วิธีการบังคับเลี้ยวของรถตักตีนตะขาบขนาดกะทัดรัด — และเหตุใดระบบขับเคลื่อนตีนตะขาบจึงรับภาระหนักทั้งหมด
รถยนต์ล้อเลื่อนบังคับทิศทางโดยการหมุนล้อหน้า ส่วนรถตักตีนตะขาบขนาดกะทัดรัด (CTL) บังคับทิศทางโดยการวิ่งตีนตะขาบสองข้างด้วยความเร็วที่ต่างกัน หรือในทิศทางตรงกันข้าม จึงไม่มีเพลาบังคับเลี้ยว ไม่มีก้านผูก และไม่มีเรขาคณิตแบบแอคเคอร์แมน เกียร์ทดรอบแบบเฟืองดาวเคราะห์ ในแต่ละด้านจะมีกลไกการบังคับเลี้ยว การออกแบบทางสถาปัตยกรรมนี้ทำให้ CTL มีความคล่องตัวเป็นพิเศษ สามารถหมุนได้ 360 องศาภายในความยาวของราง แต่ก็ทำให้ระบบขับเคลื่อนรางเป็นส่วนประกอบที่รับภาระความล้ามากที่สุดในเครื่องจักรทั้งหมดด้วย
โหมดการบังคับเลี้ยวสามโหมดกำหนดรอบการทำงานของระบบขับเคลื่อนแทร็ก CTL ค่อยๆ เลี้ยว: รางหนึ่งวิ่งด้วยความเร็ว 80 ถึง 100% ส่วนอีกรางวิ่งด้วยความเร็ว 30 ถึง 60% ทำให้เกิดส่วนโค้งกว้าง ความแตกต่างของความเร็วนี้ก่อให้เกิดแรงบิดระหว่างระบบขับเคลื่อนรางทั้งสองผ่านโครงช่วงล่าง การเปลี่ยนทิศทางการหมุน: รางหนึ่งวิ่งไปข้างหน้า อีกรางหนึ่งหยุดนิ่ง เครื่องจักรจะหมุนรอบรางที่หยุดนิ่งนั้น ระบบขับเคลื่อนที่หยุดนิ่งจะต้องต้านทานแรงปฏิกิริยาจากพื้นดินที่ผลักกลับ การหมุนสวนทาง (การเลี้ยวรัศมีศูนย์): รางทั้งสองหมุนด้วยความเร็วเท่ากันในทิศทางตรงกันข้าม — เครื่องจักรหมุนอยู่กับที่ ระบบขับเคลื่อนทั้งสองทำงานด้วยแรงบิดเต็มที่พร้อมกัน เหมือนกับจุดหมุนสวนทางของรถขุด แต่มีความถี่ในการใช้งานมากกว่าวันละ 5 ถึง 10 เท่า
รถตักล้อเลื่อนแบบตีนตะขาบ (CTL) เทียบกับแบบล้อ — เหตุใดระบบขับเคลื่อนแบบตีนตะขาบจึงเข้ามาแทนที่ระบบขับเคลื่อนแบบล้อ
รถตักตีนตะขาบขนาดกะทัดรัดพัฒนามาจากรถตักล้อเลื่อนแบบบังคับเลี้ยวด้วยล้อ ทั้งสองประเภทใช้ระบบบังคับเลี้ยวแบบดิฟเฟอเรนเชียล (ความเร็วต่างกันระหว่างด้านซ้ายและด้านขวา) การเปลี่ยนแปลงพื้นฐานอยู่ที่การสัมผัสกับพื้น: จากยางล้อกลายเป็นตีนตะขาบยาง การเปลี่ยนแปลงนี้ทำให้ความต้องการระบบขับเคลื่อนขั้นสุดท้ายเปลี่ยนไปจากเดิม เกียร์ทดรอบแบบเฟืองดาวเคราะห์ขับเคลื่อนล้อ ไปยังเกียร์ทดรอบแบบเฟืองดาวเคราะห์สำหรับขับเคลื่อนราง — และผลกระทบทางวิศวกรรมนั้นขยายออกไปไกลกว่าแค่การเปลี่ยนอินเทอร์เฟซเอาต์พุต
| พารามิเตอร์ | รถตักล้อเลื่อน | รถตักตีนตะขาบขนาดกะทัดรัด (CTL) |
|---|---|---|
| พื้นที่สัมผัสพื้น | ยาง 4 เส้น รวมพื้นที่ประมาณ 0.12 ตารางเมตร | 2 ราง, พื้นที่รวมประมาณ 0.8 – 1.2 ตารางเมตร |
| แรงดันพื้นดิน | 140 – 220 กิโลปาสคาล | 25 – 45 กิโลปาสคาล (ต่ำกว่า 5 – 8 เท่า) |
| แรงยึดเกาะบนพื้นโคลน/สนามหญ้า | แย่มาก — ยางรถจิกพื้น | ยอดเยี่ยม — ลอยอยู่บนผิวน้ำ |
| แรงบังคับเลี้ยวที่ระบบขับเคลื่อน | แรงเสียดทานจากการเสียดสีของยาง (ปานกลาง) | แรงเสียดทานเฉือนของราง (สูงกว่า 2-3 เท่า) |
| แรงบิดเฟืองท้าย | 5,000 – 12,000 นิวตันเมตร | 10,000 – 25,000 นิวตันเมตร (2x) |
| ประเภทไดรฟ์ | ระบบขับเคลื่อนล้อแบบเฟืองดาวเคราะห์ | ระบบขับเคลื่อนแบบเฟืองดาวเคราะห์ |
| ความเร็วสูงสุด | 12 – 18 กม./ชม. | 10 – 12 กม./ชม. |
| ความเสียหายบนพื้นผิว | หนัก — ร่องล้อรถ การทำลายสนามหญ้า | น้อยที่สุด — กระจายน้ำหนัก |
ข้อแลกเปลี่ยนทางวิศวกรรมของระบบขับเคลื่อนแบบราง: ระบบตีนตะขาบยาง CTL กระจายน้ำหนักไปยังพื้นที่สัมผัสที่มากกว่ายางสี่ล้อถึง 6-10 เท่า ช่วยลดแรงกดบนพื้นได้อย่างมาก และทำให้สามารถทำงานบนพื้นอ่อน พื้นผิวที่ตกแต่งแล้ว และพื้นผิวภายในอาคารได้ แต่พื้นที่สัมผัสที่มากขึ้นก็หมายถึงแรงต้านการบังคับเลี้ยวที่สูงขึ้นด้วยเช่นกัน: ในการหมุนตีนตะขาบยางไปบนพื้นผิว ระบบขับเคลื่อนตีนตะขาบต้องเอาชนะแรงเสียดทานเฉือนของพื้นที่สัมผัสทั้งหมดของตีนตะขาบกับพื้น แรงเสียดทานในการบังคับเลี้ยวนี้สูงกว่าแรงเสียดทานจากการเสียดสีของยางในรถตักล้อเลื่อนถึง 2-3 เท่า ทำให้ต้องใช้ระบบขับเคลื่อนตีนตะขาบที่มีแรงบิดมากกว่าระบบขับเคลื่อนล้อเลื่อนที่เทียบเท่ากันถึง 2 เท่า
ความถี่การหมุนสวนทาง — เหตุใดไดรฟ์แทร็ก CTL จึงรับภาระแบบสองทิศทางได้มากกว่าเครื่องจักรอื่นๆ
รถขุดทำการหมุนทวนเข็มนาฬิกา 150 ถึง 300 ครั้งต่อกะ ในขณะที่รถตักตีนตะขาบขนาดกะทัดรัดทำการหมุนทวนเข็มนาฬิกา 500 ถึง 1,500 ครั้งต่อกะ และยังมีการบังคับเลี้ยวด้วยความเร็วต่างกันอีก 1,500 ถึง 3,000 ครั้ง ซึ่งเกิดจากการที่ล้อตีนตะขาบข้างหนึ่งทำงานเร็วกว่าอีกข้างหนึ่ง จำนวนครั้งของการบรรทุกแบบสองทิศทางหรือแบบต่างกันต่อกะทั้งหมดอยู่ที่ 2,000 ถึง 4,500 ครั้ง ซึ่งสูงที่สุดในบรรดาเครื่องจักรตีนตะขาบทั้งหมด
รถตักล้อยาง (CTL) ทำงานในพื้นที่แคบๆ เช่น การจัดสวนหลังบ้าน การรื้อถอนภายในอาคาร อาคารฟาร์ม และพื้นโกดัง เครื่องจักรต้องเคลื่อนที่หลบหลีกสิ่งกีดขวาง ถอยเข้ามุม เลี้ยวในพื้นที่จำกัด และเปลี่ยนตำแหน่งระหว่างการทำงานอยู่ตลอดเวลา การเปลี่ยนทิศทางแต่ละครั้งเป็นการทำงานของระบบขับเคลื่อนล้อยาง รถขุดจะเปลี่ยนตำแหน่งทุกๆ 5-10 นาที แต่รถตักล้อยางจะเปลี่ยนตำแหน่งทุกๆ 15-30 วินาที ในระหว่างการทำงานขนถ่ายและปรับระดับดิน
ด้วยจำนวนการบังคับเลี้ยว 3,000 ครั้งต่อกะการทำงาน 250 กะต่อปี และอายุการใช้งานเป้าหมาย 5,000 ชั่วโมง เฟืองดาวเคราะห์ของระบบขับเคลื่อนตีนตะขาบต้องรับแรงกระทำที่แตกต่างกันประมาณ 3.75 ล้านรอบ ตลับลูกปืนแกนดาวเคราะห์ต้องรับแรงกระทำในแนวรัศมีบางส่วนหรือทั้งหมดในจำนวนเท่ากัน ซึ่งเกินกว่าข้อกำหนดด้านความล้าของระบบขับเคลื่อนตีนตะขาบของรถขุดถึง 2.5 ถึง 3 เท่า แม้ว่า CTL จะมีน้ำหนักเพียงหนึ่งในสิบของรถขุดก็ตาม ค่าความล้า ไม่ใช่ค่าแรงบิด คือปัจจัยหลักในการออกแบบระบบขับเคลื่อนตีนตะขาบของ CTL
ตีนตะขาบยางเทียบกับตีนตะขาบเหล็ก — ประเภทของตีนตะขาบส่งผลต่อวิศวกรรมการขับเคลื่อนอย่างไร
รถตักล้อยางส่วนใหญ่ใช้สายพานยางที่มีสายเหล็กฝังอยู่ภายใน ไม่ใช่สายพานเหล็กแบบโซ่และแผ่นเหล็กที่ใช้ในรถขุด รถดันดิน และเครนตีนตะขาบ สายพานยางจะเปลี่ยนกลไกการเชื่อมต่อระหว่างเฟืองกับสายพาน การควบคุมแรงตึง และลักษณะการสั่นสะเทือนที่เกิดขึ้นกับชุดเกียร์ดาวเคราะห์ของระบบขับเคลื่อนสายพาน
ตีนตะขาบยางใช้ตัวขับภายใน (ฟันยางขึ้นรูป) ที่ประกบกับฟันเฟือง การประกบกันนั้นนุ่มนวลกว่าการประกบแบบเหล็กกับเหล็กของตีนตะขาบโซ่ ทำให้เกิดเสียงและแรงสั่นสะเทือนน้อยกว่า แต่ตัวขับยางจะสึกหรอเร็วกว่าตัวขับเหล็ก โดยเฉพาะบนพื้นผิวแข็ง (คอนกรีต แอสฟัลต์) ตัวขับที่สึกหรอจะลดความลึกของการประกบกับเฟือง ทำให้เสี่ยงต่อการหลุดของตีนตะขาบมากขึ้นในระหว่างการหมุนสวนทางอย่างรุนแรงบนพื้นแข็ง
สายพานยางจะถูกดึงให้ตึงด้วยระบบไฮดรอลิกหรือลูกรอกแบบสปริง เพื่อรักษาระดับแรงดึงคงที่ต่อเฟืองขับ แรงดึงนี้จะสร้างแรงรัศมีต่อเนื่องบนแบริ่งเฟืองขับ (และดังนั้นจึงส่งผลต่อแบริ่งเอาต์พุตของระบบขับเคลื่อนสายพาน) แม้ในขณะที่เครื่องจักรหยุดนิ่ง สายพานโซ่เหล็กก็รับแรงดึงเช่นกัน แต่ความยืดหยุ่นของสายพานยางช่วยให้แรงดึงเปลี่ยนแปลงได้มากขึ้นในระหว่างการเปลี่ยนทิศทาง ทำให้เกิดแรงรัศมีที่ผันผวนบนแบริ่งเอาต์พุตของระบบขับเคลื่อนสายพาน
รถตักล้อยาง (CTL) ทำงานในสภาพแวดล้อมที่ไวต่อเสียง เช่น พื้นที่อยู่อาศัย อาคารพาณิชย์ และพื้นที่ภายในอาคาร ตีนตะขาบยางช่วยลดเสียงที่ส่งผ่านจากพื้นดิน แต่ชุดเกียร์เฟืองดาวเคราะห์ของระบบขับเคลื่อนตีนตะขาบจะกลายเป็นแหล่งกำเนิดเสียงหลักที่ความเร็วในการทำงาน ระบบขับเคลื่อนตีนตะขาบของ CTL ต้องการความคลาดเคลื่อนของฟันเฟืองที่แคบกว่าและระยะคลอนที่ต่ำกว่าระบบขับเคลื่อนตีนตะขาบของรถขุด เพื่อให้ตรงกับความสะดวกสบายของผู้ปฏิบัติงานและความคาดหวังเรื่องเสียงรบกวนในละแวกบ้าน เสียงหอนของเฟืองที่ความเร็ว 10 กม./ชม. ซึ่งรถขุดไม่ได้ยินนั้น สามารถได้ยินได้อย่างชัดเจนในห้องโดยสารของ CTL ที่ค่อนข้างเงียบ
การกำหนดขนาดของชุดขับเคลื่อนแทร็ก CTL — โดยที่แรงบิดในการบังคับเลี้ยว ไม่ใช่แรงบิดในการขับเคลื่อน เป็นตัวกำหนดคุณสมบัติ
ในรถขุดหรือรถดันดิน ระบบขับเคลื่อนแบบตีนตะขาบจะมีขนาดเหมาะสมกับแรงบิดในการขับเคลื่อน ซึ่งเป็นแรงที่จำเป็นในการเคลื่อนที่เครื่องจักรไปข้างหน้าต้านกับความลาดชันและแรงต้านการกลิ้ง แต่ในรถตีนตะขาบแบบ CTL เงื่อนไขสำคัญในการกำหนดขนาดจะแตกต่างออกไป แรงบิดในการบังคับเลี้ยวขณะหมุนทวนเข็มนาฬิกาบนพื้นผิวที่มีแรงเสียดทานสูงจะมีค่ามากกว่าแรงบิดในการขับเคลื่อนในแนวตรงถึง 1.5 ถึง 2.5 เท่า
อัตราส่วน 14:1 ระหว่างแรงบิดในการบังคับเลี้ยวและแรงบิดในการขับเคลื่อน แรงบิดในการบังคับเลี้ยวเป็นลักษณะเฉพาะที่กำหนดขนาดของระบบขับเคลื่อนแบบตีนตะขาบ CTL วิศวกรที่กำหนดขนาดระบบขับเคลื่อนแบบตีนตะขาบโดยอิงจากแรงบิดในการขับเคลื่อนในแนวเส้นตรง (155 นิวตันเมตรในตัวอย่างนี้) และใช้ค่าตัวประกอบการใช้งานที่สูงถึง 3.0 จะระบุหน่วยที่มีแรงบิด 465 นิวตันเมตร ซึ่งจะล้มเหลวในการหมุนทวนเข็มนาฬิกาครั้งแรกบนพื้นคอนกรีต แรงบิดในการบังคับเลี้ยวบนพื้นผิวที่มีแรงเสียดทานสูงเป็นกรณีรับน้ำหนักหลัก และต้องเป็นพื้นฐานสำหรับการกำหนดคุณสมบัติ
สามลักษณะความเสียหายที่ส่งผลต่อการตัดสินใจเปลี่ยนชุดขับเคลื่อนราง CTL
ความเสียหายที่พบบ่อยที่สุดในระบบขับเคลื่อนตีนตะขาบ CTL คือ การที่แกนหมุนของตลับลูกปืนสะสมความล้าเร็วกว่ารถขุดถึง 3 เท่า โดยมีการบังคับเลี้ยวมากกว่า 3,000 ครั้งต่อกะ เข็มตลับลูกปืนจะเริ่มเกิดการสึกกร่อนที่ผิวภายใน 2,000 ถึง 4,000 ชั่วโมง ซึ่งเร็วกว่าระบบขับเคลื่อนตีนตะขาบอื่นๆ ที่มีแรงบิดเท่ากัน อาการที่พบ ได้แก่ เสียงดังขึ้นขณะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่ำ มีเสียงคลิกขณะหมุนทวนเข็มนาฬิกา และมีอนุภาคโลหะในน้ำมัน
เมื่อแผ่นยางขับบนสายพานสึกหรอลง ความลึกของการยึดเกาะระหว่างแผ่นยางกับฟันเฟืองจะลดลง พื้นที่สัมผัสที่เหลืออยู่จะรับแรงขับและแรงบังคับเลี้ยวทั้งหมด ทำให้แรงกดไปอยู่ที่พื้นผิวฟันเฟืองที่เล็ลง ส่งผลให้เฟืองสึกหรอเร็วขึ้น และพื้นผิวสัมผัสระหว่างเฟืองกับแผ่นยางที่สึกหรอจะทำให้สายพานกระโดดขณะหมุนสวนทางอย่างรุนแรง สายพานที่กระโดดบนรถขุดตักที่บรรทุกถังบรรจุเต็มจะทำให้รถพลิคว่ำได้ทันที
โดยทั่วไปแล้ว รถตักตีนตะขาบ CTL ที่ใช้มอเตอร์ไฮดรอลิกจะมีท่อระบายของเหลวที่รั่วซึมภายในกลับไปยังถัง ในกรณีที่ใช้งานในสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นละออง โคลน หรืออุณหภูมิเยือกแข็ง ท่อระบายของเหลวอาจเกิดการอุดตันหรือติดขัด ความดันภายในตัวมอเตอร์และเกียร์จะเพิ่มขึ้นจนเกินความสามารถของซีล ทำให้ซีลแบบดูโอโคนหรือซีลเพลามอเตอร์เสียหาย และน้ำมันไฮดรอลิกรั่วไหลลงพื้น เครื่องจักรจะสูญเสียการขับเคลื่อนในด้านนั้นทันที
เกียร์ทดรอบแบบเฟืองดาวเคราะห์สำหรับรถตักตีนตะขาบขนาดกะทัดรัด — คำถามที่พบบ่อย
ชุดเกียร์เฟืองดาวเคราะห์ขับเคลื่อนแทร็ก Ever-Power CTL จากเกาหลี ได้รับการรับรองความทนทานต่อความล้าสำหรับการหมุนบังคับเลี้ยวจำนวนรอบสูงเป็นพิเศษที่รถตักตีนตะขาบขนาดกะทัดรัดต้องการ แรงบิด 3,000 ถึง 25,000 นิวตันเมตร มีทั้งแบบ 2 จังหวะและ 3 จังหวะ พร้อมข้อมูลเทียบเคียงกับชิ้นส่วน OEM ของแบรนด์ CTL หลักๆ ทุกยี่ห้อ โปรดระบุรุ่นเครื่องจักรของคุณเพื่อขอคำแนะนำเกี่ยวกับข้อกำหนดที่เหมาะสม
บรรณาธิการ: Cxm
