Двигатели для шасси под спецтехнику
При выборе шасси для построения на его основе спецмашины важно оптимально подобрать силовой агрегат. Какие же варианты двигателей предлагают автопроизводители?
Первым делом необходимо определить, какая нагрузка ляжет на дизель в процессе штатной эксплуатации спецтехники и в режиме пиковых нагрузок. И уже исходя из полученных данных строить силовую линию спецтехники. Учитывать стоит также и режимы работы. Например, мотор шасси может обеспечивать доставку спецтехники на объект и последующий привод спецустановки в процессе ее работы – то есть сперва на мотор возлагается транспортная задача, а затем приводная. Ярким тому примером служат экскаваторы-планировщики, буровые установки, автокраны, машины с кранами-манипуляторами.
Показательным примером такой силовой схемы служит спецмашина УСТ-54532, оснащенная самосвальной платформой и краном-манипулятором ИМ-240-04, созданная инженерами завода «УралСпецТранс» специально для работы в особо сложных условиях, и в том числе при полном отсутствии дорог. Так вот, на шестицилиндровый рядный дизель шасси ЯМЗ-53622-10 (Euro 4) мощностью 240 л.с. возложена задача не только перемещения спецмашины к месту проведения работ, но и привода двух масляных насосов, из которых состоит двухконтурная гидравлическая система. При этом один насосный агрегат стыкуется с коробкой отбора мощности, которая, в свою очередь, агрегатируется с коробкой передач. Другой насос приводится посредством карданного вала от редуктора, смонтированного на раздаточной коробке. Первый контур питает привод установки крана-манипулятора ИМ-240-04, другой обеспечивает требуемое давление в контурах привода самосвальной платформы и навесного оборудования, монтируемого на наконечнике стрелы.
Дизель может отвечать только за перемещение спецмашины. В этом случае мы рассматриваем спецбуксиры, мощные седельные и балластные тягачи. Так, сердцем супертягача Mercedes-Benz Actros 4155 AS 8х8, предназначенного для транспортировки особо тяжелых грузов, является восьмицилиндровый V-образный, дизельный двигатель мощностью 375 кВт/ 510 л.с. (при 1800 об/ мин). Мотор соответствует требованиям Euro 5. Другой пример, на этот раз опять-таки с супертягачом Iveco Trakker A D410T56W E Z 275 T/BU. Его силовым агрегатом является заимствованный у магистрального грузовика Iveco Stralis рядный шестицилиндровый дизель Cursor 13-540. С рабочего объема 12,9 л снимаются мощность 560 л. с. (при 1600–1900 об/ мин) и крутящий момент 2350 Н.м (при 1000–1610 об/мин). Примечательно, что каждый из автопроизводителей выбрал для своего тягача различный по конфигурации мотор – V-образный и рядный. О том, в чем их кардинальное различие применительно именно к работе с тяжелыми машинами, мы поговорим ниже.
Идем в рассмотрении силовых установок дальше. Двигатель внутреннего сгорания может одновременно отдавать свою мощность, необходимую как на движение автомобиля, так и на привод его специального оборудования – то есть поток мощности будет делиться в определенной пропорции. Здесь следует рассматривать широкий спектр комбинированных дорожных машин или, например, автобетоносмесители. Приведем пример такой спецтехники. Интересная модель автобетоносмесителя мод. ТЗА 58140W, базирующаяся на шасси КамАЗ-65201 (самосвальное шасси с колесной формулой 8х4), имеет привод установки от шасси двигателя. В нашем случае это шестицилиндровый рядной конструкции дизель Cummins ISLe400-40. С рабочего объема 8,9 л снимаются мощность 400 л.с. (при 2100 об/ мин) и крутящий момент 1700 Н.м (при 1500 об/мин). Примечательно, что в данном случае коробка отбора мощности установлена между картером маховика двигателя и картером сцепления коробки передач, а крутящий момент передается шестернями на выходной фланец КОМ, далее через эластичную муфту производства фирмы Centa (Германия) и горизонтальный карданный вал на бесступенчато регулируемый аксиально-поршневой гидронасос.
Последний изготавливает завод «Пневмостроймашина» (Екатеринбург) – предприятие, производящее агрегаты и компоненты гидростатических трансмиссий высокого качества. Отметим, что примененная схема привода дает массу преимуществ перед традиционной, в которой используется собственный, автономный дизель. В частности, спецмашина имеет более низкий уровень шумности, что очень ценят транспортники, работающие в крупных городах, на территории которых действуют жесткие требования к шуму. Кроме того, отсутствие отдельного, довольно тяжелого приводного дизеля позволяет увеличить полезную грузоподъемность. И конечно, современный силовой агрегат гарантирует существенную экономию горючего.
Из минусов отметим то, что на один дизель приходится вся нагрузка, а значит, условия его работы идеальными не назовешь. А чем больше нагружен ДВС, тем меньше ресурс агрегата и выше затраты на его обслуживание. Особенно если завод-изготовитель спецмашины, компенсируя тяжелые условия работы силового агрегата, сокращает интервал проведения технического обслуживания спецмашины. В каждом конкретном случае на силовой агрегат ложится нагрузка, с которой он должен справляться, имея определенный запас по мощности, который позволяет ДВС работать не в предельных режимах и демонстрировать при этом приемлемый расход топлива. Иными словами, силовая линия спецмашины должна быть сбалансированной.
Если одного мотора спецмашине мало, то инженеры распределяют нагрузку между двумя силовыми агрегатами, один из которых работает исключительно на привод шасси, то есть отвечает за выполнение транспортной задачи, а другой ДВС целиком и полностью обеспечивает потоком мощности и крутящим моментом специальное оборудование. Распределение мощности в данном случае будет производиться по двум независимым линиям. Приведем пример такого автомобиля. Так, в свое время инженеры ЗАО «Коминвест-АКМТ» в качестве основы фрезерно-роторной снегоуборочной машины ДЭ-210БФ использовали двухосный КамАЗ 54601-60. Так вот для того, чтобы обеспечить крутящим моментом мощное навесное оборудование, а в нашем случае в его качестве применен мощный фрезерно-роторный рабочий орган, был задействован отдельный дизель Cummins L360 20 мощностью 355 л.с. Мотор не просто обеспечивает требуемой мощностью гидропривод, но и разгружает двигатель КамАЗ 740.60-360 шасси, а следовательно, продлевает его ресурс. Кстати, некоторые модели специальных машин предполагают обслуживание силовых агрегатов не по пробегу, а по наработке в моточасах. В случае применения силовой схемы с отдельным дизелем шасси и силовым агрегатом привода специального оборудования интервал обслуживания ДВС может быть как раздельным, так и совмещенным. В последнем случае сокращается простой спецмашины в ремонтной зоне и, следовательно, снижаются потери эксплуатирующей организации.
Еще один классический пример применения двух независимых друг от друга силовых агрегатов являет собой автобетоносмеситель на шасси IVECO Trakker (8х4), созданный инженерами компании «Ивеко-АМТ» в содружестве с компанией «КОМЗ-Экспорт» (марка «Тигарбо») из г. Каменск-Шахтинский. Последняя, к слову, производит технологическое оборудование автобетоносмесителей, в основе которого лежат конструкция и технология компании Schtetter (Германия). Так вот дизелем шасси является силовой агрегат Сursor 13 рабочим объемом 12,88 л, с которых снимается 410 л.с. (301 кВт) при 1515–1900 об/мин и максимальный крутящий момент 1900 Н.м при 1000–1515 об/мин. А в качестве приводного ДВС использован автономный двигатель Deutz. Как видим, в одной и той же спецмашине могут уживаться два мотора, разных по габаритам, весу, мощности и от разных производителей. Кстати, разномарочность есть головная боль службы главного механика спецколонны. По этой причине, прежде чем сделать тот или иной выбор относительно силовых агрегатов, следует поинтересоваться, что по этому поводу думает главный инженер. Его слово в выборе спецтехники решающее, так как именно его служба отвечает за выход машин на линию и их работоспособность.
Рядный или V-образный?
Инженерами компаний – установщиков специального оборудования при выборе двигателя под спецмашину конфигурации дизеля часто не уделяется должного внимания. Считается, что выходных параметров ДВС – его массы, мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива – вполне достаточно для расчета баланса энергосистемы. С одной стороны, это действительно так и есть. Но не стоит забывать и то, что речь в нашем случае идет не о дорожных машинах, а о специальной технике, где конфигурация дизеля имеет значение.
Для того чтобы было понятно, о чем идет речь, приведем такой пример. Так, при комплектации своего мощного седельного тягача Scania R 730 LA 8х4/4 HNB, который предназначен для буксировки полуприцепов с тяжелой крупногабаритной спецтехникой (карьерных экскаваторов и бульдозеров, как в собранном, так и разобранном виде), шведские инженеры в качестве силового агрегата выбрали самую мощную в гамме V-образную «восьмерку» Scania DC 16 21. Мощность силового агрегата равнялась 730 л.с. при 1900 об/мин. Показатель крутящего момента – 3500 Н·м при 1000–1350 об/мин. Так вот в отличие от массовых и широко применяемых в специальной технике шестицилиндровых рядных моторов (R6) именно V-образная «восьмерка» выдает поток мощности более плавно.
Происходит это за счет того, что за один оборот коленчатого вала его цилиндры совершают больше рабочих ходов. А как известно, именно от равномерности передачи потока мощности во многом зависит ресурс агрегатов трансмиссии. В нашем случае – тяжелый седельный тягач – именно на трансмиссию приходятся колоссальные нагрузки при транспортировке особо тяжелых грузов. Пиковые же значения наблюдаются непосредственно в момент трогания автопоезда с места. Примечательно, что первоначально большие затраты на комплектацию спецмашины более дорогим V-образным мотором в дальнейшем окупаются сторицей.
