Почему бульдозер на гусеницах не тонет там, где вязнет колесная машина, и что ограничивает шину карьерного самосвала? Меняй грунт, башмаки и натяжение гусеницы, считай TKPH шины.
Бульдозер весом 70 т стоит на двух лентах длиной почти 4 м, и грунт под ним чувствует давление, как от человека на лыжах. Погрузчик того же веса стоит на четырех шинах, и пятно каждой размером с журнальный столик: давление в три-четыре раза выше. Поэтому на мокрой глине колесная машина вязнет там, где гусеничная работает. Зато гусеница дорога в обслуживании: звенья, пальцы, втулки, ролики и звездочка все время трутся друг о друга в грязи, и ходовая съедает до половины затрат на ремонт бульдозера. У карьерного самосвала своя беда: огромная шина греется изнутри от постоянного обжатия, и если ездить слишком много и слишком быстро, резина перегревается и шина разрушается.
Три расчета, которые механик делает для ходовой: не увязнет ли машина, правильно ли натянута гусеница и выдержит ли шина режим работы. Числа под формулами берутся из опыта.
Как сильно машина давит на грунт?
Вес делим на площадь двух гусениц: ширина башмака на длину опорной части. У колесной машины площадь это сумма пятен контакта шин, и давление получается близким к давлению воздуха в шине.
Как натянута гусеница?
Верхняя ветвь висит, как провод между столбами. Чем меньше провисание, тем сильнее натяжение. Сила натяжения давит на пальцы, втулки и звездочку даже без нагрузки.
Не перегреется ли шина самосвала?
Средняя нагрузка на самую нагруженную шину за рейс, умноженная на среднюю скорость за смену, с учетом простоев. Если результат больше паспортного TKPH шины, тепло не успевает уходить, и резина внутри перегревается.
Шина это воздушный мешок с гибкими стенками. Под нагрузкой она сплющивается, пока площадь пятна, умноженная на давление воздуха, не уравновесит вес. Добавь груз, шина сплющится сильнее, пятно вырастет, а давление на грунт останется почти таким же, примерно давление в шине плюс 10–20 % на жесткость каркаса. У карьерного самосвала в шине около 6 бар, значит, на грунт она давит около 650 кПа.
У гусеницы площадь задана жестко, поэтому давление растет прямо с весом. Зато площадь огромная, и давление получается 60–160 кПа. Сила тяги тоже на стороне гусеницы: десятки грунтозацепов одновременно врезаются в грунт, и коэффициент сцепления на глине около 0,9 против 0,5–0,6 у шины.
Шина греется оттого, что резина при каждом обжатии немного теряет энергию на внутреннее трение. Чем больше нагрузка и чем чаще обжатие, то есть выше скорость, тем больше тепла. Отсюда и произведение тонн на километры в час.
На скале ставят узкие башмаки: они меньше изгибаются и не ломаются. На мягком грунте и в отвалах широкие или болотные. Слишком широкий башмак на камне гнется и рвет болты.
Раз в 250–500 мч меряют высоту звена, диаметр втулки, шаг цепи на четырех звеньях, диаметр катков и профиль зубьев звездочки. По тренду износа планируют замену узлов до того, как цепь начнет срываться.
Натяжение проверяют на той же площадке, где работает машина: грязь, набившаяся в звездочку, сама натягивает цепь. В липкой глине провисание делают больше, чем на сухом.
Перед покупкой шин считают TKPH самого тяжелого маршрута. Если он выше паспортного, берут термостойкую резину, снижают скорость или добавляют самосвал, чтобы каждый ездил меньше.
Давление меряют на холодных шинах в начале смены. Недокачанная шина сильнее мнется и греется, перекачанная хуже держит удары. Горячую шину не стравливают: давление в ней выросло от нагрева, это нормально.
На высоте холодно, и шина отдает тепло лучше, допустимый TKPH растет. Зато мороз делает резину хрупкой, а острый камень на дороге режет ее. Чистая дорога продлевает жизнь шины больше, чем любая резина.
Давление гусеницы считается средним по всей опорной длине, хотя под катками оно в 2–3 раза выше среднего. Колесная машина того же веса стоит на четырех шинах с давлением воздуха 5,9 бар. Несущая способность грунтов учебная, в жизни ее определяют испытанием. Ресурс ходовой: базовые часы зависят от абразивности грунта, натяжение меняет его по учебной зависимости. Самосвал класса 90 т: порожний 70 т, груженый 161 т, самая нагруженная шина передняя, смена 11 часов работы, скорость берется из пройденного пути. Паспортный TKPH шины учебный и пересчитан к местной температуре; производители дают поправки на температуру воздуха и длину рейса.