IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Долгое время гусеничные бульдозеры считались одним из наиболее сложных в управлении видов землеройной техники. Однако в последние годы благодаря внедрению ряда новых технологий управлять ими становится гораздо легче, а сами бульдозеры приобретают все более универсальные, разносторонние возможности.

Одной из главных причин этого, безусловно, можно считать завоевывающую все большую популярность гидростатическую трансмиссию. Происходящие изменения некоторые специалисты называют даже «гидростатической революцией».

Для начала немного статистики. За последние 10 лет доля бульдозеров с гидростатическим видом трансмиссии (по крайней мере, среди машин мощностью до 130 л.с.) постоянно росла. Согласно данным Справочника мирового строительного оборудования, в настоящее время именно бульдозеры с гидростатикой занимают доминирующие позиции.

Такие изменения в соотношении отнюдь не случайны: избавленные от коробки передач, бульдозеры стали более разносторонними машинами с широким спектром действия.

Компании - производители землеройной техники разными темпами шли к признанию целесообразности использования гидростатической трансмиссии.

Так, несмотря на то, что уже более 100 лет мировым лидером по производству гусеничных бульдозеров считается корпорация Caterpillar, инициатором «гидростатической революции» стала другая американская компания — John Deere. Именно ее разработчики еще в 1976-м создали первый двухдисковый бульдозер с гидростатической трансмиссией. (1)

Гидростатическая трансмиссия (ГСТ), применяемая на бульдозерах, сегодня преимущественно распространена на спецтехнике среднего и тяжелого класса: гидростатическую трансмиссию применяют все лидеры рынка экскаваторной техники.

Применение ГСТ в экскаваторах связано с выполнением ими основной работы исполнительными механизмами с гидропередачей усилия. Распространению ГСТ также способствовало совершенствование технологий механообработки и широкое распространение синтетических масел, производимых под заранее заданные параметры использования, а кроме того, и развитие микроэлектроники, позволившее реализовывать сложные алгоритмы управления ГСТ. Схема гидростатической трансмиссии представлена ниже:

Рисунок 1 - Схема гидростатической трансмиссии.

В последующие годы, в отличие от большинства производителей (за исключением разве что компании Liebherr), John Deere оснащала гидростатической трансмиссией абсолютно все свои бульдозеры, вплоть до самой крупной модели — 35-тонного 1050J мощностью 335 л.с. Целесообразность такого новаторства была заранее точно просчитана инженерами-разработчиками компании.(2)

Гидростатическая трансмиссия - это гидравлический привод с закрытым (замкнутым) контуром, в состав которого входят один или несколько гидронасосов и гидромоторов. Предназначена для передачи механической энергии вращения от вала двигателя к исполнительному органу машины, посредством бесступенчатого регулируемого по величине и направлению потока рабочей жидкости.

Главным достоинством гидростатической трансмиссии является возможность плавного изменения передаточного отношения в широком диапазоне частот вращения, что позволяет гораздо лучше использовать крутящий момент двигателя машины по сравнению со ступенчатым приводом. Поскольку выходную частоту вращения можно довести до нуля, возможен плавный разгон машины с места без применения сцепления. Малые скорости движения особенно нужны для различных строительных и сельскохозяйственных машин. Даже значительное изменение нагрузки не влияет на выходную частоту вращения, поскольку проскальзывание у данного типа трансмиссии отсутствует.

Большим достоинством гидростатической трансмиссии является простота реверсирования, которое обеспечивается простым изменением наклона плиты или гидравлически, изменением потока рабочей жидкости. Это позволяет обеспечить исключительную маневренность транспортного средства.

Следующее серьезное достоинство - упрощение механической разводки по машине. Это позволяет получить выигрыш в надежности, ведь зачастую при большой нагрузке на машину карданные валы не выдерживают и приходится ремонтировать машину. В северных условиях это происходит еще чаще при низких температурах. За счет упрощения механической разводки удается так же освободить место для вспомогательного оборудования. Применение гидростатической трансмиссии может позволить полностью убрать валы и мосты, заменив их насосной установкой и гидромоторами с редукторами, встраиваемыми прямо в колеса. Либо, в более простом варианте, гидромоторы могут быть встроены в мост. Обычно удается снизить центр тяжести машины и более рационально разместить систему охлаждения двигателя.

Еще одним важным преимуществом гидростатической системы передачи специалисты называют возможность выбрать определенную электронную программу на дисплее монитора в кабине машины. В зависимости от рабочей ситуации и расписания работы бульдозериста можно, например, регулировать частоту перерывов, степень чувствительности рычагов, педали торможения и рулевой модуляции.

Опытные операторы строительных машин знают: среди наиболее сложных видов работ для бульдозера значится укладка труб в траншеи. И в этом случае как раз гидростатическая система способствует их безопасной транспортировке с регулируемой скоростью и точной укладке.

Гидростатическая трансмиссия позволяет плавно и сверхточно регулировать передвижение машины или плавно регулировать частоту вращения рабочих органов. Использование электропропорционального управления и специальных электронных систем позволяет достичь наиболее оптимального распределения мощности между приводом и исполнительными механизмами, ограничить нагрузку двигателя, снизить расход топлива. Мощность двигателя используется максимально даже на самых малых скоростях передвижения машины.(3)

Специальная система проактивной адаптации мощности позволяет задействовать дополнительную мощность строго по необходимости во время совершения того или иного конкретного маневра. Применение гидростатической трансмиссии обеспечивает стабилизацию частоты вращения двигателя на оптимальном уровне и получение ощутимой экономии топлива в условиях высокой маневренности бульдозера и непрерывности тягового усилия. Хорошее сцепление с грунтом и снижение вибрационных нагрузок достигаются благодаря качающейся подвеске направляющих колес и опорных катков. Опциональная спутниковая система дистанционной регулировки наклона отвала позволяет визуализировать ход выполнения и степень завершения работ. Все движения ходовой тележки бульдозера управляются от одного джойстика пропорционального действия. Насосы и моторы гидравлической трансмиссии не требуют обслуживания и отличаются высокой надежностью, значительно увеличены интервалы замены масла (до 8000 моточасов), что позволяет существенно сократить эксплуатационные расходы.(4)

Недостатком гидростатической трансмиссии можно считать более низкий КПД по сравнению с механической передачей. Однако по сравнению с механическими трансмиссиями, включающими коробки передач, гидростатическая трансмиссия оказывается экономичнее и быстрее. Происходит это по причине того, что в момент ручного переключения передач приходится отпускать и нажимать педаль газа. Именно в этот момент двигатель тратит много мощности, а скорость машины меняется рывками. Все это негативно сказывается как на скорости, так и на расходе топлива. В гидростатической трансмиссии этот процесс происходит плавно и двигатель работает в более экономичном режиме, что повышает долговечность всей системы.(3)

Рассуждая о преимуществах все более активного использования бульдозеров, оснащенных гидростатической трансмиссией в сочетании с GPS, специалисты напоминают, что одна из перманентных проблем отрасли — нехватка высококвалифицированных бульдозеристов. И в этом смысле нынешние гидростатические бульдозеры — это просто подарок.

Оснащенные современным оборудованием, эти машины позволяют опытным операторам настроить их предельно точно, в соответствии с предстоящими видами работы. Но не менее важен и тот факт, что молодым бульдозеристам под руководством наставников требуется меньше времени, чтобы освоить когда-то капризную технику. (1)

Библиографический список

1. Что вызвало революцию на рынке гусеничных бульдозеров - [Электронный ресурс].–URL: http://www.rcmm.ru/tehnika-i-tehnologii/22305-chto-vyzvalo-revolyuciyu-na-rynke-gusenichnyh-buldozerov.html

2. Трансмиссия применяемая на бульдозерах - [Электронный ресурс].–URL: http://novosibdiesel.ru/produkcija/buldozery/tm10-transmissija-i-dvigatel/

3. Гидростатическая трансмиссия - [Электронный ресурс].–URL: http://kemkran-dst.ru/dst/gst.php

4. Гидростатическая трансмиссия для бульдозеров – [Электронный ресурс].–URL: http://konstruktor.net/podrobnee-hidr/id-70-tonnyj-buldozer-s-gidrostaticheskoj-transmissiej-1428.html

5. Вавилов, А. В. Создание приводов оборудования строительных и дорожных машин / А. В. Вавилов, А. Я. Котлобай, А. А. Котлобай // Строительные и дорожные машины. – 2014. – № 9. – С. 35–41

6. Котлобай, А. Я. Формирование направлений модернизации землеройных машин / А. Я. Котлобай, А. А. Котлобай, В. Ф. Тамело // Наука и техника. – 2013. – № 5. – С. 54–59

Код для цитирования: Скопировать