированием производительности в зависимости от нагрузки и реально управлять потреблением мощности в машине, увеличивая экономичность и производительность. В старых гидросистемах размерность шестеренного насоса была относительно невелика, и повышать ее было нельзя – вращая большой шестеренный насос, двигатель мог просто заглохнуть на малых оборотах. В первых гидросистемах с регулированием производительности в зависимости от нагрузки по аналогии использовались сравнительно небольшие гидронасосы, и особой разницы между системами старого образца (с шестеренными и лопастными насосами) и системой с регулировкой производительности не чувствовалось. Однако производители погрузчиков скоро убедились, что в системах с регулированием производительности, оснащенных даже большими аксиально-поршневыми насосами, двигатель не заглохнет на малых оборотах, а на больших оборотах двигателя новый насос может развить очень высокую производительность, особенно если системы управления двигателя и гидросистемы связаны через шину CAN. Благодаря этому возможности и производительность современных погрузчиков стали намного выше.

Заметим, что на фронтальных погрузчиках среднего весового класса получили широкое распространение гидростатические трансмиссии.

Функциональные возможности электрогидравлического управления также увеличились после того, как в них стали использовать электронные системы. С помощью электрогидравлического управления можно регулировать многие параметры. Конечно, то же можно делать и с помощью сервоуправления, но механическим способом. Электрогидравлическое управление можно расположить более удобно. Органы управления устанавливаются на подлокотники сиденья оператора (это делают многие производители), их положение можно регулировать так, как удобно оператору.

Монитор позволяет оператору лучше контролировать величину потока в гидроконтуре навесного орудия и тем самым повысить качество управления этим оборудованием, просто устанавливать режимы работы в зависимости от типа и условий работ, легко регулировать таймер системы автоматического уменьшения оборотов холостого хода двигателя для повышения топливной экономичности и регулировать длительность интервалов включения реверса вентилятора для очистки радиаторов системы охлаждения.

Квалифицированный, хорошо обученный оператор может лучше реализовать преимущества такой системы управления. Но иногда бывает, что оператор включает режим максимальной мощности и выполняет на нем все работы, даже такие, которые можно было бы легко и быстро производить на экономичном режиме ЕСО и сэкономить при этом топливо.

Оператору намного проще работать, особенно если он малоопытный, когда система управления погрузчика сама автоматически выбирает режим работы в зависимости от ее условий. А если имеются еще и сложные, но автоматически активирующиеся функции, такие как «возврат к положению копания» и «возврат к транспортному положению», это еще больше упрощает работу и повышает ее экономичность и производительность.

Рычажный механизм ковша и траектория подъема

Многие модели среднего типоразмера оснащаются Z-образным механизмом запрокидывания ковша и стрелами с параллельной траекторией подъема ковша. Механизм запрокидывания Z-образного типа предпочитают большинство операторов, выполняющих земляные работы, в ходе которых им приходится загружать и транспортировать большое количество грунта и других материалов.

Версии погрузчиков с вертикальной траекторией подъема ковша или погрузчики-носители сменного навесного оборудования чаще используются для погрузки поддонов с грузами с помощью вилочных захватов. Кроме того, что на протяжении всего цикла погрузки они сохраняют ровное положение рабочего оборудования (вил), в них, как правило, обеспечивается лучший обзор груза и рабочей зоны. Но это отнюдь не означает, что такой погрузчик не может развивать высокую производительность при землеройных работах. Если погрузчик используется как носитель сменного навесного оборудования и хорошо выполняет погрузочно-транспортные операции, он все равно остается при этом высокопроизводительной землеройной машиной.

Концепция вертикальной траектории подъема широко распространена и давно используется в погрузчиках с бортовым поворотом. Родоначальником такой конструкции стали мини-погрузчики New Holland. Владелец фронтального колесного погрузчика с вертикальной траекторией подъема может использовать на погрузке самосвалов машину меньшего типоразмера, то есть намного менее затратную. Погрузчик грузоподъемностью 5 т обычно оснащается ковшом емкостью 3 м³, а погрузчик г/п 7 т – ковшом 4,2 м³. У последнего ковш больше на 40%, а затраты на эксплуатацию и владение вдвое больше по сравнению с первым погрузчиком.

Выбор погрузчика

Поскольку фронтальные погрузчики рассматриваемого диапазона типоразмеров имеют универсальное назначение и не являются узкоспециализированными, стоимость машины при покупке имеет определяющее значение. Из-за высокой конкуренции в этом рыночном секторе производители стремятся создать машины с минимальной стоимостью. Потребители покупают погрузчики, ориентируясь кроме цены на их технические характеристики и комплектацию. У большинства машин спецификации очень похожи, и разницу между погрузчиками различных брендов можно увидеть только в эксплуатации. К сожалению, люди, как правило, не берут машины в опытную эксплуатацию. Рекомендуем при выборе погрузчика попробовать его в работе, прежде чем принимать решение о покупке.

Обзор по моделям

Выпуск новых моделей фронтальных погрузчиков практически у всех ведущих мировых производителей связан с внедрением двигателей нового экологического класса Stage IV/ Tier 4 Final, требования которого недавно вступили в силу в ряде стран.

Liebherr

Для китайского и других развивающихся рынков, включая Россию, компания Liebherr выпустила в 2016 г. линейку фронтальных колесных погрузчиков XPower, отличающихся инновационной трансмиссией с разделенными потоками мощности в стандартной комплектации, которая представляет собой комбинацию гидростатического и механического приводов. Электронная система Liebherr Power Efficiency переключает без разрыва поток мощности с привода одного типа на другой в зависимости от условий работы. Например, гидростатическая передача хорошо работает при выполнении коротких циклов погрузки материалов в штабель, а механическая выгодна при переездах на большие расстояния и движении на подъем. Таким образом, в трансмиссии XPower сочетаются преимущества обоих видов передачи мощности. Как утверждается, такая конструкция обеспечивает до 30% экономии топлива по сравнению с моделями, оснащенными традиционной трансмиссией. Эта инновационная трансмиссия практически не увеличила стоимость машин.

Трансмиссия выполняет также основную работу при торможении, а традиционные колесные тормоза несут лишь вспомогательную функцию и соответственно изнашиваются меньше на 25% по сравнению с традиционной схемой ходовой части.

К тому же все модели новой линейки получили усиленные мосты. Дифференциалы мостов самоблокирующиеся, автоматические.

Ковши усиленные, с увеличенной по сравнению с моделями предыдущей серии емкостью. Система охлаждения располагается под кабиной, где самый чистый воздух. Ширина и высота кабины увеличены примерно на 100 мм. Управление осуществляется с помощью сенсорного экрана. Погрузчики оснащаются телематической системой Liebherr LiDAT.

В составе этой серии шесть моделей, начиная с L550 XPower до L586 Xpower, массой от 17,7 до 33,7 т, с двигателями мощностью от 140 до 263 кВт.

Volvo CE

На погрузчиках, начиная с мод. Volvo L110H и выше, по типоразмеру оператор может использовать бортовую систему взвешивания Load Assist («помощь при погрузке», выпущена в 2016 г.). Она обеспечивает сбор и предоставление информации о величине полезной нагрузки на машину в режиме реального времени и возможности для руководителя давать задания и полностью контролировать работу машины. Более широкими функциональными возможностями обладает система Co-Pilot («второй пилот-помощник», выпущена в 2016 г.) с 10-дюймовым дисплеем на платформе Android, которая «общается» с оператором в диалоговом режиме и помогает ему управлять транспортным движением погрузчика.

Volvo CE предлагает различные подходы к организации управления погрузчиком. Компания использует сервоуправление на своих фронтальных погрузчиках самых малых типоразмеров и переходит на электрогидравлические органы управления на погрузчиках, начиная с мод. L110 и выше. Volvo стремится ограничить разнообразие возможностей выбора для оператора. «Мы часто получаем жалобы, что выбор слишком велик и операторы путаются при выборе, им не нравится, когда слишком много переключателей или вариантов выбора в экранном меню», – пояснил представитель компании. Volvo CE предлагает на погрузчиках возможность выбирать из нескольких режимов переключения трансмиссии, которые позволяют устанавливать и изменять моменты переключения передач в зависимости от оборотов двигателя.

На погрузчиках, начиная с мод. Volvo L110Н и выше, оператор может задавать и менять величину потока в гидроконтурах и чувствительность управления. Volvo CE была одной из первых компаний, внедрившая на своих погрузчиках технологии регулирования производительности гидросистемы в зависимости от нагрузки. Компания называет эту систему «интеллектуальная система регулирования производительности в зависимости от нагрузки», потому что используется электроника для повышения экономичности и производительности работы машин.

На погрузчиках Volvo также имеется система «педаль акселератора режима ЕСО (экономичного)». «Если при данной работе не нужна полная мощность двигателя, педаль ЕСО не дает повысить мощность двигателя выше заданного уровня и тем самым помогает экономить значительное количество топлива. Машинам этого типоразмера большую часть рабочего времени не требуется полная мощность двигателя», – рассказал специалист компании.

Hitachi Construction Machinery (Europe)

Hitachi в 2016 г. вывела на европейский рынок свои новые фронтальные колесные погрузчики шестого поколения ZW-6. Эти машины оснащены инновационной гидросистемой, которая уменьшает потери мощности и помогает сократить потребление топлива до 12%.

Например, при разработке новой мод. ZW180-6 создатели стремились улучшить круговой обзор рабочей зоны с места оператора – были перенесены на другие места трубы системы выпуска и забора воздуха, скруглена линия капота моторного отсека, в стандартную комплектацию была включена камера заднего вида, передающая изображение на монитор в кабине. Машина имеет высокую производительность за счет высоких значений грузоподъемности, усилия копания, скорости движения и топливной экономичности. Погрузчик оснащен двигателем, в конструкцию которого входят высокопроизводительная система рециркуляции отработавших газов EGR с промежуточным охлаждением, система топливоподачи Common Rail и окислительный нейтрализатор отработавших газов DOC.

Погрузчик Hitachi ZW370-6 оснащен двигателем мощностью 289 кВт и ковшом емкостью (по ISO, с «горкой») от 4,8 до 5,6 м³ при эксплуатационной массе от 33,7 до 34,3 т. Погрузчик комплектуется 6-цилиндровым турбированным двигателем рабочим объемом 15,68 л с жидкостным охлаждением. Он имеет два режима работы: один для выполнения обычных операций с высокой топливной экономичностью и второй режим, мощностный – для более тяжелых и сложных задач. Предлагается опционная функция автоматического выключения двигателя после длительной работы на холостом ходу для экономии топлива. Новый гидроконтур обеспечивает совместную работу ковша и стрелы при выполнении погрузки с приоритетом работы ковша при выполнении этих операций.

ООО «РМ-Терекс»

Компактные фронтальные погрузчики серии Terex TL предназначены для выполнения наиболее сложных и тяжелых строительных и земляных работ. Эти погрузчики развивают высокую производительность при выполнении различных работ в строительстве благодаря их усовершенствованной системе рулевого управления и гидростатическому приводу с параллельной кинематической схемой, а также благодаря системе интеллектуального управления Terex Smart Control. Новое меню управления, напоминающее меню современных смартфонов, позволяет легко перемещаться по опциям и информации, настраивать машину в соответствии с выполняемой работой и предпочтениями оператора, а размер экрана в 3,5 дюйма позволяет легко читать данные о работе машины и двигателя, отображаемые в реальном времени. Система показывает величины потока жидкости в гидроконтурах в наглядной графической форме, позволяет включать экономичный режим работы двигателя, управлять кондиционером, включать-выключать быстродействующий адаптер навесного оборудования и т. д.

В линейке (выпуска 2015 г.) четыре модели: TL65, TL80, TL100 и TL120 массой от 3,9 до 6,8 т и мощностью от 36,4 до 62,5 кВт. Для погрузчиков предлагается широкий ассортимент сменного навесного оборудования.

В этом году на выставке «СТТ» (павильон 3, зал 14, стенд 14-400) рыбинский Завод «Дорожных машин» представляет свой фронтальный погрузчик DM-34 «Волжанин». Эта новая модель грузоподъемностью 3,4 т, с объемом ковша 1,9 м³ в стандартной комплектации, разработанная для российского рынка, оборудована дизельным двигателем Д-260.2 мощностью 123 л.с. производства ПО «Минский моторный завод» и гидромеханической трансмиссией с 4-скоростной коробкой передач. Комфортабельная кабина с возможностью установки кондиционера и магнитолы MP3 отвечает современным эргономическим требованиям. Регулируемая рулевая колонка и удобное регулируемое сиденье оператора позволят чувствовать себя на рабочем месте комфортно. В качестве органов управления предлагаются традиционные рычаги или джойстик. По желанию заказчика на погрузчик может быть установлена дополнительная гидролиния для гидравлического навесного оборудования. К преимуществам погрузчика DM-34 Завода «Дорожных машин» перед импортными аналогами можно отнести конкурентоспособную цену, доступность и невысокую стоимость запасных частей, простоту эксплуатации и сервисного обслуживания, нетребовательность к топливу. Кроме того, конструкторский отдел ЗДМ чутко реагирует на запросы клиентов и готов предложить решения, специально разработанные с учетом особенностей эксплуатации погрузчиков.