|
Ходовое оборудование машин
предназначено для передачи давления и внешних нагрузок на грунт, передвижения
на стройплощадке и переброски машины на новое место работы. В строительных
машинах применяют следующие виды ходового оборудования: гусеничное,
пневмоколесное, рельсоколесное, шагающее и комбинированное.
Каждое из этих видов оборудования в основном состоит из
движителя и подвески. Движителем называется устройство, сообщающее машине
движение и передающее на грунт силу тяжести машины. Подвеской называется
комплект деталей, соединяющих движитель с корпусом машины.' Быстроходные
машины обычно оборудуются упругой подвеской в виде пружин или рессор, а
тихоходные — жестким подвесным устройством.
Гусеничное ходовое оборудование применяют в машинах,
передвижение которых осуществляется по бездорожью или по грунтовым дорогам, а
также в условиях, когда необходимо обеспечить большое тяговое усилие и
повышенную проходимость на слабых грунтах. Этот вид ходового оборудования
преимущественно применяется в экскаваторах, кранах, тракторах, погрузчиках и
в некоторых специальных машинах.
Гусеничный ход машины с групповым приводом ( 15) имеет
раму неповоротной части У, к которой с боков жестко присоединены рамы
гусеничных тележек 2. В раме неповоротной части смонтирован механизм
передвижения, вращаемый вертикальным валом, проходящим с поворотной части
машины по оси вращения ее. На концах тележки 2 укреплены звездочки — ведущая
3 и ведомая 4. Эти звездочки охватывает гусеничная лента (цепь) 5, на которую
опираются опорные катки 6, закрепленные в тележке. Верхняя ветвь гусеничной
ленты опирается на ролики 7. На одном валу с приводной звездочкой 3 размещена
звездочка 8, связанная приводной цепью со звездочкой механизма передвижения,
который укреплен на горизонтальном валу, расположенном поперек хода в
плоскости оси вращения машины.
Поворот машины совершается выключением и торможением одной
гусеницы при включенной второй гусенице.
В машинах с многомоторным электроприводом или
гидроприводом механизмов ведущие звездочки гусеничных тележек приводятся от
отдельных двигателей, через зубчатые цилиндрические или ци- линдро-конические
редукторы. Выключением двигателя одной из- гусениц обеспечивается поворот
гусеничной тележки, а включением двигателей в противоположных направлениях
вращения — разворот гусеничной тележки на месте.
Гусеничное ходовое оборудование является универсальным,
так как может быть применено практически для машин с любой массой. Скорость
передвижения гусеничных машин колеблется в пределах 6—8 км/ч для машин с
малой массой (10—20 тс) и 0,2— 0,3 км/ч для машин с большой массой (2000—3000 т). Соответственно преодолеваемые углы- подъема местности составляют 22—25
и 5—7°. Давление на грунт находится в пределах 0,45—1,1 кгс/см2 для машин
малой мощности и 2,5—3,5 кгс/см2 для машин большой мощности.
В гусеничном ходовом оборудовании различают систему и тип
гусениц. Система гусениц определяется количеством гусениц, число которых
может быть равно 2 для легких машин и 3, 4, 6, 8 и 16 — для машин с массой в
несколько сотен и тысяч тонн.
Тип гусеницы определяется ее конструктивными
особенностями, которые оказывают влияние на характер передачи давления на
грунт и приспособляемость к неровностям грунта и местности. По характеру
передачи давления на грунт различают малоопорные (мягкие) и многоопорные
(жесткие) гусеницы ( 16).
Гусеничный ход с малоопорной гусеницей имеет
подрессоренные катки или опорные колеса большого диаметра, которые крепятся
непосредственно на осях, закрепленных в опорной раме машины. Отношение числа
опирающихся на грунт звеньев гусеничной ленты (траков) к числу опорных колес
здесь больше двух, что обеспечивает возможность прогиба ленты в шарнирах.
Малоопорный гусеничный ход применяется в машинах, движущихся с повышенными
скоростями местные прогибы гусеничной ленты улучшают ее прилегание к почве
даже при наезде на камень. Давление на грунт при малоопорном гусеничном ходе
неравномерно и при прочих равных условиях больше, чем при многоопорном
гусеничном ходе.
В гусеничном ходе многоопорного типа к опорной раме машины
крепятся рамы гусениц, а от них нагрузка передается на каждое звено гусеницы
через ряд опорных катков небольшого диаметра, укрепленных под рамой гусеницы.
Иногда катки выполняются подпружиненными или объединяются в балансирные
системы. Отношение числа опирающихся на грунт звеньев (траков) к числу
опирающихся на них катков здесь меньше двух, что обусловливает жесткость
гусеничной ленты и почти равномерное давление на грунтг
Бесконечные гусеничные ленты состоят либо из
шарнирно/Связанных между собой отдельных звеньев (траков), либо из Шарнирной
тяговой цепи, к которой прикрепляются на болтах съемные траки.
Гусеничные ленты охватывают приводные и натяжные
звездочки, установленные на концах рамы ходовой тележки. Зацепление звена
гусеничной ленты с ведущей звездочкой обычно «гребневое» (см. 15): выступы
(гребни) звеньев взаимодействуют с кулачками звездочки, образованными ее
профилированным ободом.
Конструктивно звенья гусениц стремятся придать форму, при
которой попавший на них грунт ссыпался бы, не застревая на выступах звеньев.
Натяжение гусеничной ленты достигается перемещением натяжной звездочки
(направляющего колеса) в пазах рамы при помощи винта. Нагрузка от машины
передается на нижнюю ветвь гусеничной ленты через опорные ролики. Холостая
ветвь гусеницы предохраняется от провисания поддерживающими роликами.
Коэффициент сцепления с грунтом гусеничного движителя при
наличии шпор на звеньях достигает 1, а иногда 1,2, и сравнительно мало
изменяется при увлажнении поверхности грунта. Под коэффициентом сцепления
понимается отношение силы тяги гусеницы, которая может быть реализована без
значительного проскальзывания гусениц (буксования) по грунту, к массе машины.
Рассматриваемый вид ходового оборудования обеспечивает
небольшую затрату времени на передвижку, более или менее равномерное
распределение давления на грунт по сравнению с другими видами оборудования,
максимальную свободу маневрирования и не требует в большинстве случаев
подготовки пути.
При сравнении гусеничных и колесных машин обычно
отмечается более высокая стоимость гусеничного ходового оборудования. Однако
в связи с усовершенствованием конструкции гусеничного хода и достижениями в
металлургии эта разница заметно уменьшилась. К числу наиболее существенных
достижений в развитии конструкции гусеничного хода относятся: катки с
одноразовой смазкой, легко ремонтируемые детали большого размера,
герметизированные звенья (траки) гусениц; применение для деталей
износостойких и упрочненных сталей.
Недостатками гусеничного оборудования являются
относительно ' большая его масса, составляющая от 30 до 40% всей массы
машины, сложность, быстрый износ деталей (1500—2000 ч работы), малая.
скорость и необходимость для средних моделей частичной, а для больших моделей
полной разборки при транспортировании по железной дороге.
Пневмоколесное ходовое оборудование широко применяется в
самоходных строительных машинах, от которых требуется значительная скорость
передвижения, высокая маневренность и возможность, передвижения по
безрельсовым дорогам, преимущественно с твер- ' дым покрытием, при работе и
транспортировке своим ходом с одного объекта на другой.
Пневмоколеса самоходных колесных машин выполняют
функции:. 1) движителя, преобразующего вращательное движение ведущих колес в
поступательное движение машины; 2) поддерживающего элемента, передающего
вертикальные нагрузки на поверхность качения; 3) направляющего элемента,
обеспечивающего возможность изменения направления движения машины; 4) упругой
подвески, обеспечивающей плавность хода машины.
Преобразование крутящего момента (подводимого от двигателя
к колесному движителю) в силу тяги самоходной колесной машины осуществляется
пневматическими шинами колесного движителя в результате их взаимодействия с
поверхностью качения.
Колесный движитель легче гусеничного (на 25—35%), имеет
больший ресурс работы (до 30—40 тыс. км вместо 1,5—2 тыс. км), позволяет
машине перемещаться на больших скоростях (до 60 км/ч и более) и имеет более высокий к. п. д. Колесный движитель состоит из колес с пневматическими
шинами различной конструкции ( 17), монтируемыми на колесных дисках, которые
устанавливаются на передний и задний мосты. Колеса приводятся в движение
ходовой трансмиссией.
Развитие пневмоколесного хода для строительных машин идет
по следующим основным направлениям:
разработка и применение конструкций шин с усиленным
каркасом и широким ассортиментом рисунков протектора ( 17, а), каждый из
которых является оптимальным для определения условий;
внедрение шин переменного давления с изменением его на
ходу;
применение шин уширенного профиля ( 17, б), арочных с
внутренним давлением 1,5 кгс/см2 и пневмокатков ( 17, в) с внутренним давлением
0,1—0,5 кгс/см2;
применение шин большого диаметра (3 м и более) с пропорциональным увеличением ширины профиля.
Все это значительно улучшает тяговые свойства
пневматического колеса при оптимальном для данной дороги давлении на пятне
контакта.
Для повышения проходимости машины применяют шины с
регулируемым давлением от сверхнизкого (0,5—0,8 кгс/см2) для езды по слабым
грунтам до высокого — при переходе машины на устой-
чивые грунты и дороги с твердым покрытием. Давление в
указанных шинах регулируется водителем из кабины.
Для увеличения сцепления машины с грунтом и,
следовательно, для улучшения проходимости делают привод на все колеса и
применяют шины с высокими грунтозацепами.
Основные размеры и допустимые нагрузки на пневматические
шины регламентированы соответствующими ГОСТами.
Трансмиссии пневмоколесных машин могут быть
выполнены по трем принципиальным схемам: 1) с передачей движения ведущим
колесам, жестко связанным между собой (бездифференциальная схема)
механическим путем ( 18, а)\ 2) с передачей движения ведущим колесам,
связанным между собой через дифференциал меха? ническим путем ( 18, б); 3) с
передачей движения индивидуально каждому ведущему колесу ( 18, в).
В конструкциях, выполненных по первым двум схемам,
применяется один общий двигатель для привода всех ведущих колес, каким при
групповом приводе обычно является двигатель внутреннего сгорания (дизель), и,
иногда, электродвигатель.
В конструкциях, выполненных по третьей схеме, может быть
использован только индивидуальный электропривод или индивидуальный гидропривод
на каждом колесе, и следовательно, индивидуальная трансмиссия для каждого
колеса, т. е. мотор-колеса.
В машинах с мотор-колесами механическая связь между
колесами отсутствует, ввиду чего каждое колесо может иметь оптимальные
тяговые и кинематические параметры, что должно быть реализовано
характеристиками двигателей и соответствующей системой управления приводом.
Мотор-колеса могут быть выполнены как с размещением
двигателя и редуктора внутри колеса (собственно мотор-колесо), так и с
размещением их вне колеса.
К недостаткам пневмоколесного ходового оборудования
относится при обычных шинах большое давление на грунт и сравнительно малый
коэффициент сцепления колес с грунтом. Эти недостатки существенно устраняются
при применении шин большого диаметра и уширенного профиля; поэтому
пневмоколесный ход получает все большее распространение.
Рельсо-колесное ходовое оборудование в строительных
машинах применяется редко, главным образом для машин, срок работы которых на
одном месте продолжителен, и машин, для которых применение другого вида
ходового оборудования невозможно или затруднительно. Указанный ход имеют
козловые, башенные и железнодорожные краны, а также карьерные многоковшовые
экскаваторы, бетоноукладчики и некоторые другие машины.
Ходовые колеса башенных и козловых кранов изготовляются
двухребордными, а кранов, передвигающихся по железнодорожной колее, —
одноребордными. Поверхность качения двухребордных колес цилиндрическая, а
колес железнодорожного хода — коническая. Привод к ведущим колесам обычно
осуществляется зубчатым венцом, прикрепляемым к его ободу. Основные размеры
колес стандартизованы. Для рельсовых путей применяются в основном стандартные
железнодорожные рельсы.
Допускаемая нагрузка на одно стальное колесо составляет до
20—27 тс. Для передачи на рельс больших сосредоточенных нагрузок несколько
ходовых колес собираются в тележку, шарнирно присоединяемую к опорной
конструкции машины.
Шагающее ходовое оборудование ( 19) обеспечивает
возможность создания очень малых давлений на грунт — до 0,25 кгс/см2. Оно
применяется главным образом в экскаваторах с рабочим оборудованием драглайна,
предназначенных для работы в грунтах с самой слабой несущей способностью, т.
е. в условиях, где гусеничные экскаваторы неприменимы.
Шагающий ход по сравнению с гусеничным значительно проще в
производстве и эксплуатации, требует минимальной подготовки пути. Он
характеризуется также малой относительной массой (до 12—15% массы машины) и
обеспечивает высокую маневренность, не требуя специального пространства для
изменения направления движения машины. Для этого поворотная часть машины
разворачивается на месте на определенный угол.
Шагающий ход представляет собой металлоконструкцию в виде
коробчатых плит (лыж), которые перемещаются при помощи криво- шипно-шатунных
механизмов или специальных гидравлических домкратов.
Отечественные шагающие экскаваторы имеют либо кривошипно-
шарнирные механизмы шагания (драглайны НКА13), либо гидравлические (драглайны
УЗТМ). Первые имеют более высокий к. п. д., а вторые — большую надежность и
плавность в работе и, кроме того, являются единственными шагающими
механизмами, позволяющими при управлении машиной менять высоту подъема базы и
регулировать длину шага. Зарубежными фирмами шагающие ходовые механизмы
выполняются исключительно механическими. Длина шага колеблется от 1,8 до 2,3 м при продолжительности шага 0,5— 0,6 мин.
Экскаваторы, оборудованные шагающим ходом, при работе
опираются на круглую нижнюю раму большого диаметра (см. 143), а при
передвижении — попеременно на нижнюю раму и на опорные лыжи, которые
смонтированы на поворотной платформе. В процессе работы экскаватора опорные
лыжи находятся в приподнятом положении, что и обусловливает возможность
осуществлять передвижение машины в любом направлении путем простого поворота
поворотной платформы. Это создает возможность движения машины
зигзагообразными ходами с изменением направления движения под необходимым
углом, что особенно важно при разработке выемок большой протяженности
(каналов), а также блоков большой ширины с размещением в отвал таких объемов
грунта, которые практически невозможно уложить гусеничными машинами.
Для машин большой мощности (в горной промышленности) в
последнее время появились рельсогусеничные и рельсошагающие движители.
К недостаткам шагающего хода следует отнести:
затруднительность его применения для различных видов рабочего оборудования
(кроме драглайна и грейфера), а также недостаточные скорости передвижения, не
превышающие 0,6 км/ч, а для машин большой мощности — 0,08—0,2 км/ч.
|