Од хидрауличног мотора до ланчаника — Како планетарни мењач са гусеничним погоном покреће багер
Путања снаге у сваком хидрауличном багеру прати исти редослед: дизел мотор покреће хидрауличну пумпу променљивог запремине, пумпа испоручује проток кроз усмерни контролни вентил, вентил усмерава уље до мотора за кретање монтираног на оквиру доњег погона, а мотор за кретање се окреће брзином од 2.000 до 3.500 о/мин са обртним моментом од 200 до 800 Nm. Тај обртни момент мотора није ни приближно довољан да помери машину тешку више тона кроз блато. планетарни мењач са погоном на гусеницама попуњава празнину.
Монтиран унутар главчине ланчаника — шупљине обично пречника 400 до 600 мм — планетарни зупчаник смањује брзину мотора за фактор од 40:1 до 120:1, док множи обртни момент истим односом. Излазни момент мотора од 500 Nm при 3.000 обртаја у минути постаје 40.000 Nm при 37 обртаја у минути кроз двостепену планетарну редукцију од 80:1. Ти 40.000 Nm ротира погонски ланчаник, који се захвата са ланцем гусеница, а ланац гусеница притиска тло да би померио целу машину напред.
Зашто планетарни зупчаници уместо цилиндричних или пужних зупчаника? Простор. Погон гусеница мора да стане унутар главчине ланчаника. Планетарни распоред распоређује оптерећење на три или четири планетарна зупчаника који се истовремено спајају, пружајући највећу густину обртног момента — њутн-метре по килограму — од било које архитектуре зупчаника. Цилиндарски зупчаник са односом 80:1 захтевао би четири степена и заузимао би 3 до 4 пута већу запремину. Пужни зупчаник са односом 80:1 изгубио би 40% улазне снаге као топлоту. Планетарни распоред испоручује преносни однос у два или три степена са ефикасношћу од 94 до 97%, унутар кућишта које се директно причвршћује за оквир доњег погона.
Типичан погон багера на гусеницама: хидраулични мотор је причвршћен вијцима на врху; степени планетарног редуктора налазе се унутар кућишта; излазни носач покреће главчину ланчаника.
Супротно ротирање — случај оптерећења који дефинише инжењерство погона багера са гусеницама
Свака машина са гусеницама — булдожери, гусеничне дизалице, компактни утоваривачи — користи погоне гусеница. Али само багери рутински захтевају да оба погона раде пуним обртним моментом у супротним смеровима истовремено. Овај маневар супротне ротације окреће машину на лицу места: оператер командује левом гусеницом напред, а десном гусеницом назад, а багер се окреће унутар сопственог трага гусеница.
Механички, супротна ротација намеће најтеже услове оптерећења које било који планетарни мењач са гусеничним погоном може да искусити:
Машина је непокретна током окретања — нема импулса који би помогао ротацији. Сваки мотор за кретање достиже свој максимални притисак (обртни момент застоја), а планетарни мењач континуирано преноси ово вршно оптерећење на ланчаник током окретања.
Сваки зубац планетарног зупчаника је оптерећен на једној страни током вожње унапред и на супротној страни током вожње уназад. Током 15-годишњег животног века машине са 300 окретаја по смени и 300 смена годишње, зубци издржавају 1,35 милиона пуних двосмерних промена оптерећења.
Лежајеви планетарних клинова осећају потпуно обрнуто радијално оптерећење при сваком окретању. Ваљци лежаја морају поново успоставити своју контактну зону на супротној страни стазе за трчање — стање замора које игличасти лежајеви у једносмерним погонима никада не доживљавају.
Нагли преокрет обртног момента ствара притисак у унутрашњој запремини уља уз једну заптивну усну, а затим преокреће притисак на другу страну у року од милисекунди. Заптивка дизајнирана за једносмерну ротацију ће испуштати уље у року од неколико месеци рада багера.
Инжењерске импликације: Гусенични погон номиналног обртног момента од 40.000 Nm у једносмерном континуираном раду — погодан за транспортер, витло или погон на точкове — прерано ће отказати у раду багера ако анализа савијања његовог планетарног зупчаника није валидирана за двосмерни замор при истом обртном моменту. Случај супротне ротације багера намеће оптерећење које ниједна друга гусенична машина не захтева на овој фреквенцији.
Избор гусеничног погона према тежинској класи багера — обртни момент, брзина, преносни однос и способност савладавања нагиба
Спецификација погона гусеница за багер је првенствено одређена радном тежином машине — која одређује и обртни момент потребан за пењање уз нагиб и обртни момент генерисан током супротне ротације. Табела испод приказује пет стандардних класа тежине багера на одговарајуће параметре погона гусеница.
| Тежинска класа | Машина (т) | Излазни обртни момент (Nm) | Брзина путовања | Распон односа | Фазе | Спосност на успону |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Мини | 1,5 – 8 | 5.000 – 15.000 | 2,5 – 4,5 км/х | 40 – 65:1 | 2 | 30 – 35% |
| Мали | 8 – 15 | 15.000 – 28.000 | 3,0 – 5,0 км/х | 55 – 80:1 | 2 – 3 | 30 – 35% |
| Средњи | 15 – 30 | 28.000 – 50.000 | 3,5 – 5,5 км/х | 65 – 90:1 | 2 – 3 | 30 – 35% |
| Велико | 30 – 50 | 50.000 – 80.000 | 3,5 – 5,5 км/х | 75 – 100:1 | 3 | 25 – 30% |
| Рударство | 50 – 90 | 80.000 – 140.000 | 3,0 – 4,5 км/х | 90 – 120:1 | 3 | 20 – 25% |
Способност савладавања нагиба је максимални нагиб који багер може да савлада при радној тежини без проклизавања гусеница. Стварна способност савладавања нагиба је ограничена нижим од два ограничења: расположивим обртним моментом мењача или коефицијентом трења гусеница о тло (обично 0,5 – 0,7 на глини, 0,8 – 1,0 на дробљеном камену).
Прорачун способности савладавања нагиба — Димензионисање погонског система гусеница за багер од 35 тона
Пример рада испод приказује комплетан процес одређивања обртног момента за багер средње класе. Ово је прорачун који сваки OEM инжењер пројектовања и менаџер возног парка треба да провери пре него што одреди замену погонског гусеница — и то је прорачун који се најчешће прескаче у корист једноставног упаривања са OEM бројем дела.
Без мултипликатора SF = 2,0, инжењер специфицира мењач са номиналним обртним моментом од 17.365 Nm — јединицу у класи од 20.000 Nm. Током прве смене рада са супротном ротацијом, стварни обртни момент расте на 35.000 Nm (пуни обртни момент заустављања мотора у оба смера). Мењач ради са 175% свог номиналног капацитета на сваком осовинском зупчанику. Након неколико хиљада таквих догађаја, замор површине планетарног зупчаника почиње на оба бочна дела зубаца, зазор расте, а машина почиње да вуче на једну страну током праволинијског кретања. Овај образац квара се обично манифестује између 3.000 и 5.000 сати — далеко од циљаног века трајања од 10.000 сати.
Двобрзинско кретање — Зашто већина багера изнад 8 тона има виши/нижи степен преноса у погону гусеница
Једнобрзински погон на гусеницама суочава се са фундаменталним компромисом: висок преносни однос пружа максимални обртни момент за пењање и супротну ротацију, али ограничава максималну брзину кретања, док низак преносни однос омогућава брже кретање, али не може да генерише обртни момент потребан за рад на нагибу. Већина багера изнад 8 тона решава овај проблем двобрзинским механизмом уграђеним директно у кућиште планетарног мењача.
Преносни однос 80 – 120:1. Максимални излазни обртни момент. Користи се за пењање по нагибима, окретање у супротном смеру ротације и рад на меком или растреситом тлу. Брзина кретања је обично 2,5 – 3,5 км/х. Ово је степен преноса који багер користи током копања — кратки, брзи покрети премештања између циклуса кашике.
Однос 40 – 60:1. Смањен обртни момент, али већа брзина ланчаника. Користи се за кретање по равном терену између радних положаја — кретање путем од једног до другог краја градилишта. Брзина кретања је типично 4,5 – 5,5 км/х. Аутоматски вентил за пребацивање у нижи степен преноса враћа се у нижи степен преноса када притисак у мотору пређе праг, штитећи мењач од преоптерећења обртним моментом.
Двобрзински механизам ради преко хидрауличног клипа унутар планетарног кућишта који помера зупчаник са сунчаним зупчаником — активирајући или зупчаник са високим или са ниским преносним односом. Ова интегрисана могућност промене брзине је јединствена за погоне на гусеницама. За разлику од... планетарни мењачи са погоном окретања За ротацију горњег дела багера, који раде са једним фиксним односом јер се захтев за брзином окретања не мења са тереном, погон гусеница мора се прилагодити двама фундаментално различита режима рада у истој смени.
Заптивљено за ходну машину — Зашто су заптивке погона гусеница багера критичније од било које друге примене мењача
Погон багера на гусеницама ради у најсуровијем окружењу од било ког планетарног мењача. Главчина ланчаника се налази у нивоу тла, делимично или потпуно потопљена у блато, воду, песак и абразивну кашу током целог радног века машине. Ниједна друга примена мењача не суочава се са овом комбинацијом континуираног потопљења и двосмерне ротације са високим обртним моментом.
Метално-метал заптивна површина јединствена за гусеничне погоне. Два каљена челична прстена, оптички равно лепљена (0,3 – 0,9 светлосних трака), притиснута заједно еластомерним О-прстеновима. Заптивна површина се ротира са ланчаником док одржава контактни притисак на непокретну површину кућишта. Овај дизајн подноси потпуно потапање у абразивну кашу — нешто што ниједна еластомерна заптивна површина не може да издржи дуже од неколико стотина сати.
За разлику од прецизних мењача са заптивним машћу, погони багера на гусеницама користе подмазивање у уљној купки — обично 1,5 до 4,0 литра уља за мењаче 75W-90 или 80W-90 GL-5. Уље обезбеђује и подмазивање и хлађење. Интервал замене уља: 1.000 до 2.000 сати или годишње. При свакој замени уља, прегледајте испражњено уље на контаминацију водом (млечни изглед) и металне честице (индикатор хабања лежаја или зупчаника).
Термичке промене — од хладног старта у зору до 80–100 степени Целзијуса током тешког рада — узрокују промене унутрашњег притиска. Вентил за одзрачивање или компензацију притиска спречава избацивање заптивке током загревања и продор контаминације изазван вакуумом током хлађења. Поставите вентил изнад максималног нивоа уља у свакој оријентацији монтаже како бисте спречили цурење уља.
Три начина отказа који објашњавају 80% замене погона гусеница багера
Истрошене или оштећене заптивне површине, неправилан затез при монтажи или ударци камења и отпадака доводе до уласка подземних вода и блата у уљну купку. Вода емулгује уље за мењач (млечни изглед код испустног чепа), уништава филм мазива и покреће корозију на површинама лежајева. Љуштење лежајева настаје у року од 500 – 1.500 сати од продора воде.
Премали гусенични погони — специфицирани без фактора сервиса за двосмерно оптерећење — доживљавају убрзани замор игличастих лежајева на планетарним клиновима. Лежајеви доживљавају потпуну промену радијалног оптерећења при сваком осовини у супротном смеру ротације. Симптоми укључују повећану буку кретања, металне честице у узорцима уља и све већи зазор на главчини ланчаника.
Набијено блато између папуца гусеница повећава ефективну затегнутост гусеница за 20 – 40% изнад пројектоване вредности. Ланчаник мора јаче да вуче да би захватио сваку папуцу, што ствара пулсирајуће преоптерећење на зубима прстенастог зупчаника на фреквенцији захватања зубаца. Током вишемесечног рада у глинастим условима, на боковима зубаца прстенастог зупчаника развија се видљива тачкаста оштећења.
Корејске линије планетарних мењача Ever-Power за примену у багерима
Планетарни мењач са гусеничним погоном за багере — Често постављана питања
Кореа Евер-Пауер нуди планетарне мењаче са гусеничним погоном за багере од 5.000 до 140.000 Nm — од мини багера до машина рударске класе. Наведите модел ваше машине, радну тежину и тренутни OEM број дела да бисте добили бесплатну препоруку.
Уредник: Cxm
