Устройство пневмоколесного одноковшового фронтального и рычажного фронтального погрузчиков. Анализ существующих авторских свидетельств и патентов. Основные параметры и размеры проектируемого погрузчика. Характеристика и составление функциональных схем.
1 - ковш; 2 - рычажный механизм; 3 - колесо; 4-стрела; 5 - гидроцилиндр наклона ковша; 6 - гидроцилиндр подъема/опускания стрелы; 7-элемент рамы погрузчика Сами гидроцилиндры шарнирно опираются на раму. 1 - ковш; 2 - рычажный механизм; 3 - колесо; 4 - стрела; 5 - гидроцилиндр наклона ковша; 6 - гидроцилиндр подъема/опускания стрелы; 7-элемент рамы погрузчика Стандартные ковши с прямой режущей кромкой используются при перегрузке песка, гравия и глинистых грунтов с насыпной плотностью от 1,4 до 1,8 т/м3. Бульдозерное оборудование, содержащее толкающие брусья отвал с основным ножом, шарнирно соединенную с кронштейнами отвала переднюю челюсть с захватами и дополнительным шарнирно закрепленным ножом, и гидроцилиндры управления челюстью, отличающееся тем, что, с целью расширения его технологических возможностей, оно снабжено шарнирно прикрепленными серединами к кронштейнам отвала коромыслами и гидроцилиндрами их управления, установленными корпусами на тыльной стороне отвала, и штоками, соединенными с одними концами коромысел, которые другими концами соединены с захватами, при этом захваты имеют ряд монтажных отверстий для регулировочного соединения с коромыслами. Трансмиссия: Тип трансмиссии Коробка передач Количество передач: Вперед Назад Ведущие мосты: Передний мост Задний мост Передаточное число Скорости движения по передачам, км/ч: Вперед: 1 передача 2 передача 3 передача 4 передача Назад: 1 передача 2 передача Ходовое устройство: Размер шин, дюйм Давление воздуха в шинах, КПА (кгс/см2) Рулевое управление: Тип рулевого управления Рабочее давление масла, ограниченное предохранительным клапаном, МПА Тормоза: Рабочая тормозная система: тип тормозов Стояночная тормозная система: тип тормозов 4,0 12200 Четырехтактный дизель, шестицилиндровый, с непосредственным впрыском топлива и жидкостным охлаждением А-01М 148 2100 Гидромеханический У-35.615 4 2 Жесткосболченный с рамой, с межколесным дифференциалом и планетарным колесным редуктором С межколесным дифференциалом и планетарным колесным редуктором. Тип Рабочее давление, ограничиваемое предохранительными клапанами, МПА Вырывное усилие развиваемое гидроцилиндром поворота ковша, КН (кгс) Подъемная сила, развиваемая гидроцилиндрами подъема стрелы КН (кгс) Гидравлическая система ГМП: Рабочее давление в гидротрансформаторе при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя, МПА (кгс/см2) Рабочее давление в главной магистрали при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя, МПА (кгс/см2) Пневматическая система: Рабочее давление, поддерживаемое регулятором давления, МПА (кгс/см2) Электрическая система: Тип электропроводки Напряжение номинальное в электрической системе, В Батарея Генератор Показатели надежности: Установленный ресурс до первого капитального ремонта, моточас, не менее Восьмидесятипроцентный ресурс до первого капитального ремонта, моточас, не менее Закрытая гидравлическая система с гидроуправлением 20 120 (12000) 82 (8200) 0,25 (2,5)…0,35 (3,5) 1,50 (1,5)…1,60 (1,6) 0,7…0,8 (7,0…8,0) Однопроводная, минусовые клеммы соединены с рамой погрузчика (массой) 24 12V/190А4 (2 шт.) 28V/30А (с выводом фазы) 5000 10000Для обеспечения надежной работы машин необходимо постоянно совершенствовать их конструкцию и технологию производства, разрабатывать и внедрять мероприятия по поддержанию работоспособности машин в эксплуатации.
Введение
Одноковшовые фронтальные погрузчики применяются в транспортном строительстве для складирования разрыхленных грунтов и кусковых каменных материалов в бурты, погрузки сыпучих и кусковых материалов из буртов в транспортные средства, распределения дорожно-строительных материалов, зачистных и планировочных работ и перевалки штучных грузов. При необходимости они могут выполнять и небольшие объемы земляных работ. Одноковшовые фронтальные погрузчики различаются типом рабочего оборудования, типом ходового оборудования, способом поворота и типоразмером. Рабочее оборудование стреловых погрузчиков состоит из пространственной стреловой конструкции, одной осью закрепленной на передней части рамы машины, а средней частью опирающейся на штоки гидроцилиндров опускания/подъема стрелы.
Рис. 1. ? Устройство пневмоколесного одноковшового фронтального погрузчика.
Рис. 2. ? Устройство рычажного Z-механизма фронтального погрузчика.
1 - ковш; 2 - рычажный механизм; 3 - колесо; 4 -стрела; 5 - гидроцилиндр наклона ковша; 6 - гидроцилиндр подъема/опускания стрелы; 7- элемент рамы погрузчика Сами гидроцилиндры шарнирно опираются на раму. На консольном конце стреловой конструкции шарнирно крепится фронтальный ковш, наклон которого изменяется одним или двумя гидроцилиндрами через рычажный механизм наклона ковша. В Z-механизме точка опоры рычага находится между точками приложения сил, что обеспечивает повышенное усилие на кромке ковша (силу отрыва). В Н-механизме точка опоры рычага находится с одной стороны от точек приложения сил, благодаря чему он отличается увеличенным углом запрокидывания ковша. Уплотнения шарнирных соединений рычажных механизмов и стрелы должны надежно удерживать смазку и предотвращать проникновение внутрь пыли, грязи и влаги. В этом случае увеличивается долговечность шарниров и снижается трудоемкость их обслуживания.
Рис. 3. ? Устройство рычажного Н-механизма фронтального погрузчика.
1 - ковш; 2 - рычажный механизм; 3 - колесо; 4 - стрела; 5 - гидроцилиндр наклона ковша; 6 - гидроцилиндр подъема/опускания стрелы; 7- элемент рамы погрузчика Стандартные ковши с прямой режущей кромкой используются при перегрузке песка, гравия и глинистых грунтов с насыпной плотностью от 1,4 до 1,8 т/м3. Дополнительно такие ковши могут комплектоваться сменной двухсторонней режущей кромкой (сплошной или из сегментов), изготовленной из упрочненной износостойкой стали очень высокой твердости. Челюстные ковши увеличивают высоту выгрузки и позволяют погрузчикам толкать и послойно разравнивать грунт, планировать поверхность, захватывать сыпучие и штучные грузы. Челюсти ковшей управляются дополнительными гидроцилиндрами, поэтому погрузчик должен оснащаться специальным гидравлическим контуром. Для работы с крупнокусковым камнем используются ковши повышенной прочности с треугольной или прямой режущей кромкой, с зубьями или без них. Ковши повышенной (в 1,5...2,5 раза) вместимости применяют при перегрузке древесной щепы, бытовых отходов, угля, торфа, снега, сельскохозяйственных грузов. Решетчатые козырьки тяжелых и облегченных ковшей не мешают оператору при движении и позволяют контролировать процесс наполнения ковша. В комплект сменного оборудования современных фронтальных погрузчиков кроме ковшей разного назначения также входят вилочные захваты, крановые стрелы, подметальные щетки и асфальтовые резаки.
Одноковшовый фронтальный погрузчик (ТО-28А) предназначен для механизации погрузочно-разгрузочных работ с сыпучими и мелкокусковыми материалами, для землеройно-транспортных работ на грунтах до III категории без предварительного рыхления, а также строительно-дорожных, монтажных и такелажных работ с помощью сменных рабочих органов.
Не допускается использование погрузчика для погрузки агрессивных материалов и материалов, вредно воздействующих на здоровье человека.
Погрузчик может использоваться в промышленности, гражданском и дорожном строительстве, а также в сельском хозяйстве.
Погрузчик может эксплуатироваться в районах умеренного климата при температуре окружающего воздуха от минус 20 до плюс 40 градусов по Цельсию.
Область применения погрузчика расширяется при комплектовании его сменными рабочими органами на фронтальное навесное оборудование.
Анализ существующих авторских свидетельств и патентов
Устройство работает следующим образом: У бульдозерного оборудования шарнирное соединение передней челюсти с кронштейнами отвала выполнено из гильзы, к которой прикреплены боковые стенки челюсти, и из смонтированной на кронштейнах отвала и пропущенной через гильзу поворотной балки, связанной с гидроцилиндрами управления, при этом гильза установлена на поворотной балке с возможностью продольного перемещения и фиксации, а кронштейны установлены на верхних частях торцевых сторон отвала.
Недостатком этого бульдозерного оборудования является невозможность проводить работы (отрывка траншей, захват и перемещение грузов и др.) вблизи зданий, у тротуаров и в других труднодоступных местах в связи с фиксированным положением передней челюсти в середине отвала, т.е. данное оборудование обладает суженными технологическими возможностями.
А.С. № 1135857, класс Е 02 F 3/76, 1980 (прототип) СССР
Бульдозерное оборудование, содержащее толкающие брусья отвал с основным ножом, шарнирно соединенную с кронштейнами отвала переднюю челюсть с захватами и дополнительным шарнирно закрепленным ножом, и гидроцилиндры управления челюстью, отличающееся тем, что, с целью расширения его технологических возможностей, оно снабжено шарнирно прикрепленными серединами к кронштейнам отвала коромыслами и гидроцилиндрами их управления, установленными корпусами на тыльной стороне отвала, и штоками, соединенными с одними концами коромысел, которые другими концами соединены с захватами, при этом захваты имеют ряд монтажных отверстий для регулировочного соединения с коромыслами.
А.С. № 1051175, класс Е 02 F 3/76, 1980 (прототип) СССР
В бульдозерном оборудовании передняя челюсть соединена с кронштейном посредством закрепленной на последнем сферической головки и прикрепленной к боковым стенкам челюсти поперечной балки со сферическим гнездом, в котором размещена сферическая головка, а нижние концы боковых стенок связаны между собой посредством поперечины с расположенным под дополнительным ножом с возможностью взаимодействия с режущей кромкой, основного ножа продольным выступом.
Недостатком известного бульдозерного оборудования является малая надежность работы при захвате передней челюстью длинномерных грузов с изменяющимся по длине диаметром, так как соприкосновение захватной части челюсти с грузом происходит в одной точке, а это не обеспечивает необходимой фиксации груза в поднятом состоянии и может вызвать его выпадение при движении машины.
А.С. № 972010, класс Е 02 F 3/76, 1981 СССР
Рыхлительные зубья жестко закреплены на поперечной балке, а отвал шарнирно установлен на рыхлительных зубьях и вязан с гидроцилиндрами управления, причем угол наклона нижней части тыльной поверхности отвала равен углу рыхления зубьев. Тыльная поверхность отвала и лобовые поверхности рыхлительных зубьев выполнены с насечкой.
Недостатком известных рабочих органов является низкая эффективность разработки прочных грунтов изза удаленности зубьев от базовой машины, что не позволяет развивать на зубьях необходимые усилия рыхления; узкая область применения, невозможность использования рабочего органа для захвата и перемещения строительных материалов.
А.С. № 899775, класс Е 02 F 3/76, 1980 СССР
Бульдозерное оборудование снабжено шарнирно соединенной с верхней частью отвала траверсой, имеющей жестко связанные между собой коромысла и рычаг, при этом коромысла одними концами шарнирно соединены с передней челюстью, которая посредством дополнительных гидроцилиндров связана с другими концами коромысел, а гидроцилиндр поворота челюсти соединен с рычагом.
Недостатком его является невозможность изменения ножевой системы в зависимости от физико-механического состояния грунта.
Техническое решение.
Рис. 4. - Техническое предложение, стандартный ковш, с установленным на него захватом.
Чтобы еще больше расширить область применения погрузчика, было разработано техническое предложение, призванное повысить уровень производительности погрузчика и универсальности, как строительной машины, расширив тем самым круг выполняемых работ.
На стандартный ковш погрузчика ТО-28А установлены два захвата, которые закреплены по бокам ковша и соединены между собой. Соединение достигается тем, что между направляющими захвата с внутренней стороны имеется стальной лист, который обеспечивает, помимо жесткости конструкции, еще и удержание материала, находящегося в ковше. Для создания большей жесткости конструкции установлены поперечные полые трубки. Также для лучшего зацепления штучных грузов, таких как большие камни, бревна, небольшие бетонные балки имеется зубчатая поверхность на ковше и продольных захвата. Для подъема и опускания захвата были установлены два дополнительных гидроцилиндра, работающих одновременно, соединение и удержание гидроцилиндров осуществляется по центру длины гидроцилиндра, что обеспечивает поворот гидроцилиндров в процессе опускания и поднимания захвата.
Данное решение повышает универсальность машины, снижает затраты на выполнение работ, а так же обеспечивает большую производительность. Простота и надежность конструкции делает эту машину незаменимой на работах по расчистке завалов, очистке на строительных площадках, а также многих других дорожных, строительных, сельскохозяйственных работ.
1. Назначение погрузчика, основные параметры и их характеристики
Главным параметром погрузчика является вместимость ковша, не менее: номинальная - 2,2 м3; геометрическая - 2,0 м3. Максимальная высота разгрузки ковша по режущей кромке при угле разгрузки 450, не менее 3070 мм. Вылет режущей кромки ковша на максимальной высоте разгрузки 450, не менее 1030 мм.
Рис. 6. ? Погрузчик фронтальный одноковшовый
Наименование показателей Значения номинальные
Общие данные: Номинальная грузоподъемность, т Масса погрузчика, кг Двигатель: Тип Марка Мощность двигателя, л.с. Номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, об/мин. Трансмиссия: Тип трансмиссии Коробка передач Количество передач: Вперед Назад Ведущие мосты: Передний мост Задний мост Передаточное число Скорости движения по передачам, км/ч: Вперед: 1 передача 2 передача 3 передача 4 передача Назад: 1 передача 2 передача Ходовое устройство: Размер шин, дюйм Давление воздуха в шинах, КПА (кгс/см2) Рулевое управление: Тип рулевого управления Рабочее давление масла, ограниченное предохранительным клапаном, МПА Тормоза: Рабочая тормозная система: тип тормозов Стояночная тормозная система: тип тормозов 4,0 12200 Четырехтактный дизель, шестицилиндровый, с непосредственным впрыском топлива и жидкостным охлаждением А-01М 148 2100 Гидромеханический У-35.615 4 2 Жесткосболченный с рамой, с межколесным дифференциалом и планетарным колесным редуктором С межколесным дифференциалом и планетарным колесным редуктором. На балансирной рамке с углом качания /- 12 14,87 0…7,0 0…13,0 0…22,0 0…38,0 0…7,0 0…23,0 20,5-25 270 (2,7) Гидравлическая передача с гидравлическим следящим эффектом 15 Пневматический, двухконтурный Пневматические, от ручного тормозного крана обратного действия, действующего на передние колеса
Гидравлическая система погрузочного оборудования
Тип Рабочее давление, ограничиваемое предохранительными клапанами, МПА Вырывное усилие развиваемое гидроцилиндром поворота ковша, КН (кгс) Подъемная сила, развиваемая гидроцилиндрами подъема стрелы КН (кгс) Гидравлическая система ГМП: Рабочее давление в гидротрансформаторе при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя, МПА (кгс/см2) Рабочее давление в главной магистрали при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя, МПА (кгс/см2) Пневматическая система: Рабочее давление, поддерживаемое регулятором давления, МПА (кгс/см2) Электрическая система: Тип электропроводки Напряжение номинальное в электрической системе, В Батарея Генератор Показатели надежности: Установленный ресурс до первого капитального ремонта, моточас, не менее Восьмидесятипроцентный ресурс до первого капитального ремонта, моточас, не менее Закрытая гидравлическая система с гидроуправлением 20 120 (12000) 82 (8200) 0,25 (2,5)…0,35 (3,5) 1,50 (1,5)…1,60 (1,6) 0,7…0,8 (7,0…8,0) Однопроводная, минусовые клеммы соединены с рамой погрузчика (массой) 24 12V/190А4 (2 шт.) 28V/30А (с выводом фазы) 5000 10000
1.2 Описание погрузчика и его систем
- Производственное назначение
Одноковшовый фронтальный погрузчик ТО-28А предназначен для механизации погрузочно-разгрузочных работ с сыпучими и кусковыми материалами, для землеройно-транспортных работ на грунтах 1-2 категории без предварительного рыхления и на грунтах 3-4 категории с предварительным рыхлением, а также для строительно-дорожных, монтажных и такелажных работ с помощью сменных рабочих органов. Не допускается использовать погрузчик для погрузки агрессивных материалов и материалов, вредно воздействующих на организм человека.
Погрузчик может использоваться в промышленном, гражданском и дорожном строительстве, а также в сельском хозяйстве.
Погрузчик может эксплуатироваться в районах умеренного климата в диапазоне температур окружающего воздуха от -200 до 400 С.
- Степень автоматизации и компьютеризации
В кабине расположены органы управления: · Рукоятка очистки фильтра;
· Рукоятка управления жалюзи радиатора;
· Рычаг стояночного тормоза;
· Педали тормоза;
· Ножной переключатель света;
· Рычаг переключения передач;
· Рычаг переключения реверса;
· Щиток контрольно-измерительных приборов;
· Рулевое колесо;
· Рычаг ручного управления подачи топлива в системе питания двигателя;
· Рычаги отключения заднего моста и переключения транспортного диапазона коробки передач;
· Рукоятки управления ковшом и стрелой;
· Выключатель массы;
· Сидение водителя.
- Тип привода машины
Силовым агрегатом является дизельный, четырехтактный шестицилиндровый с непосредственным впрыском топлива и жидкостным охлаждением двигатель. Погрузчик имеет гидромеханическую трансмиссию.
Гидромеханическая передача включает гидронасос с регулируемой подачей, реверсивный гидромотор и планетарный редуктор. Гидронасос нагнетает рабочую жидкость в гидромотор, который через планетарный редуктор приводит во вращение смесительный барабан. Гидромеханический привод позволяет бесступенчато плавно регулировать частоту вращения барабана.
Карданная передача ? два карданных вала открытого типа со скользящими шлицевыми соединениями и карданными шарнирами на игольчатых подшипниках.
Рулевое управление ? с гидроусилителем, встроенным в рулевой механизм, рабочая пара- винт с гайкой на циркулирующих шариках и рейка, зацепляющаяся с зубчатым сектором вала сошки.
Характеристика схемы функциональных блоков фронтального одноковшового ПОГРУЗЧИКАТО-28А: Основной частью погрузчика является рама, состоящая из двух полурам (передней и задней) и соединенных между собой двумя шарнирами. Рама предназначена для размещения и крепления на ней всех основных составных частей машины.
На задней полураме на резинометаллических подушках установлен дизель. На раме установлено два насоса: насос рулевого управления и насос погрузочного оборудования.
В середине задней рамы на резиновых амортизаторах установлена гидромеханическая коробка передач. Гидросистема коробки передач обеспечивает переключение передач внутри транспортного или рабочего диапазонов при механическом переключении диапазонов и отключении заднего моста.
При помощи карданных валов входной вал коробки передач соединен дизелем, а выходной - с передним, жестко установленным мостом, и задним на балансирной рамке.
Подъем и опускание стрелы выполняют два гидравлических цилиндра двухстороннего действия, расположенные по обеим сторонам стрелы, а опрокидывание и возврат ковша в исходное положение обеспечивает один гидроцилиндр двухстороннего действия ковша.
2. Рулевое управление
2.1 Назначение
Рулевое управление применяют для осуществления разворотов и обеспечения движения транспортных машин в нужном направлении. У всех погрузчиков, исключая вилочные с электрическим приводом, применяют четырехопорную колесную схему с разным расположением управляемых колес и с тремя способами управления ими: с бортовым поворотом, с поворотными колесами и с поворотом шарнирно-сочлененных рам.
По принципу действия рулевое управление разделено на механическое и гидравлическое. В погрузчиках с бортовым поворотом не требуется установки специального рулевого механизма, кроме рулевой колонки, а конструкция рулевых механизмов для погрузчиков с поворотными колесами и с шарнирно-сочлененными рамами нуждается в пояснении.
2.2 Описание устройства и принцип работы рулевого управления
Рулевое управление с поворотом шарнирно-сочлененных рам имеет гидропривод, осуществляемый с помощью двух цилиндров.
На передней полураме 17 (см. рис. 3, а) установлены два гидроцилиндра 13 и 16 двухстороннего действия, штоки которых шарнирно связаны с задней полурамой 18. Обычно четыре пружины через плунжеры 5 удерживают золотник в нейтральном положении. Полости между плунжерами 5 сообщаются с нагнетательной магистралью. При повороте рулевого колеса поток жидкости от насоса 1 через распределитель 9 направляется в противоположные полости гидроцилиндров, в результате чего шток одного из цилиндров выдвигается, а у другого втягивается. Таким образом, получают взаимный поворот полурам в плане около шкворня 19.
При вращении рулевого колеса происходит обкатывание червяка 7 около неподвижного червячного сектора 8, что вызывает осевое смещение золотника 6, в связи с этим и подачу жидкости под давлением соответствующие полости цилиндров 13 и 16.
Чтобы обеспечить погрузчику стабильное движение, в клапанной коробке размещены запорные клапаны 11, которые не позволяют поршню перемещаться от внешних сил, действующих на полурамы погрузчика. С нагнетанием в одну из полостей цилиндра жидкость отжимаем запорный клапан 11, проходит цилиндр, отчего повышается давление в нагнетательной полости, и толкатель 12, перемещаясь, открывает запорный клапан другой полости для выхода жидкости на слив.
Следящее устройство 14 связывает рулевую сошку 10 с задней полурамой 18. При вращении рулевого колеса следящее устройство, действие на рулевую сошку 10, стремиться возвратить золотник в нейтральное положение. При остановке рулевого колеса угловое перемещение полурам прекращается. Угол поворота полурам в одну сторону составляет ?=350 (см. рис. 3, б).
Усилие на рулевом колесе при повороте равно примерно 6 кгс. С увеличением сопротивления колес повороту давления в системе повышается и несколько увеличивается усилие на рулевом колесе (до 12 кгс), что создает у водителя чувство дороги.
Поворот полурам возможен также при неподвижном погрузчике, так как колеса его с противоположных сторон свободно перекатываются вследствие наличия дифференциалов у мостов.
При отказе двигателя применяют аварийный насос, вращаемый от ходовой части, или буксируют погрузчик на жесткой стяжке.
2.3 Трибоанализ
Формирование перечня деталей и сборочных единиц (рис. 4).
Сборочные единицы: 1. Рулевое управление.
Детали: 1. Гидроцилиндр поворота правый
2. Гидроцилиндр поворота левый
3. Распределитель с редуктором
4. Масляный бак
5. Насос
6. Рулевое колесо
Анализ механической системы с позиции триботехники позволяет выявить совокупность факторов, определяющих процесс изменения технического состояния элементов машин, наметить основные направления исследований по обеспечению надежности.
Рисунок 8. - Элементы рулевого управления
Механизм рулевого управления относится к гидравлической системе 3-5 уровню сложности.
К третьему уровню относят показатели, характеризующие изменение состояния элементов системы в процессе работы.
К четвертому уровню относят Ej, Nj, Uj, tj - соответственно зазор, нагрузка, скорость и температура элемента j-го звена в исходном (индекс"o") и предельном (индекс "n") состояниях.
В процессе эксплуатации погрузчика рулевое управление подвергается неравномерным нагрузкам, в связи, с чем возможны: - Течь рабочей жидкости через уплотнения или манжеты;
- Нарушение герметичности уплотнения вала гидроруля;
Наименьшее расстояние между центрами тяжести грузовой и моторной частей погрузчика: KD = ;
KD = = = 5,36 м
Расстояние до общего центра тяжести от центра тяжести грузовой части:
KC = ;
KC = = 2,81 м;
Из веса моторной части исключаем вес заднего балансирного моста, так как он не оказывает существенного стабилизирующего действия и составляет около 10-13% веса всего погрузчика, что повышает устойчивость погрузчика.
Находим угол между плоскостью, проходящий через центры тяжести грузовой и моторной частей погрузчика, и плоскостью, проведенной через ось симметрии моторной части.
* sin(180-?);
* sin155 = 22,9 * 0,42 = 9,62? ;
Вспомогательный угол ? = 180 - .
Расстояние от общего ц.т. до центра балансирной подвески: CS = ;
CS = 2,76 м;
где CD = KD - KC.
Далее определяют углы и : arcsin ; arcsin(180 - ?) );
Далее в треугольнике FON находят сторону NF = OF ctg и в треугольнике SON сторону NS = NF FS = OF ctg 1.58 = 0,44* 2,05 1,58 = 2,48 м.
Расстояние от общего ц.т. С до точки Р пересечения оси переднего моста с проекцией плоскости, проходящей через центр балансирной подвески и общий центр тяжести погрузчика, CP = NS - ( CS);
CP = 2,48 - ( 2,76) = -0,5м;
Высотная координата общего ц.т. может быть выражена формулой: h = h2;
h = 1.8 = 3.44 м;
где h1 и h2 - высотные координаты соответственно грузовой и моторной части погрузчика.
= hб;
= 1,6 = 1,7 м;
Тогда углы боковой устойчивости при опрокидывании в правую и левую стороны находят по углам: л = arctg ; п = arctg ;
л = arctg = arctg0.26 =12,37? ; п = arctg = arctg0,458 = =24,57? где = MN * tg .
Наименьшим из полученных углов устойчивости сравнивается с наибольшим возможным по условиям эксплуатации погрузчика углом наклона рабочей площадки.
Равенство безопасной эксплуатации должно соблюдаться: ?¦?р¦;
? 5?, следовательно 6,185?>5?.
Чем больше превышение полученных углов продольной и боковой устойчивости по сравнению с допускаемыми, тем безопаснее работа погрузчика, который в меньшей степени реагирует на динамические воздействия, возникающие при наезде на неровности и местные препятствия, торможении и поворотах на уклонах.
3.2 Расчет гидроцилиндра на подъем захвата ковша
Гидроцилиндры предназначены для осуществления рабочих движений стрелы, рукояти, ковша. Все гидроцилиндры, за исключением гидроцилиндра открывания днища ковша прямой лопаты (или поворота грейфера), унифицированы и отличаются один от другого ходом поршня. На экскаватор можно устанавливать гидроцилиндры двух типов, имеющих разную конструкцию, но взаимозаменяемых.
Основными параметрами поршневого гидроцилиндра являются: диаметры поршня D и штока d, рабочее давление P, и ход поршня S.
Определяем толщину стенки гидроцилиндра: , где Ру - условное давление, равное (1,2…1,3)P ; [?] - допускаемое напряжение на растяжение, Па (для чугуна 2,5 107, для высокопрочного чугуна 4 107, для стального литья (8…10) 107, для легированной стали (15…18) 107, для бронзы 4,2 10 7); ? - коэффициент поперечной деформации (коэффициент Пуассона), равный для чугуна 0, для стали 0,29; для алюминиевых сплавов 0,26…0,33; для латуни 0,35
- внутренний диаметр цилиндра;
- допускаемое напряжение на растяжение, для стали;
- максимальное давление в гидроцилиндре;
- условное давление;
- коэффициент поперечной деформации (для стали).
Расчеты на прочность. Прочностными расчетами определяют толщину стенок цилиндра, толщину крышек (головок) цилиндра, диаметр штока, диаметр шпилек или болтов для крепления крышек.
В зависимости от соотношения наружного DH и внутреннего D диаметров цилиндры подразделяют на толстостенные и тонкостенные. Толстостенными называют цилиндры, у которых DH / D > 1,2, а тонкостенными - цилиндры, у которых DH / D ? 1,2.
Толщину стенки однослойного толстостенного цилиндра определяют по формуле: = - 1) = 0.04*0.26 = 0.05 м.
К определенной по формулам толщине стенки цилиндра прибавляется припуск на обработку материала. Припуск принимаем 1 мм.
Определяем площадь поршня в поршневой полости и в штоковой полости соответственно: ;
, где
- диаметр штока.
Определяем усилие, развиваемое штоком гидроцилиндра при его выдвижении и втягивании соответственно: ;
,
где
- коэффициент, учитывающий потери на трение.
Скорость перемещения штока:
Рис. 12. - Гидроцилиндр.
К определенной по формулам толщине стенки цилиндра прибавляется припуск на обработку материала. Для D = 30…180 мм припуск принимают равным 0,5…1 мм.
Толщину крышки цилиндра определяют по формуле:
к = 0,433*0,15* = 0,03 м где dk - диаметр крышки.
Диаметр штока, работающего на растяжение и сжатие соответственно d = = 0,06 м d = 0,15 = 0,08 м где [?р] и [? с] - допускаемы напряжения на растяжение и сжатие штока.
Диаметр болтов для крепления крышек цилиндров dб = 0,15 = 31 мм. где n - число болтов.
3.3 Расчет усилия в гидроцилиндрах подъема погрузчика по приведенной массе
Рис. 13. - Одноковшовый фронтальный погрузчик.
Расчет номинальной грузоподъемности производится из условия устойчивости погрузчика.
Gt*lt = Gкг*lкг Gpo*lpo где Gt - вес трактора;
lt - расстояние от ребра опрокидывания до центра тяжести трактора;
Gкг - вес ковша с грунтом;
lкг - расстояние от ребра опрокидывания до центра тяжести ковша с грунтом;
Gpo - вес рабочего органа;
lpo - расстояние от ребра опрокидывания до центра тяжести рабочего органа.
Gt = 12,2 т lt = 1,61 м
Gpo = 1,5 т lpo = 1,4 м r = 0,8 м lкг = rкг = 3,2 м
Кзп = 1,86 ? = 100?
Вес ковша с грунтом определяется по формуле: Gкг = ;
Gкг = = 5481, 87 кг;
Номинальная грузоподъемность ковша определяется по формуле: Qн = ;
Qн = = 2947,24 кг;
Масса ковша с грунтом определяется по формуле: мкг= ;
мкг= = 558,8 кг;
Приведенная масса определяется по формуле: мпр = * (r2ро * мро r2кг * мкг)(1 ( 2)) мп ;
3.4 Расчет на прочность продольных направляющих захвата ковша
Рис. 11. - Направляющая захвата ковша.
В процессе захвата, транспортировки, а также выгрузки груза на стенки захвата с внутренней стороны ковша будут действовать силы, способные разрушить устройство.
Рассчитаем площадь поперечного сечения, исходя из усилий, приложенных со стороны ковша и сопротивления материала.
Исходя из грузоподъемности видно, что вес ковша с грузом Q>4т, допустимое усилие qн = 1,6 т/м3, рычаг со стороны ковша l = 1,2 м.
Отсюда можно найти момент: M = Q*l;
M = 4000*1.2 = 4.8 т•м
Момент, распределенный на обе направляющие соответственно: M| = М/2 = 2,4 т•м отсюда: W = ;
W = 150 кг/см2
Где - допускаемое напряжение. тогда: F = F1 F2
F= = 1.25 см2
Отсюда видим, что при данном весе ковша с грунтом (Q=4т), допустимая минимальная площадь сечения равна F=1.25 см2 , принимаем сечение рычага не менее 2 см2. Но это все исходя из того, что машина неподвижна, не перегружена внешними факторами. В реальных условиях же F из расчетов будет равна суммарному весу ковша с грунтом и весу самой машины, то есть при Q = 16т: F = = 5 см2.
Принимаем диапазон F ? 4 5 см2.
4. Безопасность жизнедеятельности в процессе эксплуатации машины
Научно-технический прогресс в области машиностроения направлен на улучшение технико-экономических показателей вновь создаваемых и модернизируемых машин, главным образом в повышении их мощности, энергонасыщенности, производительности надежности, долговечности.
Создание и внедрение в эксплуатацию машин, обладающих повышенной мощностью, скоростью, энергонасыщенностью неуклонно ведут к повышению таких факторов, как шум и вибрация, которые неблагоприятно влияют на здоровье и работу операторов (машинистов) машин. Кроме, повышенного шума и вибрации, операторы машин работают в условиях запыленности, загазованности воздуха, несоответствия параметров микроклимата в кабинах санитарным нормам.
Безопасность при работе всех подъемно-транспортных, строительно-дорожных машины и тракторов в настоящее время обеспечивается различными нормативными документами: СНИП Ш-4-80. Техника безопасности в строительстве; ГОСТ 12.3.033-84 ССБТ. Строительные машины. Общие требования безопасности при эксплуатации; ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны; ГОСТ 21753-76. Система «человек-машина». Рычаги управления. Общие эргономические требования; СН 3044-84. Санитарные нормы вибрации рабочих мест и многие другие.
Факторы, неблагоприятно влияющие на здоровье и работу операторов при управлении машиной и защита от них
Поддержание микроклимата в кабинах машин при низких температурах окружающего воздуха невозможно без системы отопления. Например, на кранах с механическим и гидравлическим приводами применяют автономные отопители. Бензин из бака насосом через бензоотстойник подается в отопитель, где, сгорая, подогревает воздух, и подводится к кабине через воздуховод.
Необходимость проектирования вентиляции с механическим побуждением возникает в связи с тем, что отсутствует возможность создания в кабинах машин требуемых параметров микроклимата и чистоты воздуха путем применения вентиляции с естественным побуждением (через люки, форточки, опускающиеся стекла).
При проектировании кабин необходимо предусматривать приточную вентиляцию с рассредоточенной подачей воздуха в кабину. Мероприятия по созданию оптимального микроклимата в кабинах (теплоизоляция, отопление, СПВ, СКВ) должны обеспечивать поддержание равномерной температуры воздуха в кабинах.
Источники шума и вибрации на машинах разнообразны и могут быть условно подразделены на механические, аэродинамические, гидромеханические, электромагнитные.
Различные узлы и агрегаты могут быть разнообразными источниками шума и вибраций. К основным источникам шума относятся: корпус двигателя внутреннего сгорания, система выпуска отработанных газов двигателя, системы всасывания воздуха двигателя, вентилятор системы охлаждения, узлы гидросистем (гидронасосы, гидромоторы, гидрораспределители, золотниковые устройства). Узлы трансмиссий (коробки перемены передач, раздаточные редукторы), рабочие органы. Защита от шума производится в соответствии с ГОСТ 12.1.003-83, СНИП 11-12-77, ОСТ 37.001.266-83 «Шум автомобильных двигателей. Допустимые уровни и методы измерения».
Источником вредного воздействия на человека является чрезмерная или недостаточная освещенность рабочего места. При недостаточной освещенности у человека возникает напряжение зрения, что приводит к снижению зрительной способности глаз, развитию близорукости, рези в глазах, катаракте, головным болям. При чрезмерной освещенности у человека возникает ослепление, что ухудшает видимость предметов. При этом возникает повышенная утомляемость глаз, возникают боли в голове.
При работе машины в темное время суток, освещение, как кабины, так и места проведения работ, производится в соответствии со СНИП 11-4-79 «Строительные нормы и правила. Естественное и искусственное освещение. Нормы проектирования».
Кабина должна быть оборудована светильниками рассеянного света внутреннего общего освещения с автономным включением. Приборы пульта управления должны иметь индивидуальную подсветку отраженным светом. Конструкция светильников пульта управления должна исключать возможность создания бликов и ослепления оператора прямым или отраженным светом, вызывая тем самым необходимость менять позу при считывании показаний приборов.
Окраска кабины должна быть рациональной, позволяющей уменьшить утомление зрения, сократить время адаптации глаз и исключить отблеск окраски при отраженном солнечном освещении. С учетом этого стены, потолки, и другие конструкции кабины окрашиваю в цвета светлого тона, что повышает освещенность рабочих мест за счет отраженного света. Внутренняя окраска кабины должка быть матовой со средней отражательной способностью 50 - 90%. С этой целью применяют следующие цвета: для потолков - белый, светло-бурый; для верхних частей стен - серый, голубой, серо-бурый; для нижних частей - коричневый, серый, темно-зеленый.
Остекление кабины должно обеспечивать полный обзор участка работ и рабочих механизмов работ в соответствии с СТ СЭВ 4871-84.
Величины общей вибрации на сидении или рабочей площадке и локальной вибрации на органах управления строительно-дорожных машин и тракторов при движении и работе должны удовлетворять требованиям СН 1102-7
Вывод
Повышение надежности машин имеет огромное народнохозяйственное значение. Для обеспечения надежной работы машин необходимо постоянно совершенствовать их конструкцию и технологию производства, разрабатывать и внедрять мероприятия по поддержанию работоспособности машин в эксплуатации.
Недостаточная надежность машин сказывается на уменьшении производительности изза простоев в ремонте, на величине материальных и трудовых затрат на их содержание, на росте капитальных вложений в производственные фонды ремонтного производства и промышленность, занятую выпуском запасных частей.
Размещено на
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
