Požiadavky vynárajúce sa pri preprave stroja predstavujú pre majiteľa starosti, kde zabezpečiť vhodnú a finančne čo najmenej náročnú formu prepravy. Preto sa výrobcovia uberajú k zvyšovaniu prepravných rýchlostí, kde sú viaceré obmedzenia či už technické alebo legislatívne.
Odpružený a neodpružený podvozok
Stroje pohybujúce sa rýchlosťou do 40 km/hod. nemusia byť odpružené, avšak stroje prekračujúce túto hranicu musia mať odpružený podvozok, o čom pojednáva zákon 116/1997 Z. z. § 22 (Pruženie vozidiel). Technicko – konštrukčným problémom je rám stroja, u ktorého sa požaduje čo najväčšia tuhosť.
Aktívne k tomu prispievajú podpery keď pri práci stroj stojí a pracuje len nástrojom, napr. zdvíhanie pracovnej plošiny s montérom, transport nákladu na poschodie. Alebo ak pri manipulácií je potrebný pojazd, tak pracuje ako nakladač. Ak pracuje manipulátor ako nakladač, to znamená, že sa pre naberanie materiálu využíva pohyb pracovného zariadenia i pojazd stroja sú požiadavky obdobné ako v predchádzajúcom prípade a odpruženie by negatívne ovplyvňovalo efektívnosť práce.
Obr. 1
Pri prejazde terénom je potrebné, aby sa stroj prispôsoboval nerovnostiam a bol zabezpečený plynulý a hladký prejazd v režime prepravy stroja bez bremena a v mnohých prípadoch i s naloženým bremenom. Čiastočne k tomu napomáha systém zabezpeču júci plávanie nástoja, ktorý napomáha k stabilizácii polohy ľažiska stroja, ale neovplyvňuje kmitanie ľažiska stroja od nerovností terénu. Ovplyvnenie veľkosti kmitania je možné riešiť len odpružením manipulátora. Principiálne ide o spojenie dvoch protikladných požiadaviek a to:
- Vysoká tuhosť stroja pri pracovnom cykle v prípade, že stroj stojí, ale i v prípade, že stroj sa pohybuje malými rýchlosťami v rámci pracovného cyklu.
- Odpruženie manipulátora pri pojazde vyššími rýchlosťami s cieľom odstrániť kmitanie ľažiska.
To znamená že je potrebné zvoliť taký spôsob, ktorý by bol pružný ale následné by dokázal zablokovať odpruženie a tým zvýšiť stabilitu stroja pri pracovnom cykle.
Základné koncepcie riešenia
U teleskopických manipulátorov existují tri základné možnosti:
- Náprava je tuhá, pevne spojená s rámom, cez pružinu a tlmič, prípadne posuvným vedením s možnosťou aretovania (viď obr. 2).
- Náprava je tuhá, ale otočne spojená s rámom stroja (obr. 3).
- Nezávislé zavesenie kolies – podľa nášho názoru je u týchto typov strojov konštrukčne veľmi ťažko zvládnuteľné a zrejme by bola problematická i spoľahlivosť celého takéhoto systému.
Obr. 2: Odpružené koleso, pri tuhej náprave pevne spojenej s rámom
1) tuhá náprava, 2) pružina, 3) tlmič, 4) kĺb natáčania
Obr. 3: Tuhá náprava, otočná okolo spájacieho čapu s rámom stroja
1) tuhá náprava, 2) pružina, 3) tlmič, 4) kĺb natáčania, 5) otočné uloženie v ráme (môžu byť použité hydraulické tlmiče)
Cieľom pruženia je dosiahnutie čo najmenšej amplitúdy ľažiska stroja a čo najlepšie pohltenie nerovností terénu (obr. 4).
Obr. 4: Model kmitania odpruženého stroja
Tlmič s premenlivou charakteristikou
Jedným z možných riešení by bolo použitie tlmičov s premenlivou charakteristikou, ktorá sa prispôsobuje aktuálnym pracovným podmienkam v závislosti od prevádzkového nasadenia. Perspektívnym riešením sa ukazuje byť použitie semiaktívnych tlmičov plnených magnetoreologickou kvapalinou pričom zo snímača zaťaženia sa spracováva v riadiacej jednotke a nastavuje charakteristiku tlmiča. Podľa okolností celá sústava môže pracovať v automatickom režime alebo vo vopred zvolených pracovných režimoch (napr. spevnená cesta, cesta s malými výmoľmi, cesta s veľkými výmoľmi). Príklad charakteristiky riadeného magnetoreologického tlmiča je na obr. 5.
Obr. 5: Príklad charakteristiky riadeného tlmiča
Riadiaca elektronika
Takéto technické riešenie je kombináciou hydrauliky a elektroniky (obr. 6), ktorá v náročných podmienkach je vystavená extrémnym zaťaženiam, preto musí byť veľmi odolná, čím je jej cena vyššia. Schopnosť reagovať na zmeny zaťaženia je do15 milisekúnd. Zariadenie pozostáva zo snímača zaťaženia, ktorý je prepojený s prepínačom režimu jazdy a MR kvapalinovým tlmičom. S úspechom sa použil takýto systém v armádnom sektore, kde sa podarilo znížiť dynamické zaťaženie odpružených častí o 50 až 60 %.
Obr. 6: Riadiaca elektronika Lord
Pri hľadaní vhodnej varianty je potrebné pozornosť zamerať i na zabezpečenie vysokej spoľahlivosti celého systému odpruženia a brať do úvahy i následné konštrukčné úpravy ktoré by sa vyžadovali pri zvýšení maximálnej prepravnej rýchlosti (brzdový systém, kinematika riadenia).
Niektorí výrobcovia už prichádzajú na trh s podobnými riešeniami, ako napríklad Merlo (obr. 7) so systémom E.A.S, kde využíva hydro – pneumatické pruženie riadené elektronickým systémom.
Obr. 7: Merlo systém E.A.S.
