Современные автогрейдеры — это универсальные многофункциональные машины, которые применяются для планировки и профилирования участков и откосов, разравнивания грунта, перемещения сыпучих строительных материалов, очистки дорожной поверхности от снега.
Помимо разбора технических характеристик в этой статье мы сделаем обзор конструкции и базовых компонентов автогрейдера: от двигателя и трансмиссии до гидравлики и системы управления, дадим представление о технологиях нивелирования, управления планировкой и телематике, а также коснемся темы дополнительных опций и навесного оборудования.
Технические характеристики
Рассмотрим основные технические характеристики 10 моделей американских, европейских, китайских, японских и российских производителей, чья продукция наиболее распространена на отечественном рынке дорожно-строительной техники. Несмотря на то что они имеют весьма различные габаритные размеры и разную эксплуатационную массу — от 16,3 до 26 тонн, все они относятся к классу тяжелых машин и обладают относительно близкой друг к другу номинальной мощностью — от 160 до 187 кВ. В выделенной подборке разница в мощности объясняется тем, что либо у разных производителей модели не совпадают между собой по мощности, либо их нет на российском рынке. Поэтому мы взяли наиболее близкие по мощности модели ведущих изготовителей, и все они принадлежат к классу 250 — от 147,8 кВт.
Среди этой выборки быстрее всех оказался John Deere 672G с максимальной скоростью движения вперед 45,5 км/ч, а самым медленным — LiuGong CLG 425-4WD. Его скорость составляет 36,6 км/ч. При движении назад максимальная скорость у Komatsu GD705-5 — 34,1 км/ч, а минимальная — у российского автогрейдера UMG СДМ ГС-18.05 — 8,5 км/ч.
Наибольшее тяговое усилие выдает грейдер John Deere — 220 кН, остальные машины находятся недалеко друг от друга, с показателями в районе 100 кН. Наименьшее тяговое усилие у полноприводного SEM 922 AWD — 86 кН.
*Shantui SG21-3
Самым маневренным оказался китайский автогрейдер XCMG GR 230 с радиусом поворота 7,3 м. Наибольший радиус поворота также у «китайца»: Shantui SG21-3 разворачивается на 8,2 м. У грейдеров Case, John Deere и Shantui наибольший угол уклона передних колес — 20º, наименьший крен дает Komatsu — 15º.
Самый габаритный отвал опять-таки у Komatsu: ширина — 4320 мм, высота — 700 мм, при этом у него большая глубина резания — 710 мм, чуть больше у Case — 711,2 мм. Наиболее миниатюрный отвал у UMG СДМ ГС-18.05 — 3660x630 мм с глубиной резания 450 мм. Выше всех поднимает отвал Case — 527 мм, замыкает список LiuGong CLG 425-4WD, поднимая отвал на 405 мм.
Практически на всех машинах установлены полноповоротные круги, которые позволяют поворачивать отвал на 360º. Исключение составляет ГС-18.05 с неполноповоротным кругом и углом поворота отвала 65º.
Технические характеристикиCat 14Case 885BJohn Deere 672GKomatsu GD705 -5UMG СДМ ГС-18.05XCMG GR 230SEM 922 AWDSDLG G9220Shantui SG21- 3LiuGong CLG 425-4WDРазмеры (ДxШxВ) (мм) 8534x2654x3340 11050x2790x32609370x2550x35458970x2625x34708855 х 2768 х 33609235x2710x32409260×2600×34009588x2915x3636Эксплуатационная масса (кг)2596818890 22450163001650018270165001700019500Максимальная скорость вперед (км/ч) 44,745,542,540 403939,736,6Максимальная скорость назад (км/ч) 30,9 34,18,5 252525,423Тяговое усилие (кН) 220 92868795100Радиус поворота (мм) 728972107600780073007800760082008000Колесная база (мм) 6219 68006200 6140648021556520Угол уклона передних колес (°)17.1°20201518 18182017Макс глубина резания отвала (мм)593711.2 710450 715787500600Ширина отвала (мм)42904267 432036604270427942673660/3965/42704572Высота отвала (мм)631671 700630610607635635680Угол поворота отвала (°)360360 36065360360360360360Макс высота подъема отвала (мм)419527490450 475 410405Диапазон регулирования режущего угла отвала (°)5-4042-875-427-4530-70 5-4744–9140-70
Конструкция
Одной из основных современных тенденций является постоянное улучшение металлической конструкции автогрейдеров. Популярность получила А-образная тяговая рама, обеспечивающая большее усилие прижатия грейдерного отвала к поверхности. Так, на грейдерах Komatsu используется А-образная конструкция из высокопрочных U-образных штампованных и сварных секций, снабженная съемной шаровой опорой. На модели SEM 922 AWD используется трубчатая конструкция А-образной тяговой рамы, а закрепленный болтами сменный шаровой шарнир позволяет снизить время и стоимость сервисного обслуживания. Чтобы отрегулировать механизм тяговой рамы, достаточно снять калибровочные шайбы. Коробчатая конфигурация передней рамы с загнутым бортом дает возможность обойтись без сварных швов в местах больших нагрузок. Примечательно, что нижняя и верхняя части передней рамы выполнены из цельной стали, что, несомненно, многократно увеличивает прочность всей конструкции.
*Case 885B
На машинах Case серии В устанавливается поворотный круг самого большого диаметра среди «одноклассников» других производителей. Его поддерживает широкое основание усиленной А-образной тяговой рамы коробчатого сечения. Нововведением являются внешние зубья зацепления на поворотном круге, которые могут самоочищаться и имеют увеличенную зону контакта. Это снижает износ и увеличивает усилие при развороте круга под нагрузкой.
На многих автогрейдерах устанавливается шарнирно-сочлененная рама, которая значительно уменьшает радиус поворота и повышает маневренность машин при работе.
Двигатель
В последние годы общей тенденцией является повышение мощности двигателей. Вследствие этого машины становятся более универсальными, приспособленными для выполнения разных работ, увеличиваются транспортная и рабочая скорости, грейдеры способны работать в более экстремальных условиях, при низких и высоких температурах, при сильной запыленности или влажности.
Из рассмотренных 10 моделей практически на всех установлены 4-тактные шестицилиндровые дизельные двигатели с прямым впрыском топлива, турбонаддувом и последующим воздушным охлаждением. Также у передовых производителей силовые агрегаты оснащены электронной топливной системой. Так, на автогрейдере John Deere 672G с двигателем PowerTech Plus работает автоматическая система впрыска топлива с общей топливораспределительной рампой (HPCR), которая контролирует точный впрыск, увеличивая общую производительность двигателя. Двигатель PowerTech Plus поставляется с 4-клапанными головками цилиндров с каналами впуска и выпуска по разные стороны, турбонагнетателем с переменной геометрией (VGT) и охлаждаемой рециркуляцией выхлопных газов (EGR).
*Komatsu GD705 -5
Двигатель Komatsu SAA6D114E-3 снабжен системой впрыска Common Rail
(CRI) и обеспечивает высокую мощность при низком расходе топлива, что позволяет выполнять работу с высокой скоростью. Кроме того, двигатель может работать в 2 режимах: экономичном (Е) и повышенной мощности (Р). Экономичный режим выбирается для максимальной экономии при работе в более легких условиях. Он создает условия
для получения необходимой мощности двигателя при улучшенных показателях по расходу топлива. Режим повышенной мощности рекомендуется использовать на тех рабочих площадках, где автогрейдеру приходится работать в тяжелых условиях.
Как предупреждает производитель, третье поколение автогрейдеров Shantui, к которым относится SG21-3, не предназначено для работы в подземных условиях или в условиях с недостаточной вентиляцией, так как в двигателе Cummins предусмотрен непосредственный впрыск топлива, и имеющегося специального фильтра выхлопов может оказаться недостаточно.
Рассмотрим основные характеристики двигателей. Самая высокая номинальная мощность у John Deere — 187 кВ, недалеко отстал Komatsu — 186 кВ, замыкает перечень китайский Shantui — 160 кВ. Практически у всех автогрейдеров обороты двигателя составляют 2100-2200 об/мин, максимальный крутящий момент у Cat 14 — 1542 Нм, наименьшее значение у ГС-18.05 — 667 Нм. Самый объемный двигатель оказался опять-таки у Caterpillar — 12,5 л, затем следует ГС-18.05 — 11,5 л, в конце десятки — Case — 6,7 л. Что касается соответствия экологическим стандартам, то самым высоким требованиям соответствует американский грейдер Cat 14 — Tier 4 Final, Stage V, Tier 3, Stage IIIA, Tier 2, Stage II. Российский ГС-18.05 отвечает лишь стандарту Tier 0, а SDLG G9220 — только китайскому регламенту China Phase II.
Cat 14Case 885BJohn Deere 672GKomatsu GD705 -5UMG СДМ ГС-18.05XCMG GR 230SEM 922 AWDSDLG G9220Shantui SG21- 3LiuGong CLG 425-4WDCaterpillarFPT IndustrialJohn DeereKOMATSUЯМЗDongfeng CumminsSDECDEUTZCumminsCumminsCat C13F4HE9687BPowerTech Plus 9,0 лSAA6D114E-3ЯМЗ-236М2-466CTA8.3-C230SC9D220G2BF6M1013ECP6CTAA8.3-C2156LTAA8,917816418718617617016216516017918502200 21002200220021002200220012,56,798,2711,15 8,827,14 6666666666130104 114 108 157132 135 130 154292412481130667 819 1100Tier 4 Final, Stage V, Tier 3, Stage IIIA, Tier 2, Stage IIEPA TIER 3EPA Tier, 2/EU Stage IIEPA Tier 3, EU Stage 3Tier0 TierIII China Phase II Tier 2, Stage II
Трансмиссия и коробка передач
На автогрейдерах John Deere используется собственная трансмиссия PowerShift™ с прочными муфтами, подшипниками и модулированным переключением на ходу. Программное обеспечение трансмиссии с переключением передач на основе событийно-управляемого программирования (EBS) позволяет измерять нагрузку на двигатель, а также другие вводные параметры для оптимально плавного переключения, каждый раз когда оператор выбирает новую передачу. В кабине установлен 15-позиционный переключатель управления скорости передних колес и точный режим работы на скоростях до 0 км/ч (тяга только передними колесами).
*John Deere 672G
Автоматический двухпоточный гидростатический привод на 6 колес увеличивает тяговое усилие и управляемость переднего моста. Кроме того, здесь применены раздельные левая и правая системы с насосами переменного рабочего объема. Аксиально-поршневые гидромоторы колес и обгонная муфта на транспортных скоростях увеличивают эффективность трансмиссии.
Автоматическая блокировка дифференциала остается включенной во время движения по прямой, отключается при поворотах, превышающих 10 градусов, и снова включается при движении по прямой.
*LiuGong CLG 425-4WD
Китайский автогрейдер LiuGong CLG 425-4WD оснащен полноприводной планетарной гидромеханической трансмиссией с переключением передач под нагрузкой (Power Shift) с возможностью фиксации передач (блокируемый диффернциал). Предусмотрено 6 передних передач и 3 задние. На машине также работает трехступенчатый однотурбинный гидротрансформатор.
В целом безотносительно к модели системы автоматического переключения передач позволяют правильно выбрать передачу в зависимости от нагрузки и скорости движения машины. К примеру, на автогрейдере Komatsu GD705-5 используется коробка передач с электронным управлением, оснащенная блокируемым гидротрансформатором. Она обеспечивает выполняемое на ходу переключение передач под нагрузкой, а также точный режим управления и автоматическое переключение передач на более высоких скоростных диапазонах.
На грейдере предусмотрена система выбора режима работы коробки передач. Автоматический режим отличается простым управлением с помощью педалей газа и тормоза, сохраняется высокая производительность и маневренность. При запуске двигателя гидротрансформатор создает более чем двукратное возрастание крутящего момента, что позволяет трогаться с места на 4-й передаче. Для плавной и легкой работы может использоваться автоматически переключаемый скоростной диапазон F5-F8. При ручном режиме обеспечивается постоянная скорость передвижения и выполнение рабочих операций в более экономичном ключе.
Кроме того, на Komatsu есть функция предотвращения остановки двигателя. Дело в том, что при постоянном возрастании нагрузки двигатель может заглохнуть, а функция защиты двигателя срабатывает непосредственно перед остановкой, переводя его (вместе с гидротрансформатором) в автоматический режим работы.
Электронная защита от превышения номинальной частоты вращения двигателя предотвращает повреждение двигателя и коробки передач,
вызываемое преждевременным переключением на пониженную передачу и превышением допустимых оборотов двигателя при преодолении уклонов.
Плавное переключение передач, сопровождаемое изменениями крутящего момента гидротрансформатора при блокировке передачи, защищает оператора и оборудование, в том числе двигатель и коробку передач,
путем снижения толчков при переключении передач.
Гидравлическая система
*SDLG G9220
Практически на на всех современных западных и японских автогрейдерах тяжелого класса устанавливается гидравлическая система с закрытым центром и аксиально-поршневым насосом. У китайских производителей SDLG и LiuGong используется гидросистема с открытым центром и шестеренным насосам. В чем их отличие? Система с открытым центром позволяет работать гидравлике только на повышенных оборотах. Это происходит из-за того, что объем шестеренного насоса постоянен и его производительность зависит от числа оборотов двигателя. На малых оборотах потока не хватает для нормальной работы гидравлики. В гидрораспределителе используется последовательная схема подключения золотников, поэтому гидропоток уходит в функцию, расположенную ближе к входной секции распределителя.
В системе с закрытым центром гидравлика работает на всем диапазоне оборотов. Аксиально-поршневой насос с компенсацией давления по нагрузке имеет переменный объем и качает до тех пор, пока в системе не установится давление, необходимое для преодоления нагрузки и потерь. Производительность насоса не так сильно зависит от частоты вращения, поэтому любые функции выполняются даже на низких оборотах двигателя.
*SEM 922 AWD
В качестве примера рассмотрим гидравлическую систему с пропорциональной приоритетной компенсацией давления (PPPC) на автогрейдере SEM 922 AWD. Гидрораспределители с клапанами PPPC, разработанные специально для грейдеров, непрерывно регулируют расход и давление в гидросистеме в соответствии с нагрузкой и управлением, что облегчает контроль за всеми функциями. Аксиально-поршневой насос с переменной производительностью уменьшает тепловыделение и потребляемую мощность, а также повышает топливную экономичность. Регулирование мощности по нагрузке повышает производительность благодаря непрерывному прецизионному управлению движением отвала. Запорные и предохранительные клапаны фиксируют рабочие органы в заданном положении, исключают смещения поршней в гидроцилиндрах из-за внешних нагрузок и соответствующие повреждения от избыточного давления.
Гидравлическая системаCase 885BJohn Deere 672GKomatsu GD705 -5UMG СДМ ГС-18.05SEM 922 AWDSDLG G9220Shantui SG21- 3LiuGong CLG 425-4WDТип гидравлической системыС закрытым центром, чувствительность к нагрузкеС закрытым центром, компенсацией давления и управлением по нагрузке (PCLS)С закрытым центром Гидравлическая система с пропорциональной приоритетной компенсацией давления (PPPC)Открытого типа Открытого типаТип насоса гидравлической системыАксиально-поршневойПоршневой насос переменного рабочего объемаПоршневой насос переменной производительности Аксиально-поршневой с управлением по нагрузкеШестеренный ШестеренныйДавление в системе, мПа 18,924,51422211618Максимальная подача насоса, л/мин186212165 126
Системы управления и удобство оператора
Безусловно, лидерами по многофункциональности и эффективности систем управления, а также относительно комфорта работы оператора являются западные производители. Так, на грейдере John Deere 672G устанавливается усовершенствованный пульт управления с целым рядом новых функций. На жидкокристаллическом мониторе отражается диагностика основных систем автогрейдера, высвечиваются аналоговые и цифровые указатели и индикаторы жизненно важных параметров. Например, функция поперечного уклона, встроенная в цветной ЖК-монитор, позволяет оператору устанавливать желаемый уклон и автоматически поддерживать его с помощью только одного рычага подъема отвала. Также при работе не в режиме «авто» он может использоваться как встроенный измеритель уклона.
Стандартная консоль Grade Pro позволяет управлять машиной с помощью переключателей на подлокотнике или эргономичной консоли со стандартными элементами управления.
С помощью больших и мини-рычагов можно включать основные и вспомогательные функции. Переключение рычага бокового перемещения отвала влево или вправо позволяет управлять грейдером. Автоматическое выключение позволяет экономить топливо и снижает уровень шума, а также износ двигателя, трансмиссии и гидравлических систем. Эта функция также выключает машину после определенного промежутка времени, выбранного оператором.
Режим безопасности предотвращает несанкционированный запуск двигателя до ввода кода на цифровой клавиатуре герметичного модуля переключателей. Владелец, оператор и транспортные коды задаются через монитор.
Особенностью автогрейдера Case 885B является смещенная назад полностью остекленная кабина, что обеспечивает хороший обзор отвала, поворотного круга, седла и колес. Закругленный капот дает отличную обзорность при движении задним ходом. Кабина установлена на изолирующих опорах, что уменьшает шум и вибрацию, обеспечивая комфортное вождение.
Системы нивелирования и телематика
Системы автоматизированного нивелирования и управления планировкой, а также телематика существенно повышают производительность и эффективность автогрейдеров, позволяют увеличить темп и качество планировки, существенно сократить эксплуатационные расходы и время на выполнение геодезических работ, обеспечить охрану труда на объекте строительства. Сроки работ снижаются в 2 раза при использовании того же самого парка техники. Это ведет к пропорциональному снижению затрат на топливо, техническое обслуживание, шины, режущие кромки отвалов.
Если говорить о системах нивелирования, то объем и сроки производства геодезических работ при строительстве дорог снижаются до 90%. Уменьшается количество персонала (геодезисты, вспомогательные рабочие, операторы), что ведет к снижению травматизма. Качественное земляное полотно с требуемой степенью уплотнения и в проектных отметках обеспечивает последующее снижение расхода асфальтобетонной смеси на обустройство дорожной одежды до 10%.
*Cat 14
К примеру, опциональная система Cat GRADE с функцией отображения поперечного наклона на грейдере Cat 14 помогает поддерживать нужный уклон, автоматически управляя одной стороной отвала. А система Cat AccuGrade™, также устанавливаемая в качестве дополнительной опции, использует технологии навигации и позиционирования, датчики машины и функцию автоматического управления отвалом, чтобы сделать рабочий процесс более быстрым, легким и эффективным. Система состоит из приемников сигналов ГНСС и управляющих электрогидравлических устройств рабочих органов. Она обеспечивает непрерывную заданную установку и контроль положения рабочего органа машины относительно проектных отметок. Это позволяет звеньям землеройных машин выполнять работы по 3D-проекту и контролировать ход производства работ посредством передачи данных через геоинформационные системы или интерфейсы.
Телематические системы помогают контролировать состояние оборудования и способствуют снижению стоимости эксплуатации. На машинах Komatsu, например, устанавливается терминал KOMTRAX, который, используя беспроводные средства связи, собирает и передает такую информацию, как данные о местонахождении машины, рабочее состояние, количество мото-часов, нагрузку, средний расход топлива, время для замены, ошибки и предупреждения. Система KOMTRAX не только предоставляет информацию о грейдере, но также позволяет через веб-сайт контролировать состояние парка техники.
Дополнительные опции и навесное оборудование
*UMG СДМ ГС-18.05
Все ведущие бренды предлагают в разных вариациях широкий набор дополнительных опций, начиная с системы стабилизации отвала и заканчивая усиленным поворотным кругом для тяжелых работ. Примечательно, что российский производитель UMG СДМ по запросу клиента также может установить на грейдер ГС-18.05 целый перечень дополнительных опций:
- Автоматическая система нивелирования (2D и 3D)
- Автоматическая система смазки шарниров рабочих органов Lincoln
- Камера заднего вида
- Подогрев топливного фильтра
- Независимый отопитель кабины
- Автоматическая система пожаротушения с возможностью ручной активации
- Автоматический маршевый подогреватель дизельного топлива
- Чехол утепления капота.
Выбор навесного оборудования чрезвычайно широк, его можно устанавливать на переднюю, среднюю или заднюю часть машины.
К примеру, компания LiuGong производит собственное навесное оборудование и предлагает следующий набор инструментов:
- бульдозерный отвал
- передний кирковщик
- средний кирковщик
- задний рыхлитель-кирковщик
- устройство параллельного подъема
- самозатачивающиеся зубья
- зуб рыхлителя.
Подбирать навесные орудия следует для конкретных условий, в которых используется автогрейдер. Нужно учитывать характер работ, тип материала, наличие свободного пространства для разворота. Это позволит максимально увеличить рентабельность машины
-thumb.jpg)