Фронтальный погрузчик

Реферат.doc

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Тюменский Государственный Нефтегазовый Университет>>
Фронтальный погрузчик.
Расчетно-пояснительная записка
по дисциплине Техническая гидромеханика и гидропривод
Принял: Егоров А. Л.
Расчет гидравлической системы .. .11
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.
Фронтальные погрузчики различаются (рис. 1) типом рабочего оборудования типом ходового оборудования способом поворота и типоразмером.
Фронтальные погрузчики
Рабочее оборудование
Ходовое оборудование
Рис 1. Классификация фронтальных погрузчиков.
Рабочее оборудование стреловых погрузчиков (рис. 2) состоит из пространственной стреловой конструкции одной осью закрепленной на передней части рамы машины а средней частью опирающейся на штоки гидроцилиндров опусканияподъема стрелы.
Рис. 2. Устройство пневмоколесного фронтального погрузчика:
- ковш; 2 - гидроцилиндры управления ковшом; 3 - кабина оператора; 4 - двигатель 5 -
заднее пневмоколесо; 6 - задняя рама 7 - шарнирное сочленение рам; 8 - передняя рама;
- переднее пневмоколесо 10 - стрела
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 (рис. 3) точка опоры рычага находится между точками приложения сил что обеспечивает повышенное усилие на кромке ковша (силу отрыва). В Н-механизме (рис. 4) 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 Z-механизма фронтального погрузчика. - ковш; 2 - рычажный механизм; 3 - колесо 4 -стрела; 5 - гидроцилиндр наклона ковша; 6 – гидроцилиндр подъемаопускания стрелы 7- элемент
Рис.4. Устройство рычажного H-механизма фронтального погрузчика. - ковш; 2 - рычажный механизм; 3 - колесо 4 -стрела; 5 - гидроцилиндр наклона ковша; 6 – гидроцилиндр подъемаопускания стрелы 7- элементрамы погрузчика
Стандартные ковши с прямой режущей кромкой используются при перегрузке песка гравия и глинистых грунтов с насыпной плотностью от 14 до 18 тм3.
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 15 25 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 (рис. 5) также входят вилочные захваты крановые стрелы подметальные щетки и асфальтовые резаки.
Рис. 5. Сменные рабочие органы погрузчика:
а - стандартный ковш для сыпучих материалов и срыва асфальтобетонных и улучшен-
ных покрытий б - ковш с зубьями для крупнокусковых грузов и работы в карьерах в -
ковш без зубьев для крупнокусковых грузов и работы в карьерах г - ковш с увеличенной
высотой разгрузки для легких материалов д - ковш для угля и легких материалов е -
двухчелюстной ковш для погрузочных бульдозерных профилировочных и других ра-
бот; ж - челюстной захват для длинномерных грузов з - вилы для корчевки
Затраты времени на смену рабочих органов сокращаются до нескольких минут при использовании быстроразъемного соединения которым оснащаются современные машины. Устройство крепится к консоли стрелы между ней и рабочим органом и приводится в действие машинистом вручную (при механической блокировке) или из кабины (при гидравлическом управлении). Высокая маневренность - одно из основных требований к фронтальным погрузчикам. Рабочий цикл машины состоит из челночных перемещений с грузом и без на небольшие расстояния (до 25 30 м) и крутых разворотов поэтому даже небольшое сокращение времени на страгивания с места торможение и поворот приводит к заметному повышению производительности погрузчика. В большинстве моделей погрузчиков маневренность обеспечивается шарнирно-сочлененной рамой. Она состоит из двух частей соединенных шарниром с вертикальной осью.
Задняя рама служит опорой для силовой установки трансмиссии заднего моста и кабины оператора (у большинства моделей) передняя - для крепления рабочего оборудования с гидро- системой управления и переднего моста. Фиксация и поворот рам относительно друг друга осуществляется двумя гидроцилиндрами управляемыми рулевой системой следящего типа которая обеспечивает поворот рам пропорционально углу поворота рулевого колеса. Величина угла «излома» колеблется в пределах от 28 до 45 ° в каждую сторону но для большинства моделей составляет 40°. Количественное соотношение между радиусом поворота и массой фронтального погрузчика с шарнирно-сочлененной рамой выражается уравнением
где rпов - радиус поворота погрузчика мм; G - масса погрузчика кг. Все колеса фронтальных погрузчиков являются ведущими благодаря чему общая масса машины и перевозимого груза участвуют в создании тягового усилия. Это ускоряет заполнение ковша и повышает степень его наполнения. Передний мост жестко крепится к передней полураме несущей рабочие органы и полезный груз задний мост с кабиной двигателем и трансмиссией благодаря подвеске может качаться в поперечном направлении отклоняясь относительно рамы на угол от ±12 до ±30°. У некоторых марок погрузчиков кабина установлена на передней полураме что снижает влияние на оператора вибрации и шума двигателя.
Традиционно пневмоколесные погрузчики оснащаются гидромеханической трансмиссией с гидротрансформатором и переключением передач под нагрузкой. Трансмиссия состоит из мостов повышенной прочности (рис 6) с полностью разгруженными полуосями дифференциалами повышенного трения или блокируемыми осевыми или бортовыми понижающими редукторами и осевыми или бортовыми многодисковыми масло - погруженными тормозами.
Последние отличаются надежностью устойчивостью к перегреву и нетребовательностью к обслуживанию. Иногда коробка переключения передач под нагрузкой оснащается автоматом выбора скорости в зависимости от величины рабочих нагрузок. В последние годы на фронтальных пневмоколесных погрузчиках стали применять гидро - объемные трансмиссии. Насос и гидромотор устанавливают между двигателем и коробкой передач не изменяя остальные элементы ходовой трансмиссии. При этом повышается КПД трансмиссии режим работы двигателя оптимален при переменных рабочих нагрузках наибольшее тяговое усилие достигается автоматически при максимально возможной скорости и без буксования величина тягового усилия не зависит от расхода мощности на другие системы погрузчика
значительно улучшаются шумовые характеристики трансмиссии и снижается удельный расход топлива.
Современные погрузчики оснащены автоматическими системами снимающими с оператора заботу о наиболее часто встречающихся рутинных операциях по управлению рабочим процессом или
упрощающими их выполнение в их числе: адаптация скорости к нагрузкам перераспределение гидравлических потоков возврат ковша в исходное положение кнопочное переключение на низшую
скорость диагностика текущего состояния агрегатов Важную роль для снижения утомляемости машиниста играет совмещение операций. Например при нажатии тормозной педали одновременно с
Рис 6 Передний ведущий мост погрузчика
- ступица колеса 2 - бортовой планетарный редуктор 3 - маслопогруженный много-
дисковый тормоз 4 - разгруженная полуось 5 - опоры корпуса моста 6 - блокируемый
началом торможения отключается сцепление а переход с передачи II на передачу I при заполнении ковша осуществляется нажатием кнопки с автоматическим повышением передачи при включении заднего хода. При полуавтоматическом переключении рычагом задается желаемая передача (она может отличаться от текущей на несколько ступеней) после чего автомат сам переключает передачи пока не будет достигнута заданная.
Гидросистема управления рабочими органами оснащена автоматами подъема стрелы из горизонтального положения на максимальную высоту и поворота ковша в заданное положение. Опускание стрелы с пустым ковшом может происходить при плавающем положении распределителя. В гидравлические контуры поршневых полостей цилиндров для подъема стрелы встроены азотные компенсаторы (рис. 7) колебаний рабочего оборудования возникающих при движении машины с полным ковшом по неровной поверхности. Общее представление о возможностях фронтального погрузчика дают масса габаритные размеры объем ковша грузоподъемность высота выгрузки опрокидывающая нагрузка сила отрыва. Некоторые из этих показателей могут быть с достаточной степенью точности рассчитаны по уравнениям:
Где Hвыгр- высота выгрузки мм; G-масса погрузчика кг; qотр - сила отрыва кН
Рис. 7. Азотный компенсатор колебаний груженого ковша:
- гидроцилиндр подъемаопускания стрелы 2 - контур штоковой полости 3 - контур
поршневой полости 4 - стабилизационный клапан 5 - выключатель датчика скорости
- азотный аккумулятор 7 - сжатый азот
Более полная информация о техническом потенциале погрузчика при необходимости (например при оценке производительности) может быть получена из его грузовой диаграммы.
Производительность фронтального погрузчика.
Технология производства погрузочно-разгрузочных работ фронтальным погрузчиком не зависит от его типа поэтому эксплуатационная производительность рассчитывается по общей для всех типов погрузчиков формуле:
Где П- производительность машины эксплутационная м3ч; Vковша-
вместимость ковша с «шапкой» м3 (для погрузчиков с массой до 30 т
Vковша = 00002G – 01606; свыше 30 т - Vковша = 00009G + 21697); G -
масса погрузчика кг; езап - коэффициент заполнения ковша; kycn - коэффициент условий работы (1 - при ясной погоде и хорошей
видимости; 085 - при ненастной погоде и ухудшенной видимости);
kB - коэффициент использования времени смены; Tцикла - продолжительность цикла по оценкам практиков равная 045 055 мин.
Физические свойства перегружаемых материалов
Щебень известняковый
Следует также иметь в виду что пути подхода и отхода могут иметь разную протяженность из-за особенностей местности и способов подачи автотранспорта под погрузку:
Технические характеристики погрузчиков
П-4.01.01 (гусеничный)

Готовая схема.dwg

Техническая характеристика
передняя сеция ходовой рамы
задняя сеция ходовой рамы
Фронтальный погрузчик

Решение.doc

Исходными данными при выборе гидроцилиндра являются: усилие на штоке (Fma 10; 16; 20; 25; 32; МПа Если номинальное давление задано и отличается от вышеприведенного то определяется диаметр поршня гидроцилиндра:
Принимаем D13=100 мм
где - механический к.п.д. гидроцилиндра (принимается равным 094);
- коэффициент мультипликации для СДМ принимается равным 165;
Рс - потери давления в сливной магистрали Рс=05 МПа.
Гидроцилиндр выбирается по расчетному диаметру поршня и ходу штока.
Расход рабочей жидкости (максимальный и минимальный) в штоковой полости:
где - объемный к.п.д. гидроцилиндра принимается равным 099.
Выбор гидравлической аппаратуры
Гидравлическая аппаратура (распределители фильтры обратные клапаны делители потоков дроссели предохранительные переливные редукционные клапаны и прочие устройства) выбирается по расчетному рабочему давлению и максимальному расходу жидкости гидродвигателя. Максимальное рабочее давление определяется по формуле:
где - рабочее давление гидродвигателя МПа.
При этом номинальные табличные значения давления и расхода (пропускной способности) каждого устройства должны быть выше или равны расчетным значениям соответствующих параметров гидродвигателя. Если через то или иное устройство гидросистемы проходит поток жидкости к нескольким параллельно подключенным и одновременно работающим гидродвигателям то данное устройство выбирается по сумме их максимальных расходов и по наибольшему давлению одного из них.
Для каждого из выбранного устройства полностью выписываются технические данные.
Выбор насоса осуществляется по максимальному рабочему расходу гидропривода рабочему давлению типу строительно-дорожной машины методу регулирования и т.д.
Максимальный рабочий расход определяется по формуле:
Выбор гидравлической аппаратуры. Выбор насоса.
где - сумма максимальных расходов параллельно-установленных гидродвигателей работающих одновременно м3с;
- сумма расходов утечек на участке гидросети от насоса до гидродвигателя.
Утечка наблюдается при работе гидроаппаратуры и ее величина определяется по формуле:
где - величина утечки при нормальном давлении (принимается по технической характеристике) м3с
Выбор типа насоса осуществляется на основе опыта проектирования и эксплуатации аналогичных машин и зависит от режима работы гидропривода. В гидросистемах легкого и среднего режимов работы целесообразно применять шестеренные насосы а для тяжелого и весьма тяжелого применять аксиапьно-поршневые насосы.
Типоразмер насоса-выбирается по соответствующим таблицам. Для выбранного насоса записываются его технические данные.
Выбираем аксиально-поршневой нерегулируемый насос Г13-35М.
Технические характеристики:
Рабочий объем q=71 см3
Подача Q лмин номинальная = 100
Номинальное давление Р=16 МПа
Номинальная частота вращения вала n= 1500 обмин
Выбор емкости масляного бака
Выбор емкости масляного бака осуществляется конструктивно в зависимости от назначения и режима работы гидропривода или по следующим рекомендациям:
По ГОСТ 16770-71 выбираем м3
Определение диаметров трубопроводов
Диаметры трубопроводов определяются из условия обеспечения допустимых эксплуатационных скоростей (V0);
- всасывающие трубопроводы06 - 14мс;
- сливные трубопроводы14 - 20мс;
- нагнетательные трубопроводы
Диаметры трубопроводов (внутренний) находятся по формуле:
Принимаем d=50 мм =7 мм
Выбор рабочей жидкости
Марку рабочей жидкости выбирают исходя из условий эксплуатации типа насоса и ответственности гидросистемы. Чем ниже температура окружающего воздуха тем менее вязкую жидкость следует выбирать и наоборот. В таблице 5 приведены температурные пределы применения различных масел и их физико-химические свойства.
Выбор масел гидросистемы осуществляется по следующим основным показателям:
) диапазон рабочих температур (принимается согласно задания но таблице);
) тип выбранного насоса.
Выбор емкости масляного бака. Выбор рабочей жидкости
Расчет максимальной и минимальной допустимой температуры жидкости.
Минимальная температура рабочей жидкости определяется ее свойствами температурой воздуха той климатической зоны в которой эксплуатируется машина типом выбранного насоса и находится по формуле:
Максимальная температура жидкостей зависит от конструктивных особенностей гидросистемы режима эксплуатации гидропривода и температуры окружающего воздуха. Максимальная температура определяется в результате теплового расчета. Ее граничное значение находится по выражению:
Если не выполняются неравенства то соответственно принимается и
Выбирается шаг по температуре жидкости и начальная температура .
При этой температуре производится гидравлический расчет гидропривода который начинается с расчета вязкости и плотности:
где - коэффициент крутизны вязкограммы с-1
Принимаем по ГОСТу аксиально-поршневой насос
При эксплуатации гидропривода в условиях когда жидкость имеет вязкость выходящую за рекомендуемые пределы следует в конструкции машины предусматривать теплообменные устройства которые позволяют (при необходимости) подогревать или охлаждать жидкость с целью получения оптимальной вязкости или использовать другую жидкость.
Коэффициент λ зависит от режима движения жидкости которой в свою очередь характеризуется числом Рейнольдса (Re):
Коэффициент гидравлического сопротивления определяется по формуле (Выбираем формулу для ламинарного режима так как Re=168662320):
Определение потерь давления
Определяются потери давления по длине каждой гидролинии и находится их сумма:
Определение потерь давления в гидросистеме производится по формуле:
После этого уточняется рабочее давление насоса:
Выбор рабочей жидкости. Определение потерь давления
Расчет коэффициентов полезного действия
По результатам гидравлического расчета производится расчет коэффициентов полезного действия при данной температуре. Общий к.п.д. гидропривода определяется по формулам:
КПД насоса () определяется по формуле:
Гидравлический КПД гидролиний рассчитывается по суммарным потерям давления:
Объемный КПД гидроаппаратуры рассчитывается по следующей зависимости:
Общий к.п.д. гидропривода:
Тепловой расчет гидросистемы
Количество тепла получаемое гидросистемой в единицу времени соответствует потерянной в гидроприводе мощности и может быть определено по формуле:
где - коэффициент продолжительности работы под нагрузкой;
- к.п.д. гидропривода при максимальной или минимальной нагрузке;
- мощность привода насоса при максимальной или минимальной нагрузке:
Расчет КПД. Тепловой расчет гидросистемы.
К - коэффициент теплопередачи кВтм2 оС. Коэффициент теплопередачи от поверхностей гидроагрегатов в окружающую среду определяется:
где VB - скорость ветра мс
Суммарная площадь теплопередачей от поверхностей гидропривода находится по формуле:
где VВ - емкость масляного бака м3
Температура воздуха соответствующая данным температуре жидкости и режиму работы гидропривода находится по формуле:
где - количество тепла получаемое гидросистемой кВт
Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. М.: Машиностроение 1981.
Гидравлика гидравлические машины гидроприводы. Башта Т.М. Руднев С.С Некрасов Б.В. и др. ML: "Машиностроение'1 1982.
Каверзин С-В. Гидропривод строительных и дорожных машин. Красноярск: КЛИ 1975.
Шестопалов К.К. «Подъемно-транспортные строительные и дорожные машины и оборудование»: учебное пособие. – М.: Мастерство 2002. – 320 с.
Белецкий Б.Ф. «Строительные машины и оборудование». Справочное пособие. Ростов-на-Дону: феникс 2002. – 592 с.

Чертеж(2).dwg

Гидрасхема рабочего
оборудования погрузчика
-гидравлический цилиндр поворота ковша
-Гидравлические цилиндры подъёма стрелы
-гидравлические цилиндры поворота рамы