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你所不了解的铁脚板 工程机械履带趣谈

【铁甲工程机械网原创】履带大家都司空见惯了,甚至有些平淡无奇。其实履带已经发展了一百多年,根据不同的需求,演变出多种不同的形态,并应用在多个领域。这里就为大家整理一下在工程机械领域应用的各种履带。由于橡胶履带与金属履带存在较大差别,本文只讨论金属履带。

本杰明·霍尔特,卡特彼勒的创始人之一

连续轨道的概念很早就被设想出来,19世纪末已有多人发明了不同形态的原始履带,但一般认为将履带真正实用化的是卡特彼勒的早期创始人之一——本杰明·霍尔特,他购买了履带的许可并加以改进,1904年其设计的世界首台履带式拖拉机面世。履带为车辆提供了无限循环的轨道,由此,开启了一个新的机器时代。

霍尔特早期的履带设计

霍尔特早期的履带在结构上与现在所使用的非常类似,由链条和履带板组成,链条负责传递动力实现行走并将车辆重量传递给履带板,履带板负责附着在地面,并将车辆重量传递到地面。每节链条由两个对称的链轨节与履带销构成,而履带板则用螺栓固定在链轨节上。当时的履带板并非单一构件,而是由一个钢套和插入其中的木板组成,为增加抓地力,钢套接地面有两条突起。

现代复制的霍尔特拖拉机

早期的履带很快在应用中得到改进,在卡特彼勒成立之前,霍尔特和贝斯特的履带就几乎和现在的别无二致了,具有全钢单一构件的高筋履带板。这种履带非常适合中低速、中等负荷、对抓地力要求高的场合,因此一直在工程机械领域应用至今。

贝斯特公司的履带,已与现代链轨式履带无异

霍尔特的拖拉机在一战期间大量提供给协约国的军队用来拖运火炮、运输弹药和其他军用物资,英国军官斯文顿受到启发发明了坦克,最早的坦克也应用了霍尔特的履带形式。不过随着坦克及其他履带式装甲车辆独立发展,形成一个新的门类。由于军用车辆要求结构简单、重量轻、可弹性悬挂、速度高,需求不同使得军用履带迅速向更简洁的方向发展,用履带销直接连接履带板,取消了链轨节,这种履带被称之为节销式,而传统的则称之为链轨式。当然后来军用履带又发展出双销履带等工程机械没有的类型,这是题外话了。另外,部分由军用车辆发展而来的工程机械也采用了节销式履带,典型的例子是由东方红拖拉机发展而成的东方红推土机。

早期履带挖掘机的节销式履带

在工程机械领域,很多场合并不适合使用链轨式的履带,因此在履带问世以后,也独立发展出了节销式履带。如早期的挖掘机都在轨道上行走或者用钢轮在地面行走,机动性极差。而当时的挖掘机比拖拉机要重得多,而对行走速度要求不高,人们认为没有必要发展重型的链轨节,于是采用了节销式履带。

卡特彼勒明石工厂里三菱重工生产的Yunbo35挖掘机,采用的是节销式履带

工程机械使用的节销式履带为满足重负荷要求,采用重型的履带板,直接用履带销连接,履带板内面成为支重轮的轨道面。为了防止脱轨,履带板内面还有突起的齿,以约束支重轮,而履带板外面通常没有突起的筋,因为其挖掘机自重带来的摩擦力已能产生足够的抓地力。

卡特彼勒的SYSTEM ONE履带

履带式起重机基本也沿用了挖掘机的模式,而后来出现的液压挖掘机,由于早期吨位都不大,除少数外,基本上都采用了链轨式履带。而其他类型的工程机械,如推土机、履带式装载机、吊管机等,也毫无例外地采用链轨式履带。

小松平行链轨节的结构

链轨式履带虽然结构复杂一些,但优点很多,例如方便更换磨损的履带板,可以更换不同用途的履带板,不易脱轨、地形适应性强、行驶速度较高等等。而节销式履带虽然结构简单,缺点也不少,如速度较低、易脱轨、对地面平整性要求高等等。

SYSTEM ONE履带的结构

SYSTEM ONE履带的优点之一

两种不同类型的履带应该说各有所长,分别适用不同的场合。重型设备通常采用节销式履带,液压挖掘机也不例外,但在具体选用上也会和厂商的习惯有关。比如德马克最早的液压挖掘机B401,虽然吨位并不大,却采用了节销式履带,因为此前德马克的产品一直用节销式履带,与此类似的还有三菱重工及引进的Yunbo挖掘机。

小松的平行链轨履带,与卡特彼勒的SYSTEM ONE类似

虽然其他品牌都在300吨级液压挖掘机产品上采用节销式履带,利勃海尔的R9400已是350吨级却仍可选用链轨式履带。比塞洛斯的牙轮钻机虽然在吨位上无法与大型挖掘机相比,但过去一直采用节销式履带,因为其他产品线都采用节销式,在卡特彼勒接手之后,将其改成了链轨式。

重型履带起重机通常采用节销式,但现在小吨位的已采用链轨式

常见的链轨式履带虽然应用广泛,但也并非一成不变。近年来,卡特彼勒和小松都发展了平行式的新型链轨节,二者非常相似,卡特彼勒的称之为SYSTEM ONE。特点是左右链轨节平行交错安装,类似于自行车链条。平行式链轨节受力情况更好,而且消除了常规履带的缺口,引导轮可以更紧密连接。目前,这种履带已应用在推土机和履带式装载机这类主要依靠行走的设备上。

大型液压挖掘机采用的节销式履带,履带销采用分离式

针对一些特殊应用,需要加宽履带板,为了在不改变履带板厚度的前提下保证强度,可以增加一到两列链轨节,当然由于受到车体的限制,增加一列的情况更常见。

增加了一列链轨节的履带

随着时代变化,履带技术也在紧跟需求变化持续进步,新材料、新结构形式的履带还会不断出现,自重轻、阻力小、耐用性好、动力传递性能好及维护性好是未来的发展方向。也许随着智能化技术和传感器技术的进步,履带也能配备传感器,驾驶员就能随时掌握履带和地面的情况了。履带这副铁脚板仍会继续忍辱负重,为工程机械提供有力的支撑。

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