Электроштабелер с выдвижным грузозахватным механизмом

Содержание Введение

1. Тяговый расчет

1.1 Нагрузки действующие на машину

1.2 Выбор двигателя

1.3 Определения момента сопротивления повороту

1.4 Проверка сцепления ведущего колеса с опорной поверхностью

1.5 Выбор аккумуляторов

2. Проектирование приводного модуля

3. Грузозахват

3.1 Геометрический расчет механизма выдвижения вил

3.2 Силовой расчет механизма выдвижение вил

3.3 Расчет сечений рычагов и осей

4. Проектирование механизма подъема

4.1 Расчет каретки

4.2 Расчет внутренней рамы

4.3 Расчет промежуточной рамы

4.4 Расчет наружной рамы

4.5 Расчет рамы на прочность

4.6 Выбор приводных цепей для механизмов каретки и внутренней рамы

4.6.1 Выбор приводной цепи для механизма подъема каретки

4.6.2 Выбор приводной цепи для механизма подъема внутренней рамы

5. Проектирование механизма поворота грузоподъемника

6. Проверка устойчивости электроштабелера

6.1 Продольная устойчивость

6.2 Поперечная устойчивость

7. Расчет проходимости

8. Расчет маневренности

9. Разработка гидросистемы

9.1 Расчет привода механизма поворота

9.2 Расчет привода механизма выдвижения вил

9.3 Проектирование привода механизма подъема груза

9.4 Проектирование привода механизма поворота платформы

10. Разработка системы управления

10.1 Задачи, решаемые системами управления

10.2 Проектирование системы управления

11. Технико — экономическое обоснование проекта

12. Нормализация факторов производственной среды при эксплуатации электроштабелера

12.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов при эксплуатации электроштабелера

12.2 Вопросы промышленной санитарии

12.2.1 Нормализация микроклиматических параметров на рабочем месте оператора электроштабелера

12.2.2 Нормы воздушной среды

12.2.3 Шум на рабочем месте оператора и методы борьбы с шумом

12.2.4 Обеспечение норм и требований по освещенности рабочего места

12.2.5 Вибрация на рабочем месте крановщика

12.2.6 Неионизирующие излучения

12.2.7 Ионизирующие излучения

12.3 Техника безопасности

12.3.1 Электробезопасность

12.3.2 Обеспечение безопасного протекания технологического процесса

12.3.3 Общие требования безопасной эксплуатации оборудования

13. Технология сборки механизма выдвижения вил

14. Требования эргономики к проектируемому электроштабелеру Список литературы Приложения

Введение

Аренда площади, особенно в крупных городах, — это одна из наиболее тяжелых позиций себестоимости товара, поэтому владельцы складов стараются использовать как можно больше «воздуха»: проходы — уже, а стеллажи — выше. Этим объясняется растущая тенденция к использованию автоматических штабелеров, которые довольно маневренны и позволяют поднимать грузы на большую высоту. Основные требования к подъемной технике — небольшие размеры, маневренность, отсутствие вредных выхлопов. Необходимое количество машин рассчитывается исходя из различных норм, которые определяются законами об охране труда, физическими возможностями человека. Также выбор погрузочной техники зависит от площади и высоты склада, его грузооборота, габаритов и веса грузов, расположения стеллажей, частоты погрузки/разгрузки.

К складскому оборудованию можно отнести любое оборудование, от небольшой двухколесной тележки до больших погрузчиков-штабелеров. Каждый вид подъемно-транспортного оборудования (ПТО) несет свою функциональную нагрузку.

Одна из первых и простейших конструкций погрузчика-тележки.

Тележки на 2 колесах служат для перевозки груза небольшого веса, например, для перевозки бытовой техники. Как правило, для перевозки легких, но объемных грузов (например, коробок, которые можно поставить друг на друга) используются платформенные 4-колесные тележки с ручками. Двух-, трехъярусные 4-колесные тележки — это довольно специфические позиции, чаще всего они используются на производстве (для разделения инструментов или подвоза и отгрузки готовых деталей). Нередко их покупают для сферы общественного питания — развозить продукты, кастрюли. Как правило, такие тележки изготавливаются не серийно, а маленькими партиями, они не являются тележками массового спроса. Лестничная тележка может преодолевать небольшие препятствия вроде порогов, 1−2 ступеней, неровностей пола и т. п. Это достигается благодаря тому, что с каждой стороны используется не одно колесо, а три, расположенные в одной плоскости, но меньшего размера.

Гидравлические тележки — наиболее распространенный вид легкого складского оборудования, в основном они применяются для перевозки товара на паллетах.

Рис. В1. Гидравлическая тележка Самоходные гидравлические тележки, где используется принцип аккумуляторной тяги, находятся в одной весовой категории с самоходными штабелерами: они предусмотрены для небольших складов, узких проходов, для подъема в вертикальной плоскости до 2,5 тонн и ограничение по высоте порядка 4,5 м. Скорость движения самоходных тележек, которые имеют ступеньку для водителя, 11−15 км/ч, а если ступеньки нет, и оператор ходит за тележкой, то скорость уменьшается в 2 раза (5−7 км).

Опор у гидравлической тележки всего две: рулевые колеса сдвоенные, а на концах вил может быть по 1 (single) и по2 колеса (tandem применяется для неровных полов).

Вся внутрискладская техника — электрическая. Как правило, последнее время используются полупроводниковые импульсные зарядные устройства с автоматическим отключением от сети при наборе нужной емкости. Они используются не только в аккумуляторных тележках, но и в штабелерах, погрузчиках. В основном тенденция сейчас такова — зарядные устройства вмонтированы в технику (в моторный отсек), т.к. они обладают небольшими размерами. Время зарядки зависит от степени разряженности, но, как правило, за 4−5 часов зарядное устройство штабелеров и самоходных тележек набирает свою емкость, а при многосменной работе возможно использование нескольких батарей.

Техническое обслуживание тележкам не требуется, смазка там заложена изначально на весь срок службы. Их нужно просто поддерживать в чистом виде, следить, чтобы они не заржавели, поэтому для работы в сырых помещениях, в холодильниках предлагаются тележки с гальваническим покрытием. Для более серьезной техники необходимо не техническое обслуживание, а профилактика, которая проводится через определенное время — моточасы или временной интервал. Срок службы тележек зависит от условий эксплуатации. Если обеспечить идеальные условия эксплуатации, то они будут служить вечно, но, принимая во внимание низкое качество полов и учитывая невысокую культуру работы с подобной техникой, сроки службы достаточно ограничены. Не последнюю роль играет производитель.

В России всегда на первом месте были болгарские тележки, они неплохого качества и доступны по цене, поэтому по массовости они более продаваемы за счет традиции. А вот российские тележки, к сожалению, не очень высокого качества.

Все тележки можно изготовить под особенности производства, склада или магазина, например, тележки для перевозки рулонов бумаги обладают скошенными внутрь вилами, есть тележки с длинными или широко расставленными вилами.

Обычно клиентам стараются предложить комплекс необходимого оборудования: погрузчики, штабелеры, тележки ручные, электрические, пандусы гидравлические, стеллажи и т. п. В этом случае все мелочи можно предусмотреть и восполнить неимение одной машины другой.

Основное отличие погрузчика от штабелера в том, что погрузчик относится к классу балансированной техники. Он имеет подъемную мачту с одиночными вилами и утяжеленную заднюю часть (противовес для груза). У штабелера нет задней части, за счет этого уменьшаются его габариты, следовательно, он может работать в узких проходах. Но для штабелера необходимы опорные вилы, т.к. у него нет противовеса. Штабелеры бывают с подъемными кабинами, где находится оператор, или с камерой и монитором, на котором водитель может наблюдать за процессом погрузки.

Штабелер — это внутрискладская техника, погрузчик скорее предназначен для наружных работ (уличный). Основное ограничение для работы внутрискладских штабелеров на улице только одно — плохие дороги. У штабелеров колеса достаточно небольшого диаметра и маленький дорожный просвет, поэтому он может сесть в яму или на бугре, но если предусмотрена ровная площадка, то он может свободно работать на улице. Электропогрузчики работают и внутри склада. У такой техники используются кислотные тяговые аккумуляторы (это международная практика за исключением отечественных и болгарских погрузчиков, там стоят щелочные). Однако разовые заезды при хорошей вентиляции допускаются и для дизельной, газовой техники. Уличные погрузчики могут быть снабжены зимним вариантом кабины с печкой и дворниками. На лето двери зимней кабины можно убирать, сверху и с боков водитель будет защищен от ветра, дождя. Есть упрощенный вариант типа тента с прозрачными стеклами спереди, сзади и с боков. Погрузчики и штабелеры — это средства облегчения ручного труда, средства извлечения прибыли, они необходимы для работы.

Основное обслуживание штабелера — это аккумулятор, за состоянием которого следит сам водитель, замена масла нужна раз в полгода. Обслуживание погрузчика с двигателем внутреннего сгорания несколько сложнее: у него часто меняется масло, фильтры, практически ежемесячно требуется проведение ТО (в среднем, после 200−300 моточасов — то же, самое, что для автомобиля 10 000 км — нужно менять хотя бы моторное масло). Основное же «слабое место» у погрузчиков и штабелеров — колеса, как и у ручных тележек. Штабелеры и погрузчики можно разделить на импортные и российские. Имея схожие параметры, болгарские и российские погрузчики через 3 года эксплуатации не смогут конкурировать с европейской или японской техникой. Однако они подойдут в том случае, если ПТО нужно крайне редко. Высококачественные штабелеры производят в Финляндии, Франции, Японии; погрузчики — в России, Болгарии, Великобритании, Японии. В России предпочтительнее финское оборудование, потому что погодные условия в этих странах схожи, хотя вся импортная техника приблизительно одного уровня. А российские производители, к сожалению, опять в тени.

Погрузчики STILL могут быть оборудованы дополнительными навесными приспособлениями и специальными захватами.

За годы работы техника STILL прекрасно зарекомендовала себя на российском рынке, в том числе и при работе в трёхсменном режиме. Технические специалисты STILL GmbH поддерживают контакт с эксплуатационными службами заказчиков в России и на основании замечаний и предложений, с учётом статистических данных, производят модернизацию техники для лучшей адаптации к условиям российских предприятий.

Рис. В2. Фронтальные электроштабелеры Кроме того, существуют штабелеры с боковым расположением грузовой единицы. Их достоинством является компактность и большая маневренность. К их недостаткам можно отнести небольшую высоту подъема (до 7 метров) и большие затраты времени при перестановки грузовой единицы из одной ячейки в другую (если ячейки находятся в стеллажах расположенных напротив друг друга). Поэтому в качестве аналога примем фронтальный электроштабелер фирмы ROCLA.

Проектируемый электроштабелер будет оснащен механизмом поворота грузозахвата и механизмом выдвижения вил. Это позволит увеличить полезную площадь склада и повысить производительность машины.

Рис. В4. Схема склада В отличие от прототипа, проектируемый штабелер не заезжает под стеллаж для установки грузовой единицы, он останавливается параллельно стеллажу, механизм поворота грузозахвата поворачивает подъемник с грузовой единицей на 90?, таким образом происходит позиционирование грузовой единицы относительно стеллажа. Далее механизм выдвижения вил перемещает грузовую единицу в ячейку.

Задание на проектирование В ходе курсового проекта нужно спроектировать электрический опорный погрузчик технические характеристики которого приведены ниже

Таблица. 1

В ходе дипломного проекта необходимо спроектировать приводной модуль, механизм выдвижения вил, подъемную раму, систему управления и гидросистему.

Дать технико-экономическое обоснование выбранного типа машины. Рассмотреть требования техники безопасности, предъявляемые к данному типу машин.

В технологической части будет приведен вариант сборки механизма выдвижения вил.

Схема проектируемого электроштабелера представлена ниже.

Рис. В5. Схема проектируемого электроштабелера

1. Тяговый расчет

1.1 Нагрузки действующие на машину При неравномерном движение машины по прямолинейному участку пути на него действуют силы (рис. 1.1)

Рис. 1.1. Силы, действующие на напольную машину при прямолинейном движении сила тяжести электроштабелера с грузом; продольная сила инерции; сила сопротивления воздуха; соответственно параллельная и нормальная к опорной поверхности составляющие веса; нормальные реакции на передние и задние колеса; касательные силы сопротивления движению на передних и задних колесах; тяговая сила на ведущих колесах.

Полный вес машины составляет 3800 кг.

Нагрузка на передние колеса составит:

С грузом 11 281,5 Н;

Без груза 8338,5 Н.

Нагрузка на заднее колесо составит:

С грузом 14 715 Н;

Без груза 10 791 Н. Нагрузка на передние колеса составит:

С грузом 11 281,5 Н;

Без груза 8338,5 Н.

Нормальные реакции на колеса можно получить, составив уравнение равновесия всех сил относительно осей, проходящих через точки контакта передних и задних колес.

Тяговая сила на ведущих колесах машины

. (1.1)

Уравнение (1.1) называется тяговым балансом машины. Рассмотрим составляющие этого уравнения

(1.2)

где крутящий момент на ведущих колесах машины, связанный с эффективным моментом на валу двигателя выражением где передаточное число трансмиссии; для механической трансмиссии; передаточное число коробки перемены передачи; передаточное число главной передачи; КПД трансмиссии (отношение мощности на колесе к эффективной мощности); радиус качения.

Т. к. по заданию проектируемый погрузчик будет работать в помещении, то сила сопротивления воздуху возникать не будет, т. е.

Сила сопротивления от уклона пути можно определить по формуле

. (1.3)

Подставив численные значения в выражение (1.3), получим

С грузом:

Без груза:

Силу сопротивления качению машины можно определить по формуле

(1.4)

Коэффициент сопротивления качению эластичного колеса f зависит от деформации опорной поверхности и шины. Для массивной шины при ее качении по ровной недеформируемой поверхности (асфальтобетон и т. п.) коэффициент сопротивления качению можно определить по формуле

(1.5)

где радиальная просадка шины; Dнаружный диаметр колеса.

Радиальная просадка шины определяется по формуле

(1.6)

где h и в — толщина и ширина массивной шины; Е — модуль упругости массива;, для полиуретана; Р — нормальная сила, действующая на колесо (принимаем как у прототипа).

Выбираем в качестве ведущего колеса массивную шину из полиуретана Подставив значения в выражения (1.5) и (1.6), получим с грузом:

без груза:

Таким образом, подставив значения в выражение (1.4), получим с грузом:

без груза:

Силы и действуют совместно и характеризуют сопротивление опорной поверхности:

где коэффициент сопротивления опорной поверхности.

1.2 Выбор двигателя Мощность электродвигателя можно определить по формуле

. (1.7)

Подставив численные значения в выражение (1.7), получим

.

В качестве ведущего колеса выбираем мотор-колесо разработанное на кафедре «Колесно-гусеничных машин».

Касательную инерционную силу, возникающую при разгоне или торможении машины, можно определить по формуле

(1.8)

где коэффициент, учитывающий вращающиеся массы (колеса, маховик, элементы трансмиссии и т. п.).

Максимальное ускорение можно определить по выражению

.

Время разгона машины до номинальной маршевой скорости Vм можно определить по формуле

. (1.9)

Подставляя значения в выражение (1.9), получим Подставляя значения в выражение (1.8), получим

С грузом:

Без груза:

Тогда тяговая сила на ведущем колесе, определяемая по формуле (1.1), буде равна

С грузом:

Без груза:

1.3 Определения момента сопротивления повороту Движение любого колеса при повороте машины можно рассматривать состоящим из движения в направлении оси, совпадающей с центральной продольной плоскостью колеса, и поворота относительно вертикальной оси на некоторый угол. При повороте колеса происходит скольжение отпечатка шины по опорной поверхности, которое вызывает момент сопротивления, зависящий от сцепления колеса с опорной поверхностью.

Для поворота колеса относительно своей оси, проходящей через центр отпечатка шины, необходимо приложить момент

(1.10)

где коэффициент трения скольжения шины колеса с опорной поверхностью, согласно; g — давление на опорную поверхность; dFэлементарная опорная площадь колеса; расстояние от центра отпечатка до элементарной площади.

. (1.11)

Для прямоугольного отпечатка (массивные шины) величина определяется как

(1.12)

где l и в — соответственно длина и ширина отпечатка,

.

Подставляя значения, получим для ведущего колеса с грузом

Для ведущего колеса без груза

Подставив значения в выражение (1.12) и (1.11), получим для ведущего колеса с грузом

;

для ведущего колеса без груза

.

В качестве ведомых колес выбираем опорные ролики .

Радиальную просадку шины и коэффициент сопротивления качению можно определить по формулам (1.5) и (1.6).

Подставив значения в выражения (1.5) и (1.6), получим для ведомого колеса с грузом для ведомого колеса без груза Таким образом, для ведомых колес с грузом получим для ведомых колес без груза получим

Подставив значения в выражение (1.11) и (1.12), получим для ведомых колес с грузом

;

для ведомых колес без груза

.

1.4 Проверка сцепления ведущего колеса с опорной поверхностью Условие сцепления ведущего колеса с опорной поверхностью можно представить как

(1.13)

где сила тяжести, приходящийся на ведущие колеса; коэффициент сцепления шины колеса с опорной поверхностью, согласно .

Подставляя значения получим:

Для груженого состояния: ;

Для не груженого состояния: .

Видно, что условие сцепления ведущего колеса с опорной поверхностью выполняется.

1.5 Выбор аккумуляторов Энергоемкость батареи, необходимая для обеспечения работа машины в течение смены,

(1.14)

где Kв — коэффициент использования машины по времени; tс — продолжительность смены; tс=8ч; Тц — продолжительность рабочего цикла; Ац — расход электроэнергии на один рабочий цикл.

Как показывают исследования, аккумуляторная батарея обеспечивает нормальную работу машины в условиях эксплуатации в течении смены, если она может в заданном условном цикле обеспечить непрерывную работу машины в течении 5 ч., т. е.

Машины напольного электротранспорта, как правило, работают циклически: захват грузовой единицы, транспортировка на определенное расстояние, укладка грузовой единицы, передвижение без груза, снова захват грузовой единицы и т. д. Для расчетов производительности машины и выбора энергоемкости аккумуляторной батареи в соответствии с уравнением (1.21) необходимо знать полный расход энергии на выполнение одного рабочего цикла. Он определяется уравнением

(1.15)

гдерасход энергии соответственно на установившееся движение, разгон и маневровые операции машины с грузом,; расход энергии на подъем грузозахвата. Обозначения с индексом штрих в выражении (1.15) относятся к операциям без груза.

Расходы энергии на каждую операцию

(1.16)

где массы соответственно машины, перевозимой грузовой единицы и поднимаемых частей грузоподъемника; fкоэффициент сопротивления передвижению; gускорение свободного падения; l, lмсоответственно длина рабочего плеча и приведенная длина маневровых операций; соответственно КПД приводов механизмов передвижения и грузоподъемного; скорость передвижения машины; коэффициент, учитывающий электрические потери энергии в сопротивлениях при разгоне,; Н — высота подъема грузозахвата.

Для определения времени цикла рассмотрим складскую систему ООО «РусХолтс» представленную на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Схема склада ООО «РусХолтс»

Как видно из схемы представленной на рис. 1.2 длины прямолинейных участков движения, криволинейного движения, а так же высота подъема будут иметь значения

Тогда подставляя значения в выражение (1.16), получим Подставляя значения в выражение (1.15), получим

.

Для данного склада время необходимое на один цикл можно определить по формуле [2, с. 78]

(1.17)

Подставив значения в выражение (1.17), получим

.

Соответственно емкость аккумуляторной батареи для напряжения 80 В будет равна Выбираем аккумуляторную батарею: DNA 3 С=360 Ач.

2. Проектирование приводного модуля На проектируемом электроштабелере заднее колесо является и приводным, и управляемым. Схема колеса представлена на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Схема заднего колеса: 1 — мотор-колесо; 2 — опорно-поворотный круг; 3 -гидромотор Мотор-колесо разработано на кафедре «Колесно-гусеничных машин».

Согласно [10, с. 445] выбираем однорядный роликовый опорно-поворотный круг № 2 ОСТ 22−1401−79. Масса круга 90 кг, число зубьев равно 152, модуль зацепления равен 4, делительный диаметр равен 604 мм.

Момент, создаваемый гидромотором, должен превышать момент сопротивления повороту колеса и момент трения роликов опорно-поворотного круга.

Момент сопротивления повороту равен .

Момент трения роликов опорно-поворотного круга можно определить по формуле

(2.1)

где момент от нормальных составляющих нагрузок, действующих на опорный круг относительно оси, проходящей через центр круга; приведенный коэффициент сопротивления, согласно для роликового опорно-поворотного круга; суммарная вертикальная нагрузка на опорный круг; средний радиус опорного круга по дорожке катания,; угол наклона к горизонтали сил, действующих на ролики опорного круга, для роликового круга .

Суммарная вертикальная нагрузка, действующая на опорно-поворотный круг, будет соответствовать 1500 кг.

Подставив численные значения в выражения (2.1), получим Таким образом, момент, создаваемый гидромотором, будет равен Крутящий момент от гидромотора к поворотной части опорно-поворотного круга будет передаваться с помощью зубчатой передачи Модуль зацепления равный. Передаточное отношение примем равным 9.5. Момент на валу гидромотора можно определить по формуле

По полученному моменту выбираем гидромотор [7, с. 63] Г15−24Н. Частота вращения составляет 20 об/мин.

Частота вращения опорно-поворотного круга определяется как

.

Число зубьев колеса. Следовательно число зубьев шестерни будет равно .

Делительный диаметр колеса и шестерни можно определить по формуле

.

Межосевое расстояние определяется как Согласно ГОСТ 13 755–81 для передач с модулем от 1 до 100 мм угол профиля. Ширину зубчатых колес выбираем по коэффициенту ширины зубчатого венца. Для колес с твердостью больше 350 НВ по. Принимаем. Тогда .

В качестве материала шестерни и зубчатого колеса выбираем сталь 45 с последующей улучшением. Материал имеет следующие характеристики: НВ сердцевины 235−262;.

Расчет зубьев цилиндрической передачи на контактную прочность Контактная прочность зубьев является основным критерием работоспособности закрытых зубчатых передач.

Формула проверочного расчета контактных напряжений для прямозубых передач имеет вид

(2.2)

где ZЕ — коэффициент учитывающий упругие характеристика материала, согласно; Коэффициент учитывающий суммарную длину контактных линий, согласно; ZH — коэффициент учитывающий форму сопряжения поверхностей, согласно; КН — коэффициент нагрузки, согласно; окружная сила на делительной окружности, согласно. Подставляя значения в выражение (2.2), получим

Допускаемое напряжение можно определить по формуле

(2.3)

где предел выносливости соответствующий базовому числу циклов,; коэффициент запаса прочности, согласно; коэффициент долговечности, согласно; коэффициент учитывает влияние шероховатости сопряженных поверхностей, согласно; коэффициент учитывает влияние угловой скорости, согласно .

Подставляя значения в выражение (2.3), получим

.

Отсюда видно, что .

Расчет зубьев цилиндрической передачи на прочность при изгибе Формула проверочного расчета напряжений изгиба для прямозубых передач имеет вид

(2.4)

где коэффициент нагрузки при расчете напряжений изгиба, согласно; коэффициент учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений, согласно .

Подставляя значения в выражение (2.4) получим

.

Допускаемое напряжение можно определить по формуле

(2.5)

где предел выносливости зубьев при изгибе соответствующий базовому числу циклов,; коэффициент запаса прочности, согласно; коэффициент долговечности, согласно; коэффициент учитывает влияние шероховатости сопряженных поверхностей, согласно; коэффициент учитывает способ получения заготовки, согласно; коэффициент учитывает влияние двустороннего приложения нагрузки, согласно .

Подставляя значения в выражение (2.5), получим Отсюда видно, что условие выполняется .

3. Грузозахват На проектируемом электропогрузчике грузозахват (см. рис. 3.1) будет состоять из вил 17, механизма выдвижения вил 16, гидроцилиндра 15 и каретки 14. Вилы должны выдвигаться на расстояние 1,3 м в сложенном состоянии вилы должны занимать расстояние не больше чем 0,35 м, скорость выдвижения грузозахвата должна составлять 0,25. Принцип работы грузозахвата следующий: электроштабеллер подъезжает к приемной позиции; с помощью гидроцилиндра 15 механизм выдвижения вил 16 перемещает вилы 17 под грузовую единицу 18, таким образом, осуществляется захват грузовой единицы; далее гидроцилиндр «собирает» механизм выдвижения вил, т. е. механизм выдвижения вил принимает исходное положение. После этого происходит транспортирование грузовой единицы к нужному стеллажу. После остановки электроштабелера у стеллажа происходит поворот поворотной платформы 3 относительно корпуса машины 1. Поворотная платформа установлена на поворотной части опорно-поворотного круга 3, неподвижная часть опорно-поворотного круга устанавливается на раме машины. Поворот поворотной платформы осуществляется с помощью гидромотора 4. Далее происходит подъем грузовой единицы 18 на нужную высоту. Подъем осуществляется за счет перемещения секций подъемной рамы друг относительно друга. Рама состоит из трех рам-секций. Промежуточная рама 9 перемещается относительно наружной рамы 6 с помощью гидроцилиндров 7. Внутренняя рама 10 перемещается относительно промежуточной рамы 9 за счет цепей 8. Одним концом цепь крепится к внутренней раме, вторым концом к наружной раме. Цепь соединяет рамы через блок 11, установленный на промежуточной раме. Подъем каретки осуществляется с помощью цепи 13. Одним концом цепь крепится к каретке, вторым концом к промежуточной раме. Цепь соединяет каретки и промежуточную раму через блок 12, установленный на внутренней раме. После подъема, гидроцилиндр выдвигает механизм выдвижения вил, тем самым, перемещая грузовую единицу в заданную ячейку.

Механизм выдвижения вил представляет собой два одинаковых плоских механизма действующих по принципу пантографа.

Рис. 3.1. Схема грузозахвата

3.1 Геометрический расчет механизма выдвижения вил Сначала проведем кинематический расчет механизма выдвижения вил для определения параметров механизма выдвижения вил. Расчетная схема механизма выдвижения вил представлена на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Схема для геометрического расчета механизма выдвижения вил Для выполнения расчета зададим исходные данные Таблица 3.1 Исходные данные для кинематического расчета

Примечание. l — длина рычага.

При рассмотрении работы проектируемого механизма выдвижения вил, можно сделать вывод, что максимальное расстояние, на которое механизм выдвижения вил должен переместить грузовую единицу, будет зависеть от зазора между грузовой единицей и стеллажом и от размеров механизма выдвижения вил в сложенном состоянии.

(3.1)

где 1200 мм — длина грузовой единицы; зазор между грузовой единицей и стеллажом, мм.

Длину рычагов можно определить по формуле

. (3.2)

Подставляя численные значения в выражение (3.2), получим .

Расчет выполняем с помощью программы Mathcad. В качестве переменной величины принимаем угол наклона рычага. Расчет проводим с шагом. Таким образом получаем 10 значений.

Положение вил, соответствующее углу наклона рычагов, можно определить по формулам

Длину хода поршня гидроцилиндра можно определить из расчетной схемы (см. рис. 3.3).

Рис. 3.3. Схема для определения хода поршня гидроцилиндра Из подобия треугольников ОАВ и OCD получим где величину Н, согласно рис. 3.3, можно определить как Расстояние АС можно определить как

.

Принимая во внимание выше изложенное, по теореме косинусов, получим:

где расстояние от места крепления гидроцилиндра на рычаге до места крепления рычага, мм; расстояние до места крепления гидроцилиндра к корпусу, м.

Угол наклона гидроцилиндра можно определить по формуле

.

Результаты геометрического расчета приведены в таблице 3.2.

Таблица 3.2 Результаты геометрического расчета

В результате расчета, получены значения величины для десяти положений. Разница между значениями этой величины при минимальном и максимальном значении угла будет определять ход поршня гидроцилиндра. Следовательно ход поршня гидроцилиндра равен На основе полученных данных можно приступить к выполнению силового расчета.

3.2 Силовой расчет механизма выдвижение вил При силовом расчете механизма выдвижения вил необходимо учесть массу грузовой единицы (1 тонна) и массу вил (200 кг). Механизм выдвижения вил состоит из двух одинаковых плоских механизмов. Далее будет проведен расчет одного плоского механизма. Поэтому при расчете нагрузка принимается равной половине исходной величины. Кроме того, необходимо учесть неровность рабочей площадки. Следовательно имеют место три расчетных случая. Расчетные схемы для силового расчета механизма выдвижения вил представлены на рис. 3.4. Первому расчетному случаю (электроштабелер находится на ровной площадке) соответствует рис. 3.4,а. Второму расчетному случаю (электроштабелер наклонен вперед) соответствует рис. 3.4,б. Третьему расчетному случаю (электроштабелер наклонен назад) соответствует рис. 3.4,в.

Рис. 3.4. Расчетные схемы для определения реакций в рычагах механизма выдвижения вил Грузовой единицей, для проектируемого электроштабелера, является поддон. Будем считать, что груз в поддоне распределен равномерно, т. е. центр тяжести расположен посередине поддона. Следовательно расстояние соответствует половине длинны поддона,

Для определения реакции в шарнире В (см. рис. 3.4) составим уравнение моментов относительно точки А. Для первого расчетного случая (см. рис. 3.4,а) получим где половина силы тяжести грузовой единицы и вил, Н.

Для второго расчетного случая (см. рис. 3.4,б) получим где угол наклона площадке,; расстояние между центром тяжести грузовой единицы и верхним шарниром, А (см. рис. 4.3,б и 4.3,в). Это расстояние можно определить как разницу между длинной рамы механизма выдвижения вил и значением, которое соответствует положению центра тяжести грузовой единицы. Длина рамы механизма выдвижения вил составляет 1.2 м. Т. к считаем, что груз в поддоне расположен равномерно, то м.

Для третьего расчетного случая (см. рис. 3.4,в) получим Сопротивление от трения, возникающего при качении опорного ролика по направляющей можно определить по формуле

где коэффициент трения качения, согласномм; D — диаметр ролика, мм; диаметр цапфы, мм; коэффициент трения подшипников качения, согласно. Реакции в опоре А, для первого расчетного случая (см. рис. 3.4,а), можно определить по формулам Реакции в опоре А, для второго расчетного случая (см. рис. 3.4,б), можно определить по формулам Реакции в опоре А, для третьего расчетного случая (см. рис. 3.4,в), можно определить по формулам Для определения реакций в шарнирах С, D и Е рассмотрим отдельно первый и второй рычаги. Схемы рычагов приведены на рис. 3.5. и рис. 3.6.

Рис. 3.5. Расчетная схема определения реакций в первом рычаге Рис. 3.6. Расчетная схема определения реакций во втором рычаге Для определения реакций в шарнире С (см. рис. 3.5) составим уравнение моментов относительно точек D и Е.

(3.3)

Из первого уравнения системы (3.3) выразим реакцию

. (3.4)

Подставив выражение (3.4) во второе уравнение системы (3.3) с учетом, что получим

.

Выразим отсюда реакцию с учетом, что .

.

Реакции в шарнирах E и D (см. рис. 3.5 и 3.6) можно определить из уравнения проекций сил на вертикальную и горизонтальную оси для первого и второго рычага.

Для первого рычага получим

Для второго рычага получим

Для определения реакций в шарнирах G, K, M и P рассмотрим отдельно третий и четвертый рычаги. Расчетная схема третьего и четвертого рычагов приведены на рис. 3.7 и рис. 3.8.

Рис. 3.7. Расчетная схема определения реакций в третьем рычаге Рис. 3.8. Расчетная схема определения реакций в четвертом рычаге Проанализировав схемы можно утверждать, что

Составим уравнения моментов относительно точек М и К (см. рис. 3.7 и 3.8)

(3.5)

Усилие можно выразить через (см. рис. 3.9).

Рис. 3.9. Схема усилий, создаваемых гидроцилиндром в шарнире G

. (3.6)

Выразим реакцию из второго уравнения системы (3.5).

. (3.7)

Кроме того, сумма реакций на ось OY даст выражение

(3.8)

Подставляя выражения (3.6), (3.7) и (3.8) в первое уравнение системы (3.4), получим

(3.9)

С учетом, что выразим из уравнения (3.9) реакцию .

Для нахождения реакции составим уравнение суммы реакций на ось ОХ для третьего рычага

.

Данные расчеты проведены без учета сопротивления от трения возникающего при качении ролика по направляющей.

Силу сопротивления можно определить по формуле

.

Таким образом, для определения реакций в шарнирах G, M, K получим следующие выражения Расчет проведен с помощью программы Mathcad для десяти значений угла, результаты расчета приведены в Приложение 1.

Таким образом, усилие на штоке гидроцилиндра можно определить по формуле

.

Из полученных выше результатов (см. таблицы 3.3, 3.4, 3.5) можно сделать вывод, что наибольшие значения усилий соответствуют второму расчетному случаю.

Кроме того, необходимо учесть трение в узлах, для чего необходимо учесть КПД механизма выдвижения вил

где 16 — число подшипников качения; КПД подшипников качения, .

Таким образом, усилие на штоке гидроцилиндра будет определяться по формуле

. (3.10)

Подставляя значения в выражение (3.10), получим усилие на штоке гидроцилиндра. Результаты расчета приведены в таблице 3.3.

Таблица 3.3 Значения усилия Р

Как было сказано раньше, расчет проведен для одного плоского механизма, а механизм выдвижения вил состоит из двух таких механизмов. Поэтому усилие на штоке гидроцилиндра можно определить по формуле Н.

Для определения сечения рычагов необходимо определить изгибающий момент и продольное усилие в каждом рычаге. Для этого перейдем к другой системе координат, направив ось ОХ вдоль рычага, а ось ОУ перпендикулярно рычагу.

Рассмотрим первый рычаг Рис. 3.10. Схема сил, действующих на первый рычаг Суммарные силы в шарнирах D и С (см. рис. 3.10) можно определить по формулам где значения усилий получены выше (см. Приложение 1).

Кроме того, для определения проекций сил на оси необходимо определить углы между силами и осями.

.

Тогда уравнения проекций сил на оси будут определяться по формулам Рассмотрим второй рычаг Рис. 3.11. Схема сил, действующих на второй рычаг Суммарные силы в шарнирах А, Е и С (см. рис. 3.11) можно определить по формулам где значения усилий получены выше (см. Приложение 1).

Кроме того, для определения проекций сил на оси необходимо определить углы между силами и осями.

.

Тогда уравнения проекций сил на оси будут определяться по формулам Рассмотрим третий рычаг Рис. 3.12. Схема сил, действующих на третий рычаг На схеме (см. рис. 3.12) усилие Р, для удобства, приложено не к шарниру G. На самом деле, усилие Р действует на шарнир G.

Суммарные силы в шарнирах D, G, P и M (см. рис 3.12) можно определить по формулам где значения усилий получены выше (см. Приложение 1).

Кроме того, для определения проекций сил на оси необходимо определить углы между силами и осями.

.

Тогда уравнения проекций сил на оси будут определяться по формулам Рассмотрим четвертый рычаг Рис. 3.13. Схема сил действующих на четвертый рычаг Суммарные силы в шарнирах Е, G и К можно определить по формулам где значения усилий получены выше (см. Приложение 1).

Кроме того, для определения проекций сил на оси необходимо определить углы между силами и осями.

.

Тогда уравнения проекций сил на оси будут определяться по формулам Расчет выполнен для 10 положений рычагов в зависимости от угла с помощью программы MathCad, результаты расчета для трех расчетных случаев приведены в Приложении 2.

3.3 Расчет сечений рычагов и осей Сечение рычагов выбираем из условия прочности. Для этого составим уравнения изгибающих моментов для всех рычагов. Расчетная схема рычагов представлена на рис. 3.14.

Рис. 3.14. Расчетная схема рычагов механизма выдвижения вил Из рис. 3.14 видно, что рычаги можно поделить на интервалы. При этом, изгибающий момент на первом интервале для первого рычага будет определяться по выражению

.

На втором интервале для первого рычага

.

На первом интервале для второго рычага

.

На втором интервале для второго рычага

.

На первом интервале для третьего рычага

.

На втором интервале для третьего рычага

.

На первом интервале для четвертого рычага

.

На втором интервале для четвертого рычага

.

Расчет проводим для 10 положений рычагов механизма выдвижения вил.

Результаты расчета приведены в таблице 3.4.

Таблица 3.4 Результаты расчета изгибающих моментов в рычагах

Из расчетов видно, что максимальный момент возникает в середине третьего рычага во втором расчетном случае. Максимальный изгибающий момент равен 6667. Эпюры изгибающих моментов и продольных сил для третьего рычага представлены на рис. 3.15.

Рис. 3.15. Эпюры продольных сил и изгибающих моментов третьем рычаге Условие прочности имеет вид

(3.11)

где допускаемые напряжения, МПа; осевая сила, Н; изгибающий момент,

; площадь опасного сечения,; момент сопротивления сечения, .

Допускаемые сопротивления можно определить согласно

(3.12)

где предел текучести материала, выбираем малоуглеродистую сталь ВСт3сп4 ГОСТ 380–71*, согласно МПа; коэффициент запаса прочности, согласно .

Подставляя значения, получим МПа.

Расчетное сечение рычага представлено на рис. 3.16.

Рис. 3.16. Расчетное сечение третьего рычага Площадь сечения будет равна мм2.

Момент сопротивления

см3.

Подставляя значения в выражение (5.11), получим МПа.

Т.к., то можно сделать вывод, что условие прочности выполняется.

Оси в шарнирах необходимо проверить по напряжениям изгиба. Условие прочности имеет вид

(3.13)

где изгибающий момент; момент сопротивления сечения оси.

Допускаемые напряжения изгиба можно определить по формуле (3.12). Коэффициент запаса прочности для осей согласно равен 1.5.

В качестве материала для осей выбираем сталь 45 ГОСТ 1050–74, согласно предел текучести для прутков диаметр которых не превышает 80 мм. составляет 650 МПа.

Подставляя значения в выражение (3.12), получим

.

Рассмотрим шарниры, А и К (см. рис. 3.4). Схема шарниров представлена на рис. 3.16.

Рис. 3.16. Схема шарниров, А и К Видно, что ось имеет опасное сечение А-А.

При сравнении данных, полученных в результате силового расчета (см. Приложение 1), можно сделать вывод, что максимальное усилие в шарнире, А будет возникать в первом расчетном случае, а в шарнире К максимальное усилие будет возникать в третьем расчетном случае. Усилия в шарнирах, А и К (см. Приложение 1) будут составлять

Общий вид эпюр изгибающих моментов представлен на рис. 3.17.

Рис. 3.17. Эпюра изгибающих моментов осей шарниров, А и К Изгибающий момент в шарнирах, А и К можно определить по формулам Из расчетов видно, что изгибающий момент в шарнире К больше чем момент в шарнире А. Т.к. конструкция шарниров одинакова, то можно произвести расчет только шарнира К. Подставив значение в выражение (3.13), получим Рассмотрим шарниры Е, D и C. Схема шарниров представлена на рис. 3.18.

Рис. 3.18. Схема шарниров Е, D и C

При сравнении данных, полученных в результате силового расчета (см. Приложение 1), можно сделать вывод, что максимальные усилия в шарнирах Е, D и С будут возникать в третьем расчетном случае. Усилия в шарнирах Е, D и C (см. Приложение 1) будут составлять

Общий вид эпюр изгибающих моментов представлен на рис. 3.19.

Рис. 3.19. Эпюра изгибающих моментов осей шарниров E, D и C

Проанализировав рис. 3.18 и рис. 3.19, можно сделать вывод, что ось имеет опасное сечение А-А.

Изгибающий момент в шарнирах E, D и C можно определить по формулам Из расчетов видно, что изгибающий момент в шарнире G больше чем изгибающие моменты в остальных шарнирах. Т.к. конструкция шарниров одинакова, то можно произвести расчет только шарнира К. Подставив значение в выражение 3.13, получим Рассмотрим шарниры G. Схема шарниров представлена на рис. 3.20.

Рис. 3.20. Схема шарниров G

При сравнении данных, полученных в результате силового расчета (см. Приложение 1), можно сделать вывод, что максимальные усилие в шарнире G будут возникать в третьем расчетном случае. Усилие в шарнире G (см. Приложение 1) будет составлять

Общий вид эпюр изгибающих моментов представлен на рис. 3.21.

Рис. 3.21. Эпюра изгибающих моментов оси шарнира G

Проанализировав рис. 3.20 и рис. 3.21, можно сделать вывод, что ось имеет опасное сечение А-А.

Изгибающий момент в шарнире G можно определить по формулам Подставив значение в выражение 3.13, получим

Рассмотрим шарниры В и М. Схема шарниров представлена на рис. 3.22.

Рис. 3.22. Схема шарниров В и М Видно, что ось имеет опасное сечение А-А.

При сравнении данных, полученных в результате силового расчета (см. Приложение 1), можно сделать вывод, что максимальное усилие в шарнире В будет возникать в третьем расчетном случае, а в шарнире М максимальное усилие будет возникать во втором расчетном случае. Усилия в шарнирах В и М (см. Приложение 1) будут составлять

.

Общий вид эпюр изгибающих моментов представлен на рис. 3.21.

Рис. 3.21. Эпюра изгибающих моментов осей шарниров, А и К Изгибающий момент в шарнирах В и М можно определить по формулам Из расчетов видно, что изгибающий момент в шарнире М больше чем момент в шарнире В. Т.к. конструкция шарниров одинакова, то можно произвести расчет только шарнира М. Подставив значение в выражение 3.13, получим Из полученных результатов можно сделать вывод, что напряжения изгиба, возникающие в осях, меньше допускаемых.

4. Проектирование механизма подъема электроштабелер подъемный погрузчик Грузоподъемник у вилочного погрузчика или штабелера является второй его составной частью после шасси. С его помощью захватывают, поднимают и укладывают грузы. Независимо от типоразмера грузоподъемники выполняются по одной и той же конструктивной схеме. Они могут отличаться один от другого применением разных стальных профилей для рам и другими небольшими конструктивными особенностями.

Существуют варианты различные решения грузоподъёмника. Они могут быть одно, двух, трёх и т. д. рамные в зависимости от высоты подъёма. В нашем случае при высоте подъёма, равной восемь метров, нужно использовать сложную трёх рамную конструкцию. Существуют рамы разных профилей (рис. 4.1). Профили могут быть стандартные (варианты, а и б), но они всё равно требуют дополнительной обработки — они могут подрезаться (вариант а). Для одного подъёмника для разных рам могут требоваться различные виды профилей (вариант б), следовательно, требуются различные дополнительные узлы, следовательно, для сборки подъёмника необходимо большее количество различных наименований деталей, что не экономично, особенно при большом количестве рам. При наличии нескольких рам желательно, чтобы узлы, отвечающие за крепление и выдвижение, для всех рам были идентичные. Поэтому большинство фирм производителей подъёмников пришло к выводу, что лучше изготавливать свои нестандартные профили (вариант в). Это не только надёжнее и лучше с конструктивной точки зрения, но и как показала практика экономически выгоднее для крупных специализированных предприятий. Исходя из этого, разработан свой оригинальный профиль рамы (вариант г), при этом в конструкции подъёмника использованы стандартные подшипники и крепёжные элементы.

а.) б.)

в.) г.)

Рис. 4.1. Профили подъемных рам Проектируемый электроштабелер является трехрамным (см. рис. 4.2). Основными частями механизма подъема являются наружная рама 1 (см. рис. 4.2), промежуточная рама 2, внутренняя рама 3, каретка с механизмом выдвижения вил 4, ролики приводных цепей 5 и 6, гидроцилиндры подъема промежуточной рамы 7, поворотная платформа 8, приводные цепи 9 и 10. Подъем промежуточной рамы осуществляется за счет гидроцилиндров 7. Подъем каретки осуществляется за счет цепи 9. Один конец цепи крепится к каретке, а второй конец огибает ролик 5, установленный на внутренней раме, и крепится к промежуточной раме. Подъем внутренней рамы осуществляется с помощью цепи 10. Один конец цепи крепится на внутренней раме, а второй конец огибает ролик 6, установленный на промежуточной раме, и крепится к наружной раме.

Для восприятия горизонтальных нагрузок Ry и Rx выдвижная рама сбоку опирается на наружную раму через боковые опорные ролики, которые перекатываются по стенке наружной рамы. Проверочный расчет механизма подъема ведут с учетом всех сопротивлений подъему груза. Все значения плеч берутся из опытных данных или из аналогичных конструкций.

Рис. 4.2. Схема рамы электроштабелера

4.1 Расчет каретки На каретку будут действовать силы со стороны механизма выдвижения рамы. Расчет рамы выполним с помощью программы FEMB, разработанной на кафедре ТТС.

Расчетная схема каретки представлена на рис. 4.3.

Рис. 4.3. Расчетная схема каретки Силы F1, F3, F4 соответствуют силам (см. Приложение 1).

Сила F2 возникает в результате наклона рамы из-за неровной опорной поверхности. неровность опорной поверхности, как было сказано выше, составляет 1.5 градуса. Следовательно, усилие будет равно .

Сила F3 возникает от действия собственной массы каретки и составляет 600 Н.

Результаты расчета приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 Реакции в опорах каретки, Н

Кроме того, в результате расчета получены значения сил и моментов см. Приложение 3. Эпюры изгибающих моментов, построенные на основании результатов расчетов, приведены на рис. 4.4.

Рис. 4.4. Эпюры изгибающих моментов каретки

4.2 Расчет внутренней рамы Нагрузкой для внутренней рамы будут являться опорные реакции, которые будут действовать со стороны каретки (см. таблицу 4.1). Расчетная схема внутренней рамы представлена на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Расчетная схема внутренней рамы Значения усилий F1 — F3 соответствуют значениям опорных реакций, которые возникают в каретке (см. таблицу 4.1).

В узлах 11 и 12 (см. рис. 4.5) расположены звездочки механизма привода каретки. Схема расположения цепи представлена на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Схема расположения цепи Кратность полиспаста при таком расположении цепи составляет Усилие R будет определяться по формуле. Следовательно усилия F4 и F5 (см. рис. 4.5) будут составлять

Сила F6 соответствует силе тяжести металлоконструкции и составляет

Результаты расчета приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 Реакции в опорах внутренней рамы, Н

Кроме того, в результате расчета получены значения сил и моментов см. Приложение 4.

Эпюры изгибающих моментов, построенные на основании результатов расчетов, приведены на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Эпюры изгибающих моментов внутренней рамы

4.3 Расчет промежуточной рамы Нагрузкой для промежуточной рамы будут являться опорные реакции, которые будут действовать со стороны внутренней рамы (см. таблицу 4.2). Расчетная схема промежуточной рамы представлена на рис. 4.8.

Рис. 4.8. Расчетные схемы промежуточной рамы Для первой расчетной схемы значения усилий F1 — F3 и F7 — F8 соответствуют значениям опорных реакций, которые возникают в опорных роликах внутренней рамы (см. таблицу 4.2).

Усилие F5 соответствует силе тяжести металлоконструкции и составляет

В узлах 12 и 14 (см. рис. 4.8) расположены звездочки механизма привода внутренней рамы. Схема расположения цепи представлена на рис. 4.6.

Кратность полиспаста при таком расположении цепи составляет Усилие R будет определяться по формуле. Следовательно усилия F4 и F6 (см. рис. 4.8) будут составлять

Результаты расчета приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 Реакции в опорах промежуточной рамы, Н

Кроме того, в результате расчета получены значения сил и моментов см. Приложение 5.

Эпюры изгибающих моментов, построенные на основании результатов расчетов, приведены на рис. 4.9.

Рис. 4.8. Эпюры изгибающих моментов промежуточной рамы

4.4 Расчет наружной рамы Нагрузкой для наружной рамы будут являться опорные реакции, которые будут действовать со стороны промежуточной рамы (см. таблицу 4.3). Расчетная схема наружной рамы представлена на рис. 4.10.

Рис. 4.10. Расчетные схемы наружной рамы Значения усилий F1 — F3 соответствуют значениям опорных реакций, которые возникают в опорных роликах промежуточной рамы (см. таблицу 4.3).

Силы F4 соответствует силе тяжести элементов металлоконструкции и составляет Результаты расчета приведены в таблице 4.4.

Таблица 4.4 Реакции в опорах наружной рамы, Н

Кроме того, в результате расчета получены значения сил и моментов см. Приложение 6. Эпюры изгибающих моментов, построенные на основании результатов расчетов, приведены на рис. 4.11.

Рис. 4.11. Эпюры изгибающих моментов наружной рамы

4.5 Расчет рамы на прочность

Рама изготовлена из холоднотянутого профиля (см. рис. 4.12). Материал рамы сталь 10ХСНД ГОСТ 19 282–73

Рис. 4.12. Профиль рамы Моменты инерции сечения составляют Момент сопротивления сечения при изгибе определяется как

Для нашего сечения рамы получим

Изгибные напряжения в сечении рамы определяются по формуле

(4.1)

где М1 и М2 — наибольшие изгибные моменты, действующие соответственно в плоскости рамы и перпендикулярно плоскости рамы в одном и том же сечении; Wx и Wy — моменты сопротивления сечения при изгибе.

Касательные напряжения от крутящего момента можно определить по формуле

(4.2)

где Jkмомент инерции кручения сечения; наибольшая толщина стенки в данном сечении.

Приведенные напряжения определяются по третьей теории прочности

(4.3)

Наибольшие изгибающие моменты будут возникать в промежуточной раме (см. Приложение 5). Значение моментов равны Подставив значения в выражение (4.1), получим Крутящих моментов в раме не возникает.

Подставив значения в выражение (4.3), получим В качестве материала для направляющих будем использовать сталь 10ХСНД ГОСТ 19 282–73. Предел текучести для данной стали составляет согласно [11, с. 90] 392 МПа. Допускаемые напряжения можно определить по формуле

где n — коэффициент запаса, согласно. Следовательно

Как видно, ни одно из полученных значений напряжений не превышает допускаемое.

Напряжения отгиба полок направляющих можно определить по формуле

(4.4)

где Р — нагрузка от ролика на полку; толщина полки. Наибольшая нагрузка на полку со стороны ролика составит 18 800 Н. Толщина полки составляет 16 мм. Подставляя эти значения в выражение (4.4), получим

Как видно, это напряжение меньше предельно допустимого

4.6 Выбор приводных цепей для механизмов подъема каретки и внутренней рамы

4.6.1 Выбор приводной цепи для механизма подъема каретки Максимальное тяговое усилие цепи будет составлять (см. таблицу 4.1) 6000 Н. Кроме этого усилия необходимо учесть сопротивление качению роликов по направляющим. Сопротивление качению роликов можно определить по формуле

(4.5)

где коэффициент трения качения, согласномм; D — диаметр ролика (см. рис. 4.13);; диаметр цапфы (см. рис. 4.13),; коэффициент трения, для подшипников качения согласно составляет 0,015; F — нормальное усилие, которое действует на ролик (см. рис. 4.1).

Рис. 4.13. Схема опорных роликов каретки Подставив значения в выражение (4.5), получим Получаем силу сопротивления качению роликов по направляющим

Т.к. каретка подвешена на двух цепях, силу сопротивления движению нужно разделить пополам. В результате получим усилие, возникающее в ветви цепи

Приводные цепи выбираем по разрывному усилию. Разрывное усилие можно определить согласно

(4.6)

где s — коэффициент безопасности, согласно .

Подставив числовые значения в выражение (4.6), получим

Согласно [4, с. 427] выбираем приводную роликовую однорядную цепь ПР-19.05−3180 ГОСТ 13 568–75.

4.6.2 Выбор приводной цепи для механизма подъема внутренней рамы Максимальное тяговое усилие цепи будет составлять (см. таблицу 4.2) 12 100 Н. Кроме этого усилия необходимо учесть сопротивление качению роликов по направляющим. Сопротивление качению роликов можно определить по формуле (4.5) Значения D и d (см. рис. 4.14) составляют,.

Рис. 4.14. Схема опорных роликов внутренней рамы Подставив значения в выражение (4.5), получим Получаем силу сопротивления качению роликов по направляющим

Т.к. каретка подвешена на двух цепях, силу сопротивления движению нужно разделить пополам. В результате получим усилие, возникающее в ветви цепи

Приводные цепи выбираем по разрывному усилию. Разрывное усилие можно определить по формуле (4.6)

Подставив числовые значения в выражение (4.6), получим

Согласно [4, с. 427] выбираем приводную роликовую однорядную цепь ПР-31.75−8850 ГОСТ 13 568–75.

5. Проектирование механизма поворота грузоподъемника Механизм поворота (см. рис. 5.1) состоит из опорно-поворотного круга 2 и платформы 3. Опорно-поворотный круг крепится на раме машины 1 с помощью болтовых соединений. Платформе 3 крепится подъемная рама 4.

Согласно [10, с. 445] выбираем однорядный роликовый опорно-поворотный круг № 3 ОСТ 22−1401−79. Масса круга 150 кг, число зубьев равно 128, модуль зацепления равен 6, делительный диаметр равен 762 мм.

5.1 Схема механизма поворота грузоподъемника В механизме поворота грузоподъемника будем использовать гидропривод. Мощность привода будет определяться моментом трения, возникающего при вращении платформы. Момент трения определяют с учетом давления на шары или ролики от вертикальной нагрузки и момента, воспринимаемых опорным устройством. Момент трения можно определить по формуле

(5.1)

где момент от нормальных составляющих нагрузок, действующих на опорный круг относительно оси, проходящей через центр круга; приведенный коэффициент сопротивления, согласно для роликового опорно-поворотного круга; суммарная вертикальная нагрузка на опорный круг; средний радиус опорного круга по дорожке катания,; угол наклона к горизонтали сил, действующих на ролики опорного круга, для роликового круга; , где выражена в кН.

На опорно-поворотный круг будут действовать силы со стороны подъемной рамы, гидроцилиндров подъема промежуточной рамы и цепей привода внутренней рамы.

Кроме того, будут возникать моменты в местах крепления наружной рамы к платформе

Следовательно, суммарная вертикальная нагрузка на опорно-поворотный круг будет составлять Момент от нормальных составляющих нагрузок, действующих на опорный круг относительно оси, проходящей через центр круга будет составлять

Подставив численные значения в выражения (5.1), получим Крутящий момент от гидромотора к поворотной части опорно-поворотного круга будет передаваться с помощью зубчатой передачи (см. рис. 5.2).

Рис. 5.2. Схема зубчатой передачи Модуль зацепления равный. Передаточное отношение примем равным 5.

Момент на валу гидромотора можно определить по формуле

где момент соответствует моменту сопротивления вращению опорно-поворотного круга,. Тогда получаем .

По полученному моменту выбираем гидромотор [7, с. 63] Г15−24Н. Частота вращения составляет 20 об/мин.

Частота вращения опорно-поворотного круга определяется как

.

Число зубьев колеса. Следовательно число зубьев шестерни будет равно .

Делительный диаметр колеса и шестерни можно определить по формуле

Межосевое расстояние определяется как Согласно ГОСТ 13 755–81 для передач с модулем от 1 до 100 мм угол профиля. Ширину зубчатых колес выбираем по коэффициенту ширины зубчатого венца. Для колес с твердостью больше 350 НВ по. Принимаем. Тогда .

В качестве материала шестерни и зубчатого колеса выбираем сталь 45 с последующей нормализацией. Материал имеет следующие характеристики: НВ сердцевины 179−207;.

Расчет зубьев цилиндрической передачи на контактную прочность Контактная прочность зубьев является основным критерием работоспособности закрытых зубчатых передач.

Формула проверочного расчета контактных напряжений для прямозубых передач имеет вид

(5.2)

где ZЕ — коэффициент учитывающий упругие характеристика материала, согласно; Коэффициент учитывающий суммарную длину контактных линий, согласно; ZH — коэффициент учитывающий форму сопряжения поверхностей, согласно; КН — коэффициент нагрузки, согласно; окружная сила на делительной окружности, согласно

.

Подставляя значения в выражение (5.2), получим Допускаемое напряжение можно определить по формуле

(5.3)

где предел выносливости соответствующий базовому числу циклов,; коэффициент запаса прочности, согласно; коэффициент долговечности, согласно; коэффициент учитывает влияние шероховатости сопряженных поверхностей, согласно; коэффициент учитывает влияние угловой скорости, согласно .

Подставляя значения в выражение (5.3), получим

.

Отсюда видно, что .

Расчет зубьев цилиндрической передачи на прочность при изгибе Формула проверочного расчета напряжений изгиба для прямозубых передач имеет вид

(5.4)

где коэффициент нагрузки при расчете напряжений изгиба, согласно; коэффициент учитывающий форму зуба и концентрацию напряжений, согласно .

Подставляя значения в выражение (5.4) получим

.

Допускаемое напряжение можно определить по формуле

(5.5)

где предел выносливости зубьев при изгибе соответствующий базовому числу циклов, ;

коэффициент запаса прочности, согласно ;

коэффициент долговечности, согласно ;

коэффициент учитывает влияние шероховатости сопряженных поверхностей, согласно ;

коэффициент учитывает способ получения заготовки, согласно ;

коэффициент учитывает влияние двустороннего приложения нагрузки, согласно .

Подставляя значения в выражение (5.5), получим Отсюда видно, что условие выполняется: .

6. Проверка устойчивости электроштабелера Для свободно опертых машин напольного транспорта различают устойчивость продольную и поперечную. Потеря продольной устойчивости выражается в опрокидывании машины вокруг осей передних или задних колес, поперечной — в боковом опрокидывании или заносе.

6.1 Продольная устойчивость При выборе метода расчета устойчивости важно учесть влияние всех сил, действующих на погрузчик во время грузовых и транспортных операций. При расчете продольной устойчивости погрузчика рассматривают случай штабелирование груза на максимальной высоте (рис. 6.1.)

Рис. 6.1. Схема к расчету продольной устойчивости Предполагается, что электроштабелер работает при сравнительно малой скорости, т. е. действие инерционных сил минимально.

Максимально допускаемые углы наклона опорной поверхности определяются из уравнений моментов всех сил, действующих на погрузчик, относительно точки опрокидывания, и сравниваются с нормативными. Нормативные значения углов определены путем многочисленных экспериментальных исследований с учетом эксплуатационных особенностей погрузчиков.

Расчетный угол определяется из уравнения моментов, составленного относительно ребра опрокидывания, проходящего через точки касания опорной поверхности передними колесами погрузчика.

(6.1)

где — сила тяжести машины, — сила тяжести груза; разделив выражение (6.1) на и выразив максимальный угол наклона, при превышении которого наступает опрокидывание погрузчика, получим:

(6.2)

где b и h — координаты центра масс электроштабелера; Н и d — координаты центра масс груза.

Примем b = 1300 мм, h = 800 мм, d = 900 мм, H = 8000 мм.

Подставив численные значения:

откуда величина угла составит.

Неровность опорной поверхности составляет 1.5?. Следовательно, продольная устойчивость электроштабелера обеспечена.

В машинах напольного транспорта практически всегда да опрокидывания наступает буксование ведущих колес, т.о. значение определяемого угла ограничивается условием пробуксовывания Т.к. то

(6.3)

где коэффициент сцепления ведущих колес с опорной поверхностью; нагрузка на ведущие колеса.

Т.к >, то опрокидывание машины произойдет раньше, чем пробуксовка.

6.2 Поперечная устойчивость Для машин напольного транспорта более вероятной в процессе движения является потеря поперечной устойчивости. Рассмотрим случай для проверки поперечной устойчивости когда машина находится на уклоне (рис. 6.2).

Рис. 6.2. Схема к расчету поперечной устойчивости Для проектируемого электроштабелера (см. рис. 6.2) составим уравнение моментов относительно точки О.

.

Тогда

До начала опрокидывания машины может начаться ее боковое скольжение, если. Значение предельного угла наклона опорной поверхности по условию бокового скольжения. определится из уравнения

. (6.4)

для проектируемой машины боковое опрокидывание начнется раньше скольжения.

7. Расчет проходимости Проходимость является комплексным эксплуатационным свойством машины, характеризуется способностью преодолевать неровности опорной поверхности, зависит от диаметра колеса и сцепления колеса с дорогой и оценивается рядом показателей: габаритами, тяговыми и опорносцепными параметрами.

Предельная высота выступа, преодолеваемого машиной, определяется либо тягово- -сцепными возможностями, либо ее геометрическими параметрами. Определим предельную высоту преодолеваемого порога, ограничиваемого тягово-сцепными возможностями (рис. 7.1). Пусть на эластичное колесо, являющееся частью многоколесного движителя, действуют нормальная нагрузка колеса, толкающая сила F, крутящий момент и реакции выступа: нормальная и тангенциальная .

рис. 7.1.

Проецируя силы на направления реакций получим

(7.1)

В соответствии с рис. 7.1.

где высота преодолеваемого порога; радиальная деформация шины.

Поскольку отношение для реальных шин невелико, последнее выражение можно несколько упростить, приняв Предельным случаем для ведущего колеса является

(7.2)

где коэффициент сцепления колеса с порогом.

Для ведомого колеса можно составить отдельное уравнение моментов относительно точки А:

где если пренебречь величиной откуда

(7.3)

где — нормальная нагрузка на колесо; F — максимальное значение тяговой силы

Численное значение максимальной высоты hп для задних колес электропогрузчика:

.

Определим высоту преодолеваемого порога ведущим колесом погрузчика

(7.4)

Для ведущих колес: Fк = 0; - нормальная нагрузка на колесо, примем половине нагрузки на переднюю ось

.

8. Расчет маневренности Маневренность является одним из основных параметров машины напольного транспорта и определяет возможность работать в узких проездах и вписываться в повороты в местах пересечения проездов под углом 90?. Оценивается наименьшим радиусом поворота, внутренним и наружным радиусами поворота (расстояние от центра поворота соответственно до ближайшей и наиболее удаленной точек машины) и габаритным коридором, А (шириной полосы движения), шириной проезда. Данные параметры могут быть определены из схемы на рис. 8.1.

Рис. 8.1Схема электроштабелера Расстояние между стеллажами для проектируемой машины будет определяться радиусом поворота подъемной рамы с грузовой единицей. Расстояние между стелажами можно определить по формуле

(8.1)

где R — радиус поворота грузовой единицы,; допускаемый зазор между машиной и стенкой, .

Подставив численные значения в выражение (8.1), получим

.

Таким образом, расстояние между стеллажами составит 2.3 м.

Минимальную ширину проезда можно определить по формуле

(8.2)

где r1 -внутренний радиус поворота, r2 — наружный радиус поворота .

Подставив значения в выражение 8.2, получим

9. Разработка гидросистемы Гидросхема проектируемого электроштабелера представлена на рис. 9.1.

Рис. 9.1. Гидравлическая схема электроштабелера Гидропривод электроштабелера (см. рис. 9.1) состоит из бака 1, насоса 2, секционного распределителя 4, клапанов 5, 10 и 12, гидроцилиндров подъема 6, гидроцилиндра выдвижения вил 7, дросселей 8, гидромотора поворота грузозахвата 9, гидромотора рулевого механизма 13, гидрообъемного рулевого механизма (ГРМ) 14, привода ГРМ М2, фильтра 11, сливной пробки 15, а также трубопроволрв и рукавов.

В связи с тем, что все исполнительные органы (гидроцилиндры и гидромоторы) включаются в работу последовательно, т. е. не работают одновременно, можно использовать один гидронасос. Расход исполнительных органов будет разный. Для уменьшения подачи рабочей жидкости в рабочие органы машины с меньшим расходом будем использовать дросселя.

9.1 Расчет привода механизма поворота Поворот осуществляется с помощью гидромотора 13 (см. рис. 9.1). Гидромотор должен создавать крутящий момент равный (см. П.2). Выбираем гидромотор [7, с. 63] Г15−24Н.

Характеристики гидромотора

По номинальной подаче гидромотора выбираем гидронасос Г12−24М.

Характеристики гидронасоса

В качестве электродвигателя выбираем двигатель 4 ДТ.002.

9.2 Расчет привода механизма выдвижения вил Привод механизма выдвижения вил состоит из гидронасоса 1, гидрораспределителя 4.2, гидроцилиндра 7, дросселей 8, предохранительных клапанов и трубопроводов (см. рис. 9.1).

Исходными данными для расчета являются усилие, действующее на шток гидроцилиндра см. П. 3.2. Н и скорость выдвижения штока гидроцилиндра. Вилы должны перемещаться на расстояние 1.3 м со скоростью 0.25, следовательно время выдвижение составит 5.2 с. Ход поршня гидроцилиндра см. П. 5.2. составляет 0.153 м. Следовательно скорость выдвижения штока гидроцилиндра составит 0.029.

Определим выходную мощность привода по формуле:

. (9.1)

где — выходная мощность привода; кВт; Fусилие, действующие на шток гидроцилиндра; Н; V — скорость выдвижения штока; м/c.

кВт.

Определить установочную мощность насоса можно по следующей формуле

(9.2)

где — расчетная мощность насоса; - выходная мощность привода; - коэффициент запаса по усилию, Кз. у=1,2; Кз. скоэффициент запаса по скорости, Кз. с=1,2.

Определим расчетную мощность кВт.

Рабочий объем насоса определяется как

(9.3)

где Ррабдавление рабочее в системе, по ГОСТ 12 445–80 Рраб = 6.3 МПа; nнчастота вращения насоса, об/с.

Определим рабочий объем насоса

дм3/об.

Переводим из литров в сантиметры кубические см3/об.

Расчет трубопровода производится под действительную производительность насоса, которая определяется по формуле

(9.4)

где qнд — действительный рабочий объем насоса; vнд — объемный КПД, который зависит от режима работы.

л/с.

Рассчитаем диаметры главных трубопроводов по формуле

(9.5)

где — скорость течения жидкости, рекомендуемые скорости течения жидкости для сливного =5.5 м/с, напорного=2 м/с.

мм;

мм.

Согласно выбираем в качестве напорного трубопровода

Рукав І Л — 6 — 165/100 — У ГОСТ 6286–73.

Согласно выбираем в качестве сливного трубопровода

Рукав І Л — 4 — 190/115 — У ГОСТ 6286–73.

Основным параметром для выбора гидроаппаратуры является dy — условный диаметр трубопровода.

Предохранительные клапаны, встраиваемые в систему должны удовлетворять следующим требованиям:

.

МПа.

Руководствуясь этими требованиями, выбираем [7, c. 124] клапаны типа Б Г54−32М ТУ2−053−1628−83Е .

Гидрораспределители, встраиваемые в систему должны удовлетворять следующим требованиям:

мм,

.

Выбираем гидрораспределитель типа Р102АЛ75МБ24Ш Основным параметром является рабочий объем

где Р1 — рабочее давление; Р2- давление в сливной гидролинии; Sn — площадь поршня, Sшт — площадь штока.

.

В инженерной методике принимается Р1= Рраб =6.3МПа, Р2= Рсл.г.л.= 1 Мпа.

==0,3…0,7; принимаем =0,5.

Таким образом, диаметр поршня находится по формуле мм.

Значение диаметра поршня гидроцилиндра также можем определить по формуле:

где действительная подача насоса; заданное значение скорости.

Таким образом

.

Так как в проектируемом приводе необходимо обеспечить как силовые, так и скоростные характеристики, то определим среднее значение

.

Выбираем гидроцилиндр ГЦ1−5 032 160 ТУ2−053−1625−82Е.

9.3 Проектирование привода механизма подъема груза Привод механизма подъема состоит из гидронасоса 1, гидрораспределителя 4.3, двух гидроцилиндров подъема промежуточной рамы 6, предохранительных клапанов и трубопроводов (см. рис. 9.1)

Исходными данными для расчета являются усилие, действующее на шток гидроцилиндра. При определение максимального усилия на штоке гидроцилиндров необходимо учесть сопротивление опорных роликов при движении по направляющим. Сопротивление роликов можно определить по формуле

(9.6)

где коэффициент трения качения, согласномм; D — диаметр ролика; диаметр цапфы; коэффициент трения, для подшипников качения согласно; F — нормальное усилие, которое действует на ролик. Для промежуточной рамы диаметры роликов и цапф (см. рис. 9.) составляют Рис. 9.2. Схема опорных роликов промежуточной рамы Следовательно максимальное усилие на штоке гидроцилиндра будет определяться по формуле

(9.7)

где вертикальное усилие, действующие на шток гидроцилиндра; сила сопротивления качения роликов по направляющим.

Нормальные усилия, которые действуют на ролики, соответствуют реакциям в опорах для промежуточной рамы (см. таблицу 4.3).

Подставив значения в выражение (9.6), получим следующие значения.

Получаем силу сопротивления качения роликов по направляющим

Таким образом, усилие на штоке одного гидроцилиндра должно быть не меньше, чем

Согласно техническому заданию скорость подъема составляет. Кратность полиспаста механизма подъема составляет 4. Следовательно гидроцилиндры должны выдвигаться со скоростью

Определим выходную мощность для каждого гидроцилиндра по формуле (9.1)

Суммарное мощность привода будет определяться как сумма мощностей всех гидроцилиндров

Определить расчетную мощность насоса можно по следующей формуле (9.2)

кВт Рабочий объем насоса определяется по формуле (9.3)

дм3/об.

Переводим из литров в сантиметры кубические см3/об.

Расчет трубопровода производится под действительную производительность насоса, которая определяется по формуле (9.4)

л/с.

Рассчитаем диаметры главных трубопроводов по формуле (9.5)

мм;

мм.

Согласно выбираем в качестве напорного трубопровода Рукав ¦Л — 20 — 90/55 — У ГОСТ 6286–73.

Согласно выбираем в качестве сливного трубопровода Рукав ¦ Л -12 — 135/80 — У ГОСТ 18 698– — 73.

Основным параметром для выбора гидроаппаратуры является dy — условный диаметр трубопровода.

Предохранительные клапаны, встраиваемые в систему должны удовлетворять следующим требованиям:

.

МПа.

Руководствуясь этими требованиями, выбираем [7, c. 124] клапаны типа Б Г54−32М ТУ2−053−1628−83Е

Гидрораспределители, встраиваемые в систему должны удовлетворять следующим требованиям:

мм,

.

Выбираем гидрораспределитель типа РХ104 410 024/00А .

Основным параметром является рабочий объем:

где Р1 — рабочее давление; Р2- давление в сливной гидролинии; Sn — площадь поршня, Sшт — площадь штока.

.

В инженерной методике принимается:

Р1= Рраб =6.3 МПа, Р2= Рсл.г.л.= 1 Мпа.

==0,3…0,7; принимаем =0,5.

Таким образом, диаметр поршня находится по формуле мм.

Значение диаметра поршня гидроцилиндра также можем определить по формуле:

где действительная подача насоса; заданное значение скорости.

Таким образом

.

Так как в проектируемом приводе необходимо обеспечить как силовые, так и скоростные характеристики, то определим среднее значение:

.

Выбираем гидроцилиндр 70?32?2800 ГОСТ 6540–68.

9.4 Проектирование привода механизма поворота платформы Поворот осуществляется с помощью гидромотора 9 (см. рис. 9.1). Гидромотор должен создавать крутящий момент равный (см. П.2). Выбираем гидромотор [7, с. 63] Г15−24Н.

Характеристики гидромотора

10. Разработка системы управления

10.1 Задачи, решаемые системами управления

1.Силовое управление приводами. Заключается в обеспечении подвода той мощности, которая необходима в данный момент (разгон, торможение, преодоление препятствий и т. д.)

2.Контроль состояния приводов.

Контролируемые параметры:

Сила тока в якоре и обмотке возбуждения двигателя перемещения и двигателя гидравлики.

Температура двигателя перемещения и двигателя гидравлики.

Давление в системе гидравлики.

Скорость движения.

Скорость подъема и опускания.

Положение рулевого колеса.

Положение педали акселератора.

3. Сервисные функции.

Контролируемые параметры:

Заряд аккумуляторной батареи.

Уровень масла в системе гидравлики.

Состояние масляного фильтра.

Взвешивание груза.

Состояние тормозных колодок.

Контроль горизонтальности и вертикальности.

Запись карты работы оборудования.

Связь водителя с диспетчером по радиоканалу.

10.2 Проектирование системы управления Проектируемый электроштабелер имеет следующие исполнительные механизмы — один вентильный двигатель (механизм передвижения); два электродвигателя постоянного тока: один электродвигатель механизма поворота; один электродвигатель гидронасоса, обеспечивающего работу всей системы гидравлики электроштабелера.

Список используемого и необходимого для работы электрооборудования:

лампа освещения;

указатель поворота;

«стоп-сигнал»;

звуковой сигнал;

датчик угла поворота руля — это круговой потенциометр, используется для отслеживания текущего положения рулевого колеса;

датчик угла поворота колес, необходим для отслеживания текущего положения колес;

грузовой датчик, определяет массу подымаемого груза;

датчик измерения текущей высоты подъема вилочного грузозахвата, блокировка механизма подъема происходит при достижении максимальной высоты с максимальным для данной высоты весом;

датчик на педали акселератора — это потенциометр, он действует от педали и устанавливает переменное напряжение, изменяющееся пропорционально скорости движения погрузчика;

датчик температурный — используется термопара. Отслеживает текущую температуру двигателя. При достижении критической температуры двигателя он срабатывает и блокирует дальнейшую работу механизма передвижения;

датчик реверса — предназначен для определения направления движения погрузчика;

датчик угла поворота поворотной платформы — это круговой потенциометр, используется для отслеживания величины угла поворота поворотной платформы с грузозахватом;

датчики крайнего положения вил, блокировка механизма выдвижения вил происходит при срабатывании одного из концевых выключателей.

Вспомогательные датчики, выполняющие сервисные функции:

датчик заряда аккумуляторной батареи;

датчик уровня масла в системе гидравлики;

датчик состояния масляных фильтров;

датчик состояния тормозных колодок;

Для управления двигателем механизма поворота применен импульсный регулятор напряжения постоянного тока (ИРН), который обеспечивает плавный бесступенчатый набор скорости ходового двигателя, что исключает ударные нагрузки на механические узлы. ИРН обеспечивает реверсирование направления движения «на ходу», т. е. когда водитель включает реверс предварительно не затормозив погрузчик, при включении реверса погрузчик принудительно останавливается и начинает движение в обратную сторону. Выберем ИРН производства АО «Комета» — ИРН-40 (Uпит = 40В).

Схема управления вентильным двигателем представлена на рис. 10.1.

Рис. 10.1. Схема управления вентильным двигателем Управление и согласованная работа исполнительных механизмов осуществляется с помощью микропроцессора и сигналов поступающих с датчиков. Выбираем от фирмы производителя систем управления Fastwel модуль центрального процессора модели 4010 (Uпит =5В) и блок питания для него: модель 7112/24 (Uпит=24В).

Питание системы управления осуществляется от аккумуляторной батареи имеющей ёмкость: С=360А-ч. Напряжения снимаемые с батареи: 80В — для питания электродвигателей, 24В — для питания тормозов и остального электрооборудования. Батарея ориентирована на непрерывную работу в течение 5 часов.

11. Технико — экономическое обоснование проекта Экономический эффект будет складываться из двух частей. Первую часть составит эффект от повышения производительности проектируемого электроштабелера по сравнению с базовым вариантом. Вторую часть составит экономический эффект от увеличения количества приемных позиций на складе (см. рис. 11.1).

Рис. 11.1. Схемы складов: адля базового варианта; бдля нового варианта.

Первую часть экономического эффекта можно определить по формуле

(11.1)

где t1пер — стоимость переработки 1 тонны груза при базовом варианте; t2пер — стоимость переработки 1 тонны груза при новом варианте; nгодовой грузооборот.

Стоимость переработки 1 тонны груза можно определить по формуле

(11.2)

где, А — амортизация оборудования; З — зарплата оператора,; Экзатраты на эксплуатацию электроштабелера, (цифра 1 относится к базовому варианту; цифра 2 к новому варианту).

Амортизацию машин можно определить по формуле

(11.3)

где С — стоимость машины; Т — срок службы машины.

Стоимость базового варианта составляет 1 080 000 руб. Предполагаемая стоимость нового варианта составит 1 350 000 руб. Срок службы составит 15 лет.

Подставив численные значения в выражение (11.3), получим Годовой грузооборот можно определить по формуле

(11.4)

где 5 — время непрерывной работы машины в течении 1 смены, ч; 260 — количество рабочих дней в году; среднее время цикла, мин; 1 -масса перемещаемых грузовых единиц, т.

Для базового варианта время цикла составит 6 мин. Для нового варианта время одного цикла составит 4 мин. Подставив численные значения в выражение (11.4), получим Таким образом, по выражению (11.2) определим стоимость переработки 1 тонны груза Экономический эффект от повышения производительности новой машины, согласно формуле (11.1), составит

Экономический эффект от увеличения полезной площади склада можно определить по формуле

(11.5)

где стоимость хранения 1 грузовой единицы при базовом варианте; стоимость хранения 1 грузовой единицы при новом варианте; общее число позиций.

Общее число позиций для базового варианта составит 1200, для нового варианта 1650.

Стоимость хранения 1 грузовой единицы можно определить по формуле

(11.6)

где S — площадь склада; Сск — стоимость аренды 1 м².

Площадь склада составляет 509.12 м2. Стоимость 1 м² составляет 50 руб./ мес.

Таким образом, подставив численные значения в выражение (11.6), получим Подставив значения в выражение (11.5), получим

Таким образом, суммарный экономический эффект от применения нового варианта составит Срок окупаемости нового варианта можно определить по формуле

. (11.7)

Подставив численные значения в выражение (11.7), получим Таким образом, можно сделать вывод, что экономический эффект от использования проектируемой машины составит 229 609 руб./год, срок окупаемости машины составит приблизительно 14 мес.

12. Нормализация факторов производственной среды при эксплуатации электроштабелера

12.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов при эксплуатации электроштабелера Проектируемый электроштабелер предназначен для использования на промышленных складах. В зависимости от рода продукции, которая находится на складе, будут иметь место разные вредные производственные факторы. К общим вредным производственным факторам можно отнести: наличие в воздухе цеха вредных веществ, характерных для продукции хранимой на складе и недостаточное естественное освещение. На оператора электроштабелера в процессе работы возможно воздействие шума, вибраций и т. д., кроме того, также необходимо обеспечить безопасный доступ ко всем узлам и механизмам электроштабелера, требующим профилактического осмотра и обслуживания.

12.2 Вопросы промышленной санитарии

12.2.1 Нормализация микроклиматических параметров на рабочем месте оператора электроштабелера Примем категорию тяжести работы для оператора электроштабелера — 2б.

В соответствии с ГОСТ 12.1.005−88 устанавливаются общие санитарно-гигиенические требования к показателям микроклимата и допустимому содержанию вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Требования к допустимому содержанию вредных веществ в воздухе рабочей зоны распространяются на рабочие места независимо от их расположения.

Показателями, характеризующими микроклимат, являются:

1) температура воздуха;

2) относительная влажность воздуха;

3) скорость движения воздуха;

4) интенсивность теплового излучения.

В производственных помещениях, в которых допустимые нормативные величины показателей микроклимата невозможно установить из-за технологических требований к производственному процессу или экономически обоснованной нецелесообразности, должна быть обеспечена защита работающих от возможного перегревания и охлаждения: системы местного кондиционирования воздуха, воздушное душирование, помещения для отдыха и обогревания, спецодежда и другие средства индивидуальной защиты, регламентация времени работы и отдыха и т. п. В целях профилактики тепловых травм температура наружных поверхностей технологического оборудования или ограждающих его устройств не должна превышать 45 °C.

В соответствии с вышесказанном приводится таблица с допустимыми параметрами состояния микроклимата рабочей зоны (см. Таблицу 12.1).

Таблица 12.1 Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений

В связи с вышеперечисленными требованиями следует установить в помещении склада кондиционеры.

12.2.2 Нормы воздушной среды Для каждого производственного участка должны быть определены вещества, которые могут выделяться в воздух рабочей зоны. При наличии в воздухе нескольких вредных веществ контроль воздушной среды допускается проводить по наиболее опасным и характерным веществам, устанавливаемым органами государственного санитарного надзора.

Для склада готовой продукции характерно наличие в воздухе пыли с примесью диоксида кремния.

Таблица 12.2 Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны

12.2.3 Шум на рабочем месте оператора и методы борьбы с шумом В соответствии с СН 2.3.4/2.1.8. 562−96 устанавливается классификация шума, характеристик и допустимых уровней шума на рабочих местах, общие требования к защите от шума на рабочих местах, шумовым характеристикам машин, механизмов, средств транспорта и другого оборудования (далее — машин) и измерениям шума. Примем предельно допустимый уровень звука на рабочем месте оператора (напряженность средней степени) 80дБА.

Приведем допустимые уровни звукового давления в октавных полосах частот, уровни звука и эквивалентные уровни звука на рабочих местах следует принимать:

для широкополосного постоянного и непостоянного (кроме импульсного) шума:

Таблица 12.3

Проектируемый электроштабелер имеет только электрический и гидравлический приводы. На территории склада будут работать только проектируемые машины. Уровень звука на рабочем месте оператора не превышает предельно допускаемого значения, приведенного в таблице.

12.2.4 Обеспечение норм и требований по освещенности рабочего места Настоящие нормы распространяются на проектирование освещения помещений вновь строящихся и реконструируемых зданий и сооружений различного назначения, мест производства работ вне зданий, площадок промышленных и сельскохозяйственных предприятий, железнодорожных путей площадок предприятий, наружного освещения городов, поселков и сельских населенных пунктов. Проектирование устройств местного освещения, поставляемых комплектно со станками, машинами и производственной мебелью, следует также осуществлять в соответствии с настоящими нормами.

Для освещения помещений следует использовать, как правило, наиболее экономичные разрядные лампы. Использование ламп накаливания для общего освещения допускается только в случае невозможности или технико-экономической нецелесообразности использования разрядных ламп.

Для местного освещения кроме разрядных источников света следует использовать лампы накаливания, в том числе галогенные. Применение ксеноновых ламп внутри помещений не допускается.

Общее освещение склада необходимо обеспечить по разряду IIIб, на рабочем месте оператора по разряду IVб.

Освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения в системе комбинированного, должна составлять не менее 10% нормируемой для комбинированного освещения при тех источниках света, которые применяются для местного освещения. При этом освещенность должна быть не менее 200 лк при разрядных лампах, не менее 75 лк при лампах накаливания.

В помещениях без естественного света освещенность рабочей поверхности, создаваемая светильниками общего освещения в системе комбинированного, следует повышать на одну ступень.

Неравномерность освещенности допускается повышать до 3,0 в тех случаях, когда по условиям технологии светильники общего освещения могут устанавливаться только на площадках, колоннах или стенах помещения.

В производственных помещениях освещенность проходов и участков, где работа не производится, должна составлять не более 25% нормируемой освещенности, создаваемой светильниками общего освещения, но не менее 75 лк при разрядных лампах и не менее 30 лк при лампах накаливания.

Для местного освещения рабочих мест следует использовать светильники с непросвечивающими отражателями. Светильники должны располагаться таким образом, чтобы их светящие элементы не попадали в поле зрения работающих на освещаемом рабочем месте и на других рабочих местах.

Местное освещение рабочих мест, как правило, должно быть оборудовано регуляторами освещения.

Общее освещение должно осуществляться световыми приборами по ГОСТ 6047–75, ГОСТ 8045–82.

Для общего равномерного освещения помещения склада должны применяться светильники с лампами типа ДРЛ и типа НЛВД — при ширине площадки от 20 до 150 м.

Нормы освещенности.

Освещенность пульта управления в кабине электроштабелера должна быть не менее 300 лк.

Требования к освещению помещений промышленных предприятий (КЕО, нормируемая освещенность, допустимые сочетания показателей ослепленности и коэффициента пульсации освещенности) следует принимать по таблице 12.4.

Таблица 12.4

12.2.5 Вибрация на рабочем месте крановщика Допустимые уровни вибрации на рабочем месте оператора крана взяты по СН 2.2.4/2.1.8 566−96 и ГОСТ 12.1.012−90. Нормируемыми показателями вибрационной нагрузки на оператора на рабочих местах в процессе труда являются одночисловые параметры (корректированное по частоте значение контролируемого параметра, доза вибрации, эквивалентное корректированное значение контролируемого параметра) или спектр вибрации, установленные санитарными нормами Минздрава России. Норму вибрационной нагрузки на оператора устанавливают для длительности 8 ч, соответствующей длительности рабочей смены, в зависимости от временной структуры рабочей смены.

Санитарные нормы спектральных показателей вибрационной нагрузки на оператора. Общая вибрация, категория 2 — транспортно — технологическая.

Таблица 12.5

Вибробезопасность труда на предприятиях обеспечиваться:

соблюдением правил и условий эксплуатации машин и введения технологических процессов, использованием машин только в соответствии с их назначением, предусмотренным НД;

поддержанием технического состояния машин, параметров технологических процессов и элементов производственной среды на уровне, предусмотренном НД, своевременным проведением планового и предупредительного ремонта машин;

совершенствованием режимов работы машин и элементов производственной среды, исключением контакта работающих с вибрирующими поверхностями за пределами рабочего места или зоны введением ограждений, предупреждающих знаков, использованием предупреждающих надписей, окраски, сигнализации, блокировки и т. п.;

улучшением условий труда (в т.ч. снижением или исключением действия сопутствующих неблагоприятных факторов).

12.2.6 Неионизирующие излучения К неионизирующим излучениям относятся электромагнитные поля, лазерное излучение, инфракрасное и УФК излучение. На данном участке предприятия данных излучений нет.

12.2.7 Ионизирующие излучения К ионизирующим излучениям относятся рентгеновское излучение, б, в, г излучения. На данном участке предприятия данных излучений нет.

12.3 Техника безопасности

12.3.1 Электробезопасность Электробезопасность регламентируется в данном дипломном проекте следующими стандартами: ГОСТ 12.1.019−79, ГОСТ 12.1.030−81, ГОСТ 12.1.038−82.

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов установлены для путей тока от одной руки к другой и от руки к ногам регламентируются ГОСТ 12.1.038−82.

Напряжения прикосновения и токи, протекающие через тело человека при нормальном (неаварийном) режиме электроустановки, не должны превышать значений, указанных в таблице 12.6.

Таблица 12.6

В соответствии с ГОСТ 12.1.019−79 электробезопасность должна обеспечиваться:

конструкцией электроустановок;

техническими способами и средствами защиты;

организационными и техническими мероприятиями.

Электроустановки и их части должны быть выполнены таким образом, чтобы работающие не подвергались опасным и вредным воздействиям электрического тока и электромагнитных полей, и соответствовать требованиям электробезопасности.

Поэтому на проектируемом электроштабелере устанавливаются защитные кожухи, для недопущения контакта с токоведущими частями, изоляция токоведущих частей, необходима установка знаков безопасности на всех потенциально опасных местах поражения током.

В соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.030−81 защитное заземление или зануление электроустановок следует выполнять:

при номинальном напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока — во всех случаях;

при номинальном напряжении от 42 В до 380 В переменного тока и от 110 В до 440 В постоянного тока при работах в условиях с повышенной опасностью и особо опасных по ГОСТ 12.1.013−78.

На проектируемом электроштабелере установлены двигатели постоянного тока напряжением до 110 В.

12.3.2 Обеспечение безопасного протекания технологического процесса Требования безопасности следует вносить в технологические документы: МК, КТП, КТТП по ГОСТ 3.1102−81. Оформление документов на процессы перемещения грузов на предприятиях — Р 50−111−89.

Требования к погрузочно-разгрузочным работам:

Требования безопасности к погрузке и разгрузке грузов по ГОСТ 12.3.009−76 и Правилам устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов, утвержденных Госгортехнадзором СССР.

Перемещение грузов массой более 20 кг в технологическом процессе должно производиться с помощью подъемно-транспортных устройств или средств механизации.

Масса груза, перемещаемая вручную женщинами, должна соответствовать нормам предельно допустимых нагрузок для женщин при подъеме и перемещении тяжестей вручную, утвержденных в установленном порядке.

Перемещение грузов в технологическом процессе на расстояние более 25 м должно быть механизировано.

Перед началом работы должно быть проверено наличие и исправность погрузочно-разгрузочных устройств, грузозахватных приспособлений и инструментов.

Размеры погрузочно-разгрузочных площадок должны обеспечивать расстояние между габаритами транспортных средств с грузом не менее 1 м. При проведении погрузки и разгрузке вблизи здания расстояние между зданием и транспортным средством с грузом должно быть не менее 0,8 м, при этом должны быть предусмотрены тротуар, отбойный брус и т. п.

При погрузке и разгрузке грузов, имеющих острые и режущие кромки и углы, следует применять прокладки, предотвращающие выход их строя грузозахватных устройств.

Штабелирование грузов в местах промежуточного складирования должно производиться в соответствии с ГОСТ 12.3.009−76.

Дештабелирование грузов должно производиться только сверху вниз.

Для погрузки и выгрузки штучных грузов должны быть предусмотрены специальные площадки (платформы, эстакады, рампы) на высоте пола кузова транспортного средства. Рампы со стороны подъезда транспортных средств должны быть шириной не менее 1,5 м с уклоном не более 5?.

Ширина эстакады, предназначенной для перемещения по ней транспортных средств, должна быть не менее 3 м.

Площадки для проведения погрузочно-разгрузочных работ должны иметь обозначенные границы.

12.3.3 Общие требования безопасной эксплуатации оборудования Требования к транспортированию грузов и транспортным средствам Транспортирование грузов должно выполняться транспортными средствами, соответствующими требованиям ГОСТ 12.2.003−91.

Эстакады, рампы складов подъездных путей должны быть оборудованы колесоотбойными предохранительными устройствами, препятствующими съезду и опрокидыванию транспортных средств.

При постановке транспортных средств под погрузочно-разгрузочные работы должны быть приняты меры, предупреждающие самопроизвольное их движение.

Транспортные средства предприятий должны иметь государственные номерные знаки или регистрационные номера предприятия.

Максимальная скорость движения транспортных средств по территории предприятия и в производственных помещениях должна устанавливаться в зависимости от состояния транспортных путей, интенсивности грузовых и людских потоков, специфики транспортных средств и грузов и обеспечивать безопасность движения.

Транспортирование должно выполняться транспортными средствами, имеющими устройства, исключающие возможность их эксплуатации посторонними лицами. Оставлять транспортные средства можно при условии, если приняты меры, предотвращающие самопроизвольное их движение, а на погрузчиках, кроме того, должен быть опущен поднятый груз.

Груз должен быть размещен, а при необходимости закреплен на транспортном средстве так, чтобы он:

не подвергал опасности водителя и окружающих;

не ограничивал водителю обзорности;

не нарушал устойчивости транспортного средства;

не закрывал световые и сигнальные приборы, а также номерные знаки и регистрационные номера.

Транспортирование грузов должно производиться в таре или оснастке, которая указана в технологической документации на транспортирование данного груза.

Транспортирование опасных грузов по ГОСТ 19 433–88 в таре, не соответствующей ГОСТ 19 822–88, а также при отсутствии маркировки по ГОСТ 14 192–96 и знака опасности по ГОСТ 12.4.026−76 не допускается.

Перевозка людей на транспортных средствах допускается только при наличии дополнительных сидений, выполненных в соответствии с документацией предприятия-изготовителя транспортного средства.

При транспортировании штучных грузов, уложенных выше бортов кузова или на платформе без бортов, они должны быть укреплены.

Автои электропогрузчики следует использовать на площадках с твердым и ровным покрытием.

При перемещении грузов погрузчиками необходимо применять рабочие приспособления (вилочные захваты, крюки, ковши и др.) в соответствии с технологическими документами (МК, КТП, КТТП по ГОСТ 3.1102−81) и ГОСТ 24 366–80.

Погрузчики с вилочными захватами при транспортировании мелких или неустойчивых грузов должны быть оборудованы предохранительной рамкой или кареткой для упора груза при перемещении.

Удлинители вилочных захватов должны быть оборудованы соответствующими защелками или приспособлениями, надежно фиксирующими их на захватах.

При перерывах в работе и по окончании ее груз должен быть опущен.

Производить погрузчиком перемещение крупногабаритных грузов, ограничивающих видимость водителю, следует в сопровождении специально выделенного и проинструктированного сигнальщика.

Не допускается штабелирование груза без кабины или защитной решетки над рабочим местом водителя погрузчика и защитного ограждения каретки грузоподъемного устройства.

ГОСТ 12.1.004−91 устанавливает следующие требования к объектам, пожар на которых может привести к массовой гибели людей должны иметь системы пожарной безопасности, обеспечивающие минимально возможную вероятность возникновения пожара. Конкретные значения минимально возможной вероятности возникновения пожара определяются проектировщиками и технологами при паспортизации этих объектов в установлен ном порядке.

Перечень этих объектов разрабатывается соответствующими министерствами (ведомствами и т. п.) в установленном порядке.

Предотвращение образования горючей среды должно обеспечиваться одним из следующих способов или их комбинаций:

максимально возможным применением негорючих и трудногорючих веществ и материалов;

максимально возможным по условиям технологии и строительства ограничением массы и (или) объема горючих веществ, материалов и наиболее безопасным способом их размещения;

изоляцией горючей среды (применением изолированных отсеков, камер, кабин и т. п.);

поддержанием безопасной концентрации среды в соответствии с нормами и правилами и другими нормативно-техническими, нормативными документами и правилами безопасности;

поддержанием температуры и давления среды, при которых распространение пламени исключается;

максимальной механизацией и автоматизацией технологических процессов, связанных с обращением горючих веществ;

установкой пожароопасного оборудования по возможности в изолированных помещениях или на открытых площадках;

применением устройств защиты производственного оборудования с горючими веществами от повреждений и аварий, установкой отключающих, отсекающих и других устройств.

Предотвращение образования в горючей среде источников зажигания должно достигаться применением одним из следующих способов или их комбинацией:

применением машин, механизмов, оборудования, устройств, при эксплуатации которых не образуются источники зажигания;

применением электрооборудования, соответствующего пожароопасной и взрывоопасной зонам, группе и категории взрывоопасной смеси в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.011 и Правил устройства электроустановок;

применением в конструкции быстродействующих средств защитного отключения возможных источников зажигания;

применением технологического процесса и оборудования, удовлетворяющего требованиям электростатической искробезопасности по ГОСТ 12.1.018;

исключение возможности появления искрового разряда в горючей среде с энергией, равной и выше минимальной энергии зажигания;

ГОСТ 12.4.009−83 устанавливает основные виды пожарной техники, предназначенной для защиты от пожаров предприятий, зданий и сооружений Размещаемые на объекте изделия пожарной техники исполнениям должны соответствовать:

категории производств по взрывной, взрывопожарной и пожарной опасности;

электростатической искробезопасности по ГОСТ 12.1.018−93;

климатическому районированию объекта и категории размещения пожарной техники по ГОСТ 15 150–69;

агрессивности окружающей среды;

значениям параметров внешних вибрационных воздействий.

Пожарная техника должна применяться только для борьбы с пожаром.

Использование пожарной техники для хозяйственных нужд или для выполнения производственных задач запрещается.

Введенные в эксплуатацию пожарные мотопомпы, ручные установки пожаротушения, огнетушители, пожарное оборудование водопроводных сетей, пожарный инвентарь должны иметь учетные (инвентаризационные) номера по принятой на объекте системе нумерации.

Дверцы пожарных шкафов, устройства ручного пуска огнетушителей и установок пожаротушения должны быть опломбированы.

На защищаемом объекте должны быть вывешены планы по ГОСТ 12.1.114−82 с указанием мест расположения пожарной техники.

Пожарная техника, требующая ручного обслуживания или применения, должна размещаться с учетом удобства ухода за ней, наблюдения, использования, а также достижения наилучшей видимости с различных точек защищаемого пространства.

Подходы (подъезды) к месту размещения таких видов пожарной техники должны быть всегда свободными.

Для определения местонахождения стационарно установленной пожарной техники (устройства ручного пуска) должны применяться соответствующие указательные знаки по ГОСТ 12.4.026−76 с расположением их на видном месте на высоте 2−2,5 м от пола как внутри, так и вне помещений. В необходимых случаях должен устанавливаться также знак со смысловым значением «Проход держать свободным» по ГОСТ 12.4.026−76.

13. Технология сборки механизма выдвижения вил Механизм выдвижения вил состоит из восьми рычагов 1−8 (см. рис. 13.1), полуосей 12, 13, 14, 16 и 17, оси 15, каретки с направляющими 10, вил с направляющими 11 и гидроцилиндра 9.

Схема механизма выдвижения вил Сборка осуществляется в следующем порядке:

1. В узлы рычагов 1−8 (см. рис. 13.1) запрессовывают подшипники. Схемы узлов представлены на рис. 13.2 — 13.5.

Рис. 13.2. Схема узлов В и М Рис. 13.3. Схема узлов, А и К Рис. 13.4. Схема узлов C, E и D

Рис. 13.5. Схема узла G

На рис. 13.2 представлена схема узлов В и М. В рычаг 1 (см. рис. 13.2) запрессовывают две втулки 2 и 3 (подшипники скольжения).

На рис. 13.3. представлена схема узлов, А и К. В рычаг 1 (см. рис. 13.3) устанавливаются шариковые радиальные сферические подшипники 4, подшипники фиксируется за счет пружинного опорного кольца 5. Для исключения попадания пыли узел закрывается крышкой 2 с сальниковым кольцом 3.

На рис. 13.4. представлена схема узлов С, Е и D. В рычаг 1 (см. рис. 13.4) устанавливаются шариковые радиальные однорядные подшипники 2, подшипники фиксируется за счет пружинного опорного кольца 3.

На рис. 13.5. представлена схема узла G. В рычаг 1 (см. рис. 13.5) устанавливается шариковый радиальный сферический подшипник 2, подшипник фиксируется за счет пружинного опорного кольца 3.

2. После установки подшипников, в узлы устанавливаем полуоси. Схемы узлов представлены на рис. 13.6 и 13. 7. На ось 15 (см. рис. 13.1) устанавливаем гидроцилиндр.

Рис. 13.6. Схема узлов В и М Рис. 13.7. Схемы узлов С, Е, D и G

На рис. 13.6 представлена схема узлов В и М. В подшипниковый узел рычага 1 (см. рис. 13.7) устанавливается полуось 2. полуось фиксируется пружинным опорным кольцом 3.

На рис. 13.7 представлены схемы узлов С, Е, D и G. Между рычагами 1 (см. рис. 13.7) устанавливается шариковый упорный подшипник 2. Он обеспечивает зазор между рычагами для исключения трения при повороте рычагов относительно друг друга. После этого, в подшипниковые узлы рычагов 1 устанавливается полуось 7 (для узлов С, Е и D)(см. рис. 13.7,а) и ось 7 (для узла G) (см. рис. 13.7,б). Предварительно, на ось 7 (см. рис. 13.7,б) установлен гидроцилиндр 8, который крепится за счет пружинных опорных колец 9. Полуось 7 фиксируется за счет концевой шайбы 5. Для исключения попадания в узел пыли, он закрыт крышками 3 и 4, а между полуосью 7 и крышкой 3 устанавливается сальниковое кольцо 6.

3. На полуоси узлов В и М устанавливаются ролики.

Рис. 13.8. Схема узлов В и М На рис 13.8 приведена схема узлов В и М. На полуось 1 устанавливается шариковый подшипник 3 с роликом 2. В паз оси 1 устанавливается ролик 4. Ролик фиксируется за счет пружинного опорного кольца 5.

4. Далее, производится соединение полуосей. Соединение полуосей 1(см. рис. 13.9) осуществляется за счет муфты 2. Для исключения самопроизвольного отвинчивания муфты, она с двух сторон стопорится гайками 3.

Рис. 13.9. Схема соединения полуосей

5. После выполнения всех перечисленных действий, полученную систему рычагов устанавливаем в направляющие. Крепление системы рычагов к направляющим осуществляется в узлах, А и К с помощью осей. Кроме этого производим крепление гидроцилиндра 9 (см. рис. 13.1) к каретки 10.

Схема крепления рычагов 1, 3, 5 и 7 (см. рис. 13.1) к направляющим 10 представлена на рис. 13.10,а. В направляющую 1 и узел рычага 3 вставляется ось 2. Ось крепится с помощью концевой шайбы 5. Узел закрывается глухой крышкой 4 для исключения попадания пыли в подшипники.

Схема крепления гидроцилиндра к каретке представлена на рис. 13.10,б. Крепление гидроцилиндра 2 к проушинам каретки 3 осуществляется с помощью оси 1. Ось фиксируется с помощью пружинного опорного кольца 4.

Рис. 13.10. а — схемы крепления узлов, А и К к направляющим; б — схема крепления гидроцилиндра к каретке

14. Требования эргономики к проектируемому электроштабелеру

Для выбора нового эстетического решения штабелера необходимо рассматривать наиболее важные элементы по отдельности и оценивать их преимущества и недостатки.

При проектировании крыши электроштабелера можно рассмотреть всевозможные варианты решения. Крыша может быть выполнена в виде рамы с металлическими прутьями. Такое решение обеспечивает достаточную защищенность от падения перемещаемого груза оператора, сидящего в кабине, также такая конструкции предоставляет ему хороший обзор. Существуют решения с частично закрытой крышей, с косыми и прямыми прутьями. В таких случаях защита оператора лучше, чем в первом случае, но обзор похуже. Решение с полностью закрытой крышей обеспечивает наилучшую защиту оператора, но очень сильно затрудняя обзор. Проанализировав всевозможные варианты крыши, стоит выбрать вариант в виде рамы с металлическими прутьями. Конструктивно крыша может быть изогнутой, похожей на козырек, что дает человеку иллюзию захождения в кабину машины как в домик.

Кабина электроштабелера может представлять собой прямоугольник. Спинка кабины, которая находится сзади оператора во время его движения по складу, должна быть на одном уровне с противоположной стороной кабины или чуть-чуть ниже, но так, чтобы человек мог на нее облокотиться и немного отдохнуть. Все углы у нее должны быть сглаженными, чтобы не ощущать неудобства при облокачивании на нее.

Цветовое исполнении может быть всевозможным. Также обшивка электроштабелера может иметь различную форму. Окраска машины может идти в различной последовательности. Один из вариантов: внешние стороны штабелера и его основание с опорами окрашены в один цвет, например, рыжий или в какой-нибудь другой сигнальный цвет, а крыша со своей опорой, внутренняя обивка кабины и грузоподъемник в более спокойный темный цвет. Такое сочетании цветов дает возможность представить штабелер с одной стороны более массивным, но с другой стороны легким. Также можно все оставить также, как и в первом случае, но крышу сделать сигнальным цветом. Это решение дает тоже и массивность и легкость, но в тоже время большую цельность конструкции. Если выкрасить штабелер весь в сигнальный цвет, оставить только темного цвета внутреннюю обивку кабины и грузоподъемник, то конструкция будет выглядеть более устойчивой.

В ходе анализа прототипа и аналогов и поиска оптимального вида отдельных элементов электроштабелёра, приходим к новому эстетическому решению, созданному с учётом конструктивных, эргономических и экономических требований.

Предложено открытое решение крыши, полностью состоящей из решётчатого профиля, обеспечивает достаточный обзор оператору и его защиту.

В меру открытая и в меру закрытая обшивка также обеспечивает необходимые обзор и защиту человека, находящегося в кабине штабелёра. Корпус выполнен из отдельных конструктивных элементов, что делает его дешевле и проще в изготовлении. Форма корпуса не имеет острых травмоопасных углов и создаёт у оператора чувство психологического комфорта — открытости и в тоже время защищенности

Решение корпуса штабелёра не затрудняет доступ оператора в кабину и при этом защищает его, не препятствуя обзору, а также имеет привлекательный внешний вид.

В кабине штабелера человек работает стоя.

Внутреннее устройство кабины позволяет оператору при движении опираться на панель справа от него, также оператор может опереться на заднюю стенку кабины штабелера. Расположение оператора в кабине правым плечом по ходу движения объясняется тем, что обычно у человека правая сторона является доминантной, поэтому правостороннее расположение помогает более точному прицеливанию и захвату, способствует лучшему обзору, быстрой реакции и меньшему напряжению водителя Трёхопорный вариант решения характеризуется хорошей маневренностью, что немаловажно для работы штабелёра в условиях ограниченного пространства помещений с высокими стеллажами и узкими проходами. Сравнительно большой радиус передних колёс снижает требования к качеству покрытия полов в рабочих зонах штабелёра.

Разработан новый оригинальный профиль рамы грузоподъёмника, при этом в конструкции подъёмника использованы стандартные подшипники и крепёжные элементы, что является привлекательным с эстетической точки зрения, а также надёжнее и лучше с конструктивной точки зрения, и, как показала практика, экономически выгоднее для крупных специализированных предприятий. Для обеспечения большой высоты подъёма груза подъёмник выполнен из трёх трёхметровых рам, рамы вставлены друг в друга, и в сложенном состоянии создаётся впечатление цельности и основательности конструкции. Использование схемы грузоподъёмника со свободным ходом вил позволяет ограничиться одним цилиндром, что упрощает конструкцию грузоподъёмника, делает его компактным и обеспечивает оператору хороший обзор. Верх подъёмника завершается кожухом, который не только защищает элементы конструкции грузоподъёмника, расположенные вверху, но и делает его привлекательным с эстетической точки зрения.

Цветовое решение погрузчика соответствует его назначению и выбрано согласно рекомендациям эргономических справочников: желтый цвет стимулирует нервно-мышечную деятельность, способствует психологическому контакту с окружающей средой, при большой насыщенности этот цвет вызывает ощущение угрозы, поэтому его применяют в качестве сигнала предупреждения в целях безопасности, а также для идентификации зрительного образа. Также возможны другие цветографические решения — насыщенные яркие цвета, могущие сыграть роль сигнальных (яркие оранжевый, красный) или в условиях плохой освещённости помещения может рекомендоваться белый.

Таким образом, новое решение совмещает в себе достоинства аналогов и прототипа и содержит оригинальные элементы конструкции, а также соответствует эстетическим, эргономическим и экономическим требованиям. Спроектированная машина имеет внешний вид, отражающий её назначение. В ходе работы сформирован образ машины, предназначенной для эффективного и качественного выполнения погрузочно-разгрузочных работ в условиях ограниченного пространства и больших высот подъёма грузов.

1. Пилипчук С. Ф., Орлов А. Н., Фрейдинов Ю. Л. Транспортные устройства гибких производств: Учебное пособие. -Л.:ЛГТУ, 1990. -104 с.

2. Мачульский И. И., Алепин Е. А. Машины безрельсового напольного транспорта. — М. Машиностроение, 1982.

3. Детали машин: Учеб. для ВУЗов/Л.А. Андриенко, и др. — М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. -544.

4. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.2. — 6-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1982. -584 с., ил.

5. Справочник по электрическим машинам: В 2 т. т. 2/Под ред. И. П. Копылова. — М.: Энергоатомиздат, 1989. -688 с.

6. Александров М. П., Гохберг М. М. и др. Справочник по кранам. В 2 т. Т.1. — Л.: Машиностроение, 1988.

7. Свешников В. К., Усов А. А. Станочные гидроприводы: Справочник. -2-е издание, перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1988. — 512 с.: ил.

8. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.3. — 5-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1979. -557 с., ил.

9. Александров М. П. Грузоподъемные машины. Учебник для вузов. — М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана — Высшая школа, 2000. — 552 с.

10. Александров М. П., Гохберг М. М. и др. Справочник по кранам. В 2 т. Т.2. — Л.: Машиностроение, 1988. — 559 с.

11. Анурьев В. И. Справочник конструктора-машиностроителя: В 3-х т. Т.1. — 6-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1982. -736 с., ил.

Приложение 1

Результаты силового расчета механизма выдвижения вил Рис. П1. Расчетные схема механизма выдвижения вил Таблица П1.1 Результаты силового расчета механизма выдвижения вил для первого расчетного случая (рис. П1, а)

Таблица П1.2 Результаты силового расчета механизма выдвижения вил для второго расчетного случая (рис. П1, б)

Таблица П1.3 Результаты силового расчета механизма выдвижения вил для третьего расчетного случая (рис. П1, в)

Приложение 2

Результаты расчета реакций в рычагах механизма выдвижения вил Рис. П2.1. Расчетная схема для определения реакций в первом рычаге Рис. П2.2. Расчетная схема для определения реакций во втором рычаге Рис. П2.3. Расчетная схема для определения реакций в третьем рычаге Рис. П2.4. Расчетная схема для определения реакций в четвертом рычаге Таблица П2.1 Результаты расчета реакций в рычагах механизма выдвижения вил для первого расчетного случая

Таблица П2.2 Результаты силового расчета механизма выдвижения вил для второго расчетного случая

Таблица П2.3

Приложение 3

Таблица П3.1 Результаты расчета каретки подъемной рамы

Приложение 4

Таблица П4.1 Результаты расчета внутренней рамы

Приложение 5

Таблица П5.1 Результаты расчета промежуточной рамы

Приложение 6

Таблица П6.1 Результаты расчета наружной рамы