7.5. Технологические схемы применения автопогрузчиков. Расчет производительности

На Рис.7.10. представлены наиболее часто встречающиеся в практике эксплуатации автопогрузчиков технологические схемы их

Рис.7.10. Технологические схемы применения автопогрузчика

а-подхват груза на вилы; б-транспортное положение; в-укладка груза; г-положение перед укладкой груза; д-укладка груза в штабель; е-опускание груза.

применения. Расстояние между клыками грузовых вил зависит от габаритов груза. Последовательность выполнения операций при погрузке груза на автомобиль и его штабелировании понятны из схемы Рис.7.10. Приведенные варианты не исчерпывют всех возможностей применения этих машин.

Технически возможная производительность за 1 час работы автопогрузчика определяется по формуле

П_Ч =60К_ГР *Q/ T (7.5)

где Q —номинальная грузоподъемность ,

К_ГР — коэффициент использования грузоподъемности ,

Т — время цикла, мин.

Коэффициент К_ГР =m_СР /Q , (7.6)

где m_CР — средняя величина груза, перемещаемого автопогрузчиком за один цикл.

Время цикла Т включает в себя сумму затрат времени на каждую операцию технологического процесса погрузки или укладки груза.

Эксплуатационная сменная производительность определяется по формуле: П_СМ =Z*П_Ч *К_Э = 60Z*К_ГР *К_Э /T , (7.7)

где Z — продолжительность смены, час;

К_Э — коэффициент использования автопогрузчика по времени.

(К_Э =0.4...0.8). Годовую эксплуатационную производительность определяют с учетом сменности и числа рабочих дней в году (272 рабочих дня, 59 выходных, 24 рабочих дня на проведение ТО и ТР).

7.6. Расчеты элементов конструкции автопогрузчиков

7.6.1. Расчет параметров механизма подъема

На начальных этапах расчетов механизма подъема груза, когда неизвестны силы тяжести элементов конструкции, при определении сопротивлений подъему груза рекомендуется пользоваться данными табл.3 [3]. Обозначения величин соответствуют Рис. 7.11.

Таблица 7.3.

Данные для расчета параметров гидроцилиндра механизма подъема груза

	Грузоподъемность, кН
Данные для расчетов	5	10	20	32	50	100
Размеры вил(Lxbxs),см Расстояния, см l b b1 l1 l2 а Диаметр основных катков DК ,см Масса каретки с вилами mK , кг Масса выдвижной рамы с плунжером цилиндра и траверсой, поднимаемых вместе с грузом, отнесенная к одному метру высоты подъема груза.	73x10x2.5 50 54 5 6 4 37 8 120 40	80х10х3.6 50 55 5.5 6.5 4.5 40 9.8 150 60	100х15х4 60 66 6 7 5.5 47.5 11 280 70	110х15х6 60 67.5 6.5 12 10 60 11 500 120	110х15х6 60 69 8.5 12.5 10.2 70 13 660 135	158х20х8 75 89 12 17.5 14.5 95 18 1180 300

Усилие на штоке гидроцилиндра подъема определяется при вертикальном положении механизма и максимально поднятом грузе. Обозначения величин соответствуют Рис. 7.11.

G_K , G_B — силы тяжести, соответственно, каретки с вилами и выдвижной рамы с плунжером цилиндра подъема, траверсой и роликами;

S — усилие натяжения в одной ветви грузовых цепей;

Н — высота подъема груза, см;

l — расстояние от ц.т. груза до стенки вил, см;

Рис. 7.11. Расчетная схема механизма подъема груза

а₁ , а₂ — расстояния по вертикали между катками каретки и выдвижной рамы, см;

с — расстояние по вертикали между нижним катком каретки и верхним катком выдвижной рамы, см;

D_k , d_k — наружний и внутренний диаметры основных катков, см;

D_K^! , d_н^! — наружний и внутренний диаметры боковых катков, см;

W₁ — cопротивление подъему груза и подъемной каретки с вилами;

W₂ — сопротивление подъему выдвижной рамы с плунжером, траверсой и грузовыми цепями;

W₃ — сопротивление качению основных катков по направляющим;

W₄ — сопротивление качению боковых катков по направляющим

Необходимое усилие на плунжере гидроцилиндра для подъема груза и преодоление всех сопротивлений

S_Ц =W ₁ +W ₂ +W ₃ +W₄ (7.8)

Сопротивление подъему груза, каретки с вилами, выдвижной рамы с плунжером, траверсой и грузовыми цепями

W₁ +W₂ = + , (7.9)

где ₁ ,₂ — механические КПД цепной передачи и гидроцилиндра. ₁ =0.98; ₂ =0.96.

Масса выдвижной рамы с плунжером

m_B =m*l_B , (7.10)

где m_В — масса выдвижной рамы с плунжером цилиндра и траверсой, отнесенная к одному метру высоты подъема, кг/м (принимать по табл.7.7); l_В — длина выдвижной рамы, определяемая по выражению: l_В =0.5 Н+а₁ +D_K .

При максимально поднятых вилах расстояние по вертикали между основными катками наружной и внутренней рам принимается как а₁ =а. При этом нагрузки на катки (реакции опор) наружной R_H , внутренней R_В рам и каретки Rк принимаются равными

R_K =R_H =R_B = , (7.11)

где b, b₁ — плечи приложения сил Q_H и G_K относительно оси передней ветви грузовых цепей.

Кроме нагрузок R_H и R_В на опорные катки рам действуют нагрузки R¹_H и R¹_B от пары сил 2F, возникающих от внецентренного закрепления грузовых цепей на корпусе гидроцилиндра подъема относительно оси плунжера на плече l₂ . При этом можно принимать R¹_H = R¹_B . Сопротивление качеию основных катков по направляющим

W₃ = . (7.12)

Общий коэффициент сопротивления качению катков

w= (7.13)

где f — коэффициент трения качения, см; f  0.04;  — условный коэффициент трения, учитывающий качение шариков или роликов по дорожке внутреннего кольца подшипника. =0.015.

Пара сил 2F= (7.14)

где S — усилие в одной ветви грузовых цепей; Н₁ — высота от оси шарового шарнира гидроцилиндра подъема до оси роликов,через которые перекинуты грузовые цепи. Ориентировочно можно принимать

Н₁ =Н + а, (7.15)

где Н — наибольшая высота подъема грузовых вил, см.

Усилие в одной ветви грузовой цепи

(7.16)

Зная пару сил 2F можно определить нагрузку на верхний каток наружной рамы (7.17)

где h — расстояние от оси нижнего катка выдвижной рамы до оси роликов грузовых цепей . Можно принимать h= (H/2)+a.

При подъеме груза возникают сопротивления от нагрузок, возникающих на боковых катках каретки, наружной и внутренней рам, которое может быть определено по формуле

(7.18)

где X_К , X_Н , X_В — реакции опор на боковых катках соответственно каретки, наружной и внутренней рам.

При этом (7.19)

(7.20)

(7.21)

Здесь   3^о — угол бокового крена автопогрузчика,

с — расстояние по высоте между нижним катком каретки и верхним катком наружной рамы, см;

m₁ — расстояние от оси основного катка до конца выдвижной рамы. Можно принимать с = 0.5H — a и m₁ = 6 см.

Общий коэффициент сопротивления качению боковых катков

(7.22)

где — наружный диаметр бокового катка, ;

d^/ _K — диаметр оси катка; d^/ _K 0.6 ; — коэффициент трения скольжения, =0.1.

Диаметр плунжера гидроцилиндра подъема определяется по формуле , (7.23)

где Z — число гидроцилиндров, работающих одновременно;

Р — потери давления в напорной линии от насоса до цилиндра; 0.96 — механический КПД гидроцилиндра; _Н =0.98 — КПД пары шарнирных подшипников крепления гидроцилиндра. Величину Р можно либо рассчитать, либо принять Р=0.12Р.

S_Ц — усилие на штоке гидроцилиндра подъема груза.

Ход штока (плунжера) гидроцилиндра принимается равным половине высоты подъема груза, то есть 0.5Н.

Побор насоса. По заданной скорости подъема груза (V_Г =20...30 м/мин), диаметру плунжера D (мм) определяется необходимый расход насоса: л/мин,

где i =2 — кратность цепного полиспаста.

По расчетному значению Q выбирают серийный насос. Действительное значение скорости подъема груза (максимальное) определяется по формуле

V_гmax = м/мин, (7.24)

где П_Н —максимальный расход (производительность) выбранного насоса (л/мин). Все другие параметры гидропривода рассчитываются в соответствии с разделом 2.4.

Грузовые вилы рассчитывают по сложному напряженному состоянию — растяжению с изгибом. Опасным сечением принимается сечение А-А Рис.7.9.. Растягивающая сила при этом рассчитывается по выражению Р=0.66 К_Д *Q_Н ; изгибающий момент М=0.66 Q_H * l. Здесь К_Д — коэффициент динамичности нагрузок; Q_H — номинальная грузоподъемность автопогрузчика. При расчетах рекомендуется принимать К_Д =1.2. Суммарное нормальное напряжение

(7.25)

Здесь F и W соответственно площадь и момент сопротивления изгибу сечения клыка грузовых вил (сечения А-А Рис.7.9.). Допускаемое напряжение для материала клыка следует определять по выражению []=2/3*_Т , (7.26)

где _Т — предел текучести материала.