Napędy w pojazdach budowlanych

Warunki panujące na budowach to spore wyzwanie zarówno dla ludzi, jak i sprzętu. W eksploatowanych tam pojazdach szczególnie trudne zadanie mają układy napędowe. Muszą być odporne na wiele niekorzystnych czynników, takich jak kurz, woda, dynamiczne przeciążenia czy uszkodzenia mechaniczne.



Mimo postępu w dziedzinie rozwiązań konstrukcyjnych i inżynierii materiałowej układy napędowe we współczesnych pojazdach nie są całkowicie bezawaryjne. Wiele jednak zależy od tego, w jakich warunkach i w jaki sposób pojazdy są użytkowane (w tym także serwisowane). Zdecydowanie najtrudniejsze zadanie mają układy napędowe w pojazdach budowlanych. O ile warunki eksploatacji pojazdów używanych w transporcie dalekobieżnym są dość powtarzalne (praca pod w miarę stałym obciążeniem i prędkością obrotową), o tyle w przypadku pojazdów budowlanych wygląda to już inaczej. Na placach budów samochody poruszają się wolno, pokonują ostre wzniesienia czy podłoże stawiające duży opór (np. kopny piasek, grząska ziemia), a do tego z ładunkiem. Warto dodać, że spora liczba pojazdów samowyładowczych ma – ustaloną przez producenta – większą ładowność poza drogami publicznymi. Przykładowo: dmc. wywrotki Mercedes-Benz Actros 8×4 wynosi 32 t, a tzw. dopuszczalna masa całkowita techniczna (określana przez producenta) wynosi aż 41 t. Stąd też w tego typu pojazdach montowane są podzespoły napędowe, a także zawieszenia, które muszą sprostać zarówno większej masie, jak i specyficznym warunkom eksploatacji.

Podczas pracy na nierównym podłożu, np. w kamieniołomach czy przy zrywce drzew w lesie, wzrasta ryzyko uszkodzenia osi, wałów i przegubów napędowych. Narażone na uszkodzenia są też inne podzespoły: miska olejowa silnika, obudowa skrzyni biegów i skrzyni rozdzielczej. Możliwość awarii istnieje także wtedy, gdy ciężarówka porusza się po piaszczystym podłożu, a zwłaszcza gdy się zakopie. Wówczas przy buksujących kołach wszystkie elementy układu napędowego poddawane są dużym obciążeniom dynamicznym i termicznym. Wobec znacznie ograniczonej możliwości odprowadzania nadmiaru ciepła znacznie wzrasta temperatura oleju przekładniowego, łożysk, przekładni zębatych. Co prawda ryzyko doprowadzenia do wrzenia oleju jest niewielkie (olej przekładniowy wrze w temperaturze 250–300 °C), ale wraz z upływem czasu zmieniają się jego parametry i właściwości smarujące, co w końcu może być przyczyną przyspieszonego zużycia lub nawet uszkodzeń łożysk i przekładni (elementy metalowe, głównie ruchome, mają wtedy obniżoną wytrzymałość). Podczas jazdy z dużym obciążeniem i niewielką prędkością (lub żadną – gdy pojazd się zakopie) znacznie wzrasta temperatura silnika. Z tego powodu ciężarówki przeznaczone do prac budowlanych mają zmodyfikowane układy chłodzenia, chłodnice o większej wydajności, a także bardziej wydajne układy wentylatorów wymuszających przepływ powietrza. Dotyczy to w szczególności pojazdów przeznaczonych pod zabudowy specjalistyczne, np. betonomieszarki, pompy do betonu, dźwigi, których silniki pracują bez przerwy nierzadko podczas kilkugodzinnego postoju.



Łańcuch był pierwszy
Niewystarczające moce silników nie pozwalały ciężarówkom konstruowanym na początku minionego wieku na poruszanie się w trudnym terenie placów budów. Szybki rozwój konstrukcji ciężarówek nastąpił dopiero po I wojnie światowej, kiedy to wprowadzono do produkcji nowe typy silników, w tym także – dysponujące większym momentem obrotowym – silniki Diesla. Na pokonywanie placów budów nie pozwalało także stosowane w tamtych czasach ogumienie pełne – tzw. opony lane (wąskie koła szybko zapadały się w gruncie). Problem ten czasami próbowano rozwiązać, montując wózki gąsienicowe zamiast tylnych kół (na ograniczoną skalę takie ciężarówki produkowała firma Citroën i radziecka AMO). Dopiero powszechne używanie opon pneumatycznych w pojazdach ciężarowych znacznie ograniczyło problem z zapadaniem się kół w nie dość nośnym gruncie.

Aż do końca lat 20. ub. w. bardzo rozpowszechnione było używanie łańcuchowych układów przeniesienia napędu na koła tylne (przodowały w tym firmy z USA). Najdłużej rozwiązanie to stosowano w największych ciężarówkach, ponieważ znane już wówczas mosty i wały napędowe często nie były w stanie przenosić tak dużych obciążeń. Jeszcze w latach 70. ub. w. w Stanach Zjednoczonych licznie użytkowano ciężarówki, w których napęd przekazywany był na tylne koła za pomocą łańcuchów (dwu- i trzyrzędowych). Ciężarówki takie wykorzystywano głównie do transportu drewna z lasu. Ich przewaga nad typowymi pojazdami wyposażonymi w klasyczne mosty napędowe polegała na możliwości poruszania się w głębokich koleinach, których nie brakuje na leśnych duktach – most napędowy w pojeździe wyposażonym w koła o nie dość dużej średnicy uniemożliwia jazdę w głębokich koleinach, a do tego byłby bardziej narażony na uszkodzenia, np. przez leżące konary drzew.

Mimo tych zalet napęd łańcuchowy w drugiej połowie lat 30. został niemal całkowicie wyparty z rynku przez wały i mosty napędowe, które nie wymagały tak wielu czynności obsługowych i były trwalsze. Wprowadzenie tego rodzaju układu przeniesienia napędu pozwoliło na opracowanie sposobu jego przekazania także na przednie koła. Ze względu na wysoką cenę takiego rozwiązania było ono mało popularne wśród odbiorców cywilnych (ponieważ wymagało dodatkowo instalacji skrzyni rozdzielczej przekazującej napęd na przednią i tylną oś lub osie), natomiast jego zalety bardzo szybko dostrzegło wojsko. Pod względem zaawansowania technicznego najlepsze pojazdy z napędem wszystkich kół w latach 30. i 40. produkowano w Niemczech. W pojazdach tych stosowano nie tylko skrzynie redukcyjne, blokady mechanizmów różnicowych, ale także zwolnice w piastach kół. To ostatnie rozwiązanie pozwalało zwiększyć zarazem prześwit mostu napędowego i moment obrotowy przekazywany na koła. Oprócz ciężarówek w zwolnice wyposażony był tylnonapędowy Volkswagen Kübelwagen – czyli militarna, terenowa wersja legendarnego garbusa. Doświadczenia zdobyte przy produkcji pojazdów wojskowych pozwoliły niemieckim firmom po II wojnie światowej wprowadzić do produkcji wiele modeli pojazdów z napędem na wszystkie koła, m.in. Mercedesa-Benza Unimoga.



W teren z blokadą
Nie każda ciężarówka przeznaczona do prac budowlanych wyposażona jest w napęd wszystkich osi. Tego rodzaju rozwiązanie stosuje się w pojazdach, które mają poruszać się w najtrudniejszym terenie. Trzeba pamiętać, że – oprócz znacznie bardziej skomplikowanej budowy – zastosowanie w pojeździe wszystkich osi napędzanych powoduje większe zużycie paliwa i hałas podczas jazdy, a także wymaga szerszego zakresu czynności serwisowych (nie wspominając już o wyższej cenie zakupu pojazdu). Dla tych użytkowników, dla których dzielność samochodu w terenie jest istotna, ale nie najważniejsza, producenci oferują pojazdy, w których oś lub osie kierowane nie są wyposażone w napęd.

Obecnie zarówno na polskim, jak i europejskim rynku pojazdów samowyładowczych o ładowności powyżej 16 t największym powodzeniem ciszą się te o układach napędowych 8×4. Praktycznie standardem we wszystkich pojazdach przeznaczonych do prac budowlanych (ale coraz częściej także komunalnych) jest wyposażenie osi napędowych w blokady mechanizmów różnicowych. Włączenie blokady mechanizmów różnicowych pozwala wyrównać prędkości obrotowe kół osi, a tym samym ułatwić jazdę zarówno po kopnym piasku, jak i np. w śniegu. Sterowanie blokadą odbywa się z kabiny kierowcy za pomocą (w zależności od przyjętego rozwiązania) układu elektromagnetycznego, pneumatycznego lub hydraulicznego. W najbardziej zaawansowanych pojazdach przeznaczonych do poruszania się w najtrudniejszym terenie stosuje się także blokadę międzyosiowych mechanizmów różnicowych (jest to spotykane np. w wozidłach budowlanych).



W pojazdach o specjalnym przeznaczeniu, np. wyprawowych, wojskowych, ratowniczych, które muszą charakteryzować się największą dzielnością w terenie, stosowane są układy centralnej regulacji ciśnienia w oponach pozwalające kierowcy na regulację ciśnienia w oponach podczas jazdy. W zależności od zaawansowania układu jednakowe ciśnienie może być utrzymywane we wszystkich oponach, w oponach jednej osi, oponach po jednej stronie pojazdu lub każdej oponie oddzielnie. Regulowanie ciśnienia w oponach pozwala kierowcy na bieżące dostosowanie się do nawierzchni, po jakiej porusza się pojazd (większe ciśnienie na drogach utwardzonych, niższe zaś na piasku, błocie itp.). Produkowane są dwa podstawowe warianty tego typu urządzeń: mniej zaawansowane, w których przewody powietrzne dobiegają do opon przez zewnętrzne pantografy, i bardziej skomplikowane, w których powietrze doprowadzane jest do opon przez piasty kół. Zaletą pierwszego rozwiązania jest jego prostota i uniwersalność, tzn. mogą być zainstalowane praktycznie w każdym modelu ciężarówki. Wadą tego typu układu jest natomiast podatność na uszkodzenia zewnętrznych – umieszczonych przy kołach – pantografów. Wady tej pozbawione są układy z doprowadzaniem powietrza przez piasty, ale jest to znacznie droższe rozwiązanie, możliwe do wprowadzenia jedynie na etapie projektowania mostu napędowego (w układy tego typu wyposażone są np. terenowe ciężarówki Ural, ZiŁ).

Zyskującą coraz więcej użytkowników alternatywą dla ciężarówek wyposażonych w mosty napędowe wszystkich osi jest montowany przez firmę MAN system HydroDrive (niedawno podobne rozwiązanie zastosowano w ciężarówkach Renault Premium), w którym napęd na koła przednie przekazywany jest za pośrednictwem silników hydraulicznych umieszczonych w każdej z piast kół. Wprowadzony przed pięcioma laty system HydroDrive zamontowano już w ponad pięciu tysiącach ciężarówek MAN.



Ekologiczna alternatywa
Coraz surowsze normy emisji spalin nie dotyczą już tylko samochodów osobowych, ciężarówek czy autobusów. Proekologiczne regulacje obejmują także maszyny budowlane. Ich producenci w staraniach o uczynienie tego sprzętu bardziej przyjaznego środowisku postanowili skorzystać z możliwości, jakie daje napęd hybrydowy. Napęd ten to połączenie silnika spalinowego (najczęściej wysokoprężnego, ale w samochodach osobowych, np. w Toyocie Prius, jest to silnik benzynowy), prądnicy spełniającej jednocześnie funkcję silnika elektrycznego oraz baterii akumulatorów. Eksploatacja pojazdu z napędem hybrydowym polega na wykorzystywaniu energii elektrycznej zmagazynowanej w akumulatorach podczas pracy z niepełnym obciążeniem (baterie akumulatorów ładowane są z prądnicy podczas pracy silnika spalinowego). Pierwszą seryjnie produkowaną ładowarką wyposażoną w napęd hybrydowy jest Volvo L220F Hybrid. Maszyna o masie 31 t wyposażona jest w główny silnik wysokoprężny o mocy 350 KM oraz silnik elektryczny 67 KM. Na "ekologiczny" tryb pracy ładowarka przestawia się automatycznie, gdy pracuje z niewielkim obciążeniem łyżki lub na biegu jałowym (operator może także ręcznie włączyć elektryczny tryb pracy). Według danych producenta hybrydowa ładowarka zużywa ok. 10% oleju napędowego mniej niż jej klasyczna wersja.



Ładowarka Volvo to nie jedyna maszyna budowlana wyposażona w napęd hybrydowy. Podobny układ ma także koparka gąsienicowa o masie roboczej ok. 20 t – Komatsu PC200–8 Hybrid. Podobnie jak ładowarka koparka może pracować w trybie wykorzystującym wyłącznie silnik spalinowy lub elektryczny, albo oba silniki jednocześnie. W tym ostatnim przypadku silnik elektryczny pełni funkcję dodatkowego źródła mocy podczas pracy z maksymalnym obciążeniem. Producentów oferujących maszyny budowlane z napędem hybrydowym stale przybywa i obecnie są to m.in.: Atlas Weyhausen (Terex), Liebherr i Mitsubishi.

źródło: Marek Rutka / samochody-specjalne.com.pl

Takie byczki to potrzebują dobrego oleju, który da radę. Ja długo szukałem oleju do swoich maszyn budowlanych. Teraz wlewam REVLINE KRATOS UTTO 10W/30 i powiem wam,że igiełka! Zastosowanie w oleju technologii M-Active zapewnia znacznie lepsze właściwości smarne w porównaniu do podobnych produktów dostępnych na rynku i to widać i czuć gołym okiem

Warto w takich samochodach robić przeglądy wału napędowego. Moj szef ma podobną flotę pojazdów i co jakiś czas oddaje wały do firmy która wykonuje takie przeglądy. To duża oszczędność przy ewentualnych usterkach.

Elementy metalowe, które narażone są na tarcie, muszą być smarowane, aby nie ulegały szybkiemu zużyciu. We wszystkich samochodach należy więc stosować oleje mostów napędowych i przekładni głównych. W ofertach producentów znajdziemy szeroki wybór tego typu produktów. Być może ciężko będzie nam się zdecydować, jeżeli nie jesteśmy doświadczeni w motoryzacji i najzwyczajniej w świecie nie znamy się na temacie, jakim jest dobór oleju.