2328

Внастоящее время появилась возможность устранить эти недостатки и сделать фронтальные пневмоколесные погрузчики энергосберегающими. В монографии решается комплексная задача: усовершенствование параметров пневмоколесных фронтальных погрузчиков на основе развития методики проектирования и придания фронтальному погрузчику энергосберегающих качеств на основе принципа уравновешивания сил тяжести стрелы, ковша, рычагов и элементов гидропривода, связанных со стрелой (см. раздел 1). Геометрические размеры погрузочного оборудования выбирают, учитывая размеры погрузчика, основного ковша и базового шасси.

Втабл. 4.1, 4.2 приведены значения основных параметров погрузочного оборудования для погрузчиков типоразмерного ряда.

опорной поверхностью и другие параметры, указанные в табл. 4.1, 4.2. Наряду с параметрами, для которых имеются рекомендации по их выбору, обратим внимание на параметр высоты уступа zУСТ –

величину опускания днища ковша на уступ ниже уровня опорной поверхности.

Для параметра высоты уступа zУСТ (рис. 4.1,а) в литературе отсутствуют рекомендации о его целесообразности и величине.

поверхностью, а благодаря наличию зазора ST между поршнем и донышком гидроцилиндра исключается их соударение, устраняются динамические нагрузки в рабочем оборудовании и гидроцилиндре.

Для обоснования высоты уступа zУСТ необходимо исходить из величины тормозного пути ST поршня в гидроцилиндре стрелы. Тормозной путь поршня в гидроцилиндре составляет долю от полного

погрузчику ПК-75, большие значения – погрузчику ПК-2. По формуле (4.1) изменение высоты уступа для типоразмерного ряда погрузчиков составляет zУСТ 0,081 0,180 м. Предельные значения zУСТ соответствуют погрузчикам ПК-2 и ПК-75. Аналогичный диапазон изменения имеет параметр zСТР , определяющий положение вершины B1 стрелы с ковшом на уступе (см. рис. 4.1,а).

Рассмотренные параметры высоты уступа zУСТ и zСТР позволяют сформировать конструктивный параметр ковша zК , определяемый по

Параметр zК представляет собой высоту расположения шарнира соединения ковша со стрелой над плоскостью передней стенки ковша

(см. рис. 4.1,а,б).

Важнейшим параметром рабочего оборудования является длина стрелы Lc (м), для которой получена корреляционная функция от грузоподъемности QП (т) для размерного ряда погрузчиков:

На рис. 4.4, 4.5 представлены графики зависимости высоты погрузки ковша HП и вылета ковша lП при максимально поднятом ковше, опрокинутом на выгрузку, для грузоподъемного ряда фронтальных погрузчиков. Корреляционные функции этих зависимостей имеют вид

Рис. 4.5

Рис. 4.4

Графики зависимостей вырывного плеча RB и размера aK положения оси переднего моста погрузчика в системе координат Oyz представлены на рис. 4.6, 4.7.

Корреляционные функции зависимостей имеют вид

ные функции можно использовать только для предварительного выбора параметров с целью их последующего уточнения аналитическими методами.

4.2. Технологические функции гидроцилиндра стрелы фронтального погрузчика

Гидроцилиндры подъема и опускания стрелы фронтального погрузчика являются ведущим звеном рабочего оборудования, осуществляющим операции подъема, опускания и позиционирования стрелы в произвольных положениях. Основными позициями рабочего оборудования являются предельные нижнее и верхнее положения стрелы.

В нижнем положении стрелы при быстром опускании происходят удары поршня о донышко гидроцилиндра, которые влияют на долговечность работы гидроцилиндра и погрузчика. В верхнем предельном положении при быстром подъеме удары поршня о донышко цилиндра возбуждают колебания рабочего оборудования всего погрузчика. Поэтому при создании фронтального погрузчика необходимо исключить рассмотренные негативные явления или свести их к минимальному рациональному уровню.

Для строительных фронтальных погрузчиков малой грузоподъемности ПК-2, ПК-3 рациональным может оказаться конструктивное исполнение рабочего оборудования, при котором гидроцилиндры стрелы обеспечивают установку ковша в нижнее предельное положение на уступ. Величина уступа может составлять zУСТ =0,08 0,12 м. Для этой цели можно использовать гидроцилиндры стрелы без тормозных устройств в нижнем и верхнем положениях (рис. 4.9). В этом варианте использования при копании грунта на уровне опорной поверхности колес при опускании ковша удар поршня о донышко гидроцилиндра не происходит только при опускании ковша, передняя стенка которого установлена в положение копания, т.е. горизонтально. Если оператор опускает стрелу с запрокинутым ковшом, то поршень гидроцилиндра стрелы опускается в нижнее предельное положение, осуществляя ударное воздействие на донышко гидроцилиндра.

Для строительных погрузчиков средней и большой грузоподъемности целесообразно использовать гидроцилиндры с тормозными гидравлическими устройствами в верхнем и нижнем предельных положениях (рис. 4.10). Принцип работы тормозного устройства заключается в следующем.

При подходе стрелы к нижнему предельному положению тормозной плунжер 8 на поршне перекрывает выходное отверстие для жидкости из поршневой полости гидроцилиндра.

С этого момента жидкость выдавливается из поршневой полости через зазор, образованный диаметром тормозного плунжера и диаметром отверстия в нижнем донышке гидроцилиндра. Величина этого зазора может изменяться по ходу поршня при торможении путем выполнения тормозного плунжера переменного диаметра. Тормозной механизм обеспечивает плавное торможение рабочего оборудования, уменьшая динамические воздействия на фронтальный погрузчик.

Для обеспечения нормальной работы гидронасоса рабочего оборудования и предохранительных клапанов гидросистемы погрузчика в гидроцилиндр стрелы дополнительно введен обратный

клапан 10 с пружиной 11, установленные у входного штуцера 6 гидроцилиндра 1 в корпусе 9. При подъеме стрелы рабочая жидкость от насоса подается по штуцеру 6 в поршневую полость гидроцилиндра.

При этом в связи с тем, что входной канал в поршневую полость закрыт тормозным плунжером 8, происходит подъем обратного клапана 10 и осуществляется свободная подача рабочей жидкости в поршневую полость 7 гидроцилиндра стрелы.

Такое техническое решение позволяет повысить долговечность работы насосов рабочего оборудования за счет исключения пиковых предельных нагрузок в нижнем положении стрелы.

При использовании эффективных тормозных устройств в гидроцилиндрах стрелы возможно создание рабочего оборудования при отсутствии уступа, т.е. можно принимать zУСТ =0.

4.3. Аналитическая связь параметров рабочего оборудования

Для последующего анализа полученных параметров используем рис. 4.1, на котором показаны параметры погрузочного оборудования для стрелы с ковшом внизу и в верхнем предельном положениях для ковша, опрокинутого при погрузке в транспортное средство.

На рис. 4.1 угол 0 вырывного плеча RB с передней стенкой ковша можно определить по формуле

В

В нижнем положении ковш погрузчика опущен на уступ, при этом передняя стенка ковша параллельна опорной поверхности и оси Oy. Рассматривая геометрические параметры (см. рис. 4.1,а) как систему замкнутых геометрических векторов, запишем уравнения проекций векторов контура CBDEFKLO на оси Oy и Oz:

Аналогичным образом можно установить связь параметров, используя векторный контур СB1D1E1 на рис. 4.1,а. При проецировании векторов на оси Oy и Oz имеем уравнения

Используя рис. 4.1,б для ковша и стрелы в положении начала черпания, можем записать два уравнения для векторного контура

СB1D1E1:

Из шести полученных уравнений (4.11) – (4.16) определим некоторые основные параметры рабочего оборудования. Из (4.14) определим

Из (4.11) определим

Из (4.16) определим

Углы 1, 2 , 3 стрелы отсчитываются от горизонтальной плоскости, проходящей через шарнир соединения стрелы с порталом. Максимальный угол полного вращения стрелы погрузчика равен сумме модулей обозначенных углов:

СТР 1 2 .

При этом необходимо учитывать, что эти размеры зависят в свою очередь от давления воздуха в шинах при их деформации и величин вертикальных реакций на колеса фронтального погрузчика. После выбора основных параметров рабочего оборудования необходимо выбрать и обосновать параметры механизма подъема стрелы и управления ковшом. Для решения этой задачи необходимо использовать математическую модель кинематики механизмов рабочего оборудования, основанную на методе преобразования координат и методе кинематических треугольников.