Pásové rýpadlá

Na pásových rýpadlách nenájdeme zložité riešenie pojazdu ako napr. pri kolesových strojoch, takisto brzdový systém i systém riadenia sa pri pásových rýpadlách riešia jednoducho, t. j. hydrostatickým pojazdom. Hydrostatický pojazd dokáže stroj riadiť, pretože každá strana pásu sa ovláda zvlášť, čím sa dosiahnu rozdielne otáčky pásov, a tým aj požadované zatáčanie. Je neustále naplnený hydraulickým olejom, ktorý zabraňuje samovoľnému pohybu stroja, ak je systém spoľahlivý a utesnený.

Podvozok

Pri pohybe v teréne má nespornú výhodu pásový podvozok. Vďaka svojej konštrukcii má nízko položené ťažisko, ktoré je kľúčovým prvkom pri posudzovaní stability stroja. Dnes sa v praxi najviac používajú konštrukcie podvozkov v tvare písmena X, pričom kompletne ide o zvarence. Po zostavení tohto zvarenca sa na podvozok montujú jednotlivé diely ako pojazdové hydromotory, ktoré sú zakončené turasovým kolesom pôsobiacim priamo na reťaz pásu. Medzi hydromotorom a vonkajším hnacím kolesom je koncový redukčný prevod spravidla planétového typu. Hydromotory sú dvojrýchlostné axiálneho typu, to znamená, že obsluha má k dispozícii dva pojazdové rýchlostné rozsahy označované ako „korytnačka“ a „zajac“. K zmene pojazdovej rýchlosti dochádza zmenou pracovného objemu axiálneho hydromotora. Z hľadiska bezpečnosti sa používa automatické podradenie z rozsahu zajac na rozsah korytnačka, a to pri pohybe stroja zo svahu. Pri tomto pohybe sa môže vzhľadom na zotrvačnosť roztočiť hydromotor, čo by mohlo mať za následok nekontrolovateľný pohyb stroja smerom dole zo svahu.

Ďalšou dôležitou časťou podvozka je vodiace „predné“ koleso pásu so systémom napínania pásu hydraulického typu, t. j. hydraulický valec je plnený mazivom. Na to, aby sa pracovný olej dostal z hornej nadstavby do podvozka, slúži tzv. otočný prevádzač. Ide o zariadenie, ktorého vnútornými kanálmi aj pri nekonečnom otáčaní nadstavby neustále prechádza tlakový pracovný olej. Súčasťou podvozka je aj ozubený veniec mechanizmu otoče, do ktorého zapadá pastorok prevodovky otoče, ktorý je takisto poháňaný axiálnym piestovým hydromotorom.

Integrovaným pohonom otoče je v podstate planétový redukčný jednostupňový prevod. Oproti zostave pojazdového hydromotora je otočový systém vybavený lamelovou brzdou v olejovom kúpeli, ktorý zaisťuje otoč proti samovoľnému pohybu. Táto brzda sa spravidla odisťuje, ak obsluha požaduje otáčanie nadstavby. Niektorí výrobcovia navyše používajú automatické uvoľnenie brzdy vo chvíli, keď obsluha používa funkciu zatvárania násady. Pri tomto pohybe vo výkope môžu vznikať bočné sily zaťažujúce brzdu otoče. Túto automatickú funkciu riadia elektronické systémy.

Nadstavba

Horná nadstavba spolu s pracovným ramenom je hlavným centrom všetkých systémov stroja. V klasickej konštrukcii pásového rýpadla je v ľavej prednej časti nadstavby jednomiestna kabína so všetkými ovládacími prvkami stroja. Vpravo vedľa kabíny je uložené hlavné rameno v podobe monolitického či dvojdielneho výložníka. Na tento výložník nadväzuje násada a na ňu pracovný nástroj, čiže lyžica. Dĺžka násady je pri rýpadlách voliteľná. Samozrejme, s rastúcou dĺžkou násady klesá jej rypná sila, ale narastá dosah stroja. Voľba dĺžky násady je vždy kompromisom medzi týmito parametrami. Po bokoch či na hornej ploche ramena a násady sú uložené hydraulické, prípadne aj elektrické vedenia. Rýpadlo možno vybaviť v podstate akýmkoľvek pracovným zariadením – od podkopových lyžíc cez búracie kladivá až po nožnice, rôzne rotačné frézy či drapáky, vŕtacie zariadenia atď.

Na pohon týchto zariadení slúži vysokotlakový a nízkotlakový prídavný hydraulický okruh. Na otočnej nadstavbe je v zadnej časti uložený spaľovací motor a za ním je protizávažie, ktoré zároveň tvorí zadnú časť celého stroja. Väčšinou priamo na kľukovom hriadeli motora sú uložené pracovné čerpadlá zásobujúce celý stroj pracovným tlakom. Tieto pracovné čerpadlá sú dnes výhradne axiálneho piestového typu s reguláciou prietoku. Každý výrobca má iný systém tejto regulácie. Na stroji sú ďalej umiestnené i rôzne pomocné čerpadlá, ktoré sú už zubového typu a slúžia na plnenie vedľajších hydraulických okruhov stroja (napr. pilotný ovládací okruh či nízkotlakový prídavný okruh). V neposlednom rade je na nadstavbe umiestnená hydraulická a palivová nádrž. Dnes majú palivové nádrže vlastné elektrické čerpadlo, pomocou ktorého možno nasať palivo aj „zo suda“.

Ďalšie časti stroja

Najdôležitejšími časťami stroja sú hlavný hydraulický rozvádzač a regulácia čerpadiel. Kombináciou týchto dvoch systémov možno ovládať pohyby jednotlivých častí ramena a podvozka. Stroje majú elektronické riadenie hydraulického výkonu stroja. Elektronické riadenie je riadiaca jednotka, ktorá prijíma signály najmä z tlakových snímačov na jednotlivých funkciách stroja. Tieto hodnoty spracúva a vysiela ovládacie impulzy na regulátor čerpadla, ktorý podľa týchto pokynov ovláda množstvo dodávaného oleja do systému.

Riadiace jednotky dokážu na základe informácií z týchto tlakových snímačov odhadnúť, akú prácu strojník vykonáva: či ide o klasickú ťažbu podkopovou lopatou, alebo o dokončovaciu svahovaciu prácu, prípadne o utužovanie alebo jemné žeriavové práce. Softvér riadiacej jednotky tak úplne automaticky prispôsobuje hydraulický výkon stroja aktuálnym pracovným požiadavkám. Nastavuje teda nielen trhaciu silu, ale aj precíznosť jednotlivých pohybov pracovného ramena. Hlavný hydraulický rozvádzač je v súčasnosti konštrukčne zložený z dvoch častí. Na základe požiadaviek na trhacie sily či precíznosť práce sa na každý pohyb pracovného ramena používa buď jeden, alebo dva ventily umiestnené v rozvádzači. Či sa použije jeden ventil, alebo dva, je opäť funkciou riadiacej jednotky, ktorá sa rozhoduje na základe informácií zo snímačov tlaku. Vo všeobecnosti sa pri pásových rýpadlách rozlišuje tzv. nízke a vysoké zaťaženie hydraulického systému, čím sa riadi aj požiadavka na výkon čerpadiel, a to opäť cez riadiacu jednotku.

V súčasnosti sú stroje vybavené pracovnými režimami, ktoré si obsluha môže zvoliť tlačidlom priamo v kabíne. Používajú sa rôzne režimy. Hlavnou úlohou ekonomického režimu je taká regulácia hydraulického výkonu, aby bol motor neustále v zaťažení, ktorému zodpovedá najnižšia spotreba paliva. V tomto režime je výkonnosť stroja na štandardnej úrovni, takže sa dosahujú optimálne prevádzkové náklady. Výkonnostný režim rieši každý výrobca stavebných strojov odlišne. Základnou požiadavkou nie je minimálna spotreba paliva, ale maximálna výkonnosť stroja.

Pri tomto režime sa očakáva, že sa stroj bude správať podľa toho, akú činnosť vykonáva – ťažba, dokončovanie, svahovanie, žeriavové práce atď. Každá táto práca má iné nároky na hydraulický systém. Aby výkonnosť pri týchto prácach bola vždy maximálna, hydraulický systém stroja sa tomu musí prispôsobiť. Niektorí výrobcovia toto prispôsobenie riešia ako automatickú funkciu, keď riadiaca jednotka sníma priebeh hodnôt pilotného tlaku v džojstikoch stroja v závislosti od času a z týchto hodnôt potom stanovuje razantnosť (rýchlosť) ovládania. Jemné, teda pomalšie ovládanie znamená dokončovacie či žeriavové práce. Razantné a rýchle pohyby v džojstiku zase predpokladajú ťažbu a tvrdší typ práce.

Iní výrobcovia umožňujú obsluhe manuálne nastaviť typ výkonnostného režimu podľa vyššie opísaných druhov práce. Ďalej možno zvoliť napr. pomer medzi rýchlosťami jednotlivých pracovných pohybov ramena.
Pri pásových rýpadlách sa hlavné pracovné ventily ovládajú nízkotlakovým pilotným okruhom. Tento okruh býva spravidla úplne oddelený od hlavného pracovného tlaku, má samostatné čerpadlo. Je vyvedený až k džojstikom a na základe pohybu sa ďalej vedie priamo k ovládaniu hlavných ventilov v rozvádzači.

Moderné pásové rýpadlá majú prednostný ventil pojazdu. Rozdelenie celkového množstva oleja dodávaného čerpadlami medzi pracovné rameno a pojazdovú skupinu je opäť zabezpečené elektronicky. Väčšinou smeruje 70 % do pojazdu a 30 % do ramena. Táto funkcia je, samozrejme, možná pri súčasnom použití pojazdu a pracovného ramena.

V tomto článku sú vo všeobecnosti uvedené základné moderné prvky, ktoré sa v súčasnosti využívajú pri pásových rýpadlách. Ak by sme chceli bližšie špecifikovať jednotlivé komponenty stroja, bolo by treba zvoliť konkrétny stroj a priamo na ňom opísať princípy fungovania, výhody i nevýhody týchto systémov.

Ing. Pavel Zháňal
Foto: Agrotec, Kuhn Bohemia, Phoenix-Zeppelin

Autor poskytuje odborné a technické školenia a technickú podporu v spoločnosti Agrotec, a. s., a takisto spolupracuje na odborných a technických publiká­ciách o stavebných strojoch.