Рис. 1. Силы, действующие на тягач

Все действующие на колесо силы при неустановившемся его движении могут быть найдены из приведенной выше системы уравнений.

Для определения добавочных нормальных нагрузок, действующих на элементы пневмоколесного оборудования, рассмотрим неустановившееся движение двухосного тягача на подъем с задними по ходу движения ведущими колесами.

Рис. 2. Силы, действующие на ведущее колесо

Динамическая сила инерции возникающая при неравномерном движении тягача или машины, особенно в том случае, когда центр массы расположен достаточно высоко, существенно влияет на величину нормальной нагрузки, действующей на колесо. Из анализа приведенных формул следует, что перегрузка ведущих колес имеет место при разгоне, а поддерживающих колес— при замедлении. Теоретически наибольшая сила инерции тягача возникает при резком включении муфты сцепления во время ее проскальзывания.

Для смягчения динамических воздействий могут быть использованы различного вида демпфирующие подвески, однако их применение ограничивается вызываемыми ими колебаниями. Поэтому в большинстве случаев пневматические баллоны являются практически единственными элементами, смягчающими толчки и удары при движении. В этих условиях и при небольших скоростях движения весьма перспективными являются запатентованные фирмой Катерпиллар (США) демпфирующие шины, одна из которых представлена на рис. 3.

Демпфирующие тела шарообразной формы погружены в жидкость, заполняющую полость бескамерной шины, насаженнои на обод. Так как демпфирующие тела обладают плавучестью, то они при перекатывании колес всегда расположены в верхней недеформированиой части шины и поэтому не подвергаются повреждениям.

Рис. 3. Демпфирующее тело

Демпфирующее тело состоит из двух жестких полушарий. Посредством опорных переборок фасонной прокладки 6 укреплена эластичная мембрана, разделяющая полости. Последняя через клапан заполняется сжатым воздухом. Полость И заполняется водой через постоянно открытое отверстие и отверстия, перекрываемые эластичными тарельчатыми клапанами.

При качении колеса происходит деформирование нижней части шины, контактирующей с опорной поверхностью, при этом давление в заполняющей шину жидкости пульсирует. В момент возрастания давления вода через отверстия проникает в полость демпфирующих тел, в результате чего воздух в полости сжимается, поглощая энергию внешнего динамического воздействия. В момент спада давления воды в шине сжатый воздух, воздействуя на мембрану, вытесняет через отверстие воду из полости демпфирующего тела. Однако это вытеснение воды происходит уже замедленно, только через отверстие, поскольку отверстие перекрывается в этом случае эластичным тарельчатым клапаном. Это смягчает эффект восстановления формы шины и демпфирует динамические воздействия при перекатывании по неровностям опорной поверхности.

В перспективе для легких и средних строительных машин следует ожидать предпочтительного применения более дешевого и маневренного пневмоколесного ходового оборудования и сокращения гусеничного.

Рис. 4. Демпфирующая шина

Гусеничное ходовое оборудование. Как свидетельствуют проведенные эксперименты, наибольшие динамические перегрузки, действующие на элементы жесткого гусеничного оборудования, характерного для тяжелых строительных машин, возникают при прохождении неровностей пути.

Возникающее в этом случае вертикальное перемещение приводит к изменению статической нагрузки, действующей на опорный каток. После подстановки значения х и двукратного дифференцирования по времени получим

Рис. 5. Траектория движения опорного катка гусеницы при переходе через препятствие

Как показывает анализ, динамическая составляющая нагрузки пропорциональна квадрату скорости поступательного движения машины. Поэтому чрезмерное увеличение скорости движения тяжелых строительных машин нецелесообразно, так как приводит к перенапряжениям элементов гусеничного хода из-за неизбежного увеличения при этом дополнительных динамических нагрузок. По данным кафедры «Строительные машины» МИСИ для экскаватора ЭГЛ-15 уже при и=1,08 км/ч дополнительная нагрузка опорного катка при прохождении неровности в 5 раз превышает ее статическое значение.

С точки зрения снижения динамических нагрузок на элементы опорно-ходового устройства целесообразным является увеличение числа опорных катков и создание многоопорных гусеничных тележек с балансирными устройствами.

Шагающее ходовое оборудование. Определение расчетных усилий в элементах шагающего хода производят для двух возможных при эксплуатации случаев шагания — нормального и однобокого. Последнее имеет место как при перемещении по недостаточно хорошо спланированному участку, так и по причине отсутствия при гидравлическом шагающем ходовом оборудовании синхронности в работе золотников.

При расчете на прочность элементов шагающего хода — опорной базы, опорных башмаков и т. д. обычно допускают ряд условностей. К таким условностям можно отнести, например, принимаемую в расчет длину участка опирания опорной базы при шагании; число принятых в расчетной схеме перекрестных балок, заменяющих реальную конструкцию, спрямленную эпюру давлений на грунт, имеющую в действительности сложную криволинейную форму; расчетную схему опирания башмака на две точки, расположенные на определенном расстоянии друг от друга, при действии на него половины веса экскаватора и т. д.

Эти условия оправдывают рекомендацию X. А. Винокурского о нерациональности проведения в данном случае усложненных расчетов с целью учета колебательных динамических процессов, возникающих при перемещнии в конструкции шагающего хода, так как погрешность в результате сделанных допущений во много раз больше ожидаемых от усложненного расчета уточнений.