Ciągniki samochodowe balastowe – charakterystyka i zastosowanie

Ciągnik balastowy to specjalistyczny rodzaj ciągnika samochodowego, którego koła napędowe są celowo dociążane za pomocą balastu. Jego głównym przeznaczeniem jest holowanie bardzo ciężkich ładunków, takich jak wieloosiowe przyczepy o dużej ładowności, oraz wspieranie innych pojazdów w trudnych warunkach. Balast znacząco zwiększa przyczepność kół ciągnika do nawierzchni, co jest kluczowe przy transporcie ponadnormatywnym.

Konstrukcja i zasada działania

Podstawową cechą ciągnika balastowego jest możliwość obciążenia jego kół napędowych. Funkcję balastu najczęściej pełnią betonowe lub stalowe bloki, choć stosuje się także zbiorniki na wodę i piasek. Masa balastu jest uzależniona przede wszystkim od mocy ciągnika i warunków eksploatacji, a także może być regulowana.

Balast i przyczepność

Najważniejszym parametrem ciągnika balastowego jest siła uciągu. Jest ona uzależniona nie tylko od mocy silnika, ale także od tego, jak skutecznie jest przekazywana na osie ciągnika - te zaś muszą mieć zapewniony stały kontakt z podłożem. Aby było to możliwe, ciągniki wyposaża się w balast - stąd też wzięła się ich nazwa.

Masa balastu uzależniona jest przede wszystkim od mocy ciągnika i warunków eksploatacji. Największe dociążenia stosuje się w przypadku ciągnięcia ciężkich ładunków na drogach o dużej pochyłości, np. w górach, lub o ograniczonej przyczepności, np. na nawierzchniach z kostki granitowej czy stalowych pokładach barek transportowych. W takich sytuacjach stosuje się też samochody pchające, których zadaniem jest zwiększenie skuteczności hamowania oraz usprawnienie manewrowania całego zestawu. Masa balastu może wynosić od kilku do - w przypadku największych ciągników - kilkudziesięciu ton.

Układ napędowy i przeniesienie mocy

Dla zapewnienia najbardziej korzystnego (równomiernego) rozłożenia przekazywanej mocy wszystkie osie lub zdecydowana ich większość są napędzane. W ciągnikach balastowych, które powstały z wykorzystaniem elementów jezdnych seryjnych ciężarówek, stosowane są koła o typowej średnicy 22,5". Z reguły wykorzystuje się opony o podwyższonej wytrzymałości na obciążenia (mają wzmocnione barki). Największe i najmocniejsze ciągniki wyposażane są w specjalne mosty napędowe i znacznie większe niż typowe koła - nawet o średnicy powyżej 25". Koła o dużej średnicy pozwalają nie tylko lepiej przenieść gigantyczny moment obrotowy, ale także zapewniają właściwą przyczepność do nawierzchni.

Duża moc silnika i wartość momentu obrotowego sprawiają, że zamiast typowych sprzęgieł stosowane są znacznie bardziej wytrzymałe tzw. przetworniki momentu obrotowego. Relatywnie mała prędkość, jaką osiąga pojazd z ładunkiem, w połączeniu z dużym obciążeniem termicznym silnika wymaga instalacji znacznie bardziej wydajnych niż seryjne układów chłodzenia. Chłodnice oleju, wody i powietrza doładowującego - wyposażone w zespoły wentylatorów - montuje się bezpośrednio za kabiną kierowcy.

Rodzaje ciągników balastowych i ich zastosowanie

Ciągniki balastowe dzielą się na dwa podstawowe rodzaje:

• Przeznaczone do holowania wieloosiowych przyczep.
• Wyposażone w sprzęg siodłowy, współpracujące ze specjalistycznymi - głównie niskopodłogowymi - naczepami.

Ciągniki do przyczep i naczep

Ciągniki balastowe przeznaczone do holowania wieloosiowych przyczep są wykorzystywane do transportu najcięższych i największych ładunków. Natomiast te współpracujące z naczepami używa się głównie do przewozu wysokich i/lub długich ładunków o masie nieprzekraczającej z reguły 100 t.

W zależności od masy przewożonego ładunku, naczepa spoczywa na siodle ciągnika bezpośrednio lub pośrednio, gdy naczepa wsparta jest na dodatkowym, pomocniczym wózku (tzw. dolly). Jego zadaniem jest rozłożenie nacisku na większą liczbę osi (ciągnika i wózka). To rozwiązanie jest stosowane przy transporcie cięższych ładunków. Ciągniki współpracujące z naczepami zazwyczaj nie mają dodatkowego balastu - jako że odpowiednie dociążenie osi napędzanych stanowi już sam przewożony ładunek. Kilkutonowy balast bywa montowany wówczas, gdy ciągnik zestawiony jest z pustą naczepą, a warunki drogowe nie zapewniają odpowiedniej przyczepności kół (np. podjazd pod górę, śliska nawierzchnia).

W większości obecnie produkowanych ciągników wyposażonych w sprzęgi siodłowe jest możliwość podnoszenia osi nienapędzanych. Podniesienie takiej osi powoduje dociążenie kół napędzanych, a tym samym zwiększa przyczepność do nawierzchni (ze względu na możliwość przekroczenia dopuszczalnego nacisku na osie podczas jazdy z ładunkiem takie rozwiązanie może być stosowane jedynie incydentalnie). Ciągniki wyposażone w sprzęgi siodłowe mogą być wykorzystywane także do holowania wieloosiowych przyczep. Wówczas na siodle instalowana jest specjalna skrzynia ładunkowa, w której znajduje się m.in. balast, koła zapasowe i dodatkowe wyposażenie techniczne.

Nowoczesne systemy sterowania i kontroli

Mocny silnik i odpowiedni układ napędowy to jednak nie wszystko, co powinien mieć nowoczesny ciągnik balastowy. Bardzo ważne jest także wyposażenie pojazdu w odpowiednie systemy sterowania i kontroli, których zadaniem jest współpraca z układami przyczepy lub naczepy.

W obecnie produkowanych ciągnikach balastowych możliwość sterowania praktycznie wszystkimi funkcjami przyczepy lub naczepy odbywa się z kabiny kierowcy - a nie, jak to było w starszych konstrukcjach, z pulpitu przyczepy lub naczepy. Jeśli naczepa lub przyczepa ma hydrauliczny układ sterowania skrętem kół czy wielkością prześwitu platformy transportowej nad jezdnią, to funkcje te mogą być obsługiwane w czasie jazdy bezpośrednio z kabiny kierowcy (przez niego samego lub pomocnika). Standardem staje się także wyposażanie ciągników balastowych w kamery, których zadaniem jest przekazywanie do kabiny obrazu tego, co się dzieje z tyłu ciągnika lub całego zestawu.

Produkcja i przykłady

Ciągniki balastowe na zamówienie

Ciągniki balastowe wyposażone w sprzęgi siodłowe w swojej ofercie mają wszyscy liczący się europejscy producenci samochodów ciężarowych. W największej liczbie produkowane są ciągniki balastowe, których siła ciągu nie przekracza 200-250 t. Tego typu pojazdy budowane są z wykorzystaniem znacznej ilości elementów stosowanych w seryjnych ciężarówkach. Skala produkcji takich pojazdów nie jest duża i praktycznie każdy budowany jest na konkretne zamówienie klienta. Pod uwagę brane są m.in. warunki klimatyczne, w jakich eksploatowany ma być samochód. Ciągniki, które będą pracowały w ciepłym klimacie, wyposażane są w układy chłodzenia silnika o większej wydajności.

Ponieważ skala produkcji nie jest duża, to niektórzy producenci zlecają wytwarzanie ciągników balastowych (zarówno tych do przyczep, jak i wyposażonych w sprzęgi siodłowe) wyspecjalizowanym i powiązanym z nimi - także kapitałowo - firmom. Tak postępuje np. DAF, dla którego ciągniki balastowe wytwarza GINAF, oraz MAN, używający dla tego typu pojazdów marki handlowej ÖAF. Podobne ciężkie ciągniki ma w swojej ofercie także IVECO, Mercedes-Benz (w nazwie dodaje człon: Titan), Scania i Volvo. Renault wytwarza takie pojazdy samodzielnie, a także pod marką Sisu (ta fińska firma należy do Renault).

Ze względu na przepisy dotyczące maksymalnego nacisku na osie w obecnie produkowanych ciągnikach balastowych (o sile uciągu 200-250 t) stosuje się co najmniej cztery osie (jeszcze 15 lat temu standardem były trzy osie).

Największe i najsilniejsze ciągniki balastowe

Moce silników najbardziej popularnych ciągników balastowych o sile uciągu 200-250 t wynoszą około 600-700 KM. Taką mocą dysponuje np. MAN - ÖAF TGX 41.680 FVD oraz Mercedes-Benz/Titan Actros SLT 4160 o układach napędowych 8×6. Wszystkie ciągniki bez względu na rodzaj mogą być ze sobą zestawiane, zwielokrotniając tym samym siłę uciągu. Pojazdy można łączyć ze sobą zarówno z przodu zestawu, jak i z tyłu - wówczas pełnią funkcję "pchaczy".

W takich zestawieniach pracować może także największy ciągnik balastowy świata - Nicolas Tractomas TR 10×10 (wpisany do Księgi Rekordów Guinnessa). Produkowany przez francuską firmę Nicolas Industrie pojazd waży 71 t i wyposażony jest w 12-cylindrowy silnik Caterpillar o pojemności 27 020 cm3 i mocy 661 kW (900 KM). Nicolas Tractomas TR 10×10 może holować przyczepy o masie do 700 t.

Rynek na największe i najsilniejsze ciągniki balastowe jest bardzo ograniczony. W skali roku Nicolas Industrie sprzedaje zaledwie kilkanaście pojazdów modelu TR 10×10 i trochę słabszego TR 8×8. W ostatnich latach najwięcej z nich trafiło do Republiki Południowej Afryki i Chin.

Przykłady konkretnych modeli

Mniej znane niż francuskie ciągniki, lecz przystosowane do jazdy w terenie, produkuje amerykańska firma Oshkosh i białoruski MAZ. Są one jednak przeznaczone głównie do zastosowań militarnych - holowania przyczep i naczep podczołgowych. Niektóre wersje tych ciągników mają opancerzone kabiny i lekkie uzbrojenie w postaci umieszczonego na dachu karabinu maszynowego. Terenowe ciągniki balastowe wykorzystywane są także przez firmy zajmujące się poszukiwaniem i eksploatacją surowców energetycznych i mineralnych.

Jednym z przykładów nowoczesnego ciągnika balastowego jest ciężki terenowy ciągnik siodłowo-balastowy opracowany w fabryce w Nabiereżnyje Czełny wspólnie z Katedrą Maszyn Kołowych na Moskiewskim Państwowym Uniwersytecie Technicznym imienia Baumana. Ten pojazd może znaleźć zastosowanie zarówno w sektorze cywilnym, jak i wojskowym. Ma układ osi 2+2, długą kabinę pochodzącą z najnowszej generacji kabin Kamaza opartych na niemieckiej technologii Mercedesa Axor oraz osprzęt, w tym wzmocnioną chłodnicę, zamontowany w tzw. szafie za kabiną. Jego technicznie dopuszczalna masa całkowita wynosi 36000 kg. Źródło napędu stanowi turbodoładowany silnik wysokoprężny o mocy maksymalnej 550 KM. Formuła układu napędowego jest 8×8, a na wszystkich kołach założono jedynie pojedyncze ogumienie z bieżnikiem terenowym. Konstruktorzy tego auta zapewniają, że opracowane komponenty nie mają odpowiedników w rosyjskim przemyśle motoryzacyjnym i mogą być używane podczas wymiany importowanych podzespołów instalowanych w krajowych pojazdach.

Innym przykładem jest ciągnik balastowy „Stealth Bomber”, który ma pochodzić z serii zaledwie czterech limitowanych egzemplarzy na rynek brytyjski. Zgodnie ze swoją lotniczą, militarną inspiracją, pojazd utrzymany został w bardzo ciemnej kolorystyce. Do tego przewiduje kilka atrakcyjnych dodatków, takich jak między innymi polerowane felgi, orurowanie z trzema belkami LED oraz pomarańczowe detale na nadwoziu. Najciekawszą stroną pojazdu są oczywiście jego dane techniczne. Balastowy MAN może pochwalić się technicznym dopuszczeniem do tworzenia 250-tonowych zestawów. Co więcej, będzie mógł w nich występować nie tylko w roli ciągnika, ale także w formie pchacza, wspomagając inne ciągniki na przykład podczas pokonywania stromych wzniesień. Od strony napędowej mamy tutaj układ o oznaczeniu TGX 41.640 SLM, wskazujący na podwozie 8×4, 15,2-litrowy silnik D38 oraz 640-konną moc maksymalną. Zastosowano tu też pewien wyjątkowo istotny element, mianowicie zautomatyzowaną skrzynię biegów ZF z hydraulicznym konwerterem momentu obrotowego. Zapewnia to idealnie płynne przekazanie napędu, ale także pozwala zwiększyć maksymalny moment obrotowy ze standardowych 3000 do niebotycznych 6300 Nm.

Słownik pojęć

Poniżej przedstawiono objaśnienia pojęć związanych z zagadnieniami omawianymi w niniejszej artykule. Pojęcia uporządkowano alfabetycznie.

• Ciągnik balastowy: ciągnik drogowy przeznaczony do ciągnięcia przyczep lub naczep, wywierając na nie jedynie siłę wzdłużną. Charakterystyczną cechą takiego pojazdu jest możliwość obciążenia jego kół napędowych balastem, którym najczęściej są betonowe lub stalowe bloki. Masa balastu uzależniona jest przede wszystkim od mocy ciągnika, warunków eksploatacji i można ją regulować.
• Cysterna: zgodnie z ADR (Umowa europejska dotycząca międzynarodowego przewozu drogowego towarów niebezpiecznych) oznacza zbiornik do przewozu cieczy, gazów lub ciał stałych wraz z jego wyposażeniem obsługowym i konstrukcyjnym.
• Drążek kierowniczy: łączy przekładnię kierowniczą ze zwrotnicą zawieszenia. Odpowiedzialny jest za właściwe prowadzenie przednich kół samochodu, dzięki przekazywaniu ruchu przekładni kierowniczej na zwrotnice kół. Drążek kierowniczy posiada przegub kulisty, który jest przykręcony do listwy przekładni kierowniczej.
• Furgon: pojazd z zamkniętym nadwoziem wyposażonym w tylne i boczne drzwi. Drzwi boczne są przeważnie przesuwne i usytuowane z prawej strony pojazdu, bezpośrednio za prawymi drzwiami kabiny kierowcy. Drzwi tylne mogą być zawieszone na zawiasach na boku nadwozia, wówczas są otwierane na boki i składają się z dwu skrzydeł. Drzwi mogą być zawieszone na zawiasach na górnej krawędzi i są wówczas unoszone do góry. Kabina tworzy jedną całość z tylną częścią nadwozia i może być oddzielona od części ładunkowej sztywną przegrodą z blachy lub tworzywa sztucznego. Przegroda może być zarówno pełna, jaki i częściowa. Stalowe poszycie takiego nadwozia oparte jest na połączonym sztywno z podłogą szkielecie. Furgony są chętnie wykorzystywane jako nadwozia w samochodach ciężarowych o dopuszczalnej masie całkowitej do 3,5 t i są to wówczas z reguły nadwozia samonośne. Spotykane są również w pojazdach o dopuszczalnej masie całkowitej powyżej 3,5 t i wówczas spotyka się takie nadwozia osadzone na ramie pojazdu.
• Izoterma: termoizolowana naczepa skrzyniowa bez agregatu chłodniczego. Przeznaczona do przewozu towarów łatwo psujących się w stanie schłodzonym lub zamrożonym. Przez dłuższy czas może utrzymywać wewnątrz szczelnego przedziału ładunkowego wymaganą temperaturę na zasadzie termosu. Utrzymuje temperaturę ładunku nawet przy ujemnej temperaturze na zewnątrz.
• Kabina wielkopojemna samochodu ciężarowego: stosowana w pojazdach, które wykonują transport międzynarodowy. Pozwala ona na zabudowanie nawet dwóch leżanek, przeznaczonych do odpoczynku załogi. Wysokie wnętrze zapewnia pełną swobodę ruchu i możliwość przebywania w niej w pozycji stojącej.
• Klocki hamulcowe: należą do podstawowych elementów układu hamulcowego wyposażonego w hamulce tarczowe. Są one dociskane podczas hamowania do tarczy hamulcowej, co powoduje powstanie tarcia między tarczą a klockiem. W wyniku tarcia między klockami hamulcowymi a tarczą następuje zmniejszenie prędkości obrotowej koła, co prowadzi do zmniejszenia prędkości pojazdu aż do jego zatrzymania.
• Naczepa: zgodnie z Ustawą prawo o ruchu drogowym przyczepa to pojazd bez silnika przystosowany do łączenia z innym pojazdem. Naczepa połączona z pojazdem członowym lub innym pojazdem samochodowym tworzy zespół pojazdów.
• Naczepa kłonicowa: charakteryzuje się otwartą przestrzenią ładunkową, może posiadać podłogę. Charakterystyczne dla tych pojazdów jest posiadanie słupków burtowych zwanych kłonicami. Określenie „kłonica” bierze swoje pochodzenie od elementu wozu konnego, który utrzymywał w określonym położeniu boki skrzyni ładunkowej.
• Naczepa niskopodwoziowa: charakteryzuje się znacznie obniżoną przestrzenią załadowczą. Osiąga się to poprzez obniżenie zawieszenia kół jezdnych oraz umieszczenie platformy załadowczej poniżej osi kół. Obniża to znacznie środek jej ciężkości oraz ułatwia załadunek towarów o dużej masie. Naczepy tego typu są często używane do transportu maszyn budowlanych, rolniczych oraz innych elementów posiadających duże gabaryty i ciężar, np. elementów konstrukcji budowlanych.
• Pojazd samochodowy: kodeks drogowy określa pojazd samochodowy jako pojazd silnikowy, którego konstrukcja umożliwia jazdę z prędkością przekraczającą 25 km/h.
• Przyczepa: zgodnie z Ustawą prawo o ruchu drogowym przyczepa to pojazd bez silnika przystosowany do łączenia z innym pojazdem. Przyczepa połączona z pojazdem członowym lub innym pojazdem samochodowym tworzy zespół pojazdów.
• Samochód ciężarowy: pojazd samochodowy, którego konstrukcja decyduje o jego przeznaczeniu do przewozu ładunków.
• Szczęki hamulcowe: są elementem hamulców bębnowych, których zadaniem jest dociśnięcie zamocowanych do nich okładzin ciernych do powierzchni bębna hamulcowego. Są zamocowane przegubowo lub przesuwnie i utrzymywane w odpowiednim położeniu przez sprężyny. Pod wpływem wzrostu ciśnienia w cylinderku hamulcowym są dociskane do powierzchni roboczej bębna hamulcowego.

tags: #ciagnik #samochodowy #balastowy #proz