Расчет погрузочно-разгрузочных работ

КУРСОВАЯ Расчет погрузочно-разгрузочных работ

Оглавление Введение

1. Информационный обзор

1.1 Назначение погрузочно-разгрузочных машин

1.2 Классификация погрузочно-разгрузочных работ и схемы их работы

2. Расчет параметров и разработка конструкции изделия.

2.1 Техническое описание конструкции и рабочего процесса изделия

2.2 Расчеты

2.2.1 Определение центра тяжести

2.2.2 Расчет ковша

2.2.3 Тяговый расчет

2.2.4 Проектирование технологического оборудования погрузчика и проверка его на устойчивость

2.2.5 Расчет производительности Заключение Список использованных источников

Введение

Одноковшовыми погрузчиками называют самоходные подъемно-транспортные машины, у которых основным рабочим органом служит ковш, установленный на конце подъемной стрелы. Зачерпывают насыпной груз ковшом, опущенным вниз, при движении погрузчика вперед в сторону штабеля. Разгружают погрузчик после перемещения его к загружаемому транспортному средству и подъема ковша вверх.

Одноковшовые погрузчики в основном предназначены для погрузки на транспортные средства (автомобили-самосвалы и полувагоны) сыпучих и кусковых грузов и прежде всего заполнителей (песка, гравия, щебня), а также грунта, строительного мусора, каменного угля, кокса и др.

При установке специальных ковшей (на погрузчиках грузоподъемностью свыше 1,5 т) их также применяют для перегрузки скальных пород, разработки и погрузки гравийно-песчаных материалов в карьерах, а при больших грузоподъемностях — и материковых грунтов I—II категории.

Когда вместо ковша устанавливают разное сменное оборудование, погрузчики выполняют ряд вспомогательных работ: монтажных, зачистных, планировочных, снегоуборочных и др.

В данном курсовом проекте производиться расчёт конструктивных и эксплуатационных параметров фронтального погрузчика на базе гусеничного трактора Т-4П.

1. Информационный обзор

1.1 Назначение погрузочно-разгрузочных машин Погрузочно-разгрузочные работы — один из наиболее тяжелых и трудоемких производственных процессов в большинстве отраслей народного хозяйства и особенно в строительстве. При относительно высоком техническом уровне наших основных производств на погрузочно-разгрузочных работах еще широко применяют ручной труд, число занятых здесь людей велико, а затраты на эти работы в различных отраслях народного хозяйства составляют от 10 до 40% общих издержек производства. Для механизации погрузочно-разгрузочных работ в строительстве кроме кранов, экскаваторов и различных подъемников используют специальные машины. Такие машины предназначены для погрузки в транспортные средства и разгрузки из них сыпучих, кусковых и штучных грузов, а также для доставки их к месту использования в пределах строительной площадки и выполнения различных монтажных и вспомогательных операций. Они бывают специализированные, используемые на складах предприятий строительной индустрии и пристанционных складах (скребковый разгрузчик — для разгрузки песка, щебня, гравия и т. п. из железнодорожных платформ; разгрузочно-штабелевочная машина — для разгрузки полувагонов), и универсальные самоходные погрузчики. Последние представляют собой чаще всего колесную или гусеничную подъемно-транспортную машину, снабженную одним или (чаще всего) несколькими сменными рабочими органами.

Для погрузочно-разгрузочных работ в строительном производстве используют погрузчики и разгрузчики. Практика применения экскаваторов в качестве погрузчиков на карьерах и складах нерудных материалов показала, что они менее эффективны, чем погрузчики.

1.2 Классификация погрузочно-разгрузочных машин Погрузчики классифицируются по следующим признакам:

по грузоподъемности;

по расположение подъемного устройства;

по типу привода;

по числу опорных колес.

По грузоподъемности погрузчики могут быть от 500 кг до 52 тонн.

По расположению подъемного устройства погрузчики бывают фронтальные (с передней разгрузкой), полуповоротные (с боковой разгрузкой), перекидные (с задней разгрузкой). Наибольшее распространение в строительстве нашли фронтальные и полуповоротные погрузчики, так как они устойчивы и обеспечивают удобную разгрузку, отличаются высокой маневренностью и производительностью.

По типу привода погрузчики делятся на погрузчики с Двигателями Внутреннего Сгорания или ДВС: бывают дизельные, газовые/бензиновые или газобензиновые — и электрические погрузчики (электропогрузчики).

По числу опорных колес электрические погрузчики бывают трехопорные и четырехопорные. Выпуск трех — и четырехопорных электропогрузчиков обусловлен с функциональным назначением и спецификой применения такой техники.

По принципу действия различают погрузчики цикличного и непрерывного действия. К первым относятся одноковшовые и вилочные погрузчики, а ко вторым — многоковшовые погрузчики.

По назначению погрузочно-разгрузочные машины разделяют на погрузчики для штучных грузов — вилочные погрузчики и для сыпучих и мелкокусковых материалов — одно — и многоковшовые погрузчики.

По роду погружаемых грузов погрузчики делят на погрузчики для штучных грузов (подхватывающие или вилочные) и для сыпучих грузов (зачерпывающие). Зачерпывающие погрузчики делят на одноковшовые и многоковшовые непрерывного действия. Одноковшовые погрузчики являются универсальными и могут применяться в различных условиях. Многоковшовые применяются на базисных складах, в дорожном строительстве и там, где рабочий процесс должен быть непрерывным.

В зависимости от ходового оборудования погрузчики могут быть гусеничные и колесные. Погрузчики на гусеничном ходу имеют высокую проходимость и развивают большое напорное усилие. Колесные погрузчики отличаются большей маневренностью и высокими транспортными скоростями, не разрушают поверхности дорог и площадок складов.

Вилочные погрузчики Вилочные погрузчики применяют для погрузочно-разгрузочных работ. У вилочных погрузчиков основным видом рабочего оборудования являются вилы, которые служат для погрузки и разгрузки штучных грузов. Эти погрузчики имеют различное сменное оборудование. При оборудовании ковшами или грейферами они выполняют погрузку и разгрузку сыпучих и мелкокусковых материалов, а при оборудовании стрелами их применяют для подъема грузов на небольшую высоту и иногда для монтажа строительных конструкций. Автопогрузчики изготовляют с использованием узлов серийных автомобилей и оснащают, как и одноковшовые погрузчики, комплектом сменных рабочих органов. Однако основной вид рабочего оборудования — вилочный захват, который можно подвести под штучный груз, установленный на подкладках.

Все органы автопогрузчика (рис. 1 а) смонтированы на ходовой раме, которая опирается на передние ведущие двухскатные колеса 2 и задние управляемые односкатные колеса 6. В передней части рамы смонтирован грузоподъемник 3 с рабочим органом, а в задней — противовес 5. Последний обеспечивает собственную и грузовую устойчивость движущегося погрузчика. Грузоподъемник (рис. 1 б) включает в себя основную раму 9, которая шарнирно прикреплена к раме машины и может отклоняться от вертикали с помощью двух гидроцилиндров № на угол до 3° вперед и до 12° назад, чем обеспечивается захват грУ³⁴ при загрузке и его устойчивое положение при транспортировании. Внутри основной рамы на катках с помощью гидроцилиндра 11 перемещается выдвижная рама 12, по которой на роликах перемещается грузовая каретка 13 с прикрепленными к ней вилами 1. Каретка подвешена на двух грузовых цепях 7, которые огибают звездочки 8 на выдвижной раме и закрепляются другим концом на основной раме.

Рис. 1а. Автопогрузчик: а — конструктивная схема; 6 — схема грузоподъемника; 1 — вилы; 2,6 — ведущие и управляемые колеса; 3 — грузоподъемник; 4 — двигатель; 5 — противовес; 7 — цепи; 8 — звездочки; 9 — основная рама; 10, 11 — гидроцилиндры; 12 — выдвижная рама; 13 — грузовая каретка Такая конструкция образует двухкратный полиспаст для выигрыша в скорости, то есть грузовая каретка движется в 2 раза быстрее, чем шток гидроцилиндра. Такие погрузчики выпускают с грузоподъемностью 2…10 т и высотой подъема до 4…6 м. Максимальная скорость перемещения автопогрузчика с грузом 6…15 км/ч, без него — до 45 км/ч.

Техническая производительность (м³/ч) одноковшовых погрузчиков при работе с сыпучими материалами:

П_T = 3600qК_н/ (t_цK_p)

где q — вместимость ковша, м³;

K_н — коэффициент наполнения ковша;

t_ц — время цикла, с;

K_р — коэффициент разрыхления материала.

При работе со штучными грузами техническая производительность (т/ч) П_т= 3600 GK_г/t_ц,

где G — грузоподъемность погрузчика, т;

К_г — коэффициент использования по грузоподъемности.

Время цикла включает в себя:

время на наполнение ковша;

время на отъезд от забоя; время на подъезд к транспорту или отвалу;

время разгрузки и время обратного хода.

Вилочные погрузчики работают на площадках с твердым покрытием. В соответствии с этим их в основном применяют на складах и в качестве внутризаводского транспорта. Они выполняются на базе автомобилей, поэтому их называют также автопогрузчиками. В качестве привода используют двигатели внутреннего сгорания и электродвигатели, обычно работающие от аккумуляторов. Автопогрузчики выпускают грузоподъемностью 3−5 т, с высотой подъема груза до 6 м. Скорость подъема груза 3 — 50 м/мин, скорость перемещения без груза до 40 км/ч, с грузом — до 20 км/ч.

Рис 1б. Грузоподъёмник вилочного погрузчика Рабочее оборудование подвешивается на грузоподъемник (рис. 1б). Он состоит из основной (неподвижной) / и выдвижной (2) рам. К выдвижной раме подвешивается каретка (4), к которой прикрепляется рабочее оборудование. Рама с кареткой поднимается при помощи гидроцилиндра (3) одностороннего действия, установленного на основной раме. При подъеме подвижной рамы одновременно по этой раме перемещается каретка. Это осуществляется благодаря тому, что каретка подвешена на двух цепях (5), один конец которых переброшен через блоки, закрепленные на верхней траверсе подвижной рамы, а второй конец закреплен на основной раме.

Основная рама грузоподъемника смонтирована на раме погрузчика шарнирно и вместе с кареткой может наклоняться в вертикальной плоскости на угол 3−4^е вперед и 12−15^и назад, что осуществляется с помощью двух гидроцилиндров 6.

Вилочные погрузчики выполняют передним и боковым расположением грузоподъемника. В первом случае погрузчики называются фронтальными, во втором — боковыми. Боковые погрузчики применяют для работ с длинномерными грузами (трубы, сваи).

Одноковшовые погрузчики Одноковшовый универсальный строительный погрузчик монтируют на базе гусеничных тракторов и колесных тягачей. Он предназначен для механизации погрузочных и строительно-монтажных работ при помощи сменного рабочего оборудования. Главным типом рабочего оборудования является ковш: кроме него погрузчики имеют и другие виды навесного оборудования.

Основной ковш — рабочий орган машины, рассчитанный для работы с различными материалами, объемная масса которых находится пределах 1,4−1,8 т/м³.

Одноковшовые погрузчики классифицируют по грузоподъемности на легкие — до 2 т, средние — до 4 т, тяжелые — до 10 т и сверхтяжелые — более 10 т. По тину базовой машины погрузчики подразделяют на колесные и гусеничные.

Погрузочное оборудование имеет три модификации: фронтальное, перекидное, полуповоротное. Фронтальным оборудованием можно разгружать материал только со стороны его разработки, полуповоротное обеспечивает и боковую разгрузку. Перекидной тип погрузочного оборудования позволяет вести разгрузку назад.

В настоящее время более распространены строительные фронтальные погрузчики с объемным гидроприводом рабочего оборудования.

Материалы зачерпываются двумя способами: раздельным и совмещенным. При раздельном способе передняя кромка ковша перемещается в глубь штабеля на глубину врезания l_пр, которая больше глубины ковша l_к. Затем ковш поворачивается на угол а₃ и поднимается для разгрузки. Совмещенный способ заключается в том, что ковш внедряется в штабель материала на величину, равную приблизительно 0,3 глубины ковша, после чего он поворачивается на угол откоса штабеля; одновременно продолжается перемещение погрузчика и подъем ковша. Движения, сообщаемые ковшу, должны быть такими, чтобы траектория движения режущей кромки была близка к параллельной к откосу штабеля, чтобы сохранялась постоянная толщина снимаемого слоя материала.

При раздельном способе требуются более значительные усилия для внедрения ковша в материал, а также в начальный момент поворота ковша. Коэффициент наполнения k" в тяжелых материалах обычно составляет 0,4−0,6. Однако при раздельном способе управлять машиной проще, чем при совмещенном, поэтому его можно рекомендовать для погрузки легких сыпучих материалов, в которых можно обеспечить k_н =1,0−1,2.

В гидравлическую схему фронтального погрузчика входит шестеренчатый насос, который подаёт масло через распределитель к гидроцилиндрам. Обычно погрузчик оборудуют гидроцилиндрами опускания и подъёма стрелы и управления рабочим органом.

В современных конструкциях погрузчиков имеются приводы как на передние, так и на задние оси.

Ковш погрузчика подвешивают на специальной рычажной системе, управление которой осуществляется через гидроцилиндры.

Одноковшовые погрузчики применяют для погрузки-разгрузки, перемещения и складирования сыпучих и мелкокусковых материалов, а также для разработки и погрузки в автотранспорт (или отсыпки в отвал) неслежавшихся грунтов I и II категорий и естественного грунта III категории.

Одноковшовые фронтальные погрузчики на пневмоколесном ходу используют также при производстве земляных работ вместо экскаваторов, особенно на открытых горных разработках. Это стало возможным благодаря ряду преимуществ погрузчиков по сравнению с одноковшовыми экскаваторами: большая вместимость ковша при малой собственной массе (в 6…8 раз меньше массы экскаватора при равной вместимости ковша); высокая скорость передвижения, значительно превышающая скорость перемещения экскаватора; высокая маневренность, позволяющая проводить работы в стесненных условиях, недоступных экскаватору; может транспортировать грунт на небольшие расстояния со скоростью, соответствующей автомобилю-самосвалу.

Колесные погрузчики имеют массу 0,3…85 т, вместимость ковша 0,05…35 м³ и более, мощность 6…500 кВт и более. Их производительность в 2,5…3,0 раза выше, чем у одноковшовых экскаваторов такой же массы. У погрузчиков в 2…3 раза меньше высота копания, чем у одноковшовых экскаваторов, и очень маленький радиус действия, требующий подъезда почти вплотную к забою.

Существующие типы одноковшовых погрузчиков отличаются разнообразием конструктивного исполнения и имеют общее для большинства машин — наличие в передней части ковша. Последний поворачивается вокруг своей оси на угол 50° и поднимается на высоту до 4 м. Сочетание этих движений при одновременном движении машины позволяет наполнять ковш, транспортировать груз и выгружать его на заданной высоте.

Главный параметр одноковшовых погрузчиков — грузоподъемность. По этому параметру они разделяются на сверхлегкие (малогабаритные, до 0,5 т), легкие (0,6…2,0 т), средние (2,0…4,0 т), тяжелые (4,0…, 10,0 т) и большегрузные.

По типу ходового устройства они могут быть пневмоколесными и гусеничными. Первые имеют большие транспортные скорости, не разрушают поверхности дорог и площадок складов. Вторые позволяют развивать в 1,2…1,5 раза большее, чем у колесных, усилие при внедрении в грунт силой тяги, а также обладают большой маневренностью вследствие возможности разворота на месте, что сокращает продолжительность цикла на 8…25% и повышает производительность на 20…30%. В качестве базовых машин для погрузчиков применяют специальные пневмоколесные шасси, промышленные тракторы погрузочных модификаций или тракторы общего назначения обеспечивает разгрузку ковша со стороны разрабатываемого материала. Он состоит из пневмоколесного трактора с шарнирно сочлененной рамой и ковша 1, укрепленного на стреле 4 и управляемого рычажными механизмами 2,3 с помощью гидроцилиндров 5 двухстороннего действия. Стрелу поднимают и опускают двумя гидроцилиндрами 6. Рычажная система обеспечивает постоянное положение заполненного ковша при его подъеме, что исключает потери загруженного материала.

Рис. 3. Одноковшовый фронтальный погрузчик (а) и схема его рычажно-гидравлической системы управления (б): 1 — ковш; 2,3 — рычажные механизмы; 4 — стрела; 5,6 — гидроцилиндры Цикл работы фронтального погрузчика, оборудованного ковшом, состоит из следующих операций: перемещение погрузчика к месту набора материала с одновременным опусканием ковша до требуемой отметки (поверхность дороги, платформы вагона или кузова автомобиля); внедрение ковша в материал; подъем ковша со стрелой; транспортировка материала к месту разгрузки; разгрузка ковша опрокидыванием. Сменное рабочее оборудование расширяет область применения (универсальность) погрузчиков.

В зависимости от мощности и грузоподъемности погрузчиков, физико-механических свойств разрабатываемых грунтов ковш погрузчика можно наполнять раздельным, совмещенным, экскавационным и комбинированным способами.

При раздельном способе (рис. 4, а) ковш устанавливают режущей кромкой горизонтально или под углом 3−5°. При движении со скоростью. 1,4 … 1,8 км/ч ковш внедряют в грунт на глубину 0,85 … 1 длины ковша. После внедрения ковша и остановки машины его запрокладывают до упора и поднимают стрелу в транспортное положение. При высокой квалификации машиниста погрузчика процесс подъема стрелы в транспортное положение и движения к месту разгрузки можно совместить. Во избежание ударных нагрузок на конструкции и большого износа шин не рекомендуется превышать скорость движения свыше 4 км/ч. Кроме того, для погрузчиков грузоподъемностью до 6 т нежелательно производить слишком глубокое внедрение ковша, так как происходит перенапряжение гидросистемы подъема стрелы. Этот способ наиболее широко применим при погрузке сыпучих строительных материалов.

Рис. 4. Основные схемы разработки грунта погрузчиками: а — раздельный; б — совмещенный; в — экскавационный; г — комбинированный; 1, 4, 7, 10 — внедрение ковша; 2 — запрокидывание и поворот ковша; 3, 6, 12 — подъем стрелы для установки ковша в транспортное положение; 5, 8 — поворот ковша с одновременным продвижением вперед; 9 — подъем ковша и подъем (опускание) опускание стрелы для установки ковша в транспортное положение; 11 — попеременный поворот ковша и подъем стрелы с одновременным движением вперед.

При совмещенном способе (рис. 4, б) внедрение ковша в грунт происходит на глубину 0,5 … 0,6 длины ковша, при скорости 2,5 … 5 км/ч ковш запрокидывают постепенно. Для наилучшего заполнения ковша погрузчика необходимо, чтобы скорость движения погрузчика была близка к средней линейной скорости запрокидывания режущей кромки ковша. Тогда напорное усилие внедрения снижается в 2 — 3 раза по сравнению с раздельным способом. Данный способ копания наиболее эффективен для погрузчиков грузоподъемностью до 10 т при разработке грунтов I — II групп из целика и в разрыхленном состоянии, а также погрузке строительных материалов.

Экскавационный способ (рис. 4, в) заключается в том, что ковш наклоняют к основанию забоя на угол 3−5°. После внедрения ковша на глубину до 0,4−0,5 глубины ковша производят подъем стрелы. При выходе из забоя во избежание потерь грунта ковш запрокидывают. При разработке тяжелых грунтов, когда не обеспечивается необходимая глубина внедрения, следует производить дополнительные внедрения. Этот способ целесообразен при разработке плотного и связного грунта при высоте забоя 1,5 м и выше.

Для погрузчиков грузоподъемностью более 10 т максимальное наполнение ковша, в особенности на грунтах IV — V групп, достигается при комбинированном способе разработки (рис. 4, г). По мере внедрения котла с наклоном днища 3 … 5° одновременно с напорным движением погрузчика с помощью механизмов поворота ковша и подъема стрелы осуществляют попеременно поворот котла на угол 2 … 3° и подъем стрелы на 5 … 10° до момента выхода ковша из забоя. Такой способ из-за сложности применяют пока только высококвалифицированные машинисты. При этом производительность погрузчика повышается на 5 … 10%.

Основные способы разгрузки ковша погрузчика Большинство отечественных и ряд зарубежных погрузчиков (в т.ч. SEM) разгружаются запрокидыванием ковша до максимального положения, поднятием стрелы на необходимую высоту и последующим опорожнением ковша (после подачи к автотранспорту). У погрузчиков SEM 639B, SEM 650B, SEM 660B и др. в процессе подъема стрелы ковш автоматически из максимально запрокинутого положения выходит в положение разгрузки. После разгрузки ковш устанавливается в положение копания без вмешательства машиниста.

Ковш можно разгружать двумя способами. При первом способе стрелу поднимают на высоту, достаточную для поворота ковша, а при втором — стрелу поднимают на высоту кузова самосвала так, чтобы зубья ковша находились примерно в центре кузова. Затем ковш поворачивают при незначительном подъеме стрелы. При этом высота разгрузки существенно зависит от угла поворота коша в момент его полного опорожнения.

При втором способе минимально необходимая высота разгрузки меньше на 8 … 10%, что значительно влияет на эффективность использования погрузчика в стесненных условиях. Однако при этом продолжительность разгрузки ковша на 30 … 40% больше.

Технологические схемы работы погрузчиков Схема работы зависит от типа погрузчика. Для фронтальных погрузчиков на гусеничном ходу (рис. 5) наиболее распространена схема с частичным разворотом погрузчика на различные углы при отходе от забоя. Загружаемые самосвалы при этом устанавливают параллельно или под нужным углом к фронту забоя.

При работе гусеничных и мощных пневмоколесных погрузчиков рациональной является челночная схема работы, когда погрузчик перемещается вперед и на зад на расстояние 10…20 м перпендикулярно фронту забоя без разворотов. При этом самосвал также совершает челночные движения параллельно фронту забоя на расстояние, достаточное для проезда погрузчика.

Рис. 5. Основные схемы работы погрузчиков в комплекте с автосамосвалами: а, — с поворотом на 180°; б — с поворотом на 90°; в, — с поворотом на 40 — 50° г — челночным способом.

Минимальная дальность транспортировки (до 10 м) обеспечивается при работе полуповоротных погрузчиков. Благодаря возможности поворота рабочего оборудования в плане до 90° самосвалы можно устанавливать под различными углами к фронту забоя.

Полуповоротные погрузчики в отличие от фронтальных могут обеспечивать разгрузку как впереди, так и сбоку при угле поворота от продольной оси до 90°. Поворотная платформа 1 с рабочим оборудованием погрузчика опирается на раму 3 машины через опорно-поворотное устройство 2. Вращательное движение поворотной платформы осуществляется с помощью двух горизонтально расположенных гидроцилиндров 4, цепи 5 и звездочки 6. Такая конструкция погрузчика позволяет сократить время на развороты и дает возможность применять их в стесненных условиях. Рабочий цикл полуповоротного погрузчика отличается от рабочего цикла фронтального погрузчика тем, что в нем отсутствуют операции на дополнительные развороты машины. Это позволяет сократить продолжительность рабочего цикла на 30…40%.

Рис. 6. Одноковшовый полуповоротный погрузчик: а — конструктивная схема; б — схема системы поворота; в — зона действия; 1 — поворотная платформа; 2 — опорно-поворотное устройство; 3 — рама; 4 — гидроцилиндр; 5 — цепь; 6 — звездочка Многоковшовые погрузчики Многоковшовые погрузчики относятся к машинам непрерывного действия и применяются для погрузки сыпучих и мелкокусковых материалов (песок, гравий, щебень, шлак и т. п.) в транспортные средства. Кроме того, их используют для засыпки траншей и фундаментных пазух свеженасыпным грунтом, для обвалования площадок и т. д. Производительность многоковшовых погрузчиков при одной и той же установленной мощности на 40…60% выше, чем одноковшовых, и составляет 40, 80, 160, 250 м³/ч. Высота разгрузки 2.4−4,2 м.

Многоковшовые погрузчики различаются по типам ходового устройства, питателя и транспортирующих органов. В качестве ходового устройства используют самоходные гусеничные или пневмоколесные шасси. Для разработки материала и порционной его подачи к конвейеру применяют шнеки, роторы, диски, подгребающие лапы. В первом случае материал разрабатывается и подается с помощью одного или нескольких шнеков, установленных впереди машины. Роторные погрузчики разрабатывают материал шаровыми или ковшовыми фрезами. В дисковых погрузчиках материал подается двумя дисками, вращающимися во встречном направлении. Подгребающие лапы подают материал благодаря специальной кинематике их движения.

В качестве транспортирующего органа, как правило, используют ковшовые, скребковые и ленточные конвейеры. Наибольшее распространение в строительстве получили пневмоколесный погрузчик с питателем шнекового типа и ковшовым конвейером (рис). Он состоит из пневмоколесного самоходного шасси 1, на котором смонтирован наклонный многоковшовый конвейер 3 с питателем 4 шнекового типа, и поворотного в плане и в вертикальной плоскости ленточного разгрузочного конвейера 2. Для лучшей подачи материала к питателю на раме ковшового конвейера установлен отвал 5.

Рис. 7. Пневмоколесный погрузчик: 1 — самоходное шасси; 2, 3 — ленточный и многоковшовый конвейеры; 4 — питатель; 5 — отвал Технологический процесс осуществляется следующим образом: материал захватывается шнековым питателем, сгребается к оси машины и подается в ковш непрерывно движущегося конвейера, а далее через приемное устройство и ленточный конвейер в транспорт или отвал. Питатель выполнен в виде двух соосных шнеков с правым и левым направлением спирали, что обеспечивает подгребание материала к центру машины. По мере забора материала погрузчик передвигается в сторону штабеля, а при малом его сечении движется все время на него. Привод всех механизмов, кроме ковшового конвейера, гидрофицирован.

Техническая производительность многоковшовых погрузчиков зависит от производительностей шнекового питателя и ковшового конвейера.

Основные направления развития строительных погрузчиков: улучшение технико-экономических и экологических показателей; повышение энергонасыщенности, тягово-сцепных качеств и напорных усилий, маневренности, — надежности, расширение номенклатуры сменных рабочих органов; увеличение параметров рабочего оборудования; дальнейшее совершенствование систем гидропривода.

Производительность многоковшовых погрузчиков при одной и той же установленной мощности на 40−60% выше, чем одноковшовых. Их целесообразно применять на кирпичных заводах, заводах строительных деталей, железнодорожных станциях с большими объемами разгрузки и погрузки сыпучих материалов. Кроме того, их используют для разделения сыпучих материалов на фракции, для чего па них монтируют специальные виброгрохоты.

Рис. 8. Погрузчик непрерывного действия: общий вид Многоковшовые погрузчики можно эффективно использовать для разгрузки железнодорожных платформ, при этом погрузчик, двигаясь на самой платформе, сбрасывает материал на сторону. Эти погрузчики можно применять в технологических линиях (на заводах строительных деталей) или при строительстве дорог. В последнем случае погрузчики загружают песок и гравий в сушильные барабаны и в смесители.

Рабочим органом является шнековый питатель, который состоит из двух шпеков с правым и левым направлением спирали. Шнеки расположены по обеим сторонам ковшового элеватора. При вращении питателя погружаемый материал подается к ковшам, что способствует лучшему загребанию материала ковшами. Внизу под шнековым питателем прикреплен скребок. Обычно материалы с элеватора разгружаются на ленточные конвейеры, которые подают его в транспортные средства.

У некоторых погрузчиков материал разгружается в транспортные средства через бункера или лотки.

Кинематическая схема погрузчика.

Двигатель / через зубчатые колеса 2 приводит в движение конические передачи 4. Одна из них сообщает движение через цепную передачу ковшовому элеватору 7 и шнековому питателю 8, а другая коническая пара через цепную передачу приводит во вращение барабан 3 ленточного конвейера. Двигатель / через коробку передач 9 и карданные валы 6 передает вращение заднему и переднему мостам 5 и 10.

В строительстве помимо многоковшовых применяют роторные погрузчики. Их изготовляют с обычным ротором и с ротором в виде шаровой головки.

Производительность многоковшовых погрузчиков (техническая) зависит от производительности шнекового питателя и производительности ковшового элеватора, которые определяются как для машин непрерывного действия.

2. Расчет параметров и разработка конструкции изделия

2.1 Техническое описание конструкции и рабочего процесса изделия

Фронтальный погрузчик — универсальная самоходная спецтехника, разновидность ковшового погрузчика предназначенная для захвата, погрузки и транспортировки различных материалов, а также для выполнения карьерных и землеройных работ. Фронтальный погрузчик способен транспортировать грузы, буксировать различное оборудование на небольшие расстояния. Основным рабочим оборудованием погрузчика является ковш, закрепленный на конце подъёмной стрелы. Так же, для ряда моделей, предусмотрено сменное оборудование (крановые крюки, гуськи, вилы, ковши различной вместимости, вилки для одиночных грузов, захваты для бревен, снегоочистители, двухчелюстные ковши и пр.) Поворот рабочего органа относительно стрелы осуществляется с помощью гидроцилиндров поворота, тяг и коромысел.

2.2 Расчеты

2.2.1 Определение центра тяжести Рис. 10. Схема сил, действующих на погрузчик, для определения Ц.Д.

Координата Ц.Т. базовой машины от оси ведущей звездочки:

Где, А продольная база А=2470 мм.

Координата Ц.Т. груза в ковше от оси ведущей звездочки:

Гдедлинна погрузчика в транспортном положении, мм Положение центра давления от оси ведущей звездочки для груженого гусеничного погрузчика Плечо центра давления для груженой машины относительно оси опорных направляющих колес должно превышать Гдедлина гусениц равная 3 м.

0,550,5

Условие выполняется.

2.2.2 Расчет ковша Принимаем ширину ковша исходя из ширины базового шасси В=2400

Рис. 11. Параметры ковша.

Радиус поворота (м)

— относительная длина днища ковша; =1,45

— относительная длина задней стенки; =1,15

— относительная высота козырька; =0,13

— относительный радиус сопряжения днища с задней стенкой;

=0,37

— угол между задней стенкой и днищем ковша;

— угол между плоскостью козырька и продолжением плоскости задней стенки;

По расчетному радиусу поворота и оптимальным значениям относительных характеристик определяем основные параметры ковша:

— длина днища м

— длина задней стенки м

— высота козырька =0,13*0,93=0,12 м

— радиус сопряжения

— высота шарнира крепления к стреле

— =0.07

— ширина зева ковша

— *tg50*1,07*1,19=1,3 м Углы ковша:

— угол раствора между днищем и задней стенкой ;

— угол наклона боковых стенок относительно днища ;

— угол заострения режущих кромок ;

— угол между задней стенкой и козырьком ;

Толщина основного листа ковша (мм)

2.2.3 Тяговый расчет Напорное усилие по мощности двигателя (Н)

— мощность двигателя, кВт (86 л. с=60.2 кВт)

— К.П.Д. трансмиссии; =0,88

— скорость погрузчика; =0,83

— коэффициент сопротивления качению; =0,06ч0,1

погрузчика;

Максимальное напорное усилие с учетом увеличения крутящего момента двигателя (Н)

— коэффициент перегрузки двигателя; =1,1ч1,15

— буксование движителей; =0,2

Наибольшее напорное усилие по сцепному весу (Н)

— коэффициент сцепления; =0,9

Определение сопротивлений внедрению ковша материал Условие движения Общее сопротивление внедрению ковша в материал (Н) Рис. 12. Схема для определения сопротивлений ковша.

Сопротивление, возникающее на передней режущей кромке и на кромках боковых стенок ковша (Н)

— сопротивление резанью; =0,02МПа

— коэффициент учитывающий сопротивление на кромках боковых стенок ковша; =1,1

— ширина кромки ковша

— глубина внедрения ковша; =0,7

Сопротивление от трения между материалом и внутренними поверхностями днища и боковых стенок ковша (Н)

— коэффициент учитывающий трение материла о боковые стенки ковша;=1,04

— коэффициент трения материала о ковш; =0,4

— сила зависящая от веса материала

в объеме призмы и от

давления со стороны материала, находящегося за пределами призмы (Н)

— угол естественного откоса материала;

Сопротивление между днищем коша и основанием штабеля (Н)

— коэффициент учитывающий положение ковша при внедрении, при полном опирании днища ковша на основание штабеля; =1

— коэффициент трения между днищем ковша и основанием штабеля; =0,3ч0,4

— вес ковша с грунтом;

=46 965 Н Проверка условия движения условие выполняется В конце внедрения при повороте ковша для зачерпывания материала необходимо преодолеть силу Т сопротивления сдвигу материала по плоскости сдвига (Н)

— коэффициент внутреннего трения материала по поверхности сдвига; =0,5

— удельное сопротивление сдвигу материала; =0,02МПа

— площадь сдвига,

— пассивный отпор штабеля при отсутствии подпора материала в заднюю стенку ковша (подпор недопустим, так как увеличивает усилие внедрения)

Решая систему уравнений относительно Т, получим

2.2.4 Проектирование технологического оборудования погрузчика и проверка его на устойчивость Размеры рычажного механизма технологического оборудования определяются заданным вылетом, высотой подъема и параметрами основного ковша. Координаты точки С — оси шарнира стрелы, задаются исходя из конструктивных особенностей и компоновки базового шасси.

Высота расположения центра шарнира крепления стрелы к раме базовой машины

;

где лс — относительная высота шарнира подвески стрелы, лс=1,5…2,0

Длина стрелы

;

=3.1 м где L — вылет кромки ковша при наибольших высоте и угле разгрузки ковша (L=0,94 м);

R0 — радиус поворота ковша, мм;

— высота разгрузки ковша или высота до центра шарнира ковша, м м

— высота оси шарнира крепления стрелы от опорной поверхности, м;

— угол наклона радиуса поворота ковша;

]

Рис. 13 — Схема для определения длины стрелы Угол поворота стрелы цс принимаем равным 85−90.

Размеры рычажной системы механизма поворота и стабилизации рабочего органа определяется в зависимости от длины стрелы по следующим соотношениям

;

;

;

;

;

l6 = R0 = RЧ = 0,93 м; l7 = р = 0.157 м; l8 = с = 0.319 м; l9 = b = 0.264 м; l11 = l6/2 = 0.465 м.

=4,5

5

;

Рис. 14 — Схема к расчету усилий в механизме поворота ковша

Усилие на штоках цилиндра привода поворота ковша

;

где К — коэффициент запаса, учитывающий потери, К = 1,25;

GК — вес ковша с грузом, кН

iп — мгновенное передаточное отношение механизма поворота для выглубляющего усилии NВ;

iк — мгновенное передаточное отношение механизма поворота для веса ковша GK;

=

Проверка погрузчика на устойчивость Где — вес базовой машины (трактора), кН;(125 кН)

— максимальное усилие, развиваемое гидроцилиндром, кН;(50 кН)

— радиус катания ведущей звездочки движителя, м.(0.4 м)

125*1,6/(2*50+37*0,4)=1,71

Погрузчик устойчив.

2.2.5 Расчет производительности Теоретическая производительность ()

— коэффициент заполнения ковша; =0,5ч1

— коэффициент разрыхления материала; =1,25

— время рабочего цикла, с

— вместимость ковша 1,5 ()

— коэффициент учитывающий совмещение операций; =0,85ч0,9

— время подъема/опускания ковша; =20с

— время передвижения погрузчика; =30с

— время зачерпывания материала; =20с

— время разгрузки; =5с

— время поворота; =20с

— время, затрачиваемое на управление машиной; =10с Эксплуатационная производительность ()

[35]

— время работы за смену с учетом технического обслуживания и подготовке погрузчика к работе; =6,82

— коэффициент использования в течении смены; =0,7ч0,8

Производительность погрузчика может варьироваться в зависимости от разрабатываемого материала, времени рабочего цикла.

Заключение

Погрузчик — это специальное транспортное средство, предназначенное для поднятия, переноса и складирования различных грузов, с помощью вил или других рабочих приспособлений.

Погрузчики относятся к подъемно-транспортным машинам прерывного или периодического действия и выполняют следующие операции: захват груза, подъем и транспортирование, штабелирование, опускание и освобождение груза. Некоторые из операций обычно совмещаются полностью или частично. Совмещение операций это важный фактор повышения производительности труда, который зависит от квалификации водителя и маневренности машины.

Захват тарно-штучных, навалочных и сыпучих грузов осуществляется погрузчиками без применения питателей и других дополнительных загрузочных устройств, необходимых для работы машин непрерывного действия, и, как правило, без ручного труда рабочих-стропальщиков (такелажников). В отличие от рельсовых, пневмоколесных и гусеничных кранов погрузчики могут перемещаться с грузом на значительные расстояния и обслуживать большие складские и производственные площади. Возможность применения быстро заменяемых грузозахватных приспособлений в сочетании с большой мобильностью, автономностью привода (в большинстве случаев) и отсутствием привязки к ограниченному месту, придает погрузчикам свойство универсальности. Например, механизировать работы с тарно-штучными грузами внутри крытых вагонов, контейнеров и автофургонов можно только с применением соответствующих погрузчиков.

разгрузочный машина технический конструкция

Список использованных источников

1. Справочник конструктора дорожных машин / Под. ред. И. П. Бородачева.? М.: Машиностроение, 1973. — 503 с.

2. Подэрни, Р. Ю. Горные машины и автоматизированные комплексы для открытых горных работ / Р. Ю. Подэрни.? М.: Недра, 1975. — 615 с.

3. Л. А. Гоберман, К. В. Степанян, А. А. Яркин, В. С. Зеленский «Теория, конструкция и расчет строительных и дорожных машин». — М.; Машиностроение, 1979. — 407 с.

4. Погрузчики: Справочник/ Г. П. Ефимов, Е. А. Алепин, М. А. Зискин, Я. Г. Коковский, И. И Мачульский; Под ред.Г. П. Ефимова.- 2-е издан., перераб. и доп. — М.; Транспорт, 1989. — 240 с.

5. Машины для земляных работ: Атлас конструкций: учебное пособие для вузов/ Под ред. А. А. Бромберга.? М.; Машиностроение, 1968. — 135 с.

6. А. М. Холодов, В. В. Ничке, Л. В. Назаров «Землеройно-транспортные машины». Справочник. — М; Высшая школа, 1983. — 193 с.

7. Н. Г. Гаркави, В. И. Аринченков, В. В. Карпов, З. Е. Гарбузов, А. И. Батулов, В. М. Донской «Машины для земляных работ». — М.; Высшая школа, 1982. — 335 с.