Гусеничное ходовое оборудование, используемое в тяжелой технике, подразделяется на несколько типов в зависимости от ключевых конструктивных особенностей. Основными критериями классификации являются:
Ключевые признаки классификации
— Система опирания машины на гусеницы: статически определимая и статически неопределимая.
— Количество гусениц: двух- и многогусеничные системы.
— Тип самих гусениц.
Системы опирания: определимые и неопределимые
Статически определимая система характеризуется тем, что вертикальные нагрузки на элементы ходовой части не зависят от неровностей грунта. Их величину можно точно рассчитать, используя уравнения статики. Для достижения такой определимости машина должна опираться строго на три точки. Это обеспечивает стабильность и предсказуемость распределения веса.
Статически неопределимая система предполагает опирание на четыре и более точек. В этом случае нагрузки на ходовое оборудование напрямую зависят от рельефа местности, и для их точного определения уравнений статики уже недостаточно — требуются более сложные расчеты с учетом деформаций.
Наиболее распространенные схемы опирания для двухгусеничных машин представлены на рисунке 3.4.1.
Конструктивные решения для разных масс
Многоточечная система с жесткой подвеской опорных катков применяется на машинах массой до 360 тонн. Если же использовать балансирную подвеску, возможности системы значительно расширяются. Яркий пример — ходовое оборудование роторного экскаватора ЭР-1250 массой 700 тонн, которое имеет шесть опорных точек с развитой балансирной системой.
Статически неопределимую четырехточечную систему с балансирной подвеской можно встретить на машинах массой до 750 тонн, таких как экскаватор SRs(k)-470.
Чтобы сделать четырехточечную систему статически определимой, применяют межгусеничный балансир (см. рис. 3.4.1, а). Такое решение используется, например, на перегружателях массой 200–500 тонн и роторных экскаваторах ЭРП-1250 массой 1050 тонн.
Особые системы и способы компенсации
На некоторых машинах, особенно цепных экскаваторах, встречается двухгусеничное оборудование с качающейся гусеницей. В этой конструкции нижняя рама жестко соединена с одной гусеницей и шарнирно — с другой. Главные недостатки такой схемы — малый опорный контур и неравномерное распределение нагрузки.
В статически определимых системах для разгрузки шарниров от горизонтальных сил, возникающих при повороте, применяют дополнительные устройства: поперечные тяги или специальные упоры (как на экскаваторе ЭРП-1250).
Многогусеничные системы
При использовании трех гусениц (или кратного трем количества) применяют трехточечную опору, которая обеспечивает статически определимую передачу нагрузок. Такие системы симметричны относительно осей машины: две опоры обычно располагают со стороны рабочего оборудования, а одну — с противоположной.
На рисунке 3.4.2 показана система с тремя сдвоенными гусеницами, где две пары являются управляемыми. Нагрузка передается через гидродомкраты в точках А, В и С. Тележки попарно соединены и могут качаться, а передняя и задняя тележки имеют общую колею для снижения сопротивления движению.
Системы автоматического выравнивания
На мощных экскаваторах с четырьмя точками опоры для сохранения горизонтального положения платформы применяют системы автоматического выравнивания (рис. 3.4.3). Они работают на основе гидроцилиндров, управляемых насосами, которые включаются сигналами от маятникового отвеса или ртутного уровнемера. Один из цилиндров является базовым, а три других подстраиваются относительно него. При движении полости цилиндров могут соединяться, образуя виртуальный балансир и имитируя трехточечную опору для лучшей адаптации к неровностям.
Количество гусениц на разных типах машин
Система ходового оборудования определяет количество гусениц и их взаимное расположение.
На одноковшовых экскаваторах применяют двух-, четырех- и восьмигусеничные системы (рис. 3.4.4). Четырехгусеничные используются реже (например, на ЭКГ-12,5). Восьмигусеничные системы, такие как система 6360-М фирмы Marion (США), способны перемещать массы до 12 600 тонн при очень низком удельном давлении на грунт.
На многоковшовых (роторных и цепных) экскаваторах разнообразие еще больше: от двух до 16 гусениц. Количество гусениц напрямую коррелирует с массой машины. Существующие 12-гусеничные системы могут нести до 11 400 тонн.
Многоопорные и малоопорные гусеницы
По способу передачи давления на грунт гусеницы делятся на многоопорные и малоопорные.
Многоопорная гусеница имеет относительно большое количество опорных катков небольшого диаметра, расположенных близко друг к другу. Это обеспечивает равномерное давление по всей длине опорной поверхности и минимальный прогиб звеньев между катками. Такие гусеницы идеальны для работы на слабых, неустойчивых грунтах.
Малоопорная гусеница оснащена меньшим числом катков большого диаметра. Звенья между ними заметно прогибаются, создавая неравномерное давление с пиками под катками. Несмотря на худшие характеристики на слабых грунтах, такие гусеницы лучше воспринимают ударные и сосредоточенные нагрузки при работе на скальных породах благодаря более прочным и крупным каткам.
Для работы на рыхлых грунтах оси ведущих и направляющих колес часто приподнимают, чтобы нижняя ветвь гусеницы шла под углом, улучшая сцепление и ходовые качества.