Конструктивные схемы основных сборочных единиц
На Рис.4.1. представлены наиболее распространенные схемы рабочего оборудования одноковшовых фронтальных погрузчиков.
Строительные погрузчики на пневмоколесных и гусеничных шасси чаще всего выполняются по схеме Рис.4.1.а — с перекрестным механизмом поворота ковша. Это объясняется преимуществами схемы: поворот нагруженного ковша производится при работе гидроцилиндра привода поршневой полостью, т.е. при максимальном усилии на штоке, а разгрузка — при работе штоковой полостью, т.е. при минимальных затратах времени. Схемы Рис.4.1.б, в используются также довольно часто, преимущественно в конструкциях погрузчиков средней грузоподъемности. Кинематические схемы Рис.4.1. г, д, е применяются, как правило, при разработке конструкций тяжелых погрузчиков грузоподъемностью свыше 100 кН.
На Рис.4.2. показана конструктивная схема рабочего оборудования. Оно состоит из рабочего органа 1, механизма поворота рабочего органа, включающего в себя тягу 2, коромысло 3 и гидроцилиндры привода 6; стрелы 4 и гидроцилиндров подъема стрелы 7. Рабочий орган (ковш) шарнирно крепится к стреле, которая так же шарнирно соединяется с порталом (рамой погрузочного оборудования) 8. Во всех шарнирных соединениях рабочего оборудования установлены подшипники скольжения со сферическими или цилиндрическими втулками.
Рис.4.1. Схемы механизмов рабочего оборудования
1-ковш, 2-стрела, 3-механизм поворота ковша, 4-гидроцилиндр поворота ковша, 5-гидроцилиндр подъема стрелы, 6-гидроцилиндр наклона стойки
Рис.4.2.Конструктивная схема рабочего оборудования
Рис.4.3.Конструктивная схема стрелы
Стрела (Рис.4.3.) является основным несущим и наиболее нагруженным элементом конструкции рабочего оборудования погрузчика. Она состоит из двух продольных симметричных балок (лонжеронов) 1, соединенных поперечной связью 7. Балки стрелы изготавливаются либо коробчатыми сварной конструкции, либо цельными из листового проката толщиной до 60...70 мм. Коробчатая балка состоит из наружного 5 и внутреннего 6 листов, к которым привариваются верхняя 2 и нижняя 4 полосы. Наиболее рациональной и технологичной является конструкция стрелы, выполненная из двух штампованных боковин, соединенных сварными швами. По концам балки стрелы имеют отверстия 3 и 9 для соединения с порталом (рамой) и для крепления рабочего органа. В передней части к балкам привариваются упоры 8, через которые передается нагрузка на грунт при выглублении ковша при наборе, чем обеспечивается снижение нагруженности стрелы. В средней части на балках стрелы привариваются кронштейны 10 для крепления коромысла механизма поворота и кронштейны 11 для соединения с гидроцилиндрами подъема.
На Рис.4.4. представлены конструктивные схемы механизмов поворота рабочего органа перекрестного аи парллелограммного б типов. Рабочее оборудование погрузчика, включает в себя, как правило, два симметрично расположенных относительно продольной оси машины механизма поворота.
Коромысло 3 перекрестного механизма (Рис.4.4. а) посредством оси 7 шарнирно соединяется со стрелой, а посредством осей 6 и 8 — с гидроцилиндром привода и тягой 2, которая отверстием1 так же шарнирно крепится к рабочему органу. Тяги и коромысла изготавливаются преимущественно из листового проката.
Рис.4.4.Конструктивные схемы механизмов поворота ковша
Механизмы поворота параллелограммного типа (Рис.4.4.б) монтируются в плоскости продольных балок стрелы. Качающийся рычаг осью 4 соединяется со стрелой, осью 6 с гидроцилиндром привода, а осью 1 с рабочим органом (ковшом).
На Рис.4.5. показана типовая конструкция полурам колесного погрузчика, на Рис.4.6. — портала гусеничного погрузчика. Устройство этих сборочных единиц понятно из рисунков.
Расчет внешних нагрузок
Расчет рабочего оборудования и элементов конструкции базового шасси самоходных одноковшовых погрузчиков выполняют по внешним нагрузкам, условно приложенным к режущей кромке основного ковша, возникающим при внедрении его в штабель груза при максимальном тяговом усилии базовой машины. При этом может быть совмещение движения машины по горизонтальной поверхности с поворотом ковша. На Рис.4.7. представлены основные расчетные схемы для определения внешних нагрузок.
Схема 1 (Рис.4.7.а) — упор кромки ковша в труднопреодолимое препятствие при движении по горизонтальной поверхности с максимальным тяговым усилием. При этом возникает внешняя нагрузка по оси X — RX , приложенная к краю режущей кромки.
Нагрузку RX определяют из уравнения тягового баланса погрузчика. При этом касательную силу тяги базовой машины принимают равной величине силы тяги по сцеплению. При встрече машины с препятствием возникает динамическая нагрузка, которая в расчетах учитывается коэффициентом динамичности КД = 1.3...1.5.
Рис.4.5.Конструктивные схемы полурам погрузчика
I-грузовая, II-моторная; 1,3,4-кронштейны для крепления гидроцилиндров стрелы и поворота ковша,стрелы; 2-опора переднего моста; 5,6-шарниры соединения полурам; 7,8 -кронштейны для крепления кабины и балансирной подвески заднего моста; 9-бампер; 10,11-опоры для радиатора и двигателя;12- кронштейны для крепления коробки передач;13- кронштейны для крепления гидроцилиндров поворота полурам;14,15,18-подшипники; 16,17-оси вертикальных шарниров
Рис.4.6. Конструктивная схема портала
RX ={Pj -[GП (f*cosa +sina)]}*KД , (4.1)
где Рj =GСЦ * jСЦ — сила тяги базовой машины по сцеплению,
GСЦ — сцепной вес машины — нагрузка на ведущие колеса или гусеницы. Для гусеничного погрузчика и колесного с формулой 4 x 4 GСЦ =GП. , f — коэффициент сопротивления движению,
a — угол подъема погрузочной площадки,
jСЦ — коэффициент сцепления движителя с поверхностью пути.
Числовые значения коэффициентов f и jСЦ приведены в таблицах 3.1, 3.2, 3.3.
Схема 2 (Рис.4.7.б ) — внедрение ковша в штабель материала одним краем с одновременным поворотом ковша гидроцилиндрами привода, вследствие чего происходит отрыв задних колес или части гусениц от поверхности площадки — вывешивание погрузчика относительно передних колес или направляющих колес гусеничного погрузчика. При этом возникают горизонтальная RX и вертикальная RY составляющие внешней нагрузки. Точка приложения нагрузок принимается расположенной на расстоянии, равном В/4 от края ковша. Горизонтальная нагрузка RX определяется по формуле (4.1) при КД =1. Вертикальная нагрузка принимается равной выглубляющему (подъемному) усилию NП и может быть определена по выражению: RY = NП =(GТ *XT - G0 *b)/ l , (4.2)
где GT — вес базовой машины, G0 — вес рабочего оборудования, XT , b, l — плечи действия сил (Рис.4.8).
Горизонтальная нагрузка RX равна силе тяги по сцеплению. Сцепной вес складывается из сцепного веса машины и вертикальной нагрузки NB = NП — выглубляющему усилию по гидроцилиндрам поворота ковша: RX =(GСЦ +NП )*jСЦ. (4.3)
Рис.4.7.Схемы действия внешних сил
Схема 3 (Рис.4.7.в) — внедрение ковша одним краем в штабель с одновременным его заглублением гидроцилиндрами привода стрелы, вследствие чего происходит вывешивание машины относительно задних колес или звездочки гусеничного погрузчика(отрыв передних колес или передней части гусениц от поверхности площадки). Как и в предыдущем случае, возникают горизонтальная RX и вертикальная RY
составляющие внешней нагрузки. Вертикальную нагрузку определяют из уравнения равновесия (Рис.4.8.)
, (4.4)
где А — продольная база ходовой системы .
Горизонтальная нагрузка равна силе тяги базовой машины по сцеплению с учетом разгрузки передних колес при их вывешивании
RX = (GП - RП )*jСЦ (4.5)