Proč Komatsu používá v řadě dva typy převodovek: hydrostatickou a hydromechanickou

Jaký typ převodu by měl mít buldozer: hydrostatický nebo hydromechanický? Který z nich je vhodnější použít, pro jaké účely? Jde o jeden z dlouhodobých sporů mezi uživateli a dokonce i mezi výrobci zařízení. Komatsu tento spor vyřešilo použitím obou možností ve své řadě buldozerů, ale ve vybavení pro různé účely. A tady je důvod.

Nejprve si porovnejme, jak oba systémy fungují.

Hydromechanická převodovka je měnič točivého momentu plus konvenční převodovka. Automatické, jako u buldozerů Komatsu řady 16, nebo s ručním přepínáním, jako u buldozerů řady 12. Klíčovým prvkem je měnič točivého momentu, který převádí a zvyšuje tah vzhledem ke tahu, který motor produkuje. Pokud například motor produkuje 100 Nm, tak na výstupu z turbínového kola dostaneme tah až 240 Nm. To je obrovská výhoda mechaniky tekutin, ale to je také její problém. Tohoto transformačního režimu je dosaženo pouze při vysokém stupni prokluzu měniče momentu, kdy kolo turbíny stojí a kolo čerpadla se velmi rychle otáčí. V tomto případě vznikají vnitřní ztráty v důsledku tření kapaliny uvnitř měniče točivého momentu a účinnost prudce klesá. Ale trakce je maximální.

Hydrostatika má dva klíčové prvky: čerpadlo, které přeměňuje energii motoru na pohyb kapaliny, a hydromotor, který pohání pásy. Neexistuje žádný měnič točivého momentu, to znamená, že tah je menší, ale účinnost je vyšší.

Z toho vyplývá rozdíl v účelu vozů s těmito typy převodovek.

Buldozery s hydraulickou mechanikou jsou nástrojem pro těžké práce, kde je vyžadována vysoká trakce. V první řadě je to těžební průmysl, práce v lomech. Maximální tah se často hodí při těžkých stavebních pracích, např. při přípravě míst pro klastrová pole, tedy při práci na zmrzlé půdě. Jedná se o buldozery Komatsu D65EX-16, D155A-5, D275A-5, D375A-6.

Těžký buldozer Komatsu D375A-6 pracuje ve vápencovém lomu v Dánsku

Nika hydrostatických buldozerů je silniční a inženýrské práce. Specifičnost úkolů v těchto typech činností vyžaduje maximální ovladatelnost a efektivitu vybavení. Při stálém pohybu s relativně malou zátěží budou náklady na provoz zařízení na hydrostatické převodovce nižší, například díky nižší spotřebě paliva. Proto jsou modely Komatsu pro stavbu silnic a městské práce vybaveny čerpadly a hydromotory. Jedná se o D39EX/PX-22 a D37EX/PX-22.

Existuje však model, jehož technické řešení vyvolává nejbouřlivější diskuse, přinejmenším proto, že se jedná o nejběžnější a nejoblíbenější model v řadě buldozerů Komatsu. Jedná se o D65-16 ve specifikacích EX/PX/WX.

Dvacetitunová D65 je kombi. Je oblíbený mezi staviteli v ropném a plynárenském průmyslu, lze jej nalézt v pískových, štěrkových a uhelných lomech, používá se při stavbě silnic a někdy i na velkých městských projektech. Navíc často, pokud má společnost, která zařízení vlastní, několik projektů najednou, je buldozer převeden z jednoho úkolu na druhý a funguje efektivně dál. Například od lomu až po stavbu silnice. A D65 má hydromechanickou převodovku.

Některé standardní práce, kde se obvykle jedná o „pětašedesátku“, jsou právě ty práce, o kterých bylo výše řečeno, že často používají zařízení s hydrostatikou. Zde je například video, kde vedle sebe na silničních pracích pracuje Komatsu D65EX-12 s hydromechanickou převodovkou a stroj přibližně stejné třídy od jiného výrobce (hydrostatický).

Buldozer Komatsu D65EX-12 na silnici pracuje vedle stroje na hydrostatiku

Pojďme si nastínit kritéria, podle kterých můžeme porovnat provozní účinnost strojů s různými typy převodů na podobných úkolech:

• výkon
• efektivitu v práci
• spolehlivost
• udržitelnost
• provozní náklady

Výkon buldozeru

V horninovém nadloží je hydromechanika rozhodně užitečnější než hydrostatika. Pro aplikace, kde není vyžadována maximální tažná síla, má hydrostat s uzavřenou smyčkou výrazně vyšší účinnost díky nižším ztrátám energie. Operátoři také zaznamenali lepší ovladatelnost: buldozer se může otáčet při přemisťování půdy. To ale dokážou i hydromechanické buldozery s hydraulickým systémem řízení HSS, například D65EX-16.

Cenově efektivní

U cyklických pohybů s krátkou paží vítězí hydrostatika.

Při neustálém pohybu určitou rychlostí se hydromechanika ukazuje jako ekonomičtější.

Životnost převodovky a celková spolehlivost zařízení

Hydrostatická převodovka je složitější systém. Pokud jednoduše porovnáte životnost čerpadla a měniče momentu, druhý se ukáže jako spolehlivější. Vše ale záleží na výrobci, obsluze a mechanikech. Kvalitní hydraulické čerpadlo při správném provozu a odborném servisu plně vyčerpá svou životnost, stejně jako měnič momentu.

Ale v obtížných podmínkách bude buldozer využívající hydromechaniku fungovat bez rušení, zatímco s hydrostatem bude muset být zacházeno s velkou opatrností nebo s ním nebude možné vůbec pracovat.

Například, pokud mluvíme o práci na horké strusce, pak se může pojezdový motor jednoduše vznítit spolu se všemi hořlavými kapalinami, které čerpá.

A v provozu při nízkých teplotách potřebuje hydromechanika méně času na přípravu na práci, není třeba pečlivě dodržovat zahřívací rituál a nebojí se častého zastavení motoru na hodinu nebo dvě.

Hydraulický systém podvozku je velmi náročný na použití nízkoteplotních hydraulických kapalin a před jízdou se musí zahřát. Pokud to neuděláte v silném mrazu, ale nastartujete a okamžitě buldozer přesunete, můžete poškodit těsnění na hřídelích čerpadla a motoru, hydraulické hadice atd.

Udržitelnost

Komponenty hydrostatu se vyměňují snadněji a rychleji, už jen proto, že jsou rozměrově menší než mechanické komponenty. Pokud jsou po ruce náhradní díly, sklad je blízko nebo dokonce přímo na místě (u velkých projektů se servisní podporou distributora), pak oprava trvá v průměru jednu směnu. Z této doby samotná práce s hydraulickým čerpadlem nebo hydromotorem činí 2–3 hodiny. U hydromechaniky je proces výměny komponent výrazně obtížnější a delší.

Provozní náklady (včetně MRO)

Před opravou vydrží měnič momentu a jeho převodovka déle než hydromotor s hydraulickým čerpadlem. Už jen proto, že jsou méně náročné na správný provoz a více nenáročné. Životnost komponentů hydrostatu je kratší, komponenty je potřeba kupovat a měnit poněkud častěji. Pokud tedy porovnáte náklady za stejné časové období, získáte paritu mezi těmito dvěma systémy.

Hydrostatika vs hydromechanika: konečný výpočet

Shrňme: v nákladech na údržbu a opravy, ve složitosti těchto postupů mají hydrostatika a hydromechanika přibližnou paritu, výhody a nevýhody obou systémů se při srovnání provozu za více či méně dlouhé období vzájemně vyrovnávají. Klíčový rozdíl je v použití buldozerů s těmito systémy: účinnost a vysoká účinnost versus maximální trakce a nenáročnost. V souladu s tím závisí výběr zařízení s jedním nebo druhým typem přenosu točivého momentu motoru na úkolech majitele. Do drsných podmínek, pro maximální výkon a efektivitu – jednoznačně hydromechanika. Pro šetrnější práci – hydrostatika.

To platí i pro „hraniční“ případ s D65: pokud se úkoly společnosti týkají především výstavby měst a silnic, má smysl volit lehčí modely D39 nebo D37 s hydrostatickou převodovkou. Pro ty, kteří pracují na polích, na severu a kladou ropovody a plynovody, může být pro práci v lomech výhodnější nenáročnější a výkonnější D65. Také D65 se svou mechanikou tekutin je vhodnější pro projekty, kde je hodně práce pro rozrývače.

Pro ty, kteří kombinují různé druhy práce, má také smysl používat hydromechanické vybavení: pro lehké úkoly se může ukázat jako méně ekonomické, ale vytáhne tam, kde si buldozer s hydrostatem neporadí.