Сила цепной реакции — уникальная нагрузка для траншейных гусеничных приводов.
Цепь для траншейной прокладки представляет собой непрерывную петлю из режущих зубьев, установленных на стреле, которая опускается в землю. Цепь вращается со скоростью от 1 до 3 м/с, и каждый зуб срезает кусочек грунта или породы с поверхности траншеи. Согласно ньютоновской механике, сила резания, которую зубья оказывают на грунт, создает равную и противоположно направленную силу реакции на машину — направленную назад, против направления движения.
Он планетарный редуктор привода гусениц Необходимо обеспечить движение машины вперед, преодолевая эту реактивную силу, с контролируемой и постоянной скоростью. Реактивная сила не является постоянной — она колеблется при входе и выходе каждого зуба из режущей поверхности и резко возрастает при столкновении зуба с твердой породой, валуном или подземными коммуникациями. Гусеничный привод должен поглощать эти колебания, не изменяя скорость подачи вперед.
Зубья цепи режут вверх (от дна траншеи, к поверхности). Горизонтальная составляющая силы резания давит назад на раму машины. На крупногабаритном траншеекопателе для прокладки трубопроводов, режущем скальную породу на глубине 1,5 м, суммарная сила реакции цепи может достигать 80 000–150 000 Н — что сопоставимо с тяговым усилием бульдозера класса D7. Но в отличие от бульдозера (который перемещает определенный объем материала), сила реакции траншеекопателя колеблется в пределах ±30–501 ТН от зуба к зубу по мере изменения твердости материала по всей поверхности траншеи.
Гусеничный привод толкает вперед, а режущая цепь толкает назад — конечная передача обеспечивает баланс сил при контролируемой скорости подачи.
Каменистая почва против грунта — два принципиально разных режима работы гусеничного привода.
Разница между рытьем траншей в грунте и рытьем траншей в скале заключается не только в степени — она полностью меняет характер нагрузки на путевой поток. Рытье траншей в грунте создает умеренные, относительно стабильные силы реакции. Рытье траншей в скале создает высокие, резко колеблющиеся силы реакции с пиками удара, которые могут в 3 раза превышать средние значения.
| Параметр | Рытье траншей в грунте (глина/песок) | Прокладка траншей в скальных породах (известняк/песчаник) |
|---|---|---|
| Типичный вес машины | 5 – 25 т | 30 – 65 т |
| Глубина траншеи | 0,3 – 2,0 м | 0,5 – 3,0 м |
| Скорость подачи | 3–15 м/мин | 0,3 – 3 м/мин |
| Сила цепной реакции | 15 000 – 50 000 С | 80 000 – 200 000 С |
| Колебание силы | ±10 – 20% | ±30 – 50% |
| Ударный шип (валун/инструментальный камень) | в среднем 1,5x | 2,5 – 3x в среднем |
| Крутящий момент привода гусеницы на одну гусеницу | 8000 – 25000 Нм | 40 000 – 100 000 Нм |
| Рекомендуемый SF | 1.5 | 2.0 – 2.5 |
Почему стоимость прокладки траншей для скальных пород в Сан-Франциско в 2,0–2,5 раза выше, чем при использовании любого экскаватора или бульдозера: Колебания силы ±50%, обусловленные изменением материала зубьев, приводят к тому, что пиковый мгновенный крутящий момент регулярно достигает 150% от среднего значения. Кроме того, ударные нагрузки от валунов или твердых включений добавляют еще множитель от 2,5 до 3. В совокупности это создает отношение пикового крутящего момента к среднему значению от 3,7 до 4,5 в условиях скальных пород — самое высокое среди всех применений гусеничных приводов, работающих в условиях длительной эксплуатации. Коэффициент запаса прочности (SF) от 2,0 до 2,5 покрывает статистическое распределение этих пиков, гарантируя, что редуктор выдержит самые суровые условия скальных пород в течение всего срока службы.
Стабильность скорости подачи — почему гусеничный привод определяет качество траншеи.
Траншея для трубопровода имеет три критически важных параметра: глубину (определяемую положением стрелы), ширину (определяемую шириной цепи плюс скоростью подачи) и угол наклона стенки (определяемый взаимодействием скорости цепи и скорости подачи). Гусеничный привод контролирует скорость подачи — и, следовательно, напрямую влияет на ширину траншеи и качество стенок.
Если гусеничный привод толкает машину вперед быстрее, чем цепь может отводить материал, зубья цепи вынуждены вырезать более широкую дугу, образуя траншею шире, чем ширина цепи. Траншея, превышающая ширину цепи, требует больше подстилающего материала, больше засыпки и больше уплотнения, что увеличивает стоимость каждого метра проложенного трубопровода.
Если привод гусеничного трала не может поддерживать заданную скорость подачи, противодействуя силе цепной реакции (застревая или замедляясь при пиковых нагрузках), цепь рециркулирует через уже нарезанный материал, что приводит к потере энергии, перегреву зубьев и полировке стенок траншеи. Полированные стенки в глинистых грунтах теряют зависящее от шероховатости фрикционное сцепление с засыпкой, что снижает качество крепления трубы.
Если скорость движения гусеничного привода колеблется в зависимости от изменений силы цепной реакции — ускоряясь в мягких зонах и замедляясь в твердых — расстояние от стрелы до земли изменяется в зависимости от наклона машины вперед. В результате получается волнистое дно траншеи, не соответствующее допустимому уклону трубопровода (обычно ±25 мм на любом 3-метровом участке). Трубопровод не может следовать волнам, и требуется выравнивание или перепланировка — что обходится в 10-20 раз дороже за метр, чем если бы работа была выполнена правильно с первого раза.
Расчет крутящего момента при рытье траншей — подбор размера гусеничного привода для траншеекопателя для прокладки траншей в скальном грунте.
Обратите внимание, что сила цепной реакции составляет 711 ТН от общего требуемого крутящего момента гусеничного привода — это намного больше, чем сопротивление качению (161 ТН) или сопротивление уклону (131 ТН). Это определяющая характеристика при выборе гусеничного привода для траншеекопателя: спецификация определяется силой реакции рабочего инструмента, а не весом машины или рельефом местности. Траншеекопатель на ровной местности с нулевым сопротивлением качению все равно требует 711 ТН от грузоподъемности гусеничного привода только для преодоления цепной реакции. Корея Вечная Сила Оказывает техническую поддержку для подбора гусеничного привода в соответствии с конкретной мощностью цепи и режущим материалом для каждого проекта по прокладке траншей.
Три типа отказов, характерные именно для приводов траншейных гусениц.
Сила цепной реакции колеблется в пределах ±30–501 Тл на частоте зацепления зубьев — обычно от 5 до 15 Гц. Это создает колебания крутящего момента с частотой от 5 до 15 Гц на входе привода гусеницы, которые передаются непосредственно через шлицы солнечной шестерни. В отличие от единичного скачка напряжения на буровой установке, эти колебания непрерывны на протяжении всего прохода траншеи — потенциально в течение нескольких часов подряд. Радиус корня шлица подвергается миллионам высокочастотных циклов напряжения за сезон, что приводит к образованию усталостных трещин в корне шлица. Как только трещина распространяется, зуб шлица разрушается, и привод теряется.
Колебания силы цепной реакции создают пульсирующую нагрузку на каждый зуб планетарной шестерни с одинаковой частотой от 5 до 15 Гц. Каждая поверхность зуба подвергается от 18 000 до 54 000 циклов напряжения в час при работе в траншее из горных пород. За 3000 часов работы в траншее из горных пород поверхности зубьев накапливают от 54 до 162 миллионов циклов контактного напряжения — высокоцикловую усталостную нагрузку, которая превышает предел выносливости стандартной закаленной стали 20CrMnTi, если контактное напряжение не поддерживается в допустимых пределах за счет адекватного подбора размеров (SF = 2,0+).
Прокладка траншей в скальных породах генерирует непрерывную низкоамплитудную высокочастотную вибрацию, которая распространяется через раму машины к крепежным болтам привода гусеницы. Частота вибрации (от 5 до 15 Гц от зубьев цепи, плюс высшие гармоники от зацепления роликов цепи) поддерживает крепежные болты в состоянии непрерывного микроперемещения, что приводит к ослаблению предварительной нагрузки в течение сотен часов. Если предварительная нагрузка болтов падает ниже 80% от заданного момента затяжки, корпус привода гусеницы может сместиться на своей монтажной поверхности, что приведет к смещению звездочки и быстрому износу гусеницы, а также потенциальному сходу с рельсов.
Планетарный редуктор с приводом от гусениц для траншеекопателей — часто задаваемые вопросы.
Компания Korea Ever-Power предлагает планетарные редукторы для гусеничных траншеекопателей с крутящим моментом от 8 000 до 100 000 Нм для рытья траншей в грунте и скальных породах. Они оснащены высоконагруженными шестернями, виброустойчивым креплением и шлицевыми соединениями с дробеструйной обработкой, что обеспечивает возможность рытья траншей трубопроводного класса. Укажите модель вашего траншеекопателя и тип режущего материала для получения рекомендаций по техническим характеристикам.
Редактор: Cxm
