Тележка с широкими возможностями: колесная платформа с шарнирно-сочлененной рамой

• Главная
• Новости
• Все новости
• Что такое шарнирно-сочлененный самосвал

НОВОСТИ ГОРНОДОБЫВАЮЩЕЙ ОТРАСЛИ

Применяются в следующих отраслях:

• горнодобывающая промышленность;
• щебеночная промышленность;
• строительство.

Трехосные модели (наиболее распространенные) сочленённых самосвалов имеют шесть ведущих колёс. Применяются также схемы двухосного исполнения (колесная формула 4х4), которые используются для машин грузоподъемностью не более 25 тонн. Современные модели сочлененных самосвалов оснащаются выключателем межколесного дифференциала. В качестве энергетических установок применяются среднеоборотные дизельные двигатели жидкостного охлаждения с рядным и V-образным расположением цилиндров, оснащаемые в ряде случаев системами турбонаддува и промежуточного охлаждения наддувочного воздуха. Применяемые двигатели обладают повышенным запасом крутящего момента (20—25%) и отвечают современным международным требованиям по экологичности выхлопных газов. Сама концепция самосвала с шарнирно-сочлененной рамой была разработана в середине прошлого века (1955 г.) в Швеции. Данная концепция была реализована компанией Volvo в 1966 году. И сегодня шведская Volvo Construction Equipment является одним из основных производителей сочлененных самосвалов в мире. Компания уже перевалила за цифру 50 000 единиц продукции. Современные сочлененные самосвалы обеспечивают превосходные условия для работы оператора, способствуют сохранению высокой производительности работы от начала до конца смены, а также прекрасный обзор и низкий уровень шума в кабине; надежная трехточечная передняя подвеска обеспечивает плавную и комфортную езду. Грузоподъемность самосвалов варьируется от 20 до 40—50 тонн. В мире производством сочлененных самосвалов занимаются не производители грузовиков, выпускающие обычную самосвальную технику, а фирмы, специализирующиеся на строительной и дорожно-строительной технике. Сочленённый самосвал выпускают в мире компании — Terex, Caterpillar, Komatsu, Liebherr, Astra, Bell, CNH, Moxy. Компания Bell выпускает самосвалы для Hitachi и John Deere, самосвалы Astra продают также под брендом Case. На территории бывшего СССР данный вид продукции производится пока лишь в Белоруссии, где на ПО «БелАЗ» и «Могилевском автозаводе» были созданы три модели шарнирно-сочлененных самосвалов грузоподъемностью от 25 до 48 тонн.

Грузавтоинфо. Грузовой автотранспорт в деталях.

Сфера эффективного применения автомобилей-самосвалов кончается там, где заканчивается хоть какое-то подобие дороги. Там, где существуют лишь направления, в полной мере раскрывают свои уникальные качества шарнирно-сочлененные самосвалы, или Articulated Dump Truck (ADT) в зарубежной терминологии.

Настоящий прорыв в покорении бездорожья совершила в 1966 г. фирма Bolinder-Munktell (сегодня — Volvo Construction Equipment), запустив в серию первый в мире шарнирно-сочлененный самосвал модели DR 631 (4х4). Пусть это был, по сути, обычный трактор без передней оси, шарнирно соединенный с прицепом-самосвалом, но революционная концепция прижилась и получила всемирное признание тиражом более 50 000 единиц за 40 лет производства.

Уже через два года, в 1968 г., появилась трехосная модель DR 860 (6х4) с привычной сегодня нам компоновкой. Полку «шарнирников» прибыло в 1970 г.: к шведам подключились норвежцы из Moxy (сегодня это Doosan). В 1974 г. выпустили первые модели англичане из DJB (сегодня это Caterpillar). Объем этого сегмента мирового рынка постоянно растет как за счет увеличения производства, так и за счет новых фирм-производителей.

«Ты помнишь, как все начиналось…» Volvo DR860, 1968 г., г/п 12,3 т

Volvo A40F, 2010 г., г/п 39 т

В чем же секрет популярности ADT? Пожалуй, в их незаменимости. Шарнирно-сочлененные самосвалы показывают наилучшие результаты в сложных дорожных условиях и условиях полного бездорожья: на грунтах с низкой несущей способностью, крутых склонах.

Их эксплуатация экономически обоснована и наиболее эффективна при разработке месторождений, строительстве и ремонте дорог, возведении гидротехнических объектов, причем в различных климатических условиях.

Многолетний опыт эксплуатации машин в экстремальных условиях постепенно «выкристаллизовал» конструкцию современного ADT.

Рама.

Состоит из двух сварных полурам, соединенных шарниром с двумя степенями свободы. Такая рама исключает вывешивание или разгрузку одного из колес при преодолении неровностей дороги, способствует полному использованию сцепной массы машины, что улучшает проходимость. В то же время шарнир повышает долговечность рамы, предотвращая ее скручивание.

Рулевое управление.

Гидромеханическая система с двумя исполнительными гидроцилиндрами поворачивает полурамы на большой (до 45°) угол, обеспечивая высокую маневренность. Упрощается схема поворотного механизма по причине отсутствия рулевой трапеции, карданных шарниров равных угловых скоростей и поворотных цапф. Так как колеса передней оси неповоротные, появляется свободное пространство для установки широкопрофильных шин большого размера, что очень важно для увеличения проходимости машины.

Подвеска.

Классический вариант — передняя зависимая подвеска: цельная балка моста крепится к раме продольными рычагами и поперечной тягой, в качестве упругих элементов используются гидропневматические цилиндры; мосты задней тележки также выполнены цельными, связаны с рамой продольными А-образными рычагами и поперечными тягами, а между собой — балансирами, которые опираются на мосты через резинометаллические подушки.

Задняя тележка «грейдерного» типа

Подвеска задней тележки на резинометаллических (Terex TA300) и гидропневматических (БелАЗ-75281) упругих элементах

Из общего ряда выделяются Doosan и Hydrema. Их задние тележки выполнены по «грейдерному» типу: крутящий момент передается через шестерни внутри полых балансиров, а оси мостов могут качаться с большой амплитудой.

Terex применяет переднюю независимую рычажно-пружинную подвеску фирмы Timoney Mobility Systems of Navan (Ирландия) для модели TA300 — стандартно, для модели TA250 — по заказу.

Все модели Komatsu имеют переднюю полунезависимую гидропневматическую подвеску типа «Де Дион», балансиры задней тележки взаимодействуют со вторым мостом через резиновые подушки, а с третьим — через гидропневматические элементы.

Volvo внедрила собственную систему FS (Full Suspension). Балансиры и резиновые подушки были заменены гидравлическими стойками, которые в сочетании с гидроаккумуляторами и блоком управления образуют полностью гидравлическую подвеску с функцией выравнивания крена. Благодаря изменяемым характеристикам обеспечивается комфортная езда как с грузом, так и на порожней машине. Максимальная скорость моделей A35F, A40F — 57 км/ч!

Двигатель.

Планомерное ужесточение экологических норм заставляет двигателестроителей постоянно совершенствовать конструкции силовых агрегатов. В 2006 г. вступили в силу нормы Stage IIIa (Tier 3), в 2011г. — Stage IIIb (Tier 4i), в 2014 г. вступят Stage IV (Tier 4f). Машины комплектуются рядными 5-, 6-цилиндровыми или V-образными 6-, 8-цилиндровыми дизельными двигателями с турбонаддувом и интеркулером рабочим объемом от 6 до 16 л, мощностью от 230 до 517 л.с. «Родные двигатели» ставят Caterpillar, Komatsu, Liebherr и Volvo. Astra использует IVECO, Bell — Mercedes-Benz; Doosan и Terex — Scania; Hydrema, JCB — Cummins; БелАЗ-МоАЗ — Cummins и MTU.

Astra ADT35: хорошо виден шарнир, гидроцилиндр поворота и система обогрева платформы выхлопными газами

Bell B50D г/п 45,4 т — с ним может «тягаться» только Doosan MT51 г/п 46,3 т

Красивое решение для удобства доступа к двигателю от Volvo

Высокие нагрузки при низкой скорости движения по бездорожью обуславливают применение мощной системы охлаждения с гидроприводом вентилятора. Для улучшения обзорности и уменьшения капота радиатор системы охлаждения двигателя зачастую размещается сбоку от двигателя или вообще за кабиной. Трансмиссия.

Планетарная коробка передач с гидротрансформатором и ретардером полностью автоматическая с возможностью ручного переключения. Количество передач «вперед» — 6-9, «назад» — 1-4. Caterpillar, Komatsu и Volvo изготавливают собственные коробки передач, остальные производители используют ZF и Allison.

«Рентген» трансмиссии и фирменной подвески Volvo Full Suspension

Ведущие мосты с колесными планетарными редукторами если не собственные, то от именитых производителей: ZF, Naf, Kessler. Межосевые и межколесные дифференциалы: самоблокирующиеся повышенного трения и с принудительной блокировкой. Гидравлическая тормозная система с полностью закрытыми многодисковыми тормозными механизмами в масляной ванне. Согласование режимов работы трансмиссии и двигателя выполняет электронная система, что обеспечивает плавное движение и долговечность. Так, на самосвалах Volvo серии F система ATC автоматически на ходу выбирает оптимальную комбинацию блокировок дифференциалов, позволяя оператору сконцентрироваться на работе.

Управление.

Расположение места оператора в центре кабины и отличный круговой обзор невольно вызывают ассоциации с кокпитом самолета. Только нет россыпи приборов: вся информация отображается на многофункциональном цветном дисплее. Туда же выводится изображение камеры заднего вида и предупреждения системы диагностики машины. Органы управления располагаются на круговой панели приборов и находятся в пределах доступа оператора. Как правило, это панель с кнопками типа «touch pad» и два рычага: управление коробкой передач и подъемом платформы. Каркас кабины обеспечивает защиту оператора от падающих предметов и при опрокидывании машины (ROPS/FOPS). Для удобства доступа к агрегатам трансмиссии кабина может наклоняться в сторону или назад.

Рабочее место «пилота» самосвала

Caterpillar Ejector — альтернативная система разгрузки платформы «скреперного» типа

Дополнительное оборудование.

С учетом суровых климатических условий ряда регионов России, машины оснащаются предпусковым подогревателем двигателя, системой подогрева топлива в баке, топливным фильтром с подогревом и водоотоделителем, автономным отопителем кабины, системой подогрева кузова выхлопными газами.

Также предусмотрены опции: навесной задний борт, дополнительные борта для легких объемных грузов, износостойкая защита днища кузова, система взвешивания груза, система централизованной смазки, запуск двигателя без ключа зажигания, электронный климат-контроль, зеркала с обогревом и электроуправлением, дополнительные прожекторы и т.д.

Модельные ряды и производители. На сегодняшний день ADT выпускаются в диапазоне грузоподъемностей от 18 до 46 т и занимают нишу между думперами и карьерными самосвалами. Как правило, каждая фирма насчитывает 4-5 моделей с шагом грузоподъемности 5 т. Помимо самосвалов, предлагаются и другие варианты, зачастую с удлиненной рамой: лесовозы, трубовозы, контейнеровозы, надстройки со сменными кузовами, аэродромные уборочные машины, седельные тягачи и даже артиллерийские системы.

Выпуском ADT занимаются следующие производители: Terex, JCB из Великобритании, немецкий Liebherr, датская компания Hydrema, итальянская Astra, Caterpillar из США и Bell из ЮАР/Германии. Bell сегодня можно встретить также под брэндами Hitachi в странах Азии и в Австралии и John Deere в Америке. Серьезнейшие игроки рынка шарнирно-сочлененных самосвалов — это Volvo (Швеция) и Doosan (Ю.Корея, Норвегия), а также Komatsu (Япония). Пробует свои силы на этом рынке и белорусский тандем БелАЗ-МоАЗ.

Шарнирно-сочлененные самосвалы давно перестали быть в диковинку, их сегодня можно встретить в самых разных регионах планеты. Они гармонично вписались в технологические процессы строительства и в то же время позволили более эффективно вести работы в самых сложных дорожных и климатических условиях.

Тележка с широкими возможностями: колесная платформа с шарнирно-сочлененной рамой

Маневренность является одним из важных параметров любого транспортного средства. Особенно требования к высокой маневренности актуальны при движении на крутых поворотах и разворотах, при движении между препятствиями, например, по извилистой дороге или в лесу среди деревьев.

Известно, что радиус поворота транспортного средства (ТС) находится на пересечении осей его колес. А поскольку поворот колес одной из осей (передней или задней) часто ограничивается конструктивными особенностями или условиями сцепления колес с почвой при повороте, для уменьшения радиуса поворота применяется поворот колес всех осей (передней и задней – в противоположные стороны) или излом шарнирно-сочлененной рамы. Конструкция получается достаточно сложной, а, соответственно, дорогой и менее надежной.

В статье предложено решение по созданию рамы и независимой системы подвески колесной платформы, которая обладает способностью одновременно «вписываться» в крутые повороты и преодолевать значительные неровности поверхности, сохраняя горизонтальное положение «грузовой» площадки (на рисунке её каркас выделен цветом). При движении автопоезда, состоящего из многих указанных элементов, его маневрирование происходит по «змейке» — траектории, проложенной первым элементом.

Проблема усугубляется если используется автопоезд (или тракторный поезд), состоящий из нескольких составляющих прицепов либо полуприцепов. Это связано с тем, что последующие звенья движутся по меньшему радиусу чем предыдущие. Чтобы решить данную задачу применяются сложные рулевые (подруливающие) механизмы, состоящие из большого количества тяг и поворотных рычагов. Такие конструкторские решения, безусловно, оправданы для мощных универсальных машин, но для простых конструкций — это экономически нецелесообразно.

А почему бы не использовать классические механизмы, позволяющие реализовать поставленную цель с минимальными затратами? Примером может служить шарнирный четырехзвенный рычажный механизм Беннетта или,как его называют, антипараллелограмм.

Схема механизма шарнирного антипараллелограмма. В основу предлагаемого комплексного решения конструкции рамы и подвески колесной платформы положено использование сочетаний механизмов шарнирного антипараллелограмма (четырехзвенных рычажных механизмов Беннетта).

Длины звеньев механизма удовлетворяют условиям: AB=DC и ВС=AD. Вращение кривошипов 1 и 3 происходит в противоположных направлениях, с неравными угловыми скоростями. Передаточное отношение i13=DE / AE. Точка Е находится на пересечении оси шатуна 2 с прямой AD.

Шарнирно-сочлененное сопряжение «ломающейся» рамы, используемое в предлагаемом решении (см. рис. 3, звенья механизма шарнирного антипараллелограмма выделены цветом).

Схема механизма управления колесной платформой на основе механизма шарнирного антипараллелограмма.

Длины звеньев механизма удовлетворяют условиям: AB=CD и BD=AC. Звенья 1, 2, 3 и 4 образуют шарнирный антипараллелограмм ABCD. При повороте звена 1 вокруг точки О звено 4 поворачивается в противоположном направлении вокруг точки О1. Поворот всей колесной платформы происходит вокруг точки Р, являющейся мгновенным центром вращения.

Маневренность колесной платформы достигается благодаря реализованной схеме двухосевого управления, которая обеспечивает совпадение колес задней оси с колеёй колес передней оси.

Схема изменения положения двух полурам колесной платформы относительно друг друга.

Но если антипараллелограмм обладает такими уникальными свойствами, то целесообразно использовать его и при проектировании других шарнирных механизмов, например, в подвеске ТС. Причем, такой механизм не только позволяет перемещать элементы подвески в вертикальной плоскости, а еще и поворачивает колесо в той же плоскости. Это обеспечивает лучший упор колеса о почву в особых условиях движения, например, при крутом поворотеТС, когда действие центробежной силы дополнительно нагружает внешнее управляемое колесо. Соответственно, оно поднимается относительно остова на рычагах антипараллелограмма и одновременно наклоняется во внутреннюю сторону.

Подвеска колес передней и задней осей (каждой в отдельности) представляет собой сочетание трех механизмов шарнирного антипараллелограмма.

Схема работы элементов подвески колесной платформы в зависимости от положения колес относительно опорной поверхности.

Совместная работа трех антипараллелограммных механизмов позволяет скомпенсировать неровности поверхности, по которой происходит движение колесной платформы, сохраняя горизонтальность «грузовой» площадки.

Совместная работа антипараллелограммных механизмов обеспечивает сохранение горизонтального положения «грузовой площадки», копируя колесами передней и задней осей неровности опорной поверхности.

Результатом разработки стала техническая реализация идеи колесной платформы с шарнирно-сочлененной рамой и независимой системой подвески, обладающей способностью одновременно вписываться в крутые повороты и преодолевать значительные неровности поверхности за счет использования шарнирного четырехзвенного рычажного механизма Беннетта или антипараллелограмма.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Теги: Разное

Предыдущая статья Монокристалл или лопатка для авиационного двигателя. Секрет технологии изготовления жаропрочных сплавов

Следующая статья Цифровой юань заменит доллар. Что известно о криптовалюте Китая

Предоставлено SendPulse

Нравится 0