Τι κάνει μια τροχιοδρομική κίνηση με μπουλντόζα διαφορετική από κάθε άλλη τροχιοδρομική κίνηση
Κάθε ερπυστριοφόρο μηχάνημα — εκσκαφείς, ερπυστριοφόροι γερανοί, συμπαγείς φορτωτές, γεωτρύπανα — χρησιμοποιεί ένα πλανητικό κιβώτιο ταχυτήτων με μετάδοση κίνησης σε τροχιά για να μετατρέψει την ταχύτητα του κινητήρα σε ροπή στρέψης του οδοντωτού τροχού. Αλλά η μπουλντόζα θέτει έναν μοναδικό συνδυασμό απαιτήσεων σε αυτό το κιβώτιο ταχυτήτων που κανένα άλλο μηχάνημα δεν αναπαράγει.
Η θεμελιώδης διαφορά είναι η λεπίδα. Μια λεπίδα μπουλντόζας βάρους 2.000 έως 8.000 κιλών εμπλέκεται με υλικό στο επίπεδο του εδάφους και ο κινητήρας κινεί τις ερπύστριες προς τα εμπρός κόντρα στην αντίσταση του υλικού που ωθείται. Αυτή η αντίσταση - η έλξη της ράβδου ρυμούλκησης - διατηρείται σε σχεδόν μέγιστη ροπή κινητήρα για όλο το μήκος της διέλευσης ώθησης, συνήθως 30 έως 120 μέτρα. Το κιβώτιο ταχυτήτων μετάδοσης κίνησης της ερπύστριας μεταδίδει αυτή τη διατηρούμενη ροπή για 1 έως 4 λεπτά συνεχώς ανά διέλευση, με μόνο μια σύντομη εκτόνωση κατά την επιστροφή (κενή λεπίδα, αντίστροφη κίνηση).
Συγκρίνετε αυτό με έναν εκσκαφέα: ο κινητήρας κίνησης λειτουργεί με πλήρη ροπή για λίγα δευτερόλεπτα κατά την επανατοποθέτηση και στη συνέχεια σταματάει εντελώς στο ρελαντί ενώ η άνω δομή ταλαντεύεται, σκάβει και εκφορτώνει. Ο κύκλος λειτουργίας της ερπύστριας του εκσκαφέα είναι 5 έως 15% — ο κύκλος λειτουργίας της ερπύστριας της μπουλντόζας είναι 60 έως 85%. Αυτή η διαφορά στον κύκλο λειτουργίας είναι αυτό που καθιστά την μπουλντόζα την πιο θερμικά απαιτητική εφαρμογή για οποιοδήποτε πλανητικό κιβώτιο ταχυτήτων με ερπύστρια σε ολόκληρη τη βιομηχανία βαρέος εξοπλισμού.
Σύγκριση κύκλου λειτουργίας
Έλξη ράβδου έλξης — Η δύναμη που ορίζει τη διαστασιολόγηση της μετάδοσης κίνησης ερπύστριας μπουλντόζας
Η έλξη της ράβδου έλξης είναι η καθαρή οριζόντια δύναμη που είναι διαθέσιμη στο σημείο σύνδεσης πίσω από το μηχάνημα, μετά την αφαίρεση της αντίστασης κύλισης των ερπυστριών στο έδαφος. Είναι ο πιο σημαντικός αριθμός στη μηχανική των μπουλντόζων — και ο αριθμός που πρέπει να διατηρεί το πλανητικό κιβώτιο ταχυτήτων της ερπύστριας για όλη τη διάρκεια κάθε ώθησης.
Η έλξη της ράβδου έλξης μιας μπουλντόζας περιορίζεται από τη χαμηλότερη από τις δύο τιμές: τη ροπή του κινητήρα που παρέχεται μέσω του συστήματος μετάδοσης κίνησης στις γραμμές ή τη μέγιστη δύναμη τριβής μεταξύ των γραμμών και του εδάφους (όριο πρόσφυσης). Σε στέρεο έδαφος, η ισχύς του κινητήρα είναι συνήθως ο περιοριστικός παράγοντας. Σε χαλαρό ή βρεγμένο έδαφος, οι γραμμές ολισθαίνουν πριν ο κινητήρας φτάσει στην πλήρη ισχύ — το όριο πρόσφυσης είναι το κυρίαρχο.
| Κλάση μπουλντόζας | Βάρος (t) | Κινητήρας (kW) | Μέγιστη έλξη ράβδου έλξης (kN) | Ροπή μετάδοσης κίνησης τροχιάς (Nm) | Συνεχής Υπηρεσία |
|---|---|---|---|---|---|
| Μικρό (D3 – D5) | 7 – 14 | 55 – 75 | 60 – 110 | 18.000 – 33.000 | 60 – 75% |
| Μέτριο (D6 – D7) | 18 – 28 | 120 – 185 | 140 – 240 | 42.000 – 72.000 | 65 – 80% |
| Μεγάλο (D8 – D9) | 35 – 52 | 230 – 310 | 280 – 420 | 84.000 – 126.000 | 70 – 85% |
| Μεταλλεία (D10 – D11) | 65 – 115 | 430 – 700 | 500 – 850 | 150.000 – 255.000 | 75 – 85% |
Ροπή μετάδοσης κίνησης τροχιάς υπολογισμένη σε PCD αλυσοτροχού 600 mm (μικρό/μεσαίο) και 750 mm (μεγάλο/εξόρυξη). Εμφανίζονται τιμές ανά τροχιά (η συνολική έλξη της ράβδου έλξης του μηχανήματος χωρίζεται σε δύο τροχιές). Η παρατεταμένη λειτουργία είναι το ποσοστό κάθε ώρας λειτουργίας που η μετάδοση κίνησης τροχιάς μεταδίδει ροπή ίση ή μεγαλύτερη από 70% της ονομαστικής ισχύος.
Υπολογισμός έλξης ράβδου έλξης — Διαστασιολόγηση της μετάδοσης κίνησης της ερπύστριας για μπουλντόζα κατηγορίας D7
Το παρακάτω παράδειγμα δείχνει πώς να υπολογίσετε την απαιτούμενη ροπή μετάδοσης κίνησης της τροχιάς για μια μπουλντόζα μεσαίας κατηγορίας σε παραγωγική λειτουργία με δοσομετρητή. Σε αντίθεση με τον υπολογισμό της αναρρίχησης με εκσκαφέα (ο οποίος έχει μέγεθος για σύντομη ανάβαση), αυτός ο υπολογισμός έχει μέγεθος για το παρατεταμένο φορτίο ώθησης που πρέπει να φέρει η τροχιά μετάδοσης κίνησης για λεπτά κάθε φορά.
Ο συντελεστής στάθμης (SF) του εκσκαφέα 2,0 ευθύνεται για σύντομα αλλά σοβαρά αμφίδρομα κρουστικά φορτία (αντίστροφη περιστροφή). Ο συντελεστής στάθμης (SF) του μπουλντόζα 1,75 ευθύνεται για λιγότερο σοβαρές αιχμές αλλά για πολύ μεγαλύτερη διάρκεια φόρτισης. Η θερμική συνέπεια είναι ανεστραμμένη: η μετάδοση κίνησης της ερπύστριας της μπουλντόζας λειτουργεί στα 70 έως 85% της ονομαστικής ροπής της για λεπτά συνεχόμενα, παράγοντας παρατεταμένη θερμότητα που συσσωρεύεται στο λουτρό λαδιού. Η μετάδοση κίνησης της ερπύστριας του εκσκαφέα λειτουργεί στα 100% για δευτερόλεπτα και στη συνέχεια ψύχεται κατά τη διάρκεια του ρελαντί. Μια μετάδοση κίνησης της ερπύστριας της μπουλντόζας που έχει μέγεθος για τη σωστή ροπή αλλά χωρίς επαρκή θερμική χωρητικότητα θα υπερθερμανθεί και θα υποβαθμίσει το λάδι του κιβωτίου ταχυτήτων - παρόλο που η στιγμιαία ροπή δεν υπερβαίνει ποτέ τη μηχανική ονομαστική τιμή.
Θερμική Διαχείριση — Η Πρόκληση που Διακρίνει τις Τροχοσειρές Μπουλντόζας από Όλες τις Άλλες
Ένα πλανητικό κιβώτιο ταχυτήτων με κίνηση σε τροχιά είναι ένα κλειστό λουτρό λαδιού χωρίς εξωτερικό κύκλωμα ψύξης. Η μόνη διαδρομή απόρριψης θερμότητας είναι η αγωγή μέσω του τοιχώματος του περιβλήματος και η μεταφορά από την επιφάνεια του περιβλήματος στον περιβάλλοντα αέρα (ή λάσπη). Σε μια μπουλντόζα, η είσοδος θερμότητας διατηρείται και η απόρριψη θερμότητας περιορίζεται — παράγοντας τις υψηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας σταθερής κατάστασης από οποιαδήποτε εφαρμογή κίνησης σε τροχιά.
Στα 42.000 Nm εξόδου μέσω τριβάθμιας πλανητικής αναγωγής στην απόδοση 94%: θερμότητα = ισχύς x (1 – απόδοση). Στις 37 σ.α.λ. εξόδου: ισχύς = 42.000 x 37 x 2 x 3,14159 / 60 = 162,7 kW. Θερμότητα = 162,7 x 0,06 = 9,8 kW διαχέεται στο λουτρό λαδιού συνεχώς κατά τη διάρκεια κάθε περάσματος ώθησης.
Τυπικός όγκος λαδιού: 3,0 λίτρα. Ειδική θερμότητα λαδιού κιβωτίου ταχυτήτων: περίπου 1,8 kJ/(kg x K). Πυκνότητα λαδιού: 0,88 kg/L. Θερμική μάζα: 3,0 x 0,88 x 1,8 = 4,75 kJ/K. Αύξηση θερμοκρασίας ανά λεπτό στα 9,8 kW: 9,8 x 60 / 4,75 = 124 βαθμοί Κελσίου ανά λεπτό εάν δεν απορρίπτεται θερμότητα μέσω του περιβλήματος — γεγονός που εξηγεί γιατί είναι απαραίτητη η επαρκής επιφάνεια του περιβλήματος και η ψύξη σε επαφή με το έδαφος.
Στην πράξη, το περίβλημα απορρίπτει τη θερμότητα μέσω αγωγιμότητας στο πλαίσιο της τροχιάς και μέσω μεταφοράς στον αέρα. Η θερμοκρασία ισορροπίας λαδιού κατά τη διάρκεια παρατεταμένης αδρανοποίησης είναι συνήθως 80 έως 100 βαθμοί C σε εύκρατα κλίματα και 90 έως 115 βαθμοί C σε τροπικά κλίματα. Πάνω από τους 110 βαθμούς C, το τυπικό ιξώδες λαδιού κιβωτίου ταχυτήτων πέφτει κάτω από το ελάχιστο για αξιόπιστη μεμβράνη δοντιού γραναζιών - επιταχύνοντας τη φθορά.
Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι μηχανισμοί κίνησης ερπυστριών χρησιμοποιούν μεγαλύτερους όγκους λαδιού (3 έως 6 λίτρα έναντι 1,5 έως 3 λίτρων για εκσκαφείς στην ίδια κατηγορία ροπής), βαρύτερα περιβλήματα με μεγαλύτερη επιφάνεια και, σε ορισμένα μηχανήματα κατηγορίας εξόρυξης, εξωτερικούς βρόχους ψύξης λαδιού που δεν απαιτούνται από καμία άλλη εφαρμογή μηχανισμού κίνησης ερπυστριών. Πλανητικό κιβώτιο ταχυτήτων Korea Ever-Power Η ομάδα μηχανικών σχεδιάζει συστήματα μετάδοσης κίνησης τροχιών ειδικά για μπουλντόζα με αυξημένη επιφάνεια πτερυγίων περιβλήματος, στεγανοποιητικά υλικά υψηλότερης θερμοκρασίας και προδιαγραφές συνθετικού λαδιού για τροπικές και ερημικές εφαρμογές.
Ολίσθηση τροχιάς — Η σκόπιμη κατάσταση υπερφόρτωσης που επιβάλλουν οι μπουλντόζες στις τελικές τους κινήσεις
Στα περισσότερα ερπυστριοφόρα μηχανήματα, η ολίσθηση της τροχιάς είναι μια κατάσταση βλάβης — οι τροχιές χάνουν την πρόσφυση και το μηχάνημα σταματά να κινείται. Σε μια μπουλντόζα, η ελεγχόμενη ολίσθηση της τροχιάς είναι μια κανονική κατάσταση λειτουργίας. Όταν η λεπίδα συναντήσει σκληρό υλικό ή ένα μεγάλο εμπόδιο, ο χειριστής διατηρεί το γκάζι στο τέρμα και επιτρέπει στις τροχιές να ολισθαίνουν στο έδαφος μέχρι να υποχωρήσει το υλικό ή το μηχάνημα να ανακατευθυνθεί. Κατά τη διάρκεια της ολίσθησης, η μετάδοση κίνησης της τροχιάς μεταδίδει πλήρη ροπή ακινητοποίησης του κινητήρα, ενώ ο οδοντωτός τροχός εξόδου περιστρέφεται αργά ή διακοπτόμενα — η χειρότερη θερμική συνθήκη για ένα πλανητικό κιβώτιο ταχυτήτων.
Ο υδραυλικός κινητήρας λειτουργεί με πλήρη πίεση (ροπή ακινητοποίησης) ενώ ο οδοντωτός τροχός κινείται ελάχιστα. Τα πλανητικά γρανάζια φέρουν πλήρες φορτίο δοντιών σε σχεδόν μηδενική ταχύτητα εξόδου. Το λάδι αναδεύεται αντί να κυκλοφορεί — παράγοντας θερμότητα χωρίς τη ροή ψύξης που παρέχει η κανονική περιστροφή. Τα ρουλεμάν των πλανητικών πείρων δέχονται πλήρες ακτινικό φορτίο χωρίς την υδροδυναμική σφήνα λαδιού που εξαρτάται από την ταχύτητα περιστροφής. Αυτή είναι η κατάσταση που προκαλεί την πιο γρήγορη φθορά των ρουλεμάν στις ερπύστριες μπουλντόζας.
Οι περισσότεροι κατασκευαστές συστημάτων μετάδοσης κίνησης σε τροχιές αξιολογούν τις μονάδες τους για μέγιστο 30 δευτερόλεπτα συνεχούς αδράνειας (πλήρης ροπή, μηδενική ταχύτητα εξόδου). Πέρα από τα 30 δευτερόλεπτα, η θερμοκρασία λαδιού κοντά στα ρουλεμάν των πλανητών αυξάνεται πάνω από το όριο αστοχίας της λιπαντικής μεμβράνης. Οι χειριστές μπουλντόζας υπερβαίνουν συστηματικά αυτό το όριο — 60 έως 90 δευτερόλεπτα παρατεταμένης ολίσθησης είναι σύνηθες φαινόμενο κατά την ώθηση παγωμένου υλικού ή τη διάτρηση συμπιεσμένων στρωμάτων. Η μετάδοση κίνησης σε τροχιές πρέπει να σχεδιάζεται για αυτήν την πραγματικότητα, όχι για το θεωρητικό όριο.
Τρεις τρόποι αστοχίας ειδικά για τους οδηγούς τροχιάς μπουλντόζας
Η πιο συνηθισμένη βλάβη που αφορά ειδικά τις μπουλντόζες. Η παρατεταμένη λειτουργία με ροπή στρέψης 80 έως 100% για ώρες ανά βάρδια αυξάνει τη θερμοκρασία του λαδιού πάνω από τους 100 βαθμούς C. Σε αυτές τις θερμοκρασίες, το λάδι οξειδώνεται και χάνει το ιξώδες του. Η μεμβράνη των δοντιών του γραναζιού λεπταίνει. Ξεκινούν μικρο-λακκούβες στις πλευρές του γραναζιού του πλανήτη. Πάνω από 2.000 έως 3.000 ώρες λειτουργίας εν θερμώ, οι λακκούβες εξελίσσονται σε θρυμματισμό και το κιβώτιο ταχυτήτων αναπτύσσει ακουστό θόρυβο υπό φορτίο.
Κατά την ολίσθηση της τροχιάς, ο οδοντωτός τροχός περιστρέφεται αργά ή σταματά ενώ η ροπή του κινητήρα παραμένει στο μέγιστο. Τα πλανητικά γρανάζια φέρουν πλήρες ακτινικό φορτίο, αλλά περιστρέφονται πολύ αργά για να δημιουργήσουν την υδροδυναμική σφήνα λαδιού που κανονικά διαχωρίζει τους κυλίνδρους από τον αγωγό. Τα ρουλεμάν λειτουργούν σε οριακή λίπανση - επαφή μετάλλου με μέταλλο μέσω μιας λεπτής υπολειμματικής μεμβράνης λαδιού. Κάθε συμβάν ολίσθησης αφαιρεί ένα μικροσκοπικό στρώμα επιφάνειας ρουλεμάν. Συσσωρευμένη σε χιλιάδες συμβάντα ολίσθησης ετησίως, η απόσταση του ρουλεμάν αυξάνεται μέχρι τα πλανητικά γρανάζια να ταλαντευτούν και να έρθουν σε επαφή με τον δακτύλιο ανομοιόμορφα.
Οι μπουλντόζες λειτουργούν με την πλήμνη του οδοντωτού τροχού στο επίπεδο του εδάφους ή κάτω από αυτό — συχνά θαμμένη στο υλικό που ωθείται. Σωματίδια άμμου, χαλικιού και κρουσίτου (θρυμματισμένου βράχου) εισέρχονται στη διεπαφή οδοντωτού τροχού με την τροχιά και λειτουργούν ως υλικό λείανσης. Τα δόντια του οδοντωτού τροχού φθείρονται με ρυθμό 2 έως 5 φορές μεγαλύτερο από αυτόν που παρατηρείται στους εκσκαφείς που λειτουργούν στο ίδιο υλικό, επειδή το γρανάζι του μπουλντόζας εμπλέκεται συνεχώς με την τροχιά υπό φορτίο ενώ το υλικό το περιβάλλει. Όταν τα δόντια του οδοντωτού τροχού φθείρονται πέρα από το όριο λειτουργίας, η εμπλοκή της αλυσίδας της τροχιάς γίνεται ασταθής και οι τροχιές μπορούν να εκτροχιαστούν υπό πλευρική φόρτιση.
Λειτουργία αντιγραφής — Ο δεύτερος κύκλος λειτουργίας που διπλασιάζει την απαίτηση ροπής κίνησης της τροχιάς
Οι περισσότερες μπουλντόζες κατηγορίας D6 και μεγαλύτερες διαθέτουν έναν σπαστήρα τοποθετημένο στο πίσω μέρος — ένα εργαλείο με ένα ή περισσότερα στελέχη που διαπερνά και θρυμματίζει βράχους, παγωμένο έδαφος ή συμπιεσμένο υλικό μπροστά από τη λεπίδα. Κατά τη διάρκεια της σπασίματος, το μηχάνημα κινείται αργά προς τα εμπρός (1,5 έως 2,5 χλμ./ώρα), ενώ ο σπαστήρας σέρνεται μέσα στο έδαφος σε βάθη από 300 έως 800 mm.
Η δύναμη σχισίματος προσθέτει άμεσα στην απαίτηση έλξης της ράβδου ρυμούλκησης: ο κινητήρας πρέπει να υπερνικά ΤΟΣΟ την αντίσταση κύλισης των ερπυστριών ΟΣΟ και την αντίσταση διάτμησης του υλικού που σχίζεται. Η συνδυασμένη δύναμη μπορεί να φτάσει τα 120 έως 150% της έλξης της ράβδου ρυμούλκησης μόνο με μπουλντόζα — που σημαίνει ότι η μετάδοση κίνησης της ερπύστριας μπορεί να λειτουργεί στα 120 έως 150% της διατηρούμενης ροπής μπουλντόζας κατά τη διάρκεια των περασμάτων σχισίματος. Αυτή είναι η περίπτωση φόρτισης που καθορίζει τη μέγιστη ονομαστική ροπή της μετάδοσης κίνησης της ερπύστριας, ενώ η διατηρούμενη ροπή μπουλντόζας καθορίζει τη συνεχή ονομαστική ροπή.
Συνέπειες για τον προσδιορισμό του μεγέθους: Μια τροχιά μετάδοσης κίνησης μπουλντόζας πρέπει να έχει διαστασιολογηθεί για δύο ανεξάρτητα κριτήρια: (1) η συνεχής ροπή πρέπει να προσαρμόζεται στην παρατεταμένη έλξη της ράβδου ρυμούλκησης με μπουλντόζα στον κύκλο λειτουργίας 75 έως 85%, ΚΑΙ (2) η μέγιστη ροπή πρέπει να προσαρμόζεται στον συνδυασμό δύναμης μπουλντόζας + ρήξης σε βραχυπρόθεσμη υπερφόρτωση. Μια τροχιά μετάδοσης κίνησης που ικανοποιεί τη ροπή μπουλντόζας αλλά δεν μπορεί να χειριστεί την κορυφή ρήξης θα ενεργοποιήσει την υδραυλική βαλβίδα εκτόνωσης κατά τη διάρκεια της ρήξης — περιορίζοντας το βάθος ρήξης και μειώνοντας την παραγωγικότητα κατά 20 έως 30%.
Πλανητικά κιβώτια ταχυτήτων Korea Ever-Power Track Drive για εφαρμογές μπουλντόζας
Πλανητικά κιβώτια ταχυτήτων με σύστημα μετάδοσης κίνησης τροχιάς →
Πλανητικό κιβώτιο ταχυτήτων με σύστημα μετάδοσης κίνησης τροχιάς για μπουλντόζες — Συχνές ερωτήσεις
Τα πλανητικά κιβώτια ταχυτήτων με ερπυστριοφόρο μηχανισμό κίνησης μπουλντόζας Korea Ever-Power έχουν θερμική ονομαστική τιμή για παρατεταμένη λειτουργία με συντελεστή φορτίου 75 έως 85% — όχι μόνο μέγιστη μηχανική ροπή. Παρέχετε το μοντέλο της μπουλντόζας σας, το λειτουργικό βάρος και τις συνθήκες τοποθεσίας για μια αξιολόγηση θερμικής καταλληλότητας και μια σύσταση διασταύρωσης χωρίς χρέωση.
Επιμέλεια: Cxm
