Retroexcavadora

Antecedentes

La retroexcavadora es uno de los equipos de construcción más comunes debido a su adaptabilidad. Su primo, el cargador frontal, también es un equipo más pequeño que tiene un cucharón ancho como el que está en la parte delantera de la retroexcavadora para transportar tierra, escombros y materiales, y subirlos a camiones. Estas dos máquinas tienen parientes mucho más grandes, incluida la niveladora de carreteras (con una hoja grande que alisa las superficies del suelo), el compactador de rodillos (equipado con un rodillo pesado que compacta el suelo y el asfalto durante la construcción), la excavadora y el tractor de orugas (cargadores grandes que compactan el suelo y el asfalto durante la construcción). mover la tierra excavando, rasgando y raspando, con tracción de orugas, no neumáticos), la excavadora (un vehículo montado sobre orugas con un cucharón mucho más grande que la retroexcavadora) y el raspador (con un cuenco grande en el centro de la máquina que corta la tierra y lleva el material que ha cortado en ese cuenco). Los miembros más distantes de la vasta familia de equipos de construcción son las grúas, los camiones volquete, los colocadores de tuberías, las dragalinas, los taladros montados en camiones y las palas.

La clave de la potencia de la retroexcavadora es la presión hidráulica. Las líneas hidráulicas, un depósito de fluido hidráulico, una bomba y una serie de pistones permiten al operador de la máquina extender su brazo y cortar el suelo con un cucharón dentado. La bomba ejerce presión sobre el fluido hidráulico y, al operar las palancas, se abre una válvula que libera el aceite en un pistón. El pistón se expande para levantar el brazo, balancear el cucharón, presionar el cucharón contra el suelo y sacarlo de la excavación. La inversión de la válvula hace que el aceite salga del pistón y regrese al depósito.

El equipo estándar de la retroexcavadora es un cucharón estrecho en la parte trasera y un cargador en la parte delantera. El operador convierte efectivamente cualquiera de los dispositivos en el extremo de trabajo simplemente girando su silla y operando un conjunto diferente de controles. Por lo general, si se usa el cucharón, el extremo frontal plano del cargador se coloca en el suelo para estabilizar el vehículo.

Historial

La historia de la maquinaria de excavación pesada comenzó en 1835 cuando se inventó la pala de cuchara para excavar rocas y suelos duros y para cargar camiones. La pala de cucharón funcionaba con vapor y estaba montada sobre rieles como un tren. Se colocaron vías férreas en las minas y en grandes excavaciones para que la pala excavadora pudiera moverse y cargar materiales en vagones de ferrocarril o camiones tirados por caballos. La pala de balancín tenía una pluma corta (brazo de elevación), un brazo de balancín (una viga que giraba hacia fuera de la pluma y le daba su nombre a la pala) y un cucharón adjunto para excavar. La pala de cuchara se modificó de muchas formas para crear el equipo de construcción familiar de hoy; se cambió la pluma, se agregaron diferentes accesorios, se cambió el peso y el equilibrio del equipo y se eligió el tipo de neumáticos o orugas para adaptarse a los trabajos principales del equipo. Por supuesto, con la invención de los vehículos a gasolina y diésel, los equipos de construcción se volvieron aún más adaptables. La mayoría de los equipos de construcción funcionan con motores diesel, aunque en equipos especializados se utilizan energía eléctrica, baterías y tanques de propano.

La retroexcavadora es uno de los descendientes más pequeños y versátiles de la pala de cuchara. La retroexcavadora se convirtió en una pieza importante de equipo con la construcción a gran escala de carreteras y el aumento de Una retroexcavadora con aspectos destacados de su oruga y cucharón accionados por engranajes. Colocación de servicios públicos. Se utilizan retroexcavadoras y zanjadoras para excavar zanjas para drenaje y servicios públicos. Pero, desde principios de la década de 1900 hasta finales de la década de 1950, la retroexcavadora siguió siendo una gran pieza de equipo, y los tractores agrícolas a menudo se pusieron en servicio para proyectos de construcción más pequeños y de acceso limitado. Se disponía de kits para adaptar los tractores a las tareas de construcción, pero a veces no se proporcionaban las conexiones o puntos de enganche correctos y las tensiones de la construcción no eran seguras para el diseño del tractor y el operador.

A fines de la década de 1950, un auge en el desarrollo residencial provocó otra serie de cambios en el diseño de las retroexcavadoras. La excavación de zapatas para los cimientos de las casas, la excavación de zanjas, el relleno (reemplazo de tierra en una zanja para cubrir tuberías de drenaje o servicios públicos) y los proyectos de nivelación requerían una máquina compacta capaz de una variedad de tareas. En 1957, Elton Long, un ingeniero que se había jubilado de Case Corporation, reinventó la retroexcavadora en forma de cargadora / retroexcavadora que combinaba dos equipos en uno y permitía que el tractor agrícola volviera a la agricultura. La cargadora / retroexcavadora de Long tenía neumáticos de goma para la movilidad y el mecanismo de giro y los cucharones adecuados para trabajos especializados. El cargador en el extremo opuesto de la máquina al cucharón de la retroexcavadora proporcionó peso y equilibrio cuando se utilizó la retroexcavadora; Asimismo, los dientes del cucharón de la retroexcavadora podrían clavarse en el suelo para proporcionar anclaje mientras la cargadora levantaba materiales pesados. Para 1965, otras evoluciones de la retroexcavadora habían creado máquinas exclusivamente para la industria de la construcción; En los 30 años que van de 1965 a 1995 se agregaron o mejoraron potencia diésel, varillajes hidráulicos mejorados, tracción en las cuatro ruedas y otras características.

En 1995, Case agregó su cargadora / retroexcavadora Serie L a su línea de productos. Los seis modelos de esta serie tienen un sistema hidráulico mejorado, cabinas más cómodas para los operadores, bombas de inyección de combustible, mejor eficiencia de enfriamiento, mejor acceso para el servicio, mejor desempeño en la carretera, mejores tiempos de ciclo (lo que permite al operador cambiar la transmisión y lograr el máximo ciclo de descenso, excavación y elevación del cucharón), tanques de combustible más grandes y mayor rendimiento tanto de la retroexcavadora como de la cargadora. Varían en potencia de 73 a 99 caballos de fuerza (54 a 74 kW), y sus cargadores pueden levantar alrededor de 5,300-7,300 lb (2,400-3,300 kg). La retroexcavadora de la máquina más grande de la Serie L puede excavar hasta una profundidad de casi 5 m (16 pies), y la Extendahoe (un adaptador que aumenta la longitud del brazo) la aumenta a unos 6 m (20 pies).

Materias primas

Los fabricantes de retroexcavadoras compran muchas de sus piezas como subconjuntos, o unidades más pequeñas parcialmente ensambladas, que luego el fabricante completa. La fabricación de subconjuntos puede realizarla una serie de empresas independientes que se especializan en la fabricación de metales, hidráulica u otras especialidades. Los subconjuntos que compran comúnmente los constructores de retroexcavadoras incluyen el chasis (carrocería), la línea de transmisión (el motor, la transmisión y los ejes delantero y trasero) y el cargador y la retroexcavadora (los cucharones mismos más la pluma, el brazo y otros accesorios). ). El sistema hidráulico se suministra como un paquete que incluye la bomba, las válvulas y los cilindros hidráulicos. La estación del operador puede ser una cabina abierta, con dosel o cerrada; estos también pueden ser proporcionados por proveedores externos.

Las materias primas compradas por el fabricante e incluidas en muchos de los subconjuntos incluyen acero de aleación de resistencia media en forma de láminas delgadas y como placas más gruesas de aproximadamente 1 pulgada (2,5 cm) de espesor. Las placas de acero más gruesas se utilizan para partes estructurales de la retroexcavadora, y el acero delgado es para carcasas y cosméticos. Los plásticos comprenden la moldura en el interior y alrededor del exterior de la cabina, y se utiliza un plástico compuesto resistente a la temperatura para la carcasa del filtro de aire. Los sellos están hechos de un plástico elastomérico de alta calidad que puede soportar altas temperaturas y presiones. Se forma un plástico de menor calidad en el guardabarros y el revestimiento de la cabina. Una fundición subcontratada utiliza hierro dúctil para moldear los cucharones de la retroexcavadora y la cargadora.

Diseño

A finales del siglo XX, la función y, por tanto, el diseño básico de la retroexcavadora estaba claramente definida por la industria de la construcción que la utiliza. Se siguen realizando mejoras de diseño, pero se encuentran en las características y características de rendimiento, en lugar de cambios radicales en el diseño. Los fabricantes líderes como Case Corporation confían en las encuestas entre sus clientes para recopilar datos que conducen a modificaciones de diseño. La empresa define el producto en función de una lista de atributos, y estos atributos se clasifican en importancia y en el rendimiento o la entrega reales por parte de los clientes. Case encuesta rutinariamente a sus clientes en todo el mundo para obtener datos sobre la más amplia gama de condiciones operativas; espera saber que los conceptos de diseño detrás de su retroexcavadora superan las expectativas de sus clientes.

Después de recopilar los resultados de la encuesta y las opiniones de sus clientes, Case utiliza una técnica llamada Implementación de funciones de calidad (QFD) para resumir la entrada y crear un nuevo modelo o serie de modelos con las características solicitadas. Se construyen tres o cuatro prototipos del nuevo diseño y se invita a los clientes a visitar la planta de fabricación para "clínicas de clientes", durante las cuales se examinan y prueban los prototipos. Las operaciones de construcción se simulan durante dos o tres días y los clientes evalúan el rendimiento de los prototipos y las nuevas características. Por ejemplo, la comodidad del operador puede evaluarse en una serie de hasta 50 preguntas y una especie de competencia entre el diseño anterior y el prototipo. Con esta información detallada, el fabricante luego realiza sus propias pruebas de durabilidad, confiabilidad y otras pruebas y analiza el costo y la capacidad de fabricación del producto rediseñado. Se realizan más evaluaciones internas de la calidad antes de que el producto se lance al mercado.

El proceso de fabricación

Recepción y montaje de los subconjuntos

• 1 La fabricación comienza en los muelles de recepción de la fábrica. Los subconjuntos y componentes adquiridos se descargan, inventarian y almacenan en varios muelles y luego se dirigen hacia las celdas de subensamblaje. Estas celdas son varias áreas de trabajo donde los componentes y subconjuntos se juntan en unidades o subconjuntos más completos.
• 2 Por ejemplo, los componentes de una cabina tipo toldo irán a una celda donde los componentes de acero del toldo se limpiarán de aceite. Un lado del dosel se suelda por puntos con un soldador robótico y luego se suelda por última vez. Mientras el robot suelda, el operador del subconjunto carga los componentes del otro lado. Se suelda en dos pasos, y las partes de la marquesina se sueldan entre sí, también en una tachuela y soldadura final. A continuación, se carga el armazón del dosel completo en un transportador para llevarlo a la siguiente operación.
• 3 La pieza de fundición de la retroexcavadora (vertida por una fundición independiente) no ha sido mecanizada. En una celda de subensamblaje, se mecaniza en un centro de mecanizado flexible controlado por computadora. Los bujes (los cojinetes que se requieren en los puntos de pivote) se colocan en la pieza de fundición mecanizada y el subconjunto de la retroexcavadora se alimenta a través del centro de pintura a la siguiente área de ensamblaje. De manera similar, los componentes del brazo del cargador se mecanizan, se equipan con accesorios y se mueven a través del centro de pintura.

Pintura y curado

• 4 El sistema de manipulación de materiales consta de transportadores que funcionan con energía eléctrica y se mueven libremente a medida que se colocan o retiran los subconjuntos. A medida que se completan los subconjuntos estructurales, todos se transportan a través del centro de pintura, que tiene dos procesos. Las piezas se imprimen mediante un proceso de deposición eléctrica que proporciona una generosa capa protectora de pintura. Esto se denomina "e-coat" para el método eléctrico y también se denomina proceso robusto por su vigor. La capa final de pintura se aplica manualmente porque los pintores pueden observar dónde se necesita pintura y usar su juicio al aplicarla; es decir, la pintura manual es más flexible que el proceso eléctrico. Los subconjuntos pintados se transportan a hornos de curado donde el metal se calienta para curar la pintura.

Cilindros hidráulicos y radiador

• El subconjunto paralelo 5A es de fábrica del cilindro. Los vástagos de los cilindros generalmente se reciben en longitudes precortadas que ya han sido maquinadas y cromadas internamente. Los accesorios se agregan en un área de subensamblaje y los cilindros se procesan a través de su propio sistema de pintura dedicado donde se recubren, pintan a mano y curan al horno. Los cilindros terminados se transportan en carretilla elevadora al área de montaje. El radiador también es un ensamblaje terminado, pero se agregan conexiones para que las líneas de agua se puedan unir al radiador y, desde él, al motor. Otros subconjuntos para los sistemas de enfriamiento, combustible y lubricación están equipados con conexiones apropiadas, líneas adjuntas y, a veces, bombas y válvulas. Los componentes más grandes, como cilindros y tanques para fluidos, se agregan posteriormente durante el ensamblaje de componentes más grandes.

Montaje final

• 6 Todos los subconjuntos se encuentran en el área de ensamblaje. Los subconjuntos se transportan y se entregan en el punto de uso en la línea de ensamblaje, por lo que no hay pérdida de movimiento para los ensambladores. Cada chasis se coloca en su carro de ensamblaje con sus ejes delantero y trasero y se construye desde la plataforma (inferior o base) hasta la cabina. La cabina y la capota se ensamblan en otra área; cuando cada unidad está terminada, se lleva a la línea de ensamblaje del chasis y se adjunta al chasis terminado.
• 7 El motor, el radiador, la transmisión y el sistema hidráulico están montados en el chasis. Otros sistemas como los componentes de combustible, refrigerante y escape también están montados en el chasis. Se adjuntan mangueras y otros accesorios, y se agregan bridas o soportes de soporte según corresponda. Cuando la cabina está en su lugar, los controles están vinculados al motor, el sistema hidráulico (para mover los cucharones) y otros sistemas controlados por el operador. Los dos cucharones, la retroexcavadora y el cargador, son los últimos componentes grandes que se colocan en su lugar, utilizando pasadores grandes que se ajustan a las orejetas y bujes insertados. Su sistema hidráulico está instalado, apretado y probado.
• 8 El sistema eléctrico es el último en conectarse; todos los sistemas portadores de fluido se conectan y prueban primero. Las baterías, las conexiones eléctricas para los controles iluminados de la cabina y la iluminación están conectadas. Los rieles y manijas finales de la carrocería se atornillan en su lugar y se agrega moldura.
• 9 Aunque todas las partes principales fueron prepintadas en la etapa de subensamblaje, la retroexcavadora terminada hace una última visita a la cabina de pintura para una capa final. Detallar es el último paso; Se colocan calcomanías y etiquetas de advertencia en ubicaciones específicas basadas en una plantilla, y cada retroexcavadora terminada se saca de la línea de ensamblaje por su propia energía al área de prueba para su evaluación.

Control de calidad

La calidad comienza fuera de la fábrica de retroexcavadoras con cada uno de los proveedores subcontratados. Se les proporcionan especificaciones del producto, así como listas de características clave o críticas (resultados finales) que pueden no ser inmediatamente obvias a partir de las especificaciones. Los proveedores realizan sus propias inspecciones de calidad y certifican sus productos con datos de esas inspecciones.

A medida que se reciben los componentes, comienzan un historial de documentación, llamado documentación de control de estación, que viaja con ellos a través de cada etapa de fabricación. Primero, se registran e inspeccionan en el muelle de recepción, luego los ensambladores los inspeccionan para asegurarse de que cumplan con los criterios especificados en cada etapa del ensamblaje. Cada ensamblador de la línea tiene la autoridad para rechazar piezas o subconjuntos durante todo el proceso. Un soldador puede rechazar piezas por encajar u oxidar, y un ensamblador puede detener toda la línea de ensamblaje si ve una falla en los materiales, el subconjunto o la apariencia.

Independientemente de la línea de montaje, el fabricante también realiza auditorías aleatorias. Los inspectores pueden mirar componentes, sistemas completos o subconjuntos y sacarlos de la línea para su inspección. Los propósitos de estas auditorías son verificar los artículos con las especificaciones, confirmar las observaciones de los ensambladores, capacitar a los ensambladores en los puntos más finos de las inspecciones y mantener los altos estándares establecidos por el fabricante.

Se realiza una revisión final en cada retroexcavadora. El inspector usa una lista de verificación para validar un conjunto de criterios para la función de la máquina; por ejemplo, no debe haber fugas, los niveles de torque deben ser apropiados para las piezas y las partes móviles deben moverse de acuerdo con un conjunto de movimientos y límites de movimiento claramente definidos.

Subproductos / Residuos

Los fabricantes de retroexcavadoras no producen verdaderos subproductos, pero hacen líneas con varios modelos diferentes (llamados derivados) y accesorios. Los derivados no son idénticos, pero pueden tener varias características en común para mantener bajos los costos y facilitar el proceso de fabricación. Los derivados o modelos pueden diferir en tamaño, escala, caballos de fuerza o desplazamiento del motor. La línea actual de retroexcavadoras de Case incluye un modelo que es solo un cargador. Con un enganche de tres puntos y herramientas de jardinería que se fabrican como un conjunto separado de accesorios, la cargadora se convierte en una cargadora / paisajista y sus usos se multiplican.

El proceso de fabricación de retroexcavadoras produce poco o ningún desperdicio. No se genera chatarra en el proceso de ensamblaje. De acuerdo con las directivas formuladas por la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU. (EPA) para el aire limpio, los sistemas de pintura están cuidadosamente regulados para que produzcan pocos desechos en el aire. Un sistema interno de tratamiento de aguas residuales trata el agua que se utiliza para limpiar materiales, piezas de productos, equipos de fabricación y la propia fábrica. Este sistema interno se descarga en el sistema de aguas residuales de la ciudad local, por lo que un monitor externo confirma que no hay contaminantes en el agua descargada. Otros materiales, principalmente embalajes de cartón y tarimas de madera, son reutilizables o reciclables.

Problemas de seguridad

La seguridad es una preocupación primordial en la fábrica. Los procesos de ensamblaje están diseñados para ser ergonómicos (es decir, permiten que los trabajadores se muevan sin estrés o tensión), el levantamiento es limitado y las zonas de trabajo seguras están integradas en la línea de ensamblaje. En general, la industria establece y recompensa las prácticas laborales seguras y, a través de la capacitación, los trabajadores son constantemente conscientes de los problemas del trabajo seguro. Un fabricante importante debería tener millones de horas de trabajo sin pérdidas relacionadas con la seguridad.

El futuro

A pesar de la posición bien establecida de la retroexcavadora en la industria de la construcción, siempre hay margen de mejora. Las modificaciones de diseño son impulsadas por la demanda del cliente. A partir de 2000, las dos áreas principales en las que a los clientes les gustaría ver más mejoras son la facilidad de operación y la comodidad del operador. La necesidad de una operación simple se ve obligada por el hecho de que hay menos operadores calificados en el mercado. Y las operaciones y la confiabilidad están mejorando debido a la continua integración de la electrónica, la automatización, una mejor tecnología de motores y los diagnósticos a bordo. Ahora depende de los fabricantes incorporar mejoras de forma rentable.

El futuro de la retroexcavadora depende no solo de cambios de diseño rentables, sino también de la conciencia de los costos en todos los aspectos de la operación, incluidos el mantenimiento, la durabilidad, la eficiencia del combustible y el valor de reventa. La retroexcavadora es su mejor garantía de un futuro seguro. Es una máquina versátil que se está volviendo aún más flexible, gracias a la tecnología moderna unida a una trayectoria probada.