Realizacja projektów ziemnych i górniczych w dużej skali wymaga wykorzystania maszyn charakteryzujących się największą efektywnością i ładownością, mierzoną w tysiącach ton transportowanego z miejsca na miejsce materiału. Takie wymagania spełnić mogą wozidła górnicze, które dla wielu firm są podstawą wykonywania wszelkich operacji logistycznych. Wozidło górnicze to potężna maszyna budowlana, która łączy niezawodność działania z wysoką wydajnością. Zadaniem wozideł górniczych jest transport materiałów sypkich z miejsca na miejsce w kopalniach odkrywkowych, kamieniołomach i w obrębie największych projektów budowlanych lub infrastrukturalnych. Wozidło to samobieżna maszyna o dużej ładowności wyposażona w otwartą skrzynię ładunkową, która jest przechylana hydraulicznie w celu rozładunku materiału.
Rodzaje wozideł: sztywnoramowe a przegubowe
Podstawowy podział wozideł górniczych dotyczy konstrukcji ramy. Zrozumienie różnicy między tymi dwoma typami jest kluczowe dla optymalnego dopasowania maszyny do warunków pracy. Niegdyś na placach budów spotykało się praktycznie tylko wozidła sztywnoramowe. Wyróżniamy różne rodzaje wozideł budowlanych, w tym wozidła sztywne i wozidła przegubowe. Wozidła dzielimy na przegubowe oraz sztywnoramowe. W przypadku wozideł sztywnoramowych mamy do czynienia z maszynami budowlanymi wyposażonymi w bardziej konwencjonalną konstrukcję, ale o znacznie większej ładowności. Głównym elementem konstrukcyjnym wozidła sztywnoramowego jest rama, która łączy dwie osie. Na ramie osadzono wszystkie elementy podwozia oraz nadwozia.
Wozidło sztywnoramowe
Wozidła sztywnoramowe są zbudowane na jednej, sztywnej ramie, przypominającej ciężarówkę. Zazwyczaj napędzana jest tylko tylna oś (tylny napęd). Charakteryzują się większą ładownością, co pozwala na transport większych ilości materiałów na dłuższe dystanse. Są szczególnie przydatne na większych placach budowy i w przemyśle wydobywczym. Jednakże wozidła sztywnoramowe mogą napotykać na trudności w operowaniu na ciasnych placach budowy oraz na nierównym terenie.
Wozidło przegubowe
Wozidło przegubowe składa się z dwóch części (ciągnik i rama z wywrotką) połączonych przegubem hydraulicznym. Wszystkie osie są napędzane osobno. W modelach przegubowych zazwyczaj występują trzy osie i nie ma klasycznego układu kierowniczego. Wozidła przegubowe doskonale sprawdzają się w trudnym, grząskim i nierównym terenie, na nierównym podłożu, gdzie teren jest pofałdowany, występują wzniesienia, spadki, a także miękkie podłoże. Są bardziej efektywne na krótszych trasach transportowych, gdzie liczy się szybkość cyklu roboczego i manewrowość. Ponadto, bardziej ułatwiają pracę na mniejszych przestrzeniach (zwrotność i mniejsze wymiary w porównaniu z wozidłami sztywnoramowymi pozwalają na efektywną pracę w ograniczonych przestrzeniach, np. na budowach miejskich czy w kamieniołomach). Ich złożona konstrukcja może potencjalnie wiązać się z wyższymi kosztami serwisu.
Konstrukcja i technologia wozideł sztywnoramowych
Silniki i układy napędowe
Firma Caterpillar wyposaża każdy silnik Tier 4 Final (USA)/Stage IV (UE) w najlepsze w branży elektroniczne układy sterowania, wtrysku paliwa, oczyszczania powietrza i spalin. Efektem jest silnik zużywający mało paliwa, ograniczający emisję spalin i ułatwiający diagnostykę. Nasze nowe wozidło serii G jest wyposażone w silnik wysokoprężny Cat C18 z technologią ACERT. Modyfikacja oprogramowania silnika tego wozidła serii G zwiększa wydajność pracy przy niższych prędkościach obrotowych i niższym zużyciu paliwa. Zwiększyliśmy też o 10% moment obrotowy, aby poprawić sprawność przenoszenia mocy na podłoże. Dzięki nowemu, współpracującemu z silnikiem układowi sterowania skrzynią biegów, to wozidło ma znacznie lepsze osiągi na pochyłościach, przy niższym zużyciu paliwa, bez pogorszenia osiągów. Silnik C18 ACERT został zmodernizowany w celu uzyskania zgodności z ogólnoświatowymi normami emisji. Wygoda automatycznego ładowania oraz zastrzykiwanie paliwa za pomocą stacyjki ograniczają koszty serwisu. Podwyższone obroty biegu jałowego przy rozruchu zimnego silnika pozwalają uzyskać szczytowe osiągi już na początku zmiany. Programowalny regulator czasu pracy na biegu jałowym oszczędza paliwo i ogranicza emisje. Opóźnienie wyłączenia silnika umożliwia ostygnięcie wszystkich układów i rozpoczęcie oczyszczania przed wyłączeniem silnika. Dostępność opcjonalnego hamulca silnikowego jest stosowana przy zjeździe z długich pochyłości. Ograniczenie prędkości stanowi prosty sposób na zminimalizowanie ryzyka na drodze, dzięki czemu wozidło utrzymuje limit prędkości jazdy i odpowiednią prędkość obrotową silnika podczas jazdy na najbardziej ekonomicznym biegu. Firma Volvo, renomowany producent maszyn budowlanych, jest znana z niezawodności, innowacyjnych rozwiązań i wysokiej jakości swoich produktów. Obniż koszty paliwa do minimum, wybierając wozidło sztywnoramowe Volvo projektowane z myślą o niskim zużyciu paliwa. System Volvo Dynamic Shift Control automatycznie wybiera bieg odpowiednio do zmieniających się warunków, a tryb ECO Mode dostosowuje plan zmiany biegów, zapewniając najwyższą wydajność wozidła. Model HM400-5 marki Komatsu zbiera pozytywne opinie, m.in. dzięki silnikowi dużej mocy, zaawansowanemu układowi kontroli trakcji, wyborowi trybów pracy pozwalającemu na regulację osiągów na żądanie oraz nowoczesnym rozwiązaniom układu zawieszenia i opóźniacza. Jednostka napędowa dysponuje mocą 353 kW/473 KM. Zastosowano technologię oszczędzania paliwa Komatsu. Pompa tłoczkowa o zmiennym wydatku zmniejsza straty podczas przekazywania mocy przez wał odbioru mocy (WOM). Udoskonalenia układu przeniesienia napędu oraz osi zwiększają oszczędność energii, a zaawansowana elektroniczna jednostka sterująca silnika pomaga uzyskać optymalną sprawność energetyczną. Elementem wyposażenia jest regulowana funkcja automatycznego wyłączania silnika, którą można łatwo zaprogramować w zakresie od 5 do 60 minut.
Układ hamulcowy
Wozidła Cat są wyposażone w hamulce tylne sterowane hydraulicznie i hamulce przednie tarczowe z zaciskami. Każde z nich jest wyposażone w hamulce zasadnicze, zwalniacz hydrauliczny i hamulec postojowy. Dwa akumulatory hydrauliczne wytwarzają ciśnienie wymagane przez hamulce zasadnicze, przy czym drugi akumulator pełni rolę rezerwowego. Umieszczone na tylnej osi, chłodzone olejem hamulce wielotarczowe są wyposażone w duże tarcze, które są odporne na ścieranie. Hamulec postojowy działa na hamulce tylne i umożliwia postój wozidła z obciążeniem znamionowym na 15-procentowej pochyłości. Układ automatycznego sterowania zwalniaczem (ARC) stanowi wyposażenie standardowe modelu 772G. Układ ARC elektronicznie steruje hamowaniem na pochyłościach, utrzymując prędkość obrotową silnika na poziomie około 2200 obr./min (wartość regulowana skokowo co 10 jednostek w zakresie od 1950 do 2200 obr./min). Układ ARC jest nieaktywny, gdy zwalniacz nie działa. Jego zadaniem jest kontrolowanie prędkości wozidła na długich zjazdach ze wzniesienia bez stałej interwencji operatora; płynność jego działania zapewnia większą kontrolę i krótszy czas trwania cyklu w stosunku do zwalniania ręcznego. Firma Caterpillar oferuje opcjonalny hamulec silnikowy. Silnikowy hamulec kompresyjny Cat współpracuje z układem hamulcowym ARC, uwalniając ciśnienie z wybranych siłowników w celu wytworzenia siły hamowania podczas suwu sprężania w silniku. Dzięki współpracy z układem ARC układ ten ogranicza zużywanie się elementów układu hamulcowego i umożliwia jazdę w dół wzniesienia z prędkością wyższą nawet o 35%. Zespół ten został zaprojektowany pod kątem wysokiej trwałości i niezawodności, nie wymaga precyzyjnego kalibrowania i konserwacji, z wyjątkiem okresowej kontroli luzu zaworowego. Solidne wozidło sztywnoramowe Volvo jest wyposażone w standardzie w dwa układy zwalniające dla lepszej kontroli maszyny podczas zjeżdżania ze wzniesień. Zwalniacz skrzyni biegów zapobiega blokowaniu kół, a modulacyjny zwalniacz hamulców tylnych z funkcją automatycznego włączania pomaga utrzymać prędkość obrotową silnika w optymalnym zakresie.
Rama i zawieszenie
Podczas projektowania ram wykorzystujemy 50-letnie doświadczenie, przy czym dostępność nowych narzędzi pozwala nam je testować i ulepszać z użyciem najnowszych technologii. Nie zmieniła się jedynie odporność ram na wysokie naprężenia przy załadunku i przewozie ładunków z dużą prędkością. W dalszym ciągu stosujemy strategicznie rozmieszczone odlewy w połączeniu z konstrukcją skrzynkową w celu zapewnienia dobrego przenoszenia obciążeń wynikających z zastosowania. Wytrzymałość odlewów wykorzystujemy w ramie w celu odizolowania i rozproszenia najwyższych obciążeń. Dzięki stosowaniu odlewów nasze ramy są bardzo trwałe i mogą służyć przez wiele lat. Technologia pomaga nam analizować jakość odlewów, szybkość ich wypełniania i charakterystykę chłodzenia. Rama modelu 772G została zaprojektowana specjalnie pod kątem tej klasy wagowej. Przyjęta filozofia projektowania zapewnia najlepszą możliwą ładowność, wysoką trwałość ogumienia i optymalne właściwości jezdne. Wróciliśmy do wewnętrznej konstrukcji siłowników układu wywrotu, która okazała się wielkim sukcesem w modelu 769D, umożliwiając nam upakowanie osprzętu Tier 4 w sposób zapewniający równomierne rozłożenie obciążenia wzdłuż ramy i utrzymanie dużej łatwości obsługi wozidła. Zastosowanie w konstrukcji ramy stali miękkiej upraszcza naprawy w terenie. Rama została zaprojektowana tak, aby zapewniać optymalny kąt natarcia dzięki odpowiedniemu usytuowaniu przedniego zderzaka. Zawieszenie przednie obejmuje amortyzatory gazowo-olejowe współpracujące ze sworzniem zwrotnicy. Amortyzatory tego typu odgrywają kluczową rolę w precyzyjnym określaniu obciążenia na potrzeby funkcji TPMS. Na przedniej osi utrzymywane jest prawidłowe ciśnienie w amortyzatorach, a na tylnej znajdują się solidne siłowniki. Oprócz tłumienia wstrząsów na wybojach elementy zawieszenia minimalizują obciążenie ramy i utrzymują ładunek w skrzyni. Ciśnienie w amortyzatorach jest także wykorzystywane do wykrywania maksymalnego obciążenia - dane te są przesyłane do naszego systemu zarządzania ładownością. Oba układy zawieszenia są trwałe i mają tradycyjną konstrukcję, jednak w wozidłach serii G tylne siłowniki zostały odwrócone w celu zminimalizowania ilości zanieczyszczeń na końcówce tłoczyska. Wozidło sztywnoramowe Volvo ma nisko położony środek ciężkości, dzięki czemu jest stabilne niczym skała, a wszelkie uderzenia i naprężenia są równomiernie rozpraszane przez jego konstrukcję. Trzypunktowe zawieszenie przedniej osi wahliwej ma chronić elementy wozidła w trudnych warunkach drogowych, pochłaniając wstrząsy przenoszone od podłoża na ramę.
Sterowanie hydrauliczne i systemy wspomagające
Układ kierowniczy i przeciwpoślizgowy
Oprócz znakomitej sprawności i niezawodności pokonywania zakrętów nasz układ kierowniczy przekazuje operatorowi istotne informacje zwrotne i utrzymuje właściwe ustawienie kół. W układzie przeciwpoślizgowym zastosowaliśmy istotne ulepszenia. Nowy układ ma następujące zalety: krótszy czas reakcji na poślizg kół przez zastosowanie hydraulicznych hamulców zasadniczych, ograniczających poślizg i zużycie opon. Załącza się przy niższych prędkościach jazdy, dzięki czemu pojazd szybciej odzyskuje przyczepność. Czujnik układu kierowniczego pozwala odróżnić poślizg kół od ich szybkiego obrotu, dzięki czemu załączanie jest bardziej precyzyjne. Ciągła modulacja mocy przenoszonej na obie grupy kół tylnych za pomocą hydraulicznych hamulców zasadniczych pomaga kontrolować przyczepność zależnie od aktualnych warunków podłoża. Układ kontroli trakcji KTCS (Komatsu Traction Control System) w sposób automatyczny zapewnia optymalną przyczepność kół na każdym rodzaju podłoża. Gdy tylko jeden z umieszczonych w czterech kołach czujników prędkości obrotowej wykryje buksowanie kół, następuje automatyczne włączenie blokady międzyosiowego mechanizmu różnicowego. Jeżeli któreś z kół nadal buksuje, inteligentny układ hamulcowy przyhamowuje je, w celu odzyskania przyczepności przez koło znajdujące się po drugiej stronie.
System zarządzania ładunkiem i monitorowania
System zarządzania informacjami o zasadniczym znaczeniu (Vital Information Management System, VIMS) należy teraz do wyposażenia standardowego. System VIMS udostępnia dane o wydajności, informacje o stanie technicznym wozidła oraz statystyki pracy. Informacje te pozwalają podejmować trafne decyzje dotyczące szkolenia operatorów, sprawności na drogach transportowych i częstotliwości przeprowadzania konserwacji planowej. Ponadto system VIMS przekazuje informacje dotyczące rejestracji zdarzeń, czasu przestojów i zużycia paliwa. Informacje z systemu VIMS są pokazywane na wyświetlaczu układu Advisor w kabinie. System zarządzania ładownością wozidła informuje operatora ładowarki o osiągnięciu maksymalnego udźwigu za pomocą czerwonych i zielonych świateł. Ponadto system zapisuje w pamięci 2400 punktów danych dotyczących ładowności i czasu trwania cyklu podawanych przez system VIMS. Układ TKPH/TMPH określa stan ogumienia, a operator jest ostrzegany, gdy limity projektowe są bliskie osiągnięcia. Opcjonalny pokładowy system ważenia przekazuje na wyświetlaczu pokładowym dane o ładunku w czasie rzeczywistym, aby przewozić optymalną ilość materiału. System pomaga wyeliminować zarówno niedoładowanie, jak i przeładowanie, co przekłada się na maksymalną wydajność oraz mniejsze zużycie paliwa i maszyny. Opcjonalnie instalowany jest miernik obciążenia, a informacje są wyświetlane na monitorze w kabinie; operator ładowarki jest informowany o jego stanie również przez zewnętrzną lampę umieszczoną na górze kabiny.
Kabina operatora i bezpieczeństwo
Wozidło jest tylko tak wydajne jak jego operator. Wygodna automatyczna regulacja temperatury i sterowana elektrycznie szyba w oknie po lewej stronie. Wsiadanie i wysiadanie przy minimalnym wysiłku oraz dużo miejsca do przyjmowania pozycji stojącej. Fotel z serii Cat Comfort III z zawieszeniem pneumatycznym i dużymi możliwościami regulacji. Standardowe zabezpieczenia ROPS i FOPS uwzględnione w konstrukcji kabiny są zgodne z normami ISO 3471:2008 oraz ISO 3449:2005 Level II. Opcjonalna kamera i wyświetlacz w kabinie zapewniają widoczność obszaru z tyłu wozidła. Zintegrowany fotel instruktora na potrzeby szkolenia praktycznego nowych operatorów. Wyjście awaryjne przez prawe okno boczne. Monitorowanie poziomu płynów z ostrzeżeniem w kabinie. Wyświetlacz układu Advisor przekazujący operatorowi istotne informacje o wozidle. Znakomite pokrycie obszaru przez lusterka i reflektory z obu stron wozidła. Czytelna i przejrzysta tablica przyrządów jest używana przez operatora do łatwego i szybkiego wyświetlania informacji o wozidle. Kabina zapewnia operatorom najlepszą w klasie widoczność. Stanowisko operatora po lewej stronie pozwala dokładnie obserwować całe otoczenie i ułatwia bezpieczne wymijanie, a duża szyba przednia i niska tablica rozdzielcza poprawiają widoczność do przodu. Szereg funkcji poprawiających komfort pomaga operatorom pracować z najwyższą wydajnością. Zaliczają się do nich klimatyzacja, ergonomicznie rozmieszczone wyświetlacze, precyzyjne elementy sterujące obsługiwane palcami i regulowany fotel z zawieszeniem pneumatycznym oraz regulowana kierownica. Kabina z certyfikatem ROPS/FOPS umożliwia wsiadanie z obu stron po antypoślizgowych stopniach i bezpiecznych platformach.
Wozidło sztywnoramowe - CAT
Konserwacja i serwisowanie
Dostęp do wozidła sztywnoramowego jest prosty zarówno podczas jego użytkowania, jak i serwisowania. Wszystkie punkty serwisowe są rozmieszczone w praktycznych miejscach i łatwo dostępne z poziomu podłoża lub szerokiej platformy, co pomaga ograniczyć przestoje do minimum. Aby uprościć obsługę mechaniczną, wyposażyliśmy to wozidło w łożyska o typowych rozmiarach. Wozidło Cat serii G daje operatorom i technikom łatwy dostęp do wspólnych punktów obsługowych, takich jak blokada silnika, blokada układów maszyny, wzierniki poziomów cieczy, smarowniczki i dostęp do silnika w celu przeprowadzenia regularnej konserwacji planowej. Częstotliwość wymiany oleju silnikowego i filtra wynosi 500 godzin w normalnych warunkach roboczych. Trwałość eksploatacyjna filtrów układu hydraulicznego wynosi 1000 godzin w normalnych warunkach roboczych. Analiza trendów VIMS umożliwia śledzenie stanu i działania maszyny. Wskaźnik zużycia hamulców stanowi wyposażenie standardowe. Układ automatycznego smarowania jest dostępny jako wyposażenie dodatkowe. Nowy panel bezpieczników i wyłączników zamontowany na zderzaku jest dostępny z poziomu podłoża; gniazda ET i VIMS znajdują się w węźle serwisowym po prawej stronie. Chłodnica i jej rdzenie są wykonane z aluminium i mają konstrukcję modułową, ułatwiającą czyszczenie i wymianę. Porty do pobierania próbek oleju umożliwiają szybkie i czyste pobieranie próbek do analizy. Układ paliwowy jest wyposażony w elektryczną pompę zasilającą. Długie okresy międzyobsługowe pozwalają pracować tym ciężkim wozidłem sztywnoramowym bez przestojów. Nawet najlepsza maszyna wymaga regularnego serwisu. W przypadku zakupu nowego wozidła budowlanego kluczowe jest pierwsze uruchomienie oraz odpowiednie uzupełnienie płynów eksploatacyjnych. Po około 5 godzinach ciągłej pracy należy wyłączyć maszynę i przystąpić do pierwszej wymiany oleju. To bardzo ważna czynność, jej pominięcie grozi zatarciem się silnika. Wozidła i miniwozidła warto także serwisować w autoryzowanych punktach. Raz do roku zalecany jest szczegółowy przegląd, który można wykonać w naszym Serwisie Maszyn Budowlanych.
Optymalizacja wydajności i ekonomia
Dla maksymalizacji wydajności możesz dążyć do efektu synergii, czyli idealnie zgrać ze sobą cykl pracy koparki lub ładowarki z pojemnością wozidła górniczego. Jeśli wykorzystasz zbyt małą koparkę, spowolni ona proces załadunku. Analogicznie, zbyt duża koparka będzie musiała oczekiwać na powrót wozidła. Firma Caterpillar oferuje maszyny załadunkowe odpowiednie do konkretnych zastosowań i rodzajów materiału, a także dostosowane do wymagań produkcyjnych każdego klienta. Podobnie jak wozidło 772G te maszyny zaprojektowano z uwzględnieniem opinii klientów oraz wyników wielogodzinnych testów w terenie. Jeśli indywidualne potrzeby wymagają zastosowania koparki przedsiębiernej, koparki hydraulicznej bądź ładowarki kołowej, firma Caterpillar może dostarczyć model odpowiedniego rozmiaru, wraz z łyżkami i osprzętem do prac ziemnych, aby ułatwić szybki i sprawny załadunek wozidła 772G. Do wozidła 772G można łatwo dobrać taki osprzęt załadunkowy Cat. Liczbę przejazdów można określić na podstawie rozmiaru łyżki i gęstości materiału. Ładowarki kołowe: modele 980 i 986 to doskonałe ładowarki kołowe Cat umożliwiające załadowanie wozidła 772G w około 4 przejazdach. Koparki przedsiębierne: model Cat 6015 obsługuje wozidło w 4 przejazdach, a model 6018 w 2 przejazdach. Wozidło sztywnoramowe R60 współpracuje w pełnej harmonii z koparką gąsienicową EC950F i ładowarką L350H, pomagając zoptymalizować wykorzystanie floty.
Koszty eksploatacji i całkowity koszt posiadania (TCO)
Cena zakupu wozidła to tylko wierzchołek góry lodowej, jeśli chodzi o ponoszone koszty. Prawdziwą miarą opłacalności jest całkowity koszt posiadania (w skrócie TCO), który uwzględnia wszystkie wydatki w całym cyklu życia maszyny, łącznie z ceną nabycia, kosztami serwisów i konserwacji czy wydatkami eksploatacyjnymi. To właśnie TCO, a nie cena początkowa, jaką płacisz za wozidło górnicze, decyduje o rentowności inwestycji. Paliwo stanowi jeden z największych kosztów operacyjnych ponoszonych przez użytkownika maszyn budowlanych i innego rodzaju sprzętów spalinowych. Dlatego producenci, tacy jak firma Bell, kładą ogromny nacisk na rozwój technologii optymalizujących jego zużycie. Nowoczesne, sterowane elektronicznie silniki (np. Cat C18 ACERT) zmniejszają zużycie paliwa, ale bez konieczności godzenia się z utratą wydajności pracy. Wartość rezydualna to cena, za jaką możesz odsprzedać maszynę po zakończeniu okresu eksploatacji, kiedy nie jest już potrzebna lub chcesz ją wymienić na nowszy model. Renomowane wozidła budowlane Bell, znane z trwałości i niezawodności, utrzymują wartość na rynku wtórnym, dlatego możesz je sprzedać po stosunkowo wysokiej cenie. Wybór takiej maszyny to nie tylko inwestycja w bieżącą wydajność, ale także zabezpieczenie kapitału na przyszłość.
tags: #wozidlo #sztywnoramowe #sterowanie #hydraulicze