Гусеничное ходовое оборудование

В строительных машинах массой до 1000 т применяют, в основном, двухгусенич- ные движители, каждая гусеница которых состоит из ходовой рамы 6 (рис. 3.3), замкнутой гусеничной ленты 3, огибающей ведущее 1 и направляющее 8 колеса, опорных 5 и поддерживающих 4 катков.

Различают гусеницы гребневого и цевочного зацеплений. У первых гусеничные ленты состоят обычно из литых звеньев, шарнирно соединенных между собой пальцами. С внутренней стороны лента имеет гребни, чередующиеся с впадинами, а с наружной - развитую в ширину гладкую поверхность, которой гусеница взаимодействует с опорным основанием. По периферии ведущего колеса имеются кулачки, входящие во впадины внутренней поверхности гусеничной ленты. В случае цевочного зацепления (рис. 3.4) гусеничная лента 1 состоит из соединенных пальцами с втулками литых звеньев гусеничной цепи, к которым с наружной стороны болтами с гайками прикреплены башмаки с ребрами (грунтозацепами) из стального проката. Ведущее колесо - звездочка 6 входит своими зубьями в промежутки между втулками гусеничной цепи. Такой движитель позволяет двигаться с большими скоростями. Благодаря наличию грунтозацепов гусеницы с цевочным зацеплением обладают лучшим сцеплением с податливым, например, грунтовым основанием, не утрачивают способности передвигаться при поломке отдельных башмаков, но имеют большую массу по сравнению с гусеницами гребневого зацепления. В последнее время цевочное зацепление тракторного типа находит все большее применение в гусеничном ходовом оборудовании строительных машин.

Направляющее колесо обычно выполняют как натяжное. Его устанавливают на оси, закрепленной в ползуне, перемещаемом во время натяжения в направляющих ходовой рамы винтом 7 (см. рис. 3.3) или гидроцилиндром. Устанавливаемое на некоторых гусеничных машинах, например, на канатных одноковшовых экскаваторах, натяжные устройства 2 используют для натяжения приводных цепей ведущих звездочек (см. главу 7). Оси опорных катков, обычно двухребордных для предотвращения бокового соскальзывания с них гусеничной ленты, закрепляют на ходовой раме непосредственно или через балансиры с пружинами (рис. 3.5). Гусеницы с непосредственным креплением опорных катков к ходовой раме, называемые жесткими, наиболее просты, они обеспечивают более равномерное давление на грунт, но не амортизируют колебаний при езде по неровному жесткому основанию, из-за чего их транспортные скорости не превышают 5 км/ч. Гусеницы с балансирной подвеской опорных катков и пружинами в их подвеске, называемые мягкими, лучше приспосабливаются к неровностям дороги и позволяют двигаться машинам с большими скоростями. Поддерживающие катки, также двухребордные, служат для поддержания верхней ветви гусеничной ленты.

Для повышения сцепления гусеничного движителя с грунтом при работе машин в зимних условиях или на грунтах с низкой несущей способностью на гладкие звенья гусеничной ленты устанавливают шипы или шпоры. В последние годы для работы на заболоченных грунтах со слабой несущей способностью применяют резинометалличе-ские гусеницы с развитой опорной поверхностью.

Гусеничное ходовое оборудование приводится в движение от ДВС через механическую, гидравлическую или электрическую трансмиссии. В случае механической трансмиссии реализуется схема группового привода, в остальных случаях - схема индивидуального привода. В качестве примера группового привода на рис. 3.4 представлена трансмиссия гусеничного трактора, состоящая из коробки передач 3, главной конической передачи 4, двух (с каждой стороны от главной передачи) бортовых фрикционов (многодисковых фрикционных муфт) 2, двух бортовых редукторов 5 и двух ведущих колес 6.

В паспортных данных двухгусеничных машин обычно приводят средние удельные давления рср (кПа) гусениц на основание, по которым оценивают проходимость машины:

где Q - нормальная к поверхности передвижения внешняя нагрузка, кН; / - длина опорной поверхности гусениц, м; b - ширина одной гусеницы, м.

В действительности, из-за смещения равнодействующей всех внешних сил от центра опорного контура, это давление не постоянно как по длине гусениц, так и для каждой из двух гусениц гусеничной тележки. На распределение удельных давлений по опорной поверхности влияет, кроме того, микрорельеф местности, а также местная податливость опорной части гусениц. Большая осадка основания, а следовательно, большие удельные давления будут на участках возвышенностей (бугорков), меньшие - во впадинах. Мягкие гусеницы частично копируют неровности микрорельефа, вследствие чего неравномерность распределения удельных давлений по длине гусениц несколько сглаживается.

Оценим распределение удельных давлений по опорной поверхности жестких гусениц только в зависимости от положения вертикальной составляющей равнодействующей внешних сил, представив опорную часть гусениц в виде двух неподатливых (жестких) балок. В общем случае действующие на гусеничную тележку внешние силы приводятся к центру ее опорного контура главным вектором с составляющими X, Уи Z (рис. 3.6), направленными вдоль одноименных координатных осей, и главным моментом с составляющими Мх, Му и Мг относительно тех же осей. Составляющие главного вектора Хи У и главного момента - М, не влияют на формирование удельных давлений по опорной поверхности гусениц, а поэтому они исключаются из рассмотрения. Центрально приложенным усилием Z определяется среднее удельное давление (кПа),рассчитываемое по формуле (3.1), в которой следует принять Q=Z:

Момент Мх (кНм) (в соответствии с показанным на рис. 3.6 направлением) увеличивает среднее давление (кПа) под гусеницей / на

На столько же уменьшится среднее давление под гусеницей //.

Момент Му в равной мере перераспределяет удельное давление по длине обеих гусениц. В сечении контактной поверхности с абсциссой х (м) давление (кПа), вызванное моментом Му (кН-м), составит:

Суммарное удельное давление определится как

Наибольшее давление получим на опорной поверхности гусеницы / при х = 1/2:

а наименьшее - на гусенице // при х = -112:

Последнее обратится в нуль при

а при Z<Z* левая часть гусеницы // не будет контактировать с основанием. Такое на-гружение гусеничной тележки нежелательно из-за продольно-поперечного перекоса нижней рамы и вызванных этим повышенных напряжений в ее металлоконструкции и опорных катках на участке правого края гусеницы /.

После подстановки значения Z = Z* (3.4) в правую часть формулы (3.3) и с учетом зависимости (3.2) максимальное из возможных значений удельного давления на правом крае гусеницы / определим как

Вне зависимости от соотношения других силовых факторов, формирующих удельное давление гусениц на опорное основание (Мх и Му), наибольшее его значение, при условии опирания гусениц по всей длине, равно удвоенному среднему давлению. Именно это значение, как максимально возможное, следует иметь в виду, оценивая проходимость гусеничной машины в конкретных дорожных условиях. Случаи, когда удельное давление превышает удвоенное среднее значение, в практике эксплуатации гусеничных машин возможны, но чаще они относятся к режиму позиционной работы машины без ее передвижения. В этом случае ходовое оборудование служит только для передачи внешних нагрузок на опорное основание, например, при позиционной работе гусеничного стрелового крана. Чаще критерием допустимого удельного давления при этом служит устойчивость машины, которая может быть достаточной даже при двух катках, контактирующих с каждой гусеницей.