Мобильное погрузочно-разгрузочное средство подхватывающего типа для работы на складе

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I

Кафедра «Подъёмно-транспортные, путевые и строительные машины»

Практическая работа

По дисциплине «Погрузочно-разгрузочные машины»

на тему:

Мобильное погрузочно-разгрузочное средство подхватывающего типа для работы на складе.

Выполнил:

Студент группы ПТМ-110

Исаев М.С.

Проверил:

Ватулин Я.С.

Санкт - Петербург

2015 г.



ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Исходные данные

2. Определение типа движителя погрузчика

3. Расчет времени цикла и числа ходок погрузчика

4. Расчет рабочего органа при помощи средств САПР «SolidWorks»

5. Подбор параметров сечения стрелы при заданных нагрузках

6. Подбор сечения стрелы в опасных сечениях

7. Расчет гидроцилиндров рабочего оборудования стрелового погрузчика

8. Расчет параметров насосов гидросистемы привода рабочего оборудования

9. Тяговый расчет стрелового погрузчика с гидрообъемной трансмиссией

10. Расчет устойчивости погрузчика против опрокидывания

Выводы

Список использованной литературы



1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Описание ПРМ:

Мобильное погрузочно-разгрузочное средство подхватывающего типа для работы на складе.

Описание груза:

Инвентарная тара для работы с вилами Габариты: 1,3*1,3*0,8 м, макс. масса 1,2 т

Описание условий эксплуатации:

Подача: 4 шт/ч, дистанция 3,5 км. Макс высота 4,2 м.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТИПА ДВИЖИТЕЛЯ ПОГРУЗЧИКА

По типу применяемых движителей ходовое оборудование делят на, шинноколесное, рельсоколесное, гусеничное и шагающее. Движители передают нагрузку от машины на опорную поверхность и передвигают машины. У многих строительных машин ходовое оборудование участвует непосредственно в рабочем процессе, обеспечивая при этом дополнительные тяговые усилия.

Рабочие скорости часто должны плавно регулироваться от максимальных значений до нуля. Давление на грунт у различного типа строительных машин меняется от 0,03...0,05 до 0,5...0,7 МПа. Тяговые усилия на движителях у большинства строительных машин обеспечиваются в пределах 45...60 % от их массы, превышая у некоторых в рабочих режимах их общую массу.

В условиях склада целесообразно применить шинноколесный тип движителя исходя из твердости покрытия и скорости транспортирования груза.

Шинноколесное (пневмоколесное) ходовое оборудование - двухосное. Основные достоинства пневмоколесного ходового оборудования определяются возможностью развивать высокие транспортные скорости, приближающиеся к скоростям грузовых автомобилей, что придает им большую мобильность, а также большей долговечностью и ремонтопригодностью по сравнению с гусеничным, ходовым оборудованием.

Выберем прототип для проектирования.

Телескопический погрузчик Caterpillar TH514

Основные характеристики:

Грузоподъёмность, кг 4999

Общий вес, кг 10760

Грузоподъемность на максимальном вылете, кг 1600

Двигатель:

Тип двигателя дизельный

Рабочий объём двигателя, см3 4400

Мощность двигателя, кВт (л.с.) 74,5

Максимальный крутящий момент, Нм (кгсм) 410

Скорость траспортирования груза 21

Максимальная скорость, км/ч 39

Размеры:

Высота 2592 мм

Ширина 2440 мм

Длина до передней части вил 6325 мм

Колесная база, мм 3200

Максимальный вылет стрелы, мм 9225

Эксплуатационные характеристики:

Максимальная высота подъема, мм 13700

Колёса:

Шины 14,00-24 16PR TG-02

Ходовые характеристики:

Наружный габаритный радиус поворота, мм 5570

Характеристики погрузчика:

Давл. Гидравлики, Бар 250

Другие характеристики:

Подача гидронасоса, л/мин 150

Схема рабочей зоны погрузчика.

Рис. 1. Схема рабочей зоны погрузчика

3. РАСЧЕТ ВРЕМЕНИ ЦИКЛА И ЧИСЛА ХОДОК ПОГРУЗЧИКА

Продолжительность цикла, c, для вилочного погрузчика определяется по формуле:

Т_ц = ? ( t₁ + t₂ + . + t₁₁) ,

где ? -- коэффициент, учитывающий совмещение операций рейса во времени (примерно равен 0,85);

t₁ -- время наклона рамы грузоподъемника вперед, заводки под груз, подъем груза на вилах и на клона рамы назад до отказа;

t₂ -- время разворота погрузчика;

t₃ -- продолжительность передвижения погрузчика с грузом, с;

t₄ -- время установки рамы грузоподъемника в вертикальное положение с грузом на вилах;

t₅ -- время подъема груза на необходимую высоту, с;

t₆ -- время укладки груза в штабель, с;

t₇ -- время отклонения рамы грузоподъемника назад без груза, с

t₈ -- время опускания порожней каретки вниз, с;

t₉ -- время разворота погрузчика без груза, с (равно t₂);

t₁₀ -- время на обратный (холостой) заезд погрузчика, с;

t₁₁ -- суммарное время для переключения рычагов и срабатывания исполнительных цилиндров после включения, с.

Время передвижения погрузчика (с) с грузом или без него определяется по формуле

t₃,₁₀ = L/v_пер + t_рз ,

где L -- среднее расстояние транспортирования груза, м;

t_рз -- время на разгон и замедление погрузчика.

v_пер(с грузом) = 5,8 м/с

v_пер (без груза) = 10,8 м/с

t₃ = L/v_пер + t_рз = 3500/5,8 + 1,5 = 601 с

t₁₀ = L/v_пер + t_рз = 3500/10,8+ 1,5 = 321 с

В итоге получаем:

Т_ц = ? ( t1 + t2 + . + t11) = 0,85*(12,5 + 8 + 601 + 3 +45 + 7 + 3 + 30+ 12,5+ +321+ 7) = 0,85*438 = 892 с = 14 мин 50 с

Число ходок в час:

N_х=3600/1039=4,04 х/ч

Данный погрузчик обеспечивает необходимую производительность.

4. РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ОРГАНА ПРИ ПОМОЩИ СРЕДСТВ САПР «SOLIDWORKS»

Грузозахватное устройство

Дата: 19 апреля 2015 г.

Создатель:: Solidworks

Имя исследования: Грузозахватное устройство

Тип анализа: Статический анализ

Свойства исследования

Имя исследования	Грузозахватное устройство
Тип анализа	Статический анализ
Тип сетки	Сетка на твердом теле
Тепловой эффект:	Вкл
Термический параметр	Включить тепловые нагрузки
Температура при нулевом напряжении	298 Kelvin
Включают эффекты давления жидкости из SolidWorks Flow Simulation	Выкл
Тип решающей программы	FFEPlus
Влияние нагрузок на собственные частоты:	Выкл
Мягкая пружина:	Выкл
Инерционная разгрузка:	Выкл
Несовместимые параметры связи	Автоматические
Большие перемещения	Выкл
Вычислить силы свободных тел	Вкл
Трение	Выкл
Использовать адаптивный метод:	Выкл
Папка результатов	Документ SolidWorks (C:\Users\Михаил\Desktop)

Свойства материала

Ссылка на модель

Свойства

Имя:	Легированная сталь
Тип модели:	Линейный Упругий Изотропный
Критерий прочности по умолчанию:	Максимальное напряжение von Mises
Предел текучести:	6.20422e+008 N/m^2
Предел прочности при растяжении:	7.23826e+008 N/m^2
Модуль упругости:	2.1e+011 N/m^2
Коэффициент Пуассона:	0.28
Массовая плотность:	7700 kg/m^3
Модуль сдвига:	7.9e+010 N/m^2
Коэффициент теплового расширения:	1.3e-005 /Kelvin

Компоненты

Твердое тело 1(Бобышка-Вытянуть1)(Бобышка РО2-1),

Твердое тело 1(Бобышка-Вытянуть1)(Бобышка РО2-2),

Твердое тело 1(Бобышка-Вытянуть1)(Ось для вил-1),

Твердое тело 1(Скругление2)(вила-1),

Твердое тело 1(Скругление2)(вила-2),

Твердое тело 1(Бобышка-Вытянуть5)(рама РО-1)

Данные кривой: N/A

Нагрузки и крепления

Имя крепления

Зафиксированный шарнир-1

Изображение крепления

Данные крепления

Объекты:	4 грани
Тип:	Зафиксированный шарнир

Результирующие силы

Компоненты	X	Y	Z	Результирующая
Сила реакции(N)	1.20688	11999.7	-0.318115	11999.7
Реактивный момент(N.m)	0	0	0	0

Имя нагрузки

Сила-1

Загрузить изображение

Загрузить данные

Объекты:	1 грани
Тип:	Приложить нормальную силу
Значение:	12000 N
Угол фазы:	0
Единицы измерения:	deg

Данные контакта

Контакт

Глобальный контакт

Изображение контакта

Свойства контакта

Тип:	Связанные
Компоненты:	1 компоненты
Параметры:	Совместимая сетка

Информация о сетке

Тип сетки	Сетка на твердом теле
Используемое разбиение:	Стандартная сетка
Автоматическое уплотнение сетки:	Выкл
Включить автоциклы сетки:	Выкл
Точки Якобиана	4 Точки
Размер элемента	42.4522 mm
Допуск	2.12261 mm
Качество сетки	Высокая
Заново создать сетку из неудавшихся деталей с несовместимой сеткой	Выкл

Информация о сетке - Подробности

Всего узлов	21403
Всего элементов	10540
Максимальное соотношение сторон	31.976
% элементов с соотношением сторон < 3	39.6
% элементов с соотношением сторон > 10	5.38
% искаженных элементов (Якобиан)	0
Время для завершения сетки (hh;mm;ss):	00:00:07
Имя компьютера:	PICLAB

Результирующие силы

Силы реакции

Выбранный набор	Единицы измерения	Сумма по X	Сумма по Y	Сумма по Z	Результирующая
всей модели	N	1.20688	11999.7	-0.318115	11999.7

Моменты реакции

Выбранный набор	Единицы измерения	Сумма по X	Сумма по Y	Сумма по Z	Результирующая
всей модели	N.m	0	0	0	0

Результаты исследования

Имя	Тип	Мин	Макс
Напряжение 1	VON: Напряжение Von Mises	9.19198e-008 N/mm^2 (MPa) Узел: 5879	191.183 N/mm^2 (MPa) Узел: 3372
Рабочий орган1-Грузозахватное устройство-Напряжение-Напряжение1
Имя	Тип	Мин	Макс
Перемещение1	URES: Результирующее перемещение	0.000104611 mm Узел: 17947	13.7606 mm Узел: 2452
Рабочий орган1-Грузозахватное устройство-Перемещение-Перемещение1
Имя	Тип	Мин	Макс
Деформация1	ESTRN: Эквивалентная деформация	6.01781e-013 Элемент: 2514	0.000570994 Элемент: 1399
Рабочий орган1-Грузозахватное устройство-Деформация-Деформация1
Имя	Тип	Мин	Макс
Запас прочности1	Авто	3.24518 Узел: 3372	6.7496e+009 Узел: 5879
Рабочий орган1-Грузозахватное устройство-Запас прочности-Запас прочности1

5. ПОДБОР ПАРАМЕТРОВ СЕЧЕНИЯ СТРЕЛЫ ПРИ ЗАДАННЫХ НАГРУЗКАХ

h - высота стенки;

b - ширина полки;

d-толщина листа;

2. Расчетная схема

Горизонтальное положение стрелы выбрано в качестве расчетной схемы, т. к. оно является наиболее нагруженным (критическим).

3. Исходные данные:

Грузоподъемности на разных вылетах ( см. расчетную схему):

Q₁ = 16000 H;

Q₂=30000H;

Q₃ = 49900 H;

Коэффициент запаса:

К_ЗАП=1,4

При выборе сталей необходимо учитывать их свойства, условия работы деталей и конструкций, характер нагрузок и напряжений. Назначая марку стали, следует руководствоваться следующим: В сварных конструкциях применять углеродистые стали марок Ст0, Ст3, Ст5, Ст6, 15, 35, 45, 50Г. Сварка легированных сталей несколько затруднена из-за склонности к закалке околошовной зоны и образованию в ней хрупких структур (требуется специальная технология сварки).

В качестве материала для изготовления секций стрелы принимаем сталь 45

Марка стали	Предел текучести sт, МПа	Временное сопротивление sв, МПа	Относительное удлинение д5, %	Относительное сужение y, %	Ударная вязкость KCU, Дж/см2
45	355	600	16	40	49

4. Расчет:

Рассмотрим сечения А-А; Б-Б как наиболее опасные.

Условие прочности:

, МПа

Где:

М - изгибающий момент, Н•мм

W - момент сопротивления сечения

, мм³

T - продольная сила, Н

F - площадь сечения, мм²

В принятой расчетной схеме продольные силы не действуют на сечения.

6. ПОДБОР СЕЧЕНИЯ СТРЕЛЫ В ОПАСНЫХ СЕЧЕНИЯХ

Первая секция

Вторая секция

d =	10	мм
b =	150	мм
h =	190	мм
Q =	16000	Н
W =	276333,3	мм^3
F =	6800	мм^2
G =	254,7648	Мпа
	Кзап =	1,393442
	[G ],Мпа	355
d =	10	мм
b =	150	мм
h =	190	мм
Вторая секция
Q =	30000
Гориз. положение
W =	276333,3	мм^3
При ср. вылете
F =	6800	мм^2
G =	227,9855	Мпа
Kзап =	1,557116	Kзап =
[G ],Мпа	355	[G ],Мпа

Третья секция

Третья секция
d =	14
b =	220
h =	280
Q =	16000	Н
Гориз. положение
W =	842538,7	мм^3
При мах вылете
F =	14000	мм^2
G =	162,8412	Мпа
Кзап =	2,180038
[G ],Мпа	355
Третья секция
d =	14	мм
b =	220	мм
h =	280	мм
Q =	30000	Н
Гориз. положение
W =	842538,7	мм^3
При ср. вылете
F =	14000	мм^2
G =	223,4319	Мпа
Kзап =	1,588851
[G ],Мпа	355
Третья секция
d =	14	мм
b =	220	мм
h =	280	мм
Q =	49990	Н
Гориз. положение
W =	842538,7	мм^3
При ср. вылете
F =	14000	мм^2
G =	247,7136	Мпа
Kзап =	Kзап =	1,433107
[G ],Мпа	[G ],Мпа	355

Выводы по расчету:

Самое опасное положение стрелы - горизонтальное. Наибольший изгибающий момент в сечениях при максимальном вылете.

В результате расчета подобраны следующие геометрические параметры секций стрелы:

Параметры сечений стрелы	1-я секция	2-я секция	3-я секция
d ,мм	10	10	14
b ,мм	110	150	220
h ,мм	160	190	280

Конструктивно заложено, что толщина пластины, расположенной в местах опирания внутренней секции на наружную составляет не более 10 мм.

Пластины располагается между верхними и нижними поясами.

В качестве материала пластин обычно применяют композиционный полимер с антифрикционными присадками (коэффициент трения ?0,1).

7. РАСЧЕТ ГИДРОЦИЛИНДРОВ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ СТРЕЛОВОГО ПОГРУЗЧИКА

Для выполнения рабочих операций на привод рабочего оборудования предусмотрены следующие гидроцилиндры:

· ГЦ выдвижения секции стрелы;

· ГЦ подъема/опускания стрелы

Для расчета будем использовать программу в Excel Ватулина Я.С.

Расчет ГЦ подъема/опускания стрелы

1. Цель расчета

· определить точки крепления гидроцилиндра на стреле и раме машины;

· определить усилие на штоке ГЦ;

· подобрать ГЦ;

· проверить ГЦ по условию запаса устойчивости;

· проверить ГЦ по условию запаса прочности (в цилиндре и в штоке).

2. Определение размера гидроцилиндра

Точки крепления шарнира гидроцилиндра к стреле определяются из условия минимизации усилия на штоке при приемлемых размерах ГЦ. Максимальные значения параметров а и b определяем конструктивно. Максимальный и минимальный размер ГЦ можно определить с помощью построения кинематической схемы стрелы.



погрузчик стреловой движитель тяговый

Усилие на штоке гидроцилиндра и подбор ГЦ

2. Проверка ГЦ по условиям запаса устойчивости и запаса прочности

Расчет проводился при помощи программы

погрузчик стреловой движитель тяговый

Исходные данные

расчетное рабочее сопротивление Pштока=1,25Pн (кН)		18
Расчетное давление рабочей жидкости, мПа r =1,25rн		25
Марка стали и твердость	цилиндра
	штока
Предел текучести материала, мПа ут1	цилиндра	360
ут2	штока	600
Модуль упругости материала, мПа, Е=		210000
Наружный диаметр сечения,м, d1н=	цилиндра	0,136
d2н=	штока	0,08
Внутренний диаметр сечения,м, d1в=	цилиндра	0,126
d2в=	штока	0,079
Высота стойки, м, L=		2,38
Длина ступени постоянной жесткости, м, Л l1=		1,32
Л l2=		1,067
База заделки, м, а=		0,33
Зазор на диам между цилиндром и штоком, м, b=		0,000228
Радиус сферической опоры, м, ro=		0,069
rв=		0,069
Коэффициент трения в опоре Мюо	цилиндра	0,25
Мюв	штока	0,25

Результаты расчета

Результирующая наряжения в цилиндре, Мпа
наружная поверхность стенок уэ1н	306,3192237
внутренняя поверхность стенок
на растянутом волокне у'э1в	338,5026264
на сжатом волокне у"э1в	338,5026264
Напряжения в штоке, Мпа
изгиба уи2	173,3769791
сжатия ус2	144,2134359
результирующие у2	317,590415
Запас прочности
в цилиндре nт1	1,063507258	>[n]
в штоке nт2	1,889225782	>[n]

Гильза цилиндра не проходит по условиям прочности, запас 1,06<1,2 , следовательно надо увеличить толщину стенок.

Вывод: выбранный гидроцилиндр подходит по условиям запаса устойчивости и прочности.

Определение параметров гидропривода-подъема опускания стрелы

Максимальное усилие, развиваемое гидроцилиндром (при р₂=0):

Р=0,785((р₁-р₂)·D²+p₂d²)·з=0.785·25·10⁶·0,126²·0,8=249253,8 Н

з=0,8 - потери напора жидкости в системе

Расход жидкости составляет:

- при подаче ее в поршневую полость ГЦ

Q=0.785·D²·v_п/ з=0.785·0.126²·0.10/0.8=0.001558 м³/с

v_п=0,10 м/с

- скорость поршня

- при подаче ее в штоковую полость ГЦ

Q=0.785·(D²-d²)·v_п/ з=0.785·(0.126²-0.08²)·0.10/0.8=0.000929 м³/с

Расчет ГЦ выдвижения секции стрелы

Расчетная схема и исходные данные

Т=12000 Н - вес поднимаемого груза на максимальном вылете.

G₁,G₂ , G₃-масса первой и второй секций стрелы (т.к. суммарная масса секций не превышает 8-10% от массы поднимаемого груза, то в расчете ими пренебрегаем).

F_тр, - сила трения.

В качестве расчетной выбрана схема с максимальным углом подъема стрелы, т.к. именно в этом положении на штоке ГЦ должно быть наибольшее усилие.

Расчет основных параметров

Усилие, действующее вдоль штока при его выдвижении, составит

Р₁=Т·соs50⁰+G₃+F_тр

- для ГЦ выдвижения секции

Р=12000·соs50⁰·1,5=11520 Н, (1,5- коэффициент запаса)

Минимальный диаметр поршня определяем из зависимости

м,

где

р=р_н-р₂=16-0,2=15,8 МПа,

р_н -номинальное давление в поршневой полости, р₂ - давление в штоковой полости,

з=0,9 - КПД гидроцилиндра

Выбираем гидроцилиндр p_н=16 МПа, v_мах=0,10м/с, D/d=80/70 мм/мм, s=1.6м

Максимальное усилие, развиваемое гидроцилиндром:

Р=0,785((р₁-р₂)·D²+p₂d²)·з=0.785·((16-0,2) ·0,035²+0,2·0,025²) ·10⁶·0,9=13762,62 Н

Расход жидкости составляет:

- при подаче ее в поршневую полость ГЦ

Q=0.785·D²·v_п/ з=0.785·0.035²·0.10/0.9=0.00010 м³/с

v_п=0,10 м/с

-скорость поршня

- при подаче ее в штоковую полость ГЦ

Q=0.785·(D²-d²)·v_п/ з=0.785·(0.035²-0.025²)·0.1/0.9=0.000052 м³/с

8. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ НАСОСОВ ГИДРОСИСТЕМЫ ПРИВОДА РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

1. Гидроцилиндры подъема-опускания стрелы

Подачу насоса определяем по формуле (для двух синхронно работающих ГЦ)

м³/с=204 л/мин

з_v - объемный КПД насоса

Давление в гидросистеме, которое должен создать насос,

МПа

где -- общий КПД насоса

- соответственно: потери объемные, потери напора жидкости, потери в механических элементах).

Мощность двигателя, необходимая для привода насоса,

кВт

2. Гидроцилиндры выдвижения секций стрелы

Подачу насоса определяем по формуле

м³/с=12,6 л/с

з_v - объемный КПД насоса

Давление в гидросистеме, которое должен создать насос,

МПа

где -- общий КПД насоса

- соответственно: потери объемные, потери напора жидкости, потери в механических элементах).

Мощность двигателя, необходимая для привода насоса,

кВт

9. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ СТРЕЛОВОГО ПОГРУЗЧИКА С ГИДРООБЪЕМНОЙ ТРАНСМИССИЕЙ

1. Цель расчета

Рассчитать и подобрать гидромоторы и другие элементы трансмиссии.

2. Исходные данные

Для выбора гидромашин необходимо знать следующие параметры

1. Эксплуатационная масса машины М=10760 кг, масса с грузом - М_г=12000 кг

2. Радиус ведущих колес R=0,67м

3. Скорость движения машины, рабочая скорость 21 км/ч

транспортная скорость 32 км/ч

4. Сцепной вес машины G_сц=105,55кН

5. Тяговое усилие машины и коэффициент сцепления ее движителей с поверхностью качения

6. Номинальную мощность и соответствующую частоту вращения вала двигателя

7. Передаточные числа главной передачи и промежуточных редукторов и их КПД

8. Общую схему привода, число гидромоторов и их связь с ведущими колесами

Некоторые из перечисленных параметров будем принимать по ходу расчета.

3. Расчет

Максимальный вращающий момент, который должен развиваться одним гидромотором,

,

где М_{к мах} - максимальный момент на движителях машины,

М_{к мах}=G(г_p·ц_сц+f_k)r_d,

г_p=G_сц/G=1

- коэффициент использования сцепного веса, принимаем, что все колеса погрузчика ведущие,

ц_сц - коэффициент сцепления пневматических шин с поверхностью качения, принимаем по таблице ц_сц=0,7

поверхность качения	значение коэффициента цсц	к, м3/МН
асфальт сухой	0,70…0,90	3E-06
Болото	0,10…0,20	0,82
грунт	глинистый	0,65…0,85	0,0224
	скальный	0,55…0,70	-
грязь глубокая	0,10…0,15	0,869
дорога грунтовая сухая	0,50…0,70	0,0024
песок влажный	0,20…0,40	0,136

f_k - приведенный коэффициент сопротивления качению колесных машин (считаем при б=0 - угол наклона поверхности качения к горизонту) определяется по формуле

,

где k - коэффициент, характеризующий деформативные свойства поверхности качения, м³/МН р - давление воздуха в шинах, МПа

D_k= 1,35м - диаметр шин

b=0.37м - ширина шин,

G=12058·9.8=120393,4 Н,

Используя программу задачи 1 лр 4, был построен график зависимости коэффициента сопротивления качению от давления воздуха в шинах.

Рекомендуется давление воздуха в шинах погрузчика принимать в районе 2-3атм

Таким образом f_k=0.03

r_d=D_k/2=0.635 м,

Тогда

М_{к мах}=120393(1·0,7+0,04)0,67=80663,3Нм

z_гм=4

- число гидромоторов в трансмиссии,

u_p=12 - передаточное число редуктора (первоначально приняли)

з_р=0,86 - КПД редуктора

Тогда

Нм

По значению М_{гм мах} выбирают гидромотор MР700.

По рабочему объему гидромотора V_м (м³/об) и по величине М_гм (Нм) определяем давление р (Па) рабочей жидкости в гидросистеме

максимальное значение при рабочем режиме

М_гм= М_{гм мах},

з_м=0,95

-КПД гидромотора,

V_м=452·10^-6 м³/об

МПа

минимальное значение при транспортном режиме работы

М_гм=М_гммin=ш_сGr_d/z_гм·u_p·з_р=0,38·120393·0,67/4·12·0,86=708,23 Нм

МПа

Где

ш_с=f_kcosб±sinб=0.03cos5+sin5=0.3

- коэффициент сопротивления передвижению, б=5⁰ - угол уклона

Принимаем давление в гидросистеме привода гидромотора р=16 МПа

Правильность выбора гидромотора проверяется по окружному усилию на ведущих колесах

Н

Усилие Р_к для транспортного режима работы на должно быть меньше силы сопротивления дороги при установившемся движении машины и должно удовлетворять условию

щ_в=3,5…6,5 Н·с²/м² - фактор сопротивления воздушной среды

v=7м/с - скорость передвижения погрузчика в транспортном режиме

при работе в тяговом режиме

W_p=G(г_p·ц_сц+f_k)=120393 Н

Максимальный расход жидкости гидромоторов при максимальной скорости машины в транспортном режиме

м³/с=213 л/мин

Расход жидкости гидромоторов в тяговом режиме

м³/с=106,1 л/мин

Подачу насоса определяем по формуле

л/мин

з_v - объемный КПД насоса

Давление в гидросистеме, которое должен создать насос,

МПа

где -- общий КПД насоса

- соответственно: потери объемные, потери напора жидкости, потери в механических элементах).

Мощность двигателя, необходимая для привода насоса,

кВт

10. РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ПОГРУЗЧИКА ПРОТИВ ОПРОКИДЫВАНИЯ

1. Статическая устойчивость машины против опрокидывания

1.1 Оценка устойчивости погрузчика по коэффициентам собственной устойчивости

Расчетная схема для определения коэффициента собственной устойчивости

	элемент машины	mi, кг масса элемента	xi, м	zi, м
1	силовая установка	1350	1,5	1,4
2	задний мост с гидромоторами	1300	3,2	0,7
3	рама моторной части	800	0,8	0,9
4	насосы	300	0,7	1,2
5	кабина и прочее оборудование	1360	1,6	1,3
6	рама грузовой части	500	1,557	0,8
7	прочее	950	2,2	1,3
8	передний мост с гидромоторами	1200	0	0,7
9	система стрел и гидроцилиндров	825	2,988	0,98

Коэффициент собственной устойчивости определяется по формуле

,

Где

, Нм

- момент опрокидывающий

, Нм

- момент удерживающий

- угол наклона плоскости (на схеме не показан).

Используя программу получили следующие значения

б, 0	Мопр, Нм	Муд, Нм	Кс
5	31050,9	127044,7	4,0915
10	41853,09	125592,6	3,000797
15	52336,78	123184,8	2,353694
20	62422,17	119839,4	1,919822
29	79329,49	111541,2	1,406049

Не учитывая ветровые и др. подобные нагрузки принимаем по правилам ПБ 10-382-00 Ростехнадзора коэффициент запаса К_з=1,4 , таким образом угол поверхности на которой может находится свободностоящий погрузчик с грузом и на полном вылете не должен превышать 30⁰ от горизонта.

1.2 Оценка боковой устойчивости по коэффициенту собственной устойчивости

В качестве расчетной схемы используем представленный рисунок.



Коэффициент собственной устойчивости погрузчика, стоящего боком на наклонной плоскости, определяется по формуле

,

Где

, Нм

- момент опрокидывающий

, Нм

- момент удерживающий

,Нм

- момент опрокидывающий

, Нм

- момент удерживающий (с грузом)

Используя программу получили следующие значения см. табл.

б, 0	Мопр, Нм	Муд, Нм	Кс
5	13008,07	157853,09	12,14
10	25917,14	156048,86	6,02
15	38628,98	153057,08	3,96
20	51046,85	148900,52	2,92
25	63076,24	143610,79	2,28
б, 0	Мопр, Нм	Муд, Нм	Кс
5	8661,13	146822,18	16,95
10	17256,35	145144,04	8,41
15	25720,24	142361,33	5,53
20	33988,40	138495,22	4,07
25	41997,90	133575,15	3,18
без груза	с грузом

Не учитывая ветровые и др. подобные нагрузки принимаем по правилам ПБ 10-382-00 Ростехнадзора коэффициент запаса К_з=1,4 , таким образом угол поверхности на которой боком может находится свободностоящий погрузчик без грузом не должен превышать 30⁰ от горизонта и угол поверхности на которой боком может находится погрузчик с груза не должен превышать 30⁰ от горизонта.



ВЫВОДЫ

В результате проведенного исследования установлено, что рассматриваемая конструкция в основном имеет запас прочности, равный 40, однако имеется лимитирующий элемент (вила, в месте ее контакта с рамой), где минимальный коэффициент запаса прочности составляет 3,245. Имеет место переизбыток материала.

Исследование на предмет жесткости показывает, что конструкция имеет лимитирующий элемент (вила) с характеристиками: l_max =1,3 м, стрела прогиба которого составляет 13,8 мм, что превышает допускаемое значение 2,6 мм, т.е рассматриваемая конструкция не соответствует требования жесткости, но соответствует требованиям прочности. Причиной послужил неправильный выбор материала, недостаточные размеры сечения проушины. Предлагается усилить конструкцию вилы, изменить материал.

В соответствии с заданием, были определены параметры рабочей зоны, проектируемого погрузчика: вылет стрелы - 9,2 м,

грузоподъемность на этом вылете - 1,6 т,

максимальный угол подъема стрелы - 50⁰

максимальный угол опускания стрелы - 4⁰,

В качестве материала стрелы была принята сталь марки 45. Принимая коэффициент запаса 1,4, были подобраны геометрические параметры секций стрелы

Параметры сечений стрелы	1-я секция	2-я секция	3-я секция
d ,мм	10	10	14
b ,мм	110	150	220
h ,мм	160	190	280

Конструктивно заложено, что толщина пластины, расположенной в местах опирания внутренней секции на наружную составляет не более:

1^-я - 2^-я -3^-я секции - 10 мм;

Пластины располагается между верхними и нижними поясами.

В качестве материала пластин обычно применяют композиционный полимер с антифрикционными присадками (коэффициент трения ?0,1).

1. Были подобраны и проверены по запасу устойчивости и запасу прочности гидроцилиндры рабочего оборудования

гидроцилиндр	D/d, мм/мм	pном, Мпа	запас прочности	подача насоса Q, м3/с
			цилиндр	шток
подъем-опускания стрелы	136/126	25	1,0635	1,889	0.0034
выдвижение 1-й секции	80/70	16	-	-	0.003

2. При расчете трансмиссии приняли и рассчитали следующие параметры

г_р=1 - коэффициент использования сцепного веса (привод на все колеса)

ц_сц=0,7 коэффициент сцепления шин с поверхностью качения

зависимость значения коэф. удельного сопротивления качению от давления в шинах представлена на графике,

давление воздуха в шинах - 3 атм, f_k=0.03,

Максимальный вращающий момент на каждом колесе - 80663 Нм

Был выбран гидромотор MР700, с рабочим объемом 707 см³об.

Давление в гидросистеме привода гидромоторов р=16 МПа

Расход жидкости гидромоторов в тяговом режиме составляет Q_Hmax=106 л/мин при максимальной скорости в этом режиме - 4 м/с

Расчет мощности показал, что на одновременное выполнение рабочих операций (подъем стрелы с грузом и выдвижение секций) и передвижение машины требуется двигатель мощностью не менее 50 кВт.

В результате расчета устойчивости, без учета ветровых нагрузок и на основании правил ПБ 10-382-00 Ростехнадзора при К_з=1,4 предложены следующие ограничения по углам наклонных поверхностей, на которых может находиться погрузчик и по скоростям

· свободностоящий погрузчик с грузом - не более 29⁰

· боком стоящий погрузчик без груза - не более 31⁰

· боком стоящий погрузчик с грузом - не более 29⁰



СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Погрузочно-разгрузочные машины., Ватулин Я.С.; 2006г.

2. Строительные машины и оборудование., Белицкий Б.Ф., Булгаков И.Г.; 2001г.

3. Строительные машины и их эксплуатация., Барсов И.П., Станковский А.П.; 1996 г.

4. Конспект лекций по дисциплине «ПРМ»

Размещено на Allbest.ru