Transmisii utilizate pe încărcătoarele frontale pe roți (Partea I)

Related Articles

• First MTU engines from Rolls-Royce for KATO excavators in Japan
• Productivity Tools, pentru un management mai bun al utilajului
• Co-development by Kohler and Liebherr: new G-Drive diesel engine range

Transmisiile reprezintă un domeniu important de preocupări pentru producătorii de încărcătoare, având în vedere ponderea lor în costul total al încărcătoarelor. Astfel, o transmisie completă, indiferet de tipul acționării, poate reprezenta până la 30-35% din valoarea totală a unui încărcător. Soluționarea problemei duale – minimizarea costurilor / îmbunătățirea performanțelor – este abordată de fabricanți apelând la utilizarea tehnicilor de „perfecționare continuă“. | Conf. dr. ing. Ioan PETREA

Încărcătoarele frontale pe roți cu pneuri sunt printre cele mai răspândite utilaje folosite pentru lucrări de încărcare-descărcare a pământului, a materialelor în vrac sau a unităților de încărcătură, fiind incluse în majoritatea schemelor tehnologice de mecanizare. Transmisia încărcătorului poate fi considerată partea cea mai importantă, deoarece determină principalele performanțe specifice utilizării acestuia ca mașină de construcții, funcția de deplasare fiind una prin care se realizează procesul tehnologic.

Transmisia înglobează și cel mai mare volum de manoperă, materiale și energie, influențând direct prețul de cost al încărcătorului, precum și cheltuielile de exploatare. Astfel, este firesc ca transmisia să îi preocupe în mod deosebit pe producători, pentru a găsi cele mai adecvate scheme cinematice și soluții, în sensul sporirii performanțelor, creșterii gradului de fiabilitate, reducerii consumului de materiale și energie, fabricării sale cu cele mai moderne tehnologii.
Parametrii transmisiei sunt astfel determinați încât încărcătorul să poată corespunde condițiilor tot mai exigente impuse de categoriile de lucrări și tehnologii de mecanizare în care este selectat.

Tipuri de transmisii utilizate
La încărcătoarele frontale cu o cupă, pentru care acționarea deplasării reprezintă funcția de bază prin care se realizează tot procesul tehnologic, se folosesc, pe lângă transmisiile mecanice, două tipuri de transmisii hidraulice, și anume: cea hidrostatică și cea hidrodinamică. De fapt, se vorbește de „transmisie hidrodinamică” numai datorită uzanței, deoarece, dacă pentru transmisia mecanică și cea hidrostatică există acționări ”pure”, în cazul de față componentele hidrodinamice nu pot fi utilizate decât împreună cu componente mecanice. În cazul încărcătoarelor cu puteri de până la 60 kW s-a impus transmisia hidrostatică, grație avantajelor pe care aceasta le conferă, în comparație cu convertizorul hidraulic de cuplu cu transmisie secundară (cutie de viteze cu comutare sub sarcină) a puterii necesare deplasării.

În cazul încărcătoarelor cu puteri cuprinse între 60-100 kW se regăsesc ambele transmisii – hidrostatică și hidrodinamică – cu o trecere graduală către cea hidrostatică. Acest curent este confirmat de un număr din ce în ce mai mare de încărcătoare lansate pe piață și de către cele aflate în stadiu de dezvoltare. Domeniul puterilor mari (≥100 kW) care vizează încărcătoarele de mare capacitate (de exemplu, încărcătoarele cu masa constructivă de aproximativ 25 t, puterea instalată de 200 kW și viteza de deplasare de 45 km/h) este acoperit, în prezent, aproape exclusiv, de transmisiile hidrodinamice cu convertizoare hidraulice de cuplu și cutii de viteze cu comutare sub sarcină. Totuși, dezvoltările actuale în domeniul componentelor hidraulice și al controlului prin microprocesor au creat premisa implementării acționării hidrostatice –potrivite pentru domenii largi de acționare și transformare – fără a avea probleme deosebite, generate de schimbarea treptelor de viteză.

Asemănări și deosebiri
Avantajele transmisiilor hidrostatice, comparativ cu cele hidrodinamice, sunt puse în evidență, mai înainte de toate, de domeniul larg al posibilităților de reglaj și automatizare, implicând, după caz, un număr limitat sau lipsa oricărei trepte de viteze. Un alt avantaj al transmisiei hidrostatice este că se pretează la o proiectare estetică, permițând adoptarea de soluții pentru poziționarea fără restricții a componentelor mecanice. În cazul circuitelor închise, distribuția cuplurilor la roțile motoare se poate face în ambele sensuri, permițând astfel ca transmisia să fie folosită și în regim de frânare. Aceasta permite reducerea capacității instalate de frânare și uzura frânelor, având drept consecință reducerea costurilor de exploatare ale încărcătorului. Dacă echipamentul de lucru este acționat paralel cu sistemul de frânare, există posibilitatea folosirii energiei hidraulice recirculate.

Avantajele decisive ale transmisiei hidrostatice constau, totuși, în domeniul larg al opțiunilor de bucle închise și deschise de control și în utilizarea integrală a puterii disponibile a motorului termic pentru toată gama de viteze. La utilajele aflate în fabricație, forța de tracțiune corespunzătoare puterii disponibile furnizate transmisiei hidrostatice reprezintă 80% din greutatea încărcătorului. Această forță este suficientă pentru a preveni patinarea roților în timpul pătrunderii cupei în grămada de material, având ca rezultat reducerea uzurii pneurilor, în comparație cu transmisia hidrodinamică, unde are loc o creștere bruscă a forței de tracțiune.

De asemenea, dacă echipamentul de lucru este acționat concomitent cu deplasarea utilajului, tracțiunea maximă este asigurată în cazul transmisiei hidrostatice, pe când convertizorul de cuplu al transmisiei hidrodinamice (datorită reducerii turației motorului termic) poate asigura numai 50% din tracțiunea maximă. Această situație duce la creșterea performanțelor încărcătoarelor frontale pe roți cu pneuri cu transmisie hidrostatică, în special la pătrunderea cupei în materiale cu rezistență specifică liniară de înfigere mare.

Caracteristicile convertizorului de cuplu sunt funcții pătratice ale turației, aspect care arată că întregul cuplu poate fi absorbit de convertizor numai la anumite viteze (de regulă, viteza necesară încărcării cupei). Sub valoarea acestei viteze, cuplul scade considerabil și conduce la o reducere a tracțiunii sau a vitezei disponibile de deplasare. Datorită modificării directe viteză/cuplu, întreaga caracteristică a motorului poate fi acoperită teoretic în cazul utilizării transmisiei hidrostatice.

Comanda și reglarea transmisiilor hidrostatice – corelate prin sisteme de management – permit îmbunătățiri substanțiale în privința protecției mediului înconjurător (reducerea zgomotului și a gazelor eșapate) și consumului de combustibil. Astfel, adaptarea turației motorului termic la o condiție optimă de funcționare permite operatorului să obțină, prin semnalul de comandă dat la pedala de accelerație, viteza și tracțiunea corespunzătoare condițiilor de lucru. Așadar, soluțiile moderne privind transmisia hidrostatică, aplicate în funcție de puterea specifică, sunt competitive ca preț, comparativ cu transmisiile hidrodinamice.

Va urma