Hvordan understelkonstruktion påvirker maskinens stabilitet på skråninger

Jordtryksfordeling og skræntholdbarhed

At få vægtfordelingen rigtig er meget vigtigt for sikker drift på skråninger. Når jordtrykket ikke er jævnt, opstår der ustabilitetsproblemer, som bliver værre, jo stejlere hældningen er. De fleste ved, at dette sker, når rullere er ude af justering, eller når drejepunkter viser slitage som følge af konstant brug. Dette resulterer i en ubalance i, hvordan vægten fordeler sig på maskinen, hvilket faktisk nedsætter friktionen mellem overfladerne. Tests på kanteborde viser, at dette kan øge risikoen for tværslidning med mere end 40 procent. Samtidig bliver maskinen mere tilbøjelig til at vælte, fordi dens tyngdepunkt pludselig ændrer position. Store udstyrsproducenter håndterer disse problemer med specielle spændingsreguleringssystemer for kørekøer samt omhyggelig placering af lederrullere langs hele chassiset. Disse justeringer hjælper med at opretholde en afbalanceret trykfordeling på alle kontaktflader under maskinen og gør den langt mere velegnet til at håndtere udfordrende terrænforhold.

Hvordan uregelmæssigt jordtryk øger risikoen for tværslidning og væltning på skråninger

Trykproblemer på skråninger kan føre til alvorlig ustabilitet på to hovedmåder: når jorden giver efter lokalt og når vægten forskydes ulige over maskinen. Problemet forværres, når tunge områder presser hårdere nedad, end jorden kan klare, især i fugtig ler- eller løs sten-betingelser. Dette skaber svage punkter lige under de områder, hvor trykket er størst. Samtidig har områder med mindre tryk en tendens til at glide mere rundt og fungerer som drejepunkter, der får maskinerne til at vælte uventet. Ifølge tests fra ISO-standard 5010 fra 2021 betyder selv små forskelle meget. Kun en trykforskel på 15 % på en skråningsvinkel på ca. 20 grader gør væltning seks gange mere sandsynlig. For at bekæmpe disse problemer har udstyrsproducenter begyndt at anvende komponenter såsom svingende udligeværssystemer og justerbare kørebåndplader. Disse komponenter hjælper med at sprede kraften ud over forskellige dele af maskinen under bevægelse, hvilket viser sig at være særlig vigtigt for at opretholde stabiliteten af gravemaskiner uanset deres størrelse eller breddeindstilling.

Opdriftsfordele ved optimeret sporvidde: ISO 10266-testdata om hældningsstabilitet

Bredere sporprofiler forbedrer hældningsydelsen gennem opdriftsfysik. Ved at udvide kontaktfladen til jorden reducerer optimerede konfigurationer jordtrykket med op til 35 % i forhold til standardudformninger. Dette skaber en sugvirkning, der modvirker tyngdekraftens nedadgående glidkræfter – et princip, der er valideret i certificeringsforsøg i henhold til ISO 10266:2023:

Dataerne afspejler jordbetingelser i henhold til ASTM F1637 ved 30 % fugtighedsindhold

En bredere fodspor hjælper med at fordele drejningsmomentet bedre gennem hele understelssystemet og holder maskinen stabil under bevægelse. Dette forhindrer faktisk, at jorden bliver for kompakt i ét område under drejninger – noget, der er særlig vigtigt for at holde kursen, når der arbejdes på bakker med en hældning på over 30 grader. Især i vådt vejr opstår der alvorlige problemer, hvor maskiner med smalle løbebånd typisk glider ca. 70 procent oftere. I dag udnytter udstyr, der er designet til stejle skråninger, forholdet mellem bredde og tryk effektivt for at overvinde svære terrænforhold, som ville standse andre maskiner fuldstændigt.

Træk Materialer og overfladeinteraktion på glatte skråninger

Stål- versus gummiløbebånd: sammenligning af trækhældningskoefficient (ASTM F1809) under våde, mudderige og isdækkede skråningsforhold

Når det kommer til tørre skråninger, giver stålspor faktisk ca. 18 % bedre greb end gummispor, idet målingerne viser en friktionskoefficient på 0,42 for stål mod 0,35 for gummi i henhold til ASTM F1809-22-standarderne. Men situationen ændrer sig ret meget, når vi ser på våd ler. Her glæder gummi sig virkelig, idet den overgår stål med næsten 27 % takket være dens formtilpasningsbaserede greb. På isdækkede skråninger med en hældning på 25 grader holder vulkaniseret gummi dog stadig rimeligt godt fast på underlaget med en koefficient på omkring 0,28, fordi den deformeres let på mikroskopisk plan. Stål er ikke så heldigt, idet koefficienten falder til blot 0,19 under lignende forhold. Disse forskelle er meget betydende for understelkonstruktionen og den samlede maskinstabilitet. Gummiens fleksibilitet hjælper med at reducere glidningsproblemer under hydroplaning, mens maskiner med stålspor har tendens til at glide mere let på disse frosne overflader, hvor grebet allerede er nedsat.

Stabilitetstab forårsaget af slid: nedgang i gummibåndenes greb på skråninger over 30°

Gummibånd begynder at miste greb betydeligt efter ca. 2.000 driftstimer, især ved klatring op ad bakker med en hældning på mere end 30 grader. Grebfaktoren falder dramatisk fra ca. 0,38 til blot 0,23 i mudderagtige forhold, hvilket gør maskiner langt mere udsatte for væltning. Hvad forårsager dette? Hovedsageligt bliver stiftene trykt sammen over tid, og små revner dannes i gummioverfladen, så de ikke længere kan fjerne mudder effektivt i jordarter rig på ler. Maskiner, der kører på disse slidte bånd, glider faktisk dobbelt så ofte på skråninger over 35 grader sammenlignet med helt nye bånd. For at bekæmpe dette problem udformer de fleste udstyrsproducenter deres bånd med skiftende blokke, der holder tilstrækkelig afstand mellem hinanden for at opfylde grundlæggende sikkerhedskrav til arbejde på stejle terræner i henhold til branchens retningslinjer.

Kinematisk geometri og kontrol af vægtforflytning

Konfiguration af endeløsning (lav/høj fremdrift) og dens virkning på drejningsmomentfordeling og tyngdepunktets forskydning under stigning/fald

Hvor slutgearet er placeret, gør al forskel for, hvor stabile maskinerne forbliver, når de bevæger sig på skrånende terræn. Ved lavdrevsopsætninger er drivtandhjulet placeret under sporskassen, hvilket faktisk sænker tyngdepunktet (CoG) med mellem 12 og 18 procent i forhold til højdrevsopsætninger. Denne opsætning hjælper med at reducere de irriterende pitch-bevægelser ved klatring op ad bakker, fordi drejningsmomentet fordeler sig jævnt langs understellet i stedet for at koncentrere sig på ét enkelt sted. Det betyder, at der ikke opstår pludselige ændringer i vægtfordelingen, som kunne få maskinen til at tippe baglæns på stejlere hældninger – typisk over ca. 25 grader. Når maskinerne kører ned ad bakke, bruger disse systemer specielle planetgear til at opretholde en konstant spænding i sporene, så risikoen for ukontrolleret sideskridt mindskes. Praktiske tests viser også noget ret imponerende: Maskiner med lavdrev glider ca. 40 % mindre sidelæns på skiferbakker. Dette opnås ved, at de modvirker centrifugalkræfterne ved hjælp af grundlæggende mekaniske hevelove, hvilket gør dem langt sikrere og mere forudsigelige i udfordrende terrænforhold.

Drejepunkt og gaffelbevægelse: afbalancerer terrænoverensstemmelse med strukturel stivhed til brug på stejle skråninger

Drejepunktslejer i artikulerede systemer giver maskiner mulighed for at bøje og flekse sig, når de bevæger sig over ujævn terræn, uden at falde fra hinanden. Disse lejer har typisk gaffelformede dele med kuglelejer med sfæriske rulleelementer, der tillader ca. 15 grader vertikal bevægelse for hver løbebøjle. Dette sikrer, at sporene forbliver i kontakt med underlaget, uden at rammen bliver vredet. Der er dog en afvejning her: For meget fleksibilitet kan faktisk gøre systemet ustabilt. Ifølge testspecifikationer tipper maskiner med stive artikulationssystemer 28 % sjældnere på skråninger med en hældning på 30 grader. Klogt designede ingeniører finder en mellemvej ved at anvende kegleformede rullelejer, som bedre kan håndtere tværkræfter, mens de samtidig begrænser vinkelbevægelsen inden for acceptable grænser. En god konstruktion holder rammedeformationen under fem millimeter, selv når den udsættes for maksimale tværlaster, hvilket sikrer en korrekt vægtfordeling mellem sporene og underlaget – et forhold, der er afgørende for at opretholde stabilitet på stejle skråninger.

Sporsystemer versus hjulsystemer: Hvorfor Underkjøretøj Design bestemmer stigningsydelse

Hvad der virkelig adskiller sporede maskiner fra deres hjulbaserede modstykker, er, hvordan de fordeler deres vægt på jorden – og det gør hele forskellen, når der arbejdes på skråninger. Med sporene bliver maskinens vægt fordelt over et langt større overfladeareal, så den udøver betydeligt mindre tryk på jorden end hjul ville gøre. Denne konstruktion betyder også, at maskinen sidder lavere til jorden og har bedre greb mod tyngdekraften, hvilket gør den mindre tilbøjelig til at glide sidelæns på bakker. Hjul fortæller en anden historie. De placerer al vægten på blot få små punkter, hvilket kan få dem til at synke ned i blødt jord og gøre det svært at holde positionen, når bakken bliver stejlere end ca. 15 grader. Branchens eksperter har bemærket, at sporede maskiner opretholder kontakt med jorden cirka 40 procent længere tid på 30-graders skråninger – hvilket selvfølgelig bidrager til stabil drift på disse udfordrende sideskråninger. Når der arbejdes på meget stejle terræner, hvor risikoen for omkuling er stor, bliver det absolut afgørende at vælge den rigtige understelkonstruktion for at sikre arbejdernes sikkerhed.

Ofte stillede spørgsmål

Hvad er de primære risici forbundet med ujævn jordtryk på skråninger?

Ujævn jordtryk på skråninger øger risikoen for sideslip og væltning. Tunge områder kan forårsage lokal jordkollaps, mens ubalanceret vægtfordeling kan føre til uventet tipning og ustabilitet.

Hvordan håndterer udstyrsproducenter problemer med skråningsstabilitet?

Producenter anvender spændsystemer til køretøjsbånd, udligevningsstænger, justerbare båndplader og bredere båndprofiler for at opretholde et afbalanceret jordtryk og forbedre skråningsstabiliteten.

Hvad er fordelene ved at bruge gummibånd i stedet for stålbånd på forskellige terræner?

Gummibånd giver bedre træk i våde og mudderige forhold takket være deres tilpasningsdygtige greb, mens stålbånd giver øget træk på tørre overflader. Gummibånd reducerer også slippage på isoverflader.

Hvordan påvirker slutdrevskonfigurationen maskinens stabilitet på skråninger?

Lavdrevsopsætninger sænker tyngdepunktet, hvilket reducerer pitch-bevægelser og forskydninger i vægtfordelingen og dermed forbedrer stabiliteten både på bakkeop og bakkeaf.