Nové stroje CASE skladem | AGROTEC servis s.r.o. (casece.cz)
Dnes je 30.5. – svátek slaví Ferdinand

Adaptácia polohovateľnej kabíny na samohybné teleskopické rýpadlo

Zveřejněno: 16. 12. 2021

V súčasnosti sa v oblasti vývoja mobilných pracovných strojov využíva princíp navrhovania modulárnych flexibilných konštrukcií. Vytvárajú sa variantné konštrukcie strojov z dôvodu dosiahnutia väčšej efektívnosti, menšej ekonomickej náročnosti, a to pri zachovaní realizácie viacerých pokrokových pracovných technológií. Príkladom môžu byť rýpadlo-nakladače alebo skrejper–dozéry, ktoré sa radia medzi skupiny strojov, ktoré využívajú výhody a možnosti realizácie pracovných činností dvoch typovo rozdielnych strojov.

Nové trendy vo vývoji univerzálnych dokončovacíh zemných strojov. (foto archiv Stavební technika)

V súčasnom období vývoja nedochádza len ku kombinovaniu strojov po typologickej stránke ale tiež z hľadiska využívania čo najväčšieho počtu stavebných modulov. Snaha do budúcnosti je vytvárať mobilné stroje, ktoré budú zodpovedať nie len bezpečnostnými požiadavkami a funkčnosťou, ale budú dosahovať aj lepšie prevádzkové parametre, napr. vyššie prepravné rýchlosti v kombinovaní s požadovanými pracovnými výkonmi.

Z dôvodu dosahovania čo najväčšej prepravnej rýchlosti je dnes v popredí snaha o nahradenie sériového automobilového podvozku za samohybný podvozok. Zámerom je zníženie prevádzkových nákladov vrátane cestnej dane a zákonnej poistky. Hlavným cieľom ako zabezpečiť uvedenú skutočnosť je aj návrh prestaviteľnej kabíny, ktorá by bola použiteľná v rôznych polohách. Koncepcie prestaviteľných kabín v súčasnej dobe pri sprísňovaní nárokov na bezpečnosť už nie sú futuristickými dielami. Polohovateľné kabíny sa vyrábajú výškovo prestaviteľné, horizontálne a dokonca aj výklopné. V tejto oblasti návrhov konštrukcie sa presadili firmy ako je Sennebogen, Volvo, Hyundai, Hitachi alebo Caterpillar s koncepciou znázornenou na obr. 2. [1]

Obr. 2: Caterpillar M318D MH. (foto CAT)
Obr. 2: Caterpillar M318D MH. (foto CAT)

Uvedené firmy využívajú polohovateľné kabíny väčšinou len za jedným cieľom, a to – zlepšenie viditeľnosti pri práci. Väčšina konštrukcií na zdvih kabíny je robustná s veľkou hmotnosťou, nevhodnou na prepravu stroja vyššími rýchlosťami. Stroj s takouto kabínou musí disponovať vopred stanovenou stabilitou a dovolenými medznými polohami kabíny. [2]

Vývoj mobilných pracovných strojov na Slovensku je orientovaný okrem iných aj na stroje s označením UDS (univerzálny dokončovací stroj). Tieto stroje sú navrhované v rôznych variantoch s rôznymi pohonnými systémami, pracovnými nástrojmi, výložníkmi či prístupovými sústavami. Pre efektívne využitie týchto strojov ako na pracovisku tak aj na cestných komunikáciách bol navrhnutý v rámci výskumno-vývojového projektu variabilného modulárneho pracovného stroja aj samohybné teleskopické rýpadlo, hmotnostnej kategórie do 18 t. [3]

Stroj disponuje dvomi kabínami prepravnou a pracovnou ako je znázornené na obr. 3. Proces vývoja a inovácie tohto stroja priniesli myšlienku, ktorá predstavovala využitie len jednej kabíny – polohovateľnej vo viacerých smeroch. Dôvodom tohto kroku sú výhody ako zníženie dynamických vplyvov na obsluhu, zníženie nákladov, zníženie hmotnosti stroja, zlepšenie viditeľnosti, stability, pracovných dosahov a to všetko pri zabezpečení vyšších prepravných rýchlostí.

Na obr. 3 je znázornená aj kabína už na renovovanom type stroja z platných predpisov a noriem. Kabína je uložená na mechanizme, ktorý umožňuje pohyb vo vertikálnom aj horizontálnom smere, pričom väčšina hlavných modulov ostáva nezmenená aj po adaptácii mechanicko-hydraulickej konštrukcie.

Obr. 3: Porovnanie pôvodnej a súčasnej koncepcie UDS 133.1.
Obr. 3: Porovnanie pôvodnej a súčasnej koncepcie UDS 133.1.

Konštrukcia sa skladá z dvoch rámových nosičov vyhotovených z bežne dostupných profilov, ktoré sa pohybujú po U-profiloch za pomoci excentricky kombinovaných ložísk. Excentricky kombinované ložiská zvládajú veľké radiálne aj axiálne zaťaženia. U-profily horizontálneho nosiča sú privarené o nadstavbu a vodiace vertikálne U-profily sú súčasťou horizontálneho nosiča. Dvojnásobná výška zdvihu vo vertikálnom smere je zabezpečená za pomoci dvojice valčekových reťazí navrhnutých podľa normy ISO R606. Vertikálny pohyb mechanizmu je označovaný ako „simplex” a bežne sa využíva pri vysokozdvižných vozíkoch obr. 4. [2]

Obr. 4: Výsledný polohovací mechanizmus kabíny.
Obr. 4: Výsledný polohovací mechanizmus kabíny.

Vo všeobecnosti mechanizmus kabíny zabezpečuje tri možné polohy – prepravnú, pracovnú a polohu so zlepšenou viditeľnosťou ako je znázornené na obr. 5. Pri prepravnej polohe je kabína spustená na podvozok a zastabilizovaná čapom na ráme podvozku. Časť vznikajúcich síl pri pohybe stroja je zachytávaná práve týmto uložením. V pracovnej polohe je kabína zdvihnutá o 240 mm vertikálne a zasunutá spätne na nadstavbu o 900 mm. Pri polohe so zlepšenou viditeľnosťou je zabezpečená flexibilita a teda rôzne rozsahy vysúvania v horizontálnom aj vertikálnom smere v rámci kinematických možností navrhnutého zariadenia.

Obr. 5: Polohy kabíny stroja.
Obr. 5: Polohy kabíny stroja.

Pohon obidvoch nosičov je zabezpečený hydrostatickými prvkami. Navrhnuté sú dva priamočiare hydromotory. Z dôvodu zabezpečenia bezpečnosti navrhnutého zariadenia je v systéme navrhnutý ventil, ktorý je pretlakový a riadený preťažením. Ventil chráni hydraulický systém pred zvyšovaním tlaku v hadiciach, čo zabraňuje zlyhaniu systému. Ostatné prvky hydraulického systému pre pohon nadstavby aj pracovného zariadenia sú uložené na pravej strane nadstavby s ohľadom na rovnomerné rozloženie zaťaženia nadstavby.

Medzné stavy, ktorým je mechanizmus vystavený predstavujú statické zaťaženia od vlastných tiaží, dynamické prevádzkové zaťaženia a tiež dynamické zaťaženia, ktoré predstavujú požiadavky skúšok FOPS a ROPS. V procese návrhu stroja sa vychádzalo zo statickej aj dynamickej charakteristiky a to pre dve možné najpravdepodobnejšie situácie ku ktorým bude v procese reálnej prevádzky dochádzať: brzdenie vozidla a otáčanie pracovnej nadstavby, obr. 5. Po zvážení najnepriaznivejších stavov boli následne nadimenzované priemery excentrických ložísk. [2]

Návrh celkového stroja bol doplnený alternatívou hybridného pohonu V zadnej časti podvozku je uložený spaľovací pohonný motor Perkins s výkonom 106 kW, Stroj disponuje v uvedenej alternatíve pohonu elektromotorom Dana TM4 D s výkonom 250 kW a elektrogenerátorom Dana TM4 HP, s výkonom 205 kW. Časti pohonu sa nachádzajú priamo pod otočnou nadstavbou v podvozkovej časti. Pre úplnosť riešenia problematiky je navrhnuté výsledné dizajnové riešenie spolu s výpočtom stability, určením pracovných dosahov a tiež analýzou výhľadových zón v blízkom aj vzdialenom okolí vodiča v zmysle požiadaviek normy ISO 5006. Výhľadové zóny sa ukázali najvyhovujúcejšie práve v prepravnej polohe kabíny v predných sektoroch ako je znázornené na obr. 7. Stroj možno považovať za stroj novej generácie, ktorý svojou kompaktnosťou a možnosťami poskytuje uvedené výhody a zvýšenie celkovej bezpečnosti stroja a tiež operátora pri zachovaní súčasne platných štandardov. [4]

Obr. 6: Rozklad silového pôsobenia.
Obr. 6: Rozklad silového pôsobenia.
Obr. 7: Diagramy slepých miest stroja.
Obr. 7: Diagramy slepých miest stroja.

Literatúra:

  • [1] www.cat.com
  • [2] CHOVANČÍKOVÁ, Viktória: Koncepčný návrh optimálnej konštrukcie prestavite<0x013E>nej kabíny na otočnej nadstavbe pre samohybný podvozok 4×4. Diplomová práca. Bratislava: Slovenská technická univerzita,2021.93s.
  • [3] STN EN 15573:2009: Stroje na zemné práce. Konštrukčné požiadavky na používanie na ceste.
  • [4] ISO 5006:2017: Stroje na zemné práce. Zorné pole operátora
Autor: Ing. Viktória Chovančíková1)
Foto: archiv autorky

1) Ústav dopravnej techniky a konštruovania, Strojnícka fakulta STU v Bratislave.

Tématické tagy

Bezplatné zasílání časopisu Stavební technika pro rok 2024.
Bezplatné zasílání časopisu Stavební technika pro rok 2024.

Přečtěte si také

 

Nové

Extrémně tvrdé otěruvzdorné oceli. Část první „Zpracování“

Zveřejněno 29.5. Hardox Extreme a Hardox 600 jsou v současnosti nejtvrdšími otěruvzdornými kalenými plechy. Jejich tvrdost je cca 60 HRC u Hardoxu Extreme a 600 HBW u Hardoxu 600, čemuž odpovídá přibližně 57 HRC. Vysoká tvrdost a tomu také odpovídající vyšší úroveň… celý příspěvek

DEVELON uvedl na trh nová minirypadla DX17Z-7 a DX19-7

Zveřejněno 27.5. Společnost DEVELON (dříve Doosan Construction Equipment) uvedla na trh nová minirypadla splňující požadavky Stage V, DX17Z-7 s nulovým přesahem a konvenční DX19-7. Oba nové modely se vyznačují výrazně vyšším výkonem, všestranností, komfortem pro… celý příspěvek

Společnost Hydraulikservis I rozšířila půjčovnu stavebních strojů

Zveřejněno 24.5. Známá adresa pro opravy a repase stavebních strojů a zároveň spolehlivý dodavatel náhradních dílů a maziv pro stavební techniku – to je společnost Hydraulikservis I z Bohuňovic u Olomouce. Aby mohla vyjít vstříc zákazníkům, kteří jim do opravy svěří… celý příspěvek