1.5. Ходовое оборудование

Ходовое оборудование предназначено: для передачи на опорную поверхность (грунт, дорожное покрытие, рельсы) веса машины и внешних нагрузок, действующих на нее при работе; передвижения машины на рабочих (при выполнении рабочего процесса) и транспортных скоростях; стопорения машины при работе. Ходовое оборудование включает гусеничное, пневмоколесное, рельсовое, шагающее, комбинированное ходовое устройство и механизмы для его привода. Каждое ходовое устройство состоит из движителя и подвески. Движитель находится в постоянном контакте (сцеплении) с опорной поверхностью и обеспечивает поступательное движение машины. Подвеска соединяет движитель с опорной рамой машины и выполняется жесткой у тихоходных машин, полужесткой и упругой – у быстроходных. Самоходные строительные машины монтируют на базе серийных грузовых автомобилей, колесных и гусеничных тракторов, пневмоколесных тягачей. Они могут иметь также специальные гусеничные и пневмоколесные шасси с приводом от общей трансмиссии машины или от индивидуальных электрических и гидравлических двигателей. Специальные шасси современных строительных машин унифицированы [4].

Пневмоколесное ходовое оборудование обеспечивает машинам маневренность, мобильность, высокие скорости (до 60…70 км/ч) и плавность передвижения, более благоприятное, чем у гусеничных машин, взаимодействие с дорогой. Пневмоколесный движитель состоит из ведомых и ведущих (приводных) колес, вращательное движение которых преобразуется в поступательное движение машины. У большинства строительных машин все колеса – ведущие. Количество колес зависит от допускаемой на каждое колесо нагрузки, условий и режимов работы машины, требуемых скоростей ее движения. Ходовые устройства строительных машин имеют обычно от 4 до 8 одинаковых взаимозаменяемых колес. Основным элементом каждого пневмоколеса является накачанная воздухом через специальный вентиль упругая резиновая шина, смонтированная на ободе. Шины могут быть камерными и бескамерными. Наиболее широко распространены камерные шины (рис. 1. 13, а), которые состоят из покрышки 2, камеры 3, представляющей собой замкнутую резиновую трубу, и ободной ленты 4. В таких шинах воздух накачивается в камеру. Существуют также бескамерные шины (рис. 1. 13, б), в которых воздух закачивается между герметично соединенными покрышкой 2 и ободом 5. Верхняя утолщенная часть каркаса покрышки образует корону шины, на которой формируется взаимодействующий с дорогой протектор 1 шин. Он может иметь мелкий рисунок для дорог с твердым покрытием и крупный – для грунтовых дорог (рис. 1. 13, в). Для повышения проходимости машин, работающих и передвигающихся по грунтам с пониженной несущей способностью, применяют шины с большой опорной поверхностью – широкопрофильные и арочные (рис. 1. 13, г). Такие шины имеют высокие грунтозацепы, их удельное давление на грунт не превышает 0, 05…0, 14 МПа. Многие машины оборудуют устройствами для регулирования давления в шинах из кабины машиниста (каждой в отдельности или всех вместе) в зависимости от условий работы и передвижения машины. С уменьшением давления в шинах до 0, 05…0, 08 МПа увеличивается площадь их контакта с грунтом и, соответственно, уменьшается удельное давление на грунт, повышается проходимость машины. Наряду с этим растут сопротивление движению машины и интенсивность износа шин. При движении в хороших дорожных условиях давление в шинах повышают до 0, 5…0, 7 МПа [7].

Рис. 1. 13. Типы пневмошин

На пневмоколеса опираются приводные (ведущие) и неприводные мосты, соединяемые с рамой машины жесткой, балансирной или упругой подвеской. Общее количество мостов обычно не превышает трех. Наиболее нагруженные мосты имеют сдвоенные пневмоколеса. Направление движения машины меняется путем поворота управляемых колес, поворотом мостов с колесами в плане, обеспечением различной скорости движения правых и левых колес и т. п. Привод ведущих колес может быть общим от механической трансмиссии машины, от самостоятельного ходового электродвигателя или низкомоментного гидромотора через систему передач и валов, а также индивидуальным – от приводных ступичных блоков, встроенных в ступицу каждого колеса (мотор-колеса) и включающих электродвигатель или гидромотор, планетарный редуктор и тормоз. Скорость машины с мотор-колесами можно плавно регулировать в широком диапазоне в зависимости от дорожных условий и действующих на нее нагрузок. Каждое мотор-колесо может быть поворотным, за счет чего улучшается маневренность машины. Для разгрузки ходовых устройств строительных экскаваторов, стреловых самоходных кранов, бурильных и других машин, при работе применяют выносные опоры-аутригеры. Масса пневмоколесных ходовых устройств составляет 10…12 % общей массы машины.

Гусеничное ходовое оборудование характеризуется хорошим сцеплением с грунтом, высокой тяговой способностью, большой опорной поверхностью, низким удельным давлением на грунт (0, 04…0, 1 МПа), определяющими в комплексе его высокую проходимость, и применяется на машинах, передвигающихся в условиях плохих дорог и бездорожья. Недостатки гусеничного оборудования – тихоходность (не более 10 км/ч при жесткой подвеске), сравнительно большая масса (30…40 % от массы машины), сложность конструкции. Гусеничные машины обычно обслуживают объекты с большими объемами работ. Для транспортирования их с одного объекта на другой применяют пневмоколесные прицепы-тяжеловозы (трайлеры). В городском строительстве используют машины с двухгусеничным ходовым оборудованием. Гусеничный движитель (рис. 1. 14, а) состоит из гусеничной ленты (цепи) 2 в виде шарнирно соединенных между собой звеньев (пластин, траков), огибающих приводное 1 и направляющее (натяжное) 9 колеса. Последние установлены на концах рамы 7. Нагрузки от машины передаются на нижнюю ветвь гусеничной ленты через движущиеся по ней опорные катки 6. Холостую верхнюю ветвь гусеницы поддерживают и предохраняют от провисания ролики 3. Натяжение гусеничной ленты регулируют винтовым натяжным устройством 8, перемещающим натяжное колесо 9. Для машин, работающих и передвигающихся на слабых, переувлажненных и заболоченных грунтах, применяют уширенно-удлиненные движители с увеличенной опорной поверхностью гусениц и удельным давлением на грунт 0, 02…0, 03 МПа.

По приспособляемости к неровностям опорной поверхности различают жесткие, мягкие и полужесткие движители. У жестких движителей опорные катки соединяются непосредственно с рамой (рис. 1. 14, а). Скорость движения машин с жесткой подвеской – 5…10 км/ч. Рамы жестких движителей строительных экскаваторов, стреловых самоходных кранов, погрузчиков и других машин жестко соединены между собой поперечными балками, на которые опирается ходовая рама 5, несущая опорно-поворотный круг 4 и воспринимающая вес и внешние нагрузки машины. У мягких движителей опорные катки укрепляют на балансирах с упругой промежуточной связью, а гусеницы делают со сравнительно мелкими пластинами или сквозными фигурными траками. Машины, снабженные мягким гусеничным ходом, рассчитаны на значительные самостоятельные перемещения. Переднюю часть машины иногда подрессоривают, передавая ее вес на рамы гусениц через листовую поперечную рессору. Такую подвеску называют полужесткой и применяют в гусеничных машинах мощностью до 75 кВт, которые имеют в основном транспортно-тяговое назначение. Скорость движения при этом может достигать 35…40 км/ч. Полностью упругую подвеску делают в гусеничных машинах чисто транспортного назначения, например в вездеходах. Она отличается высокой стоимостью и требует внимательного ухода. Привод ведущего колеса каждой гусеницы может быть общим (рис. 1. 14, б, в), от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания через систему передач, а также раздельным (индивидуальным) – от электродвигателя (рис. 1. 14, г) или низкомоментного гидромотора через редуктор. Автоматические и управляемые тормоза привода гусениц обеспечивают торможение, остановку и маневрирование машины. Движение по кривой достигается притормаживанием одной из гусениц, а разворот – движением гусениц в противоположные стороны или полным торможением одной из гусениц.

Рис. 1. 14. Гусеничное ходовое оборудование

Рельсовое ходовое оборудование (рис. 1. 15) имеют башенные, козловые, мостовые и специальные стреловые самоходные краны, электротали – тельферы, сваебойные установки, мотовозы, дрезины. Оно характеризуется простотой конструкции, небольшими сопротивлениями передвижению, а также малыми маневренностью и скоростью передвижения. Основными элементами рельсового ходового устройства являются размещаемые на рельсах стальные колеса с гладким ободом, снабженным одной или двумя ребордами. Привод ведущих колес может быть общим от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания через систему валов и передач и индивидуального электродвигателя через редуктор. Приводы оборудуют управляемыми и автоматическими тормозами. Одно или несколько колес с общей рамой, двигателем, редуктором и тормозом образуют приводную ходовую тележку. Количество колес в тележке определяется действующей нагрузкой. Приводные и неприводные (без привода) ходовые тележки кранов шарнирно соединяются с опорной рамой и оборудуются противоугонными клещевыми захватами.

Рис. 1. 15. Рельсовое ходовое оборудование

Для движения по рельсам во время строительных работ могут быть приспособлены обычные автомобили и тракторы. Для этого колесные машины снабжаются навесным устройством с рельсовыми ребордчатыми роликами. В опущенном положении передние и задние ролики удерживают машину в колее. Перемещается же она на собственных колесах с застопоренным рулевым управлением. Тяжелые автомобили при движении по рельсам на таком комбинированном ходу способны везти до десяти груженых вагонов. Гусеничные тракторы для перемещения по рельсам имеют траки, на которые наваривают вертикальные пластины, выполняющие роль реборд. Тракторы проходят не только в пределах обычной колеи, но и по стрелочным переводам. При таком оборудовании они способны перемещаться также по обычному мягкому грунту [7].