Промышленное и гражданское строительство

Строительные машины

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Ходовое оборудование строительных машин состоит из ходового устройства — движителей, механизма передвижения и опорных рам или осей.

По типу применяемых движителей ходовое оборудование делят на гусеничное ( 1.50, а), шинноколесное ( 1.50, б), рельсоколесное и шагающее ( 1.50, в). Движители передают нагрузку от машины на опорную поверхность и передвигают машины. Механизмы передвижения обеспечивают привод движителей при рабочем и транспортном режимах. У многих строительных машин (землеройно-транспортных, многоковшовых экскаваторов, передвижных кранов и др.) ходовое оборудование участвует непосредственно в рабочем процессе, обеспечивая при этом дополнительные тяговые усилия.

Современные самоходные строительные машины, имеющие массу до нескольких тысяч тонн, предназначены для передвижения в различных дорожных условиях, транспортные скорости у некоторых шин-ноколесных и рельсоколесных машин достигают нескольких десятков километров в час. Рабочие скорости часто должны плавно регулироваться от максимальных значений до нуля. Давление на грунт у различного типа строительных машин меняется от 0,03...0,05 до 0,5...0,7 МПа. Тяговые усилия на движителях у большинства строительных машин обеспечиваются в пределах 45...60 % от их массы, превышая у некоторых в рабочих режимах их общую массу. Обеспечение машиной необходимых величин давления на грунт, тягового усилия и клиренса (расстояния от поверхности дороги до наиболее низкой точки ходового оборудования) характеризует ее проходимость, т. е. способность передвигаться в разнообразных условиях эксплуатации. Проходимость машин в существенной степени сказывается на их основных технико-экономических показателях. Важным показателем ходового оборудования машин является также их маневренность, под которой понимается способность машин изменять направление движения — маневрировать. Маневренность характеризуется радиусами поворота, вписываемостью машин в угловые проезды и размерами площадки, необходимой для обратного разворота.

Для обеспечения разнообразных требований эксплуатации строительных машин применяют различное ходовое оборудование.

Гусеничное ходовое оборудование (см.  1.50, а). Его широко применяют как для строительных машин малой мощности массой 1...2 т, так и для машин самой большой мощности с массой в сотни и тысячи тонн. Оно обеспечивает возможность воспринимать значительные нагрузки при сравнительно низком давлении на грунт, большие тяговые усилия и хорошую маневренность.

Недостатками гусеничного хода являются значительная масса (до 35 % от всей массы машины), большая материалоемкость, недолговечность и высокая стоимость ремонтов, низкие КПД и скорости движения, невозможность работы и передвижения на площадках и дорогах с усовершенствованными покрытиями. Машины на гусеничном ходу передвигаются своим ходом, как правило, только в пределах строительных площадок, к которым их доставляют автомобильным, железнодорожным или водным транспортом.

Гусеничное ходовое оборудование может быть двух- и многогусеничным ( 1.50, поз. 3). В строительных машинах с массой до 1000 т применяется наиболее простое и маневренное двухгу-сеничное оборудование. Для машин большей массы используют сложные многогусеничные системы, у которых число гусениц достигает 16.

По степени приспосабливаемости к рельефу пути различают гусеницы жесткие 1, мягкие 2, полужесткие и с опущенным или поднятым колесом 4.

У жестких гусениц ( 1.51) опорные катки 7 непосредственно соединены с несущей балкой гусеницы. Этот тип подвески наиболее прост и дешев, он обеспечивает более равномерное распределение давления на грунт. Вследствие того что жесткая гусеница не приспосабливается к неровностям пути и не амортизирует ударные   нагрузки  при  езде  по  неровному  и жесткому основанию, скорость передвижения машин при таких гусеницах обычно не превышает 5 км/ч. Для лучшей приспосабливаемости гусениц к неровностям грунта опорные катки объединяют в балан-сирные тележки (см.  1.50, поз. 2) и вводят демпфирующие пружины или рессоры. Для лучшей работы машины в зимних условиях или в грунтах с низкой несущей способностью и плохим сцеплением на звеньях гусеничной ленты применяют съемные шипы или шпоры. Привод гусениц осуществляется ведущими колесами 1. Для зацепления с ведущим колесом используются реборды звеньев или отверстия в них. Для компенсации износа и вытяжки звеньев гусеничные ленты натягиваются с помощью устройства 9 на направляющем колесе.

В последние годы для работы машин на заболоченных грунтах со слабой несущей способностью применяют гусеничное ходовое оборудование с резинометал-лическими гусеницами. Такая гусеница выполнена из специальной резиновой ленты, армированной высокопрочной несущей проволокой с штампованными звеньями. Эта гусеничная лента имеет меньшую массу, лучшую приспосабливаемость к грунтовым условиям и проходимость машины, не нарушает дерновый покров.

Тип привода машины и требования к ее скорости и маневренности предопределяют конструкцию механизма передвижения. При одномоторном механическом или гидромеханическом приводе привод гусениц часто осуществляют с помощью конических зубчатых передач, цепных передач и кулачковых муфт и тормозов, обеспечивающих разворот машины только относительно одной из гусениц. Для большей маневренности гусеничных машин, выполненных на базе тракторов, для включения и выключения гусениц служат специальные фрикционные бортовые муфты сцепления. При включении гусениц в разных направлениях в этом случае достигается разворот машины на месте. Такое качество достигается и при индивидуальном приводе машин, когда каждая из гусениц приводится в движение отдельным электро- или гидродвигателем, имеющим возможность для разворотов машин на месте включаться в разных направлениях. Шинноколесное (пневмоколесное) ходовое оборудование (см.  1.50, б). Оно выполняется обычно двухосным с одной 5 или двумя 6 ведущими осями. Более тяжелые машины выполняются трехосными с двумя 7 или всеми 8 ведущими осями, четырех- 9 и многоосными 10. Основные достоинства пневмоколесного ходового оборудования определяются возможностью развивать высокие транспортные скорости, приближающиеся к скоростям грузовых автомобилей, что придает им большую мобильность, а также большей долговечностью   и   ремонтопригодностью   по

 сравнению с гусеничным, ходовым оборудованием.

Важной характеристикой колесных машин является колесная формула, состоящая из двух цифр; первая обозначает число всех колес, вторая — число приводных. Наиболее распространены машины с колесными формулами 4X2 (см.  1.50, б, поз. 5), 4X4 (см.  1.50, б, поз. 6), с большим количеством общих и ведущих осей применяются реже — в основном на тяжелых автогрейдерах и кранах. С ростом числа приводных колес в ходовом устройстве улучшаются проходимость и тяговые качества машины, но усложняется механизм привода передвижения.

Свойства шинноколесного ходового оборудования в значительной степени зависят от конструкции шин ( 1.52). На машине, как правило, устанавливают шины одного типоразмера, поэтому часто на наиболее нагруженных осях устанавливают сдвоенные колеса. Для улучшения проходимости используют шины большого диаметра, широкопрофильные и арочные. При этом проходимость улучшается за счет большей опорной поверхности и развитым грунтозацепам. Такие шины дают возможность работать машине на слабых и рыхлых грунтах и на снегу.

При работе арочных шин на твердых грунтах и дорогах с твердым покрытием сопротивление перемещению машины увеличивается, а срок службы шин резко уменьшается.

Маркируются шины обычного профиля двумя цифрами через тире (например, шина 320...508 мм или  12.00—20"). Первое число — ширина профиля шины, второе — внутренний (посадочный на обод) диаметр шины в миллиметрах или дюймах. В обозначение шины широкого профиля входят три числа в миллиметрах: наружный диаметр, ширина профиля и посадочный диаметр обода, например, шина (1500Х X660X635 мм).

Для улучшения проходимости машин, снижения сопротивления передвижению и износа шин в последние годы в строительных машинах стали применять регулирование давления воздуха в шинах из кабины машиниста. В этом случае при движении машины по рыхлому или влажному грунту давление воздуха в шинах снижают, уменьшая соответственно давление на грунт и улучшая тяговые качества и проходимость. При передвижении машин по твердым дорогам давление в шинах повышается, что ведет к снижению сопротивления движению и увеличению долговечности шин. Указанное регулирование давления в шинах можно автоматизировать с помощью применения микропроцессоров. Срок службы шин может быть увеличен за счет правильного выбора типа шин специальных устройств для соответствующих условий их эксплуатации.

В зависимости от условий работы и скоростей движения машины, определяющих динамичность, выбираются и допускаемые нагрузки на колеса. Например, при прочих

равных условиях, если нагрузку на колесо при скорости передвижения машины 50 км/ч принять за 100 %, то при скорости продвижения 8 км/ч нагрузку можно увеличить примерно в полтора раза, а при скорости, близкой к нулю, увеличить в два раза. Это, например, очень важно для работы пневмоколесных кранов в операциях перемещения их с грузом на стройплощадке. Шинноколесное ходовое оборудование строительных машин может иметь механический, гидравлический, электрический и комбинированный приводы колес. Наиболее распространенными являются механический, гидромеханический и гидрообъемный приводы. В механических и гидромеханических приводах наиболее распространен привод ведущих колес, объединенных в мосты попарно через дифференциалы. Это обеспечивает высокие скорости движения без проскальзывания.

К недостаткам такого привода следует отнести то, что колеса одного моста могут развивать только равные тяговые усилия, величины которых определяются максимальным тяговым усилием колеса, находящегося в худших по сцеплению дорожных условиях. Для устранения этого недостатка при движениях с низкими скоростями в сложных дорожных условиях применяют устройства для блокировки дифференциалов. Привод колес без дифференциалов обеспечивает простоту конструкции и более высокие тяговые усилия, но при поворотах машины и движении по неровной поверхности колеса проскальзывают вследствие разности скоростей. При этом увеличиваются расход энергии и износ шин.

В последние годы в строительных машинах начали применять индивидуальный привод каждого колеса от своего гидро-или электродвигателя — привод с мотор-колесами. Последнее представляет собой самостоятельный блок, состоящий из двигателя, муфты, планетарного редуктора, тормоза и колеса. Применение гидропривода с давлением от 16 МПа и выше позволяет при низкомоментных гидродвигателях создать очень компактные, встроенные в обод колеса конструкции, конкурирующие с другими типами приводов. Применение мотор-колес упрощает компоновку  машин,  улучшает  ее  маневрен-

ность и проходимость за счет того, что каждое колесо может служить приводным и управляемым (поворотным). Применение гидравлических мотор-колес с регулируемыми насосами и гидромоторами позволяет регулировать скорости от нескольких метров в час (рабочие движения) до десятков километров в час (транспортные режимы).

Рельсоколесное ходовое оборудование. Оно обеспечивает низкое сопротивление передвижению, восприятие больших нагрузок, простоту конструкции и невысокую стоимость, достаточную долговечность и надежность. Жесткие рельсовые направляющие и основания обеспечивают возможность высокой точности работы машины. Главными недостатками этого хода являются: малая маневренность, сложность перебазировки на новые участки работ, дополнительные затраты на устройство и эксплуатацию рельсовых путей. Этот вид ходового оборудования применяют для башенных и железнодорожных кранов, цепных и роторно-стреловых экскаваторов, а также для экскаваторов-профилировщиков.

Шагающее ходовое оборудование. Оно имеет несколько конструктивных решений. Оно выпускается как с механическим, так и гидравлическим приводом. На  1.50, в показан в качестве примера кривошип-но-эксцентриковый механизм привода хода. В положении // ходовые лыжи (одна лыжа заштрихована) вместе с расположенными на них рельсами эксцентрикового механизма подняты вверх и опирание машины на грунт происходит через круглую базу машины. При этом положении машина может поворачиваться с лыжами на опорно-поворотном устройстве в любую сторону на 360°. В позиции 12 лыжи передвинулись на половину шага вперед (вправо) и опустились на основание. В позиции 13 эксцентриковым механизмом поднята вся машина и передвинута на половину шага вперед. В позиции 14 машина передвинута еще на полшага вперед и опущена на грунт. В следующей позиции, при повороте кривошипа на четверть оборота, лыжи вместе с механизмом займут свое исходное положение. Шагающий ход обеспечивает низкие удельные давления на грунт

 и высокую маневренность, так как поворот машины  заменен  поворотом   платформы.

Основным недостатком шагающего хода являются его малые скорости передвижения (обычно до 0,5 км/ч). Этот вид ходового оборудования применяют преимущественно на мощных экскаваторах-драглайнах.

Тяг о в ый расчет. При тяговом расчете необходимо выяснить сопротивление передвижению машины и тяговые возможности ее механизма по двигателю привода и  по сцеплению движителей с  грунтом.

Сопротивление повороту колесных машин, передвигающихся по твердым основаниям, обычно не учитываются из-за малых значений. При езде по рыхлому грунту можно принять WmB= (0,25...0,5) Wmp. Сопротивление   движению   машины   от уклона местности ротивления подъему и повороту, так как при этом копание не производится.

В транспортных режимах не учитываются рабочие усилия на машине. Сопротивления передвижению определяются дорожными условиями, при этом одновременное действие сопротивлений повороту и подъему в машинах для земляных работ обычно исключается. Действие ветра принимается по рабочему состоянию.

В тяговых расчетах большинства машин для земляных работ в рабочих режимах их на стройплощадке могут не учитываться отдельно инерционные силы и силы ветра, которые имеют небольшую величину по сравнению с основными составляющими.