Waarom een freesmachine drie of vier rupsaandrijvingen nodig heeft in plaats van twee.
Een koudfreesmachine (ook wel koudfrees of wegenfrees genoemd) verwijdert asfalt of beton tot een precieze diepte met behulp van een roterende freesdrum. De machine moet de freesdiepte binnen ±2 mm houden – een tolerantie die kleiner is dan die van welke andere rupsbandmachine voor de bouw dan ook. Om deze precisie te bereiken, rijdt de machine op drie of vier onafhankelijk in hoogte verstelbare rupsbanden, elk met een eigen planetaire tandwielkast met rupsaandrijving.
Elke rupsbandpoot schuift onafhankelijk van elkaar uit of in via een hydraulische cilinder, waardoor de betreffende hoek van de machine omhoog of omlaag gaat. De diepte van de maaitrommel wordt bepaald door de relatieve hoogte van de poten. Bij een weg met een dwarshelling van 2% moeten de linker- en rechterpoten zich op verschillende hoogtes bevinden, en moeten de voor- en achterpoten verschillen als de lengtegraad verandert. Elke rupsbandaandrijving werkt op zijn eigen hoogte, soms met een hoogteverschil van 100 tot 200 mm tussen de hoogste en laagste poot.
Wanneer de poten zich op verschillende hoogtes bevinden, kantelt de machine. De laagste poot draagt het meeste gewicht; de hoogste draagt het minste. Bij een machine van 2 meter breed met een hoogteverschil van 150 mm tussen de linker en rechter poot, draagt de onderste kant ongeveer 60 tot 651 ton van het machinegewicht. Elke rupsaandrijving moet worden gedimensioneerd voor de meest ongunstige (laagste) positie – niet voor het gemiddelde kwart van een machine die horizontaal staat.
Alle drie of vier rupsaandrijvingen moeten de machine met dezelfde voorwaartse snelheid (5 tot 30 m/min) voortbewegen, maar elke aandrijving werkt op een andere ondergrond, op een andere hoogte, met een andere contacthoek en een ander gewicht. Het hydraulische circuit moet de vloeistofstroom naar elke aandrijving in verhouding tot de belasting in evenwicht brengen, en elke rupsaandrijving moet een constante snelheid per eenheid vloeistofstroom leveren om de machine-uitlijning te behouden tijdens een freesbewerking van 500 meter.
Reactiekrachten van de snijtrommel — De zijdelingse belasting die de machine van zijn lijn duwt
De freesdrum draait loodrecht op de rijrichting en snijdt horizontaal over de breedte van de weg. De tanden grijpen aan de voorzijde in het wegdek en verlaten het aan de achterzijde. Deze aangrijping genereert twee reactiekrachtcomponenten waartegen de rupsaandrijvingen weerstand moeten bieden:
Net als bij een sleufgraafmachine: de snijtanden duwen de machine achteruit, tegen de rijrichting in. De rupsaandrijvingen moeten deze reactie overwinnen om de voorwaartse beweging te behouden. Bij een trommel van 2 meter die 50 mm asfalt snijdt met een snelheid van 15 m/min, bedraagt de longitudinale reactie doorgaans 30.000 tot 60.000 N – relatief laag vergeleken met een rotsgraafmachine, maar wel urenlang aanhoudend.
De trommel snijdt van de ene kant van de machine naar de andere. De tanden aan de voorrand duwen het materiaal zijdelings richting de transportband. Deze zijdelingse kracht – 80.000 tot 200.000 N bij grote koudfreesmachines – probeert de hele machine zijwaarts van de freeslijn af te duwen. De rupsaandrijvingen aan de belaste zijde moeten deze zijdelingse kracht weerstaan door wrijving tussen de rupsband en de ondergrond. Geen enkele andere rupsmachine ondervindt tijdens normaal gebruik een aanhoudende zijdelingse kracht van deze omvang.
| Machineklasse | Gewicht (t) | Trommelbreedte | Rupsbandaandrijvingen | Laterale kracht | Koppel per aandrijving |
|---|---|---|---|---|---|
| Klein (compact) | 8 – 15 | 500 – 1.000 mm | 3 | 30 – 60 kN | 8.000 – 18.000 Nm |
| Middelgroot (halve rijstrook) | 20 – 30 | 1.000 – 1.500 mm | 4 | 60 – 120 kN | 15.000 – 30.000 Nm |
| Groot (volledige rijstrook) | 30 – 45 | 1.500 – 2.200 mm | 4 | 120 – 200 kN | 25.000 – 50.000 Nm |
Dimensionering van de rupsaandrijving voor een koudfreesmachine met volledige baan
De verborgen beperking — laterale stabiliteit: De koppelberekening levert 6155 Nm op – bescheiden vergeleken met graafmachines of bulldozers. Maar de zijwaartse kracht van de frees (totaal 160.000 N) moet worden opgevangen door wrijving tussen de rupsbanden en de grond. Als de steunpoten aan de belaste zijde niet voldoende gewicht dragen om de benodigde wrijvingskracht te genereren om de zijwaartse druk te weerstaan, drijft de machine zijwaarts af en wijkt de freeslijn af. Daarom zijn de steunpoten van freesmachines zwaar geballast en is het aandrijftandwiel laag op de poot geplaatst – om de verticale kracht en daarmee de zijwaartse wrijvingscapaciteit te maximaliseren.
Drie specifieke storingsmodi voor rupsbandaandrijvingen van freesmachines
De zijdelingse kracht van de freesdrum (80.000 tot 200.000 N in totaal) wordt via het machineframe overgebracht op de rupsbanden. Elke belaste rupsband absorbeert 40 tot 60% van de totale zijdelingse kracht als zijdelingse belasting op het contactvlak tussen de rupsband en de grond. Deze zijdelingse belasting wordt via het tandwiel overgebracht op het uitgaande lager van de rupsbandaandrijving als een axiale kracht – een belastingsrichting waarvoor het standaard radiale lager niet is geoptimaliseerd. Gedurende duizenden freesuren veroorzaakt deze aanhoudende axiale overbelasting slijtage aan het drukvlak van het uitgaande lager, waardoor de axiale speling toeneemt en het tandwiel 1 tot 3 mm zijdelings kan verschuiven – voldoende om ongelijkmatige slijtage van de rupsband en uiteindelijk ontsporing te veroorzaken.
Koudfrezen produceert een continue stroom asfaltgranulaat (RAP – gerecycled asfalt) die rond en onder de machine neervalt. De rupsaandrijvingen, gemonteerd aan de onderkant van elke poot, werken in een wolk van schurende asfaltdeeltjes vermengd met hete bitumen. Deze deeltjes zijn plakkeriger en schurender dan natuurlijke grond – het bitumenbindmiddel hecht zich aan de afdichtingsvlakken en behuizingsoppervlakken, waardoor harde aggregaatdeeltjes tegen het afdichtingsvlak worden vastgehouden. Na 1000 tot 2000 uur zorgt de combinatie van hechting en slijtage ervoor dat de afdichting sneller degradeert dan bij een schone-grondconstructie.
Bij drie of vier onafhankelijke rupsaandrijvingen slijt elke aandrijving in een ander tempo – afhankelijk van de positie (links voor, rechts voor, midden achter, enz.) en het aandeel van het machinegewicht dat elke aandrijving draagt tijdens elke freesgang. Na 2000 tot 4000 uur kan de speling in de zwaarst belaste aandrijving 2 tot 3 keer zo groot worden als in de lichtst belaste aandrijving. Deze ongelijke speling zorgt voor verschillende snelheidsreacties bij veranderingen in de voedingssnelheid, waardoor de machine even gaat gieren of krabben – een verschuiving van de freeslijn met 5 tot 15 mm. Bij snelwegprojecten met strikte toleranties voor de rijstrookrand is dit krabben onacceptabel.
Planetaire tandwielkast met rupsaandrijving voor freesmachines — Veelgestelde vragen
Korea Ever-Power levert planetaire tandwielkasten voor koudfreesmachines in sets van 3 of 4, met koppels van 5.000 tot 50.000 Nm. Deze tandwielkasten hebben een compacte montage, gecombineerde radiaal-axiale uitgaande lagers en FKM-afdichtingen voor optimale weerstand tegen asfaltdeeltjes. Geef uw machinemodel op voor een aanbeveling voor een passende set.
Redacteur: Cxm
