Курсовая работа: Механизмы вилочного погрузчика

 - передаточное число коробки передач в момент начала движения . Так как данное значение неизвестно его принимаем приближенно из диапазона 3,5-5; =4

Суммарное сопротивление может быть преодолено, если отношение максимальной тяговой силы к весу автомобиля будет равно или больше этого коэффициента, т.е.

 (40)

где: -максимальный крутящий момент

-КПД трансмиссии =0,85

Увеличение передаточного числа первой передачи допустимо только до величины , при которой развиваемая тяговая сила еще не достигнет силы сцепления колес с дорогой, т. е.

 (41)

где:  - сцепной вес погрузчика, кг;

Из равенства (41) получаем:

 (42)

Сцепной вес переднеприводного погрузчика равен 55-65% от веса погрузчика с грузом.

Так как передаточное число полученное по формуле (42) меньше чем определенное по формуле (40), то следует проверить возможность увеличения веса, приходящегося на ведущие колеса.

Так как при выборе шин были взяты шины с допустимой нагрузкой 25,0кН, а средняя нагрузка , следовательно можно увеличить вес приходящийся на ведущие колеса до 85% от полного веса погрузчика.

Тогда сцепной вес переднеприводного погрузчика будет равен:

Так как условие не выполняется выберем пневматические шины по справочнику [2] типа:7.00-12

наружный диаметр номинальный 660мм;

ширина профиля без нагрузки не более 192 мм;

статический радиус номинальный 305 мм;

нагрузка на шину 27,6кН;

материал резина

внутреннее давление 0,8 МПа

Пересчитаем формулы (40),(42) с учетом, что статический радиус =0,305м и сцепной вес переднеприводного погрузчика равен 95% от веса погрузчика с грузом.

Так как увеличить вес приходящийся на передние колеса, в пределах , обеспечивающих равенство передаточных чисел, определенных по формулам (40) и (42), невозможно, то принимаем значение передаточного числа первой передачи, полученное по формуле (42), т.е. =5,5

От выбора промежуточных передаточных чисел коробки передач зависят как тяговые, так и экономические свойства автомобиля. Одним из простейших методов выбора передаточных чисел промежуточных передач является метод, в основу которого положено наиболее полное использование мощности двигателя при разгоне погрузчика, начиная с первой и кончая высшей передачей. При наличии бесступенчатой коробки передач разгон можно производить не меняя частоты вращения коленчатого вала двигателя. В этом случае можно работать на частоте вращения , используя в процессе разгона максимальную мощность двигателя и получая в результате этого максимально возможные для данного автомобиля ускорения. При ступенчатой коробке передач для наилучшего использования мощности, двигатель на всех передачах, должен работать в некотором диапазоне частоты вращения коленчатого вала от  до .

Если пренебречь падением скорости в процессе переключения передач, то каждый раз при переключении передач скорость движения погрузчика, достигнутая перед моментом переключения, например в конце разгона на первой передаче , равна скорости, с которой начинается разгон на второй передаче т.е.

 (43)

следовательно:

,

или:

 (44)

Из равенства (44) следует, что для наилучшего использования мощности двигателя передаточные числа должны подчиняться закону геометрической прогрессии со знаменателем q.

Из предварительного расчета известны передаточные числа первой и высшей передач. Пользуясь равенством (44), можно найти передаточные числа промежуточных передач для коробки передач с любым числом ступеней.

Для коробки передач с n ступенями передач передаточное число любой передачи можно определить по формуле.

 (45)

где: k-номер передачи;

n -число ступеней, исключая заднюю и ускоряющую передачи. n =5

Обычно передаточное число заднего хода принимается

3.3 Расчет динамической тяговой характеристики погрузчика

Для оценки динамических характеристик погрузчика аналогично автомобилю используют показатель динамического фактора. Данная величина представляет собой отношение силы тяги развиваемой погрузчиком отнесенной к полной массе погрузчика:

 (46)

где: – полная масса погрузчика;(116035,964Н)

Последовательность построения динамической характеристики погрузчика:

Для каждого из значений частот вращения двигателя  принимаемых в предыдущем разделе соответствующих им выходных показателей мощности двигателя определяемых по формуле (33) и крутящих моментов формула (34) определяются скорости движения погрузчика на каждой передаче по формуле:

 (47)

Из формулы (40) выражаем значение  определяя его значения на каждой передаче при соответствующих значениях частот вращения (крутящих моментов).

 (48)

Далее по формуле (47) находят значения динамического фактора.

Полученные значения заносим в таблицу 1.

По данным таблицы 1 необходимо построить график изменения динамического фактора для рассчитываемого погрузчика на каждой передаче. На оси абсцисс откладываем значение скорости погрузчика, а по оси ординат показания динамического фактора на каждой передаче.

Таблица 1 - Сводные данные тягово-скоростных значений погрузчика

4. Расчет автопогрузчика на устойчивость

Вилочные погрузчики проверяют на продольную и поперечную устойчивость.

Целью расчета является определение основных конструктивных параметров погрузчика (расположение центра тяжести погрузчика без грузоподъемника, груза относительно точки опрокидывания) обеспечивающих его устойчивость.

Для расчетов необходимо предварительно задаться положением центров тяжести отдельно самой машины и грузоподъемника с выдвинутой верхней рамой и опущенной.

Положение центра тяжести погрузчика без грузоподъемника назначаем из того расчета, что основная масса машины приходится на заднюю ее половину, так как там располагаются наиболее массивные части машины: двигатель с навесными агрегатами, коробка перемены передач, противовес. В грузоподъемном механизме основной вес приходится на рамы грузоподъемника, поэтому расположение центра тяжести назначим на оси рам грузоподъемника.

4.1 Расчет погрузчика на продольную устойчивость

Погрузчики рассчитывают в пяти разных случаях.

Первый случай. Автопогрузчик с поднятым на полную высоту номинальным грузом и отклоненным вперёд до отказа грузоподъёмником стоит на горизонтальной площадке (рисунок 6). При расчёте следует учитывать дополнительный наклон грузоподъёмника вперёд из-за посадки переднего моста и упругой деформации элементов конструкции. Такой случай встречается при штабелировании груза и считается самым тяжёлым для устойчивости.

Рисунок 6- Схема продольной устойчивости автопогрузчика при стоянке на горизонтальной площадке с максимально поднятым грузом

Q – полный вес груза по заданию;( Q=46060Н)

G1, G2 – вес автопогрузчика без грузоподъемника, вес грузоподъемника;

О, О1, О2 – ц.т. груза, погрузчика и грузоподъемника соответственно;

С – шарнир поворота грузоподъемника;

 - ц.т. груза и грузоподъемника отклоненных вперед на угол ;

 - угол наклона грузоподъемника по заданию, =30;

 - угол наклона вперед вызванный деформацией шин, упругими деформациями металлоконструкций и ходового оборудования, =20;

 - вылеты ц.т. от оси передних колес и их высоты от земли;

 - координаты оси поворота грузоподъемника относительно оси передних колес

Вылеты центра тяжести грузоподъёмника и груза от оси передних колёс при наклоне можно определить по формулам:

, (49)

, (50)

где

, (51)

, (52)

и углы наклона к горизонту линий :

, (53)

 (54)

Координаты центров тяжести принимаются по масштабной схеме аналога разрабатываемого погрузчика:

где -масштабный коэффициент, =33,3

где =145мм - расстояние от оси цилиндра до плоскости грузовых цепей, =760мм - расстояние от центра тяжести груза до плоскости грузовых цепей [см. рисунок ],

где =3000мм - высота подъема груза по заданию,

=690мм - расстояние от передней стенки вил до центра тяжести груза.

где -масштабный коэффициент, =33,3

 [см. п.п. 2.2,  ],

.

где -масштабный коэффициент, =33,3

Вес грузоподъемника равен:

где - вес подъемной каретки с вилами [см. п.п. 3.2.1 ],

- вес выдвижной рамы с плунжером цилиндра подъема и траверсы с роликами, см. п.п. 3.2.1 ],

- вес наружной рамы [см. п.п. 3.2.1 ].

Вес погрузчика без грузоподъемника:

где =56840Н- вес погрузчика по аналогу.

Определив координаты центров тяжести, можно оценить коэффициент грузовой устойчивости, учитывая 10 % запас, он должен быть больше 1,1:

 (55)

Коэффициент грузовой устойчивости больше 1,1, следовательно, автопогрузчик устойчив с поднятым на полную высоту номинальным грузом и отклоненным вперёд до отказа грузоподъёмником.

Второй случай: автопогрузчик с поднятым на полную высоту номинальным грузом и нормально установленным к основанию автопогрузчика грузоподъёмником стоит на наклонной площадке (рисунок 7).

Рисунок 7 - Схема продольной устойчивости автопогрузчика при стоянке на наклонной площадке с максимально поднятым грузом

Согласно рекомендациям уклон площадки принимают равным 4% () для автопогрузчиков грузоподъёмностью до 5 т.

Коэффициент грузовой устойчивости в данном случае равен:

 (56)

, следовательно, погрузчик устойчив в данном положении.

Третий случай. Автопогрузчик с грузом при увеличенной его массе на 10 %, т. е. при 1,10, поднятым от земли на высоту h = 300 мм, и отклонённым назад грузоподъёмником до отказа движется с максимальной скоростью и затормаживается с замедлением = 1,5 м/c2 . Расчетная схема приведена на рисунке 8.

Рисунок 8- Схема продольной устойчивости автопогрузчика при стоянке на горизонтальной площадке с грузом, поднятым на высоту 300 мм

При расчете приняты обозначения:

Q – полный вес груза по заданию (Q=46060Н) ;

G1, G2 – вес автопогрузчика без грузоподъемника, вес грузоподъемника;

О, О1, О2 – ц.т. груза, погрузчика и грузоподъемника соответственно, когда груз поднят на 300 мм и при вертикально установленном грузоподъемнике;

С – шарнир поворота грузоподъемника;

 - ц.т. груза и грузоподъемника, когда груз поднят на 300 мм и грузоподъемник отклонен назад на угол ;

 - угол наклона грузоподъемника назад по заданию, =70;

 - угол наклона вперед вызванный деформацией шин, упругими деформациями металлоконструкций и ходового оборудования, =20;

 - вылеты ц.т. от оси передних колес и их высоты от земли;

 - координаты оси поворота грузоподъемника относительно оси передних колес

Вылеты определим по формулам:

, (57)

 (58)

, (59)

,(60)

где

, (61)

, (62)

и углы наклона к горизонту линий :

, (63)

 (64)

Принимаем следующие значения размерных величин

из первого случая расчета на устойчивость:

   . ,.

и по масштабной схеме:

где =912

[см.п.п.2.2]

Подставив значения в формулы, найдем координаты смещенных центров тяжести.

м

м

м

м

м

м

Коэффициент грузовой устойчивости для данного случая равен:

, (65)

где  - силы инерции соответственно груза, автопогрузчика без грузоподъемника и грузоподъемника, определяемые по общей формуле:

,          (66)

где  или  и ;

i – замедление, i=1,5 м/с2 ;

g = 9,81 м/с2

, следовательно, погрузчик устойчив в данном положении.

Четвёртый случай. Автопогрузчик с номинальным грузом, поднятым от земли на 300 мм, и отклонённым назад грузоподъёмником стоит на площадке с уклоном 18 %, т. е. наклонённой под углом = 100 12/ (рисунок 9).

Рисунок 9- Схема продольной устойчивости автопогрузчика при стоянке на наклонной площадке с грузом, поднятым на высоту 300 мм

В четвертом случае сохраняются все те же обозначения и размеры, что и в третьем случае. Тогда коэффициент устойчивости равен:

 (67)

Пятый случай. Автопогрузчик без груза с вилами, поднятыми на 300 мм от земли, и отклонённым назад до отказа грузоподъёмником съезжает с уклона на максимальной скорости и при резком повороте. Гранью возможного опрокидывания является линия ВС, проходящая через шарнир балансира управляемого моста и опору крайнего колеса ведущего моста (рисунок 10).

Для определения устойчивости в данном случае, требуется построение масштабной схемы смещения центра тяжести погрузчика. Для этого необходимо определить положение ц.т. погрузчика с грузоподъемником и найти его смещение при повороте.

Площадка, с которой съезжает погрузчик, имеет уклон равный:

 (68)

где -максимальная скорость автопогрузчика без груза, км/ч

Суммарная высота центра тяжести автопогрузчика с грузоподъемником, отклоненным назад:

 (69)

Расстояние от оси передних колес до центра тяжести автопогрузчика:

 (70)

Смещение центра тяжести всего погрузчика в плане от его продольной оси при наклоне опорной площадки на угол  равно:

 (71)

По полученным значения, построим схему устойчивости погрузчика, принимая, что  и .

По схеме геометрическим построением найдем отрезок

М 1:20

По схеме видно, что смещение центра тяжести в плане не выходит за линию ВС опрокидывания () , следовательно, погрузчик устойчив к опрокидыванию.

4.2 Расчет погрузчика на поперечную устойчивость

Автопогрузчик рассчитывают при штабелировании. Автопогрузчик с

поднятым на полную высоту номинальным грузом и отклонённым назад на

угол , грузоподъёмником стоит на поперечном уклоне с углом . Гранью возможного опрокидывания является линия ВС, проходящая через шарнир балансира управляемого моста и опору крайнего колеса ведущего моста. Здесь h=2/3rк=0,305*2/3=0,203 м — высота шарнира управляемого моста от земли; , — координаты центра тяжести автопогрузчика, G — вес погрузчика с номинальным грузом без управляемого (балансирного) моста. Расчетная схема приведена на рисунке 11

Опрокидывание автопогрузчика начнётся, когда вектор веса G будет пересекать грань опрокидывания ВС. Согласно требованиям СЭВ автопогрузчик должен сохранять устойчивость при поперечном уклоне, равном 6 %, т. е. при угле = 30 26/.

Задачу решим геометрическим построением. Необходимо определить, не выходит ли отрезок FE за линию ВС.

 (72)

 (73)

Найдем смещение FE вектора веса G:

По схеме геометрическим построением найдем отрезок

Таким образом , следовательно, вектор веса G не выходит за грань опрокидывания, погрузчик устойчив в данном положении.

После всех расчетов можно сделать вывод, что погрузчик обладает достаточной устойчивостью при различных рабочих положениях и может выполнять свой функции без опасности опрокидывания.

Список литературы

1. Расчет механизмов вилочного погрузчика: методические указания/ П.С. Кондратьев. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2005. – 31 с. : ил.

2. Погрузочно-разгрузочные машины: Учебник для вузов ж/д транспорта/ И.И Мачульский.: Желдориздат, 2000. – 476 с.

3. Каверзин С.В. Курсовое и дипломное проектирование по гидроприводу самоходных машин. Красноярск: Производственно-издательский комбинат «Офсет». 1997г.-382 с.

4. Погрузочно-разгрузочные машины на железнодорожном транспорте: Учебник для техникумов/ Э.И. Ридель.- М.: Транспорт, 1978.- 383 с.