2

УДК 630*3

Технология и оборудование лесозаготовок. Технологическое оборудование челюстных погрузчиков и погрузчиков-штабелеров [Текст] : метод. указания к лабораторной работе для студентов специальности 170400 (150405) – Машины и оборудование лесного комплекса / Н. С. Смогунов, Ф. В. Пошарников, А. И. Серебрянский, Д. С. Кутищев, В. Ю. Заплетин ; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». – Воронеж, 2007. – 44 с.

Печатается по решению редакционно-издательского совета ГОУ ВПО «ВГЛТА»

Научный редактор д-р техн. наук, проф. Ф.В. Пошарников

Рецензент д-р техн. наук, проф. К.Р. Казаров

Николай Степанович Смогунов Феликс Владимирович Пошарников Алексей Иванович Серебрянский Дмитрий Сергеевич Кутищев Владимир Юрьевич Заплетин

Технология и оборудование лесозаготовок

Технологическое оборудование челюстных погрузчиков и погрузчиков-штабелеров

Методические указания к лабораторной работе для студентов

специальности 170400 (150405) – Машины и оборудование лесного комплекса

Подписано в печать 16.11.07. Формат 60х84 1/16. Объем 2,75 п. л. Усл.-печ. л. 2,56. Уч.-изд. л. 3,22. Тираж 50 экз. Заказ

ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» РИО ГОУ ВПО «ВГЛТА». УОП ГОУ ВПО «ВГЛТА»

394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева,8

3

ВВЕДЕНИЕ

Погрузка леса челюстными погрузчиками получила наиболее широкое распространение, так как применение их позволяет значительно повысить производительность труда на лесозаготовках и полностью устранить ручные тяжелые и опасные операции при захвате и отцепке леса. Кроме того, челюстные погрузчики могут также использоваться на разгрузке подвижного состава, штабелевке леса и других работах.

Челюстные погрузчики перекидного типа применяют на погрузке заготовленного леса на подвижной состав лесовозного транспорта в условиях лесосеки. Базой погрузчиков являются колесные и гусеничные тракторы.

Рабочие органы с грузом и без него поворачиваются в одной вертикальной плоскости над базовой машиной на угол до π рад. (1800).

Высокая продольная устойчивость погрузчиков позволяет им работать в условиях значительных уклонов и выполнять погрузку без разворота самой машины.

Погрузчики перекидного типа имеют общую конструктивную основу навесного технологического оборудования и отличаются друг от друга некоторыми конструктивными исполнениями отдельных узлов.

Погрузчики – штабелеры манипуляторного типа применяют для погрузки и штабелевки круглых лесоматериалов на нижних лесных складах. Они имеют навесное оборудование, смонтированное на базе тракторов.

Помимо штабелевочных работ и сброски древесины в воду, лесоштабелеры могут выполнять зачистку берегов от обсохшей древесины и другие виды работ.

Сплоточно – транспортно – штабелевочные агрегаты для береговой сплотки и транспортирования пучков с прицепами без управления и с управляемыми прицепами позволяют механизировать процесс береговой сплотки как на затопляемых, так и на незатопляемых площадях, включая формирование пучков, их транспортировку и сброску на отведенное место, но с укладкой только в один ряд по высоте.

Погрузчики на пневмоколесном ходу обладают большой маневренностью, относительно небольшими габаритами и малой собственной массой.

В зависимости от типа, погрузчики на пневмоколесном ходу бывают с двигателем внутреннего сгорания и с электроприводом.

Настоящее методическое указание составлено в соответствии с программой по дисциплине "Технология и оборудование лесопромышленных предприятий" для специальности 170400 (150405).

Основная цель методического указания - углубить знания, полученные студентами на лекциях, ознакомить их с конструкциями наиболее

4

распространенными и перспективными челюстными погрузчиками, погрузочно-штабелевочными и транспортными машинами, а также с некоторыми конструкциями подобных машин зарубежных стран.

Студенты знакомятся с правилами эксплуатации и техникой безопасности при работе на этих машинах, оценивают техническое состояние технологического оборудования и изучают все операции по подготовке машин к работе.

Предусматривается самостоятельная подготовка к лабораторной работе.

1 ЧЕЛЮСТНЫЕ ЛЕСОПОГРУЗЧИКИ

1.1 Типы челюстных лесопогрузчиков, применяемых на погрузке лесоматериалов

Челюстной лесопогрузчик представляет собой трактор, оснащенный специальным навесным оборудованием для захвата лесных грузов. Применение грузозахвата челюстного типа позволило полностью исключить тяжелый и опасный труд на зацепке и отцепке почек и значительно повысить производительность труда. Основное назначение тракторных челюстных лесопогрузчиков - погрузка хлыстов и деревьев на лесосеке на лесовозный транспорт. Они могут также использоваться на штабелевке в запас хлыстов и деревьев на погрузочных пунктах и нижних складах и некоторых других работах.

По принципу действия рабочих органов тракторные челюстные лесопогрузчики делятся на три типа: фронтальные, поворотные и перекидные.

Лесопогрузчик фронтального типа может только поднимать и опускать груз. Для погрузки лесоматериалов на лесовозный транспорт он должен каждый раз разворачиваться с грузом на площадке или же совершать прямолинейные движения через лесовозную дорогу. Погрузка с разворотом создает неудобства в работе, ухудшает устойчивость лесопогрузчика, приводит к разрушению погрузочной площадки.

При погрузке с переходом через лесовозную дорогу снижается производительность лесопогрузчика из-за увеличения протяженности ходов и требуется многократное перемещение лесовозного транспорта при его загрузке. У лесопогрузчика поворотного типа захват с грузом может не только подниматься и опускаться, но и поворачиваться относительно базового трактора в горизонтальной плоскости. Погрузка хлыстов или деревьев с разворотом пачки в горизонтальной плоскости неудобна из-за их большой длины.

Лесопогрузчик перекидного типа обеспечивает поворот захвата с грузом в вертикальной плоскости на угол близкий 3,14 рад. (180°) при неподвижном базовом тракторе. Благодаря этому схема работы лесопогрузчика значительно упрощается, что позволяет сократить цикл погрузки или штабелевки. Кроме того, такие челюстные лесопогрузчики лучше удовлетворяют условиям работы на лесосеке. Однако конструктивно они более сложны.

5

Челюстные лесопогрузчики могут быть на гусеничном или колесном ходу. На лесозаготовках в нашей стране нашли применение тракторные челюстные лесопогрузчики перекидного типа. Все они обслуживаются одним рабочим-оператором и позволяют полностью исключить ручной труд на погрузке хлыстов и деревьев.

1.2 Гусеничные челюстные лесопогрузчики

Гусеничные челюстные лесопогрузчики получили широкое распространение на лесозаготовках. Схема рабочего процесса погрузчиков перекидного типа приведена на рис. 1.1.

Рис. 1.1 Схема рабочего процесса погрузчиков перекидного типа

а– захват хлыстов; б – зажим хлыстов захватом; в – транспортное положение; г

–укладка хлыстов на лесовозный автомобиль; 1 – стрела; 2 – нижняя подвижная челюсть; 3 –верхняя неподвижная челюсть.

1.2.1 Лесопогрузчик П-2А

Лесопогрузчик П-2А (рис. 1.2.) разработан ЦНИИМЭ совместно с Красноярским заводом лесного машиностроения и выпускается на базе гусеничного трактора Т-100 МГП-1.

Чтобы обеспечить безопасность оператора, кабина трактора защищена ограждением 8, представляющим собой П - образную раму, к горизонтальному брусу которой прикреплены стальные листы.

Навесное технологическое оборудование лесопогрузчика состоит из рамы, стрелы, двух коромысел, челюстного захвата, механизма раскрытия и закрытия челюстей, щита и гидросистемы.

Рама 1 - основание грузоподъемного устройства лесопогрузчика и состоит из двух боковин коробчатого сечения и двух балок - передней и задней. Боковины и балки жестко соединены между собой. Передней балкой рамы крепится к кронштейнам на лонжеронах рамы трактора, а задней к специальным мостам.

6

Рис. 1.2 Погрузчик П-2А 1 – рама; 2 – силовой гидроцилиндр коромысла; 3 – коромысло; 4 –

подрессорник; 5 – силовой гидроцилиндр стрелы; 6 – стрела; 7 – нижняя челюсть; 8 – ограждение кабины; 9 – силовой гидроцилиндр подъема и опускания нижней челюсти; 10 – верхняя челюсть.

кронштейнам на картере заднего трактора. Такое крепление рамы позволило сохранить ходовые качества базового трактора.

Стрела 6 П-образной формы, сварной конструкции и состоит из двух продольных балок коробчатого сечения. Балки концами шарнирно прикреплены к раме и в передней части жестко соединены поперечной связью в виде трубы. Стрела, служащая для подъема и переноса груза из переднего положения в заднее, удерживается в рабочем положении и поворачивается двумя парами гидроцилиндров 2, 5 и коромыслом 1.

Коромысла предназначены для передачи усилий гидроцилиндров на стрелу при ее повороте, выполнены из двух стальных листов и шарнирно посажены на оси поворота стрелы. Передние концы коромысел шарнирно соединены с гидроцилиндрами стрелы, а задние при помощи гидроцилиндров с задней балкой рамы.

Рама, стрела и коромысла с гидроцилиндрами представляют собой механизм подъема и переноса груза из переднего положения в заднее.

Гидроцилиндры стрелы и коромысел связаны общей нагнетательной магистралью. Включаются в работу соответствующие гидроцилиндры автоматически в зависимости от соотношения плеч при повороте стрелы и коромысла. При включении механизма на подъем и перенос груза сначала начинают работать гидроцилиндры коромысел и поворачивают стрелу относительно шарнира на угол 1,67 рад. (96°). Затем вступают в работу гидроцилиндры стрелы, которые поворачивает ее еще на 1,67 рад.

При включении механизма на возвращение стрелы для набора очередной пачки рабочая жидкость поступает в штоковые полости гидроцилиндров. При

7

этом начинает работать сначала гидроцилиндры стрелы, а затем гидроцилиндры коромысел.

Челюстной захват установлен на переднем конце стрелы и состоит из нижней 7 и верхней 10 челюстей. Нижняя челюсть подвижная и включает два клыка коробчатого сечения, связанных между собой двумя трубами. Для лучшего формирования пачки наружные концы клыков связаны между собой стальной призмой. При погрузке древесины нижняя часть внедряется в штабель, отделяет от него пачку и зажимает ее в захвате. Для этого она соединена фланцами с осями звездочек механизма раскрытия и закрытия челюстей.

Верхняя челюсть неподвижная и выполнена в виде двух стоек, жестко установленных на переднем конце стрелы. Каждая стойка надежно крепится на балке рамы при помощи пальца и болтов. При наборе пачки стойки служат упорами, а при укладке пачки на лесовозный транспорт или в штабель - направляющими, по которым скатываются хлысты (деревья). Для ограничения объема набранной пачки на нижней челюсти имеются козырьки.

Механизм закрытия и открытия челюстей состоит из двух звездочек, насаженных на оси на шлицах, двух отрезков пластинчато-роликовой цепи и двух гидроцилиндров 9. Цепи одним концом присоединены к штокам гидроцилиндров, установленных на балках рамы, а вторым - закреплены на звездочках. Оси звездочек на концах имеют фланцы для соединения с фланцами нижней челюсти. Такая конструкция механизма раскрытия и закрытия челюстей позволяет поворачивать нижнюю челюсть относительно стрелы на угол до 4,1 рад. (230°), что вполне достаточно для набора и формирования пачки или погрузки одиночных хлыстов.

Механизм закрытия и открытия челюстей работает следующим образом. При подаче рабочей жидкости в поршневую полость гидроцилиндров штоки выдвигаются, нижняя челюсть под действием собственного веса опускается и захват раскрывается. Цепь при этом наворачивается на звездочку. При подаче рабочей жидкости в штоковую полость, шток перемещается внутрь цилиндра и тянет за собой цепь. В результате звездочка поворачивается в обратном направлении, нижняя челюсть поднимается и захват закрывается.

Гидросистема служит для привода в действие рабочих органов лесопогрузчика и состоит из двух шестеренчатых насосов НШ-46, трехзолотникового гидрораспределителя, шести гидроцилиндров, маслопроводов предохранительного клапана, двух перепускных клапанов и масляного бака с фильтрами. Магистральные маслопроводы выполнены из цельнотянутых труб, гибких шлангов высокого давления и распределительных коробок. Предохранительный и перепускные клапаны предохраняют гидросистему от перегрузок. Чтобы уменьшить скорость опускания стрелы, гидроцилиндры стрелы и коромысла снабжены дроссельными клапанами.

Чтобы уменьшить нагрузку на главную балансирную рессору ходовой части погрузчика и повысить его поперечную устойчивость, с обеих сторон

8

рамы против осей натяжного колеса гусениц установлены подрессорники. Основные части подрессорников - цилиндрические пружины, штоки и ограничители.

Внастоящее время на базе челюстного лесопогрузчика П-2А разработан

ивыпускается лесопогрузчик П-2С, предназначенный для применения в северных и восточных районах страны с низкими температурами. Конструктивно он несколько отличается от П-2А. Так, основные узлы навесного оборудования изготовлены из стали повышенной хладостойкости. Гидравлический привод не имеет соединений и может работать без предварительного разогрева при температуре до -55° (благодаря применению в качестве рабочей жидкости специального масла ВМГЗ). Кабина оператора оборудована теплоизоляцией и устройством для обогрева в зимнее время. Для быстрого запуска двигателя в зимнее время на погрузчике установлен подогреватель ПЖБ-44.

1.2.2 Лесопогрузчик ПЛ-1А

Лесопогрузчик ПЛ-1А (рис. 1.3) перекидного типа предназначен для погрузки сортиментов, хлыстов и деревьев на лесовозный транспорт и для штабелевки древесины.

Рис. 1.3 Лесопогрузчик ПЛ-1А

1 – трактор ТДТ-55; 2 – рама; 3 – стрела; 4 – опорные катки; 5 – гидроцилиндр; 6 – нижняя поворотная челюсть; 7 – механизм поворота челюсти; 8 – верхняя неподвижная челюсть; 9 – крышка кабины; 10 – защитный козырек; 11 – механизм поворота стрелы; 12 – основной гидроцилиндр; 13– вспомогательный гидроцилиндр; 14– кожух трансмиссии

Состоит из базового трелевочного трактора ТДТ-55А, с которого сняты погрузочный щит и лебедка. На специальной раме шарнирно закреплена стела 3

сверхней неподвижной челюстью 8, нижней поворотной челюстью 6

смеханизмом ее поворота 7, механизмом подъема стрелы, состоящим из двух главных силовых гидравлических цилиндров 12 и одного среднего

9

вспомогательного гидроцилиндра 13. Нижняя челюсть поворачивается при помощи силового гидроцилиндра 5. Для увеличения продольной устойчивости трактора натяжные колеса гусениц заменены опорными катками 4. Механизм поворота стрелы и трансмиссия трактора сверху закрыты кожухом 14, а крыша кабины – стальным листом 9.

Рама является базой для размещения технологического оборудования и представляет собой сварную конструкцию прямоугольной формы. К раме приварены нижние корпусы разъемных подшипников для установки в них вала стрелы. В задней части рамы имеются проушины для установки главных силовых гидроцилиндров стрелы и вспомогательного цилиндра.

Стрела изготовлена из двух продольных фигурных балок, соединенных полым валом. Вал установлен в подшипниках на раме трактора. На валу имеются рычаги 11 для соединения стрелы со штоками главных силовых гидроцилиндров подъема и опускания стрелы, а также проушины для соединения со штоком вспомогательного цилиндра и места для установки кулачка управления переключением двухпозиционного реверсивного гидрораспределителя. В передней части стрелы на продольных балках закреплены гидроцилиндры механизма поворота нижней челюсти, штоки которых соединены роликовой цепью с поворотной звездочкой. Звездочки насажены на шлицевой вал с фланцами для болтового крепления с фланцами вала нижней челюсти захвата. Вал свободно вращается в подшипниках скольжения, втулки которых запрессованы в корпусы, в свою очередь вваренные в боковые листы головки стрелы. Поворот стрелы из крайнего переднего положения до вертикального осуществляется двумя главными силовыми гидроцилиндрами. Через вертикальное положение стрела переводится вспомогательным гидроцилиндром. В этот момент кулачок управления, закрепленный на валу, переключает золотник гидрораспределителя на подачу жидкости в поршневую полость главных силовых гидроцилиндров, поршни в которых начинают двигаться в обратном направлении, и стрела поворачивается в заднее крайнее положение, стрела поворачивается в обратном порядке.

Полный угол подъема и опускания стрелы равен 199°, поэтому вспомогательный гидроцилиндр, работающий без переключения полостей последние 26°30',при опускании пачки в крайнее положение работает с противодавлением. При переводе стрелы из крайнего заднего положения в переднее рукоятка распределителя устанавливается в нижнее положение. При сливе масло фильтруется в фильтре. При давлении в гидросистеме свыше 15 МПа срабатывают перепускные клапаны и масло сливается в бак.

Челюстной захват (механизм захвата) (рис. 1.4) служит для забора и зажима погружаемой пачки лесоматериала при переносе ее через кабину трактора для погрузки. Состоит из двух неподвижных стоек, подвижной нижней челюсти, двух звездочек, двух шлицевых осей, двух специальных роликовых цепей и двух гидроцилиндров захвата. Специальная роликовая цепь,

10

звездочка и шлицевая ось преобразуют поступательное движение штока гидроцилиндра захвата во вращательное движение нижней челюсти, соединенной болтами с фланцем шлицевой оси. Роликовая цепь одним концом соединяется со штоком гидроцилиндра, другим - со звездочкой. На пальцах цепи находятся ролики, которые при движении перекатываются по направляющим планкам. Звездочка имеет отверстие под палец для соединения с одним из концов роликовой цепи. Центральное шлицевое отверстие звездочки служит для соединения звездочки со шлицевой осью.

Рис. 1.4 Челюстной захват

а- стойка захвата челюстного погрузчика 1 - планка; 2,4,5,7 - обечайки; 3

-лист; 6 - втулка; б - нижняя челюсть захвата челюстного погрузчика: 1 - фланец; 2 - козырек; 3 - клык; 4,5 - поперечные трубы; 6 – призма.

Стойка (рис. 1.4 а) при наборе пачки выполняет роль ограничителя, а при погрузке - направляющих, по которым пачка скатывается на лесовозный транспорт. Стойка представляет собой сварную конструкцию, состоящую из двух боковин и обечаек. Крепление стойки осуществлено при помощи четырех проушин и пальцев.

Нижняя челюсть (рис. 1.4 б) - основной рабочий орган, служит для сбора пачки и прижима ее к стойкам при перемещении лесоматериала во время погрузки. Она состоит из двух боковин, соединенных между собой поперечными связями. Нижняя челюсть имеет специальные фланцы для соединения с осями звездочек.

Процесс погрузки состоит из набора пачки челюстным захватом, обжатия ее, подъема, перемещения лесопогрузчика к подвижному составу, укладки пачки на коники и возвращения погрузчика для набора следующей пачки.

11

Погрузчик работает в зоне между деревьями (хлыстами), уложенными параллельно лесовозной дороге и подвижным составом.

1.2.3 Лесопогрузчик П-19А

Челюстной тракторный погрузчик П-19А (рис. 1.5) разработан ЦНИИМЭ совместно с Красноярским заводом лесного машиностроения и выпускается на базе гусеничного трактора ТТ-4.

Рис. 1.5 Погрузчик П-19А 1 – рама; 2 – стрела; 3 –гидроцилиндры коромысла; 4 – коромысло; 5 –

гидроцилиндры стрелы; 6 – гидроцилиндры подъема и опускания нижней челюсти; 7 – нижняя челюсть; 8 – верхняя челюсть (стойка); 9 – механизмы подъема и опускания челюсти; 10 – ограждение кабины; 11 – защитный кожух.

Навесное технологическое оборудование унифицировано с погрузчиком П-2А и представляет собой съемное оборудование, которое крепится посредством специальных кронштейнов к раме трактора болтовыми соединениями. Болтовой способ крепления погрузочного устройства позволяет сохранить трелевочное оборудование на транспорте.

Технологическое оборудование состоит из следующих узлов и механизмов: основной рамы, механизма подъема, состоящего из стелы 2 и двух коромысел 4, две пары гидроцилиндров 3, 5, механизма захвата, состоящего из двух звездочек 9, двух специальных роликовых цепей, нижней челюсти 7, приводящейся в работу парой гидроцилиндров 6 и двух стоек (верхней челюсти) 8, защиты кабины 10, гидросистемы.

Гидросистема погрузчика состоит из двух шестеренчатых насосов НШ46Л, один из которых устанавливается дополнительно с приводом от носка коленчатого вала, трехзолотникового гидрораспределителя типа 269, двух дроссельных клапанов, масляного бака, манометра и системы маслопроводов.

12

1.2.4 Лесопогрузчики ПЛ-2, ЛТ-188 (ЛТ-188А), ПЛ-1В, ПЛ-1Г, ПЛ-3,

ЛТ-65, ЛТ-73.

Погрузчик ПЛ-2 представлен на рис. 1.6.

Рис. 1.6 Челюстной лесопогрузчик ПЛ-2 1 – рама; 2 – защитный кожух; 3 – карданные валы 4 – коромысло; 5 –

гидросистема; 6 –защита кабины; 7 –стрела; 8 – стойка; 9 – челюсть нижняя.

Он предназначен для погрузки деревьев, хлыстов и сортиментов на лесовозный транспорт. Он может быть использован при штабелевке лесоматериалов и для других погрузочно-разгрузочных работ на лесных складах. Навесное оборудование погрузчика смонтировано на тракторе ТТ-4, и состоит из рамы, стрелы, коромысел, механизма захвата, защитного ограждения кабины, защитного кожуха и гидравлической системы.

Челюстной лесопогрузчик ЛТ-188 состоит из базовой машины 2 и навесного технологического оборудования, включающего раму 4, стрелу 7, механизм поворота стрелы в вертикальной плоскости, челюстной захват 1, механизм раскрытия и закрытия челюстей и гидросистемы (рис. 1.7).

Рис. 1.7 Самоходный челюстной лесопогрузчик ЛТ-188А

1 – захват, 2 – базовая машина, 3 – коромысло, 4 – рама, 5,6 – гидроцилиндры 7 – стрела.

14

Челюстной лесопогрузчик ЛТ-65 (рис. 1.10) имеет то же назначение, что и предыдущие погрузчики.

Рис. 1.10 Лесопогрузчик ЛТ-65 1 – поворотное основание; 2 – стрела; 3, 4 – гидроцилиндры, 5 – стойка; 6

– нижняя челюсть; 7 – защитное ограждение кабины.

Навесное оборудование смонтировано на базе трактора ТТ-4 и состоит из механизма подъема и захвата, нижней челюсти, защитного кожуха, ограждения кабины и гидросистемы.

Челюстной лесопогрузчик ЛТ-73 (рис. 1.11) имеет то же назначение, что и предыдущие погрузчики.

Рис. 1.11 Лесопогрузчик ЛТ-73 1 – стрела; 2, 3 – две пары силовых гидроцилиндров; 4 – стойки; 5 – нижняя

челюсть; 6 – гидроцилиндры; 7 – ограждение кабины.

Навесное оборудование смонтировано на базе трактора Т-130Г-1 и состоит из рамы, механизма подъема, механизма захвата, подрессорников и гидросистемы.Техническая характеристика основных марок гусеничных челюстных погрузчиков представлена в табл. 1.