Dua Mesin, Satu Jalan — Bagaimana Mesin Reklamasi dan Mesin Perata Tanah Menggunakan Penggerak Roda Secara Berbeda
Mesin perata jalan dan mesin perata permukaan jalan adalah mesin yang berbeda yang sering bekerja pada proyek yang sama — mesin perata jalan menghancurkan permukaan jalan yang ada, dan mesin perata permukaan jalan membentuk kembali material daur ulang menjadi profil jalan baru. Keduanya menggunakan roda gigi planet penggerak rodaNamun dengan persyaratan kecepatan, torsi, dan presisi yang pada dasarnya berbeda.
Mesin penggerak sendiri (20 hingga 35 ton) dengan rotor pemotong yang menghancurkan aspal, beton, atau tanah yang distabilkan hingga kedalaman 150 hingga 500 mm. Rotor tersebut mengkonsumsi daya 300 hingga 600 HP — 60 hingga 80% daya mesin. Kecepatan kerja: 2 hingga 8 km/jam. Kecepatan gerak mengontrol kedalaman pemotongan dan ukuran partikel material daur ulang: terlalu cepat menghasilkan hasil yang kasar dan bergradasi buruk; terlalu lambat menghasilkan serbuk halus yang terlalu banyak diproses sehingga melemahkan lapisan dasar. Akurasi kecepatan: ±3 hingga 5% untuk kualitas daur ulang yang konsisten.
Mesin artikulasi enam roda (14 hingga 25 ton) dengan bilah (papan cetakan) 3,7 hingga 7,3 meter yang dipasang di antara gandar depan dan belakang. Bilah tersebut membentuk, meratakan, dan menghaluskan permukaan jalan. Kecepatan kerja: 3 hingga 8 km/jam untuk perataan kasar, 5 hingga 12 km/jam untuk perataan halus. Kontrol bilah yang dipandu GPS atau laser menyesuaikan posisi bilah 10 hingga 20 kali per detik berdasarkan sinyal kemiringan waktu nyata — dan efektivitas penyesuaian ini bergantung pada kecepatan tanah yang konstan dan dapat diprediksi. Akurasi kecepatan: ±1 hingga 2% untuk kualitas akhir kemiringan GPS.
Motor grader ini memiliki konfigurasi penggerak roda yang unik: gandar belakang merupakan susunan tandem dengan empat roda (dua di setiap sisi) yang digerakkan melalui satu gearbox planet di setiap sisi, dan gandar depan memiliki dua roda kemudi yang mungkin digerakkan atau tidak. Susunan tandem belakang mendistribusikan berat mesin ke empat titik kontak — mengurangi tekanan tanah pada permukaan yang baru diratakan dan memberikan traksi pada material lepas di mana susunan roda tunggal akan berputar.
Penggerak roda pada mesin pengolah tanah menghadapi tantangan yang mirip dengan mesin pemanen pakan ternak: rotor pemotong mengonsumsi sebagian besar daya mesin, sehingga daya yang tersisa untuk penggerak terbatas. Pada mesin pengolah tanah berdaya 500 HP yang memotong aspal keras setebal 300 mm, rotor dapat mengonsumsi 400 HP — hanya menyisakan 100 HP untuk penggerak roda guna mendorong beban 30 ton melewati hambatan pemotongan dengan kecepatan 3 km/jam. Efisiensi penggerak roda (rasio daya traksi pada roda terhadap daya hidrolik pada motor) secara langsung menentukan apakah mesin mempertahankan kecepatan target atau tersendat akibat gaya reaksi pemotongan.
Gandar belakang tandem pada motor grader menghadirkan tantangan distribusi torsi yang unik untuk jenis mesin ini. Penggerak tandem mentransfer torsi ke empat roda belakang melalui kotak transfer penggerak rantai atau roda gigi yang menghubungkan roda atas dan bawah di setiap sisi. Kotak roda gigi planet menggerakkan poros input tandem — dan kotak transfer mendistribusikan torsi secara merata antara roda atas dan bawah. Jika rantai kotak transfer meregang atau jalinan roda gigi aus, distribusi torsi menjadi tidak merata — roda dengan torsi lebih besar mendorong lebih keras dan roda dengan torsi lebih kecil memberikan traksi yang lebih sedikit. Pada permukaan yang baru diratakan, torsi yang tidak merata dapat meninggalkan bekas ban yang berbeda dari roda atas dan bawah — terlihat sebagai garis goresan paralel pada permukaan yang seharusnya dihaluskan oleh grader.
Opsi penggerak roda depan pada grader menambah traksi pada permukaan yang longgar — menarik gandar depan melalui material yang tidak dapat didorong oleh gandar belakang saja. Saat diaktifkan, penggerak roda depan menambah traksi tambahan sebesar 30 hingga 50% — tetapi juga menambah hambatan kemudi (karena roda depan yang digerakkan menahan putaran) dan mengubah karakteristik penanganan mesin. Operator harus menyesuaikan teknik mengemudi saat penggerak roda depan diaktifkan — dan penggerak roda harus memberikan pengaktifan torsi yang halus dan progresif tanpa lonjakan traksi tiba-tiba yang dapat menghentakkan bilah keluar dari posisi yang dikontrol GPS.
Presisi Tingkat GPS — Bagaimana Stabilitas Kecepatan Penggerak Roda Menentukan Kualitas Permukaan Jalan
Motor grader modern menggunakan kontrol bilah berbasis GPS atau laser yang menyesuaikan elevasi bilah dan kemiringan melintang 10 hingga 20 kali per detik. Sistem kontrol menghitung posisi bilah yang dibutuhkan berdasarkan model permukaan desain dan posisi mesin saat ini — dan menggerakkan silinder hidrolik bilah agar sesuai. Kecepatan penyesuaian bilah (seberapa cepat bilah dapat bergerak ke posisi yang benar) terbatas: biasanya 10 hingga 50 mm per detik untuk perataan halus. Jika mesin bergerak lebih cepat daripada kemampuan bilah untuk menyesuaikan diri, kualitas permukaan akan menurun — bilah tidak dapat mengikuti profil desain secara akurat karena selalu berusaha mengejar perubahan posisi yang disebabkan oleh kecepatan pergerakan.
Itu penggerak roda gigi planet Harus menghasilkan kecepatan konstan agar sesuai dengan kemampuan penyesuaian bilah. Jika kecepatan tanah bervariasi sebesar ±5% (akibat gesekan roda gigi, variasi traksi, atau fluktuasi tekanan hidrolik), sistem kontrol bilah menerima input kecepatan yang terus berubah — dan harus menyesuaikan posisi bilah untuk mengkompensasi variasi kecepatan di samping perubahan desain permukaan. Permintaan kompensasi kecepatan ini mengkonsumsi bandwidth penyesuaian bilah yang seharusnya tersedia untuk koreksi akurasi permukaan — mengurangi toleransi permukaan yang dapat dicapai dari ±3 mm (pada kecepatan konstan) menjadi ±8 hingga 12 mm (pada variasi kecepatan ±5%).
Nilai ekonomi dari presisi ini sangat besar. Permukaan jalan yang diselesaikan dengan toleransi ±3 mm memenuhi spesifikasi Indeks Kekasaran Internasional (IRI) untuk perkerasan jalan raya tanpa koreksi. Permukaan yang diselesaikan dengan toleransi ±10 mm memerlukan penggilingan dan pelapisan ulang — menambah biaya USD 2 hingga 5 per meter persegi untuk pekerjaan koreksi. Pada jalur sepanjang 1 km x 7 m (7.000 m2), perbedaan biaya antara toleransi permukaan ±3 mm dan ±10 mm adalah USD 14.000 hingga 35.000 — yang secara langsung disebabkan oleh stabilitas kecepatan penggerak roda yang bergantung pada kontrol bilah grader.
Persyaratan konsistensi kecepatan juga memengaruhi mesin daur ulang—tetapi karena alasan yang berbeda. Pada mesin daur ulang, kecepatan gerak di permukaan tanah mengontrol jumlah benturan rotor per meter linier permukaan jalan. Pada kecepatan 3 km/jam dengan rotor 150 rpm dan 20 alat pemotong, permukaan menerima sekitar 600 benturan per meter. Pada kecepatan 4 km/jam (33% lebih cepat), kepadatan benturan turun menjadi sekitar 450 per meter—menghasilkan hasil yang lebih kasar dan kurang seragam. Kekuatan tekan material dasar daur ulang bergantung pada distribusi ukuran partikel, yang pada gilirannya bergantung pada kepadatan benturan. Mesin daur ulang yang memvariasikan kecepatannya sebesar ±10% di sepanjang lebar jalan menghasilkan lapisan dasar dengan kekuatan yang bervariasi—menciptakan pola penurunan diferensial yang muncul sebagai retakan dan alur pada perkerasan jadi dalam waktu 2 hingga 5 tahun masa pakai.
Pengoperasian Suhu Aspal — Penggerak Roda pada Material Daur Ulang Panas
Mesin pengolah aspal yang melakukan daur ulang panas di tempat (memanaskan aspal yang ada sebelum digiling) menghasilkan material daur ulang pada suhu 100 hingga 160 derajat Celcius. Roda mesin pengolah aspal melaju melalui material panas ini — dan ban serta penggerak roda terpapar suhu permukaan yang jauh melebihi kondisi pertanian atau lokasi konstruksi normal. Suhu rumah penggerak roda dapat mencapai 70 hingga 90 derajat Celcius akibat perpindahan panas radiasi dan konduksi dari material daur ulang panas — meningkatkan suhu oli internal hingga 100 hingga 120 derajat Celcius bahkan dalam kondisi lingkungan yang sedang.
Material penyegel harus mampu menahan suhu tinggi ini secara terus menerus selama proses daur ulang — biasanya 2 hingga 4 jam per kilometer jalur. Segel NBR standar (dengan rating hingga 100 derajat C) kurang memadai; segel FKM (dengan rating hingga 200 derajat C) memberikan margin yang cukup. Kompon ban juga harus mampu menahan kontak dengan material panas — ban konstruksi standar melunak dan mempercepat keausan pada suhu di atas 80 derajat C, dan beberapa mesin daur ulang panas menggunakan kompon ban tahan panas atau roda baja untuk poros belakang yang berjalan langsung melalui material yang dipanaskan.
Mesin daur ulang dingin (yang menambahkan semen, kapur, atau emulsi bitumen ke material yang telah dihaluskan tanpa pemanasan) beroperasi pada suhu ruangan — tetapi bahan tambahan kimia tersebut menghadirkan tantangan tersendiri bagi sistem penggerak roda. Bubur semen (pH 12 hingga 13) terciprat ke rumah penggerak roda dan merusak segel dan cat standar. Emulsi bitumen melapisi rumah penggerak roda dengan lapisan lengket yang menahan panas, sehingga mengurangi efektivitas pendinginan konvektif — meningkatkan suhu oli sebesar 10 hingga 15 derajat Celcius di atas suhu dasar rumah penggerak roda yang bersih. Kedua jenis bahan kimia tersebut memerlukan pencucian bertekanan setiap hari pada permukaan penggerak roda untuk mencegah penumpukan lapisan secara kumulatif.
Pemilihan ban pada mesin pengolah material daur ulang juga memengaruhi spesifikasi penggerak roda. Pada daur ulang panas di tempat, ban belakang melewati material pada suhu 100 hingga 160 derajat Celcius — dan senyawa karet standar melunak, berubah bentuk, dan aus dengan cepat pada suhu ini. Beberapa mesin pengolah material daur ulang panas menggunakan roda baja pada poros belakang untuk pemotongan, dan beralih ke ban karet untuk transfer di jalan. Konfigurasi roda baja mengubah radius putaran sebesar 5 hingga 15% dibandingkan dengan ban karet — dan rasio gigi penggerak roda harus memperhitungkan perubahan ini untuk mempertahankan kecepatan pemotongan yang tepat. Kotak roda gigi dua kecepatan atau motor perpindahan variabel memberikan fleksibilitas untuk mengoptimalkan kecepatan untuk mode pemotongan roda baja dan transfer ban karet.
Tiga Mode Kegagalan untuk Penggerak Roda pada Mesin Perata Jalan dan Mesin Pembersih Jalan
Rotor pemotong pada mesin perata jalan menghasilkan getaran sebesar 3 hingga 15 g pada titik pemasangan penggerak roda — sebanding dengan mesin penghancur batu. Setiap alat berujung karbida yang mengenai permukaan aspal menghasilkan benturan yang merambat melalui rangka mesin ke penggerak roda. Getaran tersebut menyebabkan kerusakan bantalan Brinelling palsu dan gesekan gigi roda gigi yang sama seperti yang dijelaskan untuk mesin penghancur batu (WD-07) — tetapi dengan amplitudo yang agak lebih rendah karena rangka mesin perata jalan lebih berat dan lebih kaku daripada rangka mesin penghancur batu, sehingga memberikan peredaman getaran yang lebih baik. Penggerak roda tetap harus ditentukan dengan beban awal bantalan yang lebih tinggi dan pengencang yang dikunci dengan ulir — spesifikasi gearbox konstruksi jalan standar tidak mencukupi.
Pada motor grader yang dipandu GPS, pulsasi kecepatan penggerak roda ±3 hingga 5% mengonsumsi bandwidth penyesuaian bilah dan menurunkan toleransi permukaan yang dapat dicapai dari ±3 mm menjadi ±8 hingga 12 mm. Pulsasi dapat berasal dari tiga sumber: cogging jala gigi (periodik, pada frekuensi kontak gigi), riak pompa hidrolik (periodik, pada frekuensi piston pompa), dan variasi traksi (acak, dari perubahan cengkeraman permukaan). Dari ketiganya, cogging jala gigi adalah yang paling bermasalah karena kontinu dan tidak dapat dikompensasi oleh sistem kontrol bilah — sistem memperlakukannya sebagai perubahan kecepatan nyata dan menyesuaikan bilah sesuai dengan itu, menghasilkan gelombang permukaan periodik pada panjang gelombang cogging. Pada grader yang beroperasi pada kecepatan 6 km/jam dengan gearbox 40:1 dan roda gigi keluaran 30 gigi, panjang gelombang cogging kira-kira 55 mm — terlihat sebagai gelombang halus pada permukaan yang telah selesai yang dapat dideteksi oleh penggaris lurus tetapi mungkin lolos pengukuran IRI. Seiring waktu, beban lalu lintas secara bertahap mengikis puncak-puncak gelombang permukaan jalan—menghasilkan permukaan yang semakin kasar yang pada akhirnya gagal memenuhi ambang batas IRI dan memerlukan perawatan penggerindaan yang mahal.
Pada operasi daur ulang panas di tempat, rumah penggerak roda menyerap panas radiasi dan konduksi dari material daur ulang pada suhu 100 hingga 160 derajat C. Suhu permukaan rumah dapat mencapai 70 hingga 90 derajat C — meningkatkan suhu oli internal hingga titik di mana oli mineral standar dan segel NBR berada pada atau melampaui batas termalnya. Satu kali proses daur ulang panas selama 4 jam pada hari musim panas (suhu sekitar 35 derajat C) dapat menghasilkan suhu oli yang berkelanjutan sebesar 115 hingga 130 derajat C — kondisi yang dapat merusak oli mineral dalam waktu 100 hingga 200 jam dan mengeraskan segel NBR dalam satu musim. Kerusakan termal terakumulasi dengan setiap pekerjaan daur ulang panas dan tidak dapat dipulihkan hanya dengan penggantian oli — material segel harus diganti setelah mengeras.
Pertanyaan yang Sering Diajukan
Korea Ever-Power menyediakan penggerak roda konstruksi jalan dengan torsi 5.000 hingga 40.000 Nm untuk mesin pengolah tanah, penstabil, dan motor grader dengan akurasi kecepatan setara GPS dan perlindungan termal daur ulang panas.
Editor: Cxm
