Двигатели машин для земляных работ

Землеройная техника: виды и сферы применения

Землеройная техника – это линейка спецмашин, без которых не обойтись при осуществлении следующих видов работ:

• Возведение зданий и сооружений;
• Строительство автодорог;
• Устройство коммуникаций и инженерных сетей;
• Разработка грунта;
• Добыча полезных ископаемых и многое другое.

Данная спецтехника выпускается как отечественными, так и зарубежными производителями. К качеству ее изготовления предъявляются особые требования, поскольку от надежности землеройной техники напрямую зависит скорость и качество выполняемых работ.

Высококачественная землеройная техника способна быстро и результативно выполнять операции по разработке абсолютно любых грунтов, включая заболоченные и мерзлые почвы. Эти машины активно применяются при разработке полезных ископаемых, поскольку легко справляется как с тяжелыми грунтами, так и с горными породами. Кроме этого, без землеройных машин не обходится ни одна стройплощадка – ее применяют для устройства котлованов, траншей и пр.

Механическая выемка грунта — это вспомогательный процесс при прокладке траншей, рытье котлованов, канав, и других строительных мероприятий.

Новая техника для земляных работ: производительная, экономичная, «зеленая»

Улучшенные показатели, в том числе высокая производительность, эффективный расход топлива, двигатели, соответствующие новым нормам по выходу отработанных газов — все это отличает новые модели машин для земляных работ от ведущих мировых производителей.

Все виды новых машин, включая бульдозеры, грейдеры, скреперы, экскаваторы, погрузчики, самосвалы, оснащены двигателями, отвечающими новым нормам по выходу отработанных газов Stage Tier / 4 Final, которые начали действовать в Европе, США и Японии с 1 января 2014 года. Эти строгие нормы могут быть выполнены только за счет новых технологий, включающих электронный контроль работы двигателя, повышение давления впрыска топлива, рециркуляцию и различные формы обработки отходящего газа. Эти новые технологии внедрены практически на всех новых и усовершенствованных моделях машин с дизельными двигателями.

Бульдозеры

Например, компания Komatsu America выпустила бульдозеры моделей D65-18 и D155AX-8 c собственными двигателями мощностью соответственно 160 и 260 кВт, в которых использованы технологии SCR (селективная каталитическая нейтрализация) и EGR (рециркуляция отработанных газов с охлаждением). Модель D65-18 выпускается в нескольких версиях: стандартной с индексом EX, в конфигурации PX — для сниженного давления на грунт, а также в конфигурации WX — с увеличенным расстоянием между траками. В зависимости от версий эксплуатационная масса машин колеблется от 20,6 до 22,5 т. Масса модели D155AX-8 составляет 40,5 т. В качестве стандартного оснащения на обоих бульдозерах внедрена технология дистанционно мониторинга Komtrax, кроме того введена функция Auto Idle Shatdown и автоматическая трансмиссия, что привело к экономии топлива на 10%.

Бульдозер Komatsu D65-EX

Компания Liebherr выпустила бульдозер нового поколения Generation 6 PR 736, относящийся к машинам весовой категории от 20 до 25 т. Он оснащен двигателем, отвечающим нормам Tier 4 Final. Высокая эффективность машины обусловлена также некоторыми другими ее особенностями — например, электронно-регулируемым приводом с интегрированной эко-функцией. Это означает, что когда оператор выбирает режим с высокой производительностью и максимальной экономией, то система автоматически выбирает оптимальный режим для экономичных операций всех приводных компонентов.

Компания Case полностью заполнила свою последнюю серию M из пяти бульдозеров. Все они оснащены двигателями мощностью от 69 до 160 кВт, отвечающими Tier 4 Final. Как заявили в компании, по сравнению с предыдущими моделями новые машины экономят топливо в среднем на 14%.

Погрузчики

Много новых моделей и среди погрузчиков. Так, компания JCB при использовании технологии SCR отказалась от сажевых фильтров DPF, достигнув экономии топлива в 16% по сравнению с предыдущими образцами. Двигатель мощностью 193 кВт отвечает нормам Tier 4 Final. Как и во многих новых машинах для земляных работ, в модели 457 в качестве стандарта введена технология дистанционно мониторинга, а также телематическая система LiveLink. Вместимость ковша погрузчика — 3,5 куб. м.

Компания Volvo выпустила новую серию колесных погрузчиков H c двигателями по нормам Tier 4 Final. Модель L250H может быть оснащена ковшами вместимостью от 2,7 до 9,5 куб. м. Машина оборудована функцией Optishift, а экономия топлива может достигать 18% по сравнению с предыдущей моделью Volvo.

Погрузчик VOLVO L250H

Среди новых погрузчиков компании Case также есть машина с двигателем по новым нормам: запуск в производство модели 921F намечен на 2015 год. Здесь использована технология SCR без DPF. Вместимость ковша нового погрузчика составляет 3,6 куб. м.

Разумеется, ведущий мировой производитель строительной техники, Caterpillar, в первых рядах по использованию новых технологий. Сразу несколько моделей новых колесных погрузчиков компании соответствуют нормам Tier 4 Final. Это модели 966M, 966M XE, 972M и 972M XE с ковшами вместимостью от 2,48 до 9,94 куб. м, а также 980M и 982M с ковшами вместимостью от 4,2 до 14 куб. м. У машин 966M и 972M расход топлива снижен на 10% относительно предыдущих моделей 966K и 972K.

Погрузчик Caterpillar 966M

Экскаваторы

Среди экскаваторов самая большая модель на рынке с двигателем по новым нормам — PC490LC-11в классе 50 от Komatsu America, которая потребляет топлива на 7% меньше, чем ее предшественница. Компания выпустила четыре модели новых экскаваторов — от PC55MR массой 5 т до уже упоминавшейся 50-тонной PC490LC-11. В них используются технологии ENR и SCR, на модели PC55MR — также технология DPF, а на 9-тонной модели PC88MR — технология DOC (с каталитическим нейтрализатором).

Case объявила о создании новой модели экскаваторов серии D. Выпуск модели CX350D в классе 37 т для североамериканского рынка заявлен на начало 2015 года. В двигателе используются технологии ENR, SCR и DOC.

Компания Caterpillar оснастила свой новый большой экскаватор 390F в классе 92 т новым двигателям по нормам Tier 4 Final, в результате достигнута экономия топлива на 13% относительно модели 374F с массой 75 т. А компактная новая модель 335F экономит еще больше — 16%.

Экскаватор Caterpillar 335F

Значительно снижена эмиссия отработанных газов у новой модели экскаватора Volvo серии E. Модель C380E в классе 36-43 т экономит 9% топлива.

Еще одно важнейшее направление развития машин — гибридные силовые агрегаты. Компания Komatsu представила уже третье поколение своих гибридных экскаваторов — модель HB215LC-2 с дизелем, электромотором и накопителем. В ней использованы новейшие беспроводные технологии, и достигнут высокий уровень экономии топлива — 25%.

Гибридный экскаватор Komatsu-HB215LC

Грейдеры

Здесь также много машин с двигателями по новым нормам. У Caterpillar это серия M3 (19-20 т) — модели 120M3, 140M3 и 160M3 с приводом на все колеса. В экономичном режиме они потребляют в среднем на 10% меньше топлива, чем предыдущие модели. Здесь в качестве стандартного оснащения внедрены телематические технологии Product Link и Vision Link, а в качестве опций предлагается контроль при работах на склоне Cat Grade Control Cross Slope и Cat AccuGrade, что помогает оператору работать эффективно, оперативно и с высокой точностью.

Грейдер Caterpillar 140М3

Компания John Deere усовершенствовала грейдеры серии G, оснастив машины новыми двигателями по стандарту Tier 4 Final. Кроме того, процесс очистки сажевых фильтров DPF теперь происходит автоматически, что не влияет на работу машины, а интервал обслуживания фильтров увеличен до 15 тыс. часов. В серию входят машины массой от 19 т (670G/GP) до 21 т (872G/GP). В них как стандартное оснащение введена телематика John Deere WorkSight.

Грейдер John Deere 872GP

Новый грейдер G946C в классе 17 т c двигателем по нормам Tier 4 Final выпустила компания Volvo.

Самосвалы

Новые самосвалы также соответствуют принятым нормам по выхлопу. Среди них новая разработка Komatsu — HM300 грузоподъемностью 28 т. Шарнирно-сочлененный самосвал оснащен двигателем мощностью 242 кВт, в котором использованы технологии ENR и SCR.

При разработке самосвала внедрены и многие другие технологии, включая электронную систему трансмиссии K-ATOMiCS, дистанционную технологию мониторинга Komtrax, систему Traction Control System и др.

Подготовил Алексей АНДРЕЕВ

По материалам зарубежной печати, перевод БИНТИ

Популярные производители ДВС

Наиболее популярные производители устройств для спецтехники и строительного оборудования в мире:

1. Cummins. Компания со штаб-квартирой в США занимается производством дизельных ДВС. Концерн преимущественно производит аппараты для грузовых машин и автобусов. Ежегодно на рынке появляются новые модели с различными мощностями, но всех их объединяет стремление производителя сделать ДВС более экономичными при увеличенном КПД, не проиграв в надежности. Поэтому новинки пользуются такой огромной популярностью в России. А если наладить работу с поставщиком, сотрудничающим с производителем напрямую (к примеру, компания «Снабавто»), при закупке оборудования можно неплохо сэкономить.
2. Detroit Diesel. Компания из США, производящая дизельные ДВС с 1938 г. Ее продукция может использоваться на погрузчиках, автокранах, тягачах, тракторах и прочих типах строительного оборудования. На сегодняшний день данный концерн работает под брендом DaimlerChrysler.
3. Deutz. Немецкая компания, первые двигатели которой вышли на рынок еще в 1864 году. В каталоге производителя можно встретить силовые агрегаты, предназначенные для установки как на тяжелую, так и на более легкую строительную технику. Сегодня компания владеет филиалами, расположенными в более чем 130 государствах. Прямым поставщиком продукции бренда в России с наиболее демократичными ценами является «Снабавто».
4. Komatsu Cummins. Первая продукция бренда стала производиться на японских заводах в 1993 году, тогда же и после слияния двух концернов появилась совместная компания. Силовые агрегаты Komatsu Cummins могут применяться как на спецтехнике, так и на автобусах и других транспортных средствах.
5. Yanmar. Один из мировых лидеров по производству ДВС со штаб-квартирой в Японии. В каталоге, помимо двигателей, можно встретить генераторные установки, узлы и механизмы для морских судов, сельскохозяйственных машин, прогулочных яхт и т. д.

В каталоге Yanmar есть линейка, разработанная для установки на строительные авто — 3TNV70. Они оптимально подходят для применения на сельхозмашинах, кранах, экскаваторах, погрузчиках и т. д. Модель 3TNV70 оснащается тремя цилиндрами и работает на дизельном топливе. Четырехтактные ДВС оборудуются жидкостной охладительной системой, работающей на антифризе, а общая конструкция дополнена топливными форсунками класса ML. Этот компонент обеспечивает точную подачу горючего, что при правильной работе всех составляющих узлов делает функционирование агрегата более экономным при увеличенной производительности.

Техника для земляных работ по видам деятельности

Для перемещения грунта из выемок на большие расстояния используются различные землеройные машины. В этом случае осуществляется погрузка грунта в транспорт на рельсах и без рельсов. Также могут использоваться ленточные конвейеры или гидротранспорт.

При разработке каналов, выемок грунта у дорог применяются экскаваторы-драглайны. Они отваливают грунт за пределы сооружений. Преимуществом такого способа является его высокая эффективность и производительность труда, а также полная независимость от погоды.

Разработка выемок с транспортированием грунта в насыпи выполняется с помощью самоходных скреперов с ковшами. Они отличаются высокой скоростью перемещения грунта, поэтому широко востребованы при разработке каналов с приканальными дамбами и создания полезной насыпи из качественных грунтов.

Скреперы высыпают грунты тонким слоем на месте укладки и потом их уплотняют благодаря давлению баллонов. Таким образом, исключается необходимость специального уплотнения вынутых грунтов.

Бульдозеры применяются при разработке неглубоких выемок и полувыемок. Также они эффективно разравнивают поверхность и производят обратные засыпки с перемещением грунта. Часто данная техника применяется группами. Благодаря этому существенно повышается производительность каждого бульдозера и уменьшается потеря грунта.

Рытье траншей выполняется многоковшовыми и роторными траншейными экскаваторами. Также для этих целей используются одноковшовые экскаваторы с ковшом драглайна.

Самоходные грейдеры предназначены для выполнения профилировки автодорог и проведения точных планировочных работ. Также они способны производить рытье канав разного назначения.

Для уплотнения земли применяются разные виды катков: шиповые, гладкие, на пневматических шинах. Также эти работы могут выполняться с помощью трамбующих машин, гидровибраторов, трамбовочных плит, установленных на экскаваторах, или взрывными трамбовками.

В настоящее время выполнение земляных работ можно заказать в организации, которая на этом специализируется и располагает крупным парком разнообразной техники. В этом случае они будут выполнены по всем требованиям заказчика. Также в такой организации можно взять в аренду спецтехнику, оснащенную всем необходимым оборудованием для выполнения поставленных задач.

Универсальной техникой для выполнения различных землеройных работ являются экскаваторы , на которые можно установить различное навесное оборудование. В этом случае данная техника приобретает неограниченные возможности. Для выполнения работ на большой площади и в труднопроходимых условиях обычно заказывают аренду гусеничного экскаватора. Для рытья небольших траншей или выполнения работ на ограниченном участке в городских условиях потребуется совершенно другая модель. Гусеничные экскаваторы запрещено перемещать по городским дорогам. Колесная техника позволяет выполнять разработку грунта, выравнивать земляные площадки, рыть котлованы, производить погрузку материалов и мусора.

Конструкция экскаваторов

Рабочая схема экскаватора состоит из таких элементов:

• Двигатель экскаватора.
• Масляные насосы.
• Подъемный цилиндр.
• Управляющий клапан.
• Приводной электродвигатель.
• Электродвигатель для поворота кабины.
• Плечевой цилиндр.
• Стрела.
• Плечо манипулятора.
• Ковш.
• Ковшовой цилиндр.
• Гидравлические магистрали.

Гидромолот Импульс-120/Impulse 120 – навесное оборудование экскаватора для решения широкого спектра дорожных и общестроительных задач.

Грунтоуплотняющие машины динамического действия

К машинам динамического действия, предназначенным для послойного уплотнения грунта под влиянием возмущающей силы или веса падающих грузов, относятся прицепные и самоходные вибрационные катки, виброплиты и трамбующие машины.

Вибрационные катки служат для уплотнения несвязных грунтов.

Рабочим органом катка является полый гладкий металлический валец сварной конструкции, внутри которого вмонтирован вибровозбудитель, обычно дебалансного типа, создающий круговые колебания.

Виброплитами также уплотняют несвязные грунты. Применяются они при ограниченных размерах объекта, например при обратной засыпке траншей и каналов, пазух насыпей и т. п.

Трамбующие машины предназначены для уплотнения связных грунтов, отсыпанных слоями значительной толщины (до 1,5-2,0 м), а также грунтов с ненарушенной структурой на донных поверхностях и откосах оросительных каналов и водохранилищ в целях уменьшения фильтрации воды.

Уплотнение несвязных грунтов трамбованием неэффективно, поскольку вблизи места удара грунт разуплотняется.

Описание основных типов машин для земляных работ

Для эффективного выполнения работ в стесненных условиях используется широкая номенклатура высокопроизводительных специальных и универсальных машин многоцелевого назначения. Существуют основные типы машин для земляных работ, которые используются на разных объектах строительства, при любых климатических условиях и видах грунта.

Многоковшовые экскаваторы

Этот вид экскаваторов применяется для прокладывания траншей, вскрышных работ, при строительстве каналов. Машины используются в целях добычи в карьерных разработках глины, песка, керамзита, которые являются нерудными строительными материалами. Наличие множества ковшей обеспечивает непрерывное воздействие на грунт, снижает величину требуемого усилия и увеличивает производительность землеройного оборудования.

В зависимости от места использования многоковшовые экскаваторы бывают:

• траншейные,
• карьерные,
• ирригационные.

По направлению движения различают экскаваторы продольного, поперечного копания. Существуют также поворотные модели, которые имеют гусеничный или рельсовый ход, и могут рыть породу в горизонтальном или вертикальном направлении. Такая техника подходит для добычи полезных ископаемых, залегающих пластами.

Рабочий орган таких машин – ротор, на котором закреплены ковши, вращается относительно горизонтальной оси. У цепных экскаваторов ковши размещены на цепях, представляющих собой замкнутый контур.

К типу многоковшовых экскаваторов можно условно отнести непрерывные землеройные машины, которые оснащены фрезами или скребками. Поверхность выемки после использования такой техники остается относительно гладкой и не нуждается в дополнительной зачистке.

Учитывая внушительные габариты подобной техники и сложности с перемещением, ее целесообразно использовать на участках, где имеются большие объемы однотипной работы. Разрабатываемый грунт не должен содержать крупных включений, превышающих в диаметре пятую часть ширины ковша. В отличие от одноковшового, деятельность многоковшового экскаватора не требует постоянного участия машиниста.

Бульдозеры

Бульдозеры предназначены для перемещения волоком и распределения грунта на площадке или послойного копания почвы. Часто бульдозеры используются при добыче полезных ископаемых. Это связано с удобством применения такой техники в карьерах и на неровных участках. Незаменимы бульдозеры на строительстве различных объектов, прокладке каналов, при проведении дорожных работ.

Специальный рабочий орган бульдозера (отвал) базируется на гусеничном или колесном тракторе. Отвал бывает прямолинейным или криволинейным и размещается фронтально вне колес техники. Бульдозеры могут быть оснащены отвалами следующего типа:

• поворотным отвалом, который закрепляется перпендикулярно или по диагонали к главной оси бульдозера и может наклоняться в любую сторону,
• неповоротным отвалом, который устанавливается только перпендикулярно оси,
• универсальным отвалом, представляющим собой конструкцию из двух частей, которые соединены шарнирами.

Машины с универсальным отвалом называются путеукладчиками.

Существуют модели бульдозеров с различными типами приводов для поднимания, поворота, перекоса, наклона отвала:

• канатно-блочный,
• гидравлический,
• электромеханический.

Принимая во внимание массивность техники, работа бульдозеров целесообразна на почвах, которые имеют хорошую несущую способность и обеспечивают необходимое сцепление с гусеничным или колесным ходом. Если почва влажная, предварительно проводится принудительное водопонижение. В зависимости от модели бульдозеры снабжены различным сменным оборудованием, которое повышает степень универсальности техники, расширяет возможности ее применения.

Скреперы

Скреперы относятся к типу землеройно-транспортных машин и используются для послойного снятия грунта, его транспортировки, разгрузки, разравнивания и предварительного уплотнения колесами. Модели и модификации скреперов классифицируются по следующим основным признакам:

• Емкость ковша. Различают машины малой, средней и большой емкости ковша более 15 м³.
• Способ загрузки. Скреперы заполняются подпором земляного пласта или загрузочным устройством элеваторного, гребкового, роторного типа.
• Способ разгрузки. Машины разгружаются свободным, принудительным, комбинированным способом.
• Тип привода. Привод бывает канатным, электромеханическим, гидравлическим.
• Способ агрегатирования. Машины могут быть прицепными, полуприцепными, самоходными, а также в виде скреперного поезда.
• Тип тягача. Скреперы приводятся в движение колесным или гусеничным тягачом. Самоходные машины могут быть на пневмоколесном ходу.
• Тип трансмиссий. Скреперы бывают механическими, гидромеханическими, электрическими, гидростатическими.

Самоходный скрепер имеет собственную энергетическую установку, которая обеспечивает движение машины, функционирование всех агрегатов и рабочих органов. Целесообразно использовать скреперы для перевозки груза на расстояния до 5 км. Если маршрут транспортировки до 300 метров, лучше применить меньшие по стоимости прицепные машины.

На дальние расстояния подойдут самоходные скреперы, которые развивают довольно высокие транспортные скорости, сравнимые со скоростями землевозов или автосамосвалов. Поэтому экономически выгоднее проводить земляные работы скреперами, чем использовать экскаваторы с самосвалами.