Hvernig hönnun neðra hluta vélar áhrifar stöðugleika vélar á slóðum

Dreifing á gólfsþrýstingi og hallastöðugleiki

Að fá þyngdarspreiðinguna rétta er mjög mikilvægt til að starfa öryggislega á slóðum. Þegar gólfsþrýstingurinn er ójafn myndast óstöðugleikavandamál sem verða alvarlegri eftir sem hallinn verður stærri. Flestir vita að þetta gerist þegar rullurnar eru ekki í línu eða þegar snúðpunktarnir sýna tekin af stöðugum notkun. Það sem á eftir kemur er ójafnvægi í því hvernig þyngdin liggur á vélinni, sem í raun lækkar friðjunina milli yfirborða. Próf á hallborðum sýna að þetta getur aukat líkurnar á hliðslipun um meira en 40 prósent. Á sama tíma verður vélin líklegri til að kippa yfir vegna óvænts færslu miðju þyngdarinnar. Stór framleiðendur á tæknibúnaði leysa þessa vandamál með sérstökum spennuskerfum fyrir rullur og með nákvæmri staðsetningu á leiðrullum um allan grunninn. Þessar stillingar hjálpa til við að halda þrýstingnum jafnvel á öllum snertipunktum undir vélinni og gerir hana því miklu betri í að takast á við erfitt terræn.

Hvernig ójafn gólfsþrýstingur aukar líkurnar á hliðslipun og kippun yfir á slóðum

Þrýstingsvandamál á hæðum geta leitt til alvarlegrar óstöðugleika á tveimur helstu vegum: þegar jarðlagið brotnar staðbundin og þegar þyngdarskifti verða ójafnvægt yfir vélinni. Vandamálið verður verst þegar þungar svæði ýta niður meira en jarðlagið getur tekið, sérstaklega í veikum leir- eða losu bergsskilyrðum. Þetta myndar veik svæði rétt undir þeim staðum þar sem mest þrýstingur er beindur. Á sama tíma hafa svæði með minna þrýsting á þeim að skjúfa um sig meira og virka eins og snúðpunktar sem valda óvart ofumskrift á vélar. Samkvæmt prófunum sem framkvæmdar voru samkvæmt ISO-standard 5010 úr árinu 2021, telja jafnvel litlir munir mikilvægir. Aðeins 15% munur í þrýstingi á halla á um 20 gráður gerir ofumskrift sex sinnum líklegra. Til að takast á við þessi vandamál hafa framleiðendur búnaðs byrjað að nota hluti eins og sveigjanlegar jafnvægisstangir og stillanlegar rásplötur. Þessir hlutir hjálpa til við að dreifa kraftinum yfir mismunandi hluta vélarinnar þegar hún færir sig, sem kemur út sem mjög mikilvægt til að halda grófum vélarum stöðugum óháð stærð þeirra eða því hversu breiðar þær eru stilltar.

Flótavirði útbættar spora: ISO 10266-prófunargögn um hellingstöðugleika

Víðari sporaprófílir breyta afstaða við halla með flótavísindum. Með því að stækka svæðið sem snertir jörðina minnkar útbætt staðsetning jarðþrýstinginn allt að 35% miðað við venjulegar hönnunargögn. Þetta skapar súguráðstöðu sem andast slíðrunarafleiður þyngdarmáttarins – þessi regla hefur verið staðfest í prófunum sem leiddu til ISO 10266:2023-staðlings:

Gögnin endurspegla jarðskilyrði ASTM F1637 við 30% vatskynjun

Breiðari fótur hjálpar til við að dreifa snúningnum betur um allt neðanhlutakerfið og heldur vélinni stöðugri þegar hún fer umhverfis. Þetta krefst í raun þess að jörðin verði ekki of þéttuð á einum stað þegar vélin snýr, sem er mjög mikilvægt til að halda áfram á réttum leiðum þegar unnið er á slóðum með halla yfir 30 gráður. Sérstaklega slæm niðurstöður koma fram í rigningu, þar sem vélar með nauðgar spor snúa um 70 prósent oftari en venjulega. Í dag notast tæknigæri sem eru hönnuð fyrir erfitt fjalllendi vel við þessa tengsl milli breiddar og þrýstis til að komast fram hjá vandamálum á óvenjulegum yfirborðum sem myndu stöðva aðrar vélar alveg.

Tog Efni og viðbrögð yfirborðs á glattum slóðum

Stál- vs. gummispór: samanburður á gripstuðli (ASTM F1809) undir rignandi, leimiðum og ísskautaðum slóðum

Þegar kemur að þurrum slóðum veita stálhjólskíður raunverulega um 18% betri grip en gummi, þar sem tölurnar sýna áhrifastuðul af 0,42 fyrir stál og 0,35 fyrir gummi samkvæmt ASTM F1809-22-standards. En hlutirnir breytast nokkuð miklu þegar litið er á vökva leirskilyrði. Hér bráðar gummi raunverulega, þar sem það sigrar stál um næstum 27% takmarkað af þeirri samhæfðu gripu sem það hefur. Á þessum ísaldinum 25 gráða hæðum heldur viðgert gummi samt vel á yfirborðinu með áhrifastuðul um 0,28 vegna þess hvernig það deformast smá á mikroskópískum stigi. Stálið hefur ekki sama heppni, heldur fellur áhrifastuðullinn niður í aðeins 0,19 undir svipuðum skilyrðum. Þessar mismunir eru mjög mikilvægar fyrir hönnun neðanhluta vélarinnar og almennt jafnvægi vélarinnar. Sveigjanleiki gummis hjálpar til við að minnka glífunarvandamál við vatnskíðun (hydroplaning), en vélar með stálhjólskíðum hafa átta sig á að skrefa auðveldara á þessum frystu yfirborðum þar sem gripurinn er þegar takmörkuður.

Töpum á stöðugleika vegna slíðrunar: minnkun gripar í gummíhjólum á halla yfir 30°

Gummíhjólar byrja að missa grip á sér eftir um það bil 2.000 klukkustundir af rekstur, sérstaklega þegar fjallgöngur eru stærri en 30 gráður. Gripstuðullinn minnkar áberandi frá um 0,38 til aðeins 0,23 í leirríkum aðstæðum, sem gerir vélar mikið líklegri til að kantast. Hvað veldur þessu? Aðallega því að rúðurnar verða samþrúttar með tímanum og smáskurðir myndast í yfirborði gummíns, sem þýðir að þær geta ekki fjarlægt leirinn jafn vel í jarðvegi sem er ríkur í leir. Vélar sem keyra á slíðruðum hjólum skrefa í raun tvisvar oftara á halla yfir 35 gráður en nýjustu vélar. Til að takast á við þessa vandamál hanna flest framleiðendur tæknisins hjólin með ósamræmdum rúðum sem halda nægilega mörgu bilum milli sín til að uppfylla grunnkröfur um öryggi við starf á steinhamra slóð samkvæmt atvinnustefnum.

Hreyfifræðileg rúmfræði og stjórnun þyngdarskiftis

Útfærsla á lokahjóli (lág/háhraði) og áhrif hennar á snúningstorgvörun og skifti miðju þyngdar við upp- og niðurkoma

Hvar lokadreifingin er staðsett ákvarðar allt þegar kemur að að halda vélinum stöðugum þegar þeir hreyfa sig upp og niður slóðum. Þegar notuð er lágdrifun er drifstýrihnúturinn staðsettur undir rásramann, sem lægir miðju þyngdar (CoG) um 12–18 prósentu lægra en í hádrifunarkerfum. Þessi uppsetning hjálpar til við að minnka þá óþægilegu skjálfta í lengd (pitch) sem koma upp við klifur upp á hæðir, því að snúðurinn dreifist jafnt yfir neðri hluta vélarinnar í stað þess að safnast saman á einum stað. Það þýðir að engin skyndileg breyting á þyngdardreifingu átti sér stað, sem gæti valdið því að vélin færi að kantast aftur á halla meira en um það bil 25 gráður. Við niðurklifur nota þessi kerfi sérstök plánetuhjólskerfi til að halda spennunni á rásinni jafnvel, svo að líkurnar á óstýrðum skríðum eru minni. Raunverulegar reyndir sýna einnig eitthvað mjög áhrifamikil – vélar með lágdrifun skríða um 40% minna hliðrétts á skeljarhalla. Þær ná því að takast á við fjölkrafta með einföldum hugmyndum um vélarfræðilega hefð, sem gerir þær öruggari og áreiðanlegri í flóknum landslagsskilyrðum.

Snúningur og hnýði: jafnvægi milli yfirborðsþol- og styrkleikasamræmis fyrir rekstur á sléttum skálfjallssvæðum

Snúðarliðir í hnítuðum kerfum leyfa vélmunum að bregðast og beygjast þegar þær hreyfa sig yfir ójafnan jarðveg án þess að brjóta sundur. Þessir liðir innihalda venjulega liðhylki með kúlulíkum rúllulíðum sem leyfa um 15 gráðu lóðrétt hreyfingu fyrir hvert hjól á liðhjólskerfinu. Þetta hjálpar sporum að halda sambandi við jarðveginn án þess að snúa rammanum. En það er einnig viðskiptaþáttur hér: of mikil flóxleiki getur raunar valdið óstöðugleika. Vélar sem eru byggðar með stífum hnítunarkerfum hafa í prófunum sýnt að þær kantast um 28% sjaldnar á 30 gráðu halla. Ráðvísir verkfræðingar finna miðju með því að nota keilulíka rúllulíða sem betur takmarka hliðráða krafta en samt halda hornhreyfingu innan marka. Vel hönnuð gerð mun halda rammafyrirbrigðum undir fimm millimetrum jafnvel þegar henni er beitt hámarks hliðrásálagi, sem tryggir rétta þyngdardreifingu milli spora og jarðvegsins – það sem mest mætir til þess að halda vélinni reiðubára á steypum halla.

Spórakerfi vs. hjólahjólastjórnun: Af hverju Undirstöða Hönnun ákvarðar afstaða við halla

Það sem raunverulega gerir skil á milli ræsibíla og hjólabíla er hvernig þeir dreifa þyngd sinni á jörðina, sem gerir allan muninn þegar verið er að vinna á slóðum. Með ræsum er þyngd bílsins dreifð yfir miklu stærri flatarmál, svo hann setur miklu minna þrýsting á jörðina en hjól gera. Þessi uppsetning þýðir einnig að bíllinn situr lægra við jörðina og hefur betri grip á móti þyngdaraflinu, sem gerir hann ólíklegri til að skríða hliðrætt á hæðum. Hjól segja hins vegar önnur sögu. Þau setja allan þyngdina á bara nokkur litlum staði, sem getur valdið því að þau sökkvi í mjúka jarðveg og eigi sé hægt að halda stöðunni þegar hæðin verður stærri en um það bil 15 gráður. Iðjufræðimenn hafa athugað að ræsibílar eru í sambandi við jörðina um það bil 40 prósent lengra á 30 gráðu hæðum, sem auðvitað hjálpar til við að halda stöðugleika þegar unnið er á þessum flóknum hliðhæðum. Þegar unnið er á mjög steypum svæðum þar sem fall á grundvallarvandamál er, verður að velja rétta neðri hluta bílsins algjörlega nauðsynlegt til að halda starfsfólkinu öruggu.

Algengar spurningar

Hverjar eru helstu hættur sem tengjast ójöfnu jarðþrýstingi á slóðum?

Ójöfn jarðþrýstingur á slóðum aukar hættuna við hliðarskrið og ofumskrift. Þyngdarmiðstöðvar geta valdið staðbundinni jarðskjálftu, en ójafna þyngdardreifing getur leitt til óvænta kantfellinga og óstöðugleika.

Hvernig leysa framleiðendur á tæki vandamál með stöðugleika á slóðum?

Framleiðendur nota spennuskerfi fyrir rúður, jafnvægissperra, stillanlegar rúðurplötur og víðari rúðurprofíl til að halda jöfnu jarðþrýstingi og bæta stöðugleika á slóðum.

Hverjar eru ávinningarnir við að nota gummiráða í stað steinsteinsráða á ýmsum yfirborðum?

Gummiráða veita betri grip í rakum og leirríkum aðstæðum vegna samhæfis gripar þeirra, en steinsteinsráða veita aukinn grip á þurrum yfirborðum. Gummiráða minnka einnig skrið á ísflötum.

Hvernig áhrifar lokadreifingaruppsetningin á stöðugleika vélar á slóðum?

Lágar rásarsetningar lækka þyngdepilinn, minnka skælingu og breytingar á þyngdardreifingu, sem bætir því stöðugleika bæði á hæðum upp og niður.