4 Ходовое оборудование машин для земляных работ.

4.1 Общие сведения.

Ходовое оборудование (движитель) МЗР – это устройство для ее передвижения в рабочем и транспортном режимах и устойчивого опирания на основание во время работы.

В зависимости от условий работы и назначения МЗР в них применяют следующие виды ходового оборудования: гусеничное, пневмоколесное, шагающее, рельсовое, плавучее и комбинированное. Наиболее распространено гусеничное и пневмоколесное ходовое оборудование (экскаваторы, бульдозеры, скреперы, автогрейдеры и др.). шагающее ходовое оборудование применяется при разработке грунтов и полезных ископаемых в карьерах экскаваторами–драглайнами, а также при гидромеханизации земляных работ (шагающие гидромониторы и землесосные установки). Комбинированное ходовое оборудование используют для многоковшовых экскаваторов.

Общие требования к ходовому оборудованию заключаются в обеспечении достаточной силы тяги, необходимых скоростей передвижения, возможно малой массы, плавности хода, минимальных сопротивлений движению, устойчивости машины при всевозможных ее положениях, высокой проходимости, надежности и удобства эксплуатации.

Особенность требований к ходовому оборудованию землеройно-транспортных машин заключается еще и в необходимости развивать силу тяги, достаточную для преодоления сопротивлений не только собственному передвижению, но и копанию. В то же время эти машины должны иметь значительные транспортные скорости, обладать достаточной маневренностью и мобильностью.

Перечисленным требованиям наиболее удовлетворяет пневмоколесное ходовое оборудование со специальными пневматическими шинами, обеспечивающими необходимое сцепление и тяговое усилие в условиях бездорожья.

Сравнительная характеристика основных типов ходового оборудования приведена в таблица 4.1.

2. Гусеничное ходовое оборудование.

Ходовое оборудование этого вида может быть двух- и многогусеничным. Преимущественно распространены двухгусеничные системы при массе машины до 1000 т. У машин большой массы число гусениц достигает четырех, восьми и даже шестнадцати. Гусеничный движитель изобретен Д. Загряжским в 30-х годах XΙX в.

Гусеничное ходовое оборудование состоит из движителя и подвески. Гусеничный движитель (рис.4.1) включает гусеничную ленту 3, раму 6, приводное (ведущее) 5 и ведомое (натяжное) 1 колеса, опорные 7 и поддерживающие 2 катки. В некоторых случаях применяют гусеничные движители безрамной конструкции. В этом с лучае элементы движителя крепят к основной раме машины.

Рис. 4.1 Многоопорный гусеничный движитель с жесткой подвеской опорных катков.

По конструкции гусеницы делят на многоопорные и малоопорные (рис. 4.2 б), а по приспособляемости к неровностям поверхности передвижения – на жесткие и мягкие (гибкие) (рис. 4.2 в, г).

Рис.4.2. Типы гусениц.

Многоопорные гусеницы имеют сравнительно большое число катков небольшого диаметра непосредственно соединенных с гусеничной рамой. Этот тип подвески наиболее прост, дешев; он обеспечивает равномерное распределение давления на грунт, однако такую подвеску применяют лишь при скоростях движения до 5 км/ч, т.к. жесткая гусеница не приспосабливается к неровностям и не амортизирует толчки и удары при езде по неровной поверхности. Многоопорные гусеницы чаще всего применяют для экскаваторов, работающих на грунтах слабых и средней крепости.

Табл. 4.1. Сравнение основных типов ходового оборудования МЗР.

Ходовое оборудование	Достоинства	Недостатки	Преимущественная область применения
Гусенич ное	Универсальность; высокая проходимость; возможность преодоления больших уклонов (до 230); хорошая устойчивость; малое давление на основание (0,04-0,1 МПа).	Большая масса (с нижней рамой – до 30-40% массы машины); сложность конструкции и быстрый износ деталей; малые транспортные скорости.	На всех видах МЗР, не требующих больших и частных перемещений с большой скоростью.
Пневмо колесное	Высокая скорость передвижения (до 60 км/ч) относительно небольшая масса; высокая маневренность; малое сопротивление передвижению; простота конструкции; универсальность; удобство в эксплуатации.	Быстрый износ пневмошин при высокой стоимости; относительно высокое давление на основание (до 0,25 МПа) ограниченность нагрузки на колесо.	На всех видах МЗР малой и средней мощности, особенно на машинах, требующих больших и частых передвижений с большой скоростью и маневренностью.
Шагаю щее	Относительно небольшая масса (10-12 %) массы машины; высокая маневренность; низкое давление на основание (30 % от гусеничного); малое число быстроизнашивающихся деталей; устойчивость	Цикличность и малая скорость передвижения (0,08-0,6 км/ч); необходимость подъема всей машины при шагании; относительно высокое шаговое усилие при шагании (до 25-30 % силы тяжести машины).	Шагающие драглайны, отвалообразователи, гидромониторы и другие машины, работающие на основаниях с малой несущей способностью и не требующие больших собственных перемещений с большой скоростью.
Рельсо вые (железнодорож ные)	Направленность, достаточная скорость и плавность передвижения; малое сопротивление передвижению; незначительный износ элементов и деталей.	Необходимость и сложность устройства железнодорожных путей; малая маневренность; ограниченность нагрузки на колесо, значительные размеры ходовой части машины; малые величины коэффициента сцепления колес с рельсами и преодолеваемых уклонов (до 6 %). Неуниверсальность.	Многоковшовые цепные экскаваторы в карьерах.

Малоопорные гусеницы отличаются малым числом опорных катков большого диаметра и определенной неравномерностью распределения давления на основание по их длине. Они лучше преодолевают препятствия и лучше приспосабливается к неровностям поверхности. Этими качествами обладают и многоопорные гусеницы, у которых опорные катки малого диаметра соединяют в балансирные тележки (мягкая многоопорная гусеница) или вводят демпфирующие устройства - пружины и рессоры.

Для работы машин на грунтах со слабой несущей способностью начинают применять конструкцию гусеничного ходового оборудования с резинометаллической гусеницей. Такая гусеница, представляет собой специальную резиновую ленту, армированную высокопрочной проволокой со штампованными звеньями. Она имеет меньшую массу, лучше приспосабливается к грунтовым условиям, что значительно улучшает проходимость машины.

Конструкция механизма передвижения зависит от типа привода, скорости и маневренности машин. В гусеничных тракторах и быстроходных землеройных машинах на гусеничном ходу (рис. 4.3 а) для включения и выключения гусениц и изменения их линейных скоростей служат бортовые фрикционы, причем во многих конструкциях левую и правую гусеницы включают в разные стороны, что дает возможность совершать поворот машины на месте. Такие же возможности имеют машины с индивидуальным приводом гусениц (рис. 4.3 в).

В тихоходных машинах на гусеничном ходу (одноковшовые экскаваторы с механическим приводом) ведущие колеса приводятся во вращение зубчатыми и цепными передачами (рис. 4.3 б). включают и выключают их кулачковыми муфтами, что возможно лишь при остановке машины.

Рис.4.3 Механизмы передвижения гусеничных и колесных машин.

У гусеничного ходового оборудования из-за относительно большого числа трущихся деталей сопротивление передвижению машины в значительной степени зависит от внутреннего сопротивления гусениц, которое слагается из сил сопротивления в подшипниках опорных катков, ведущих и направляющих колес, катанию опорных катков, изгибанию гусеничных цепей на ведущих и направляющих колесах, движению верхней части цепи по поддерживающим каткам.

Поскольку сопротивление передвижению машины P_f зависит еще и от состояния опорной поверхности, то в практических расчетах при его определении используется коэффициент сопротивления движению, полученный на основании экспериментальных испытаний (таблица 4.2). В этом случае:

; (4.1)

где G_m – вес машины, f – коэффициент сопротивления движению.

Движущая сила гусеничного движителя:

; (4.2)

где M_e – крутящий малый на выходном валу силовой установки; i_м – передаточное число трансмиссии; η_м – КПД трансмиссии; r₀ – радиус начальной окружности ведущего колеса движителя.