שלדת התחתית עם מתקן סיבוביהוא אחד מתכנוני הליבה של מחפרים להשגת פעולות יעילות וגמישות. הוא משלב באופן אורגני את מנגנון העבודה העליון (זרוע, מוט, דלי וכו') עם מנגנון התנועה התחתון (זחלים או צמיגים) ומאפשר סיבוב של 360 מעלות באמצעות מיסב הסיבוב ומערכת ההנעה, ובכך מרחיב משמעותית את טווח העבודה. להלן ניתוח מפורט של היישומים והיתרונות הספציפיים שלו:
א. הרכב מבני של מרכב הסיבוב
1. מיסב סיבובי
- מיסבי כדור או גליל גדולים המחברים את המסגרת העליונה (החלק המסתובב) עם המסגרת התחתונה (השלדה), הנושאים כוחות ציריים, רדיאליים ומומנטים של התהפכות.
- סוגים נפוצים: מיסבי כדוריים בעלי ארבע נקודות בשורה אחת (קלים), מיסבי גלילה מוצלבים (כבדים).
2. מערכת הנעה סיבובית
- מנוע הידראולי: מניע את גלגל השיניים הסיבובי דרך מפחית כדי להשיג סיבוב חלק (פתרון מיינסטרים).
- מנוע חשמלי: מיושם במחפרים חשמליים, מפחית הפסדים הידראוליים ומספק תגובה מהירה יותר.
3. עיצוב תחתון מחוזק
- שלדת תחתית מפלדה מחוזקת כדי להבטיח קשיחות ויציבות פיתול במהלך סיבוב.
- שלדה מסוג זחל"ת דורשת בדרך כלל רוחב זחלים רחב יותר, בעוד ששלדה מסוג צמיגים צריכה להיות מצוידת במומנטים הידראוליים כדי לאזן את מומנט הסיבוב.
II. שיפורים עיקריים בביצועי המחפר
1. גמישות תפעולית
- פעולה ללא הפרעה של 360°: אין צורך להזיז את השלדה כדי לכסות את כל האזורים הסובבים, מתאים למרחבים צרים (כגון בנייה עירונית, חפירת צנרת).
- מיקום מדויק: בקרת שסתום פרופורציונלית של מהירות הסיבוב מאפשרת מיקום של הדלי ברמת מילימטר (כגון גימור בור יסוד).
2. אופטימיזציה של יעילות עבודה
- תדירות תנועה מופחתת: מחפרים מסורתיים בעלי זרוע קבועה צריכים להתאים עמדות לעתים קרובות, בעוד ששלדת המרכב הסיבובית יכולה להחליף משטחי עבודה על ידי סיבוב, ובכך לחסוך זמן.
- פעולות מורכבות מתואמות: בקרת סיבוב וחיבור זרוע/מוט (כגון פעולות "נדנוד") משפרות את יעילות תפעול המחזור.
3. יציבות ובטיחות
- ניהול מרכז כובד: עומסים דינמיים במהלך סיבוב מופצים דרך הגחון, ותכנון משקולות נגד מונע התהפכות (כגון משקולות נגד המותקנות מאחור במחפרי כרייה).
- עיצוב נגד רעידות: האינרציה במהלך בלימת סיבוב ממונעת על ידי החלק התחתון של הרכב, מה שמפחית את הפגיעה המבנית.
4. הרחבה רב-תכליתית
- ממשקים להחלפה מהירה: שלדת הסיבוב מאפשרת החלפה מהירה של אביזרים שונים (כגון פטישים הידראוליים, תופסנים וכו'), תוך התאמה לתרחישים מגוונים.
- שילוב של התקני עזר: כגון קווי הידראוליים מסתובבים, אביזרים תומכים הדורשים סיבוב רציף (כגון מקדחות).
ג. תרחישי יישום אופייניים
1. אתרי בנייה
- השלמת משימות מרובות כגון חפירה, העמסה ויישור בשטח מוגבל, תוך הימנעות מתזוזות תכופות של השלדה והתנגשויות עם מכשולים.
2. כרייה
- מחפרים גדולים עם שלדה מסתובבת בעלת חוזק גבוה לעמידה בחפירה בעומס כבד ובסיבוב רציף לטווח ארוך.
3. חילוץ חירום
- סיבוב מהיר להתאמת כיוון העבודה, בשילוב עם תופסנים או מספריים לפינוי פסולת.
4. חקלאות וייעור
- המרכב התחתון המסתובב מקל על אחיזה וערימה של עץ או חפירה עמוקה של בורות עצים.
IV. מגמות פיתוח טכנולוגי
1. בקרה סיבובית חכמה
- ניטור זווית סיבוב ומהירות באמצעות IMU (יחידת מדידה אינרציאלית), הגבלה אוטומטית של פעולות מסוכנות (כגון סיבוב במדרונות).
2. מערכת סיבובית היברידית
- מנועים סיבוביים חשמליים משחזרים אנרגיית בלימה, ומפחיתים את צריכת הדלק (כגון מחפר היברידי Komatsu HB365).
3. איזון בין קל משקל ועמידות
- שימוש בפלדה בעלת חוזק גבוה או בחומרים מרוכבים להפחתת משקל החלק התחתון של המיסב תוך אופטימיזציה של איטום המסבים הסיבוביים (אטום לאבק, עמיד למים).
ה. נקודות תחזוקה
- שימון קבוע של המיסב הסיבובי: מונע שחיקה של מסילת הרכב הגורמת לרעש או רעידות של החלק התחתון של המיסב.
- בדיקת עומס מראש של הברגים: התרופפות הברגים המחברים את מיסב הסיבוב והשלדה עלולה לגרום לסיכונים מבניים.
- יש לפקח על ניקיון שמן ההידראולי: זיהום עלול לגרום נזק למנוע הסיבובי ולהשפיע על ביצועי ההנעה התחתית של הרכב.
תַקצִיר
שלדת הגחון עם מנגנון מסתובב היא עיצוב ייחודי המייחד מחפרים ממכונות בנייה אחרות. באמצעות מנגנון "הגחון הקבוע וגוף עליון מסתובב", היא משיגה מצב פעולה יעיל, גמיש ובטוח. בעתיד, עם חדירת החשמול והטכנולוגיות החכמות, הגחון המסתובב יתפתח עוד יותר לכיוון שימור אנרגיה, דיוק ועמידות, ויהפוך לחוליה מרכזית בשדרוג הטכנולוגי של מחפרים.