Целью расчета является определение основных параметров гидроцилиндра и подбор требуемого поперечного сечения грузовых вил. Усилие действующее на гидроцилиндр зависит от кинематической схемы грузоподъемника и взаимного расположения его основных узлов.

Традиционно механизм грузоподъемника выполняют в виде двукратного скоростного полиспаста

Наибольшее усилие подъёма определяют при вертикальном положении грузоподъёмника, максимально поднятых вилах с номинальным грузом, когда погрузчик стоит на уклоне с боковым креном до в =

Необходимое усилие подъёма по плунжеру определяется по формуле:

, (1)

где - сопротивление подъёму груза и подъёмной каретки с вилами;

- сопротивление подъёму выдвижной рамы с плунжером, траверсой и грузовыми цепями;

- сопротивление качению основных катков по направляющим;

- сопротивление качению боковых катков по направляющим.

Сопротивление определим по формуле:

, (2)

где - вес номинального груза ();

- вес каретки с вилами;

- вес выдвижной рамы с плунжером цилиндра подъема и траверсы с роликами,

- механический КПД цепной передачи (грузовые цепи перекинуты через ролики траверсы), принимаем равным ;

- механический КПД цилиндра, принимаем равным .

Учитывая, что масса каретки с вилами ,

(3)

Вес выдвижной рамы с плунжером гидроцилиндра и траверсы с роликами определим следующим образом:

(4)

масса выдвижной рамы с плунжером и траверсой к одному метру подъема,

длинна выдвижной рамы

(5)

высота подъема груза

расстояние по вертикали между основными катками каретки и нижним катком выдвижной рамы

диаметр катков,

Размер определяется из выражения:

(6)

- расстояние по вертикали между основными катками и верхним катком выдвижной рамы,

Сопротивление, вызываемое качением основных катков по направляющим:

. (7)

где - общий коэффициент сопротивления качению катков;

- реакция по каткам подъемной каретки;

- реакция по основным каткам наружной рамы;

- реакция, вызываемая парой сил .

Общий коэффициент сопротивления качению катков можно определить по формуле:

. (8)

где - коэффициент трения второго рода (плечо трения качения) ();

- условный коэффициент трения, учитывающий качение шариков (роликов) по дорожке внутреннего кольца подшипника. ().

.

Реакции по основным каткам каретки определяются из следующего выражения:

, (9)

Реакции по основным каткам наружной и внутренней рам можно принять равными и определить из следующего выражения:

, (10)

где - плечи приложения сил и относительно оси передней ветви грузовых цепей.

Зная, что и , рассчитаем и :

.

Кроме указанных реакций по основным каткам у рам возникают реакции и , вызываемые парой сил 2F от внецентренного закрепления концов грузовых цепей на корпусе цилиндра подъёма относительно оси плунжера на плече . В расчетах для упрощения можно принять что =.

Пара сил определяется из выражения:

, (11)

где - усилие в одной ветви грузовых цепей;

- высота от шарового шарнира цилиндра подъёма на нижней поперечине наружной рамы до оси роликов траверсы или выдвижной рамы, через которые перекинуты грузовые цепи.

- расстояние от оси цилиндра до задней плоскости грузовых цепей

()

? , (12)

где - наибольшая высота подъёма.

При креплении концов грузовых цепей на специальной верхней поперечине у наружной рамы пара сил 2F будет больше при малых высотах подъёма, но тогда будут меньше реакции по каткам и из-за большей .

Поэтому исходным положением для расчёта принят случай подъёма груза на полную высоту.

Усилие в одной ветви грузовой цепи:

, (13)

где - вес каретки и выдвижной рамы в сумме; ()

- суммарный коэффициент сопротивления качению катков.

()

Найдем пару сил из выражения (11):

Зная пару сил 2F, можно определить реакцию по верхнему катку наружной рамы:

, (14)

вилочный погрузчик груз двигатель

где - расстояние от оси нижнего катка выдвижной рамы до оси роликов для грузовых цепей на траверсе или верхней поперечине выдвижной рамы, .

Определим числовое значение сопротивления :

Сопротивление подъему груза при качении боковых катков:

, (15)

где - общий коэффициент сопротивления качению боковых катков;

- реакции по боковым каткам соответственно каретки, наружной и внутренней рам.

Реакции по боковым каткам каретки определим по формуле:

, (16)

где - угол наклона, .

Подставляя значения, получим:

.

Реакции по боковым каткам наружной и внутренней рам определим по формулам:

, (17)

, (18)

где - расстояние по высоте между нижним катком каретки и верхним у наружной рамы

();

- расстояние от оси основного катка до конца выдвижной рамы (). Таким образом,

Общий коэффициент сопротивления качению боковых катков:

, (19)

где - наружный диаметр бокового катка ();

- диаметр оси бокового катка ();

- коэффициент трения скольжения ().

Таким образом, сопротивление будет иметь следующее числовое значение:

Тогда, усилие на штоке гидроцилиндра, необходимое для подъема груза будет равно:

2.2 Расчет гидроцилиндра подъёма груза

Диаметр плунжера определяется по формуле:

(20)

где - число гидроцилиндров, работающих одновременно; (=1)

рабочее давление в системе, МПа; (в соответствии с аналогом, принимаем 16 МПа)

- потери давления (суммарное сопротивление) в напорной линии от насоса до цилиндра, кгс/смІ;; (в соответствии с рекомендацией [2], принимаем=0,5 МПа)

- механический КПД гидроцилиндра; (в соответствии с рекомендацией [1], принимаем =0,96 МПа)

КПД пары шарнирных подшипников с густой смазкой; (в соответствии с рекомендацией [2], принимаем =0,94 МПа)

В соответствии с рекомендациями [3] принимаем гидроцилиндр с параметрами:

Согласно рекомендации [1] ход плунжера принимаем равным половине максимальной высоты подъёма груза:

3. Напорное усилие погрузчика

Напорное усилие погрузчика по двигателю:

где N_{e max} - наибольшая эффективная мощность двигателя

V_p - рабочая скорость внедрения погрузчика

- расчетное буксование

- КПД трансмиссии

G_П - вес погрузчика

f - коэф. сопротивления качению

Напорное усилие по сцепному весу:

где - коэф. сцепления движителя с опорной поверхностью

4. Тяговый баланс и баланс мощности погрузчика

На тяговом режиме работы погрузчика сумма всех сопротивлений:

где W_BH - сопротивление внедрению ковша в штабель

W_f - сопротивление качению колес

W_{h -} сопротивление при движении на подъем

где K_BH - удельное сопротивление внедрению (20 кПа для известняка)

K_{Ф -} коэф. формы ковша

В - ширина ковша

L_ВН - глубина внедрения

a - коэф. учитывающий плотность и аброзивность материала

С - коэф. крупности (1,25 для кусков 200 мм)

где f - коэф. сопротивления качению

G - вес погрузчика

- угол наклона поверхности движения к горизонту

Расчет ведется при работе погрузчика на горизонтальной площадке.

Сопротивление преодолеваются окружной силой движителя Рк,

Поэтому, приравнивая Рк=, получаю

На преодоление сопротивления внедрению расходуется часть силы тяги движителя, т.е. свободная сила тяги Тс. Тогда, пологая, что Wк=Тс, получается:

,

Напорное усилие по двигателю Тн=66,9кН

Зависимость между мощностью двигателя N_e и мощностью, подводимой к движителю N_к:

где - механический КПД трансмиссии привода колесного движителя

где N_{T -} тяговая мощность, расходуемая на внедрение ковша в штабель

N_f - тяговая мощность, расходуемая на преодоление сопротивления качению

N_{б -} тяговая мощность, расходуемая на буксование движителя

N_{h -} тяговая мощность, расходуемая на преодоление сопротивления подъему

где V_Д - действительная скорость ведущих колес (0,8V_T)

Где V_T - теоретическая скорость ведущих колес

Подставляю значения в общее выражение баланса мощности:

(л. с.)

Вывод: коэффициент запаса мощности =1,053

коэффициент запаса тяги =1,56

2. На транспортном режиме работы погрузчика сумма всех сопротивлений:

где - сопротивление воздуха движению

где - коэф. обтекаемости =0,06-0,07

F - площадь лобового сопротивления ширина колеи х высоту машины

++

Баланс мощности на транспортном режиме

где - мощность на преодоление сопротивления воздуха движению

При движении на высшей передаче буксованием можно пренебречь ()

Подставляю значения в общее выражение баланса мощности:

37,7 (л. с)

(л. с.)

Вывод: Машина работоспособна.

5. Описание гидросистемы