Тема 7 Розрахунок стійкості електронавантажувачів

Розподіл навантажувачів на групи за механізмом пересування машини. Авто- і електронавантажувачі. Вилочні візки. Малогабаритні авто- і електронавантажувачі. Спеціальні навантажувачі

Тема 6 Застосування і класифікація навантажувачів

Навантажувач представляє собою самохідну підйомно-транспортну машину, з приводом від двигуна внутрішнього згоряння (автонавантажувачі) або акумуляторної батареї (електронавантажувачі), що включає в себе базове шасі та технологічне обладнання у вигляді шарнірно-важільного механізму з робочим органом. Живлення електронавантажувачів може здійснюватись і від зовнішньої мережі за гнучким кабелем.

Навантажувач – це спеціальний транспортний засіб, призначений для підняття, перенесення і складування різних вантажів, за допомогою вил або інших робочих пристосувань.

Навантажувачі призначені для виконують такі операції: захоплення вантажу, підйом і транспортування, штабелювання, опускання та звільнення вантажу. Деякі з операцій зазвичай поєднуються повністю або частково. Поєднання операцій це важливий фактор підвищення продуктивності праці, який залежить від кваліфікації водія і маневреності машини.

Захоплення тарно-штучних, навалочних і сипучих вантажів здійснюється навантажувачами без застосування живильників та інших додаткових завантажувальних пристроїв, необхідних для роботи машин безперервної дії, і, як правило, без ручної праці робітників-стропальників (такелажників). На відміну від рейкових, пневмоколісних і гусеничних кранів навантажувачі можуть переміщатися з вантажем на значні відстані і обслуговувати великі складські та виробничі площі. Можливість застосування швидко замінних вантажозахватних пристроїв у поєднанні з великою мобільністю, автономністю приводу (в більшості випадків) і відсутністю прив’язки до обмеженого місця, додає навантажувачів властивість універсальності. Наприклад, механізувати роботи з тарно-штучних вантажів всередині критих вагонів, контейнерів та автофургонів можна тільки з застосуванням відповідних навантажувачів.

Розташування робочого органу і характер його переміщення визначають принципову конструктивну схему навантажувача. Істотне значення має механізм пересування машини. З урахуванням цих особливостей навантажувачі поділяють на такі групи:

1) колісні навантажувачі з вантажозахоплюючим органом на каретці, що переміщається по вертикальній телескопічній розсувний або не розсувній рамі. Остання разом з кареткою і механізмами підйому-опускання і зміни нахилу утворює вантажопідйомник. До розглянутих машин належать фронтальні та бічні навантажувачі авто- і електронавантажувачі. У фронтальних навантажувачів вантажопідйомник розташований по ширині машини зовні від осі передніх коліс і виконується нерухомим або з можливістю нахилу на невеликий кут вперед-назад, або переміщається в повздовжньому напрямку. На бічних навантажувачах вантажопідйомник розміщений уздовж між передніми і задніми колесами і має пересування по ширині машини;

2) гусеничні та пневмоколісні одноковшові навантажувачі з підйомною шарнірно закріпленої стрілою. Розрізняють навантажувачі з переднім або фронтальним, заднім або перекидним та двостороннім (переднім і заднім) розвантаженням ковша. В окремих конструкціях передбачається бічне розвантаження ковша. Стріла виконується неповоротною в горизонтальній площині або не повно поворотною;

3) тракторні гусеничні навантажувачі з переміщенням ковша канатами по похилих напрямках з використанням принципу скіпового підйомника. Розвантаження ковша - заднє;

4) пневмоколісні навантажувачі з вертикальним переміщенням вантажозахватного органу між ходовими частинами лівої і правої сторін. Характерним для цих навантажувачів є шасі, виконане у вигляді об’ємного порталу, на верху якого розташовані силовий агрегат і кабіна водія. До них відносяться портальні автонавантажувачі-контейнеровози і автолісовози.

Вони володіють великою універсальністю, хорошою маневреністю і достатньою прохідністю.

Універсальність навантажувачів, необхідна для роботи з різними вантажами, визначається головним чином застосуванням змінних вантажозахоплюючих органів, що встановлюються на каретці вантажопідйомника, але залежить також і від його габаритних розмірів, маневреності, прохідності і висоти підйому вантажу.

Змінні вантажозахватні органи виконуються спеціалізованими для вантажів, що володіють певними фізико-механічними якостями (твердість, крихкість, сипкість і т. п.) і формою (циліндр, паралелепіпед тощо).

При тарно-штучних вантажах – пакетованих та переміщуваних окремими одиницями («місцями») – основним робочим органом є парний вилочний захват. Змінні вантажозахватні органи різної конструкції споживач може замовляти заводу-виробнику в залежності від видів вантажів та ситуацій (рисунок 2).

Рисунок 2 – Змінні вантажозахватні органи різної конструкції

Критеріями маневреності є мінімальні розміри ширини проходів, що перетинаються під кутом 90°, по яким навантажувач може рухатися з одного проходу в інший з вантажем певних розмірів, і проходів, при яких можливе штабелювати вантаж з поворотом машини на 90° в горизонтальній площині.

Під прохідністю навантажувача слід розуміти його здатність долати з вантажем і без нього похилі ділянки (підйоми, спуски) і нерівності дороги.

Автонавантажувачі, що працюють в закритих складах, де зберігаються схильні до загорянню вантажі, повинні бути також обладнані запобіжними пристроями – іскрополум’ягасителямі, що виключають викид іскор у вихлопних газах. Для роботи в приміщеннях з вибухонебезпечним середовищем необхідно застосовувати електронавантажувачі у вибухозахищеному виконанні.

Для навантажувачів, крім спеціальних, характерною відмінною рисою є те, що при захопленні, переміщенні та укладанні вантажу центр маси його завжди знаходиться за межами опорного контуру машини (у плані). Такі машини вантажопідйомністю від 0,5 до 5 т широко застосовуються на залізничному, водному і автомобільному транспорті і в різних інших галузях народного господарства для механізації вантажно-розвантажувальних робіт, переміщенні й штабелюванні вантажів у виробничих та складських приміщеннях, а також на відкритих перевантажувальних майданчиках.

Для них характерним є постійне консольне розташування вил або інших робочих органів зовні від передніх коліс. Захоплення і укладання вантажів спеціальними навантажувачами (крім портальних) і штабельорами проводиться так само, як і навантажувачами загального призначення. Однак на відміну від останніх при переміщенні вантажів центр маси їх розташовується в більшості випадків всередині опорного контуру машини.

Вилочні візки економічно застосовувати в складах станцій та підприємств з невеликим вантажообігом: до 8-10 т за зміну – з ручним приводом; 50-70 т – акумуляторні. Необхідною умовою експлуатації розглянутих візків є формування вантажів пакетами. Останні повинні мати розміри прорізів, що забезпечують введення вилочних захватів: висота - 100 мм, ширина - 225 мм. Відомі вилочні візки низького (до 150 мм) і високого (1500-1800 мм) підйому вантажопідйомністю від 1 до 2 т.

Вилочні візки, маса яких у кілька разів менше, ніж у навантажувачів, викликають меншу осадку кузовів автомобілів при в’їзді на них і не ушкоджують дошки підлоги. При застосуванні вилочні візки автомобілі, причепи та напівпричепи встановлюють біля дверей складів заднім бортом, який попередньо повинен бути відкинутий, як і при виконанні навантажувально-розвантажувальних робіт вручну. У процесі завантаження (розвантаження) вилочними візками автомобілі переставляти біля складу на потрібно.

Малогабаритні вилочні навантажувачі загального призначення через свою значну довжини (до 2600 мм при вантажопідйомності 1,0 т) не можуть повністю завантажувати криті вагони з дверима шириною 1830 і 2000 мм. У цих випадках для навантаження вантажів у пакеті в безпосередній близькості від дверей доцільне застосування вилочні візків, що дозволяє усунути ручну працю і механізувати всі вантажно-розвантажувальні операції.

Навантажувачі загального призначення мають широкий діапазон вантажопідйомності. Тому їх представляється можливим диференціювати за цією ознакою на три підгрупи. Крім того, навантажувачі цієї групи поділяються за опорною схемою і розташуванням ведучих коліс.

Малогабаритні авто- і електронавантажувачі в основному застосовують на вантажно-розвантажувальних і внутрішньо-складських роботах зі штучними вантажами, сформованими у пакети на плоских і стоїчних піддонах або в деяких випадках без них, або укладеними у ящикові піддони. Основні розміри піддонів широкого обігу, прийнятих для перевезень різними видами транспорту, а також для міжнародних перевезень: довжина 1200, ширина 800 мм. Ці ж розміри піддонів прийняті з метою забезпечення механізації всіх навантажувально-розвантажувальних робіт і спрощення комерційних операцій. Висота ящикових і стоякових піддонів, становить 920 і 1150 мм для перевезень в критих вагонах відповідно ємністю 120 м³ (висота бічних стінок 2792 мм), 90 і 106 м³.

Оскільки малогабаритні навантажувачі повинні працювати в обмежених умовах в критих вагонах і в складах з вузькими проходами і рампами, до цих машин пред’являються такі вимоги: висока маневреність, невеликі навантаження від коліс на підлогу і малі габаритні розміри. Застосування малогабаритних навантажувачів в поєднанні з піддонами дозволяє комплексно механізувати всі роботи з тарно-штучних вантажів на складах підприємств і всередині цехів, а також при перевезеннях їх пакетним способом.

Допустимі навантаження від одного або двох спарених коліс (при чотирьох передніх колесах навантажувача) на підлогу критих та рефрижераторних вагонів залізниць з урахуванням інерційних сил, що виникають при роботі навантажувачів, встановлені в таких розмірах: для критих вагонів з посиленою підлогою – 2,2 т, для інших критих вагонів – 1,5 т, для рефрижераторних – 1,2 т. У інших рефрижераторних вагонах і вагонах-льодовиках використання навантажувачів можливо при укладанні на підлогу сталевих листів товщиною 4-5 мм. Підлогові грати ізотермічних вагонів до початку роботи навантажувачів піднімають або прибирають, щоб уникнути їх пошкодження.

Спеціальні навантажувачі поділяються на дві групи і в залежності від характеру роботи мають вантажопідйомники, що переміщаються поступально й горизонтально щодо шасі або повертаються. Авто- та електронавантажувачі першої групи містять вантажопідйомники:

- висувні в поздовжньому напрямку;

- висувні в поперечному напрямку;

- повертаються навколо вертикальної осі.

У ряді конструкцій вантажопідйомник встановлений нерухомо між передніми і задніми колесами. У таких випадках вилочні захвати, які є основним робочими органами навантажувачів, мають поздовжнє переміщення вперед-назад щодо каретки вантажопідйомника. Машини цієї підгрупи, пристосовані для руху по горизонтальному підлозі або з невеликим нахилом (до 3°) і призначені для роботи в закритих складах, відносяться до підлогових штабельорів.

Для нормальної експлуатації електронавантажувачів важлива стійкість їх від дії зовнішніх сил:

- поздовжня при піднятому на граничну висоту номінальному вантажі та нахиленої вперед рамі вантажопідйомника;

- поздовжня при гальмуванні навантажувача, що рухається з максимальною швидкістю та номінальним вантажем по похилій поверхні;

- бічна при піднятому на максимальну висоту номінальному вантажі та розташуванні навантажувача на ухилі в поперечному напрямку;

- бічна при русі навантажувача на повороті.

Розглянемо кілька випадків можливого перекидання електронавантажувачів (рисунок 3).

Рисунок 3 – Розрахункова схема для визначення повздовжньої стійкості навантажувача при зштовхуванні вантажу

Рама вантажопідйомника з номінальним вантажем у піднятому верхньому положенні нахилена вперед, при цьому вантаж зштовхується з вил укладання в штабель. Центр мас вантажу знаходиться на краях вантажозахватних вил, збільшуючи перекидаючий момент. Таке явище може виникнути і на електронавантажувачах, не обладнаних механізмом зштовхування, наприклад, при скочуванні циліндричних вантажів (рулонів) в штабель.

Вантажну та власну стійкість навантажувача перевіряють розрахунком. Показником стійкості навантажувача в робочому стані є коефіцієнт вантажної стійкості.

Коефіцієнтом вантажної стійкості називають відношення утримуючого моменту до перекидаючого

(31)

де - сила тяжіння від власної маси електронавантажувача (дорівнює добутку власної маси в кг на прискорення вільного падіння у в м/с²), Н;

- сила тяжіння від маси номінального вантажу, Н;

С - відстань від центру мас електронавантажувача до площини, що проходить через центр передніх коліс та перпендикулярної до робочого майданчика, м;

h_ц - відстань від центру мас електронавантажувача до опорної поверхні по перпендикуляру, м;

Р_в - вітрове навантаження на електронавантажувачі, Н;

h_в - відстань від центру докладання вітрового навантаження до опорної поверхні по перпендикуляру, м;

b - відстань по прямій від ребра перекидання площині, що проходить через центр мас вантажу, м;

H - відстань від центру мас вантажу у верхньому положенні до опорної поверхні по перпендикуляру, м;

- кут нахилу опорної поверхні до горизонталі.

Кут нахилу залежить від стану робочого майданчика. Для електронавантажувачів вантажопідйомністю до 1,5 т, що призначені для роботи на відкритих майданчиках з твердим рівним покриттям, цей кут приймається 1,5°, а для навантажувачів більшої вантажопідйомності – 3°.

Для навантажувачів, що працюють всередині складів, не слід враховувати вітрове навантаження. При роботі навантажувачів на відкритому майданчику вітрове навантаження знаходять за формулою

(32)

де [ Р ] - розрахунковий тиск вітру (приймають 400 Па для навантажувачів, що працюють в портах, і 250 Па – для решти навантажувачів);

F_в - підвітряна площа навантажувачів разом з піднятим вантажем, м².

Коефіцієнт поздовжньої вантажної стійкості навантажувачів за аналогією з кранами повинен бути не менше 1,15.

Небезпечним щодо поздовжньої стійкості є випадок руху навантажувача по ухилу з сильним гальмуванням.

Визначають силу інерції маси вантажу, що діє на плече

(33)

де Q_в - номінальна маса вантажу (вантажопідйомність), кг;

V_н - швидкість пересування навантажувача, м/с;

t_г - час гальмування, с, залежне від допустимого шляху гальмування S_г, м,

(34)

Орієнтовно в розрахунках можна приймати

Визначають силу інерції, Н, маси машини, що діє на плече

(35)

де Q_н - власна маса навантажувача, кг.

Коефіцієнт поздовжньої стійкості при русі навантажувача по ухилу з гальмуванням

(36)

де M_в - момент, що відновлює, Н*м;

М_п - перекидний момент, Н*м.

Знаходять момент, що відновлює

(37)

Перекидаючий момент

(38)

Відповідні плечі сил слід брати в метрах. Вантажозахватні вилки повинні знаходитися в нижньому (транспортному) положенні, тобто на відстані не більше 300 мм від дорожнього покриття.

Крім розрахункового, існує експериментальний метод визначення стійкості навантажувачів на спеціальному стенді у вигляді платформи, що нахиляється. Випробуваний навантажувач із загальмованими ходовими колесами встановлюють на платформу, яку поступово нахиляють. Граничний кут нахилу платформи, при якому починається перекидання (відрив коліс від опорної поверхні), і є показником стійкості. Щоб виключити під час випробувань повне перекидання навантажувача, його закріплюють запобіжними канатами. Останні мають деяку слабину і не надають силового впливу в початковий момент перекидання.

Крім того, при експлуатації електронавантажувачів розглядають ще деякі показники стійкості.

Дата добавления: 2014-12-16