Булдозери за пътното строителство

Верижните булдозери са един от най-популярните видове строителна техника. Те са предназначени както за избутване на големи количества земна маса и други видове материали, така и за профилиране и подравняване (грубо или фино) на обработваната повърхност. Въпреки че на пръв поглед булдозерите изглеждат почти еднакви, изборът на конкретен модел и неговото правилно конфигуриране крие много предизвикателства.

Текст: списание Инфрабилд

Тези машини намират приложение не само в пътното строителство, но също и в добива на инертни материали и руди, депонирането и рециклирането на отпадъци. Но все пак най-големият брой модели и най-модерните технологии са разработени за булдозерите за пътното строителство, на които е посветен настоящият обзор.

Класове, варианти и марки булдозери 

Булдозерите могат да бъдат класифицирани в зависимост от техните ключови технически и работни параметри. Според мощността на дизеловия двигател те се делят на три основни класа: малък (до 130 к. с.), среден (от 130 до 360 к. с.) и тежък клас (над 360 к. с.). Малките булдозери работят основно в горското стопанство и озеленяването. Тежкият клас се предпочита в мините. Най-масовият клас е средният и намира приложение в повечето дейности, изброени по-горе. Разбира се, диапазонът от мощности 130-360 к. с. е доста голям. В пътното строителство обикновено се работи с булдозери от 130 до 230 к. с. Изборът на модел с конкретна мощност ще зависи от това каква е желаната производителност.

Според вида на задвижването различаваме булдозери с хидродинамично, с хидростатично и с дизел-електрическо задвижване. Основно разграничение от гледна точка на ходовата част може да се направи между машините с издигната и с ниско разположена звездочка. Има модели, които са с конвенционално позициониране на греблото (с 4 степени на свобода/ посоки на движение), но има и такива с 6 или дори 8 степени на свобода. Всеки един от тези варианти има своите специфики, предимства и недостатъци, които ще бъдат разгледани по-нататък. Факт е, че се предлагат и колесни булдозери, но в днешно време тяхното приложение е съвсем ограничено. Понастоящем повечето машини се произвеждат с верижна ходова част. Любопитен факт е, че производителите на булдозери в света са значително по-малко от тези на багери и челни товарачи например.

Представените официално в България марки са общо 7: американските Case и Caterpillar, полската Dressta (от известния завод за строителна техника на Huta Stalowa Wola, сега собственост на китайската компания Liu Gong), японската Komatsu, немската Liebherr и китайските Shantui и XCMG. Не би било учудващо, ако междувременно се появи и още някоя китайска марка.

Видове задвижвания 

Най-традиционното задвижване при този вид строителна техника е хидродинамичното (с хидротрансформатор). През последните десетилетия то бе значително усъвършенствано с цел повишаване на производителността и намаляване разхода на дизел. Все по-голямо приложение намират напълно автоматичните скоростни кутии, които от тристепенни вече стават четиристепенни. Добавянето на още една предавка между първа и втора, както е при Caterpillar, осигурява по-плавно превключване. Голямото удобство за оператора е, че той не трябва да сменя предавки - просто задава скоростта на придвижване, а трансмисията избира най-подходящата предавка и обороти на двигателя за изпълняваната задача.

При по-тежките модели значителен принос за повишаване на горивната ефективност има използването на хидротрансформатор със статорен съединител. При леко натоварване статорът се освобождава с цел икономии на гориво. Той автоматично се включва при увеличаване на натоварването. Съвременните хидротрансформатори разполагат с автоматично заключване за подаване на цялата мощност на двигателя директно към трансмисията, когато не е необходим голям въртящ момент. Така се елиминират загубите на мощност в силовия тракт и може да се пести до 10% от горивото. При съвременните булдозери, за постигане на максимална ефективност, операторът има възможност да избере между двата или три работни режима: мощен и икономичен или стандартен, мощен и икономичен, както и да зададе режим за използване на точно определени предавки за движение напред и назад в зависимост от изпълняваната задача, както е при Komatsu.

В наши дни все повече производители залагат на хидростатична трансмисия. Има такива, които произвеждат булдозери само с хидростатично задвижване като Case и Liebherr, а има и такива, които предлагат на клиентите си модели с хидростатична и с хидродинамична трансмисия. При хидростатиката използването на висококачествени и надеждни хидравлични помпи и хидромотори, които почти не се износват, осигурява по-безпроблемна експлоатация и по-малкСъвременни технологии зауправление  о престои за сервизиране. Тук от задвижването са елиминирани компоненти, подлежащи на висока степен на износване: хидротрансформатори, многостепенни скоростни кутии, съединители за завиването и отделна спирачна уредба.

Сред предимствата на най-съвременните хидростатични трансмисии трябва да се отбележат плавната работа и автоматичното адаптиране на скоростта на движение според натоварването на греблото. Мощността на двигателя се предава винаги към двете вериги без прекъсвания. Това позволява прецизно завиване с голяма мощност, а приплъзването на веригите е минимално. В тесни места хидростатиката осигурява бързо и безпроблемно завиване - дори на 360° на място. Особеност при Komatsu е, че се съчетава хидродинамичното задвижване с хидростатична система за завиването с цел по-пъргава реакция и прецизно вземане на завоите. По този начин и двете вериги се задвижват без прекъсване на потока от мощност, което позволява плавно завиване, съчетано с голяма сила на избутване с греблото дори по разкаляни терени или наклони.

Булдозерите с дизел-електрическо задвижване бяха доста популярни през ХХ в. В днешно време има само един водещ световен производител - Caterpillar, който предлага булдозери с такъв вид трансмисия. Тя е съставена от дизелов двигател, бордови електрогенератор, инвертор и електромотор. В сравнение с машините от миналия век технологията е много по-усъвършенствана и надеждна. Тя предлага изобилие от мощност, оптимално охлаждане на основните компоненти, значителни икономии на дизел в определени приложения, както и много по-ниски разходи за поддръжка (движещите се компоненти са с 90% по-малко от традиционна трансмисия тип Power Shift). И тъй като машината е с издигната звездочка, задната част на булдозера има същия дизайн както всички останали модели с такъв тип ходова част и така осигурява много добра видимост назад.

Ходова част и вериги

В общия случай, както споменахме и по-горе, верижната ходова част на булдозерите може да се различава според разположението на звездочката. В класическия случай тя е ниско разположена - на едно ниво с ленивото колело. През 1973 г. Caterpillar въвежда за първи път издигнатата звездочка - първоначално тя е монтирана на много голям минен булдозер с маса 86 тона и мощност 700 к. с. Конструкцията с издигната звездочка е по-защитена, осигурява по-голяма контактна повърхност на веригата с терена и съответно по-голяма теглителна сила, намалява сътресенията от неравните повърхности и респективно удължава живота на ходовата част, както и повишава комфорта на оператора.

През 1985 г. тази концепция е приложена от Caterpillar и при булдозерите за пътното строителство. В допълнение към вече изброените предимства, при по-леките машини става възможно тяхното много по-прецизно балансиране (разпределение на масите). Още с лансирането им тези булдозери демонстрират способност за профилиране и подравняване на терени с много по-висока скорост и поради това бързо постигат огромен пазарен успех в САЩ, а след това и в други страни.

Друг важен момент при верижната ходова част е нейната издръжливост на дълга експлоатация. Повечето големи производители имат специални варианти, които чрез специфично съчетаване на отделните компоненти: ролки, линкове, втулки, щифтове и т. н., осигуряват много по-дълъг експлоатационен живот верижната ходова част. Например Komatsu предлага като опция верижна ходова част Plus, осигуряваща два пъти по-дълъг експлоатационен живот.
По-бавното износване на втулките и венеца на звездочката е постигнато, чрез влагане на два вида линкове - външен и вътрешен с успореден монтаж. От Liebherr предлагат например вериги със свободно въртящи се втулки (FTB), които спомагат за минимизиране на износването на траковете и венеца на звездочките. Освен това звената на веригите и ролките имат предвидени по-големи износваеми сегменти.

Не на последно място трябва да се обърне внимание на вида на самата верига. За различните видове терени производителите предлагат различни видове тракове. По-широките с по-нарядко разположени ребра са подходящи за много разкаляни терени (обикновено се отбелязват като LGP). Когато теренът е каменист се предпочитат по-тесни вериги с повече ребра. Конкретният избор на траковете трябва да се направи много внимателно чрез консултация с представител на производителя. Неправилният им подбор обикновено води до много и различни проблеми, в т. ч. лоша проходимост в съчетание с ниска производителност, преразход на гориво, чести аварии и престои за ремонт на ходовата част, и др.

Видове работни органи 

За да изпълни максимално производително, ефективно и прецизно дадената задача, булдозерът трябва да бъде оборудван и с правилното гребло. Днес на пазара се предлагат над 20 вида гребла. Някои са предназначени за изпълнение на различни видове задачи или избутване на различни материали, а други - само за една единствена дейност. Най-популярните видове гребла според тяхната форма са право, универсално и полууниверсално. Някои производители предлагат модели с по-специална форма. Например запазена марка на Komatsu е Sigmadozer - гребло със специфична конструкция, което предлага с 15% по-голяма производителност в сравнение с полууниверсалното със същата ширина.

Много по-важно в пътното строителство се оказва обаче какви са възможностите за позициониране на греблото, т. е. неговите работни движения. Едни от най-популярните модели са с 6 степени на свобода (6 посоки на движение): издигане и спускане на цялото гребло, издигане и спускане само на левия, съответно само на десния му край, промяна на ъгъла на греблото чрез странично завъртане наляво и надясно. Тези функции го правят универсално в пълния смисъл на думата от гледна точка на пътното строителство.

В днешно време се предлагат и варианти с 8 степени на свобода. Добавят се още две движения: наклоняване на греблото напред и назад, при което се променя ъгълът на атака спрямо обработваната повърхност. По този начин булдозерът се конкурира в голяма степен с автогрейдера и може да изпълнява част от неговите задачи. Все пак, предвид ключовата роля на греблото, е най-добре да се направи консултация с представител на производителя за най-подходящия му избор. Булдозерите се оборудват също и с рипери (единични или тройни), които служат за разкъртване или разрохване на обработваната повърхност.

Съвременни технологии за управление  

Един от сериозните проблеми в днешното строителство е липсата на квалифицирани кадри, в т. ч. оператори на строителна техника. Този факт се утежнява от обстоятелството, че булдозерите са трудни за управление машини, изискващи доста опит. Ето защо съвременните производители инвестират все повече в технологии и системи (спътникови, лазерни и сензорни), които да компенсират по-малкия опит и по-ниското ниво на знания и умения на една част от операторите и дори да намалят до минимум човешкия фактор. Тези технологии са три основни вида.

Първи се появиха системите за насочване на оператора. Чрез различни цветове на екрана в кабината той се ориентира коя зона от терена е готова, къде нивото трябва да се свали допълнително и къде то е под проектната кота. Най-съвременни са системите за автоматизация. В случая всички работни функции на греблото се изпълняват автоматично, а операторът задава само посоката на придвижване. Въпреки че през последните години много се говори за строителни машини-роботи, засега тяхното реално навлизане в практиката е въпрос на по-близко или по-далечно бъдеще. Единствено Liebherr представи официално свой прототип на булдозер-робот по време изложението bauma 2019 в Мюнхен, Германия.