Gli elevati requisiti dei sistemi di trasmissione per uso off-highway

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I produttori di motori e freni stanno affrontando una crescente pressione per fornire componenti off-highway con vantaggi in termini di efficienza energetica e sostenibilità. Questa transizione inizia durante la fase di progettazione, quando gli ingegneri ottimizzano aree come la rumorosità, le vibrazioni e la durezza (NVH), oltre a considerazioni sul comfort, la sicurezza e la salute. Le seguenti soluzioni per l'off-highway, l'edilizia e l'industria estrattiva accennano alla transizione completamente elettrica in atto in ciascun settore.

Il settore off-highway sta attraversando una fase di transizione significativa. Il viaggio è iniziato circa 10-12 anni fa, quando il settore dei carrelli elevatori ha iniziato a convertire i motori a combustione interna in motori elettrici. Oggi anche le macchine per l'edilizia, più precisamente quelle compatte, hanno iniziato la conversione alle trasmissioni elettriche.

Come nel settore automobilistico, le normative nazionali e comunali sulle emissioni stanno rapidamente diventando più restrittive per i veicoli e le attrezzature off-highway. In alcune aree, l'uso di attrezzature a gas è già stato completamente vietato. Alcuni analisti ritengono che entro il 2030 il 50% del mercato delle macchine movimento terra sarà alimentato a energia elettrica.

Con l'aumentare della consapevolezza ambientale, i produttori di macchine per l'edilizia hanno iniziato a rispondere con attrezzature elettriche che soddisfano le varie normative sulle emissioni. Tuttavia, sono anche spinti dalle politiche ambientali volontarie adottate dagli imprenditori edili e dalle grandi società di noleggio di attrezzature. Questa nuova generazione di macchine molto più silenziose non solo rispetta l'ambiente, ma offre anche maggiori vantaggi in termini di comfort, salute e sicurezza per l'operatore.

Warner Electric offre soluzioni di frenatura innovative progettate per ridurre il consumo di energia su un'ampia gamma di macchine per l'edilizia alimentate a batteria, tra cui le trasmissioni a ralla e a cingoli degli escavatori, i motori delle ruote e dei cingoli delle pale compatte cingolate, le minipale, gli escavatori gommati, i dumper compatti e le piattaforme di lavoro mobili elevabili (MEWP).

Gli ingegneri applicativi Warner Electric, dotati di grande esperienza, collaborano abitualmente con i costruttori di trasmissioni Tier 1 e con i team di ingegneri dei principali costruttori di macchine edili per sviluppare soluzioni di frenatura compatte ed efficienti dal punto di vista energetico, in grado di soddisfare le esigenze di ogni veicolo, sia che si tratti di un progetto completamente nuovo o della conversione elettrica di un'attrezzatura esistente.

"Molti utenti hanno problemi con il materiale di attrito, e noi siamo stati in grado di risolvere questo annoso problema e di combinarlo con un elevato coefficiente di attrito. Molti dispositivi di feedback sul campo per misurare l'usura o rilevare lo stato del freno non sono affidabili", ha dichiarato Mourade Vaneeckhoutte, direttore vendite globali di Altra Industrial Motion.

Il processo di progettazione inizia in genere con una delle soluzioni di frenatura esistenti di Warner, tra cui le gamme PK e CBTB. Una volta scelta, inizia la personalizzazione dell'unità, che comprende il grado di protezione IP, i cavi di sblocco manuale, i connettori, i sensori e il materiale di attrito. Il risultato è un prodotto "plug and play" che l'OEM può facilmente integrare in una trasmissione.

l'approccio "plug and play" è estremamente importante perché rende l'integrazione della nostra soluzione frenante nella macchina OE o nella trasmissione Tier 1 molto più semplice, rapida ed efficiente, riducendo i tempi di assemblaggio e aiutando di conseguenza l'OEM o il Tier 1 a ridurre i costi", ha dichiarato Vaneeckhoutte.

I vantaggi di questa gamma competitiva dal punto di vista dei costi includono il design in un unico pezzo per un facile assemblaggio, un consumo energetico ridotto, una maggiore durata della batteria e costi di manutenzione complessivamente inferiori. Questi freni sono chiusi per resistere agli ambienti esterni più difficili. Sono disponibili modelli con grado di protezione IP67 per soddisfare i requisiti delle applicazioni di lavaggio più impegnative.

Il freno PK-Low Noise Design, lanciato di recente, è dotato di un esclusivo sistema di smorzamento in attesa di brevetto che riduce significativamente il rumore di funzionamento (di innesto) a meno di 70 db. Il nuovo freno è stato sviluppato per le applicazioni in cui gli alti livelli di rumorosità possono essere fastidiosi, come ad esempio le trasmissioni a rotazione sotto la cabina dei mini escavatori.

La famiglia di freni elettromagnetici per assale CBTB è specifica per l'uso su veicoli a batteria a doppia trazione con capacità generalmente fino a otto tonnellate (17.900 libbre). Questi freni avanzati, ad alta velocità e coppia elevata, offrono una funzionalità affidabile di freno di emergenza e di stazionamento e consentono di aumentare la velocità massima del veicolo e di migliorare la produttività.

Il materiale di attrito a secco antiaderente W134, progettato e prodotto internamente, è disponibile sui modelli PK e CBTB per soddisfare i requisiti di frenata ad alta capacità a velocità molto elevate. La velocità lineare del materiale di attrito determina il limite di velocità; alcuni freni e dimensioni di progettazione sono stati testati funzionalmente a velocità di 12.000 giri/min.

Oltre che per i freni di stazionamento, i Magna-Shear sono ideali per le applicazioni minerarie in cui il motore viene fermato o invertito a ogni ciclo, come caricatori/scaricatori, nastri trasportatori, avvistatori e scaricatori di vagoni ferroviari, vagoni di trasporto terrestre e interno, campionatori rotanti di carbone e altro ancora.

Questi collaudati freni motore sono disponibili per soddisfare un'ampia gamma di applicazioni. Sono disponibili coppie di serraggio da 3 a 1.250 piedi-libbre. I freni motore MagnaShear possono essere dimensionati al valore di coppia corretto indipendentemente dalle dimensioni del telaio del motore o dalla potenza in cavalli, cambiando la combinazione di molle e dischi di attrito.

I freni a motore MagnaShear, totalmente chiusi, sono impermeabili all'umidità, alla sporcizia e alla polvere comuni nelle applicazioni minerarie, così come negli impianti di produzione di blocchi di calcestruzzo, nella produzione di tegole di asfalto, nella movimentazione di materiali sfusi, nella produzione di prodotti forestali e altro ancora.

I prodotti e le soluzioni Hägglunds esposti di recente a Minexchange 2023 sfruttano le caratteristiche uniche della tecnologia di azionamento diretto idraulico - che fornisce potenza direttamente all'albero motore con coppia piena a velocità zero e protezione dai carichi d'urto - per massimizzare l'efficienza e i tempi di attività di nastri trasportatori, alimentatori, frantoi, tamburi, recuperatori a benna, forni e altro ancora.

Controllo della coppia: Gli azionamenti diretti a bassa velocità e coppia elevata sono in grado di fornire la coppia massima da fermo, senza limitazioni di tempo. Gli azionamenti diretti idraulici Hägglunds possono funzionare in modo continuo per tutta la loro gamma di potenza fino alla coppia nominale, da zero alla massima velocità.

Start-Stop-Reverse: Un azionamento diretto idraulico Hägglunds reagisce in modo particolarmente rapido grazie al suo bassissimo momento di inerzia. Possono passare automaticamente dalla modalità di marcia a quella di frenata e il senso di rotazione può essere cambiato rapidamente cambiando la direzione del flusso d'olio.

Resistenza agli urti: I carichi d'urto possono danneggiare le apparecchiature critiche e causare importanti tempi di inattività non pianificati. Con i motori ad azionamento diretto che applicano la potenza direttamente al nucleo di nastri trasportatori, frantoi e alimentatori, l'azionamento diretto offre una soluzione senza giochi meccanici e con un basso momento di inerzia, in modo da poter resistere facilmente alle vibrazioni, ai carichi d'urto esterni e ai cambi di direzione del carico.

Azionamento idraulico diretto Fusion: Rilasciato nel 2022, Fusion di Hägglunds ha ottenuto due riconoscimenti nel settore. Fusion è un sistema di azionamento unico nel suo genere che mette tutto sul braccio di coppia, dal motore idraulico alle pompe, fino all'armadio che le ospita, rendendo disponibile una coppia elevata e un'affidabilità totale da un'unica unità, con un ingombro prima impensabile.

Motore idraulico Atom: Combinando le giuste dimensioni con le prestazioni di Hägglunds, offre la soluzione ideale per le applicazioni minerarie in cui sono richieste dimensioni compatte e alta densità di potenza. Con una coppia massima di 13,6 kNm e una coppia specifica di 40 Nm/bar, il motore idraulico Atom di Hägglunds può fornire una potenza massima di 394 kW, superando gli altri motori della sua categoria.

Motori ad azionamento diretto CB: Robusti e resistenti, con un'ampia gamma di dimensioni e cilindrate, i CB di Hägglunds rappresentano la soluzione giusta per molte applicazioni pesanti, come trituratori, alimentatori e mulini a rulli. Combinano design salvaspazio con un'ampia gamma di dimensioni e cilindrate.

Motori Rineer: I motori Rineer di Bosch Rexroth offrono la massima densità di potenza e la massima coppia, oltre alla robustezza, anche nelle condizioni climatiche più avverse e con elevati carichi di sporco. I motori Rineer sono spesso utilizzati nei settori minerario ed edile, per applicazioni di perforazione e argani.

Sviluppata per applicazioni con sollevatori telescopici fino a 12.000 libbre, la nuova trasmissione Dana è dotata di una scatola di trasmissione Spicer 312 compatta per motori idrostatici ad alta potenza. Questo nuovo dropbox idrostatico funziona come una trasmissione a variazione continua senza interruzione di coppia e offre prestazioni migliorate con movimenti precisi a basse velocità, un consumo di carburante ridotto e un freno di stazionamento idraulico a rilascio a molla integrato.

La trasmissione è stata progettata per essere accoppiata con gli assali anteriori e posteriori per impieghi gravosi Spicer 222, già collaudati sul campo, che dispongono di un differenziale a slittamento limitato e forniscono al cliente freni esenti da manutenzione. L'intero sistema di trasmissione è ottimizzato per garantire l'efficienza, la rumorosità, le vibrazioni e la durezza.

"Dana ha più di 40 anni di esperienza nella progettazione e nell'implementazione di soluzioni di trasmissione idrostatica per diverse applicazioni nel mercato off-highway", ha dichiarato Jeroen Decleer, vicepresidente senior di Dana Off-Highway Drive and Motion Systems. "La nostra nuova trasmissione idrostatica offre agli operatori una soluzione facile da usare con prestazioni ed efficienza maggiori alle basse velocità. Questo la rende ideale per il mercato nordamericano dei sollevatori telescopici e il suo approccio modulare offre ai clienti la flessibilità necessaria per passare a una soluzione a emissioni zero"

Per sostenere la transizione del settore verso veicoli a emissioni zero, Dana ha ottimizzato l'efficienza degli assali e del sistema di trasmissione per supportare una varietà di architetture, consentendo ai clienti di mantenere la stessa soluzione di trasmissione pur scegliendo tra l'implementazione di un design a cassone idrostatico o a trazione elettrica.