ТРАНСПОРТНО-ГРУЗОВЫЕ КОМПЛЕКСЫ. МЕХАНИЗАЦИЯ СКЛАДСКИХ РАБОТ С НАСЫПНЫМИ ГРУЗАМИ

ложения груза на вилах М f C и положения гру-

за по высоте М f h2 .

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Устойчивость вилочных электро- и автопогрузчиков имеет важное значение для нормальной эксплуатации, охраны труда и сохранности грузов. Эти машины часто используются в весьма неблагоприятных условиях эксплуатации: движение по неровной поверхности площадок; движение по кривым с малым радиусом; при трогании с места и торможении погрузчика; в начале и в конце подъёма или при опускании груза; при маневрировании с погрузчиком; при подаче груза в штабель значительной высоты и сталкивании его с вил; при максимальном наклоне рамы грузоподъемника в сторону штабеля; при маневрировании автопогрузчика с ковшом, заполненным грузом и поднятым в крайнее верхнее положение при наклонном положении грузоподъемника в сторону опрокидывания; при движении погрузчика под уклон и экстренном сильном торможении [4, 13].

Наиболее опасной операцией по условиям устойчивости считается сталкивание или скатывание круглых грузов с поднятых и наклоненных вперед вил, поэтому в инструкциях по эксплуатации погрузчиков указывается, что подобная работа допустима лишь при наличии надежной опоры под вилами. Во всех этих случаях на погрузчик, кроме статистических нагрузок, действуют динамические нагрузки, влияющие на его устойчивость.

При работе погрузчиков на открытых площадках опасным является воздействие сильного ветра. Ветровая нагрузка определяется при удельном давлении ветра 400 Н/м2 для погрузчиков, работающих в портах, и 250 Н/м2 для остальных погрузчиков.

Устойчивость погрузчика обеспечивается до тех пор, пока равнодействующая всех сил, действующих на погрузчик, находится в пределах опорного контура машины, а при выходе за пределы его погрузчик теряет устойчивость.

Аналитически устойчивость погрузчиков рассчитывается аналогично расчету устойчивости кранов, но с учетом специфики их устройства и эксплуатации.

180

В практике для определения устойчивости вилочных электро- и автопогрузчиков применяется экспериментальный метод на специальном стенде с наклоняемой платформой (рис. 5.15), которая позволяет изучать силы, действующие на погрузчик во все периоды его работы [11].

Рис. 5.15. Схема положений погрузчиков при экспериментальном определении устойчивости с помощью наклонной платформы: а – определение продольной устойчивости; б – определение поперечной устойчивости

В ходе статистических испытаний имитируется действие продольных сил инерции при торможении погрузчика и центробежных сил, возникающих при его поворотах. На платформу устанавливают погрузчик с заторможенными ходовыми колесами. Показателем устойчивости является предельный угол наклона платформы до начала отрыва от нее соответствующих колес (или колеса) погрузчика, т.е. до начала его опрокидывания. Для предохранения от опрокидывания к погрузчику сверху прикрепляются предохранительные канаты так, чтобы натяжение их не оказывало силового влияния в начальный момент потери устойчивости.

Для фронтальных погрузчиков с противовесом предусматриваются четыре вида испытаний: два на продольную и два на поперечную боковую устойчивость. Каждый вид испытаний учитывает устойчивость погрузчика при штабелировании груза и нахождении его в движении.

181

Продольная устойчивость при штабелировании

Груз должен быть поднят на максимальную высоту. Положение грузоподъемника перпендикулярно плоскости опорной платформы. Платформа с погрузчиком наклонена к горизонтальной плоскости на 4 %, или 2°17' для погрузчиков грузоподъемностью до 5 т и на 3,5 % или 2° – для погрузчиков от 5 до 10 т.

Опорная линия передних колес погрузчика параллельна оси поворота платформы. Погрузчик в этом положении сохраняет равновесие.

При испытаниях груз принимается соответственно грузоподъемности погрузчика и должен представлять собой однородный клуб, ребро которого равно удвоенному вылету центра тяжести груза, указанного на диаграмме. На вилах груз устанавливается так, чтобы его центр тяжести находился в средней продольной плоскости погрузчика. Если испытываются погрузчики с высотой подъема груза свыше 3,2 м, у которых по соображениям устойчивости грузоподъемность при подъеме выше указанного уровня должна снижаться, вес груза берется согласно допускаемой величине. При использовании грузозахватных приспособлений испытательный груз берётся согласно диаграмме грузоподъемности приспособления.

При наклоне платформы погрузчик удерживается тормозам. Если стояночный тормоз не в состоянии удержать машинy, допускается использование других средств, которые не вызывают возникновения дополнительных внешних сил. Перед началом испытаний проверяется давление в пневмошинах погрузчика, которое должно точно соответствовать паспортному значению. Для определения начала наклона погрузчика используют бумажные или тонкие металлические листы, подкладываемые под колеса, которые должны оторваться в первую очередь при наклоне платформы. После начала отрыва колес листы можно свободно двигать.

Требование продольной устойчивости при штабелировании можно получить из уравнения моментов всех сил относительно ребра возможного опрокидывания (рис. 5.15, а), тогда коэффициент запаса продольной устойчивости при штабелировании получим:

где α1 – фактический или полный угол наклона погрузчика, град.

182

Вследствие просадки шин передних колес, прогиба рамы грузоподъемника, разгрузки задних колес и рессор погрузчика наклоняется относительно платформы дополнительно на угол ∆α. По данным Калининградского ВНИИ электротранспорта, ∆α = от 1° до 1°30'. Большее значение откосится к погрузчикам на пневматических шинах при большой высоте подъема.

Полный угол наклона погрузчика α1 α α , град.

Продольная устойчивость при движении

Номинальный груз поднят на высоту 300 мм от пола. Грузоподъемник максимально отклонен назад. Платформа наклонена к горизонтальной плоскости на 18 %, или 10°12'. Погрузчик должен сохранять равновесие.

Высота подъема груза 300 мм измеряется до нижней точки груза, вил или другого приспособления над платформой. Испытание имитирует условия, возникающие при неожиданном торможении полностью нагруженного погрузчика, движущегося вперед с максимальной скоростью. Платформа наклоняется на 18 %, эта величина принята Международной федерацией подъемно-транспортного машиностроения на основе анализа результатов проведенных исследований как оптимальная, удовлетворяющая современным требованиям безопасности. При этом условии тормозной путь погрузчика, движущегося по скоростью 12 км/ч, должен быть не более 3 м.

Коэффициент запаса продольной устойчивости при движении можно получить при соблюдении условия:

ту 300 мм от уровня пола, и максимально отклоненной назад раме

Поперечная устойчивость при штабелировании

Грузоподъемник максимально отклонен назад. Груз поднят на наибольшую высоту. Погрузчик устанавливается на платформу таким образом, чтобы линия, проведенная через центр заднего управляемого моста и середину переднего приводного колеса, была параллельна оси поворота наклоняемой платформы. Задние управляемые колеса установлены так,

183

чтобы они были параллельны оси поворота платформы с расчетом получения максимального сопротивления скольжению.

Плоскость, на которой устанавливается погрузчик, наклонена к горизонтальной плоскости на 6 %, или 3°26'. Погрузчик должен сохранять равновесие.

Коэффициент запаса поперечной устойчивости погрузчика при штабелировании можно получить при соблюдении условия (рис. 5.15, б):

где Н и h – соответственно высота центра тяжести груза и погрузчика;

d и l0 – соответственно расстояние центра тяжести груза и погрузчика от линии возможного опрокидывания на горизонтальной площадке.

На рис. 5.15, б: I–I – линия опрокидывания, II–II – ось поворот платформы.

Поперечная устойчивость при движении без груза достигается, когда грузоподъемник максимально отклонен назад и вилы подняты на высоту 300 мм. Плоскость, на которой находится погрузчик, должна быть наклонена к горизонтальной плоскости на (15 + 1,1∙V) %, где V – максимальная скорость ненагруженного погрузчика, км/ч, но не более 50 % для погрузчиков грузоподъемностью до 5 т и не более 40 % для погрузчиков грузоподъемностью от 5 до 10 т.

Погрузчик устанавливается на платформе, как и в предыдущем случае. В этом положении он должен сохранять равновесие. Это требование может быть выражено коэффициентом запаса поперечной устойчиво-

сти погрузчика при движении без груза при соблюдений условия:

поскольку tgα 0,15 0,11 V ,

α1 arctg 0,15 0,11 V α .

Последние два испытания имитируют силы, действующие на погрузчик, при повороте его с грузом и без груза, в результате чего учитывается действие центробежной силы и силы тяжести.

184

При имитации реальных условий погрузчик устанавливается на платформе так, чтобы линия, соединяющая середину одного из передних колес с серединой задней оси (или задним колесом в трехколесной машине), была параллельна оси наклона платформы. Чтобы погрузчик не сползал при наклоне, его задние колеса устанавливается параллельно оси платформы. Центробежная сила, действующая на поворачивающийся погрузчик, равна:

mV 2 r ,

где m – приведенная масса погрузчика с грузом и без груза, кг; V – скорость движения, м/с;

r – радиус поворота центра тяжести, м. Погрузчик будет устойчив при повороте, когда:

mV 2 r m g tgα .

Угол α определяет скорость, при которой погрузчик остается устойчивым при повороте на заданном радиусе.

Для погрузчиков, работающих в узких проходах с выдвижной грузоподъемной рамой, кроме приведенных испытаний, проводятся испытания проверки задней продольной устойчивости погрузчика при штабелировании с грузом и без груза, а также испытание, имитирующее условия, возникающие при неожиданном торможении порожнего погрузчика, движущегося назад с максимальной скоростью. Наклон платформы при этом испытании определяется по формуле:

15 0,5α 1,55V , %,

где α – максимальный уклон в %, преодолеваемый погрузчиком. Установка на платформе погрузчиков для работы в узких проходах

при испытании продольной устойчивости производится аналогично фронтальным погрузчикам, а при испытаниях боковой устойчивости зависит от конструкции ходовой части и устанавливается так, что ось возможного опрокидывания погрузчика параллельна оси наклона платформы.

185

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1 Основные габаритные размеры электропогрузчика (модели) в мм:

длина с вилами …………………………………………………………………..

ширина …………………………………………………………………………...

высота при опущенных вилах ………………………………………………….

высота при наибольшем подъеме вил …………………………………………

длина вилочного захвата ………………………………………………………..

расстояние от стенок вил до оси передних колес ……………………………..

база ……………………………………………………………………………….

ширина колеи задних колёс …………………………………………………….

ширина колеи передних колёс ………………………………………………....

диаметр задних колёс …………………………………………………………...

диаметр передних колёс ………………………………………………………...

вес погрузчика, Н ………………………………………………………………..

Перед проведением испытаний устойчивости погрузчика необходимо определить основные расчётные размеры исследуемой машины (рис.

5.16):

–расстояние от центра тяжести груза до спинки вил с;

–расстояние от спинки вил до центра переднего колеса x;

–базу погрузчика у;

–расстояние от центра тяжести груза до пола площадки h2.

Рис. 5.16. Схема расположения расчётных замеров

2 Описание стенда. Стенд представляет собой наклонную платформу и состоит из следующих узлов: платформы; механизма наклона; пульта управления; выдвижной площадки; угломера; высотомера; датчиков опрокидывания погрузчика; приспособлений для крепления погрузчиков.

186

Погрузчик, подлежащий испытанию, устанавливается в соответствующее положение на платформу, которая при включении механизма наклоняется. Наклон производится до тех пор, пока заднее колесо погрузчика не оторвётся от платформы, т.е. погрузчик потеряет устойчивость. Угол, при котором наступила потеря устойчивости, фиксируется.

3 После замеров груженый погрузчик устанавливается на платформе так, чтобы ведущая ось погрузчика была параллельна наклоняемой кромке платформы (рис. 5.17, положение II). Груз и погрузчик тщательно крепятся: груз с поддоном – к вилам погрузчика: погрузчик – к передвижной балочке, установленной на платформе. Под заднее колесо погрузчика устанавливается датчик, позволяющий фиксировать момент отрыва заднего колеса от платформы, что соответствует началу опрокидывания.

Рис. 5.17. Схема к определению коэффициента устойчивости погрузчика

Данная проверка погрузчика на устойчивость соответствует положению погрузчика при разгрузке груза на максимальной высоте. Несмотря на то что ездить с поднятым грузом запрещено, все же некоторые манипуляции во время рабочего цикла неизбежны. Например, наклон рамы грузоподъемника вперёд и назад, передняя и задняя подачи.

Испытания проводится с номинальным грузом, поднятым на максимальную высоту. Положение центра тяжести груза от спинки вил должно соответствовать диаграмме нагрузок для данного погрузчика (так, для погрузчика ЭП-103 расстояние до центра тяжести груза от спинки вил при ис-

187

пользовании полной грузоподъёмности должно быть 500 мм). При испытании модели погрузчика учитывать переводной коэффициент по отношению к натуральной машине.

Положение грузоподъемника вертикально (перпендикулярно к плоскости платформы). Перпендикулярность установки грузоподъемника определяется отвесом.

Для предотвращения соскальзывания погрузчика во время испытания его устанавливают на ручном тормозе. Ведущие колеса дополнительно заклиниваются.

Перед испытанием еще рад проверяется правильность установки погрузчика и груза:

–параллельность ведущей оси погрузчика наклоняемой кромке платформы;

–вертикальное положение рамы грузоподъемника – отвесом;

–положение центра тяжести груза по высоте – замером;

–расстояние от центра тяжести груза до спинки вил – замером. Данные заносятся в таблицу лабораторной тетради.

После тщательной проверки включается механизм наклона платфор-

мы (механизм наклона платформы включается механиком).

Наклон производится до того момента, пока на пульте управления не загорится световой сигнал, что соответствует отрыву заднего колеса, т.е. потере погрузчиком устойчивости. После прекращения подъема платформы замеряется угол наклона, при котором наступила потеря устойчивости.

Для дополнительного контроля одновременно замеряется высота подъема края платформы (hs). Угол, при котором наступило предельное равновесие, подсчитывается по формуле:

tgδ hs l0 ,

где l0 – длина платформы (от шарнира до края платформы), м; hs – высота подъема края, платформы, м.

Опыт повторяется три раза. Данные замеров заносятся в таблицу лабораторной тетради, определяется среднее значение.

Во время испытания погрузчик должен сохранить равновесие при наклоне платформы до 4 % к горизонтали, что соответствует углу наклона

2°18'.

188

Вторая серия опытов проводится при той же установке погрузчика: груз поднят на высоту 300 мм от уровня пола, рама вертикальна. Высота подъема груза замеряется высотомером от пола платформы до верхней кромки вил (см. рис. 5.17, положение II). Положение центра тяжести груза замеряется от пола платформы до центра тяжести груза.

На основе данных испытаний после соответствующих расчетов определяется положение суммарного центра тяжести системы груз– погрузчик по высоте, коэффициент грузовой устойчивости, составляются грузовые характеристики.

где c – расстояние от спинки вилок до центра тяжести груза; h2 – высота подъема груза.

4 Определение коэффициента грузовой устойчивости по данным развески. Коэффициент грузовой устойчивости погрузчика или надежности против опрокидывания в сторону груза определяется на основании данных развески, т.е. на основании определения нагрузок на оси и колеса погрузчика. Развеска погрузчиков производится на обычных автомобильных весах или при помощи тензодинамометров. При выполнении работы студенты пользуется имеющимися на кафедре данными развески, полученными по второму способу.

Зная нагрузку на оси, определяют сумму моментов относительно точки опрокидывания. Положение точки опрокидывания принято считать по центру переднего колеса А (рис. 5.16):

М г с x K у Р1 y

где Р1 – нагрузка на заднюю ось погрузчика без груза на вилах, кН; у – база погрузчика, определяемая путем замера, мм;

с– расстояние от центра тяжести груза до спинки вил, мм;

х– расстояние от спинки вил до оси опрокидывания, мм; Kу – коэффициент устойчивости.

Полученный коэффициент устойчивости сравнивается со значением, принятым в России.

189