Краноманипуляторная установка давно стала одним из самых востребованных видов оборудования на грузовом автомобиле. Такая техника способна самостоятельно выполнять погрузку и разгрузку, перевозить строительные материалы, металлопрокат, контейнеры, оборудование и множество других грузов без привлечения отдельного автокрана.
Однако эффективность автомобиля с КМУ определяется не только характеристиками самой установки. По опыту завода "Борус", многие проблемы возникают именно на этапе выбора шасси. Ошибки в расчетах приводят к перегрузке осей, недостаточной грузоподъемности, ухудшению устойчивости, ускоренному износу рамы и подвески, а иногда и к невозможности законной эксплуатации техники.
Разберем алгоритм выбора шасси под КМУ, который используют инженеры-конструкторы и специалисты по переоборудованию грузовой техники.
Шаг 1. Начинаем не с КМУ, а с задач автомобиля
Распространенная ошибка заказчиков - сначала выбирать модель КМУ, а уже потом искать подходящее шасси. Правильный подход выглядит наоборот.
Перед началом проектирования необходимо ответить на несколько вопросов:
- Какие грузы будет перевозить автомобиль?
- Какова максимальная масса груза?
- Какова длина перевозимых изделий?
- Где будет работать техника?
- Как часто будет использоваться крановая установка?
Например, перевозка металлопроката существенно отличается от доставки бытовок или строительных материалов. В одном случае критически важна длина платформы, в другом - грузоподъемность крана на большом вылете.
Особое внимание следует уделять именно максимальным рабочим нагрузкам. Если автомобиль периодически перевозит груз массой 8-10 тонн, расчеты должны выполняться именно для этого режима, а не для среднестатистической загрузки.
Также важно учитывать условия эксплуатации.
Для работы преимущественно на дорогах общего пользования требования к шасси будут одними. Для эксплуатации на строительных площадках, месторождениях, лесных дорогах или технологических проездах нефтегазовых предприятий - совершенно другими.
Шаг 2. Определяем необходимый грузовой момент КМУ
Основным параметром любой краноманипуляторной установки является грузовой момент.
В упрощенном виде он определяется произведением массы груза на расстояние от оси вращения колонны до точки подъема груза.
M=Q * L
где:
- M - грузовой момент;
- Q - масса груза;
- L - вылет стрелы.
Именно поэтому нельзя ориентироваться исключительно на максимальную грузоподъемность установки.
Фраза «КМУ поднимает 7 тонн» практически бесполезна без указания вылета стрелы. Многие установки действительно способны поднять такой груз рядом с колонной, но на вылете 8–10 метров их грузоподъемность снижается в несколько раз.
При выборе КМУ необходимо анализировать грузовысотную диаграмму производителя и понимать, какие грузы предстоит перемещать и на каком расстоянии.
Для большинства строительных организаций, предприятий нефтегазового сектора и сервисных компаний наиболее востребованными являются установки грузовым моментом от 12 до 25 т·м. Однако конкретное решение всегда определяется расчетом.
Шаг 3. Рассчитываем массу будущей надстройки
После определения модели КМУ необходимо оценить массу всей надстройки.
Многие ошибочно считают только массу самой установки, но в реальности конструкция значительно тяжелее.
В расчет должны входить:
- масса КМУ;
- масса монтажного подрамника;
- масса бортовой платформы;
- масса аутригеров;
- масса гидробака;
- масса гидронасоса;
- масса гидролиний;
- масса инструментальных ящиков;
- масса дополнительного оборудования.
Особенно заметной становится разница при установке тяжелых КМУ грузовым моментом более 20 т·м.
В некоторых проектах масса смонтированного комплекса оказывается на сотни килограммов больше, чем масса самой установки, указанная в каталоге производителя.
Поэтому расчеты необходимо выполнять по фактической компоновке автомобиля, а не по рекламным характеристикам оборудования.
Шаг 4. Проверяем запас по полной массе
Следующий этап - определение остаточной грузоподъемности автомобиля.
Для этого необходимо знать:
- снаряженную массу шасси;
- массу надстройки;
- технически допустимую максимальную массу автомобиля.
Важно понимать, что для большинства современных шасси КАМАЗ и УРАЛ допустимая полная масса зависит от конкретной модели, колесной формулы, года выпуска и исполнения.
Например, различные модификации даже одной модели - КАМАЗ-43118 - могут иметь разные значения снаряженной и полной массы. Поэтому использовать усредненные данные без проверки технической документации нельзя.
После установки КМУ фактическая грузоподъемность автомобиля может уменьшиться на несколько тонн по сравнению с базовым бортовым исполнением.
На практике нередко встречаются ситуации, когда заказчик выбирает тяжелую КМУ, а затем выясняется, что полезная грузоподъемность автомобиля становится недостаточной для решения производственных задач.
Именно поэтому расчет массы необходимо выполнять до начала производства надстройки.
Шаг 5. Выбираем колесную формулу
Колесная формула оказывает прямое влияние на проходимость, грузоподъемность и стоимость эксплуатации техники.
Шасси 4×2
Подходят для:
- городских перевозок;
- коммунальных служб;
- работы по дорогам с твердым покрытием.
Преимущества:
- меньшая стоимость;
- более низкий расход топлива;
- простота обслуживания.
Типичные дорожные шасси для городских и региональных перевозок: КАМАЗ-43253, КАМАЗ-4308, Shacman L3000 4×2.
Подходят для установки легких КМУ и работы преимущественно по дорогам общего пользования. Недостаток очевиден - ограниченная проходимость.
Шасси 6×4
Пожалуй, наиболее распространенная колесная формула для бортовых автомобилей с КМУ средней и большой грузоподъемности.
Такие автомобили хорошо подходят для:
- строительных организаций;
- металлобаз;
- перевозки тяжелых грузов;
- работы на объектах с умеренными требованиями к проходимости.
Классические примеры: КАМАЗ-65117, КАМАЗ-65115, Shacman X3000 6×4, Shacman F3000 6×4.
Шасси 6×6
Наиболее востребованы в нефтегазовом секторе, энергетике и лесной промышленности.
Классические примеры: КАМАЗ 43118, КАМАЗ-5350, УРАЛ NEXT, Урал-М, Shacman X3000 6×6.
Такие автомобили обеспечивают уверенное движение по грунтовым дорогам, снежным участкам и сложным технологическим трассам.
Шасси 8×4 и 8×8
Используются при монтаже тяжелых КМУ и перевозке крупногабаритных грузов.
Примеры: КАМАЗ-6540, КАМАЗ-6560, УРАЛ-М 532362, Shacman X3000 8×4.
Обычно востребованы в строительстве, нефтегазовой отрасли и энергетике, когда требуется сочетание высокой грузоподъемности и развитых крановых характеристик.
Если техника будет регулярно работать на месторождениях, зимниках и строительных площадках, выбирать следует прежде всего между КАМАЗ-43118, УРАЛ-4320 и УРАЛ NEXT 4320 (6×6). Если основной режим эксплуатации связан с дорогами общего пользования и требуется максимальная грузоподъемность, чаще всего рациональнее рассматривать КАМАЗ-65117 или Shacman X3000 6×4.
Шаг 6. Проверяем монтажную длину рамы
Даже если грузоподъемность шасси достаточна, это еще не означает возможность монтажа выбранной КМУ.
Необходимо проверить:
- длину рамы;
- колесную базу;
- положение задней тележки;
- длину платформы;
- место установки аутригеров;
- размеры подрамника.
Особенно часто проблемы возникают при попытке разместить мощную КМУ на короткобазном шасси. После монтажа оборудования может оказаться, что длина грузовой платформы сокращается настолько, что автомобиль перестает выполнять свои основные функции.
Поэтому до начала производства рекомендуется выполнять компоновочную схему с указанием всех основных размеров.
Шаг 7. Выполняем расчет развесовки по осям
Это один из важнейших этапов проектирования автомобиля с КМУ. На практике именно развесовка чаще всего становится главным ограничивающим фактором. Инженеры завода «Борус» сталкивались с ситуациями, когда выбранное шасси имело достаточный запас по полной массе, но не обеспечивало необходимого распределения нагрузки по осям после монтажа КМУ и перевозимого груза. Именно поэтому расчет развесовки выполняется еще до начала производства надстройки.
Для расчета необходимо определить:
- положение центра тяжести КМУ;
- положение центра тяжести платформы;
- положение центра тяжести перевозимого груза;
- расстояния между осями автомобиля.
После этого рассчитываются нагрузки на каждую ось или осевую группу.
Иногда шасси имеет достаточный запас по полной массе, но при этом возникает перегруз переднего моста или задней тележки. Особенно часто такая ситуация возникает при монтаже тяжелых установок за кабиной на автомобилях с короткой базой.
Неправильная развесовка приводит к:
- ускоренному износу шин;
- перегрузке подвески;
- ухудшению управляемости;
- повышенному расходу топлива;
- превышению допустимых осевых нагрузок.
Именно поэтому профессиональное проектирование автомобиля с КМУ невозможно без инженерного расчета развесовки.
Шаг 8. Выбираем место установки КМУ
Наиболее распространенным вариантом является монтаж за кабиной.
Такое решение обеспечивает:
- хорошее распределение массы;
- защиту установки от повреждений;
- удобный доступ для обслуживания;
- эффективную работу крана вокруг автомобиля.
Однако существуют и другие варианты.
Например, установка на заднем свесе позволяет увеличить длину грузовой платформы и облегчить работу с длинномерными грузами.
Но подобная схема существенно влияет на распределение нагрузок по осям и требует более тщательных расчетов.
Выбор места установки всегда должен выполняться с учетом компоновки автомобиля и расчетов развесовки.
Шаг 9. Проверяем необходимость усиления рамы
Краноманипуляторная установка создает значительные нагрузки на раму автомобиля.
Во время работы возникают как статические, так и динамические воздействия, особенно при эксплуатации на неровных дорогах.
В зависимости от конструкции шасси могут применяться:
- усиленные подрамники;
- дополнительные усилители лонжеронов;
- комбинированные схемы усиления.
Необходимо понимать, что усиление рамы - это не просто установка дополнительного металла.
Неправильно спроектированное усиление способно привести к появлению зон концентрации напряжений и последующему разрушению конструкции.
Поэтому все решения должны соответствовать рекомендациям производителей шасси и КМУ.
Шаг 10. Учитываем дополнительное оборудование
Современные автомобили с КМУ редко ограничиваются только крановой установкой.
Дополнительно могут устанавливаться:
- буровые приставки;
- монтажные люльки;
- грейферы;
- ротаторы;
- гидрозахваты;
- лебедки;
- дополнительные гидравлические контуры.
Каждый дополнительный агрегат влияет на:
- массу автомобиля;
- распределение нагрузки по осям;
- требования к гидросистеме;
- стоимость эксплуатации.
Все эти параметры необходимо учитывать на этапе проектирования.
Шаг 11. Проверяем эксплуатационные ограничения
Перед окончательным выбором шасси необходимо убедиться, что автомобиль соответствует требованиям эксплуатации.
Следует проверить:
- допустимую полную массу;
- допустимые осевые нагрузки;
- транспортные габариты;
- условия эксплуатации оборудования.
Для северных регионов особое значение приобретают:
- работа гидросистемы при низких температурах;
- выбор гидравлических масел;
- наличие предпусковых подогревателей;
- защита гидрооборудования от обледенения.
Для работы на месторождениях дополнительно учитываются требования заказчика к проходимости, экологическим характеристикам и безопасности техники.
Вывод
Выбор шасси под КМУ - это инженерная задача, которая требует комплексного подхода.
Правильный порядок действий выглядит следующим образом:
- Определить реальные задачи автомобиля.
- Выбрать КМУ по грузовысотной характеристике.
- Рассчитать массу всей надстройки.
- Проверить запас по полной массе.
- Подобрать колесную формулу.
- Проверить компоновку на раме.
- Выполнить расчет развесовки.
- Определить место установки КМУ.
- Проверить необходимость усиления рамы.
- Учесть дополнительное оборудование.
- Проверить соответствие эксплуатационным требованиям.
Практика показывает, что именно такой подход позволяет получить автомобиль, который не только соответствует техническому заданию, но и остается надежным, безопасным и экономически эффективным на протяжении всего срока службы.
Примеры инженерных расчетов
Исходные данные
Для примера возьмем КМУ ИНМАН ИТ-200.
Основные характеристики (в зависимости от исполнения могут немного отличаться):
- грузовой момент 20 т·м;
- масса КМУ 2,8 т;
- установка за кабиной;
- аутригеры в составе монтажного комплекта.
Для расчетов примем:
- масса КМУ с монтажным комплектом = 3 100 кг. Это реалистичное значение для класса 20 т·м.
Дополнительно примем:
- масса подрамника = 700 кг;
- масса бортовой платформы = 1 500 кг.
Общая масса надстройки:
3100 + 700 + 1500 = 5300 кг.
Пример №1. КАМАЗ-43118 (6×6) + КМУ Инман ИТ-200
Это, наверное, одно из самых типовых сочетание для нефтегазового сектора.
Условная схема
Расчеты
Примем:
- база до центра задней тележки = 4,6 м;
- центр тяжести КМУ расположен на 0,8 м за передней осью;
- масса КМУ = 3,1 т.
Момент относительно передней оси:
3,1 × 0,8 = 2,48 т·м
Нагрузка на заднюю тележку:
2,48 / 4,6 = 0,54 т
Соответственно:
- на переднюю ось дополнительно приходится около 2,56 т;
- на заднюю тележку около 0,54 т.
Добавляем платформу
Масса платформы: 1,5 т
Центр тяжести: 2,8 м от передней оси.
Момент:
1,5 × 2,8 = 4,2 т·м
Нагрузка на заднюю тележку:
4,2 / 4,6 = 0,91 т
Передняя ось:
1,5 − 0,91 = 0,59 т
Итог надстройки
| Элемент | Передняя ось | Задняя тележка |
|---|---|---|
| КМУ | 2,56 т | 0,54 т |
| Платформа | 0,59 т | 0,91 т |
| Подрамник | 0,25 т | 0,45 т |
| Итого | 3,40 т | 1,90 т |
Вывод
Для КАМАЗ-43118 установка ИТ-200 является вполне типовым решением. При правильной компоновке проблем с развесовкой обычно не возникает.
Пример №2. УРАЛ NEXT 4320 (6×6) + КМУ Инман ИТ-200
Интересный случай, поскольку УРАЛ обычно имеет более выраженную переднюю компоновку из-за капотной схемы.
Условная схема
Расчеты
Примем:
- база до центра тележки = 4,5 м;
- центр тяжести КМУ = 1,2 м от передней оси.
Момент:
3,1 × 1,2 = 3,72 т·мНагрузка на заднюю тележку:
3,72 / 4,5 = 0,83 т
Передняя ось:
3,1 − 0,83 = 2,27 т
Добавляем платформу.
Масса: 1,5 т.
Центр тяжести: 3,0 м.
Момент:
1,5 × 3,0 = 4,5 т·м
Нагрузка на тележку:
4,5 / 4,5 = 1,0 т
Передняя ось:
0,5 т
Итог надстройки
| Элемент | Передняя ось | Задняя тележка |
|---|---|---|
| КМУ | 2,27 т | 0,83 т |
| Платформа | 0,50 т | 1,00 т |
| Подрамник | 0,25 т | 0,45 т |
| Итого | 3,02 т | 2,28 т |
Вывод
На УРАЛ NEXT нагрузка распределяется несколько равномернее. Для эксплуатации на зимниках и месторождениях это обычно является преимуществом.
Пример №3. Shacman X3000 6×4
Здесь возникает интересная ситуация. Для дорожного Shacman X3000 установка ИТ-200 тоже вполне реальна, однако необходимо внимательно считать нагрузку на передний мост.
Примем: база до центра задней тележки = 5,1 м; центр тяжести КМУ = 0,7 м за передней осью. Колесная база 3775+1400 мм встречается у серийных X3000 6×4.
Момент КМУ:
3,1 × 0,7 = 2,17 т·м
Нагрузка на заднюю тележку:
2,17 / 5,1 = 0,43 т
Передний мост: 2,67 т
Платформа: 1,5 т
Центр тяжести: 3,3 м
Момент:
1,5 × 3,3 = 4,95 т·м
Тележка:
4,95 / 5,1 = 0,97 т
Передний мост: 0,53 т
Итог надстройки
| Элемент | Передний мост | Задняя тележка |
|---|---|---|
| КМУ | 2,67 т | 0,43 т |
| Платформа | 0,53 т | 0,97 т |
| Подрамник | 0,28 т | 0,42 т |
| Итого | 3,48 т | 1,82 т |
Вывод
Для Shacman X3000 с длинной базой установка КМУ ИТ-200 обычно не вызывает проблем по полной массе, но необходимо тщательно контролировать:
- нагрузку на передний мост;
- длину платформы;
- положение центра тяжести перевозимого груза.
