Проектирование погрузчика с челюстным захватом на гусеничном ходу

Назначение, классификация самоходных погрузчиков, их конструктивные схемы и функциональные особенности. Расчет основных параметров самоходных погрузчиков, технологического оборудования, производительности при выполнении принятой технологии работ.

Рубрика Транспорт
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 25.12.2011
Размер файла 818,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование погрузчика на гусеничном ходу с челюстным захватом

Введение

самоходный оборудование погрузчик производительность

Самоходные погрузчики нашли широкое распространение в различных отраслях строительства, горной и лесной промышленности, промышленности строительных материалов, сельском и лесном хозяйстве. Универсальность и приспособленность к тяжелым условиям позволяют применять их на погрузочно-разгрузочных, землеройно-транспортных, монтажных, штабелевочных и других видах работ. Для этих целей они комплектуются набором сменных рабочих органов: ковш для погрузки сыпучих материалов; уменьшенный ковш для погрузки тяжелых материалов, ковш с боковой разгрузкой, ковш с увеличенной высотой разгрузки, челюстной захват для погрузки древесины, грузовые крюки и вилы, снегоуборочное оборудование, корчеватели, оборудование для взламывания асфальта и другое оборудование. Таким образом, самоходные погрузчики являются машинами многоцелевого назначения.

1. Назначение и классификация

Погрузчик представляет собой самоходную подъемно-транспортную машину, включающую в себя базовое шасси и технологическое оборудование в виде шарнирно-рычажного механизма с рабочим органом. Привод технологического оборудования в конструкциях современных погрузчиков - гидравлический. Они предназначены для захвата, подъема и перемещения свободно лежащих или насыпных, грузов с последующей погрузкой в транспортные средства или укладкой в штабеля. С их помощью можно производить погрузку предварительно взорванных или разрыхленных скальных пород, мелкокусковых и сыпучих грузов, строительных материалов (песок, щебень, гравий), производить очистку различных территорий от строительного мусора, снега, промышленных отходов.

Погрузчики классифицируют по виду рабочего процесса, грузоподъемности, по типу ходовой системы базового шасси, по типу технологического оборудования и рабочего органа (рисунке 1).

По виду рабочего процесса различают погрузчики непрерывного и периодического (циклического) действия. К машинам первого типа относятся погрузчики многоковшовые, роторные, скребковые, с нагребающими лапами и подгребающими дисками. При работе этих машин материал от рабочего органа в транспортное средство или штабель подается, как правило, по скребковым транспортерам, т.е. непрерывно. Работа погрузчиков периодического действия отличается тем, что погрузка или штабелевка материалов производится в результате выполнения циклически повторяющегося набора операций.

Рисунок 1 - Конструктивные схемы погрузчиков:

а - вилочного; б - одноковшового; в-многоковшового; г, д - роторных; е - скребкового; ж - с нагребающими лапами; з - с подгребающими дисками.

По грузоподъемности погрузчики разделяют на малогабаритные (менее 5 кН), легкие (6-20 кН), средние (21-40 кН), тяжелые (41-100 кН), большегрузные (свыше 100 кН).

По типу ходовой системы погрузчики делятся на гусеничные и колесные. Гусеничные погрузчики имеют жесткую, полужесткую и эластичную подвеску корпуса. При жесткой подвеске рама технологического оборудования крепится на ходовых тележках, жестко связанных между собой, при полужесткой и эластичной - на корпусе или подмоторной раме трактора. Гусеничная ходовая система обеспечивает хорошие тягово-сцепные качества машины, меньшие удельные давления на опорную поверхность, высокую маневренность и проходимость. В конструкциях отечественных и зарубежных строительных погрузчиков наибольшее распространение получила жесткая подвеска корпуса.

Колесные ходовые системы погрузчиков выполняются по формулам 4x2 или 4x4 с трехточечной подвеской рамы. Существуют жесткие и шарнирно-сочлененные рамы. При жестких рамах маневры машины осуществляются за счет управления двумя или четырьмя колесами одновременно. При шарнирно-сочлененной - за счет поворотов полурам относительно вертикального шарнира посредством гидроцилиндров управления. Колесные погрузчики имеют ряд преимуществ перед гусеничными:

- Допускают большую транспортную скорость. Так погрузчики фирмы «Кларк» (США) могут двигаться со скоростью до 35,4 км/ч, фирмы «Кейс» - до 49,5 км/ч. Скорость гусеничных погрузчиков не превышает 12 км/ч. Высокая мобильность позволяет содержать меньшее количество машин на предприятии.

- Пневмоколесный ход значительно меньше разрушает полотно дороги или подготовленной погрузочной площадки, что позволяет пользоваться дорогами общего назначения. Он снижает пиковые динамические нагрузки при выполнении рабочих операций, обеспечивает более плавные режимы нагружения элементов конструкции и повышение надежности.

- Обладают более высокой (на 18-20%) энерговооруженностью. Этим объясняется широкое распространение пневмоколесных погрузчиков в зарубежных странах. Только в США различными фирмами выпускается более 100 моделей погрузчиков грузоподъемностью от 7 до 540 кН. При этом около 70% из них колесные.

Вместе с тем гусеничные погрузчики обладают одним существенным преимуществом перед колесными: эти машины при работе создают меньшее удельное давление на грунт. Так гусеничные погрузчики фирмы «КОМАЦУ» создают при движении с грузом удельное давление 67-90 кПа, фирмы «КАТЕРПИЛЛЕР» - 117-120 кПа. Колесные погрузчики фирмы «INTERNATION» - до 560 кПа, «ВАЛМЕТ КТД 1510» - 250-390 кПа «ВАЛМЕТ КТД 2514» - до 700 кПа.

По типу технологического оборудования погрузчики делятся на фронтально-радиальные, фронтально-вертикальные, поворотные и перекидные. Кинематика фронтально-радиальных погрузчиков обеспечивает поворот стрелы на угол до 90°. При этом механизм стабилизации сохраняет при повороте стрелы заданное оператором положение рабочего органа. Все рабочие операции выполняются фронтально, т.е. перед машиной. Перемещение груза из положения набора к месту укладки осуществляется за счет переездов с разворотами погрузчика на. 90° или 180°. В качестве сменного рабочего органа погрузчики оснащаются ковшами с боковой разгрузкой, что позволяет уменьшить, а иногда и исключить развороты машины при работе.

Фронтально-вертикальные погрузчики (автопогрузчики) обеспечивают при работе вертикальное перемещение захвата с грузом с отклонением на 10-15. Автопогрузчики выпускаются только на базе пневмоколесных шасси с колесной формулой 4x2 грузоподъемностью от 10 до 100 кН. Рама машины представляет собой жесткую несущую конструкцию. Чаще всего передний ведущий неуправляемый мост, а задний балансирно подвешенный с управляемыми колесами. В качестве основного рабочего органа применяется вилочный захват. Груз при этом перемещается в свободном состоянии. Для погрузки длинномерных материалов автопогрузчики оснащаются захватами с верхними прижимами. В таком исполнении они применяются на погрузке лесоматериалов, труб и т.д.

Технологическое оборудование поворотнных погрузчиков выполняется в виде манипуляторов (телескопических, шарнирно-рычажных, комбинированных) с углом поворота в плане до 360° и более. В качестве базовых шасси применяются как колесные, так и гусеничные машины (тракторы, автомобили, специальные шасси). Применение манипуляторов позволяет сократить маневрирование машины по погрузочной площадке и, следовательно, уменьшить вредное воздействие на ее поверхность и улучшить условия работы операторов. На рисунке 2 представлена схема универсального погрузчика с телескопическим манипулятором. Погрузчик состоит из базовой машины, опорно-поворотного устройства, трехсекционной телескопической стрелы, ротатора, рабочего органа, гидропривода технологического оборудования, установки щитов ограждения.

Рисунок 2 - Лесопогрузчик универсальный с телескопическим манипулятором: 1 - трактор; 2 - устройство опорно-поворотное; 3 - стрела телескопическая; 4 - ротатор; 5 - захват; 6 - установка щита; 7 - гидроцилиндр

Опорно-поворотное устройство обеспечивает поворот стрелы манипулятора в горизонтальной плоскости на угол до 360 градусов. В качестве механизма поворота чаще всего применяется сдвоенное устройство «шестерня-рейка» с приводом от гидроцилиндров двойного действия. Телескопическая стрела включает в себя наружную (опорную), среднюю и внутреннюю секции и механизм выдвижения секций с гидроприводом. Ротатор служит для поворота рабочего органа в горизонтальной плоскости при наборе и укладке груза. В конструкциях современных ротаторов поворот вала осуществляется при помощи моментных гидроцилиндров или механизмов «шестерня-рейка».

Кинематика перекидных погрузчиков обеспечивает поворот стрелы в вертикальной плоскости на угол 180° и более, При этом набор груза, как правило, производится впереди, а разгрузка сзади машины. Наибольшее распространение погрузчики такого типа получили в лесной промышленности - лесопогрузчики.

Стрелы фронтально-радиальных и поворотных погрузчиков выполняются с постоянной и с переменной длиной. В последнем случае применяются телескопические устройства (телескопические стрелы или телескопические рукояти).

По типу рабочих органов погрузчики делят на ковшовые, вилочные, грейферные, челюстные. Все сменное оборудование к погрузчикам условно можно разделить на землеройно-погрузочное, грузоподъемное и вспомогательное. Землеройно-погрузочное оборудование показано на рисунке 3 а включает в себя, ковш для погрузки сыпучих и легких материалов-1, ковш с зубьями для погрузки тяжелых материалов и разработки грунтов I и II категории - 2, скреперный ковш-3, решетчатый ковш -4, ковш с боковой разгрузкой -5, ковш с увеличенной высотой разгрузки -6 ковш с принудительной разгрузкой -7, бульдозерный отвал -8, обратная лопата экскаватора -9, грейферный ковш -10.

Рисунок 3 - Виды сменного оборудования погрузчиков

К грузоподъемному оборудованию относят (рисунок 3, б) вилочный захват -11, удлинители стрел -12, челюстной захват для погрузки круглых лесоматериалов и других длинномерных грузов -13, поворотный захват для установки и монтажа столбов, свай -14, вилочный захват для сельскохозяйственных работ -15.

В качестве вспомогательного оборудования (рисунок 3, в) применяются плужные -16 и шнеко-роторные снегоочистители -17, кусторезы-18, корчеватели-19, бункеры-дозаторы -20, асфальтовзламыватели -21 и другое оборудование. Виды работ, выполняемых с помощью погрузчиков и применяемое оборудование приведены в Таблице 1.

Таблица 1 - Виды работ и оборудования

Виды работ

Вид сменного оборудования

Погрузочные работы

Погрузка в транспортные средства и штабелирование сыпучих грузов

Перемещение бетонной смеси и растворов

Ковши основной, с боковой разгрузкой, увеличенной высотой разгрузки, с принудительной разгрузкой. Ковши, бункер-дозатор.

Земляные и строительные работы

Послойная разработка и отсыпка грунтов I и II категории.

Отрывка траншей, котлованов, каналов.

Отсыпка дамб, отвалов грунта и пустой породы.

Планировочные работы и зачистка поверхности.

Уборка строительного мусора, работы по благоустройству территорий.

Ковши для сыпучих грузов, с зубьями, скреперный, с принудительной разгрузкой, бульдозерный отвал, экскаваторное оборудование, грейферный ковш, решетчатый ковш.

Монтажно-демонтажные работы

Строительство малоэтажных зданий, животноводческих ферм, укладка фундаментов, монтаж перекрытий. Установка и демонтаж технологического оборудования, установка свай, столбов.

Погрузка длинномерных грузов (лесоматериалы, трубы и т.п.)

Грузоподъемный крюк, удлинитель стрелы, вилочный и челюстной захваты, поворотный захват для столбов и свай.

Подготовительные и вспомогательные работы

Подготовка и расчистка территорий под строительство парков, зданий, дорог, срезка кустарника, небольших деревьев, корчевание и уборка пней, вскрытие асфальтобетонного покрытия, рыхление смерзшегося грунта

Уборка снега со смешением его в сторону.

Уборка снега с погрузкой в кузова автомобилей.

Кусторезы, бульдозерный отвал, корчеватель, рыхлитель, ковши, асфальтовзламыватель.

Плужный и шнекороторный снегоочистители.

Ковш увеличенной емкости.

Технологические схемы работ с применения одноковшовых погрузчиков.

Одноковшовые погрузчики работают в следующих основных

режимах: погрузочно-разгрузочных, погрузочно-транспортных, землеройно-транспортных, строительно-монтажных и специальных.

В погрузочно-разгрузочных режимах производится разработка материалов или набор грузов из штабеля с погрузкой в транспортные средства при небольшой дальности перевозок, а также выгрузка преимущественно штучных и тарных грузов, строительных конструкций из транспортных средств и их штабелирование.

В погрузочно-транспортных режимах возможна также разработка материалов или набор грузов из штабелей, перемещение их собственным ходом на расстояние 0,5-1 км и укладка на транспортные средства или в штабеля. В этом же режиме производится подача материалов в дробильно-сортировочные агрегаты, заполнение бункеров питателей конвейеров при производстве строительных материалов, транспортирование грунта и других материалов в отвалы. В подобных режимах погрузчики широко используются при обслуживании передвижных бетонных заводов и асфальтосмесительных установок.

В землеройно-транспортных режимах производится послойная разработка грунтов без предварительной подготовки, рытье котлованов для различных зданий и сооружений, силосных ям, колодцев, а также для засыпки грунта в котлованы, траншеи, пазухи фундаментов с последующей планировкой площадок.

При производстве строительно-монтажных работ погрузчики применяют с грузоподъемным оборудованием, (крановой безблочной стрелой, челюстным захватом и т.п.) при возведении фундаментов зданий, подстанций, малоэтажных объектов и комплексов, преимущественно в сельском строительстве.

Специальные режимы погрузчиков определяются спецификой работы со сменным оборудованием (кусторезом, корчевателем и т.п.).

Погрузочно-разгрузочный и погрузочно-транспортный режимы по основным элементам рабочего цикла сходны. Различаются лишь дальностью перевозок, которые при первом режиме минимальны (8-20 м в зависимости от типоразмера погрузчика и транспортного средства), а при втором режиме могут достигать 1 км.

Работа погрузчика на этих режимах состоит из следующих основных операций: наполнение ковша при наборе груза, рабочий ход, разгрузка ковша, холостой ход.

Наполнение ковша материалом из штабеля или карьера происходит путем последовательного сочетания поступательного или напорного движения погрузчика и движения погрузочного оборудования. В зависимости от сочетания движений погрузчика и рабочего оборудования ковш может наполняться различными способами, выбор которых определяется конструкцией погрузочного оборудования и тяговыми возможностями (или типом трансмиссии) погрузчика.

Рисунок 4 - Способы набора груза одноковшовым погрузчиком

Различают пять основных способов разработки материала из штабеля или наполнения ковша: многоступенчатый, экскавационный, раздельный, совмещенный, комбинированный, послойный.

Многоступенчатый способ наполнения ковша (рисунок 4, а) представляет собой несколько однократных последовательных внедрений, сочетающихся с подъемок оборудования. Этот способ чаще всего применяют при работе погрузчиков с недостаточной мощностью двигателя и оснащенных механической трансмиссией.

При этом способе значительно увеличивается время наполнения ковша, повышается утомляемость водителя. Из-за повышенного действия динамических нагрузок и преждевременного износа фрикционных элементов муфты сцепления снижается долговечность погрузчика.

Экскавацнонный способ (рисунок 4, б) осуществляется предварительным внедрением ковша (до 1/4 длины днища) с последующим подъемом оборудования без дальнейшего поступательного перемещения погрузчика. Этот способ применяют преимущественно при разработке песчано-гравнйных карьеров для равномерной выработки массива по высоте. Толщина стружки материала ограничивается в этом случае силовыми параметрами механизма подъема стрелы.

Раздельный способ (рисунок 4, в) - однократное внедрение ковша в материал до упора в заднюю стенку поступательным движением погрузчика с последующим запрокидыванием ковша. В процессе наполнения ковша возникают наибольшие нагрузки в трансмиссии, ходовой части и рабочем оборудования погрузчика, ковш при этом наполняется недостаточно (коэффициент наполнения меньше 1).

Совмещенный способ (рисунок 4, г) - одновременное запрокидывание ковша в процессе поступательного движения погрузчика. Ковш предварительно внедряется в штабель (на глубину, равную 1/2-1/3 длины днища).

Скорость запрокидывания ковша должна быть равна или в 1,2 раза больше напорной скорости движения погрузчика. Совмещенный способ обеспечивает максимальный коэффициент наполнения ковша при наименьших затратах времени на выполнение операций.

Наибольший коэффициент наполнения достигается при наличии гидрообъемной или гидромеханической трансмиссии, когда скорость поступательного движения погрузчика автоматически снижается при увеличении внешней нагрузки.

Комбинированный способ (рисунок 4, д) - сочетание совмещенного и раздельного способов (участки АВ и CD - совмещенное наполнение, ВС, - раздельное запрокидывание ковша).

Рабочий ход - поступательное движение нагруженного погрузчика к транспортному средству или штабелю.

Холостой ход погрузчика - движение от места разгрузки ковша к штабелю материала. Скорость холостого хода может быть равна рабочей или транспортной скорости при перемещении погрузчика на большие расстояния.

При погрузочно-разгрузочном режиме в зависимости от вида погрузочного оборудования, условий работы и установки транспортного средства погрузчики грузят материал в транспортные средства различными способами: челночным, поворотным и смещенным.

Для одноковшовых фронтальных погрузчиков основными способами погрузки материала в транспортные средства являются поворотные способы (рисунок 5, а-г). При этих способах погрузчик во время рабочего и холостых ходов выполняет угловое маневрирование при движении от штабеля к транспортному средству с подъемом ковша.

Наиболее рациональной схемой организации по этому способу является схема (рисунок 5, а) с углом установки транспортного средства по отношению к штабелю, равном 30-60°. Наибольшей производительности по этой схеме достигают колесные погрузчики с шарнирно-сочлененной рамой.

Рисунок 5 - Технологические схемы работы одноковшовых фронтальных погрузчиков

При челночном способе (рисунок 5, д) погрузчик с нормальным ковшом смещается дальше транспортного средства, который затем подъезжает под поднятый ковш, после чего материал разгружается в кузов транспортного средства. Этот способ используют также при работе погрузчика, оборудованного ковшом с боковой загрузкой (рисунок 5, е). Смещенный способ (рисунок 5, ж) применяют для фронтальных погрузчиков в стесненных условиях.

2. Расчёт основных параметров самоходных погрузчиков

2.1 Расчёт основных параметров базовой машины и технологического оборудования гусеничных погрузчиков

По заданной грузоподъёмности Qн определяются параметры машины. При этом предварительно грузоподъёмность из кН переводится в тонны (1 т ? 10 кН).

1) Эксплуатационный вес погрузчика Gп, т:

Gп= (0,8…1,2) (2,05Qн), (1)

Gп = 1*(2,05*6,3) = 13т

2) Эксплуатационный вес базовой машины Gт, т:

Gт=Gп/(1,25…1,35), (2)

Gт = 13/1,3 = 10 т

3) Длинна опорной поверхности гусениц А, мм:

А=(0,8…1,2)*(600+1180*), (3)

А=0,87*(600+1180*)= 2478 мм

Полученное значение А сравниваем с размерами А серийных тракторов, приведённых в приложении А [1].

Для дальнейших расчётов принимаем базовый трактор Т-130, А= 2478 мм.

4) Ширина погрузчика В, мм:

В=(0,75…1,25)*(300+1600*), (4)

В=0,75*(300+1600*)=2433 мм

5) Высота до центра шарнира крепления захвата к стреле Но, мм:

Но=(0,84…1,16)*(1700+1300*), (5)

Но=1*(1700+1300*)=4100 мм

6) Ширина траков принимается в=500 мм

7) Колея машины В1, мм:

В1=В-в, (6)

В1 = 2433-500 = 1933 мм

8) Конструктивный вес технологического оборудования: Gо, кН

Gо=Gп-Gт, (7)

Gо=130-100=30 кН

9) Расстояние от оси направляющего колеса до центра тяжести груза и рабочего оборудования аг мм:

аг=(0,7…1)*А, (8)

аг =1*2478 = 2478 мм

во = аг/2, мм (9)

во = 2478/2 = 1239 мм

анг+А, мм (10)

ан=2478+2478=4956 мм

Хп =(0,6…0,7)*А, мм (11)

Хп = 0,7*2478=1734 мм

10) Координаты центра давления Хд, мм относительно оси ведущей звездочки определяются по формуле (1.18) [1], среднее удельное давление на опорную поверхность qo, кН/м2 (1,27) [1], давление под передним колесом qп, кН/м2 (1,25) [1], под задним катком qз, кН/м2 (1,26) [1], расстояние между осями опорных катков А1= 350 мм, расстояние от оси ведущей звездочки до оси первого опорного катка Ст=450 мм, длинна звеньев гусеничной цепи lзв=203 мм.

Хд=(Gп*Хп+Qн*ан)/(Gп+Qн), (12)

Хд=(130*1734+63*4956)/(130+63)=2778 мм

qo=(Gп+Qн)/(2*в*(А1+lзв)) (13)

qo=(130+63)/(2*0,5*(0,35+0,203))=349 кН/м2

qп=2* qo*(3*((Хд-Ст)/(А1+lзв)) - 1) (14)

qп=2*349*(3*((2,778-0,45)/(0,35+0,203)) - 1)=8117 кН/м2

qз=2* qo*(2-3*((Хд-Ст)/(А1+lзв))) (15)

qз=2*349*(2-3*((2,778-0,45)/(0,35+0,203)))=7419 кН/м2

2.2 Расчет параметров рабочих органов

1) Вылет рабочего органа (захвата лесопогрузчика или кромки ковша строительного погрузчика) L, мм:

L=(Bт/2)+?b, (16)

где Вт - ширина транспортного средства принимается по характеристикам автомобилей и лесовозных автопоездов.

?b - расстояние между погрузчиком и транспортным средством при перегрузке, равное 150 - 200 мм.

L=(2500/2)+200 = 1450 мм

2) Определение напорного усилия по мощности двигателя, , кН

, (17)

где - максимальная мощность двигателя, (кВт)

- коэффициент сопротивления колесной машины, ,

- коэффициент буксования колесной машины, ,

- КПД трансмиссии, ,

- скорость рабочего хода машины, м/с

- максимальное необходимое напорное усилие.

кН

3) Определяем необходимое напорное усилие по условиям сцепления Тсц, кН движителя с поверхностью пути:

Тсц = Gп*ц, (18)

где ц - коэффициент сцепления 0,6 - 0,9;

Тсц = 130*0,9 = 117 кН

4) Выглубляющее усилие Nв, кН развиваемое гидроцилиндрами поворота ковша:

Nв=(2-3)*Qн, (19)

Nв=2*63= 126 кН.

5) Подъемное усилие Nп, кН развиваемое гидроцилиндрами поворота ковша:

Nп=(1,8-2,3)*Qн, (20)

Nп=2*63=126 кН

6) Углы запрокидывания ковша или захвата в нижнем положении - гз и разгрузки в верхнем - гр (рис. 1.4) принимаем в соответствии с рекомендациями на с. 33…34 [1].

Принимаем: гз = 450 и гр = 500

7) Определение параметров челюстного захвата

Радиус поворота нижней челюсти от оси отверстия для соединения со стрелой Rч= 1500 мм

Высота расположения оси отверстия шарнира для соединения со стрелой hч=100 мм

Радиус кривизны нижней челюсти rч=1200 мм

Координаты оси шарнира крепления верхней челюси

hшч=1400 мм Lч=1000 мм

Ширина захвата принимается равной ширине колее трактора Вв =1880 мм

Угол подъема вил нижней челюсти ч =5…7 град., принимаем ч =6 град.

Угол заострения вил Ч =15….20 град., принимаем Ч =18 град.

Угол поворота верхней челюсти должен быть не менее 100…110 град., принимаем 110 град. В полностью сомкнутом положении челюстей должен надежно удерживаться груз диаметром 250 мм (dmin)

Рисунок 6 - Параметры челюстной захват для лесоматериалов:

1 - рама; 2 - подвижная челюсть; 3 - гидроцилиндр привода

3. Разработка технологического оборудования погрузчиков

3.1 Расчёт параметров и построение кинематической схемы механизма поворота челюстного захвата

Расчёт параметров и построение кинематической схемы механизма поворота челюстного захвата производим в соответствии с разделом 2.1 [1]. Размеры рычажной системы и гидроцилиндра привода должны обеспечить не только поворот челюстного захвата, но и сохранение заданного положения его в пределах всего угла ц поворота стрелы.

1) Определяем высоту расположения центра шарнира крепления стрелы к раме базовой машины - Нс, мм:

Нс = (0,35…0,45)*Но, (21)

Нс = 0,45*4100 = 1845 мм.

3) Определяем расстояние от оси шарнира крепления стрелы до наиболее выступающей части базового шасси lв, мм:

lв = (0,7…0,8) L, (22)

lв = 0,8*1450 = 1160 мм

4) Определяем длину стрелы lc, мм:

lc = , (23)

где е - угол наклона радиуса поворота ковша, е = 500;

lc = v(1450-1500*cos500 + 1160)2 + (4100 - 1845)2 = 3425 мм.

5) Определяем размеры рычажной системы механизма поворота ковша:

lш = (0,48…0,5) lс, мм; (24)

lш = 0,5*3425 = 1712 мм,

а = (0,11…0,12) lс, мм (25)

а = 0,12*3425 = 410 мм

в = (0,22…0,24) lс мм (26)

в = 0,24*3425 = 821 мм,

с = (0,27…0,29) lс; мм (27)

с = 0,29*3425 = 993 мм,

р = (0,13…0,14) lс. мм (28)

р = 0,14*3425 = 479 мм,

?=(0,125…0,135)*R0, мм; (29)

? = 0,135*1500 = 202 мм;

6) Определяем ход поршня S, мм:

S=S2 - S1, (30)

где S1 - радиус дуги окружности из точки F проведённой через точки С`1, С`2, С`3.

S2 - радиус дуги окружности из точки F проведённой через точки С1, С2, С3.

S = 1873-1297 = 576 мм;

Полученное значение S сравниваем со стандартными значениями по таблице 2.2 [2] и округляем до ближайшего: S =630 мм;

3.2 Расчёт усилий на штоках гидроцилиндров привода поворота челюстного захвата

1) Усилие на штоках гидроцилиндров привода поворота челюстного захвата Рк, кН:

Рк=Sк=к.(Nв. iп + Gк.гр. iк)/Zк, (31)

где к = 1,25 - коэффициент запаса, учитывающий потери;

Nв - выглубляющее усилие.

Zк = 2 - число цилиндров привода,

Рк=Sк=1,25.(126 3,78+ 85 1,89)/2= 318 кН

Определяем вес ковша с грузом Gк.гр, т:

Gк.гр=Qн+Gн, (32)

где Qн - номинальная грузоподъёмность погрузчика, кН

Gн - вес самого ковша, кН

Gк=(0,2…0,35).Qн, (33)

Gк = 0,35*63 = 22 кН,

Gк.гр = 63+22 = 85 кН,

Мгновенные передаточные отношения механизмов:

а) Поворота для выглубляющего усилия , м:

, (34)

б) Для веса ковша, м:

, м (35)

2) При расчёте передаточных отношений по формулам (2.5) размеры звеньев рычажной системы обозначать в соответствии с рис. 2.1, рис. 2.2, рис. 2.3, рис. 2.4 [1].

l6 = Rч = 1.5 м;

l7 = p = 0,479 м;

l8 = c = 0,993 м;

l9 = в = 0,821 м;

l11 = l6/2 = 0,75 м;

3) Выбор гидроцилиндров поворота ковша

По усилию на штоках гидроцилиндров определяем их диаметр и основные размеры по ОСТ22-1417-79.

Определяем диаметр гидроцилиндра, Dц, мм:

Dц=, (36)

где Юц - КПД гидроцилиндра, Юц=0,9 - 0,97;

Dц== 144 мм.

Проектом принимается диаметр цилиндра Dц=160 мм и ход поршня L=630 мм.

По полученному значению диаметра и ход штока принимаем гидроцилиндр, по ОСТ22-1417-79. Основные размеры гидроцилиндра сводим в таблицу.

Таблица 2 - Основные размеры гидроцилиндра. мм

D

d, мм при ц=1.6

D1

d1

d2

b

rmax

lmin

160

100

180

М48х2

70

70

80

80

4) Усилие в тягах d - Sт, кН/м можно определить из уравнения равновесия коромысла относительно точки О (рис. 2.4)

Мо = 0; Sт = Рк;

Рк* l9 - Sт* l8 = 0;

Sтк*l9/l8. (37)

Sт=318*0,821/0,993= 263 кН/м

3.3 Расчёт параметров кинематики механизма подъёма стрелы

Оптимальные значения параметров кинематики механизма подъёма стрелы определяются методом математического моделирования движения стрелы с грузом под действием усилий на штоках гидроцилиндров привода Р. Для реализации алгоритма необходимы данные, приведённые в таблице.

Таблица 3 - Исходные данные

Параметры состояния системы

Параметры управления

М1, кг

М2, кг

F1, град

L=lc, м

S1, м

S2, м

Fнач, град

F2, рад/с2

Рн, МПа

LL1L

GG1G

1529

6422

99

3425

1,2

1,91

32

0,04

20

0,787 м

750

1) Начальный угол наклона стрелы Fнач, определяется по известным размерам Нс и lс. При этом конец стрелы (т. А) совмещается с поверхностью пути. Общий угол поворота стрелы F90.

Fнач= arcsin (Нс/lс), (38)

Fнач = arcsin (1845/3425) = 32;

2) Масса подвижных частей рабочего оборудования М1, кг, приведённая к центру тяжести груза Qн, определяется по формуле:

М1=(1000*во*Gо)/(q*аг), (39)

здесь Gо - вес технологического оборудования, кН.

Размеры во, аг - рис. 1.7, 1.8 [1].

М1 = (1000*1,239*30)/(9,81*2,478) = 1529 кг,

3) Масса груза М2, кг:

М2=(1000*Qн)/q, (40)

Qн - по заданию на курсовой проект, кН.

М2 = (1000*63)/9,81 = 6422 кг,

4) Угол между осями стрелы и гидроцилиндра - G1, а также размер L1 и пределы их варьирования, размеры S1 и S2 принимать в следующих пределах:

G1 = 75;

707580;

L1=0,23*lc=0,23*3425= 0,787 м; (41)

L1 - 0,15 L1 L1 + 0,15;

0,67 0,773 0,97;

S1 = 1,2 м;

S2 = 1,91 м;

S = 0,71 м.

5) Угловое ускорение F2 для всех вариантов задания принимаем:

F2 = 0,04 рад/с2.

6) Определить размер С, м по начальным размерам G1 L1 S1:

С=, (42)

7) Определить начальное значение угла G3, :

G3=arcсos[c2+(L1)2 - (S1)2]/(2C*L1)], (43)

С==1,26 м.

G3=arcсos[(1,26)2+(0,787)2 - (1,2)2]/(2*1,26*0,787) =67.

8) Определить угол между линией О1D, и осью Х

F1=Fнач+G3, (44)

F1 = 32+ 67=99.

9) Текущее значение угла G3, увеличивающееся при вращении стрелы,

В1=F1-Fнач+F=G3+F, (45)

Значение Fнач принимается отрицательным, т.к. стрела находится ниже уровня оси ОХ, F - приращение угла поворота стрелы F=10, 20, 30,… 90. (Шаг увеличения угла G3 -10).

В1=670+100=770

В2=670+200=870

В3=670+300=970

В4=670+400=1070

В5=670+500= 1170

В6=670+600=1270

В7=670+700=1370

В8=670+800=1470

В9=670+900=1570

10) Вычисление промежуточных размеров гидроцилиндра привода.

, (46)

где L - расстояние от оси вращения стрелы до точки крепления штока

гидроцилиндра к стреле, L1 = 0,787 м.

с - расстояние от оси поворота гидроцилиндра до оси поворота

стрелы, с=1,26 м.

Вi - текущее значение угла поворота стрелы соответствующее

её положению в плоскости, см. п. 9

1,32 м.

Таблица 4 - Расчеты перемещения штока гидроцилиндра

Вi

Si

1

77

1,32

2

87

1,45

3

97

1,56

4

107

1,66

5

117

1,76

6

127

1,84

7

137

1,91

8

147

1,96

9

157

2,00

11) Усилие на штоках гидроцилиндров подъёма стрелы с грузом P, кН:

P =, (47)

где F = - Fнач + F;

I1 - момент инерции масс относительно оси вращения стрелы, т*м/с.

I1 = (M1 + M2)*L2/1000, (48)

I1 = (1529 + 6422)*3,4252/1000 = 93,27 т*м/с

где G-сила тяжести груза и подвижных частей рабочего оборудования, кН.

G = (М1 + М2)*g/1000, (49)

G = (1529 + 6422)*9,81/1000 = 78 кН.

Таблица 5 - Расчет усилия на штоке гидроцилиндра подъёма стрелы

F, град.

P, кН.

1

-22

320,25

2

-12

337,61

3

-2

341,69

4

8

334,88

5

18

320,25

6

28

290,64

7

38

257,62

8

48

214,064

9

58

161,31

12) Выбор гидроцилиндров подъёма стрелы

По усилию на штоках гидроцилиндров определяем их диаметр и основные размеры по ОСТ22-1417-79.

Определяем диаметр гидроцилиндра. Dц,мм

Dц = , (50)

где Юц - КПД гидроцилиндра, Юц=0,9 - 0,97

Dц== 150 мм.

Проектом принимается диаметр цилиндра Dц =160 мм и ход поршня L =710 мм.

По полученному значению диаметра и ход штока принимаем гидроцилиндр, по ОСТ22-1417-79. Основные размеры гидроцилиндра сводим в таблицу.

Таблица 6 - Основные размеры гидроцилиндра. мм

D

d, мм при ц=1.6

D1

d1

d2

b

rmax

lmin

160

100

180

М48х2

70

70

80

80

Рисунок 6 - Конструктивная схема гидроцилиндра.

3.4 Расчет прочности тяги механизма поворота ковша

Элементы конструкции механизма поворота (коромысла, тяги, шарнирные соединения) рассчитывают по максимальному усилию Sт в гидроцилиндрах поворота ковша.

1) Тяга работает на растяжение (сжатие) и рассчитывается по условию прочности на сжатие:

(51)

Где д - допускаемое напряжение на сжатие (растяжение), кг/см2

F - площадь поперечного сечения тяги, см2

Р - усилие в тяге. (Sт), кг.

2) Усилие в тяге определяется из условия равновесия захвата относительно оси крепления его к стреле Sт, кН:

(52)

(53)

(54)

Gсц - сцепной вес машины GСЦ=GП=130кН - эксплуатационный вес машины

f - коэффициент сопротивления движению, f=0,1

- угол подъема погрузочной площадки нижней челюсти; 7 градусов

сц - коэффициент сцепления движителя с поверхностью пути, сц=0,9

Ry = 0

кН

=115 кН

кН

Для стали 3 д=1600 кг/см2

, (55)

44 см2

3) Находим размеры сечения F, см2:

F = h*b, (56)

Где h - высота тяги, h = 9,6 см

b - ширина тяги, b = 4,6 см

Проверка:

4) Расчет оси тяги на срез. Ось тяги работает на срез и рассчитывается по условию прочности на срез:

(57)

Где - допускаемое напряжение на срез, кг/см2

F - площадь поперечного сечения оси тяги, см2

Р - усилие в тяге. (Sт), кг.

(58)

(59)

см

Проверка:

4. Расчет производительности при выполнении принятой технологии работ

1) Теоретическая производительность погрузчика, оборудованного челюстным захватом определяется по формуле:

(60)

где, Q - грузоподъемность,

Tц - время рабочего цикла, с;

Время рабочего цикла погрузчика определяется продолжительностью основных операций: набора груза, рабочего хода (отъезда к транспортному средству с одновременным подъёмом стрелы), маневрирования транспортного средства, разгрузки, холостого хода.

Время рабочего цикла определяется по формуле:

(61)

где, tн - время взятия груза, 25 с;

tр - время выполнения рабочего хода, с

tТ - время маневрирования, с

tо - время разгрузки, 12 с

tх - время холостого хода, с

tп - время переключения передач, 10 с.

Время выполнения рабочего хода, tр, с:

(62)

где, Sp - длина рабочего хода, м; Sp = 30 м;

Vx - скорость движения погрузчика при холостом ходе, км/ч; Vx = 75 м/мин;

Vp - скорость рабочего хода, км/ч; Vp = 58 м/мин;

Время маневрирования транспортного средства, с; при погрузке поворотным способом фронтальными погрузчиками tТ=0 с;

Время холостого хода, с;

(63)

где, Sx - расстояние холостого хода погрузчика, м; принимается равным длине рабочего хода;

Определим эксплуатационную производительность погрузчика, т/смену

(64)

где, Tс - время работы за смену с учётом технического обслуживания и подготовки погрузчика к работе, час; Tс = 6,82 час;

kи - коэффициент использования погрузчика в течение смены с учётом подачи автотранспорта, подготовки площадки, междусменной передачи машины и др. kи = 0,5…0,8;

Заключение

В курсовом проекте по дисциплине «Подъемно-транспортные и погрузочные машины» приведены результаты разработки челюстного захвата с рабочим органом грузоподъемностью 63 кН на базе гусеничного трактора.

Курсовой проект включает в себя расчеты и графическую часть.

Проект изложен на 31 странице, включает в себя 1 чертеж общего вида (формат А1), 1 сборочный чертеж (формат А2), кинематическую схему механизма рабочего органа (формат А2), 2 деталировки (формат А3).

Библиографический список

самоходный оборудование погрузчик производительность

1 Полетайкин, В.Ф. Технология и оборудование садово-паркового и ландшафтного строительства. Подъёмо-транспортные и погрузочные машины. Погрузчики одноковшовые строительные и лесопогрузчики фронтальные: Методическое указание по курсовому проектированию для студентов специальностей 171100 и 170401 всех форм обучения. [текст] / В. Ф Полетайкин Е. В Авдеева - Красноярск: СибГТУ, 2002. - 28 с.

2 Полетайкин, В.Ф. Погрузочные машины: Учебное пособие для студентов специальности 171100 всех форм обучения и учащихся техникумов и колледжей. [текст] / В. Ф Полетайкин Е. В Авдеева - Красноярск: СибГТУ, 2001. - 201 с.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Выбор и расчет основных параметров погрузчика. Расчет гидросистемы погрузочного оборудования. Определение производительности и продолжительности рабочего цикла погрузчика. Разработка стрелы погрузчика путем расчета ее методом конечных элементов.

    курсовая работа [2,2 M], добавлен 17.12.2013

  • Общие сведения о самоходных машинах, их основные преимущества. Классификация погрузочно-транспортных машин по конструктивному исполнению. Характеристика подземных автосамосвалов. Сфера применения шахтных самоходных вагонов. Устройство дорожного покрытия.

    реферат [1,2 M], добавлен 25.07.2013

  • Назначение погрузочно-разгрузочных машин. Расчет параметров, разработка и техническое описание конструкции и рабочего процесса изделия. Определение центра тяжести. Проектирование технологического оборудования погрузчика и проверка его на устойчивость.

    курсовая работа [3,9 M], добавлен 25.06.2014

  • Расчет параметров базовой машины и технологического оборудования колесного погрузчика. Построение кинематической схемы механизма поворота ковша. Расчет усилий на штоках гидроцилиндров привода поворота ковша (захвата). Прочностной расчет сварного шва.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 11.09.2012

  • Расчёт профиля и номинальной вместимости основного ковша, сопротивлений при черпании материала ковшом погрузчика. Расчет механизма подъема стрелы. Выбор гидроцилиндров поворота ковша и подъема стрелы. Расчет производительности фронтального погрузчика.

    курсовая работа [506,6 K], добавлен 22.04.2014

  • Назначение, виды, характеристики, принцип действия, схемы устройства подъемно-транспортного оборудования на торговом предприятии. Показатели работы тележек, погрузчиков, талей, электроштабелеров, лифтов и основные направления их совершенствования.

    контрольная работа [816,4 K], добавлен 04.10.2010

  • Определение основных параметров технологического процесса и схемы выполнения работ в "окно". Разработка схем формирования рабочих поездов на станции во время работ. Мероприятия по безопасности движения поездов при производстве механизированных работ.

    курсовая работа [1,9 M], добавлен 29.09.2010

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.