Как управляется компактный гусеничный погрузчик — и почему гусеничный привод принимает на себя всю нагрузку.
Колесная машина управляет своим движением, поворачивая передние колеса. Компактный гусеничный погрузчик (КТП) управляет движением двух гусениц с разной скоростью — или в противоположных направлениях. В нем нет рулевой оси, нет рулевых тяг, нет геометрии Аккермана. планетарный редуктор привода гусениц С каждой стороны расположен рулевой механизм. Такое конструктивное решение делает CTL чрезвычайно маневренным — он может вращаться на 360 градусов в пределах своей длины гусеницы, — но также делает привод гусеницы наиболее подверженным усталости компонентом всей машины.
Три режима рулевого управления определяют рабочий цикл привода гусеничного трамвая CTL. Постепенный поворот: Одна гусеница движется со скоростью от 80 до 100 тонн, другая — от 30 до 60 тонн, образуя широкую дугу. Разница в скорости создает крутящую нагрузку между двумя приводами гусениц через раму ходовой части. Поворотный момент: Одна гусеница движется вперед, другая неподвижна — машина вращается вокруг неподвижной гусеницы. Неподвижный привод должен сопротивляться обратному вращению под действием силы реакции опоры. Вращение в противоположных направлениях (поворот с нулевым радиусом): Обе гусеницы движутся с одинаковой скоростью в противоположных направлениях — машина вращается на месте. Оба привода работают с полным крутящим моментом одновременно, точно так же, как шарнирное соединение экскаватора с противовращением, но с частотой в 5-10 раз большей, чем обычно.
CTL против колесного мини-погрузчика — почему гусеничный привод заменил колесный привод
Компактный гусеничный погрузчик произошел от колесного мини-погрузчика. Обе машины используют дифференциальное рулевое управление (разница скоростей между левой и правой сторонами). Фундаментальное изменение заключается в контакте с грунтом: резиновые шины стали резиновыми гусеницами. Это изменение трансформировало требования к главной передаче. планетарный редуктор привода колес к планетарному редуктору гусеничного привода — и инженерные последствия выходят далеко за рамки замены выходного интерфейса.
| Параметр | Колесный мини-погрузчик | Компактный гусеничный погрузчик (CTL) |
|---|---|---|
| Зона контакта с землей | 4 шины, всего ~0,12 м2 | 2 дорожки, общая площадь ~0,8 – 1,2 м2 |
| давление грунта | 140 – 220 кПа | 25–45 кПа (в 5–8 раз ниже) |
| Сцепление с грязью/дерном | Плохо — шины врезаются в землю. | Отлично — плавает на поверхности. |
| Усилие рулевого управления при приводе | Трение при скольжении шины (умеренное) | Трение сдвига в дорожках (в 2-3 раза выше) |
| Крутящий момент главной передачи | 5000–12000 Нм | 10 000 – 25 000 Нм (2x) |
| Тип привода | Планетарный привод колес | Планетарный привод гусениц |
| Максимальная скорость | 12–18 км/ч | 10–12 км/ч |
| Повреждение поверхности | Тяжёлый — следы от шин, разрушение газона | Минимальный — распределяет вес |
Компромисс в проектировании гусеничных приводов: Резиновые гусеницы CTL распределяют вес по площади контакта, в 6-10 раз превышающей площадь контакта четырех шин, что значительно снижает давление на грунт и позволяет работать на мягких грунтах, готовых ландшафтах и внутренних поверхностях. Однако большая площадь контакта также означает большее сопротивление рулевому управлению: для поворота резиновой гусеницы по поверхности земли привод гусеницы должен преодолеть трение сдвига всей площади контакта гусеницы с землей. Это трение рулевого управления в 2-3 раза выше, чем трение трения шин колесного мини-погрузчика, что требует привода гусеницы с крутящим моментом в 2 раза большей, чем у эквивалентного колесного привода.
Частота встречного вращения — почему рельсовые приводы CTL выдерживают больше двунаправленных циклов нагрузки, чем любые другие машины.
Экскаватор совершает от 150 до 300 поворотов в противоположных направлениях за смену. Компактный гусеничный погрузчик совершает от 500 до 1500 поворотов в противоположных направлениях за смену, а также добавляет от 1500 до 3000 событий рулевого управления с дифференциальной скоростью, когда один привод гусеницы работает быстрее другого. Общее количество событий двунаправленной или дифференциальной погрузки за смену составляет от 2000 до 4500 — это самый высокий показатель среди всех гусеничных машин.
Гусеничные погрузчики работают в стесненных условиях — при благоустройстве приусадебных участков, демонтаже внутренних помещений, в сельскохозяйственных постройках, на складских площадках. Машина постоянно маневрирует вокруг препятствий, заезжает задним ходом в углы, разворачивается в ограниченных пространствах и меняет направление движения между задачами. Каждое изменение направления движения — это событие, требующее перемещения гусениц. Экскаватор меняет направление движения каждые 5–10 минут; гусеничный погрузчик — каждые 15–30 секунд во время активных погрузочных и земляных работ.
При 3000 поворотах руля за смену, 250 сменах в год и целевом сроке службы машины в 5000 часов: планетарные шестерни гусеничного привода выдерживают приблизительно 3,75 миллиона циклов дифференциальной нагрузки. Подшипники планетарного пальца выдерживают такое же количество частичных или полных радиальных реверсов нагрузки. Это в 2,5–3 раза превышает требования к усталостной прочности гусеничного привода экскаватора — несмотря на то, что гусеничный привод весит в десять раз меньше экскаватора. При проектировании гусеничных приводов экскаватора определяющим фактором является усталостная прочность, а не крутящий момент.
Резиновые гусеницы против стальных гусениц — как тип гусениц влияет на конструкцию привода.
Большинство гусеничных машин с гусеничным приводом работают на резиновых гусеницах со встроенными стальными кордами, а не на стальных цепных гусеницах, используемых на экскаваторах, бульдозерах и гусеничных кранах. Резиновая гусеница изменяет механику зацепления звездочки с гусеницей, контроль натяжения и профиль вибрации, которому подвергается планетарный редуктор гусеничного привода.
Резиновые гусеницы используют внутренние приводные выступы (формованные резиновые зубья), которые входят в зацепление с зубьями ведущей звездочки. Зацепление более мягкое, чем стальная сетка цепных гусениц, что приводит к меньшему уровню ударного шума и вибрации. Однако резиновые приводные выступы изнашиваются быстрее, чем стальные, особенно на твердых поверхностях (бетон, асфальт). Изношенные выступы уменьшают эффективную глубину зацепления ведущей звездочки, увеличивая риск соскока гусеницы при резком вращении в противоположных направлениях на твердом грунте.
Резиновые гусеницы натягиваются гидравлическим или пружинным роликом, поддерживая постоянное предварительное натяжение на звездочке. Это предварительное натяжение создает непрерывную радиальную силу на подшипниках звездочки (и, следовательно, на выходных подшипниках привода гусеницы) даже когда машина неподвижна. Стальные цепные гусеницы также несут натяжение, но податливость резиновой гусеницы позволяет более динамично изменять натяжение при изменении направления движения, создавая колеблющиеся радиальные нагрузки на выходной подшипник привода гусеницы.
Гусеничные погрузчики работают в условиях, чувствительных к шуму, — в жилых районах, коммерческих зданиях, закрытых помещениях. Резиновые гусеницы снижают уровень шума, передаваемого через грунт, но планетарный редуктор гусеничного привода становится основным источником шума на рабочих скоростях. Для обеспечения комфорта оператора и соответствия требованиям к уровню шума в окрестностях гусеничные приводы требуют более жестких допусков на зубья шестерен и меньшего люфта, чем гусеничные приводы экскаваторов. Свист шестерен на скорости 10 км/ч, который был бы неслышен на экскаваторе, отчетливо слышен в относительно тихой кабине гусеничного погрузчика.
Расчет параметров привода гусеничного трака CTL — где решающее значение имеет крутящий момент рулевого управления, а не крутящий момент привода.
В экскаваторе или бульдозере гусеничный привод рассчитывается исходя из крутящего момента — силы, необходимой для движения машины вперед при преодолении уклона и сопротивления качению. В гусеничном ходу критическое условие расчета отличается: крутящий момент рулевого управления при вращении в противоположных направлениях на поверхности с высоким коэффициентом трения превышает крутящий момент при прямолинейном движении в 1,5–2,5 раза.
Соотношение крутящего момента рулевого управления и крутящего момента привода составляет 14:1. Это определяющая характеристика при выборе гусеничного привода. Инженер, который рассчитывает гусеничный привод, исходя из крутящего момента при прямолинейном вращении (155 Нм в этом примере) и применяет даже большой коэффициент запаса прочности 3,0, указал бы привод с крутящим моментом 465 Нм, который вышел бы из строя при первой же попытке вращения в противоположных направлениях на бетоне. Крутящий момент рулевого управления на поверхностях с высоким коэффициентом трения является определяющим фактором нагрузки, и он должен лежать в основе выбора.
Три типа отказов, определяющие решения о замене привода путевого механизма CTL.
Наиболее распространенная причина поломки гусеничного привода. При более чем 3000 поворотах руля за смену подшипники планетарного пальца накапливают циклы усталости в 3 раза быстрее, чем у экскаватора. Игольчатые подшипники начинают покрываться точечными повреждениями через 2000–4000 часов — раньше, чем в любом другом гусеничном приводе с тем же крутящим моментом. Симптомы: усиление шума при движении на низких скоростях, слышимые щелчки при обратном вращении, металлические частицы в масле.
По мере износа резиновых зубьев гусеницы глубина зацепления между зубьями и зубьями звездочки уменьшается. Оставшаяся площадь контакта принимает на себя всю ведущую и управляющую силу, концентрируя напряжение на меньшей поверхности зубьев звездочки. За этим следует ускоренный износ звездочки, и изношенный контакт между звездочкой и зубьями позволяет гусенице проскальзывать при резком вращении в противоположных направлениях. Проскальзывание гусеницы на гусеничном погрузчике с загруженным ковшом представляет собой непосредственную опасность опрокидывания.
Гусеничные приводы CTL с гидравлическими двигателями обычно имеют сливную линию корпуса, которая возвращает масло, вытекающее изнутри, в бак. На гусеничных приводах CTL, работающих в пыльных, грязных или морозных условиях, сливная линия корпуса может засориться или заблокироваться. Давление внутри корпуса двигателя и редуктора повышается до тех пор, пока не превысит пропускную способность уплотнения — в результате чего вырывается двухконусное уплотнение или уплотнение вала двигателя, и гидравлическое масло выливается на землю. Машина немедленно теряет ход с этой стороны.
Планетарный редуктор привода гусениц для компактных гусеничных погрузчиков — часто задаваемые вопросы.
Планетарные редукторы для гусеничных приводов Korea Ever-Power CTL рассчитаны на сверхвысокое количество циклов рулевого управления, характерное для компактных гусеничных погрузчиков. Диапазон крутящего момента: от 3000 до 25000 Нм, двухступенчатые и трехступенчатые, с возможностью сопоставления с оригинальными запчастями всех основных марок гусеничных погрузчиков. Укажите модель вашей машины для получения рекомендаций по техническим характеристикам.
Редактор: Cxm
