Pásová rýpadla

Na pásových rýpadlech nenalezneme složité řešení pojezdu jako například u kolových strojů, také brzdový systém i systém řízení jsou u pásových rýpadel řešeny jednoduše, tj. hydrostatickým pojezdem. Hydrostatický pojezd dokáže stroj řídit, neboť každá strana pásu je ovládána zvlášť, čímž se docílí rozdílných otáček pásů, a tím i požadovaného zatáčení. Je neustále naplněn hydraulickým olejem, který zabraňuje samovolnému pohybu stroje, pokud je systém spolehlivý a utěsněný.

Podvozek

Při pohybu v terénu má nespornou výhodu pásový podvozek. Díky své konstrukci má nízko položené těžiště, které je klíčovým prvkem při posuzování stability stroje. Dnes se v praxi nejvíce používají konstrukce podvozků ve tvaru písmene X, přitom se kompletně jedná o svařence. Po sestavení tohoto svařence se na podvozek montují jednotlivé díly, jako pojezdové hydromotory, které jsou zakončeny turasovým kolem působícím přímo na řetěz pásu. Mezi hydromotorem a vnějším hnaným kolem je koncový redukční převod zpravidla planetového typu.

Hydromotory jsou dvourychlostní axiálního typu, to znamená, že obsluha má k dispozici dva pojezdové rychlostní rozsahy označované „želva“ a „zajíc“. Ke změně pojezdové rychlosti dochází změnou pracovního objemu axiálního hydromotoru. Z hlediska bezpečnosti se používá automatické podřazení z rozsahu zajíc na rozsah želva, a to při pohybu stroje ze svahu. Při tomto pohybu se může vzhledem k setrvačnosti roztočit hydromotor, což by mohlo mít za následek nekontrolovatelný pohyb stroje
ze svahu dolů.

Další důležitou částí podvozku je vodicí „přední“ kolo pásu se systémem napínání pásu hydraulického typu, tj. hydraulický válec je plněn mazivem. K tomu, aby se pracovní olej dostal z horní nástavby do podvozku, slouží tzv. otočový převodník. Jedná se o zařízení, jehož vnitřními kanály i při nekonečném otáčení nástavby neustále prochází tlakový pracovní olej. Součástí podvozku je i otočový ozubený věnec, do kterého zapadá pastorek převodovky otoče, která je rovněž poháněna axiálním pístovým hydromotorem.

Převodovkou otoče je v podstatě planetový redukční jednostupňový převod. Oproti sestavě pojezdového hydromotoru je otočový systém vybaven lamelovou brzdou v olejové lázni, která zajišťuje otoč proti samovolnému pohybu. Tato brzda je zpravidla odjišťována, jestliže obsluha požaduje otáčení nástavby. Někteří výrobci navíc používají automatické uvolnění brzdy v okamžiku, kdy obsluha používá funkci zavírání násady. Při tomto pohybu ve výkopu mohou vznikat boční síly zatěžující brzdu otoče. Tato automatická funkce je řízena pomocí elektronických systémů.

Nástavba

Horní nástavba společně s pracovním ramenem je hlavním centrem všech systémů stroje. V klasické konstrukci pásového rýpadla je v levé přední části nástavby jednomístná kabina se všemi ovládacími prvky stroje. Vpravo vedle kabiny je uloženo hlavní rameno, jež bývá v provedení monolitického výložníku či dvoudílného výložníku. Na tento výložník navazuje násada a na ní pracovní nástroj, tedy lžíce. Délka násady je u rýpadel volitelná. Samozřejmě s rostoucí délkou násady klesá její rypná síla, ale narůstá dosah stroje. Volba délky násady je vždy kompromisem mezi těmito parametry. Po bocích či na horní ploše ramene a násady jsou uložena hydraulická, popřípadě i elektrická vedení. Rýpadlo lze vybavit v podstatě jakýmkoliv pracovním zařízením – od podkopových lžic přes bourací kladiva až po nůžky, různé rotační frézy či drapáky, vrtací zařízení atd. Pro pohon těchto zařízení jsou rýpadla vybavena vysokotlakým a nízkotlakým přídavným hydraulickým okruhem.

Na otočné nástavbě je v zadní části uložen spalovací motor a za ním je protizávaží, které zároveň tvoří zadní část celého stroje. Obvykle přímo na klikové hřídeli motoru jsou uložena pracovní čerpadla zásobující celý stroj pracovním tlakem. Tato pracovní čerpadla jsou dnes výhradně axiálního

pístového typu s regulací průtoku. Každý výrobce má jiný systém této regulace. Na stroji jsou dále umístěna i různá pomocná čerpadla, která jsou již zubového typu a slouží pro plnění vedlejších hydraulických okruhů stroje (např. pilotní ovládací okruh či nízkotlaký přídavný okruh).

V neposlední řadě je na nástavbě umístěna hydraulická a palivová nádrž. Dnes mají palivové nádrže vlastní elektrické čerpadlo, pomocí kterého lze nasát palivo i tzv. ze sudu.

Další části stroje

Nejdůležitějšími částmi stroje jsou hlavní hydraulický rozvaděč a regulace čerpadel. Kombinací těchto dvou systémů lze ovládat pohyby jednotlivých částí ramene a podvozku. Stroje mají elektronické řízení hydraulického výkonu stroje.
Elektronické řízení je řídicí jednotka, která přijímá signály zejména z tlakových snímačů na jednotlivých funkcích stroje. Tyto hodnoty zpracovává a vysílá ovládací impulsy na regulátor čerpadla, který podle těchto pokynů ovládá množství dodávaného oleje do systému. Řídicí jednotky dokáží na základě informací z těchto tlakových snímačů odhadnout, jakou práci strojník vykonává: zda se jedná o klasickou těžbu podkopovou lopatou, či dokončovací svahovací práci, popřípadě o utužování nebo jemné jeřábovací práce. Software řídicí jednotky tak zcela automaticky přizpůsobuje hydraulický výkon stroje aktuálním pracovním požadavkům. Seřizuje tedy nejenom trhací sílu, ale i preciznost jednotlivých pohybů pracovního ramene.

Hlavní hydraulický rozvaděč je dnes konstrukčně složen ze dvou částí. Na základě potřeb trhacích sil či preciznosti práce jsou pro každý pohyb pracovního ramene používány buď dva, nebo jeden ventil umístěný v rozvaděči. Zda bude použit jeden ventil, nebo dva, je opět úkolem řídicí jednotky, která se rozhoduje na základě informací ze snímačů tlaku. Obecně se u pásových rýpadel rozlišuje tzv. nízké a vysoké zatížení hydraulického systému, a tím se také řídí požadavek na výkon čerpadel, a to opět přes řídicí jednotku.

V současné době jsou stroje vybavovány pracovními režimy, které si obsluha může tlačítkem zvolit přímo v kabině. Používají se různé režimy. Hlavní úlohou ekonomického režimu je taková regulace hydraulického výkonu, aby motor byl neustále v takovém zatížení, kterému odpovídá nejnižší spotřeba paliva. V tomto režimu je výkonnost stroje na standardní úrovni, takže se dosahuje optimálních provozních nákladů. Režim výkonnostní každý výrobce stavebních strojů řeší odlišně. Základním požadavkem není minimální spotřeba paliva, ale maximální výkonnost stroje. Při tomto režimu se očekává, že se stroj bude chovat podle toho, jakou činnost vykonává – těžba, dokončování, svahování, jeřábování atd.

Každá tato práce má jiné nároky na hydraulický systém. Aby výkonnost při těchto pracích byla vždy maximální, hydraulický systém stroje se tomu musí přizpůsobit. Někteří výrobci toto přizpůsobení řeší jako automatickou funkci, kdy řídicí jednotka snímá průběh hodnot pilotního tlaku v joysticích stroje v závislosti na čase, a z těchto hodnot pak usuzuje na razantnost (rychlost) ovládání. Jemné, tedy pomalejší ovládání znamená dokončovací práce či jeřábování. Naopak razantní a rychlé pohyby v joysticku předpokládají těžbu a tvrdší typ práce.

Jiní výrobci umožňují obsluze manuálně nastavit typ výkonnostního režimu podle výše popsaných druhů práce. Dále pak lze navolit např. poměr mezi rychlostmi jednotlivých pracovních pohybů ramene.

U pásových rýpadel jsou hlavní pracovní ventily ovládány nízkotlakým pilotním okru­hem. Tento okruh bývá zpravidla zcela oddě­len od hlavního pracovního tlaku, má samo­statné čerpadlo. Je vyveden až k joystickům a na základě pohybu je dále veden přímo k ovládání hlavních ventilů v rozvaděči.

Moderní pásová rýpadla mívají přednostní ventil pojezdu. Rozdělení celkového množství oleje dodávaného čerpadly mezi pracovní rameno a pojezdovou skupinu je zajištěno opět elektronicky. Je to zpravidla 70 % do pojezdu a 30 % do ramene. Tato přednost samozřejmě funguje při současném použití pojezdu a pracovního ramene.

V obecném duchu zde byly zachyceny základní moderní prvky, kterých se v současnosti využívá u pásových rýpadel. Pokud bychom chtěli blíže specifikovat jednotlivé komponenty stroje, bylo by zapotřebí zvolit některý konkrétní stroj a na něm si přímo popsat principy funkce, výhody i nevýhody těchto systémů.

Ing. Pavel Zháňal
Foto: Agrotec, Kuhn Bohemia, Phoenix-Zeppelin
 
Autor poskytuje odborné a technické školení a technickou podporu ve společnosti Agrotec, a. s., a rovněž spolupracuje na odborných a technických publikacích o stavebních strojích.