Расход топлива экскаватора: сколько литров в час и как посчитать

Расход топлива экскаватора — это количество дизельного топлива, которое машина сжигает за моточас. Считают его в литрах в час, а не на 100 км. По телеметрии Caterpillar гусеничный экскаватор массой 22,6 т (Cat 320) расходует от 9,2 до 14,1 л/ч. Мини-экскаватор массой 5–6 т (Cat 305 CR) тратит 4,4–7,3 л/ч, а карьерная машина массой 94 т (Cat 395) — 36–58 л/ч. Нижняя граница соответствует работе, в которой половина времени приходится на холостой ход, верхняя — работе с 10% холостого хода. Для сметы расход считают по формуле из приказа Минстроя № 916/пр: мощность двигателя умножают на коэффициенты использования по времени и по мощности и на удельный расход. Для Cat 320 с усреднёнными коэффициентами методики получается около 15,6 л на машино-час.

Сколько литров в час тратят экскаваторы разных классов

Caterpillar публикует расход своих машин в справочнике Performance Handbook. Числа в нём взяты не со стенда, а из телеметрии VisionLink по региону. В разделе про экскаваторы прямо сказано, что режимы различаются долей холостого хода: 50% у низкого, 30% у среднего, 10% у высокого (Caterpillar Performance Handbook, раздел Fuel consumption, выпуск для региона America North, 2022). Галлоны США переведены в литры с коэффициентом 3,785.

Массы взяты со страниц моделей. Для 305 CR указано от 11 234 до 12 688 фунтов, в зависимости от кабины, гусениц и противовеса (Cat 305 CR, Wheeler Cat). Для 320 — 22 600 кг с ковшом 1,19 м³ (Cat 320, Ziegler Cat). Для 395 — 94 000 кг с ковшом 5,2 м³ (Cat 395, Ziegler Cat).

Из таблицы видно, что экскаватор-погрузчик на среднем режиме расходует 5,5 л/ч против 11,6 л/ч у 20-тонной гусеничной машины, то есть примерно вдвое меньше. Карьерный экскаватор массой 94 т тратит в 4 раза больше, чем 22-тонный. Начинать сравнение лучше всего с массы машины, а уже потом смотреть на марку.

Почему один экскаватор тратит то 9, то 14 литров в час

Для каждой модели разница между низким и высоким режимом составляет 1,5–1,7 раза. У Cat 320 это 9,2 и 14,1 л/ч, у 305 CR — 4,4 и 7,3 л/ч. Режимы в справочнике различаются только долей холостого хода. Значит, расход за моточас в первую очередь зависит от того, сколько времени двигатель работает без нагрузки: пока экскаватор ждёт самосвал, стоит на перерыве или прогревается.

Второй фактор — характер работы. Копание тяжёлого грунта с полным ковшом нагружает гидравлику и двигатель сильнее, чем планировка откоса или перемещение по площадке. Поэтому сравнивать две машины можно только на одинаковой работе. Если у одного экскаватора смена прошла на копании котлована, а у другого — на планировке, разницу в литрах за моточас нельзя считать признаком неисправности.

У машин с системой SCR, кроме топлива, расходуется и раствор мочевины. По тому же справочнику Cat 320-07 тратит его 2,5% от расхода топлива, то есть 0,2–0,3 л/ч. Зачем он нужен, разобрано в статье «Мочевина для дизеля».

Как посчитать норму по методике 916/пр

В строительной смете расход топлива на машино-час определяют по Методике определения сметных цен на эксплуатацию машин и механизмов, утверждённой приказом Минстроя России от 13.12.2021 № 916/пр. Формула приведена в пункте 45 (текст методики, раздел II, на Судакте):

Нб(д) = Wд × Кв × (Нх + (Нн − Нх) × Км)

• Wд — мощность двигателя в лошадиных силах.
• Кв — коэффициент использования двигателя по времени, то есть доля машино-часа, в течение которой двигатель работает.
• Км — коэффициент использования двигателя по мощности.
• Нн и Нх — удельный расход топлива под нагрузкой и на холостом ходу в кг/л.с.·ч, по таблице 4.

Результат получается в килограммах на машино-час. Чтобы перевести его в литры, по пункту 52 методики берут плотность дизельного топлива 0,85 кг/л. Реальная плотность партии бывает от 0,80 до 0,86 кг/л, подробнее об этом в статье «Плотность дизельного топлива».

Удельный расход дизельного топлива по таблице 4:

В таблице 3 коэффициенты Кв = 0,7 и Км = 0,3 заданы только для одноковшовых экскаваторов с ковшом до 0,4 м³ и от 0,4 до 1,0 м³ включительно. Отдельные строки есть для роторных, цепных и многоковшовых карьерных машин. Строки для одноковшового экскаватора с ковшом больше 1,0 м³ нет. Для таких машин действует пункт 46: коэффициенты определяют по функциональному назначению машин из таблицы 3, а если это невозможно, принимают усреднённые Кв = 0,63 и Км = 0,50.

Пример для Cat 320. Ковш 1,19 м³, поэтому коэффициенты таблицы 3 к этой машине напрямую не применяются. Берём усреднённые значения из пункта 46. Мощность нетто по DIN — 175 метрических л.с. (128,5 кВт), значит действует строка «свыше 150 л.с.»:

175 × 0,63 × (0,06 + (0,18 − 0,06) × 0,50) = 175 × 0,63 × 0,12 = 13,2 кг на машино-час; 13,2 ÷ 0,85 = 15,6 л на машино-час.

Методика считает в метрических лошадиных силах. Если подставить 172 л.с. из американского паспорта (единица hp), получится 15,3 л. Сметная норма выше даже высокого режима по телеметрии Cat (14,1 л/ч).

Формула описывает летнюю работу. По пункту 50 дополнительный расход зимой учитывается нормами дополнительных затрат по методике № 325/пр, а не самой формулой.

Как сверить факт с нормой

Фактический расход считают за несколько смен на одной работе: литры по заправочной ведомости делят на моточасы по счётчику. Если на машине стоит телематика, она даёт тот же показатель и долю холостого хода. Первое, что стоит сравнить, — время на холостом ходу. Как видно по справочнику Cat, оно меняет расход в полтора раза при исправном двигателе.

Если расход выше нормы при той же работе и той же доле простоя, проверяют сам двигатель: форсунки, ТНВД, воздушный фильтр, дымность выхлопа. Порядок диагностики собран в статье «Большой расход топлива на дизеле». Похожий подход с расходом в литрах за час на другой технике разобран в материалах про трактор и про дизельный генератор.

Если машина исправна и расход держится около нормы, остаются меры, которые влияют на сгорание. Одна из них — бортовой водородный генератор ВГА. Он разлагает воду электролизом и подаёт газовую смесь во впускной коллектор работающего двигателя. В карточках моделей экономия указана как «от 20%», итог зависит от состояния двигателя, режима работы и топлива. Нагрузка на бортсеть у тяжёлой техники составляет 175–190 Вт. Особенности установки на экскаваторы и дорожные машины описаны на странице ВГА для спецтехники.

Частые вопросы

Сколько литров в час расходует экскаватор массой 20 т? По телеметрии Caterpillar экскаватор Cat 320-07 массой 22,6 т расходует 9,2 л/ч при 50% холостого хода, 11,6 л/ч при 30% и 14,1 л/ч при 10%.

Сколько топлива тратит экскаватор-погрузчик? Cat 428-07 по тому же справочнику расходует 4,3–6,6 л/ч. На среднем режиме это 5,5 л/ч, примерно вдвое меньше, чем у 20-тонного гусеничного экскаватора.

Как посчитать расход экскаватора по мощности двигателя? По формуле пункта 45 методики 916/пр: мощность в л.с. × Кв × (Нх + (Нн − Нх) × Км). Результат в килограммах делят на 0,85, чтобы получить литры. Для Cat 320 с ковшом 1,19 м³ строки в таблице 3 нет, поэтому берут усреднённые коэффициенты пункта 46 (0,63 и 0,50). Получается 15,6 л на машино-час при 175 метрических л.с. и 15,3 л, если подставить 172 hp.

Почему расход в час у одной машины всё время разный? Главная причина — доля холостого хода. У Cat 320 при 50% простоя двигателя на холостых оборотах выходит 9,2 л/ч, при 10% — 14,1 л/ч. На расход влияет и сама работа: копание тяжёлого грунта нагружает двигатель сильнее, чем планировка.

Какой документ задаёт норму расхода топлива экскаватора для сметы? Методика определения сметных цен на эксплуатацию машин и механизмов, утверждённая приказом Минстроя России от 13.12.2021 № 916/пр: формула в пункте 45, коэффициенты в таблице 3 и пункте 46, удельный расход в таблице 4, плотность топлива в пункте 52.

Что делать дальше

Найдите в таблице машину своей массы и сравните её расход с фактом по заправкам и моточасам, учитывая долю холостого хода. Если расход нужен для сметы, посчитайте его по формуле методики 916/пр, сначала проверив, есть ли в таблице 3 строка для вашего ковша. Если машина исправна, а расход хочется снизить, модель ВГА подбирают по объёму двигателя и виду техники. Подходящие варианты показаны в блоке подбора ниже, а окупаемость для своего парка можно рассчитать по заявке.