Budowa i elementy koparkoładowarki – wszechstronnej maszyny budowlanej

Koparkoładowarki to samobieżne, wszechstronne maszyny, które łączą w sobie cechy dwóch rodzajów maszyn do robót ziemnych: koparek jednonaczyniowych i ładowarek. Dzięki temu znajdują zastosowanie w wielu obszarach, takich jak budownictwo przemysłowe, cywilne i drogowe, rolnictwo, recykling, prace komunalne, a także przy wykonywaniu wykopów, podnoszeniu ciężkich przedmiotów, załadunku i przenoszeniu materiałów. Ich uniwersalność sprawia, że są to maszyny zastępujące zarówno ładowarki, jak i koparki jednonaczyniowe przy małych zakresach robót.

Warto również zaznaczyć, że do prowadzenia koparkoładowarki niezbędne jest posiadanie specjalnych uprawnień, które można zdobyć poprzez uczestnictwo w dedykowanym szkoleniu.

Główne elementy konstrukcyjne koparkoładowarek

Koparkoładowarki wyposażone są w dwa osprzęty robocze: osprzęt koparkowy oraz osprzęt ładowarkowy. Główne elementy konstrukcyjne koparkoładowarek to nadwozie, podwozie oraz narzędzia robocze.

Nadwozie koparkoładowarki

Nadwozie koparkoładowarki stanowi główną strukturę maszyny. Zazwyczaj składa się z ramy, która pełni rolę szkieletu nośnego dla pozostałych komponentów. W nadwoziu znajduje się także kabina operatora, która zapewnia bezpieczne i wygodne warunki pracy. Kabina jest zwykle wyposażona w wygodne fotele, intuicyjne panele sterowania, klimatyzację i systemy bezpieczeństwa. Nadwozie może być dodatkowo zaopatrzone w systemy kontroli oraz monitorowania pracy maszyny.

Konstrukcja ROPS/FOPS w kabinie zapewnia operatorowi bezpieczeństwo przed zgnieceniem pod ciężarem maszyny w przypadku jej przewrócenia się. W kabinie znajdują się również dźwignie sterujące osprzętem roboczym, kierownica do sterowania maszyną, pulpity ze wskaźnikami do kontroli prawidłowej pracy i przyciski. Górna część koparki może się obracać o 360 stopni, umożliwiając operatorowi pracę w dowolnym kierunku bez konieczności przemieszczania podwozia.

Podwozie koparkoładowarki

Podwozie natomiast stanowi podstawę, na której opiera się cała konstrukcja. Wyposażone jest w układy jezdne, takie jak koła lub gąsienice, w zależności od potrzeb i warunków pracy, które umożliwiają poruszanie się maszyny po terenie budowy. Podwozie przenosi ciężar maszyny i zapewnia jej niezawodność podczas wykonywania robót ziemnych.

• Podwozie gąsienicowe jest uważane za bardziej stabilne i doskonale sprawdza się w trudnym i nieutwardzonym terenie, takim jak błoto, piasek czy śnieg, a także na stromych zboczach. Gąsienice mogą być stalowe lub gumowe. Chociaż jest gorsze od podwozia kołowego pod względem prędkości transportu, zapewnia lepszą zwrotność i stabilność podczas pracy.
• Podwozie kołowe, wyposażone w pneumatyczne opony, umożliwia poruszanie się po twardych nawierzchniach. Jest bardziej mobilne i szybsze w transporcie w porównaniu do podwozia gąsienicowego, co sprawdza się na utwardzonych drogach i w miejscach wymagających dużej mobilności.

W specjalistycznych maszynach można spotkać również podwozia kroczące, pontonowe i szynowe.

Narzędzia robocze i osprzęt

Do wykonywania robót ziemnych służy bezpośrednio osprzęt roboczy, który składa się z elementów połączonych przegubowo lub przesuwnie, umożliwiających odpowiednie ruchy. Jest to kluczowy element koparkoładowarki, umożliwiający wykonywanie różnych zadań i wyposażony w dwa główne rodzaje narzędzi roboczych - osprzęt koparkowy i osprzęt ładowarkowy.

• Osprzęt koparkowy, zazwyczaj umieszczony z tyłu maszyny, składa się z ramienia i łyżki, które umożliwiają wykopywanie i przemieszczanie ziemi. Dzięki niemu operator jest w stanie kopać rowy, profilować ściany wykopu, podnosić ładunki lub pracować młotem hydraulicznym, jeśli jest zamontowany na szybkozłączu. Wysięgnik teleskopowy osprzętu koparkowego zapewnia duże wartości głębokości kopania.
• Osprzęt ładowarkowy, umieszczony na przedzie pojazdu, umożliwia ładowanie określonych materiałów sypkich (np. gruzu, żwiru, piasku, węgla) i przenoszenie ich w inne miejsce. Charakteryzuje się dużym udźwigiem, dużą siłą wyrywającą oraz dużą odpornością na obciążenia dynamiczne. Konstrukcja wysięgnika osprzętu ładowarkowego umożliwia stabilne utrzymanie ładunku i jednocześnie zapewnia dużą siłę odspajania.

Szybkozłącze koparkowe oraz hydrauliczne szybkozłącze ładowarkowe umożliwiają szybką wymianę osprzętów. Dodatkowo, dzięki zastosowaniu różnych narzędzi roboczych montowanych do osprzętów, zwiększa się zakres zastosowań koparkoładowarki. Możliwe jest zamontowanie pługa, zamiatarki, łamacza, frezarki do asfaltu, wiertnicy i wideł paletowych.

Rodzaje łyżek i ich zastosowanie

Łyżki stanowią podstawowy osprzęt roboczy. Ich budowa i kształt zależą od rodzaju wykonywanych robót ziemnych i typu koparki. W zależności od spoistości gruntu należy dobierać i montować łyżki odpowiedniej szerokości i krawędzi tnącej.

• Standardowa łyżka uniwersalna: Posiada od 3 do 6 zębów ze stali węglikowej o objętości od 0,49 do 2,5 metra sześciennego.
• Łyżka do czyszczenia: Nie ma zębów, posiada zamontowane ostrze do czyszczenia i cięcia gleby o maksymalnej szerokości 1500 mm.
• Łyżka profilowa: Służy do formowania skarp, nasypów i innych powierzchni nachylonych. Charakteryzuje się szeroką i płaską konstrukcją.
• Łyżka załadowcza: Służy do transportu materiałów sypkich.
• Łyżka do zrywaka: Przeznaczona do prac wymagających dużej siły.
• Łyżka ażurowa (przesiewająca): Używana do sortowania materiałów, oddzielając większe frakcje (np. kamienie, gruz) od drobniejszych (piasek, ziemia).
• Łyżka do mieszania betonu: Umożliwia efektywne mieszanie cementu, piasku i żwiru.

Układy napędowe koparkoładowarek

Ze względu na układ napędowy rozróżniamy koparkoładowarki z napędem mechanicznym, z napędem hydrokinetycznym (najczęściej spotykane rozwiązanie) oraz z napędem hydrostatycznym.

Układ napędowy hydrokinetyczny

Budowa układu napędowego hydrokinetycznego obejmuje: silnik spalinowy, obudowę sprzęgła suchego ciernego, skrzynię biegów oraz tylny most napędowy, które tworzą szkielet nośny z osią przednią umocowaną wahliwie. W innej wersji koparkoładowarka składa się z ramy nośnej, w której zainstalowany jest silnik spalinowy z amortyzacją, a także zmiennik momentu obrotowego, skrzynia biegów mechaniczno-hydrauliczna, wał napędowy oraz tylny most napędowy. Oś przednia może być napędzana i jest montowana wahliwie do ramy.

Przekładnia hydrokinetyczna (zmiennik momentu obrotowego)

Jest to zmiennik momentu obrotowego, który przenosi moment obrotowy z silnika na skrzynię biegów. Działa w zamkniętej obudowie wypełnionej olejem, gdzie umiejscowione są dwa wirniki: wirnik pompy (napędzany od silnika) oraz wirnik turbiny (przekazujący napęd do skrzyni biegów). W czasie pracy silnika wirnik pompy wprawia w ruch olej, a wirujący olej, uderzając w łopatki wirnika turbiny, powoduje jego obracanie się i tym samym przekazanie momentu obrotowego na skrzynię biegów. W skład przekładni wchodzi również wirnik kierownicy.

Przyczyny przegrzewania się oleju w układzie napędowym hydrokinetycznym to m.in.: źle dobrane przełożenie, zanieczyszczony filtr oleju, niski poziom oleju, olej o złych parametrach, zanieczyszczona chłodnica oleju, niesprawny wentylator, zużyta pompa (za niskie ciśnienie) oraz zła technika pracy operatora.

Most napędowy

Most napędowy składa się z półosi i obudowy, przekładni głównej, mechanizmu różnicowego, zwolnic planetarnych i hamulców wielopłytkowych.

• Przekładnia główna: Zwiększa moment obrotowy i zmienia kierunek przenoszonego momentu obrotowego z podłużnego na poprzeczny.
• Mechanizm różnicowy: Umożliwia przekazanie zróżnicowanego momentu obrotowego na obydwa koła kręcące się z różną prędkością przy jeździe po łukach lub nierównościach.
• Zwolnice planetarne: Zwiększają moment obrotowy, ale zwalniają prędkość obrotową.

Układ hydrauliczny

Układ hydrauliczny jest sercem koparki, ponieważ odpowiada za napęd osprzętu roboczego. To złożony i wieloelementowy system, który składa się ze zbiornika, pompy, zaworu bezpieczeństwa, rozdzielacza i tłoków. Jest odpowiedzialny za zasilanie ruchu ramienia, wysięgnika, łyżki, młota hydraulicznego i innych narzędzi roboczych. Sprawne działanie układu hydraulicznego jest niezbędne do precyzyjnego sterowania maszyną i wykonywania skomplikowanych ruchów.

Elementy układu hydraulicznego

• Pompa hydrauliczna: Urządzenie, które zamienia energię mechaniczną na energię strumienia cieczy. Wyróżniamy pompy zębate i pompy wielotłoczkowe.
• Zawory hydrauliczne:
  • Sterujące ciśnieniem: przelewowe, bezpieczeństwa, redukcyjne. Zawory bezpieczeństwa chronią układ ciśnieniowy przed awarią lub eksplozją w przypadku przekroczenia ciśnienia.
  • Sterujące kierunkiem przepływu: zwrotne, rozdzielacze.
  • Sterujące natężeniem przepływu: dławiki (zmniejszają średnicę przepływu), synchronizator ruchu.
  • Specjalne: zamek hydrauliczny, który blokuje wypływ oleju z siłownika w przypadku pęknięcia przewodu hydraulicznego.
• Siłowniki hydrauliczne (tłoki): Cylindry hydrauliczne, które zamieniają ciśnienie cieczy na ruch liniowy lub obrotowy, precyzyjnie sterując ruchem ramienia i łyżki.
• Akumulator hydrauliczny: Magazynuje olej pod ciśnieniem, wspomaga działanie pompy hydraulicznej, wyrównuje pulsacyjne działanie pompy, kompensuje przecieki wewnętrzne, w chwili awarii silnika służy jako źródło zasilania ciśnienia w układach hamulcowych i kierowniczych, spełnia rolę tłumika uderzeń hydraulicznych i działa jako amortyzator.
• Olej hydrauliczny: Wymagania wobec niego to mała zmiana lepkości mimo wzrostu temperatury, dobra smarność, jak najdłuższa żywotność, brak korozji, brak mieszania z powietrzem oraz wysoka temperatura zapłonu.

Konserwacja układu hydraulicznego

Regularne przeglądy i konserwacja elementów hydraulicznych są kluczowe dla niezawodności maszyny budowlanej. Podczas wymiany przewodu wysokiego ciśnienia należy wyzerować układ hydrauliczny, podłożyć zbiornik na olej, odkręcić przewód, założyć nowy zgodnie z oznaczeniami, uzupełnić ubytki oleju i odpowietrzyć układ. Zerowanie ciśnienia polega na oparciu układu roboczego o grunt, wyłączeniu silnika i pomp hydraulicznych, a następnie kilkakrotnym ruszeniu dźwigniami rozdzielacza, aby przepływ oleju do zbiornika spowodował spadek ciśnienia.

Odpowietrzanie układu hydraulicznego wymaga usunięcia przyczyny zapowietrzenia, sprawdzenia i uzupełnienia poziomu oleju, uruchomienia silnika i wykonania kilkakrotnych ruchów dźwigniami rozdzielacza, aby powietrze zostało przepchnięte do zbiornika i wydostało się na zewnątrz przez odpowietrznik.

Silnik spalinowy

Silnik spalinowy to kolejny z najważniejszych elementów koparki. Generuje on moc potrzebną do napędu pompy hydraulicznej, która zasila cały układ hydrauliczny. Silnik odpowiada za wytwarzanie momentu obrotowego, który jest następnie przenoszony na układ napędowy maszyny. W koparkach Sany instalowane są silniki spalinowe, które zapewniają dużą moc i niezawodność, wyposażone w mechanizm pozwalający na automatyczną pracę na biegu jałowym.

Układ paliwowy

Układ paliwowy składa się ze zbiornika, pompy zasilającej, filtrów, pompy wtryskowej i wtryskiwaczy. W silnikach wysokoprężnych najpierw do tłoka doprowadzane jest samo powietrze, które następnie zostaje sprężone. Paliwo natomiast zostaje wtryśnięte do cylindra w końcu suwu sprężania i zapala się samoczynnie w wysokiej temperaturze uzyskanej dzięki sprężaniu powietrza. Liczba cetanowa to skłonność paliwa do samozapłonu - im większa, tym łatwiej paliwo ulega samozapłonowi.

Przyczyny zapowietrzenia układu zasilania silnika to brak paliwa w zbiorniku, nieszczelny układ zasilania lub brudne filtry paliwa. Odpowietrzanie układu zasilania silnika polega na kolejnym odkręcaniu śrub odpowietrzających (najpierw na filtrze paliwowym), pompowaniu pompką ręczną, a następnie zakręceniu i przejściu do pompy wtryskowej.

Powody rozbiegania się silnika spalinowego (niekontrolowane i wciąż rosnące obroty) to uszkodzenie regulatora obrotów, zatarcie tłoczka pompy wtryskowej lub zatarcie listwy zębatej sterującej dawką paliwa. Aby przeciwdziałać rozbieganiu, należy odciąć dopływ paliwa jak najbliżej pompy wtryskowej.

Układ chłodzenia

Budowa układu chłodzenia obejmuje termostat, wentylator, górny zbiornik chłodnicy, rdzeń, dolny zbiornik chłodnicy, pompę wodną oraz płaszcz wodny w kadłubie i głowicy. Termostat umożliwia szybkie nagrzanie silnika i utrzymuje stałą temperaturę płynu chłodzącego.

Przyczyny przegrzewania się silnika to: brak płynu chłodzącego lub jego niski stan, przeciążony silnik, zacięcie się termostatu, zerwanie lub poluźnienie paska klinowego, niedrożność układu chłodzenia, niski stan oleju silnikowego, uszkodzona pompa wodna, uszkodzona uszczelka pod głowicą lub niesprawny wentylator.

Systemy smarowania silnika

Wyróżniamy systemy smarowania: rozbryzgowy, ciśnieniowy, mieszany (ciśnieniowo-rozbryzgowy) oraz mieszankowy. Smarowanie ciśnieniowo-rozbryzgowe polega na tym, że pompa olejowa tłoczy olej poprzez filtr do kolektora olejowego, skąd płynie do łożysk głównych wału korbowego i dalej do panewek korbowodowych.

Przyczyny ubytku oleju smarującego w silniku to wyciek oleju, zużyte pierścienie tłokowe, cylindry, prowadnice zaworów lub zużyta turbosprężarka, co skutkuje braniem oleju i dymieniem na niebiesko. Przyczyny wzrostu oleju smarującego to pęknięta uszczelka pod głowicą (płyn chłodzący przedostaje się do miski olejowej) lub nieszczelność układu paliwowego (paliwo przedostaje się do miski olejowej).

Doładowanie silnika

Typy doładowania silnika to za pomocą turbosprężarki i kompresora. Doładowanie turbosprężarką polega na tym, że turbina jest zasilana spalinami z silnika, a sprężone powietrze przez sprężarkę zasila silnik. Wprowadzona większa ilość powietrza do cylindra zwiększa moc silnika.

Układ elektryczny

Parametry prądu elektrycznego to napięcie, natężenie, opór elektryczny i moc. Parametry akumulatora to napięcie w V (woltach), pojemność w Ah (amperogodzinach), natężenie prądu rozruchowego, umiejscowienie biegunów, kształt, wymiary i sposób mocowania. Równoległe połączenie akumulatorów zwiększa pojemność, a szeregowe zwiększa napięcie.

Obsługa akumulatora obejmuje sprawdzenie czystości akumulatorów z instalacją, kontrolę poziomu elektrolitów oraz sprawdzenie stanu naładowania akumulatora poprzez pomiar gęstości elektrolitu areometrem (naładowany 1,285 g/cm3, rozładowany 1,11 g/cm3).

Alternator wytwarza prąd przemienny, trójfazowy, który jest zamieniany przez diody prostownicze na prąd stały. Akumulator ładujemy prądem stałym o wartości nieprzekraczającej 10% pojemności akumulatora za pomocą prostownika. Regulator napięcia utrzymuje stałą wartość napięcia niezależnie od obrotów silnika.

Dokumentacja i obsługa techniczna

DTR (Dokumentacja Techniczno-Ruchowa) zawiera instrukcję obsługi, katalog części zamiennych i książkę gwarancyjną. KMB (Książka Maszyny Budowlanej) zawiera informacje o właścicielu maszyny, dane techniczne, wymiany silnika, zespołów, naprawy główne, przeglądy i naprawy bieżące, godziny pracy maszyny, rodzaj paliwa, olejów i smarów.

Rodzaje obsług technicznych

• OC (Obsługa Codzienna): Wykonuje się ją przed uruchomieniem silnika (dokręcanie kół, ciśnienie, stan ogumienia, stan połączeń skręcanych, spawanych i nitowanych, wycieki, kompletność, poziom płynów, napięcie paska klinowego) oraz po uruchomieniu silnika (wskazania pulpitu, działanie układów).
• OT (Obsługa Techniczna): OT1 wykonuje się co 250h i polega na wymianie smaru, oleju oraz zużytych filtrów. OT2 wykonuje się co 500h przez serwis z udziałem operatora maszyny z użyciem przyrządów kontrolno-pomiarowych.
• OS (Obsługa Sezonowa): W zimie wymienia się płyny w układzie chłodzenia na niezamarzające, akumulator oraz robi się przegląd instalacji elektrycznej, wymienia filtry paliwowe, czyści odstojniki, sprawdza sprawność świec żarowych i działanie wtryskiwaczy.
• Omag (Obsługa Magazynowa): Polega na myciu, smarowaniu, odciążeniu podwozia, napełnieniu zbiornika paliwa, zabezpieczeniu odkrytych tłoczysk wazeliną techniczną i owinięciu pergaminem, uszczelnieniu silnika zakrywając wloty powietrza i koniec rury wydechowej.
• Otrans (Obsługa Transportowa): Wykonuje się obsługę codzienną (OC), wprowadzając maszynę na lawetę pod kierownictwem drugiej osoby, opuszcza narzędzia robocze, wyłącza silnik, odpręża układ hydrauliczny, zaciąga hamulec ręczny, rozłącza masę, podkłada kliny pod koła, mocuje maszynę łańcuchami, zaślepia wlot powietrza do układu ssącego oraz wylot rury wydechowej.
• OTD (Obsługa Techniczna w Okresie Docierania).

Właściwości gruntów i bezpieczeństwo pracy

Grunty dzielimy na 16 kategorii. Trzy pierwsze kategorie są przeznaczone dla ładowarek, cztery pierwsze dla koparek, natomiast reszta po uprzednim spulchnieniu. Do kategorii I zalicza się humus, suchy piasek; do II - mokry piasek, humus z kamieniami; do III - grunty piaszczysto-gliniaste, rodzime mocno zagęszczone; do IV - gliny ciężkie, gruz budowlany z blokami o wadze do 50kg; do V - miękkie skały kredowe, gipsowe, gruz budowlany z blokami powyżej 50kg.

Właściwości gruntów to ciężar właściwy, nośność, wilgotność, spoistość, stopień zagęszczenia i spulchnienia, oraz kąt stoku naturalnego. Kąt stoku naturalnego to kąt, pod którym grunt układa się naturalnie w skarpie lub nasypie. Klin odłamu to grunt powyżej kąta stoku naturalnego, który może się obsunąć w każdej chwili pod własnym ciężarem.

Aby obliczyć bezpieczną odległość, na której można postawić maszynę na nasypie, stosuje się wzory: dla kat. I - 1,5 x h + 0,6m; dla kat. II - 1,2 x h + 0,6m; dla kat. III - h + 0,6m; dla kat. IV - h/2 + 0,6m.

Praca pod linią wysokiego napięcia

Zabezpieczając pracę pod linią wysokiego napięcia, energetyka musi wyłączyć napięcie w linii. Linię należy uziemić po obu stronach maszyny. Praca musi być wykonywana pod nadzorem. Należy przy tym zawsze dodatkowo uwzględnić wychylenie linii napowietrznej oraz masztu wysięgnika pod wpływem wiatru oraz zwracać uwagę na wilgotność powietrza.

Minimalny odstęp od linii napowietrznych wynosi odpowiednio:

• do 1KV: 3m
• od 1KV do 15KV: 5m
• od 15KV do 30KV: 6m
• od 30KV do 110KV: 8m
• powyżej 110KV: 15m

tags: #koparko #ladowarka #elementy