Глава 4. Ходовое оборудование строительных машин

4.1. Назначение, структура, виды, характеристики оборудования

Ходовое оборудование предназначено для передачи нагрузок на опорное основание и для передвижения машин. Оно бывает активное (самоходные) и пассивное (на буксире за тягачом). Ходовое оборудование (ХО) состоит из движителя, подвески, опорной рамы или осей, механизма передвижения.

По типу движителя ХО подразделяют на: гусеничное, шинноколесное (пневмоколесное), рельсоколесное и специальное (шагающее, вездеходное и др.).

Гусеничное ходовое оборудование применяют для передвижения по бездорожью. Это машины малой мощности массой 1-2 т и мощные с массой в сотни и тысячи тонн. Они обеспечивают восприятие значительных нагрузок при сравнительно низком давлении на грунт, большие тяговые усилия и хорошую маневренность.

Недостатки – значительная масса, материалоемкость, недолговечность, высокая стоимость ремонтов, низкие КПД и скорость движения. Передвигаются своим ходом только в пределах стройплощадок. Для их перевозки используют тягачи со специальными прицепами – трайлерами.

Шинноколесное ходовое оборудование - для машин, где транспортная операция – главная (самоходные скреперы до 3 км), где часто меняются рабочие площадки, отстоящие одна от другой на значительных расстояниях. Особенность – повышенные транспортные скорости, большая мобильность, долговечность и ремонтопригодность.

Рельсоколесное ходовое оборудование - оборудуют машины, работающие в ограниченной зоне с идентичными транспортными траекториями (башенные, козловые, портальные краны; карьерные, цепные и роторные стреловые экскаваторы). Простота конструкции, невысокая стоимость, достаточная долговечность и надежность.

Недостатки: малая маневренность, сложность перебазировки, дополнительные затраты на устройство и эксплуатацию рельсовых путей.

Специальное ходовое оборудование имеет несколько конструктивных решений. Выпускают с механическим и гидравлическим приводом. Шагающий ход обеспечивает низкие удельные давления на грунт и высокую маневренность.

Недостаток: малые скорости передвижения (до 0,5 км/ч). Для мощных экскаваторов - драглайнов.

Основные технико-эксплуатационные показатели ХО: скорость передвижения, проходимость – способность передвигаться в различных эксплуатационных условиях (по рыхлым и переувлажненным грунтам) и маневренность – это способность машин изменять направление движения в стесненных условиях.

Давление на грунт – от 0,03 до 0,7 МПа. Тяговые усилия – 45-60% от массы машины. Обеспечение машиной необходимых величин давления на грунт, тягового усилия и клиренса (расстояние от поверхности дороги до наиболее низкой части машины) характеризует ее проходимость. Проходимость определяется глубиной колеи h (м), которая увеличивается с ростом давления р на контактную поверхность между опорной частью ходового оборудования и грунтом.

, (4.1)

где c – коэффициент постели (с=0,1-0,5 МПа/м – свеженасыпной песок, влажная мягкопластичная глина; с=20-100 МПа/м – скальные грунты, известняки, песчаники, мерзлота).

Маневренность характеризуется радиусом разворота R и шириной дорожного коридора В_д.к.. В стетсненных условиях применяют короткобазовые пневмоколесные, двухосные гусеничные машины, имеющие меньшие радиусы поворота.

Гусеничное ходовое оборудование. В строительных машинах применяют двухгусеничные движители, каждая гусеница которых состоит из ходовой рамы, замкнутой гусеничной ленты, огибающей ведущее и направляющее колеса, опорных и поддерживающих катков. Различают гусеницы гребневого и цевочного зацеплений.

Р ис. 4.1. Конструкция гусеничной тележки:1- ведущее колесо; 2-натяжное устройство; 3- звено гусеничной ленты; 4- поддерживающие катки; 5- ходовая рама; 6- стопор; 7- опорные катки; 8-несущая балка гусеницы; 9- натяжной винт; 10- направляющее колесо

Цевочное обладает лучшим сцеплением с грунтом, двигается при поломке отдельных башмаков, но имеет большую массу, чем гусеницы гребневого зацепления.

Оси опорных катков закрепляют на ходовой раме непосредственно (жесткие) или через балансиры с пружинами (мягкие). Жесткие гусеницы просты, передают равномерное давление на грут, не амортизируют колебания, скорости не более 5 км/ч.

В зимних условиях на гладкие звенья гусеничной ленты устанавливают шипы или шпоры. На заболоченных грунтах – резинометаллические гусеницы с развитой опорной поверхностью.

Шинноколесное (пневмоколесное) ходовое оборудование.

Такой движитель легче гусеничного, имеет большой ресурс работы (до 40 тыс. км пробега, в 20 раз выше ресурс), большие скорости (60 км/ч и более), долговечнее, ремонтопригоднее, более высокий КПД, чем гусеничный движитель.

Недостатки: большое удельное давление на грунт и меньшая сила тяги. Оно состоит из колес с пневматическими шинами, надеваемых на мосты.

Ш ины бывают камерными и бескамерными (рис. 4.2, а, б). Первые состоят из покрышки, камеры, ободной ленты и вентиля для накачивания воздуха в камеру. Вторые это покрышки, герметично прилегающие к ободьям (из резины, армированной тканевым и металлическим кордом). Утолщенная периферийная часть покрышки (протектор) имеет рифления определенной формы, называемые рисунком протектора.

Р

Рис.4.2. Устройство и типы шин: а- камерные;

б- бескамерные; в- протекторы;

г- широкопрофильные арочные; I- обычного профиля для землеройных машин; II- то же, для работы в каменных карьерах; III- противобуксующие; IV- универсальные

азличают шины: обычного профиля; для каменных карьеров; противобуксующие; универсальные; широкопрофильные; арочные (рис. 4.2, в, I, II, III, IV и г).

Давление воздуха в шинах регулируется на ходу из кабины машиниста (повышенная проходимость, снижает сопротивление передвижению и износ шин). Давление снижают при движении по рыхлому или влажному грунту, повышают – по дорогам с твердым покрытием.

В шинноколесном движителе различают приводные и управляемые колеса.

ХО может быть двухосным с одной или двумя ведущими осями, трехосным с двумя или тремя ведущими осями, четырехосным и т.д. Эту структуру обозначают колесной формулой вида А×В (А – общее число колес, В – число приводных колес, большее применение 4×2, 4×4).

Сегодня применяют машины с - индивидуальным приводом для каждого колеса от собственного гидро- или электромотора, называемый приводом с мотор-колесами. Это упрощает компоновку машины, улучшает ее маневренность и проходимость, позволяет регулировать скорости от нескольких метров в час (рабочие движения) до десятков километров в час (транспортные режимы).

Рельсоколесное ходовое оборудование. Оно отличается простотой устройства, невысокой стоимостью, достаточной долговечностью и надежностью. Это тележка, оборудованная двумя осями с металлическими одно- или двухребордными колесами. Такие машины используют энергию внешней электросети.

Недостатки: сложность перебазирования, дополнительные затраты на устройство и эксплуатацию рельсовых путей. Это ходовое оборудование применяют для башенных и железнодорожных кранов, цепных и роторно-стреловых экскаваторов, экскаваторов-профилировщиков.

Шагающее ходовое оборудование. Имеет разные конструктивные решения. Выпускается с механическим и гидравлическим приводом. Шагающий ход ходовых лыж обеспечивает низкие удельные давления на грунт и высокую маневренность. Машина может поворачиваться с лыжами на опорно-поворотном устройстве в любую сторону на 360°. Здесь поворот машины заменен поворотом платформы. Недостаток — малые скорости передвижения (до 0,5 км/ч). Применяют на мощных карьерных экскаваторах — драглайнах.