Землеройная техника LIEBHERR для работы в климатических условиях с низкими температурами

К.Ю.Анистратов, к.т.н.

Немецкая фирма LIEBHERR производит широкую гамму высококлассной надежной землеройной техники с гидростатическим приводом трансмиссии (бульдозеры, гидравлические экскаваторы, колесные погрузчики) различной мощности. Для расширения диапазона применения фирма LIEBHERR оснащает серийные модели специальным климатическим пакетом, позволяющим технике эффективно работать при температуре окружающей среды от +40°C до –50°C.

Карьерные бульдозеры Liebherr PR 751М

с климатическим пакетом –50°С

Бульдозеры фирмы LIEBHERR уже много лет доказывают свою надежность при эксплуатации. Гидростатический привод механизма передвижения бульдозеров позволяет оптимально использовать мощность двигателя для выполнения самых разнообразных землеройно-транспортных работ, а также обеспечивать достижение максимальной производительности в сочетании с высокой эксплуатационной надежностью. Кроме того, гидростатический привод обеспечивает ходовые и маневровые движения с постоянной тягой на двух гусеницах, вплоть до вращения на месте.

В качестве примера приведена модификация бульдозера Liebherr PR 751 для работы в диапазоне температур от +40°C до –50°C. Мощность двигателя Liebherr D 9408 Т1-Е, установленного на бульдозере PR 751M – 300 кВт(410 л.с.), вес бульдозера – 46.4 т.

По сравнению с серийной моделью PR 751М (+40°C до –25°C) арктическая модификация имеет следующие дополнительные преимущества:

• способность дизеля к запуску при низких отрицательных температурах окружающего воздуха;

• смазывание дизеля и гидроагрегатов во время запуска;

• сохранение тепла в подкапотном пространстве при низких отрицательных температурах;

• предпусковой подогрев кабины водителя, дизельного двигателя и аккумуляторных батарей системой автономного отопителя с высокой теплоотдачей;

• марки стали и типы уплотнений выбраны в расчете на весь диапазон температур: от +40°C до –50°С.

Для обеспечения эффективного запуска дизельного двигателя в зимнее время (–50°C) первой операцией является включение автономного отопителя и циркуляционного насоса. Циркуляционный насос подсасывает антифриз из возвратной линии автономного отопителя и из контура охлаждения двигателя. Антифриз нагревается автономным отопителем на дизельном топливе мощностью 30 кВт, установленным в передней части подкапотного пространства.

Нагретая жидкость подается к распределительному блоку и, далее, отдельными потоками подводится к теплообменникам систем отопления: кабины оператора, ящика с аккумуляторными батареями, насосов и раздаточной коробки, подогрева масла в двигателе и подкапотного пространства. Кроме того, линия прогрева проходит непосредственно через двигатель.

На рис. 1 представлены все основные изменения, отличающие бульдозер PR 751 арктического исполнения от серийного, с учетом технических решений, обеспечивающих надежную низкотемпературную эксплуатацию, например, термостатное регулирование температуры масла в гидросистеме.

После пуска автономного отопителя на дизельном топливе и циркуляционного насоса основная часть нагретой жидкости протекает через теплообменник, установленный под масляным радиатором на правой стороне бульдозера.

Ящик с аккумуляторными батареями обогревается нагретым, непрерывно циркулирующим воздухом, подаваемым воздушно-водяным теплообменником с регулировкой температуры.

После воздушно-водяного теплообменника нагретая жидкость поступает в теплообменник, расположенный в масляном поддоне дизельного двигателя, который нагревает масло в двигателе, далее жидкость возвращается по распределительному блоку к циркуляционному насосу.

Охлаждающая жидкость дизельного двигателя подогревается следующим образом. Когда температура незамерзающей жидкости в первичном контуре системы обогрева аккумуляторных батарей, масла в двигателе и подкапотного пространства достигает 60°C, срабатывает термостат, который направляет нагретую жидкость через дизельный двигатель. При температуре окружающего воздуха –50°C прогрев двигателя осуществляется не менее 40 мин., после чего двигатель можно завести. При этом, насосом системы охлаждения двигателя создается давление, которое предотвращает подвод нагретой жидкости.

По достижении в охлаждающем контуре двигателя температуры 70°C, автономный отопитель отключается, а циркуляционный насос продолжает работать, подогрев жидкости при этом осуществляется от двигателя.

После запуска дизельного двигателя воздушно-водяные теплообменники подогрева насосов и раздаточной коробки выключаются, а теплообменники подогрева кабины регулируются вручную. Кроме системы отопления, кабина имеет дополнительную теплоизоляцию и остеклена специальными теплоизолирующими стеклами.

Когда в двигателе температура охлаждающей жидкости достигнет 70°C, срабатывает термостат, размыкающий контур охлаждающей жидкости к радиатору жидкостного охлаждения. При температуре 77°C срабатывает гидроклапан шторок радиатора, и они открываются. При температуре 85°C включается распределительный клапан привода вентилятора радиатора.

Дизельное топливо подогревается электрическим обогревателем, установленным в фильтре грубой очистки. Для запуска холодного двигателя, ввиду больших нагрузок, установлен стартер повышенной мощности 9 кВт, генератор соответствующей мощности 80А и 4 аккумуляторные батареи (вместо двух) с улучшенной характеристикой, которые при отрицательных температурах обеспечивают надежное электропитание. Вся кабельная разводка выполнена из материалов, сохраняющих эластичность при температурах до –50°C.

Гидравлические шланги высокого давления, установленные на бульдозере PR 751M, изготовлены из синтетического каучука и снабжены стальной оплеткой, что обеспечивает абсолютно надежную работу машины в диапазоне температур от –54°C до +96°C.

Уплотнительные прокладки в гидравлическом оборудовании выполнены из высококачественных материалов, которые сохраняют полную упругость в том же диапазоне температур.

Ударная вязкость обыкновенных марок стали и литья значительно уменьшается при температурах ниже –40°C. С учетом особой области применения бульдозера PR 751M в арктических условиях для всех элементов несущей конструкции и рабочего оборудования используются хладостойкие марки стали и стального литья типа WELDOX 700F, GS-26, которые не теряют вязкости при низких температурах.

Гидравлические гусеничные экскаваторы фирмы LIEBHERR применяются для выемки и погрузки горной массы в автомобильный транспорт при разработке скальных пород с обеспечением высокого уровня работоспособности и безотказности.

Для серийных моделей гидравлических гусеничных экскаваторов от R 904B до R 974B фирма LIEBHERR внесла ряд технических и конструктивных дополнений, позволяющих работать технике в климатических условиях от +40°C до –40°C.

Автономный отопитель

Для быстрого приведения экскаватора в рабочее состояние при температурах до –40оС предусмотрен предпусковой подогрев силового агрегата, аккумуляторов и кабины машиниста. Это обеспечивается с помощью автономного жидкостного отопителя, работающего на дизельном топливе. Отопитель размещается в моторном отсеке экскаватора. Мощность отопителя варьируется в зависимости от размера экскаватора.

Отопитель имеет термостатное управление. Точка включения термостата составляет около +60°С. Программирование работы отопителя производится непосредственно из кабины машиниста. Запуск отопителя можно запрограммировать постоянно на одно и тоже время суток, либо каждый раз устанавливать индивидуально. Подача топлива к отопителю осуществляется из отдельного топливного бака, который заправляется зимним дизельным топливом. Из этого отдельного топливного бака с помощью переключения ручного вентиля может обеспечиваться подача специального топлива и к дизельному двигателю экскаватора в течение короткого времени при его запуске.

Для предпускового подогрева экскаватора контур циркуляции охлаждающей жидкости автономного отопителя охватывает следующие системы, в частности:

•    Отопитель соединяется с системой охлаждения двигателя.

•    Отопитель подает жидкость в дополнительный теплообменник, установленный в основном топливном баке дизельного двигателя экскаватора.

•    Через отдельный теплообменник отопитель обогревает аккумуляторные батареи.

•    Через штатный теплообменник в кабине машиниста отопитель обеспечивает своевременный и достаточный обогрев кабины.

Модификация двигателя

В серийном исполнении вентилятор охлаждения двигателя имеет гидростатический привод с термостатным управлением. Таким образом, вентилятор включается только тогда, когда в этом возникает необходимость, т.е. после окончания фазы прогрева.  Гидростатический привод вентилятора имеет следующие преимущества:

-    быстрое достижение рабочей температуры двигателя;

-    снижение расхода топлива;

-    снижение уровня шума.

Дополнительная система холодного запуска за счет впрыска эфира в камеру сгорания двигателя изменяет режим воспламенения топлива и облегчает пуск холодного двигателя.

Климатический пакет экскаваторов Liebherr для холодных регионов предусматривает установку стартеров и генераторов повышенной мощности.

Состав охлаждающей жидкости: 40% вода и 60% антифриз.

Моторное масло для дизельного двигателя используется с уровнем вязкости SAE 5 W-40.

Модификация гидравлической системы

Предусмотрена постоянная прокачка контуров гидромотора вращения поворотной платформы и гидромоторов ходового механизма. За счет прокачки, т. е. постоянной рециркуляции в этих контурах прогретого гидромасла, поддерживается стабильная работоспособность вращения поворотной платформы и ходового привода экскаватора, даже когда эти функции при работе экскаватора в холодных условиях длительное время не задействованы. Необходимое давление масла создаётся с помощью дополнительного насоса.

Рабочие гидронасосы имеют специальные уплотнения из ПЕРБУНАНА и могут без проблем применяться до температуры – 40°С.

На заводе Liebherr первая заправка гидравлической системы производится зимним маслом с уровнем вязкости SAE 10.

Модификация электрической системы

В электрической системе вся проводка заменена на кабели низкотемпературного исполнения, рассчитанные на температуру –65°С (спецификация RAYCHEM).

Применяются более мощные аккумуляторные батареи. Вместо стандартных аккумуляторных батарей с емкостью 110 А·ч используются 170 А·ч.

Дизельный двигатель оснащен системой запуска от внешнего источника тока 24 вольта, которая позволяет запускать двигатель, если стартовой мощности аккумуляторных батарей недостаточно.

При выключенном двигателе экскаватора (например, при длительном перерыве в эксплуатации или при ночном перерыве между сменами) и при выключенном автономном жидкостном отопителе существует возможность обогрева экскаватора от внешнего источника 230 В через электрические нагревательные элементы в системе охлаждения двигателя, в аккумуляторном отсеке, в топливном баке и в сиденье машиниста.

Сидение водителя обогревается (24 В).

Топливные фильтры оборудованы электрическими нагревательными элементами (24 В). Альтернативно применяются шланги с термоизоляцией и электрообогревом «ТЕРМОЛАЙН» (24 В).

Модификация моторного отсека и шасси

В период предпускового прогрева и запуска двигателя моторный отсек может закрываться механически регулируемыми жалюзи. В результате можно сократить время предварительного прогрева двигателя перед началом работы экскаватора и продолжительность пускового периода.

Все чувствительные к холоду компоненты ходовой части заменяются компонентами, рассчитанными на температуру до –40°С. Это касается, в первую очередь, специальных уплотнений в холодостойком исполнении:

-    опорных катков;

-    поддерживающих катков;

-    направляющих колёс.

Перечисленные выше технические решения, включенные в климатический пакет –40°С, обеспечивают надежную работу гидравлических экскаваторов в условиях низких температур.

Колесные погрузчики Liebherr L – R 974 Litronic с климатическим пакетом –40°С

Фирма LIEBHERR производит колесные погрузчики 14 моделей с емкостью ковша от 0.8 м3 до 5.0 м3. Колесные фронтальные погрузчики скомпонованы по единой классической схеме со всеми ведущими колесами одинакового размера и шарнирно-сочлененной рамой.

Колесные погрузчики применяются при выполнении погрузочно-разгрузочных работ на открытой добыче рудных и нерудных полезных ископаемых, на самых разнообразных вспомогательных работах в строительной и дорожной индустрии.

Принципиальным конструктивным решением для всего модельного ряда погрузчиков является применение гидростатической трансмиссии. В области производства гидростатических трансмиссий фирма LIEBHERR имеет более чем 30-ти летний опыт. Основу гидростатической трансмиссии составляют аксиально-плунжерные насосы и гидромоторы переменной производительности.

Серийные колесные погрузчики Liebherr оснащаются климатическим пакетом для работы при температурах окружающего воздуха до –40°С, что позволяет расширить область их использования.

В климатический пакет –40°С включен стандартный набор технических и конструктивных дополнений:

•    Автономный отопитель для обогрева двигателя и кабины.

•    Предподогрев дизельного топлива.

•    Отдельный топливный бак для автономного отопителя.

•    Электропроводка в низкотемпературном исполнении.

•    Теплоизолирующий чехол моторного отсека.

•    Заправка низкотемпературным маслом.

Работа основных узлов климатического пакета –40°С описана в предыдущих разделах настоящей статьи.

Модификация серийных машин для работы в различных климатических зонах, в т.ч. при температурах окружающего воздуха до –40°С, –50°С, позволяет фирме LIEBHERR значительно расширить географию применения землеройной техники и обеспечить Потребителям ее надежную и эффективную эксплуатацию в самых сложных условиях.

Журнал "Горная Промышленность" №6 2003