Расчет параметров рабочих органов

Основной ковш предназначен для погрузки сыпучих материалов со средним объемным весом 16 кН/м³ (1,6 т/м³ ). Его можно применять также на землеройно-транспортных работах. Ковш (Рис.1.9.), как правило, имеет плоское днище, переходящее по радиусу в заднюю стенку, и две боковые стенки. Спереди днище и боковые стенки имеют режущие кромки. Днище и стенки усиливаются листовыми и коробчатыми накладками и поперечными связями. На режущей кромке днища закрепляются съемные режущие зубья.

Внутренняя ширина ковша B_о принимается на 50 — 100 мм больше ширины базового трактора.

Расчетный радиус поворота ковша R₀ (расстояние между осью отверстия для крепления ковша и режущей кромкой днища) определяется по формуле:

R₀ = V_H /B₀ {0.5l_Д (l_З +l_К cosg₁ )sing₀ -l_r ² [ctg(g₀ /2)-0.5p(1-(g₀ /180)]},

где V_H — номинальная емкость ковша, (1.30)

l_д — относительная длина днища ковша, равная 1.4 — 1.5,

l_з — относительная длина задней стенки, равная 1.1 — 1.2,

l_к — относительная высота козырька, равная 0.12 — 0.14,

l_r — относительный радиус сопряжения днища и задней стенки, равный 0.35 — 0.40,

g₁ — угол между плоскостью козырька и продолжением плоскости задней стенки,

g₀ — угол между задней стенкой и днищем ковша.

 

 

 

Рис.1.9. Конструктивная схема и параметры основного ковша

 

Значения безразмерных относительных величин l приняты по результатам экспериментально-теоретических исследований с учетом погрузки основным ковшом сыпучих материалов с углом естественного откоса j₀ , равным 38 — 42 градуса.

По величине расчетного радиуса поворота ковша и значениям относительных характеристик определяются основные параметры ковша.

Длина днища (расстояние от передней кромки ковша до его пересечения с задней стенкой)

l_д = l_д R₀ =(1.4 — 1.5)R₀. (1.31)

Длина задней стенки (расстояние от верхнего края задней стенки или основания козырька до пересечения с днищем ковша)

lз =(1.1 — 1.2)R₀. (1.32)

Высота козырька l_k =(0.12 — 0.14)R₀. (1.33)

Радиус сопряжения r₀ =(0.35 — 0.40)R₀. (1.34)

Высота оси шарнира крепления ковша к стреле

h_ш =(0.06 — 0.12)R₀. (1.35)

Угловые параметры ковша (градусы) должны составлять:

угол раствора между днищем и задней стенкой g₀ .......48 — 52

угол наклона режущих кромок боковых стенок

относительно днища a₀ ...................................................50 — 60

угол заострения режущих кромок g_r ..............................30 — 40

угол между задней стенкой и козырьком d₀ ...................5 — 10.

Толщина стального листа для изготовления основного ковша определяется из соотношения

t_н =(0.26 — 0.30)Qн, мм. (1.36)

При установке на ковш режущих зубьев расстояние между ними принимается равным 2.5 — 3.0 ширины зуба.

Уменьшенный ковш предназначен для разработки и погрузки заштабелеванных тяжелых материалов и скальных пород с объемным весом g_т =19 — 25 кН/м³ . Конструктивно уменьшенный ковш выполняется аналогично основному. Номинальная емкость уменьшенного ковша определяется по формуле:

V_ум = Qн/(g_Т e_Р ), м³ , (1.37)

где g_т — объемный вес тяжелых материалов, принимаемый равным 22кН/м³ . (e_р =1.25 — расчетный коэффициент наполнения ковша).

Ширина уменьшенного ковша принимается равной внутреннему следу базовой машины. Основные параметры уменьшенного ковша определяются по радиусу поворота R₀ . Радиус поворота и другие параметры определяются по соотношениям для основного ковша. Толщина стального листа для изготовления уменьшенного ковша определяется из соотношения:

t_ум =(0.32 — 0.40)Qн,мм. (1.38)

Увеличенный ковш предназначен для работы на легких сыпучих материалах (уголь, шлак и др.) с объемным весом g_л до 14 кН/м³ .

Учитывая физические свойства легких материалов, зубья на ковше, как правило, не устанавливают. Емкость увеличенного ковша

Vув =Qн/(g_л e_р ), м³ , (1.39)

где g_л — расчетный объемный вес легких материалов, принимаемый равным 12 кН/м³ . Внутреннюю ширину увеличенного ковша принимают на 50 — 100 мм больше следа базового трактора. Конструктивные параметры рассчитываются по соотношениям для основного ковша.

Двухчелюстной ковш является сменным рабочим органом погрузчика. Его используют при погрузочных и землеройно-транспортных работах на сыпучих материалах и грунтах. Конструктивно он представляет собой бульдозерный отвал с подвижной челюстью и двумя гидроцилиндрами привода, устанавливаемыми на задней стенке отвала (Рис.1.10а). В зависимости от взаимного расположения бульдозерного отвала и подвижной челюсти, им можно выполнять различные работы: при сомкнутой челюсти — погрузочные, при полностью раскрытой челюсти — бульдозерные или грейферные, при небольшом ее открытии — скреперные.

 

 

Рис.1.10. Двухчелюстной ковш

а — общий вид; б — бульдозерный отвал. 1 — подвижная челюсть; 2 — гидроцилиндры поворота челюсти; 3 — неподвижная челюсть (бульдозерный отвал)

 

 

Погрузочные работы являются основными, поэтому они определяют его конструкцию. Номинальная емкость ковша при сомкнутой челюсти

V_Д =[(Q_H -(G_Д -G_Н)]/g_C e_Р, (1.39)

где G_Д — вес двухчелюстного ковша,

G_Н — вес основного ковша.

В предварительных расчетах вес ковшей приближенно можно определять по формулам: G_Д =(0.45...0.50)Q_Н,

G_Н =(0.2 … 0.35)Q_Н. (1.40)

Емкость ковша V_Д =(К_Д Q_Н )/g_C e_Р, (1.41)

где K_Д — коэффициент уменьшения грузоподъемности из-за увеличения веса ковша, равный 0.85.

Внутреннюю ширину двухчелюстного ковша В_Д принимают равной ширине основного ковша.

Профиль бульдозерного отвала ковша (Рис.1.10.б) выполняется с некоторыми отступлениями от профиля отвалов бульдозеров общего назначения. Высота отвала без козырька

H=500 -5 T_Н, мм (1.42)

Высота козырька Dh=(0.1 — 0.15) H.

Радиус кривизны Rб принимается равным высоте отвала Н. Высота шарнира крепления ковша к стреле выбирается в пределах h_Ш =(0.1 — 0.2)Rб. Угол резания g₀ =50 — 55 град., угол наклона e₀ =75 — 80 град., угол b₀ =70 — 75 град., угол установки козырька b_К =90 — 100 град. Нижняя часть отвала армируется съемной режущей полосой из износостойкого материала. Ширина полосы d=(0.1 — 0.15)Н.

Элементы профиля подвижной челюсти выбираются в сомкнутом положении челюсти по формулам и рекомендациям для параметров основного ковша по условному радиусу R_Д (Рис.1.10.а). При этом днище его выполняется полукруглым с передней и задней режущими кромками и двойным для придания большей жесткости. Угол раскрытия подвижной челюсти должен быть 110 — 120 градусов. Диаметр гидроцилиндров привода подвижной челюсти целесообразно унифицировать с гидроцилиндрами поворота ковша.

Ковш с увеличенной высотой разгрузки предназначен для погрузки сыпучих материалов в бункера и транспортные средства с высокими бортами. Он состоит из ковша, промежуточной рамки и гидроцилиндров привода (Рис.1.11.). Увеличение высоты разгрузки и вылета ковша достигается смещением оси шарнира поворота к режущей кромке.

 

 

Рис.1.11. Параметры ковша с увеличенной высотой разгрузки

1 — ковш; 2 — промежуточная рамка; 3 — гидроцилиндры привода

 

 

Номинальная емкость ковша

V_В =(k_У Q_Н )/(g_C e_Р ), (1.43)

где k_У — коэффициент уменьшения грузоподъемности из-за увеличения веса ковша, равный 0.85. Внутренняя ширина ковша B_B принимается равной следу базового трактора. Основные параметры ковша с увеличенной высотой разгрузки принимаются по условному радиусу поворота ковша

(1.44)

где k_B =1.05 — коэффициент увеличения номинальной емкости ковша.

Безразмерные относительные характеристики и углы выбираются в соответствии с рекомендациями для основного ковша. Действительный радиус поворота ковша (R_ДВ ) несколько больше условного: R_ДВ =1.1R_В .

Толщина листа ковша с увеличенной высотой разгрузки принимается такой же, как у основного ковша. Угол поворота ковша относительно промежуточной рамки принимается от 100 до 110 градусов, что обеспечивает разгрузку ковша при запрокинутом положении рамки. Внутренний диаметр гидроцилиндров привода поворота ковша выбирается из условия обеспечения поворота ковша с номинальным грузом, приложенным в центре тяжести ковша, с коэффициентом запаса 1.25.

Челюстной захват для лесоматериалов предназначен для погрузки древесины в виде сортиментов, хлыстов, деревьев с кроной и других длинномерных грузов на автотранспортные средства, а так же для штабелевки этих материалов (Рис.1.12.). Он состоит из нижней челюсти и верхней прижимной челюсти с приводом от гидроцилиндров.

 

 

 

Рис.1.12. Параметры челюстного захвата для лесоматериалов

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

 

Параметры челюстного захвата выбираются исходя из номинальной грузоподъемности погрузчика Q_Н :

— радиус поворота нижней челюсти от оси отверстия для соединения со стрелой R_Ч =(34...36) Q_Н , мм;

— высота расположения оси отверстия шарнира для соединения со стрелой h_ч =80...150 мм;

— радиус кривизны нижней челюсти r_ч =(18...22)Q_Н , мм;

— координаты оси шарнира крепления верхней челюсти

h_ш.ч. =(20...25) Q_H , мм; L_Ч =(15...20) Q_H , мм.

Угол подъема вил нижней челюсти a_ч =5 — 7 град., угол заострения вил b_ч =15 — 20 град. Угол поворота верхней челюсти должен быть не менее100...110 град. В полностью сомкнутом положении челюстей должен надежно удерживаться груз диаметром 250 мм (d_min ). Наружная ширина захвата принимается равной колее или внутреннему следу колес или гусениц базовой машины. Площадь поперечного сечения захвата выбирается исходя из номинальной грузоподъемности погрузчика и погрузки круглых лесоматериалов длиной 6 м.

Крановая безблочная стрела предназначена для погрузочно-разгрузочных работ со штучными грузами. Посредством сварной рамки она подвешивается к стреле погрузчика (Рис.1.13.). Подвеска крюка должна обеспечивать его вращение вокруг вертикальной оси.

 

 

Рис.1.13. Крановая безблочная стрела

1 — крюк; 2 — серьга; 3 — рамка

Для выполнения монтажных и такелажных работ вылет крюка принимается равным 1.3 — 1.5 вылета основного ковша. Грузоподъемность крановой стрелы определяется по формуле: Q_K =n(G_T X_T - G_O b)/a_k,

где n — коэффициент запаса. Для колесных погрузчиков n=0.5, для гусеничных n=0.35; G_T и G₀ — вес соответственно базовой машины и погрузочного оборудования; x_т ,b — плечи действия соответствующих сил; а_к — вылет крюка относительно оси передних или направляющих колес.

Грузовые вилы предназначены для погрузочно -разгрузочных работ со штучными и тарными грузами (Рис.1.14.). Основные размеры вил в зависимости от грузоподъемности принимаются по табл.1.9.

 

 

Таблица 1.9

	Грузоподъемность, кН
Размеры, мм
Длина LB1 Высота, HB ширина, BB1 Толщина, SB Ширина торца, bB Длина нижнего скоса,LB2 Длина бокового скоса,LB3 Внутренний радиус, RB Радиус закругления торца,rB

 

 

 

Рис.1.14. Грузовые вилы

 

Контрольные вопросы.

1.1. По каким признакам классифицируют самоходные погрузчики?

1.2. Какие параметры характеризуют эксплуатационные свойства погрузчиков? Как определяются главные параметры?

1.3. Какими рабочими органами оснащаются самоходные погрузчики?

1.4. Как определяются основные параметры технологического оборудования одноковшовых погрузчиков?

1.5. Как определяются параметры рабочих органов (основной ковш, увеличенный ковш, двухчелюстной ковш, ковш с увеличенной высотой разгрузки, захват для лесоматериалов)?