Современные экскаваторы используют преимущества улучшенной гидравлики и электроники для всего: от повышения эффективности до интеграции систем контроля уклона.
Экскаваторы - это сердце сегодняшних строительных проектов. Они отвечают большинству потребностей любого подрядчика, когда речь идет о перемещении грунта, будь то рытье траншеи, подвала или строительство дорожного полотна. Последние несколько лет производители тяжелой техники занимаются тем, что разрабатывают машины, отвечающие новым требованиям по выбросам в Европе и Северной Америке, тем самым революционизируя двигатели и системы сокращения выбросов, которые повысили эффективность. В настоящий момент они обратили свое внимание на усовершенствование того, что можно считать сердцем строительных машин - гидравлической системы. В сочетании с передовой электроникой, которая поднимает эффективность на новые высоты, эти обновления поднимают возможности экскаваторов на еще большие высоты.
В данном материале приводится мнение отраслевых экспертов относительно последних разработок в области гидравлических и электронных систем для экскаваторов грузоподъемностью от 20 до 50 тонн, а также о том, как они помогают операторам и владельцам сэкономить время и деньги.
Эффективность повышается за счет усовершенствования гидравлики.
Производители проводят огромные объемы работ по разработке, чтобы обеспечить соответствие своих машин суровым стандартам по выбросам в соответствии с требованиями Tier 4 Final и европейского Stage V, но при этом учитывали, как изменения, вносимые в двигатели и трансмиссии, повлияют на другие системы экскаваторов.
«По мере того, как производители проходили процессы проектирования, которые привели к появлению технологии двигателя Tier 4 Final, они активно работали над тем, чтобы взвесить, как можно внести дополнительные улучшения, при соответствии экологическим изменениям, которые бы улучшили двигатели и все системы машины. Нам пришлось задать вопрос: как мы можем на практике соответствовать этим нормам выбросов, а также дать владельцу/оператору нечто большее от их машины с точки зрения производительности, эффективности и более низкой стоимости владения. Гидравлика играет очень важную роль в этом и работать вместе с продолжающейся эволюцией в электрических системах, чтобы действительно повысить производительность машины», - менеджер по маркетингу продукции Case Construction Equipment Эндрю Даргац.
По заявлению менеджер по маркетингу Doosan Infracore North America Аарона Кляйнгартнера, эффективность - ключевое слово в описании гидравлики. В современных гидравлических системах используются более эффективные компоненты, например, модернизированный главный рабочий клапан, насос или двигатель в гусеничном шасси. Со временем эти улучшенные компоненты помогают повысить общую производительность экскаватора.
«В последнее время новые технологии позволили оптимизировать компоненты. Например, лучшая обратная связь от органов управления позволяет оператору быть более точным. Другим примером могут служить запрограммированные режимы работы, которые позволяют оператору согласовать режим с задачей, чтобы обеспечить для выполнения конкретной работы достаточные мощность и расход топлива», - менеджер по маркетингу Doosan Infracore North America Аарон Кляйнгартнер.
Джордж Лумпкинс, менеджер по развитию продуктов и генеральный менеджер по маркетингу Kobelco USA, рассказал, что улучшения, внесенные в гидравлику экскаватора, почти ошеломляют, благодаря разнообразию технологий, разработанных для управления этими системами.
«Экскаваторы теперь могут не только контролировать и точно сопоставлять мощность двигателя с гидравлической мощностью, но также могут адаптировать гидравлический поток для точного контроля и повышения эффективности использования топлива с помощью двух насосов. Подрядчики в Северной Америке чаще рассматривают экскаваторы не только как ковш или машину для копания, но как универсальные держатели инструмента. Гидравлические отбойные молотки, муфты, ножницы, грейферы и другие навесные приспособления могут повысить универсальность и гибкость машины для выполнения широкого спектра работ, приносящих дополнительный доход», - менеджер по развитию продуктов и генеральный менеджер по маркетингу Kobelco USA Джордж Лумпкинс.
Гидравлические цилиндры и двигатели остаются наиболее эффективным способом передачи мощности на экскаваторы по сравнению с электрическими или механическими приводами, считает Сежонг Ко, менеджер по продукции экскаваторов Volvo Construction Equipment. Таким образом, интеграция гидравлического управления с электрически управляемой системой делает гидравлику еще более эффективной, экономя энергию. В сочетании с двигателями с электронным управлением эффективность может быть максимально увеличена.
«У Volvo ушло много лет на разработку и создание гидравлических компонентов/систем и двигателей для экскаваторов с полным электрическим/электронным управлением. Одним из ключевых преимуществ подобной системы является монитор в кабине, в котором хранятся гидравлические настройки для до 20 навесных приспособлений. Это идеально подходит для клиентов, которым необходимо часто переключать навесное оборудование с различными настройками расхода и давления. Также можно выбрать реакцию навесного приспособления, которая будет наилучшим образом ему соответствовать в тех или иных работах. Однако преимущества выходят далеко за рамки навесного оборудования. Например, уникальный режим ECO Volvo оптимизирует гидравлическую систему для снижения потерь потока и давления», - менеджер по экскаваторам Volvo Construction Equipment Сежонг Ко.
По словам специалиста по продукции компании LBX Роба Дулани, экскаваторы Link-Belt используют преимущества электронного управления и, будучи непосредственно установлены на маховик двигателя, уменьшают потери мощности двигателя и позволяют более оперативно работать.
«Теперь гидравлическая мощность может подаваться более точно, когда и где это необходимо в рабочем цикле. В то же время гидравлические потоки в некритических областях системы снижаются. Конечным результатом является лучшее усилие отрыва, более плавная работа и более быстрое время отклика машины, с дополнительным преимуществом перемещения большего количества грунта на потраченный галлон топлива», - специалист по продукции компании LBX Роб Дулани.
По заявлению старшего менеджер по продукции Komatsu Курта Мончини, разработчики экскаваторов компании также сосредоточили внимание на взаимосвязи между двигателем и гидравлическими насосами с целью сбалансировать производительность насоса для эффективной многофункциональной работы.
«Сосредоточение внимания на логике управления двигателем и насосом помогает нам достичь максимально возможного уровня производства при минимальном расходе топлива. Недавняя новая логика контроллера для линии экскаваторов среднего размера и выше, позволила значительно улучшить скорость и производительность цикла. Современные гидравлические системы теперь могут «чувствовать» работу машины и предоставлять непосредственную обратную связь от оператора с рекомендациями по улучшению работы», - старший менеджер по продукции Komatsu Курт Мончини.
Для некоторых производителей увеличение количества насосов означает большую эффективность их машин. John Deere недавно выпустил свой 345G, в котором используется гидравлическая система с тремя насосами, которая, по словам менеджера по маркетингу продукции экскаваторов John Deere Джонатана Спендлова, имеет преимущество перед машинами с двумя насосами, обеспечивающими больший гидравлический поток.
«Многофункциональность этого экскаватора просто феноменальна, а время его поворота и цикла очень быстрое. Это важно, потому что это позволяет операторам делать больше за более короткое время. Со временем это приводит к дополнительным ставкам и большему количеству денег для наших клиентов», - менеджер по маркетингу экскаваторов John Deere Джонатан Спендлов.
Повышение эффективности, долговечности и надежности являются основными причинами, по которым Hitachi представила экскаватор с поворотным редуктором ZX345USLC-6 с гидравлической системой TRIAS II с тремя насосами, которая, по словам компании, обеспечивает многофункциональность и одни из самых быстрых циклов в отрасли.
Спендлов, который также является менеджером по маркетингу продуктов, экскаваторов для Hitachi, отметил, что система обеспечивает больший поток, что дает много преимуществ.
«При необходимости третий насос подает дополнительное гидравлическое масло в контур поворота без отбора масла и скорости у других функций. Подобная гидравлическая система позволяет оператору максимизировать производительность без ущерба для экономии топлива. Когда вы говорите о гидравлике, важно учитывать, что обеспечивает система. Во-первых, улучшенная гидравлическая система обеспечивает многофункциональное питание для навесного оборудования. Владельцы также должны учитывать более короткое время цикла и то, как больше выполненных работ помогает их итоговому результату. Затем они не должны забывать о преимуществах улучшенной экономии топлива», - менеджер по маркетингу экскаваторов John Deere Джонатан Спендлов.
Для пользователей Caterpillar новая гидравлика предоставляет ряд преимуществ, включая возможность изменения систем управления в соответствии с потребностями оператора, а также повышение эффективности технического обслуживания.
«Новые гидравлические системы также предлагают пользователям возможность настраивать параметры джойстика в соответствии с их индивидуальными предпочтениями. Примеры включают в себя частоту срабатывания рычага ввода, режимы работы и настраиваемые кнопки быстрого доступа на джойстиках. Эти примеры помогают оператору чувствовать себя на рабочей площадке более комфортно, работать продуктивней и эффективней. Новые гидравлические системы также оказывают положительное влияние на снижение затрат на обслуживание. С нашим Cat 330 мы смогли сократить расходы на обслуживание до 20% по сравнению с предыдущим поколением наших машин. Некоторые ключевые участники производственной линейки, помогающие снизить эти расходы, включают устранение и расширение интервалы обслуживания гидравлических фильтров, а также меньшее количество гидравлического масла в системе», - специалист по продуктам Caterpillar Брайан Стеллбринк.
Электронное подключение систем
Как отмечает Сежонг Ко из Volvo, модернизированная гидравлика является важной разработкой для экскаваторов, но когда они связаны с улучшениями в электронике, то могут вывести машины на новый уровень. Электрогидравлическая (EH) система компании управляет давлением и расходом по мере необходимости, позволяя ее машинам перемещать стрелу, рычаг, гусеницы и шарнирное соединение одновременно во время использования навесного оборудования.
«Благодаря управлению EH машина может рассчитывать и обеспечивать наилучшее распределение гидравлической мощности между приводами и навесным оборудованием. Операторы могут регулировать и устанавливать приоритет для навесного оборудования», - менеджер по экскаваторам Volvo Construction Equipment Сежонг Ко.
По его заявлению, система EH и главный регулирующий клапан используют преимущества интеллектуальной технологии для управления потоком по требованию и снижения потерь в гидравлическом контуре, что повышает управляемость, сокращает время цикла, увеличивает производительность копания и повышает эффективность использования топлива.
«Электрогидравлическая система Volvo состоит из множества функций, включая систему суммирования, которая объединяет поток обоих гидравлических насосов для обеспечения короткого времени цикла и высокой производительности», - менеджер по экскаваторам Volvo Construction Equipment Сежонг Ко.
По словам Стеллбринка, электрогидравлические системы, сочетающие электронный интеллект и эффективную гидравлику, во многих отношениях имеют большое значение для владельцев. Экскаваторы нового поколения Cat предоставляют примеры того, как это сочетание может принести пользу владельцам.
«С нашим Cat 320 мы смогли снизить расход топлива до 25% по сравнению с нашим предыдущим поколением. Эта значительная экономия стала возможной благодаря сочетанию низкой частоты вращения двигателя, приводящей в движение большие гидравлические насосы, с высокоинтеллектуальным электрогидравлическим главным клапаном. Компоненты работают синхронно, предлагая максимальную производительность при снижении расхода топлива», - специалист по продуктам Caterpillar Брайан Стеллбринк.
Согласно заявлению Кляйнгартнера из Doosan, обновленная электроника позволяет владельцам и операторам более эффективно управлять машиной и ее системами и сокращать расход топлива.
«Например, функция Smart Power Control (SPC) в экскаваторах Doosan контролирует двигатель, подачу топлива от двигателя и обороты двигателя. Каждый из четырех режимов мощности будет работать с включенным или выключенным SPC, однако SPC активен только в режиме работы по копанию. Вся система разработана таким образом, чтобы обеспечить максимальную эффективность и производительность каждого компонента, чтобы система в целом работала слаженно», - менеджер по маркетингу Doosan Infracore North America Аарон Кляйнгартнер.
Машины Kobelco также имеют возможность управлять многими функциями. По словам Лумпкинса, возможно изменение гидравлического потока, регулировка давления и адаптация реакции к индивидуальным условиям работы и используемому навесному оборудованию, а также настройка предпочтений оператора.
«Другим новым обновлением доступной электроники является современное определение скорости двигателя (ESS), которое повышает эффективность современной гидравлики, обеспечивая мощность двигателя там, где и когда это необходимо. Добавление электронных пропорциональных вспомогательных контуров, которые позволяют оператору видеть уровни потока и давления из кабины оператора, также является распространенным явлением. Независимые контуры вращения для вращающихся ножниц или наклонных ковшей также доступны для современных экскаваторов», - менеджер по развитию продуктов и генеральный менеджер по маркетингу Kobelco USA Джордж Лумпкинс.
По утверждению Эндрю Даргаца, такая взаимосвязь между системами обеспечивает ключевые преимущества, которые были включены в последние машины Case в диапазоне от 20 до 50 тонн: скорость, отзывчивость, бесперебойная работа и эффективность.
«Каждый экскаватор в этом диапазоне оснащен новым гидравлическим насосом с электронным управлением, большим регулирующим клапаном и несколькими датчиками. Эти новые функции в сочетании с интеллектуальной гидравлической системой Case, серией из четырех интегрированных систем управления, дают оператору наилучшую комбинацию. Мощность и производительность экскаватора сводят к минимуму потери энергии и повышают эффективность. Он активно управляет гидравлической мощностью на протяжении всего цикла копания, чтобы максимизировать скорость и эффективность при одновременном снижении расхода топлива за счет минимизации ненужного гидравлического потока», - менеджер по маркетингу продукции Case Construction Equipment Эндрю Даргац.
Case объединяет четыре системы, составляющие его интеллектуальную гидравлическую систему: - управление экономией стрелы, которое сокращает обороты с помощью гравитации во время опускания стрелы и ее поворота;
- Auto Economy Control, который снижает обороты двигателя на холостом ходу, когда машина не работает, и выключает двигатель через определенное время;
- Swief Relief Control, который контролирует гидравлическую мощность при запуске поворота;
- Soul Stroke Control, который регулирует гидравлический поток на основе ввода оператора во время циклов копания.
«Используя дополнительные усовершенствования системы управления ходом поршня, экскаваторы серии D перенаправляют гидравлическую жидкость на регулирующий клапан, когда это возможно, автоматически увеличивая время цикла и эффективность. Оператор получает более производительную машину, не теряя при этом точности органов управления машины. Эта точность важна для экскаваторов, в которых, как задержка в начале поворота, так и перегрузка из-за незакрепленной машины могут добавить значительное время и затраты на работу машины. При этом, добавить износ в течение срока службы машины, а также дополнительные усилия со стороны оператора по устранению неисправностей», - менеджер по маркетингу продукции Case Construction Equipment Эндрю Даргац.
Даргац добавил, что еще одно преимущество улучшенной электроники на экскаваторах связано с растущим интересом к контролю качества и управлению.
«Именно интеграция электрических систем и датчиков с гидравлическими системами и компонентами, а также практически со всеми частями машины, делает возможным быстрое развитие систем управления машиной и телематики. С точки зрения управления машиной, это приводит к более точной работе, выполняемой более эффективно, а с точки зрения телематики это означает лучшее понимание работоспособности и производительности машины в течение срока ее службы», - менеджер по маркетингу продукции Case Construction Equipment Эндрю Даргац.
Компания Hitachi представила свою новую систему наведения Solution Linkage, разработанную в сотрудничестве с Topcon, которая устанавливается на заводе. Спендлов рассказал, что система берет на себя оценки правильного уровня, отслеживая в режиме реального времени, чтобы обеспечить быстрое выполнение заданий.
«Электроника должна облегчить работу, поэтому полная интеграция так важна. Когда она выбрана, Solution Linkage полностью интегрируется в кабину и конструкции машины, что помогает защитить ключевые компоненты, такие как жгуты проводов и датчики, от повреждений. Такая интеграция также обеспечивает оператора удобно расположенными джойстиками для обеспечения комфортного управления. Мы предлагаем 2D или 3D решения для систем наведения класса сцепления. 2D-система с дополнительным лазерным приемником отображает высоту режущей кромки относительно базовой плоскости, в то время как 3D-система с Глобальной навигационной спутниковой системой (GNSS) отображает положение и высоту с помощью привязки к глобальной ссылке. Системные данные из обеих опций могут быть отправлены в ZXLink для анализа», - менеджер по маркетингу экскаваторов John Deere Джонатан Спендлов.
На выставке Bauma 2019 в Германии, Liebherr представил новейшие экскаваторы Generation 8, в том числе несколько в диапазоне от 20 до 50 тонн. Немецкий производитель направил улучшения на повышение производительности. В рамках этих усилий была разработана новая концепция рабочего оборудования, которая оптимизирует кривую нагрузки и инерцию поворотного привода, чтобы снизить расход топлива.
Liebherr также поделился достижениями в области машинных коммуникаций с новой концепцией INTUSI, которая соединяет строительную технику с Интернетом вещей (IoT) и сочетает интеллектуальную операционную логику с интеллектуальным машинным интеллектом. INTUSI является интуитивно понятным пользовательским интерфейсом - это новая, современная среда управления, которая предоставляет операторам машин ориентированный на будущее машинный интерфейс с четкой общей логикой Liebherr.
Komatsu также сочетает усовершенствования электроники с возможностями управления машиной. Компания недавно представила свой пятый экскаватор с интеллектуальным управлением, отметил Мончини. Система управления машинами второго поколения позволяет подрядчикам расширять возможности применения.
Согласно заявлению Роба Дулани из Link-Belt, интеграция контроля за наклоном с гидравликой означает, что чем лучше гидравлическая система, тем лучше машина выполняет возложенные на нее функции.
«Система управления машиной (MC) нашего Link-Belt 210 X4 использует блок гидравлических клапанов, который управляет стрелой и ковшом машину, удерживая уклон, создавая гладкие, плоские или наклонные поверхности с большей точностью и легкостью. Оператор имеет полный контроль и может отменять полуавтоматическую функцию в любое время», - специалист по продукции компании LBX Роб Дулани.
По словам Стеллбринка, машины Cat последнего поколения оснащены высокопроизводительной сенсорной технологией, которая также помогает в использовании контроля качества.
«Датчики переднего навесного оборудования входят в стандартную комплектацию наших новых моделей экскаваторов Next Generation: 336, 330, 323 и 320. Эти стандартные датчики позволяют повысить эффективность работы оператора до 45% благодаря использованию стандартных технологий, таких как Cat Grade, Cat Grade с Assist, Payload и Lift Assist», - специалист по продуктам Caterpillar Брайан Стеллбринк.
