Трансмиссия экскаватора-погрузчика – важнейший фактор его эффективности
Преимущества и недостатки видов трансмиссии
В современных экскаваторах-погрузчиках используются в основном гидравлические трансмиссии – гидродинамические и гидростатические (гидрообъемные).
В устройстве гидродинамической трансмиссии основную роль играют лопастные динамические насосы и турбины. Мощность передается напрямую, с помощью гидромуфты или гидротрансформатора. Это обусловливает и возможность передачи большей мощности, чем может передать аналогичная гидростатическая трансмиссия. Отсутствие трубопроводов, РВД – существенный «плюс» использования этого типа трансмиссии. В гидродинамических трансмиссиях обычно используется от трех до шести передач, задающих скорость движения вперед/ назад. Существует две схемы переключения передач. Механическое переключение осуществляется с помощью стандартной КП, этот тип переключения получил название PowerShuttle. А вот переключение передач с использованием автоматических или полуавтоматических КП обозначается термином PowerShift. Для переключения скоростей в системе PowerShuttle требуется остановка машины, а с помощью системы PowerShift переключение можно производить под нагрузкой, то есть буквально на ходу.
Второй тип трансмиссии – гидростатическая: от гидронасоса вращение передается на гидромотор, приводящий в движение колеса. Она характеризуется простотой обслуживания, широкими функциональными возможностями, имеет компактные размеры и небольшую массу. Благодаря сравнительно простой конструкции с минимальным числом элементов гидростатическая трансмиссия очень надежна. Управление экскаватором-погрузчиком с такой трансмиссией осуществляется без механической связи, что дает возможность конструктору более свободно, не придерживаясь жестких рамок, выбирать расстояние между приводом и ведомыми узлами. Также гидростатическая трансмиссия характеризуется бесступенчатым регулированием скорости движения, возможностью направлять дополнительную мощность, отключив трансмиссию, на те или иные гидравлические компоненты машины. Гидростатическая трансмиссия обеспечивает «миллиметровую» точность при движении экскаватора-погрузчика, она долговечнее, но и дороже гидродинамической. И это, пожалуй, единственный ее существенный «минус».
Гидравлические трансмиссии дают возможность реализовывать несколько режимов управления колесами машин: управление одной осью, всеми колесами одновременно «след в след» либо «крабовый ход».
CNH: историческое первенство плюс современные достижения
Корпорация CNH сегодня объединяет 12 брендов. Два из них, предприятия Case Construction и New Holland Construction, производят экскаваторы-погрузчики, которые пользуются спросом в мире, в том числе и в России.
Компания Case является пионером в области производства экскаваторов-погрузчиков: серийный выпуск первой в мире подобной машины Case 320 был начат в 1957 г. В дальнейшем, вплоть до настоящего времени, компания только совершенствовала и расширяла модельный ряд выпускаемых ею экскаваторов-погрузчиков. Сегодня на планете работает около 750 млн машин Case!
В 2010 г. инженеры Case представили покупателям экскаваторы-погрузчики серии T, которая сегодня успешно реализуется на российском рынке. Все шесть моделей серии комплектуются двигателями FPT Industrial мощностью от 86 до 110 л.с. Машины отличаются оригинальным внешним и внутренним дизайном. В модели серии был внесен ряд изменений, улучшивших их эксплуатационные характеристики по сравнению с параметрами машин предыдущих серий.
Трансмиссия для экскаваторов-погрузчиков Case поставляет итальянская компания Carraro SpA. Это международная промышленная группа со штаб-квартирой в итальянской Падуе. С 1970-х гг. компания сосредоточилась на производстве трансмиссионных систем, и сегодня кроме производства в Италии заводы Carraro успешно работают в Индии, Польше, Аргентине, Германии, КНР.
На заводе CNH Industrial в Набережных Челнах сегодня серийно производится одна из моделей серии – экскаватор-погрузчик Case 570T 2WD. Это самая легкая модель серии с эксплуатационной массой 7,71 т. В ней используется трансмиссия Carraro 2WD TLB1 с сервоуправлением PowerShuttle. В моделях серии T применяются КП PowerShuttle и КП PowerShift. В случае использования систем PowerShift оператор может управлять четырьмя скоростями вперед и таким же количеством скоростей заднего хода, причем гидравлически управляемые муфты и клапаны управления позволяют плавно переключать скорости на ходу, мягко менять направление движения. Если покупатель приобретает машину для эксплуатации на строительных объектах, где отсутствует твердое покрытие и экскаватору-погрузчику необходимо мощное сцепление с опорной поверхностью, то в Case могут помочь, установив, например, предлагаемую в качестве опции трансмиссию Carraro 4WD TLB1, и покупатель получит полноприводную мод. 570T 4WD.
Если говорить о мостах, то в мод. 570T 2WD конструкторы Case использовали надежный передний рулевой мост собственного производства CNH. Он монтируется по схеме «шарнир выше центра» и имеет возможность качания на ±10,5°. Во всех остальных моделях серии используется также трансмиссия Carraro. В мод. 570Т 4WD задействован передний мост Carraro 26.17 с возможностью качания на ±8,5°, а остальные модели комплектуются мостами, качающимися на ±11°. В качестве задних мостов на всех модификациях применяются мосты Carraro 28.32M жесткого типа, причем в мод. 580Т, 580ST и 590ST предусматривается возможность блокировки дифференциала переднего моста, а в мод. 695ST оператор может блокировать дифференциал как переднего, так и заднего моста. Совмещая в конструкции мосты качающегося и жесткого типа, специалисты Case обеспечили машинам серии T хорошую устойчивость даже при работе на очень неровных поверхностях.
New Holland производит экскаваторы-погрузчики уже более полувека, а точнее с 1966 г. И последние 20 лет компания успешно реализует эту спецтехнику на нашем рынке. Экскаваторы-погрузчики серии B отличаются высокой маневренностью и экономичностью расхода топлива, который снижен не менее чем на 10% по сравнению с аналогами других марок. В мод. В90В применяется трансмиссия PowerShuttle 4x4 с механизмом блокировки дифференциала на задней оси. Трансмиссия в мод. В110В предлагается покупателям в двух исполнениях: основной вариант 4х4 и в качестве опции трансмиссия с колесной формулой 4х2.
Четырехскоростная КП с сервоприводом производит переключение плавно даже при резком изменении направления движения. В трансмиссии 4х2 обеспечивается переключение передач при полной нагрузке. Такая особенность конструкции упрощает перемещение экскаватора своим ходом на значительные расстояния, а также сокращает время рабочего цикла.
В 2017 г. модельный ряд серии был дополнен экскаватором-погрузчиком мод. В80В. В машине используется надежная и долговечная трансмиссия Carraro 4WD 4x4 PowerShuttle. Задний мост у В80В жесткий, фиксированный, а передний – качающийся на угол ±8°. Такой мост обеспечивает хороший контакт колес с опорной поверхностью, придает машине устойчивость, позволяет даже по бездорожью осуществлять движение без пробуксовки.
Во всех моделях экскаваторов-погрузчиков NH серии B также используется трансмиссия Carraro с КП PowerShuttle 4x4, задняя ось оснащается механизмом блокировки дифференциала. Имеется кнопка отключения трансмиссии, с помощью которой оператор имеет возможность направить всю мощность двигателя за счет отключения трансмиссии на повышение гидравлической энергии фронтального навесного оборудования.
Штатно машины комплектуются многоцелевым ковшом погрузчика и, естественно, экскаваторным оборудованием. Имеется выделенная гидравлическая линия для подключения отдельных видов навесного оборудования, эксплуатация которых требует дополнительной мощности. С помощью специальной переходной панели на машины быстро устанавливают и демонтируют гидромолоты, ковши различного типа и емкости, вилы.
PM-TEREX и ELAZ единодушны в выборе трансмиссии
Экскаватор-погрузчик от ЗАО «Тверской экскаватор» мод. TLB 825 массой 7,6 т обладает отличной управляемостью и маневренностью на строительной площадке, а возможность торможения одним бортом сокращает диаметр разворота. Серийный выпуск мод. TLB 825 начался в 2015 г. Пока это единственный экскаватор-погрузчик тверского завода. От двигателя Perkins усилие передается к колесам с помощью трансмиссии Carraro SynchroShuttle с сервоуправлением и синхронизирующим гидротрансформатором с передаточным отношением 2,88. Мосты Carraro с рабочими дисковыми тормозами и полностью разгруженными полуосями, с планетарными бортовыми редукторами в ступицах колес хорошо выдерживают самые тяжелые условия эксплуатации, демонстрируя высокую грузоподъемность и оптимальное тяговое усилие. Передний качающийся мост с углом качания ±16° гарантирует машине высокую устойчивость.
Режим 4WD, означающий привод на все колеса, используется для повышения проходимости машины. А вот эксплуатация в режиме 2WD характеризуется экономией топлива и бережной эксплуатацией трансмиссии при самостоятельном перемещении экскаваторов-погрузчиков с объекта на объект.
Синхронизированная 4-ступенчатая КП с сервоуправлением позволяет переключать передачи под нагрузкой, резко, но безопасно менять направление движения машины.
С 2013 г. на АО «ПО ЕлАЗ» работает линия по сборке четырех моделей серии ELAZ-BL из машинокомплектов экскаваторов-погрузчиков Tarsus, разработанных турецкой компанией Ҫukurova. Экскаваторы-погрузчики ELAZ-BL – это еще один показательный пример импортозамещения в отрасли. Производство ELAZ-BL полностью локализовано в России. Безопасность, надежность и экологичность модельного ряда ELAZ-BL подтверждается соответствующими сертификатами, а российская сборка дает определенные привилегии покупателю при приобретении техники. Экскаваторы-погрузчики ELAZ-BL оснащаются мостами Carraro, передним и задним, а также полуавтоматической трансмиссией Carraro, причем с возможностью электрогидравлической блокировки дифференциала на задней оси. Угол качания передней оси составляет ±16°. В стандартной комплектации привод осуществляется на все колеса. Включение полного привода происходит с помощью переключателя на передней приборной панели. Переключение между режимами 2WD и 4WD электрогидравлическое, а переключение трансмиссии на нейтраль производится джойстиком погрузочного устройства. Трансмиссия может отключаться оператором нажатием кнопки в кабине, а также включением тормозной системы. Надо сказать, что нагрузка на машину, будь то погрузка или разгрузка грузов, или движение по склону, совершенно не влияет на процесс переключения скоростей. Максимальная скорость машины – до 40 км/ч.
Трансмиссия экскаваторов-погрузчиков Bobcat – от разных производителей
Bobcat – эту марку спецтехники знают сегодня даже люди, мало связанные со строительно-дорожным оборудованием. Что касается экскаваторов-погрузчиков Bobcat, то в серии В, которую Bobcat успешно реализует на российском рынке, компания учла весь передовой мировой опыт. В частности, для надежной работы трансмиссии инженеры Bobcat сделали упор на продукцию компаний Carraro и ZF, являющихся «законодателями мод» в области производства компонентов трансмиссии.
В мод. B780 и B700 были установлены трансмиссии, созданные инженерами компании Carraro. Операторы мод. B700 и B780 имеют возможность использовать привод на два колеса, включать полный привод, с симметричным поворотом всех четырех колес («колея в колею»). Также машины могут совершать боковое перемещение, которое именуют «крабовым ходом».
Переключение передач в мод. B700 осуществляется с помощью механической КП Synchro Shuttle с сервоприводом переключения. А мод. B780 стандартно комплектуется автоматической КП PowerShift. Допустимая нагрузка на ось переднего моста – 10 т, а колебание, или осцилляция, его составляет ±16°. На заднем жестком мосту имеется возможность блокировать дифференциал.
А вот в мод. Bobcat B730 и B750 используется трансмиссия, поставляемая концерном ZF. Передний мост ZF может отклоняться на угол ±20°, а задний мост, также являющийся продуктом немецкой компании, в стандартной комплектации оснащен блокиратором дифференциала. В работе обоих моделей участвует 4-ступенчатая механическая КП PowerShift, созданная также ZF. Основное различие моделей между собой в том, что мод. B750 имеет разновеликие колеса, а управление оператор осуществляет не рычагами, а гидравлическими джойстиками.
LiuGong в России марка известная
Концерн Guanxi LiuGong Machinery Co., Ltd, в 2011 г. вошедший в двадцатку мировых лидеров – производителей спецтехники, удерживает ведущие позиции на рынке и сегодня. Компания традиционно использует в собственных конструкциях машин оригинальные комплектующие таких брендов, как ZF, Cummins, Kawasaki, Yanmar, Permco, Carraro, что, несомненно, свидетельствует о высоком качестве и надежности продукции LiuGong.
Это предприятие – стратегический партнер многих производителей, продукция которых является общепризнанным эталоном качества в соответствующих отраслях. Среди наиболее известных японская компания Kawasaki, крупнейший в мире производитель гидравлических систем; американский гигант Cummins, выпускающий двигатели; компания ZF Passau GmbH из Германии, прославившаяся производством мостов и трансмиссий, а также уже не раз упоминавшийся итальянский бренд Carraro. Доверие к технике китайского производителя в мире подтверждается цифрами: только в 2017 г. 7508 ед. спецтехники LiuGong было продано за рубеж. Объемы производства концерна LiuGong постоянно растут за счет внедрения новейших технологий, инвестирования в инновационные проекты, появления новых рынков сбыта.
Разработка экскаватора-погрузчика CLG 777A-S массой около 9 т осуществлялась по технологии бренда Caterpillar, машина с 2008 г. успешно реализуется в России. В качестве главного привода в конструкции используется либо турбированный двигатель Weichai WP4G95E221 мощностью 92,5 л.с., выпускаемый в КНР по лицензии Deutz, либо 98-сильный мотор Perkins 1104D-44T. Машина чрезвычайно маневренна, 4-скоростная КПП обеспечивает перемещение со скоростью до 38 км/ч, а также подъем по поверхности с 20-градусным уклоном. Управление с помощью джойстиков помогает оператору быстро, точно и аккуратно выполнять самые сложные рабочие движения.
Надежную работу экскаватора-погрузчика CLG 777A-S в немалой степени обеспечивает трансмиссия 4WD Carraro TLB1-UP с колесной формулой 4х4 и отключаемым полным приводом. Повышенную проходимость и устойчивость машине придают мосты Carraro: передний поворотный и задний с механизмом блокировки дифференциала. Предусмотрена также возможность движения колес «крабовым ходом». Эта функция позволяет машине работать вблизи стен и ограждений. Рулевое управление соединено с гидроусилителем Eaton, благодаря чему дополнительно улучшается плавность управления и маневренность экскаватора-погрузчика.
JCB, Hyundai, Сaterpillar «чужой» трансмиссии не доверяют
Многие достижения инженеров JCB, расширившие производственные возможности экскаваторов-погрузчиков, стали сегодня неотъемлемыми функциями в машинах всех производителей подобных машин. Специалисты JCB справедливо гордятся, что их компания первой внедрила использование в экскаваторах-погрузчиках полного привода, телескопической рукояти экскаватора, гидротрансформатора, трансмиссии PowerShift, управления всеми колесами, гидравлического смещения оси копания экскаватора и другие новации.
В экскаваторах-погрузчиках новейшей серии Eco, в мод. 3CX Eco или 4CX Eco 6-скоростная автоматическая трансмиссия производства JCB характеризуется оптимально подобранными передаточными числами, обеспечивающими высокое усилие толкания, а вмонтированный в пол кабины механизм включения пониженной передачи позволяет оператору переключить скорость на ступень ниже прямо в процессе работы. Возможность переключения скоростей под нагрузкой повышает усилие толкания, инженеры компании утверждают, что оно вырастает не менее чем на 18%.
На машинах серии Eco система рулевого управления полностью гидрофицирована и имеет три режима: в одну сторону можно поворачивать 2 или все 4 колеса, также есть возможность поворота четырех колес в противоположные стороны «след в след». Управление осуществляется с помощью 3-позиционного переключателя, расположенного на передней панели в кабине. В машинах установлена полуавтоматическая 4-скоростная КП JCB PowerShift, которая делает управление легким и способствует достижению максимальной производительности. Благодаря электрическому управлению передачи на ходу переключаются очень плавно. В системе JCB PowerShift используется один рычаг переключения передач и реверс на рулевой колонке. В JCB разработана и 6-коростная КПП JCB Autoshift, предназначенная для выполнения особо тяжелых погрузо-разгрузочных работ.
В мод. 4CX Eco оператор имеет возможность использовать три режима рулевого управления. При обычных не очень ответственных работах на стройплощадке используется управление двумя колесами. При более сложных работах на тесных участках, ограниченных различными препятствиями, применяется управление всеми четырьмя колесами. А выполнить земляные работы непосредственно у зданий при необходимости копать буквально вплотную к стенам поможет «крабовый ход». Дополнительное использование системы EcoRoad, принцип действия которой заключается в блокировке работы гидротрансформатора TorqueLock, принесло снижение потребления топлива в экскаваторах-погрузчиках Eco до 25% при одновременном увеличении скорости до 10%.
Две модели экскаваторов-погрузчиков корейского концерна Hyundai, представленные на нашем рынке, также оснащены автоматическими КП, разработанными и изготовленными инженерами корейского бренда. В экскаваторе-погрузчике мод. H940S используется КП с четырьмя скоростями переднего хода и двумя заднего. Выбор режимов трансмиссии оператор осуществляет с помощью небольшого рычага, установленного под рулем. Рычаг имееет 3 положения: «вперед–нейтраль–назад», а порядковый номер передачи устанавливается вращением делений на этом же рычаге-рукоятке, имеющем форму цилиндра.
Вторая машина Hyundai мод. H940S-4WS с равновеликими колесами оснащена коробкой с пятью скоростями для движения вперед и тремя назад. В функциях управления оператор может выбрать и включить «крабовый ход».
Экскаваторы-погрузчики Caterpillar поступают в Россию из Великобритании, потому что уже 30 лет эта техника собирается именно там. Разработку и выпуск трансмиссии для экскаваторов-погрузчиков Cat, так же, как и в компании JCB, американский машиностроительный гигант никому не доверяет и производит на своих мощностях. В мод. 422F2, 428F2 снаряженной массой 7,53 и 8,42 т соответственно используются механические КП. Еще в двух моделях серии, а именно 432F2 и 434F2, по желанию заказчика устанавливается либо механическая, либо автоматическая КП производства Caterpillar. Причем покупателям предлагается также вариант установки автоматической КП с возможностью блокировки гидротрансформатора.
Мод. 444F2 на равновеликих колесах с управлением навесного оборудования с помощью джойстика комплектуется автоматической коробкой передач. Гидротрансформатор с муфтой блокировки обеспечивает жесткую связь между силовым блоком и трансмиссией при движении «своим ходом». Такое конструкторское решение позволяет на 16% снизить расход топлива и на 11% увеличить среднюю скорость. Гидротрансформатор с муфтой блокировки – это очень важный узел для машин, которые часто вынуждены перемещаться самостоятельно между удаленными рабочими площадками.
Оператор экскаватора-погрузчика 444F2 может управлять сразу всеми колесами машины, что позволяет ему значительно повысить маневренность и использовать 3 режима управления: обычный двумя передними колесами, «крабовый ход» и «след в след», т. е. управление четырьмя колесами, что обеспечивает минимальный радиус разворота.
Экскаваторы-погрузчики Cat серии F2, которые сегодня реализуются в России, оборудованы мостами Cat для тяжелых условий эксплуатации. Мосты отличаются высокой прочностью, низким уровнем шума и обеспечивают превосходное сцепление даже на пересеченной местности. Трехкамерная система обеспечивает постоянную смазку передаточного механизма и подшипников при любых наклонах. Полная блокировка дифференциала входит в стандартную комплектацию экскаватора-погрузчика Cat, гарантируя максимальное тяговое усилие в любых условиях.
Трансмиссия строительного оборудования, особенно такого сложного, как экскаватор-погрузчик, является одним из наиболее ответственных механизмов в конструкции этих машин. Оптимально выбранный тип трансмиссии и надежная ее работа обеспечат оператору полное взаимодействие с машиной, позволяя выполнять весь комплекс соответствующих работ с максимальной эффективностью.
