Иновации и ефективност при строителните машини

Строителната индустрия се развива все по-ускорено. Търсят се нови пътища за повишаване на ефективността. Всяко световно изложение се оказва невероятно събитие за всеки, който се удивлява на изобретателността на инженерите и на иновативните технически решения. На такива форуми се представят впечатляващи строителни машини, машини за строителни материали, за мините, строителни превозни средства и строително оборудване. Не може да остане незабелязано специалното наблягане на повишената ефективност. Именно големите строителни изложения, като Bauma Munich, дават възможност за обсъждане на различни идеи и демонстриране на реално действащи, доскоро немислими, достижения.

Текст: списание Инфрабилд

Няма съмнение, че строителната площадка на утрешния ден ще бъде възможна само след задълбочени научни изследвания, творчески разработки на производителите, усилия от страна на строителните компании и подкрепа от институциите. Много сме говорили по какъв начин дигитализацията води към оптимизиране на ефективността, намаляване на разходите, повишаване на безопасността, автоматизиране на работните процеси. Сега ще погледнем към по-прозаичните възможности за повишаване на ефективността - с използване на иновативни начини за осигуряване, пестене и възстановяване на енергия, със създаване на оптимални начини за транспорт, дори с елиминиране на транспорта в определени случаи. Ефективността описва съотношението между разходите и ползите, съпътстващи дадени усилия. Ето защо, дори при сравнително малки задачи в строителната индустрия, винаги могат да бъдат постигнати осезаеми подобрения, стига само да се вложат знания, мисъл и въображение.

Да тръгнем от захранването

Електрическото задвижване е бъдещето. Ние се нуждаем от плавно преминаване към устойчиви източници на енергия. Разработването на строителни машини с електрическо задвижване се развива бързо. На преден план излиза въпросът със захранването с електрическа енергия. Вече има прототип на механизъм за издигане на материали, модел верижен стакер, захранван със слънчева енергия. Електрическите стакери са перфектните машини за безопасно повдигане и транспортиране на инертни материали, а когато захранването им е от слънчеви панели, стават изключително привлекателни.

Съоръжението е снабдено с достатъчен брой соларни панели, така че да бъде задвижвано изцяло от слънчева енергия. Реалният вариант на действащо захранване по този нетрадиционен начин отваря врати пред алтернативните електрически задвижващи системи в съвременната строителната индустрия. А щом говорим за ефективност, на преден план излиза енергията. В идеалния случай строителните машини трябва да се нуждаят от възможно най-малко енергия, която да идва от най-чистите налични енергийни източници. В иновативния модел на верижния стакер фотоволтаичните модули, подредени като едно цяло платно, обхващат конвейерната лента, която е дълга 24 метра.

Енергията, генерирана от соларите, се съхранява в батерия, разположена в шасито. Транспортната лента и веригите се задвижват директно с електричество, а електрическа помпа задвижва повдигащата хидравлика. Засега използването само и единствено на слънчева енергия в работата на подобни машини е възможно донякъде. Може да се появят различни неблагоприятни събития. Лоши метеорологични условия могат да снижат количеството енергия, която фотоволтаичните модули трябва да осигурят за нормалната работа на оборудването.

В даден период работата може да изиска интензивност и непрекъснатост, а мощността, осигурявана от слънчевата енергия, да се окаже недостатъчна. В такива случаи все пак има варианти за изход, макар че те връщат идеята малко назад - системата може да бъде захранвана или презареждана с конвенционалните източници на електрическа енергия. Електрическата мрежа или наличните външни дизелови агрегати ще спасят положението. Очевидно е, че колкото е по-ниска консумацията на електрическата машина, толкова по-лесно и безпроблемно ще става управлението ѝ, без каквато и да било захранваща връзка. Опираме до един компромисен вариант.

Самостоятелни машини, в смисъл на безкабелно захранвани, могат да бъдат тези, които са снабдени с акумулаторни батерии. Ако батериите са достатъчно мощни, те могат да осигурят достатъчно енергия за дейността, за която са предназначени. Например електрическата водоструйка, създадена сравнително неотдавна, захранвана с две 36-волтови литиево-йонни батерии, демонстрира работно налягане и дебит, сравними с почистващата производителност на водоструйни машини, захранвани от електрическата мрежа. Всъщност, при този вариант предимството е единствено липсата на захранваща връзка, което позволява по-голяма мобилност. Безкомпромисното предимство ще бъде осигурено тогава, когато презареждането на батериите става не от мрежата, а от възобновяем източник. 

Възстановяване на енергията?

Оказва се, че е възможно. Най-големият манипулатор на материали, създаван някога, е оборудван със система за възстановяване на енергията. Това е още един подход към повишаване на енергийната ефективност. Създадената от Sennebogen Maschinenfabrik огромна машина, която е представена точно на световния панаир Bauma Munich през 2019г., е с работно тегло около 390t и обхват до 40m. Машината е оборудвана с въпросната система, която се състои от допълнителен хидравличен цилиндър и няколко газови акумулатора. Всъщност това са резервоари за съхранение под налягане, в които несвиваемата хидравлична течност се държи под налягане, което се прилага от външен източник на механична енергия, в този случай - сгъстен газ.

Въпреки че течностите обикновено се считат за практически несвиваеми, газовете могат да бъдат компресирани и този компресиран газ е удобен склад за енергия. Акумулаторите за сгъстен газ, наричани още хидропневматични акумулатори, са най-често срещаните. Един такъв акумулатор позволява на хидравличната система да се справи с екстремни нужди, като използва по-малко мощна помпа, за да реагира по-бързо на временно търсене и за изглаждане на пулсациите. Това е вид устройство за съхранение на енергия. Всеки път, когато стрелата на манипулатора се спусне, възстановената енергия се съхранява временно. При следващото повдигане на стрелата енергията отново е достъпна. Тази система спестява до 30% енергия в сравнение с конвенционалните задвижвания.

Ефективните транспортни решения - пример за икономично използване на енергията

Вездесъщите вятърни турбини, например, са огромно предизвикателство, и то не толкова като производителност, а най-вече като транспортиране. Колкото повече се усъвършенстват машините, толкова по-дълги стават лопатките на ротора. Възниква въпросът как да се осъществи ефективно транспортиране на лопатките на вятърните турбини, при положение, че има лопатки с дължина повече от 80 метра? Превозването трябва да бъде безопасно, с ограничено въздействие върху околната среда, евтино, в кратки срокове. На последното световно строително изложение в Мюнхен немската група TII представя нова система за транспорт, специално предназначена за превоз на особено дълги и тежки елементи.

Комбинацията влекач-ремарке е иновативна система, достойна за награда. Системата се състои от двуосен jeep dolly, или джип-количка, с устройство за свободно завиване и четириосно ремарке. Джип-количката е допълнителна ос, която може да се монтира така, че да осигури допълнителна ос на камиона. Голямото предимство на устройството е, че е компактно и позволява лесно свързване и лесно разкачване. При празен преход всички елементи могат да бъдат така компактно сглобени, че да се получи едно полуремарке, а неговата дължина да не изисква никакви специални разрешителни за използване в Европа.

Ще споменем и още една система за превоз на особено дълги перки, която използва наклоняването на остриетата по време на транспортирането. Основата на острието задължително се фиксира. С помощта на механизъм, обикновено хидравличен повдигач, вграден зад главата на влекача и позволяващ както завъртане на острието, така и повдигане във вертикална равнина. лопатката се повдига, достигайки наклон от около 65 градуса, или дори се завърта, за да се избегне натоварването от вятър върху плоскостта на лопатката.

По този начин се улеснява шофирането по тесни пътища с остри завои или дори през градските центрове. Това дава възможност за превоз на лопатки с дължина 80m по пътища с остри завои, без да се променя оформлението на пътя, а така се щади околната среда. Транспортът се извършва с ремарке с най-малко десет оси. Системата има един недостатък - когато роторната лопатка е повдигната или наклонена, скоростта на ремаркето трябва да се намали до 5,0km/h.

Да се избегне транспортирането - още един начин за повишаване на ефективността

Иновативни технологии, даващи възможност да се избегне транспортирането на изкопни и насипни материали, също увеличават ефективността при използване на строителните машини. Например с една специална приставка за багер, с дължина около пет метра, може да се произвежда цименто-почвена смес на място, без да е необходимо транспортиране на изкопаните материали. Заздравяващата смес се получава чрез старателно смесване на почва, портландцимент и вода.

Най-подходящите почви са тези, които съдържат не повече от 35% тиня и глина и които лесно се пулверизират. С портландцимент най-добре се заздравяват чакълесто-песъчливите, песъчливите и песъчливо-праховите почви, които лесно се раздробяват и смесват с цимента. Разработеният от Kemroc Spezialmaschinen GmbH миксер за цименто-почвена смес произвежда хомогенни, водонепропускливи и устойчиви на замръзване заздравяващи конструкции на място.

Дългото приспособление, съвместимо с хидравлични багери със среден размер, разбива и смила почвата, която трябва да се третира, с режеща верига. След това добавя суспензия от свързващо вещество, доставяна от полумобилна смесителна инсталация. След втвърдяване се получава хомогенна, плътна, носеща почвена структура. За разлика от други подобни процеси за стабилизиране и подобряване на почвата, които изискват скъпо оборудване, иновативните приставки са компактни, сравнително лесни за транспортиране и работят на стандартни багери.

В резултат на това потребителите могат да очакват относително кратко време за реакция и настройка, както и ниски транспортни и инсталационни разходи. Единственото необходимо оборудване на място е багер, мобилна смесителна инсталация и помпа с маркучи. При този процес не е необходимо сложно укрепване или подмяна на почвата. Методът намира приложение в пътното строителство, неутрализиране чрез запечатване на вредни вещества, запечатване на широки изкопи и контрол на наводненията. Ползите са много: избягване на дълбоки изкопи и пренасяне на материал, минимални количества излишен материал за депо, намаляване на транспортните разходи, на замърсяването с прах и СО2 поради намаленото използване на транспортна техника, спестяване на разходи, свързани с ресурси и строителни материали.

"Незначително" подобрение - няма такова нещо!

Всеки е виждал как се реже камък или бетон. Всеки би казал, че няма какво повече да бъде опростено в процеса. Всеки, без изобретателните дизайнери на Stihl. Те създават трион със спирачка, т.н. QuickStop - бързо спиране. Идеята е следната: ако възникне силен откат по време на работа, сензорно активираната система ще спре въртенето на режещото колело за части от секундата, макар че в същото време предпазителят ще е бил освободен. Иновацията помага за опростяване на работния процес, особено при рязане на долната страна на тръби от бетон, метал или камък в места с ограничени възможности за маневриране, например малки канавки.

QuickStop опцията е позната отдавна при като допълнителна спирачна система при моторния трион. Споменаваме моторния трион само като повод за вглеждане и в най-малките възможности за повишаване на ефективността, независимо от големината и важността на машината - опъване на веригата посредством регулиращо колело, без помощта на инструмент; отваряне на резервоарите за гориво или масло без помощта на инструмент; предотвратяване замръзването на карбуратора при ниски температури; и още, и още. Най-хубавото е, че всяко ново подобрение ни кара да се питаме как можем да го усъвършенстваме и да направим следващата стъпка напред!