14. dubna 2005
Obor stavebnictví, včetně těžby nerostných surovin pro stavebnictví, doznává v nových zemích Evropské unie neobyčejný rozvoj. Neobejde se přitom bez široké palety moderních mechanizačních prostředků. Patří do ní nejen velmi těžké nákladní automobily, především sklápěče, ale i stavební stroje pro zemní práce, které mají v řadě případů svým vnějším vzhledem k automobilům velmi blízko. Velké a těžké stavební stroje nemohou a ani nesmějí být používány v silničním provozu, kde pro konstrukci vozidel platí velmi přísné předpisy. Především celková hmotnost těžkých silničních vozidel je legislativně omezena nejvyšším přípustným zatížením náprav, které je dáno konstrukcí a únosností vozovek. Skuteční obři, většinou dvounápravové velkokapacitní jednostranné sklápěče (tzv. dempry), jsou například známý běloruský BELAZ s celkovou hmotností desítek až sta tun nebo Caterpillar řady 773/775 s užitečnou hmotností 53 až 63 tun a ložným objemem korby 30 až 40 m3. Konstrukční lahůdkou jsou velká kloubová (článková) vozidla 4×4 a 6×6, řízená natáčením přední části s motorem a budkou oproti zadní části s mohutnou sklápěcí korbou. Takto řízená vozidla se mohou bezpečně pohybovat jen nízkou pracovní rychlostí. K pohonu se používají většinou motory nezávislých výrobců (například Caterpillar, Cummins nebo Detroit Diesel) s výkonem 300 až 500 kW. Převodovky jsou obvykle samočinné Allison. Výjimkou však není ani hydrostatický přenos výkonu. Pomyslnou laťku designu, komfortu obsluhy stroje a pohodlí řidiče výrazně pozvedly společnosti IVECO Astra a Volvo (Construction Equip-ment) s typy A35D a 40D s užitečnou hmotností 20 až 37 tun a objemem korby 14 až 36 m3. Roční potřeba globálního trhu je asi 400 vozidel této velikosti. Protože tito Goliáši z výrobního programu společností IVECO – FIAT (Itálie), Bell Burghammer (Jižní Afrika, SRN), Case (Francie), Caterpillar (Velká Británie, USA), FIAT-Hitachi (Itálie), Moxy (Norsko), Orenstein & Koppel (Německo), Perlini (Itálie), Terex (USA, Velká Británie), Volvo (Švédsko) a dalších, s užitečnou hmotností až 200 tun, se na silnici již se svými rozměry ani nevejdou (šířka a výška až sedm a délka až 12 metrů, soustředíme se na dvou-, tří- a čtyřnápravové sklápěče a podvozky pro speciální nástavby, například tzv. domíchávače betonu (betonmixy).
Pro silnici i terén Pro omezení zatížení u vozidel pro silniční provoz je rozhodující, zda je jejich náprava poháněná či nepoháněná (případně řiditelná), a také počet kol nápravy (jednoduchá nebo zdvojená „montáž“ kol). Celková dovolená hmotnost vozidla nikdy není součtem nejvyšších povolených hmotností na nápravu, je vždy nižší. Důvodem je přesně nespecifikovatelné a v provozu se měnící rozložení hmotnosti nákladu na nápravy. Jiným omezením jsou vnější rozměry vozidla či příslušenství a výbava. Kategorie silničních vozidel pro těžké provoz-ní podmínky představuje v evropských zemích roční odbyt asi 30 tisíc automobilů. Z toho zhruba dvě třetiny jsou jednostranné a třístranné sklápěčkové automobily. Výroba speciálních vozidel bývá malosériová až kusová a v řadě případů ji, s využitím komponent silničních vozů, zajišťují specializované provozy finalistů a menší společnosti, které mohou pružně reagovat na individuální a specifické požadavky zákazníků. Příkladná je například spolupráce DAF – Ginaf a Volvo – Terberg, při níž velcí spolupracují s malými. Není náhodou, že obě malé firmy jsou nizozemské. Tato země má s přepravou písku a štěrku své bohaté zkušenosti z výstavby polderů.
Boj o trh Evropské unie Výrobci nákladních vozidel velké evropské šestky se úspěšně snaží konkurovat velkosériově vyráběnými sklápěči a vícenápravovými podvozky pro jednoúčelové pracovní nástavby. Není tajemstvím, že automobil homologovaný (schválený) pro silniční provoz v kategorii N3, respektive N3G (terénní), tedy s celkovou hmotností vyšší než 12 tun, konstrukčně snese zatížení daleko vyšší. Pokud se však této možnosti využije, stává se jen pracovním strojem, který je provozován v neveřejných uzavřených prostorech a komunikacích, například v lomech. V souvislosti se vstupem České republiky do Evropské unie padly poslední překážky a i v této kategorii naplno propukl konkurenční boj, kterému zřejmě neodolá poslední český výrobce těžkých nákladních automobilů a specialista na terén, kopřivnická Tatra. Tatry jsou svou konstrukcí zcela unikátní stavebnicová dvou- až pětinápravová vozidla s pohonem všech kol, nejčastěji konfigurace 6×6 a 8×8. Z Dakaru známé speciály 4×4 jsou původně konstruovány jako vozidla pro hasičské nástavby a 10×10 je podvozek pro zcela specifické účely.
Sklápěče jednostranné a třístranné V nabídce nesmějí chybět menší, velmi obratné dvounápravové třístranné sklápěče pro stavební činnost v městských aglomeracích, kde dokonce velmi často vystačí jen s pohonem zadní nápravy. Tyto vozy se dobře uplatňují též jako komunální při zimní údržbě vozovek. V tomto segmentu vozidel je boj o zákazníka zcela nemilosrdný. Letos do útoku zatroubil DAF a jeho prodejci v České republice nenabízejí jen podvozky k dostavbě, ale podle požadavků trhu již hotová vozidla, především řady LF Construction. S nimi soupeří IVECO EuroCargo, MAN L, Mercedes Atego, Scania 95, Renault Premium Lander a Volvo FM. U těžkých sklápěčů a tahačů sklápěcích návěsů se samozřejmě konstruktéři snaží, aby vlastní hmotnost vozidla s nástavbou byla co nejnižší, protože tak lze dosáhnout nejvyšší užitečné hmotnosti (nákladu). To je však v rozporu s požadavkem vysoké odolnosti, spolehlivosti a životnosti vozidla. Výsledkem bývá kompromis mezi vlastní a užitečnou hmotností. Není divu, že je stále patrnější snaha o co nejvyšší použití lehkých a pevných konstrukčních materiálů, například duralu pro podvozek i nástavbu. V lehčích podmínkách se bez problémů uplatní obratnější, jednodušší a levnější vozy koncepce 4×2 a 6×4, v obtížných pak složitější a dražší 4×4 a 6×6. Vedle vozidel značky Tatra se v takových podmínkách uplatňují vozy typových řad DAF CF Construction, IVECO Trakker, MAN TGA a F, Mercedes-Benz Actros, Renault Kerax, Volvo FM a Scania 124/144. V těžké třídě se těší velké oblibě jinak již jen přežívající automobily s kapotovou budkou, které však nabízí pouze Scania, Tatra a Volvo. Nejvyšší přepravní kapacitu poskytují velké, těžké a méně obratné vozy čtyřnápravové 8×4 pro lehčí podmínky a 8×6 a 8×8 pro podmínky nejtěžší. Specialitou jsou podvozky pětinápravové.
Vícenápravové podvozky pro pracovní nástavby Tří- a čtyřnápravové podvozky se používají především pro montáž jeřábových a bagrovacích nástaveb, například pro tzv. domíchávače betonu. V tomto případě se uplatňuje nejčastěji pohon všech kol. Zajímavé je uspořádání 8×6, při němž může být poháněna kromě obou zadních také první nebo druhá přední řiditelná náprava. Pro určité druhy provozu je vhodnější provedení 8×6 s poháněnou druhou přední nápravou místo obvyklé první. Výhodou je především snadnost výjezdu vzhůru, kdy na vrcholu se první náprava již zvedá a druhá, poháněná, zůstává stále v kontaktu s vozovkou. Obvyklé provedení 8×6 je naopak vhodnější do měkčího a bořivějšího terénu, kdy první poháněná náprava před sebou zeminu nehrne, ale naopak ji zhutňuje pro nápravu druhou. Takovýto vůz je také směrově lépe ovladatelný.
Motory, převodovky a brzdy Požadavky na výkon motoru jsou u staveništních vozidel nižší než u silničních. Podstatně důležitější je točivý moment motoru, zejména při nízkých otáčkách, a dobré odstupňování převodovky. Pro silniční provoz je přípustná celková hmotnost automobilů dvounápravových 18 tun, třínápravových 25 (respektive 26) tun a čtyřnápravových 32 tun. Celková hmotnost soupravy dvounápravového tahače a třínápravového návěsu je nejvýše 40 tun. Nejvyšší celkovou povolenou hmotnost 48 tun má jízdní souprava tažného a přípojného vozidla. Tzv. měrný výkon bývá u těchto automobilů (solo) asi 10 kW/t, takže se požaduje výkon motoru 180 kW, 260 kW a 320 kW. Takového výkonu dnes snadno dosahují běžné vznětové, přeplňované řadové šestiválce (R6) nebo dražší vidlicové šestiválce (V6) a osmiválce (V8) zdvihových objemů 10 až 12 l. Jejich nejběžnější verze v nabídce výrobců a převodovky jsou uvedeny v tabulce. Základní převodovky jsou obvykle ručně řazené dvanáctistupňové (2×3×2) nebo šestnáctistupňové (2×4×2) a začínají se prosazovat i jako automatizované. Použití samočinných planetových převodovek s hydrodynamickým měničem momentu, například Allison, je výjimkou. Mimořádné nároky jsou kladeny na brzdovou soustavu vozidla, v níž se vedle běžné provozní kolové soustavy s lépe chráněnými bubnovými brzdami používají různé zpomalovací brzdy motorové a retardéry různých koncepcí. Kapalinové retardéry (hydrodynamické) jsou buď samostatné za převodovkou, nebo do převodovky integrované (ZF Intarder). Výkon přídavných brzd je dnes takový, že je dostatečný i při sjíždění nejprudších klesání s plným nákladem. Nutné je ovšem zařazení vhodného (nízkého) rychlostního stupně. Motorová brzda nebo retardér působí jen na kola poháněných náprav. Pro provoz v terénu jsou nezbytné uzávěry diferenciálů, a to jak nápravových, tak i mezinápravových. I když se ovládají elektromechanicky, nelze je obvykle řadit za jízdy a řidič musí včas zvolit nejen vhodný rychlostní stupeň, ale i použití závěrů.
Řidič a jeho pohodlí Péče o řidiče se projevuje především ve vybavení kabin, které je již po ergonomické, estetické i komfortní stránce plně srovnatelné se silničními automobily. S ohledem na druh provozu jsou však budky většinou krátké se základní výškou střechy, výjimečně prodloužené. Vzduchem odpružené sedadlo řidiče je, podobně jako poloha volantu, všestranně seřiditelné, na rozdíl od sedadla pro spolujezdce, které bývá obvykle jen základní. Dokonalý systém vytápění a větrání, často i klimatizace, je standardem. Výhled z vozu ve dne i v noci zajišťuje velkoplošné zasklení, stírací souprava, sada zpětných zrcátek a dobře chráněné výkonné světlomety hlavní a často i přídavné. Těžkým podmínkám provozu odpovídají i ochranné plechy, mřížky, zavěšený první schůdek a další technické zajímavosti.
Terex-Tatra Kopřivnická Tatra je v boji proti evropské šestce
v nelehké pozici. Stávající pozice českého výrobce, jehož vozy jsou
v domácím provozu nejvíce zastoupeny, není rozhodně špatná. Roční
výroba se pohybuje okolo dvou tisíc vozidel řad Armax 815, Force 816, Jamal
163 a TerrNo1 815. Obchodně úspěšný typ Liwa 816 patří do řady Force.
Tatra snese snad všechno, a přitom je v polních podmínkách relativně
snadno opravitelná. Typický stavebnicový podvozek s páteřovým rámem a
výkyvnými polonápravami má základní verze uspořádání pohonu 4×4, 6×6
a 8×8. Není však problémem ani vozidlo 10×10, nebo dokonce 12×12.
Konstrukce náprav, která zaručuje téměř trvalý styk všech poháněných
kol s povrchem i velmi členitého terénu a tím i účinný a bezpečný
přenos hnacích, brzdných i vodicích sil, s odpružením King Frame
(kombinace odpružení vzduchového s listovými pery nebo vinutými
pružinami), vyhovuje zatížení nápravy až 16,5 tuny. Systém odpružení
udržuje optimální polohu kol bez ohledu na zatížení. Jinak dochází ke
změně rozchodu kol v závislosti na zatížení a nestejnému opotřebení
pneumatik především v „dvojmontáži“. Další zvláštností
páteřového podvozku s cen-trální rourou, kterou procházejí spojovací
hnací hřídele, je velmi netypická převodovka se sestupným převodem. Motor
se spojkou a samostatnou převodovkou je totiž nad rámem. Použití jiného
než tradičně vzduchem chlazeného motoru Tatra V8 Euro 3 řady
T3C-928 nepředstavuje technický problém, ale převodovka Tatra a zmíněný
sestupný převod je zatím nahraditelný jen americkou samočinnou
šestistupňovou převodovkou „Twin Disc“, určenou původně pro stavební
a zemní stroje.
Tatra jako jeden z mála evropských výrobců nabízí i těžké kapotové
sklápěče pro silniční i zvláštní provoz mimo silnice, typ 163 Jamal.
Konstruktérům se v tomto případě podařilo implantovat k bezkapotové
budce základního typu 815 TerrNo1 kapotu motoru.
Evropské výjimky Přestože ještě v šedesátých letech vyráběly kapotové vozy i MAN a Mercedes-Benz, dnes jsou pouze v nabídce obou seveřanů – Scanie a Volva. V jejich případě však za jejich existencí stojí trh zemí NAFTA. V USA, Kanadě a Mexiku platí odlišné technické podmínky provozu vozidel na veřejných komunikacích. Z evropských trhů je největším odběratelem kapotových sklápěčů Velká Británie. V této zemi platí také jiné technické předpisy pro rozměry a hmotnost (anglosaské jednotky), a skandinávské země povolují dokonce provoz souprav o celkové hmotnosti 60 tun a s celkovou délkou 25,25 metru. Důvodem je zcela specifická problematika svozu dřeva při jeho těžbě a velkokapacitní dopravy nerostných surovin z dolů do přístavů. Podobně jako u Tatry je základem „nosatého“ provedení základní krátká bezkapotová budka silničních vozidel a tahačů.
Sečteno a podtrženo Očekávaný další hospodářský rozvoj zemí Evropské unie je dobrým signálem pro rozvoj výroby stavebních strojů a staveništních vozidel. Konstruktérům tato kategorie přináší stále nové úkoly a tlak konkurence je nutí celý cyklus od požadavku přes vývoj, výrobu a odzkoušení v nejtěžších podmínkách až po prodej a nasazení do pracovního procesu významně zkracovat. Dříve obvyklý dvouletý cyklus se již zkrátil na polovinu, k čemuž přispělo i využití výkonné výpočetní techniky a modulové konstrukce. Zákazník získává výkonný a hospodárný výrobní prostředek s vysokou spolehlivostí i délkou života, často vyšší než u silničních užitkových vozidel pro dálkovou dopravu. Ing. Branko REMEK, CSc., Fakulta strojní ČVUT v Praze
Zajímavé konstrukce Všichni výrobci používají různých patentovaných konstrukcí, které jsou v některých případech pro značku typické. Patří k nim například: DAF – dvojice zadních poháněných náprav (tandem) vedená soustavou osmi tyčí a odpružená vzduchem; IVECO – turbodmychadlo VTG pracující i jako motorová brzda ITB; MAN – PriTarder, kapalinový retardér integrovaný s čerpadlem chladicí kapaliny motoru; Mercedes-Benz – dekompresní motorová brzda KD, řazení Telligent a vahadlové zavěšení dvojice předních náprav, vyrovnávající jejich zatížení; Renault – vysokotlaká akumulační vstřikovací soustava (common-rail); Scania – turbokompaundní motor DC12; rychlý ohřev studeného motoru použitím retardéru a sofistikovaný řadicí systém Opticruise; Volvo – turbokompaundní motor D12T 368 kW (500 k) s dekompresní brzdou VCB; samočinné a polosamočinné převodovky GearTronic a I-Shift.
Je zřejmé, že i pro konstrukční vývojové týmy automobilek je tvrdá konkurence na globálním trhu hnací silou technického pokroku.
