Устройство подъемного механизма кузова самосвала грузоподъемностью 25 тонн

СОДЕРЖАНИЕ

 

1. Устройство подъемного  механизма кузова самосвала грузоподъемностью  25 тонн...................................................................................3

2. Определение действующих,  технологических, внешних, динамических  нагрузок на элементы подъемного  механизма кузова самосвала..................................................................................................................8

3. Методика расчета действующих  сил.....................................................10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Устройство подъемного  механизма кузова самосвала грузоподъемностью  25 тонн

Механизированная  разгрузка современных самосвалов осуществляется в результате подъема (наклона) платформы назад или на боковые стороны. На некоторых грузовых автомобилях механизированная разгрузка сыпучих грузов из платформ осуществляется принципиально другими способами [1]. Основные из таких разгружающих устройств:

По  способу подъема платформы современные  самосвалы разделяют на три принципиально отличные группы.

1. Самоопрокидывающиеся самосвалы. Платформа самосвалов наклоняется под действием собственного веса и веса груза. Эти самосвалы конструктивно наиболее просты. Принцип самоопрокидывания использовался на первых самосвалах вагонеточного типа. Недостаток этого способа состоит в том, что шасси самосвала в конце наклона платформы воспринимают большие динамические нагрузки. Способ самоопрокидывания используется на самосвалах малой и средней грузоподъемности, на специальных короткобазных строительных транспортных машинах — думторах.
2. Полусамосвалы — это главным образом прицепы и полуприцепы, реже автомобили, которые разгружают, наклоняя платформу стационарным краном на месте разгрузки. Полусамосвалы используют при массовых перевозках грузов к постоянным пунктам приемки. В этих условиях они рентабельны, так как в их конструкцию не входят сложные и дорогостоящие механизмы для подъема платформы, повышающие массу конструкции. Важным преимуществом полусамосвалов является то, что при разгрузке не происходит потери боковой устойчивости, а недостатком— ограниченная область их использования.

3. Самосвалы  с принудительным подъемом платформы.  Это самая многочисленная группа  современных автомобилей и автопоездов-самосвалов. В конструкции самосвалов предусмотрены механизмы для подъема платформы. Источником энергии для привода подъемного механизма самосвала может служить мускульная сила человека или стационарный источник энергии, расположенный на месте разгрузки самосвала (в большинстве случаев это электрическая сеть, к которой подключается электродвигатель самосвала, реже используется сеть сжатого воздуха); у подавляющего большинства современных самосвалов — собственный двигатель автомобиля или тягача.

Самосвалы с полностью механизированным  подъемом платформы, для чего используется энергия автомобильного двигателя, имеют в настоящее время наибольшее распространение.

Энергия, необходимая для подъема платформы, передается гидравлически, пневматическим, электрическим, механическим и комбинированным приводами. На большинстве современных самосвалов применяются гидравлические подъемные механизмы. Привод насоса гидравлических подъемных механизмов осуществляется, как правило, от двигателя автомобиля через коробку отбора мощности. В некоторых случаях для привода насоса на самосвалах большой грузоподъемности используют отдельный (автономный) двигатель.

Применение  гидравлических подъемных механизмов позволяет снизить затраты времени  на подъем и опускание платформ, повысить надежность и безопасность работы. Вследствие малого износа трущихся деталей срок службы гидравлических подъемных механизмов соответствует сроку службы самосвала, а иногда и превышает его.

В современных  конструкциях получали распространение  телескопические гидроцилиндры одностороннего действия, устанавливаемые под платформой, шестеренные масляные насосы, агрегатированные с коробкой отбора мощности, которую крепят болтами к привалочной поверхности люка коробки передач. Включение в работу гидросистемы обеспечивает кран управления. При подаче масла под давлением к гидроцилиндру звенья начинают выдвигаться и воздействуют на платформу, обеспечивая подъем одного ее края. Для ограничения угла наклона платформы и повышения надежности гидросистемы устанавливают ограничители угла.

Кроме того, на самосвалах некоторых моделей  в конструкцию подъемного механизма  вводится ряд вспомогательных устройств:

- устройства для ускоренного возврата платформы после разгрузки в транспортное положение;

- устройства для фиксации платформы в транспортном положении;

- пневматический или электрический привод включения и выключения коробки отбора мощности и управления краном гидропривода;

- порционеры для распределения рабочей жидкости на два или несколько гидроцилиндров в равном количестве;

- устройства для встряхивания платформы, для удаления прилипших остатков груза;

- устройства для блокировки (выключения) рессор при разгрузке для повышения боковой устойчивости автомобиля;

- предохранительные устройства, делающие невозможным включение в работу гидроцилиндра при запертых или неправильно подготовленных шарнирах платформы (у самосвалов с разгрузкой на две или три стороны);

- гидровыводы для подключения гидравлических подъемных механизмов прицепов.

Современные гидравлические системы подъемных механизмов, несмотря на их общее целевое назначение, имеют существенные различия в конструкции элементов, но могут быть унифицированы.

На  рисунке 1 дан схематический чертеж подъемного механизма автомобиля-самосвала. Основными узлами гидропривода являются: коробка отбора мощности, масляный насос, кран управления, масляный бак, трубопроводы и телескопический гидроцилиндр. Картер коробки отбора мощности 1 крепится болтами к привалочной поверхности люка отбора мощности коробки передач с правой стороны. На оси 12, имеющей возможность перемещаться вправо и влево, на двух шариковых подшипниках установлено промежуточное зубчатое колесо 17, которое находится в постоянном зацеплении с колесом 14, расположенным в картере коробки отбора мощности на двух шариковых подшипниках. К картеру коробки отбора мощности болтами крепится шестеренный масляный насос 2.

Ось 16 шестерни масляного насоса через шлицевую втулку 15 и шлицевой валик 13 соединена с колесом 14 коробки отбора мощности. Чтобы привести в действие масляный насос 2, ось 12 перемещается вправо (вперед по ходу автомобиля); при этом насаженное на оси 12 промежуточное зубчатое колесо 17 входит в зацепление с колесом 18 блока зубчатых колес заднего хода коробки передач. Перемещение оси 12 осуществляется переводом рычага 4, качающегося на оси 6, из положения а в положение б.

Для безударного  введения в зацепление зубчатого  колеса 17 с колесом 18 при работающем двигателе предварительно нажимают до отказа на педаль сцепления; после включения сцепления масляный насос приходит во вращение и начинает перекачивать масло из масляного бака 9 через обратный клапан 22 по трубопроводу 3 в телескопический цилиндр 11. Звенья 10 телескопического гидроцилиндра под давлением масла начинают выдвигаться и воздействуют на платформу. После полного выдвижения звеньев цилиндра давление масла в гидросистеме поднимается до 12—13 МПа; при этом давлении отжимается шарик 21 предохранительного клапана, и масло начинает перепускаться в бак по трубопроводу 8. Чтобы в системе предельное давление действовало непродолжительно, масляный насос после полного выдвижения звеньев цилиндра должен быть отключен переводом рычага 4 из положения б обратно в нейтральное положение а.

Для того чтобы опустить платформу, рычаг 4 переводят из положения а в положение в. При этом через промежуточную скобу 5, шарнирно соединенную с рычагом, происходит перемещение золотника 19 вправо и открывается проход маслу из полости цилиндра по трубопроводу 3 через каналы в корпусе крана управления 20, по трубопроводу 8, через масляный фильтр 7 в масляный бак 9. Выдавливание масла из полости цилиндра в масляный бак происходит под действием усилия, создаваемого пустой опускающей платформой.

Чтобы остановить груженую или пустую платформу в любом промежуточном  положении, нужно рычаг 4 установить в положение а; при этом золотник 19 крана управления разобщает полость цилиндра с масляным баком, обратный клапан 22 препятствует перепуску масла через гидронасос, а промежуточное зубчатое колесо 17 оказывается выведенным из зацепления с колесом 18 коробки передач; масляный насос не работает.

Рисунок 1 – гидропривод  автомобиля-самосвала

2. Определение действующих, технологических, внешних, динамических нагрузок на элементы подъемного механизма кузова самосвала

Характер  нагружения элементов несущей системы  при разгрузке самосвала и возникающие в них усилия зависят от особенностей конструктивного исполнения автомобиля, положения центра масс главным образом груза и кузова, а также от расположения колес на опорной поверхности.

Для выявления основных зависимостей кинематики и статики несущей  системы самосвала при разгрузке  рассмотрим ее обобщенную модель. Данная модель представляет несущую систему пятью блоками: рама 1, платформа 2, передняя 5 и задняя 4 подвески, подъемный механизм 3, определяющими только основные геометрические размеры. На рисунке 2 показана схема конструкции с разгрузкой назад.

Опорные точки модели несущей системы А. В, С и D соответствуют точкам поверхности контакта колес по базе L и колес 2В автомобиля. Модель несущей системы отнесем к правовинтовой прямоугольной системе координат xyz (рисунок 2 б). Начало координат совместим с серединой линии АВ. Ось z ориентируем против направления веса G. Плоскость yz проходит через опорные точки А и В.

Положение автомобиля на опорной поверхности относительно горизонтальной плоскости ху может быть определено координатами z_A, z_b, z_c и z_d опорных точек А, В, С и D или угловыми параметрами: продольным у и поперечными z₂ и z₃ соответственно для передних и задних опорных точек.

Параметр  сх₀ определяет взаимный поворот задней CD и передней АВ опорных линий или поворот одного сечения несущей системы относительно другого, т. е. ее закручивание относительно продольной оси. Таким образом, в отличие от параметров продольного у и поперечного z уклонов опорной поверхности, определяющих повороты несущей системы как жесткого тела, параметр сх₀ определяет закручивание или, точнее, перекос несущей системы автомобиля относительно ее положения, когда все четыре опорные точки располагаются на плоскости. При абсолютно жесткой несущей системе перекос будет равен нулю, при этом на произвольной поверхности несущая система чаще всего будет иметь только три точки опоры.

Основное  силовое воздействие на элементы несущей системы самосвала при  разгрузке оказывает вес G груза и платформы. Влияние других агрегатов менее существенно, так как их вес меньше, и они практически не меняют своего положения при разгрузке.

Действие веса груза и платформы  вызывает реактивные усилия на опорах. В общем случае деформации несущей  системы реактивные усилия от силы G в зонах контакта колес с опорной поверхностью можно привести к равнодействующим, которые выражаются их проекциями на оси координат xyz, как показано на рисунке 2. Определение всех компонентов реактивных усилий представляет большие трудности. Для этого необходимо разрабатывать достаточно точные расчетные модели, которые учитывали бы, например, влияние сил трения в соединениях элементов, зазоров в этих соединениях, нелинейности упругих характеристик и т. п. Более эффективен путь выявления основных реактивных усилий и учета побочных компонентов на основании экспериментальных данных.

3. Методика расчета действующих  сил 

 

При проектировании подъемного механизма необходимо обеспечить определенный угол наклона платформы при минимальной массе конструкции. Основным агрегатом подъемного механизма является гидроцилиндр, масса которого составляет значительную часть массы всего опрокидывающего устройства. Можно предположить, что металлоемкость гидроцилиндра будет тем меньше, чем меньше развиваемое им усилие. Казалось бы, при подъеме платформы с грузом заданной массы для уменьшения усилия гидроцилиндра его рациональнее располагать дальше от поворотного шарнира, т. е. у переднего борта платформы. Однако в этом случае для обеспечения заданного угла наклона платформы необходимо увеличивать ход гидроцилиндра, т. е. общую длину цилиндров, а значит повышать его металлоемкость. Однозначно определить оптимальное место размещения гидроподъемника без проведения всестороннего анализа не представляется возможным. В настоящее время при проектировании в основном учитываются конструктивно-технологические и функциональные факторы.

Для самосвалов с разгрузкой на две и три стороны  единственно возможным является расположение гидроцилиндра под платформой. Для самосвалов, имеющих разгрузку только назад, гидроцилиндры располагают как под платформой, так и перед ее передним бортом. Выбор того или иного варианта обусловлен компоновочными ограничениями и существующими на конкретном производстве конструкторскими и технологическими традициями. При решении вопроса о рациональном размещении гидроцилиндра помимо приведенных факторов учитывают влияние места его расположения на прочность платформы и элементов надрамника или рамы, а также на устойчивость всего самосвала при разгрузке.

Вне зависимости от того, где расположен гидроцилиндр (у переднего борта или под платформой), необходимо правильно ориентировать его как звено подъемного механизма, обеспечивающего заданный угол наклона платформы. Если гидроцилиндр спроектирован специально для данного самосвала, то варианты его конструкций и расположения могут быть различны. Однако чаще используют существующий гидроцилиндр,  корректируя  ход его звеньев.

 

Рисунок 3 – Схема подъемного механизма самосвала

При этом возможности размещения гидроцилиндра ограничены. Кроме того, их сужают компоновочные ограничения (пространство между платформой и агрегатами шасси). В этих условиях нужно стремиться к тому, чтобы усилие, развиваемое гидроцилиндром, было минимальным в начале подъема или, что важнее, в момент действия максимального давления в цилиндре (это, как правило, момент выдвижения последнего звена). Обычно эти вопросы, с учетом компоновочных ограничений, решаются на основании анализа различных конструктивных вариантов.