Nie tylko do kopania

Współczesne nieduże koparki kołowe, o masie 15-20 ton, to maszyny uniwersalne, które można angażować do prac w ograniczonych przestrzeniach.

 

Mobilne i kompaktowe mają zalety przypisane koparkoładowarkom, dysponując wszakże większymi możliwościami pod względem parametrów roboczych. Łącząc w sobie moc, niewielkie wymiary zewnętrzne oraz precyzję sterowania, polecane są m.in. do prac takich jak wykopy w wąskich ulicach, budowa dróg i kanalizacji, czy podnoszenie ciężkich ładunków.

Zmodernizowane silniki najnowszych modeli takich maszyn coraz częściej spełniają rygorystyczne normy emisji spalin (Stage IV). Stosowane coraz powszechniej systemy kontroli pracy napędu pozwalają zmniejszyć zużycie paliwa dzięki dawkowaniu mocy stosownie do chwilowego obciążenia. Przyspieszone cykle robocze oznaczają zwiększenie wydajności.

Przy okazji modernizacji maszyn konstruktorzy poprawiają poziom bezpieczeństwa i komfortu pracy operatora. Obniżany jest poziom hałasu w kabinie, ogranicza się wibracje, fotele wyposażone we wszechstronną regulację zaczynają przypominać te w topowych ciężarówkach. Na porządku dziennym we współczesnych koparkach jest klimatyzacja, na życzenie nabywcy otrzymują kamery umożliwiające monitorowanie otoczenia maszyny.

 

Prawie bez zanieczyszczeń i oszczędnie

Koparki najnowszej generacji są już niemal neutralne dla środowiska. Tak też jest w przypadku koparek kołowych serii F marki CAT. Przykładowo silnik modelu M314F (masa eksploatacyjna maszyny z osprzętem 14.360-17.610 kg) Cat C4.4 ACERT, o mocy maksymalnej 150 KM, spełnia normę emisji spalin Stage IV (UE). Proces regeneracji układu oczyszczania gazów wydechowych nie zakłóca przebiegu pracy. Jest on zautomatyzowany, nie jest wymagana ingerencja operatora. Regeneracja nie wymaga przerywania pracy.

Do zasilania można używać oleju napędowego o bardzo niskiej zawartości siarki (ULSD – 10 ppm lub niższej) albo paliwa biodiesel B20 wymieszanego z olejem napędowym o bardzo niskiej zawartości siarki. To niektóre z rozwiązań pozwalających obniżyć koszty paliwa.

Prędkość obrotowa silnika jest zmniejszana automatycznie, gdy nie są potrzebne wyższe obroty. Regulator czasu pracy na biegu jałowym wyłącza silnik po upływie zdefiniowanego wcześniej okresu bezczynności. Udoskonalony tryb Eco zapewnia tę samą moc silnika przy niższej prędkości obrotowej. System Product Link umożliwia zdalne monitorowanie maszyny i jej efektywniejsze wykorzystanie.

Automatyczna blokada mechanizmu obrotu i układu jezdnego czy automatyczna blokada hamulca i osi, zmniejszają liczbę zadań do wykonania przez operatora. Zapewniono możliwość regulacji czułości hydraulicznej, tj. zmniejszenia lub zwiększenia gwałtowności reakcji. Z myślą o wygodzie operatora często używane przełączniki zostały zgrupowane i umieszczone możliwie najbliżej joysticków, a ich liczbę zmniejszono do minimum. Zaprojektowano kilka schowków zapewniających odpowiednią ilość miejsca na kask, butelkę z napojem, telefon i klucze. Fotel jest w pełni regulowany, ogrzewany i wyposażony w pneumatyczne zawieszenie. Opcjonalnie dostępne są fotele z mechanizmem automatycznego dostosowywania do masy ciała operatora i funkcją wentylacji.  Kolumna kierownicza ma regulację nachylenia i wysunięcia. Gniazdo zasilające 12 V/10 A umożliwia naładowanie akumulatora laptopa lub tabletu. W kabinie znajduje się też radioodtwarzacz CD/MP3 ze złączem USB. Do tego automatyczny układ klimatyzacji i – na życzenie - podgrzewane lusterka z regulacją elektryczną z wnętrza kabiny. Znacznie większe powierzchnie szklane, lusterka szerokokątne, kamera tylna i boczna z obiektywem szerokokątnym w wyposażeniu standardowym poprawiają widoczność.

        

Z inteligentną kontrolą mocy

W nowych maszynach coraz częściej stosowana jest inteligentna kontrola mocy. Takie rozwiązanie proponuje m.in. Hyundai (system IPC), który oferuje  kilka koparek kołowych o masie 15-20 t, a wśród nich HW180 Stage IV, o masie operacyjnej 17,8 t, napędzaną silnikiem o mocy maksymalnej 180 KM.

Jak zapewnia producent, przy konstruowaniu koparek serii HW inżynierowie dużo uwagi poświęcili temu, aby były to produkty niezawodne. Sprawdzano je podczas rygorystycznych testów terenowych. System IPC  dostosowuje poziom mocy do warunków pracy, w celu obniżenia zużycia paliwa. System IPC ma do wyboru trzy tryby pracy maszyny - tryb P  maksymalizuje prędkość i moc podczas ciężkich prac, tryb S (standardowy) optymalizuje wydajność i zużycie paliwa gdy nie jest wymagane ekstremalne wysilenie, a tryb E (ekonomiczny) przeznaczony jest do lekkich prac. Operator może obserwować na kolorowym wyświetlaczu m.in. moment obrotowy silnika i zużycie paliwa, także całodzienne.

W porównaniu z serią 9 analogicznych maszyn uzyskano do 20% oszczędności paliwa podczas załadunku ciężarówek i wyrównywania, o 15 % przyspieszono ładowanie ciężarówek, poziomowanie jest szybsze do 12 %. To oczywiście oznacza znacznie wyższa wydajność. 90-proc. redukcja cząstek stałych i tlenków azotu w spalinach pozwala uznawać takie maszyny za niemal neutralne dla środowiska naturalnego.

W najnowszych maszynach stosowane jest także elektroniczne sprzęgło wentylatora, które redukuje hałas podczas pracy dzięki precyzyjnemu sterowaniu obrotami, w zależności od stanu oleju hydraulicznego i temperatury płynu chłodzącego. Efektem jest też zmniejszenie zużycia paliwa oraz skrócenie czasu nagrzewania oleju hydraulicznego.

Zaprojektowano też nowy system chłodzenia, proporcjonalny pomocniczy układ hydrauliczny, nowy system audio i zmodyfikowany system klimatyzacji. Na życzenie montowany jest system kamer umożliwiający monitorowanie otoczenia.

          

Można i bez DPF-u

Aby spełnić wymagania norm ekologicznych producenci zmuszeni są stosować wyrafinowane systemy oczyszczania spalin, w tym układ selektywnej redukcji katalitycznej (SCR) i filtry cząstek stałych DPF. Wiąże się to z bardziej skomplikowaną konstrukcją silników i ich osprzętu oraz z dodatkowymi wymaganiami dotyczącymi eksploatacji maszyn. Niektórym udaje się jednak uprościć konstrukcję i uzyskać stosowne ograniczenie emisji bez DPF-u. Przykładem może być Doosan, który produkuje pięć modeli koparek kołowych segmentu 15-20 t. Wszystkie są napędzane sześciocylindrowymi silnikami Euro IV Final bez stosowania filtra cząstek stałych.

Najlżejszą koparką w tym segmencie jest model Doosan DX140W-5 o masie operacyjnej 15,5 t i mocy 115 KM. Modułowa konstrukcja ramy tej koparki pozwala na łatwe konfigurowanie podwozia maszyny - na przykład montaż lemiesza lub stabilizatora o niezależnej konstrukcji.

Kolejne dwa modele w gamie charakteryzują się identyczną specyfikacją techniczną, koparka DX165W-5 powstała bowiem na bazie koparki DX160W-5. Obie maszyny napędza silnik o mocy 137 KM a ich waga wynosi równe 16 t. Jak zapewnia producent, są to również koparki odznaczające się największą siłą kopania na rynku w swoim segmencie. Modele te należą również do elity pod względem siły podnoszenia. Koparkę DX165W-5 od DX160W-5 odróżnia skrócona konstrukcja zapewniająca mniejszy promień skrętu przydatny w pracach miejskich.

Kolejną koparką tej marki w zakresie 15-20 t jest model DX170W-5 o mocy 152 KM. Został on ulepszony względem poprzedniej wersji – poprawiono wszystkie kluczowe parametry robocze koparki, poczynając od zwiększenia mocy silnika oraz wydajności hydrauliki, kończąc na redukcji poziomu hałasu w kabinie operatora.

Gamę koparek kołowych Doosan w tym segmencie zamyka model DX190W-5 o masie 18,9 t i mocy 173,5 KM. Jest to koparka o największym rozstawie osi na rynku, przez co jest bardzo stabilna. Model DX190W-5 odznacza również najwydajniejsza sekcja hydrauliczna dla zapewnienia najwyższej siły kopania oraz komfortu.

 

Do każdej pracy

W wielu zadaniach kompaktowe koparki kołowe mogą konkurować z koparkoładowarkami, zapewniając tym wyższe parametry użytkowe. Według przedstawicieli JCB, wydajność, wytrzymałe komponenty i komfort pracy czynią koparki tej marki uniwersalnymi maszynami do każdej pracy. JS145W, JS160W, JS175W to koparki o masie operacyjnej w zakresie 14-19 t, napędzane silnikiem JCB Stage IIIB/Tier 4 Interim, tak jak w przypadku Doosana, bez potrzeby stosowania filtra DPF, ale także bez systemu SCR (AdBlue). Zużycie paliwa w tych maszynach obniżono aż o 10%. Wyposażenie koparek, ciężkie osie, stabilizatory i lemiesz są przystosowane do najcięższych zadań. JS20MH to maszyna o masie 20 t, z podnoszoną kabiną operatora na wysokość aż 5380 mm, polecana jest m.in. do załadunku pojemników i kontenerów w branży waste and recykling.

Maszyny te cechuje łatwość obsługi technicznej. Dzięki zastosowaniu grafitowych powłok na głównych sworzniach ramienia koparkowego interwały smarowania zostały wydłużone do 1000 motogodzin. Okres między wymianą oleju wynosi 5000 mtg, w konsekwencji wydłużeniu uległy okresy międzyprzeglądowe. Punkty smarne zostały scentralizowane w celu zapewnienia wygodnego oraz bezpiecznego dostępu serwisowego z poziomu gruntu. Podobnie zlokalizowane zostały filtry oleju silnikowego, oleju hydraulicznego oraz paliwa. Okres wymiany oleju silnikowego i jego filtra wynosi 500 mtg. Jak zapewnia producent, jest to dwukrotnie dłuższy czas w porównaniu do większości konkurencyjnych maszyn. Osiągnięto to dzięki zainstalowaniu dwóch filtrów: pierwszego głównego na pełnym przepływie i drugiego precyzyjnego o obwodzie obejściowym. Koparki JCB zapewniają bezpieczne środowisko pracy operatora, poziom hałasu w kabinie został znacząco zredukowany i wynosi zaledwie 72 dB(A). Sześć elastycznych, wypełnionych płynem, mocowań amortyzujących ogranicza hałas i wibracje. W pełni regulowany fotel operatora oraz dźwignie sterowania o niewielkim wychyleniu z serwowspomaganiem, sprawiają, iż sterowanie maszyną jest łatwe i wygodne dla operatora. Optymalną wentylację kabiny zapewniają wyjątkowo szeroko otwierane drzwi oraz przednie okno. System automatycznej klimatyzacji zapewnia pełną kontrolę temperatury w kabinie.

Układ amortyzacji ruchów siłowników w skrajnych położeniach ogranicza udary przenoszone na maszynę i operatora przy pracy wysięgnikiem jak i ramieniem. Jest to dodatkowa funkcja w porównaniu do tradycyjnego powolnego zatrzymania ruchu siłownika przy krańcowych położeniach.

System SMART CONTROL – komputer z 7-calowym wyświetlaczem kolorowym - pozwala na ustawianie parametrów pracy maszyny, diagnostykę serwisową oraz podgląd z montowanej w standardzie kamery cofania. Maszyny są wyposażane w wysokoprężny silnik JCB DieselMAX spełniający europejskie normy emisji spalin. Układ bezpośredniego wtrysku paliwa zapewnia dokładne spalanie oleju napędowego jak i jego niskie zużycie.

Układ automatycznego podgrzewania, dzięki świecom żarowym, zapewnia uruchomienie maszyny od pierwszej próby, niezależnie od klimatu. Do pracy w warunkach wysokich temperatur, zamontowana jest w maszynie duża chłodnica z osłoną siatkową. Układ zaawansowanego sterowania, monitoruje funkcje maszyny w celu zapewnienia większej wydajności. Poprzez wciśnięcie jednego przycisku uzyskuje się natychmiastowe podbicie mocy o 10%, co jest szczególnie przydatne podczas kopania w twardym gruncie, kiedy to szybsze ruchy siłowników skracają cykle robocze. Cztery tryby pracy maszyny pozwalają na ustawienie obrotów silnika i wydajności układu hydraulicznego w zależności od wykonywanej pracy.

        

Mogą sporo dźwignąć

Producenci koperek prześcigają się m.in. w uzyskiwaniu jak największych możliwości dźwigania i niejeden chce się stawiać w roli lidera jeśli chodzi o ten parametr. Dla przykładu Komatsu zapewnia, że koparka PW180-10 charakteryzuje się nie tylko wyjątkowo zwartą budową, ale także bezkonkurencyjnym udźwigiem.

Komatsu oferuje kilka modeli koparek kołowych w interesującym nas przedziale masy. Jedną z nich jest PW180-10, z silnikiem o mocy 123 kW/165 KM uzyskiwanej przy 2.000 obr/min. Masa eksploatacyjna waha się od 16.680 do 18.930 kg, pojemność łyżki sięga 1,13 m3. Ten model został zaprojektowany specjalnie z myślą o rynku europejskim i najbardziej wymagających warunkach roboczych. Wyposażona w silnik spełniający normy emisji spalin Euro IIIB/EPA Tier 4 Interim i nowoczesny układ hydrauliczny, zapewniające siłę i precyzję potrzebne do realizacji szerokiego zakresu zadań roboczych, maszyna ta jest przyjazna dla środowiska naturalnego i oferuje dużą moc przy niskim zużyciu paliwa, które podczas jazdy można dodatkowo zredukować nawet o 15%. Komfortowa, wyciszona nowa kabina jest bardziej ergonomiczna i zapewnia bardzo dobrą  widoczność ze stanowiska operatora. Do standardowego wyposażenia koparki PW180-10 należy dodatkowy obwód hydrauliczny sterowany przełącznikiem suwakowym umieszczonym w joysticku, umożliwiający korzystanie z wielu narzędzi roboczych, takich jak łyżki, młoty hydrauliczne lub chwytaki łupinowe. Drugi dodatkowy obwód hydrauliczny i obwód sterowania szybkozłączem hydraulicznym są dostępne w opcji i pozwalają na dalsze rozszerzenie zakresu zastosowań maszyny. Duży wybór typów wysięgników, ramion i osprzętu mocowanego do podwozia ułatwia dostosowanie maszyny do indywidualnych wymagań dotyczących transportu, zasięgu roboczego lub siły kopania. Na przykład, można zamontować lemiesz o równoległej kinematyce ruchu, stabilizujący maszynę bez ryzyka uszkodzenia nawierzchni drogi. Komfortowy, podgrzewany fotel z zawieszeniem pneumatycznym, podparciem lędźwiowym i wielokierunkową regulacją zmniejsza zmęczenie operatora podczas wielogodzinnej pracy. Ustawienie fotela i bocznych konsoli może być regulowane indywidualnie, zależnie od preferencji operatora. Bezpieczne, precyzyjne i płynne sterowanie maszyną umożliwia łatwy w obsłudze układ monitorujący EMMS (Equipment Management and Monitoring System) z intuicyjnym interfejsem użytkownika. Wszystkie ważne informacje są wyświetlane na ekranie. Za pomocą łatwych w użyciu wielofunkcyjnych przycisków i przełączników operator ma dostęp do całej gamy funkcji i parametrów roboczych.

Wzmocniony rurowy szkielet nowej kabiny, spełniającej wymagania ROPS, jest posadowiony na wiskotycznych amortyzatorach, redukujących poziom drgań. Przeprojektowana kabina jest bardziej przestronna i ergonomiczna. Jej unikatowymi cechami są m.in. podświetlane przełączniki, ułatwiające pracę w nocy, i dostępne w standardzie koło kierownicy regulowane w dwóch płaszczyznach (pochylenie i wysokość). Operator ma do dyspozycji więcej miejsca w schowkach, złącze AUX (jack) zewnętrznego odtwarzacza audio (MP3) oraz gniazda elektryczne 12 V i 24 V. W wyposażeniu przewidziano też automatyczną klimatyzację.  Maszyna jest fabrycznie przygotowana do współpracy z dowolnym rodzajem standardowego narzędzia obrotowego. W połączeniu z dostępnym w opcji obwodem sterowania szybkozłączem hydraulicznym zapewnia wszechstronność zastosowania.

Kamera tylna, osprzęt mocowany do podwozia i manualna blokada osi mogą być uruchamiane za pomocą przycisków umieszczonych na joystickach. Zmiana funkcji ze sterowania wysięgnikiem na pełne i precyzyjne sterowanie lemieszem zamocowanym do podwozia i odwrotnie jest możliwa bez zdejmowania ręki z joysticka.

 

Sprawnie zmieniając oprzyrządowanie

Ponieważ koparki coraz częściej pracują z różnym, zmienianym na placu oprzyrządowaniem, istotna staje się sprawna wymiana takiego sprzętu. Liebherr zastosował w swojej najnowszej maszynie z serii A 918 w pełni zautomatyzowany system szybkozłącza LIKUFIX, który ujawnia swoje zalety przy stosowaniu wielu narzędzi roboczych (za pomocą jednego przycisku operator nie opuszczając kabiny może bezpiecznie i szybko zmieniać mechaniczne i hydrauliczne narzędzia). Dzięki niemu  zmiany oprzyrządowania są szybkie (trwają zaledwie kilka sekund), co pozwala zaoszczędzić czas i zwiększyć wydajność maszyny aż o 30%. Blok sprzęgła tego systemu jest zamontowany na sprężynie. Dlatego siły działające na hydrauliczne szybkozłącze nie przenoszą się do układu sprzęgającego. Nawet w przypadku długich operacji połączenia między obiegami hydraulicznymi są całkowicie uszczelnione. Zanieczyszczenia nie przedostają się do systemu. Aby ułatwić obsługę, wszystkie części ruchome w systemie sprzęgającym są łatwo dostępne. Operator może łatwo przeprowadzić czyszczenie i proste czynności konserwacyjne, takie jak np. wymiana uszczelnienia.

Jak deklaruje producent, najnowsza koparka kołowa Liebherr z serii A 918 jest maszyną ekonomiczną, dzięki niskiemu zużyciu paliwa i ekologiczną, w efekcie redukcji emisji spalin, przy zachowaniu wysokiego poziomu osiągów. To maszyna o masie 17.600-19.800 kg, napędzana silnikiem o mocy 120 kW/163 KM (emisja spalin IV). Automatyczna praca na biegu jałowym, wyłącznik silnika i system szybkozłącza Liebherr LIKUFIX zapewniają jeszcze większą wydajność i efektywność pracy.

Inteligentna struktura nadwozia i oddzielny montaż cylindrów podnoszących umożliwia znaczne podniesienie parametrów pracy. A 918 Litronic przekracza poziom udźwigu maszyny z kolejnej, wyższej kategorii, co oznacza, iż zawiera więcej rezerw wydajnościowych dla bardziej wymagających prac.

Prędkość maszyny można łatwo dostosować do różnych aplikacji za pomocą przełącznika MODE. Koparka zapewnia szybkość pracy przy zachodzących na siebie urządzeniach. W związku z tym prace związane z wykopami, napełnianiem czy profilowaniem mogą być ukończone szybciej .

Standardowe joysticki z proporcjonalną kontrolą, a także nadzwyczajna wrażliwość układu hydraulicznego umożliwiają precyzyjne wykonanie prac przy dużych prędkościach i równoległych ruchach. Oznacza to, że operator  może wykonywać więcej wymagających zadań w krótkim czasie, także z maksymalną wydajnością maszyny

Dzięki automatycznemu hamulcowi kopania ręczne uruchomienie pedału hamulca nie jest już wymagane, co ułatwia obsługę maszyny. Skutkuje to nie tylko szybszym procesem pracy, ale też zwiększa bezpieczeństwo operatora i maszyny. Ponadto automatyczny hamulec kopania może być połączony z automatyczną blokadą osi obrotu. Kiedy maszyna jest uruchamiana i pracuje, osie wahadłowe blokują się automatycznie zapewniając tym samym optymalną stabilność.

 

Rufą nie zawadzają

Koparki kołowe tej klasy często muszą pracować w mocno ograniczonej przestrzeni, dlatego producenci starają się przynajmniej niektóre modele projektować jako maszyny zwrotne, nie zajmujące dużo miejsca. Przykładem może być koparka Volvo EWR150E, która wypełnia lukę między klasami maszyn 14- i 16-tonowych. Nowa koparka o małym promieniu obrotu, charakteryzująca się, według producenta, najmniejszą wartością tego parametru na rynku wśród maszyn zgodnych z normą Stage IV (1.720 mm!), umożliwia wydajną pracę w wąskich i ograniczonych przestrzeniach.

Firma Volvo włączyła klientów do współpracy na wszystkich etapach prac konstrukcyjnych i produkcyjnych poprzez ich wizyty w fabryce i udział w testowaniu produktu. Oznacza to, że maszyna została ściśle dostosowana do wymagań klientów, dzięki czemu jest w stanie realizować ich oczekiwania na placu robót.

Volvo CE oferuje możliwość stosowania podwozi różnego typu: od 15,2-tonowego podwozia z lemieszem przyspawanym, układem prowadzenia radialnym i układem napędowym z EW140D do 17,8-tonowego podwozia z lemieszem przykręcanym, układem prowadzenia równoległym i przykręcanymi podporami oraz układem napędowym z EW160E, zapewniającym o 30% większą siłę uciągu.

Silnik zamontowany z tyłu maszyny zapewnia niezakłóconą widoczność z prawej strony, dzięki czemu operator dobrze widzi pieszych i przeszkody. Duża szyba przednia i szyby boczne kabiny również przyczyniają się do poprawy widoczności. 4-litrowy silnik Volvo spełniający rygorystyczne normy emisji spalin Stage IV został wyposażony w układ zewnętrznej recyrkulacji spalin (E-EGR), filtr cząstek stałych (DPF) oraz układ selektywnej redukcji katalitycznej (SCR) z płynem AdBlue. Nowy inteligentny układ regeneracji pasywnej cały czas pracuje w tle i monitoruje odpowiednie parametry, tak aby operator nie musiał podczas pracy martwić się stanem maszyny ani koniecznością regeneracji filtra cząstek stałych. Dzięki temu zwiększa się liczba godzin roboczych oraz zmniejszają się całkowite koszty eksploatacji.

Połączenie zoptymalizowanego układu hydraulicznego, inteligentnego silnika oraz takich funkcji maszyny, jak tryb ECO, automatyczne włączanie obrotów jałowych i automatyczne wyłączanie silnika sprawia, że maszyna charakteryzuje się niskim zużyciem paliwa, dzięki czemu obniżone zostają koszty eksploatacji i zwiększa się rentowność pracy.

 

T&M nr 7/8-2017

Tekst: Antoni Gostyński

                      ZYJ ONLIE