come funziona terna caterpillar

Le terne hanno un aspetto davvero unico: hanno componenti che sporgono in ogni direzione. È ovvio che cosa fa un autocarro con cassone ribaltabile semplicemente guardandolo; ma quali sono le diverse appendici di un escavatore usato?

Una terna è un'invenzione interessante perché in realtà sono tre pezzi di equipaggiamento da costruzione combinati in un'unica unità. Una terna è:


Una terna combina una terna, un caricatore e un trattore in un unico pezzo di equipaggiamento.
FOTO PER GENTILE CONCESSIONE DI CATERPILLAR



Un trattore
Un caricatore
Un escavatore
Ogni pezzo di equipaggiamento è adatto a un particolare tipo di lavoro. In un tipico cantiere, l'operatore del retroescavatore solitamente utilizza tutti e tre i componenti per portare a termine il lavoro.


Il trattore
La struttura centrale di una terna è il trattore . Proprio come i trattori che i contadini usano nei loro campi, il terna è progettato per muoversi facilmente su tutti i tipi di terreno accidentato. Ha un motore diesel potente, turbo , pneumatici grandi e robusti e una cabina con comandi di guida di base (volante, freni, ecc.). Le cabine della terna sono completamente chiuse o hanno una struttura a baldacchino aperta per proteggere l'operatore.

Il caricatore
Il caricatore è attaccato nella parte anteriore e la terna è attaccata nella parte posteriore. Questi due componenti svolgono funzioni molto diverse.

Il caricatore può fare diverse cose. In molte applicazioni lo si utilizza come una grande paletta o una paletta per il caffè. Di solito non scavare con esso; la usi principalmente per raccogliere e trasportare grandi quantità di materiale sfuso. È anche usato per levigare le cose come un coltello da burro o per spingere lo sporco come un aratro. L'operatore controlla il caricatore mentre guida il trattore.

The Backhoe
Il retroescavatore è lo strumento principale della terna. È usato per scavare materiale duro, compatto, di solito terra, o per sollevare carichi pesanti, come una scatola di fogna . Può sollevare questo materiale e rilasciarlo in un mucchio sul lato del foro.

Fondamentalmente, il retroescavatore è una versione grande, estremamente potente del tuo braccio o dito. Ha tre segmenti:

Il boom
Il bastone
Il secchio
Questa disposizione è molto simile al tuo braccio. Il tuo braccio ha tre segmenti: la parte superiore del braccio, l'avambraccio e la mano.

I segmenti dell'escavatore a cucchiaia rovescia sono collegati da tre giunti , paragonabili al polso, al gomito e alla spalla. Il retroescavatore si muove più o meno allo stesso modo del tuo braccio. In una terna Caterpillar, il braccio è piegato verso l'alto per rendere più facile scavare con ostacoli lungo la strada. Questo design offre anche spazio extra per il secchio quando l'operatore lo arriccia con un carico completo.

Il retroescavatore può scavare tutti i tipi di fori, ma è particolarmente adatto per scavare fossati . Per utilizzare il retroescavatore, l'operatore deve parcheggiare il trattore e girare il sedile.

Che cosa hanno a che fare trattore, caricatore e retroescavatore? Il componente del trattore serve a spostare gli altri due componenti da un punto all'altro e l'operatore lo manovra anche quando utilizza il caricatore. I componenti caricatore e retroescavatore sono una combinazione naturale per tutti i tipi di lavori. Quando estrai un sacco di sporco per fare un fossato o qualsiasi altro tipo di buco, generalmente hai bisogno di un caricatore per spostare lo sporco fuori dall'area o per riempire lo sporco una volta che hai i tubi, le linee elettriche , ecc. in posizione. L'applicazione più comune per una terna è questo lavoro di base: scavare una trincea con l'escavatore a cucchiaia rovescia e quindi riempirla di nuovo con il caricatore.

Le gambe dello stabilizzatore
Le altre appendici che noterai in genere su una terna sono le due gambe dello stabilizzatore appena dietro le ruote posteriori. Queste gambe sono cruciali per il funzionamento del retroescavatore perché prendono il peso del peso quando una terna sta scavando. Senza le gambe dello stabilizzatore, il peso di un carico pesante o la forza verso il basso di scavare nel terreno solleciterebbe le ruote e le gomme e l'intero trattore rimbalzerebbe costantemente. Gli stabilizzatori mantengono il trattore stabile, riducendo al minimo l'effetto spinato dello scavo con il retroescavatore. Inoltre assicurano il trattore in modo che non scivoli nel fossato o nel foro.

Le gambe dello stabilizzatore hanno due tipi di "scarpe", in modo che possano essere piantate in modo sicuro sia sullo sporco che sul pavimento. Il lato della scarpa della scanalatura scava nella sporcizia per una presa migliore, ma potrebbe strappare il pavimento se si dovesse usarlo su una strada. Per una buona presa sull'asfalto, l'operatore ribalta semplicemente la scarpa imbottita di gomma in posizione.


I backhoes sono in circolazione da più di 40 anni e sono diventati ancora più popolari nell'ultimo decennio. Caterpillar ha venduto più di 100.000 ruspe dal 1985. Il motivo principale per cui osserviamo le schiene di lavoro in ogni momento è che scavare e spostare lo sporco è una parte importante di molti progetti diversi. Ad esempio, è necessario scavare fossati per posare tubi e cavi sotterranei, creare fondamenta per edifici e creare sistemi di drenaggio. Ci sono un certo numero di strumenti che fanno questo tipo di lavoro, spesso in modo più efficiente di un escavatore a cucchiaia rovescia, ma molte squadre di costruzione usano invece un escavatore a rovescio a causa di una serie di fattori.

Per prima cosa, i terne sono notevolmente compatti se paragonati alle grandi attrezzature specializzate come gli escavatori. Possono spostarsi in tutti i tipi di cantieri e portarli sulla strada. I mini-caricatori e le unità di retroescavatore sono in realtà più piccole di una tipica terna, ma se un appaltatore deve scavare e caricare, di solito è meglio avere entrambe le unità in una. Risparmia molto tempo perché l'operatore non deve passare tra due diversi pezzi di equipaggiamento.



Il retroescavatore è anche popolare semplicemente per le sue incredibili capacità . La terna Caterpillar nella foto sopra ha un'enorme quantità di energia. Il suo escavatore a cucchiaia rovescia può scavare con una forza di 15,200 libbre (67,6 kN) e può raggiungere più di 7,9 metri (25,9 piedi). Il caricatore può sollevare carichi fino a 8.760 libbre (3.970 kg) e può contenere 1,75 metri cubi (1,3 metri cubi) di sporco nel suo secchio standard. I componenti del retroescavatore e del caricatore non hanno la stessa potenza delle apparecchiature più grandi, ma funzionano molto bene, anche con lavori abbastanza difficili.

Una squadra di costruzione che fa ogni genere di lavoro diverso di solito acquista una terna piuttosto che un'attrezzatura specializzata più efficiente perché la terna funziona bene in una vasta gamma di situazioni. Per lavori di scavo di piccole e medie dimensioni, un escavatore a cucchiaia rovescia è certamente sufficiente. E come vedremo più avanti, alcuni modelli di escavatori posteriori fanno molto più che scavare e caricare.

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Se dovessi chiedere a un grande gruppo di persone cosa potrebbero dirti delle terne , molti di loro non saprebbero di cosa stavi parlando. Ma se mostrassi loro un'immagine di uno, quasi tutti capiranno cosa intendi. Abbiamo visto tutte le terne, comunemente chiamate terne. Sono utilizzati per un numero di lavori diversi e sono spesso l'unico pezzo di attrezzatura pesante in un cantiere. Li passiamo sul lato della strada tutto il tempo. Ma anche qualcuno che è passato da dozzine di terne può non sapere molto di loro. Cosa fanno esattamente? Perché vengono utilizzati per così tanti diversi tipi di progetti di costruzione? Come possono scavare fori così grandi in così poco tempo? Quanto sono forti?

In questo articolo, vedremo cosa possono fare le terne, esaminare i meccanismi che rendono possibile questo lavoro e mostrarvi come i lavoratori controllano effettivamente una terna. La prossima volta che passi una terna che lavora lungo la superstrada, saprai esattamente cosa sta facendo!






https://science.howstuffworks.com/transport/engines-equipment/backhoe-loader.htm




I backhoes sono in circolazione da più di 40 anni e sono diventati ancora più popolari nell'ultimo decennio. Caterpillar ha venduto più di 100.000 ruspe dal 1985. Il motivo principale per cui osserviamo le schiene di lavoro in ogni momento è che scavare e spostare lo sporco è una parte importante di molti progetti diversi. Ad esempio, è necessario scavare fossati per posare tubi e cavi sotterranei, creare fondamenta per edifici e creare sistemi di drenaggio. Ci sono un certo numero di strumenti che fanno questo tipo di lavoro, spesso in modo più efficiente di un escavatore a cucchiaia rovescia, ma molte squadre di costruzione usano invece un escavatore a rovescio a causa di una serie di fattori.

Per prima cosa, i terne sono notevolmente compatti se paragonati alle grandi attrezzature specializzate come gli escavatori. Possono spostarsi in tutti i tipi di cantieri e portarli sulla strada. I mini-caricatori e le unità di retroescavatore sono in realtà più piccole di una tipica terna, ma se un appaltatore deve scavare e caricare, di solito è meglio avere entrambe le unità in una. Risparmia molto tempo perché l'operatore non deve passare tra due diversi pezzi di equipaggiamento.


Il retroescavatore è anche popolare semplicemente per le sue incredibili capacità . La terna Caterpillar nella foto sopra ha un'enorme quantità di energia. Il suo escavatore a cucchiaia rovescia può scavare con una forza di 15,200 libbre (67,6 kN) e può raggiungere più di 7,9 metri (25,9 piedi). Il caricatore può sollevare carichi fino a 8.760 libbre (3.970 kg) e può contenere 1,75 metri cubi (1,3 metri cubi) di sporco nel suo secchio standard. I componenti del retroescavatore e del caricatore non hanno la stessa potenza delle apparecchiature più grandi, ma funzionano molto bene, anche con lavori abbastanza difficili.

Una squadra di costruzione che fa ogni genere di lavoro diverso di solito acquista una terna piuttosto che un'attrezzatura specializzata più efficiente perché la terna funziona bene in una vasta gamma di situazioni. Per lavori di scavo di piccole e medie dimensioni, un escavatore a cucchiaia rovescia è certamente sufficiente. E come vedremo più avanti, alcuni modelli di escavatori posteriori fanno molto più che scavare e caricare.


Se hai mai visto un escavatore al lavoro, sai che è uno strumento straordinariamente potente. Un operatore esperto può scavare un fossato di 5 piedi di lunghezza in 10 minuti in meno di 15 minuti. Pensa solo a quanto tempo ti ci vorrà per farlo solo con una pala! Sorprendentemente, tutto questo lavoro è fatto con l' idraulica : pompare liquidi per spostare i pistoni.

Il concetto di macchina idraulica può sembrare alquanto bizzarro: come può il pompaggio del liquido darti un tale potere? - ma in realtà è molto semplice. Per prima cosa, diamo un'occhiata all'idea di base di un sistema idraulico, e poi vedremo come un escavatore utilizza questi sistemi per scavare e caricare enormi quantità di sporco.


La moltiplicazione idraulica consente agli escavatori a scavare con una forza tremenda.


Potenza idraulica



I sistemi idraulici trasmettono semplicemente le forze da un punto all'altro attraverso il fluido. La maggior parte dei sistemi utilizza un fluido incomprimibile , un fluido che è il più denso possibile. Questo tipo di fluido trasmette quasi tutta la forza originale invece di assorbirne parte. Il fluido incomprimibile più comunemente utilizzato nelle macchine idrauliche è l' olio .

Nella semplicissima macchina idraulica mostrata sotto, l'operatore spinge l'olio con un pistone in modo che l'olio spinga su un altro pistone, sollevandolo


Moltiplicazione idraulica
Poiché il secondo pistone ha un diametro maggiore rispetto al primo pistone, il secondo pistone si muove su una distanza più breve ma spinge verso l'alto con maggiore forza.

Il concetto di base al lavoro è un commercio tra distanza e forza. Il lavoro che fai premendo sul pistone a sinistra ha due componenti: la quantità di forza applicata e la distanza in cui spingi il pistone. Questo spinge verso il basso una certa quantità di liquido. Poiché il fluido è incomprimibile, non può assorbire la forza che si applica, quindi spinge verso l'alto il pistone sulla destra. Il fluido ha la stessa pressione (libbre per pollice quadrato) in ogni punto del sistema. Poiché la pressione sul pistone a destra sta lavorando su un'area più ampia, quel pistone spinge verso l'alto con una forza maggiore.

È abbastanza facile capire il fattore di moltiplicazione esatto. Supponiamo che il pistone sulla sinistra abbia un diametro di 2 pollici (raggio di 1 pollice), mentre il pistone sulla destra ha un diametro di 6 pollici (raggio di 3 pollici). L'area di ciascun pistone è Pi * r 2 . L'area del pistone sinistro è quindi 3.14 (3.14 * 1 2 ), mentre l'area del pistone sulla destra è 28.26 (3.14 x 3 2 ). Il pistone a destra è nove volte più grande del pistone a sinistra. Ciò significa che qualsiasi forza applicata al pistone di sinistra sarà nove volte più grande sul pistone di destra. Quindi, nella figura sopra, la forza verso il basso di 100 libbre applicata al pistone sinistro crea una forza verso l'alto di 900 libbre sul pistone destro. Ma, in linea con il compromesso distanza-forza, hai spostato il pistone a sinistra 9 pollici e alzato il pistone destro solo 1 pollice.

Nella terna mostrata sopra, l'impianto idraulico pompa olio fino a 3.300 libbre per pollice quadrato e i pistoni del cilindro nel braccio del retroescavatore hanno un diametro fino a 5,25 pollici. Questo dà a ogni cilindro pistone una forza di 70.000 sterline!


Come funzionano le terne Caterpillar

Valvole idrauliche




Con la nostra semplicissima macchina idraulica, abbiamo spinto un po 'd'olio con un pistone e l'olio ha spinto un pistone più grande, moltiplicando così la forza del nostro sforzo. Questo tipo di meccanismo idraulico è ottimo per i sistemi in cui è necessario applicare una forza molto brevemente, ogni tanto - un sistema di frenata , per esempio. Ma in un attrezzo come un escavatore, muovi sempre pistoni, quindi hai bisogno di una pressione dell'olio costante .

In una terna, questa pressione proviene da una pompa dell'olio alimentata da un motore diesel . La pompa fa la stessa cosa del pistone stretto che abbiamo visto nell'esempio precedente. Applica una forza minore all'olio ad alta velocità, generando una pressione sufficiente a spostare un altro pistone più lentamente ma con maggiore forza. La pompa mantiene un flusso costante di olio ad alta pressione che fluisce verso un sistema di blocco valvole, che dirige la forza della pressione (in seguito vedremo esattamente come funziona



I retroescavatori pompano l'olio attraverso un complesso sistema di tubi e valvole.



Quindi, i potenti pistoni di un escavatore a cucchiaia rovescia sono in realtà mossi dalle stesse forze che abbiamo visto lavorare con il semplice design idraulico. Vi sono tuttavia alcune differenze significative nel modo in cui i due sistemi funzionano. Il semplice pistone che abbiamo visto poteva applicare solo forza moltiplicata in una direzione. Se spingevi verso il basso sul pistone più stretto, il pistone più largo si muoveva con maggiore forza. Ma per scavare un escavatore a cucchiaia rovescia, le sue braccia devono essere in grado di muoversi in diverse direzioni . Per muoversi in questo modo, i pistoni devono essere in grado di spingere e tirare con tutta la forza, il che richiede un sistema più complesso.

Se dovessi aprire uno dei cilindri del pistone da un retroescavatore, vedresti qualcosa del genere



i può vedere che l'asta del pistone che si estende all'esterno del cilindro viene effettivamente spostata da una testa del pistone all'interno del cilindro. C'è fluido su entrambi i lati di questa testa del pistone, alimentato da due tubi diversi. Se la forza è maggiore sul lato blu, il pistone si sposterà a sinistra, e se è maggiore sul lato arancione, il pistone si sposterà a destra. Quindi tutto quello che devi fare per cambiare la direzione della forza è smettere di pompare olio su un lato e iniziare a pomparlo all'altro. Questa sorta di cilindro a pistone viene comunemente chiamata a pistone idraulico .

Una terna usa qualcosa chiamato una valvola a spola per dirigere l'olio su entrambi i lati di un ram. Nell'animazione sottostante, puoi vedere il design di base di questo tipo di sistema idraulico. Il sistema di valvole a spola consente al retroescavatore di spostare i pistoni in due direzioni.






La pompa preleva l'olio da un serbatoio e lo pompa attraverso un tubo flessibile fino alla valvola a spola. Quando l'operatore sposta i comandi per cambiare la direzione dell'escavatore a cucchiaia rovescia, la valvola a spola cambia la sua configurazione in modo che l'olio ad alta pressione vada all'altro lato del pistone. Mentre l'olio ad alta pressione spinge da un lato, l'olio a bassa pressione viene forzato attraverso un tubo flessibile diverso, di nuovo al serbatoio dell'olio.

L'operatore manipola questo blocco valvole con i joystick nella cabina del retroescavatore. In alcuni terne, i bastoncini di controllo sono collegati direttamente a diversi distributori, agendo come leva per spostare direttamente la bobina.

In altri terne, i joystick azionano pistoni idraulici che controllano il movimento dei distributori. Quando sposti il ​​joystick in una certa direzione, preme su un particolare pistone. Questo pistone spinge l'olio attraverso un tubo per spostare la valvola a spola che controlla un particolare pistone idraulico. Spostando diverse bobine, estendi o ritiri diversi pistoni idraulici. Nelle prossime due sezioni, esamineremo la disposizione di questi pistoni e vedremo come le loro forze applicate si traducono in movimenti fluidi nella terna e nel caricatore.


Idraulica nella terna






Ora abbiamo visto come il sistema di valvole del retroescavatore può muovere i pistoni idraulici in due direzioni con grande forza. Ma come fanno i progettisti di attrezzature a utilizzare questa tecnologia per creare macchine da scavatura così potenti?

Torniamo all'idea che una terna sia una versione enorme e potente di un braccio umano. Abbiamo confrontato i segmenti di acciaio - il braccio, il bastone e il secchio - a tre pezzi del braccio, collegati in modo simile da tre giunti. È ovvio che il tuo braccio non sarebbe altrettanto utile senza muscoli : i tuoi muscoli forniscono la forza che effettivamente tira i vari segmenti del braccio verso l'uno e l'altro. I cilindri in un escavatore a cucchiaia rovescia hanno la stessa funzione. Tutti i segmenti sono incernierati e ciascun cilindro può tirare un segmento collegato più vicino o spingerlo via.



Ogni pistone del cilindro è controllato dalla propria valvola a spola. Quando scavi con un escavatore a cucchiaia rovescia, in realtà stai controllando almeno quattro singole bobine (che muovono quattro pistoni diversi). Nell'animazione sottostante, puoi vedere come un operatore attiva alcuni di questi diversi pistoni insieme per scavare con il retroescavatore



La terna ha anche due pistoni idraulici vicino alla base del braccio del braccio. Il braccio del braccio è collegato al trattore con un getto oscillante in modo che questi pistoni possano oscillare lateralmente il braccio del retroescavatore. Sono sincronizzati in modo che quando si spinge con uno, l'altro tira. In molte terne europee, il braccio è collegato a un meccanismo di spostamento laterale , una staffa che può spostare l'intero braccio del retroescavatore orizzontalmente sul trattore. Ciò consente all'operatore di scavare in spazi in cui sarebbe molto difficile manovrare l'intero trattore in una buona posizione di lavoro.

Una delle variabili più significative nelle prestazioni del retroescavatore è la profondità di scavo . Questa è semplicemente una valutazione di quanto può essere profondo il braccio del retroescavatore. In genere, la profondità di scavo è da qualche parte tra 12 e 16 piedi (da 3 a 5 m). Molti terne hanno un bastone estensibile che consente di aumentare la profondità di scavo di alcuni piedi quando necessario. La maggior parte dei lavori di retroescavatore non richiede agli operatori di scavare fossati e buche a più di 10 piedi di profondità, ma la profondità di scavo è ancora una misura utile perché indica anche quanto lontano può raggiungere il retroescavatore.

Un'altra valutazione importante è la potenza . Se hai letto How Horsepower Works , allora sai che la potenza è una misura di quanto lavoro può fare qualcosa in un certo periodo di tempo. Una valutazione di potenza del retroescavatore indica quanta potenza il motore fornisce per tutti i sistemi nel retroescavatore, il che ti dà un'idea di cosa è capace il retroescavatore.

I modelli di terne con maggiore profondità di scavo di solito hanno più potenza. L'aumento di entrambi questi fattori espande le capacità del retroescavatore. I retroescavatori progettati per applicazioni di edilizia residenziale , come scavare fondamenta, livellamento e scavare fossati per fognature e linee di servizio, hanno generalmente una profondità di scavo da 14 a 16 piedi e da 70 a 85 cavalli. Le terne progettate per applicazioni industriali e commerciali più pesanti - come la manutenzione di strade e ponti o costruzioni di grandi dimensioni - hanno una profondità di scavo superiore a 5 metri (17 piedi) e almeno 100 cavalli di potenza.

Anche i backhoes hanno valori di forza di strappo . La forza di strappo descrive la forza massima che il braccio può applicare su un carico. È misurato dalla forza che può spingere la fine del secchio, ma tutti i pistoni idraulici sul braccio contribuiscono alla forza totale. Le terne hanno anche il sollevamento dell'asta e il sollevamento del braccio , il che indica il peso massimo che il bastone e il braccio possono sollevare individualmente quando i pistoni idraulici spingono con tutta la forza. Questa è un'altra misura della capacità generale di un retroescavatore ed è particolarmente utile per gli appaltatori che prevedono di utilizzare il retroescavatore come una sorta di gru per il sollevamento di carichi pesanti. Il retroescavatore nella foto sopra ha una forza di strappo di 14.712 libbre (65.4 kN), una capacità di sollevamento dello stick di 6.250 libbre (2.830 kg) e una capacità di sollevamento del braccio di 3.940 libbre (1.787 kg).

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Idraulica nel caricatore

Ci siamo concentrati principalmente sul retroescavatore qui, ma il caricatore è anche guidato dall'idraulica. I suoi martinetti idraulici sono configurati in un modo leggermente diverso - funzionano come coppie . I pistoni sollevano il secchio esattamente nello stesso modo in cui sollevi una scatola pesante: prendi entrambi i lati e solleva con entrambe le braccia. Il sistema di valvole pompa la stessa quantità di olio a ciascun pistone della coppia in modo che si muovano all'unisono. Questo stabilizza la benna del caricatore.

Caterpillar ha due tipi di caricatori sulle sue terne: una singola inclinazione (gialla) e una parallela (nera). Entrambi i tipi utilizzano un paio di pistoni per sollevare i bracci del caricatore. Questa coppia di pistoni è collegata al trattore e le braccia tengono il secchio. I pistoni si estendono per sollevare le braccia e ritrarre per abbassarli. I caricatori a sollevamento parallelo utilizzano una seconda coppia di pistoni attaccati ai bracci del caricatore e al secchio stesso. Questi arieti si estendono per scaricare il secchio e ritrarlo per inclinarlo di nuovo. I caricatori Single-Tilt lo fanno con un solo pistone centrale.

I caricatori a sollevamento parallelo hanno un design a otto barre che migliora le prestazioni di carico. In questo sistema, diversi gruppi di barre nel caricatore sono collegati in modo tale che la benna non si inclini mentre sale. Fondamentalmente, i due gruppi principali di barre parallele che tengono il secchio si muovono insieme in modo da mantenere il livello del secchio rispetto al terreno. Senza sollevamento parallelo, il caricatore sarebbe qualcosa come un altalena con una cassa inchiodata ad un'estremità. Se riempivi la cassa con le arance quando l'altalena era livellata, molti di loro cadevano quando inclinava l'altalena. Un sistema di sollevamento parallelo consente un caricamento più efficiente perché mantiene più del materiale nel secchio mentre si solleva.

Un'altra funzione interessante in alcune terne è una tecnologia chiamata controllo di guida . Trasportare un carico completo con una terna è una corsa abbastanza sconnessa perché la base della ruota è così piccola rispetto all'inerzia totale dell'attrezzatura e del carico - il peso su una estremità spinge l'intera struttura avanti e indietro. Per rendere la guida un po 'più agevole, le terne con controllo di guida utilizzano l'impianto idraulico di sollevamento del caricatore come sistema di ammortizzatori. Fondamentalmente, quando il secchio rimbalza, spinge verso il basso l'olio nei cilindri idraulici. L'olio fluisce verso un altro cilindro del pistone, l' accumulatore , che ha compresso gas azoto sull'altro lato. A differenza dell'olio, questo gas azoto può essere compresso, quindi agisce come una molla - quando l'olio incomprimibile proveniente dai martinetti del caricatore spinge verso il basso su un lato del pistone, il gas si comprime un po 'prima di sollevare il pistone.


Con questo meccanismo, l'olio verrebbe semplicemente spinto avanti e indietro, quindi il secchio continuerebbe a rimbalzare. Per creare una guida fluida, il sistema di controllo della guida deve assorbire parte dell'energia quando l'olio scorre. Il meccanismo di smorzamento che realizza questo è un piccolo orifizio nel tubo che trasporta l'olio dal pistone di sollevamento all'accumulatore di controllo della corsa. Con ogni rimbalzo della benna del caricatore, l'olio viene schiacciato attraverso questa piccola apertura. L'energia spesa per forzare l'olio attraverso l'apertura viene convertita in calore. Questa perdita di energia assorbe essenzialmente l'energia di rimbalzo, rendendo la corsa più fluida.

Come i bracci della terna, i caricatori sono classificati in base alla loro forza di strappo. Questo valore indica la forza massima che i martinetti idraulici del caricatore possono applicare alla benna anteriore, il che ti dà un'idea di quanto bene un caricatore sarà in grado di spingere e sollevare un carico.






Quando ti fermi a pensare a tutte le diverse parti mobili di una terna, sembra incredibile che tu abbia bisogno di una sola persona ai comandi. Come abbiamo visto nelle ultime due sezioni, il braccio del retroescavatore ruota su quattro cardini diversi (alcuni modelli di benne hanno cinque) e il caricatore si muove su due o tre cerniere. Inoltre, l'operatore controlla i bracci dello stabilizzatore e sposta il trattore durante il caricamento. Come fa una persona a fare tutto questo?

I comandi principali per una terna Caterpillar sono due joystick in stile computer. Ecco le funzioni dei joystick:



Questo è un sistema di controllo del leveraggio meccanico standard da un retroescavatore. Quando si sposta il bastone all'estrema sinistra, aziona i distributori che spostano il braccio da un lato all'altro e in avanti e indietro. Il bastone all'estrema destra aziona i distributori che muovono il bastone e il secchio. I due comandi centrali spostano le valvole a spola che estendono e ritraggono le gambe dello stabilizzatore.

Il joystick a sinistra muove il braccio e oscilla l'intera terna da un lato all'altro.
Il joystick a destra muove il bastone e il secchio.
Tirando il joystick verso di te muove il braccio o il bastone più vicino a te, e spingendo il joystick allontana il braccio o il bastone più lontano.
Spingendo il joystick a sinistra verso sinistra, l'intera terna si sposta verso sinistra, e spingendo il joystick verso destra il braccio si sposta verso destra.
Spingendo il joystick di destra verso sinistra, si raccoglie il secchiello e spingendolo verso destra si scarica il secchio.
Scavare efficacemente con un escavatore richiede pratica, come imparare a guidare un'auto. La parte più difficile da imparare a guidare è di solito prestare attenzione a tutte le diverse cose in corso. Ci vuole molta pratica per mantenere tutti i vari controlli nella tua mente in una volta. Imparare a gestire un escavatore è allo stesso modo. Raccogliere qualcosa con il braccio è incredibilmente facile perché muovi automaticamente ogni muscolo. Ma immagina quanto sarebbe difficile se tu dovessi fermarti a pensare a ogni muscolo con cui ti stavi muovendo in quella semplice mossa.


Un conducente esperto non pensa nemmeno alla maggior parte delle cose che sta facendo mentre guida. Gli operatori di terne raggiungono lo stesso livello. Con abbastanza pratica, i controlli diventano una seconda natura. Ma oltre all'apprendimento dei controlli, l'operatore deve anche imparare a posizionare il braccio in modo che possa scavare in modo efficiente. Ciò significa conoscere l'angolo migliore per il secchio mentre affonda nella sporcizia, sapendo quando muovere il braccio e quando spostare il bastone e avere la sensazione di quali posizioni del braccio forniscono la migliore leva.

Il funzionamento del caricatore è relativamente semplice perché scarica, solleva e si abbassa. Il controllo del caricatore principale è un joystick sul lato destro dell'operatore. Se tiri indietro il joystick verso di te, la prima serie di pistoni idraulici si spinge verso l'alto per sollevare le braccia. Quando lo spingi lontano da te, le braccia si abbassano. Per scaricare il secchio, sposta il joystick a destra. Per raccoglierlo, muovi il joystick a sinistra.

Quindi il caricatore è abbastanza facile da imparare rispetto al retroescavatore. Tuttavia, per sfruttarlo al massimo, è necessario essere in grado di azionarlo mentre si sposta il trattore attorno al sito. Il trattore funziona essenzialmente come una macchina, con un volante , un acceleratore, un pedale del freno e una leva del cambio. Il caricatore e il trattore sono azionati dallo stesso motore, che ha un controllo di velocità variabile. Per aumentare ulteriormente la forza del caricatore, l'operatore può mettere il trattore in folle in modo che la maggior parte della potenza del motore vada direttamente al sistema idraulico.

Gli operatori esperti di terne usano la terna più o meno nello stesso modo in cui usereste una pala o una carriola a casa: sanno esattamente come spostare i comandi per scavare e caricare rapidamente ed efficacemente. E pensano sempre in anticipo alle loro prossime mosse, pianificando la loro strategia. Anche questo è un po 'come guidare una macchina: quando vedi un ingorgo davanti a te sulla strada, stai già decidendo come lo navigherai. Proprio come con la guida, imparare a utilizzare il retroescavatore è solo il primo passo: la vera abilità è sapere come utilizzare il retroescavatore per svolgere diversi compiti.

VI

La pompa idraulica




Tutti i sistemi idraulici di una terna escono dalla pressione idraulica di una pompa idraulica . Esistono due tipi di pompe di uso comune:

Pompe ad ingranaggi
Pompe a portata variabile
In una pompa ad ingranaggi , una coppia di ingranaggi inter-meshing pressurizza l'olio idraulico. Lo svantaggio delle pompe ad ingranaggi è che la pressione aumenta e diminuisce con il regime del motore e l'unico modo per ottenere una pressione elevata è far funzionare il motore a piena potenza.




Una pompa a cilindrata variabile è più sofisticata. Ha una serie di cilindri del pistone fissati in un anello all'interno di una canna. Il motore gira intorno alla canna in modo che i cilindri girino. I pistoni dei cilindri si estendono dalla parte posteriore della canna, dove sono fissati a una piastra inclinata inclinata . Mentre la canna gira intorno, l'angolo della piastra oscillante spinge dentro i pistoni e poi li estrae. Nel diagramma si può vedere che quando il disco oscillante estrae il pistone, il cilindro aspira l'olio dal serbatoio. Mentre la piastra spinge il pistone verso l'interno, il cilindro pompa fuori olio nel sistema idraulico. Poco prima che un cilindro ruoti dal lato di aspirazione al lato di scarico, mantiene la quantità massima di olio. Ruotando dal lato dell'impianto idraulico al lato aspirazione, mantiene la quantità minima di olio. Questo pressurizza l'olio in modo che sia pompato fuori con grande forza.



Il cuore del sistema idraulico load sensing è la pompa a cilindrata variabile.

Questa pompa è particolarmente interessante perché puoi regolare facilmente la quantità di olio che pompa. Tutto quello che devi fare è cambiare l'angolazione del piatto inclinato. Quando la piastra oscillante viene premuta più vicino alla canna, non vi è una grande differenza tra la dimensione del compartimento del fluido di un cilindro sul lato sinistro e la dimensione del compartimento sul lato destro. Di conseguenza, la pompa non pompa tanto olio. Quando la piastra oscillante viene premuta completamente contro la canna, in modo che non sia affatto inclinata, il sistema non pompa olio.

L'angolo della piastra oscillante è determinato dalle esigenze del sistema idraulico. I circuiti speciali monitorano la pressione sui vari pistoni idraulici e regolano la portata al livello necessario. Questo sistema idraulico sensibile al carico presenta un paio di vantaggi significativi rispetto a un sistema che utilizza una pompa a cilindrata fissa.

Innanzitutto, la pompa a cilindrata variabile è più efficiente perché pompa solo la quantità di olio necessaria all'impianto idraulico. Quando nessuno dei martinetti idraulici è in funzione, la pompa interrompe semplicemente il pompaggio di olio. Ciò riduce il consumo di carburante del retroescavatore.

In secondo luogo, questo tipo di sistema fa il miglior uso della potenza disponibile del motore. La maggior parte delle terne hanno diverse opzioni di velocità del motore. Quando il motore è alla massima velocità, il retroescavatore ha il maggior potere di lavorare. Quando il motore è a una velocità ridotta, il retroescavatore ha meno potenza disponibile.

Se la pompa cerca di assorbire più energia di quella che il motore è in grado di produrre (a una determinata velocità), il motore si fermerà. Quindi, per fornire la massima pressione all'idraulica in ogni momento, il sistema deve fare un uso intelligente della potenza disponibile.

In una terna, la potenza è solo la portata moltiplicata dalla pressione idraulica. La pressione è determinata dall'operazione che si sta compiendo: sollevare oggetti pesanti o rotolare attraverso il terreno duro richiede una pressione maggiore rispetto a quando si sposta un secchio vuoto. Le valvole di sicurezza determinano la pressione massima nel sistema idraulico.


Sulle pale rovesce con pompe a cilindrata fissa, la portata è costante a qualsiasi velocità del motore. Poiché la portata moltiplicata per la pressione massima non può superare la potenza disponibile del motore, il sistema pompa sempre la quantità di olio necessaria per la massima pressione. Un po 'di olio è usato dall'idraulica e il resto va al serbatoio. Ciò significa che se non si richiede la massima pressione, si sta sprecando la potenza del motore disponibile e si sta esaurendo il sistema senza motivo.

I retroescavatori con pompe a cilindrata variabile non presentano questo problema. Il sistema monitora la pressione di tutti i martinetti idraulici e controlla l'angolo della piastra oscillante per soddisfare le esigenze del pistone che ha il più alto livello di pressione. Se non si richiede la piena pressione, la pompa aumenterà il suo spostamento (che aumenta la portata), rendendo gli strumenti più veloci. Quando il sistema richiede la piena pressione, la pompa diminuirà la sua cilindrata in modo che possa fornire la pressione senza superare la potenza disponibile del motore.








Alcune terne-caricatrici consentono di collegare un'ampia varietà di utensili alla terna o al caricatore al posto delle benne standard. Le terne Caterpillar sono dotate di un toolcarrier (IT) integrato che si aggancia facilmente a numerosi componenti compatibili. Diversi strumenti includono benne speciali, spazzatrici e forche per pallet.

Il braccio del retroescavatore si collega anche molto facilmente a diversi strumenti. Come puoi vedere nel video qui sotto, l'operatore deve fissare lo strumento alla terna con un perno di collegamento. Sono disponibili tutti i tipi di strumenti, tra cui:

Martelli idraulici per la demolizione dell'asfalto
Coclee per scavare fori circolari
Smerigliatrici per asfalto per la fresatura della superficie stradale
Pinze per afferrare e tirare materiale radicato (come tronchi d'albero)
La possibilità di collegare diversi strumenti espande la versatilità della terna molto. I diversi accessori degli attrezzi fanno sì che la terna faccia un certo numero di cose diverse sul luogo di lavoro








Come hai visto, le terne sono piene di valvole e cilindri idraulici. Inoltre, le terne hanno tutti i tipi di cose che potresti trovare in qualsiasi trattore, auto o camion. In questa sezione, vedremo alcuni dei componenti che fanno funzionare un escavatore.

Tutte le terne hanno un set di componenti standard. In qualsiasi terna, troverai:



Un motore : in una tipica terna, il trattore, il caricatore e il retroescavatore sono tutti azionati da un motore diesel . Il motore Caterpillar 80- hp 3054 in basso presenta un motore a 4 cilindri a 4 tempi con iniezione diretta. Dispone inoltre di un filtro dell'aria a due stadi a tenuta radiale di tipo secco e di un ausilio di avviamento termico che consente al motore di avviarsi anche a -20 gradi Fahrenheit (-29 ° C). Il modello base è aspirato naturalmente , ma alcuni terne Caterpillar hanno un design turbo . Per saperne di più sui motori, guarda come funzionano i motori , come funzionano i motori diesel e come funzionano i turbocompressori . Foto per gentile concessione Caterpillar Il motore diesel di una terna Caterpillar
Una trasmissione - Per applicare la potenza del motore al trattore e all'aspirapolvere e ai sistemi idraulici del caricatore, è necessaria una trasmissione . Una trasmissione di retroescavatore fa lo stesso lavoro di base della trasmissione in auto: consente all'operatore di passare da una marcia all'altra, andare avanti o indietro e utilizzare la potenza del motore in modo efficiente. Le terne vengono fornite con trasmissioni automatiche o manuali. La trasmissione power-shuttle Caterpillar di seguito offre quattro velocità, oltre che avanti e indietro. È dotato di frizioni a spostamento idraulico avanti e indietro, che consentono all'operatore di cambiare direzione e velocità di marcia in movimento. Ha anche un convertitore di coppia che consente la massima efficienza energetica. Per saperne di più sulle trasmissioni, guarda come funzionano le trasmissioni manuali , come funzionano le trasmissioni automatiche e una serie di altri articoli nella categoria di trasmissione . Foto per gentile concessione Caterpillar La trasmissione da una terna Caterpillar
Assali : le ruote di una terna vengono girate da assi. L'assale posteriore standard Caterpillar illustrato di seguito ha uno speciale design chiuso che lo protegge dagli elementi. Ciò consente al retroescavatore di funzionare in modo affidabile, anche in ambienti estremamente difficili. Foto per gentile concessione Caterpillar Un asse posteriore standard da una terna Caterpillar
Freni - Proprio come la tua auto, le terne hanno bisogno di freni per smettere di muoversi. I terne Caterpillar utilizzano freni a disco autoregolanti azionati idraulicamente per arrestare il trattore. Hanno un freno di stazionamento separato che l'operatore applica con una leva manuale. Per saperne di più sui sistemi frenanti, guarda come funzionano i freni . Graphic courtesy Caterpillar Un primo piano del freno posteriore da una terna Caterpillar
Questi componenti, così come tutte le altre parti di terne che abbiamo visto in questo articolo, sono tutti assemblati su una robusta struttura in acciaio .

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