04.02.17.
Подъемно-транспортные машины.
Фронтальные погрузчики (ФП).
Одноковшовые фронтальные пневмоколесные погрузчики наиболее популярны на стройках самого разного масштаба, в производстве строительных материалов и горной промышленности. Идея этой машины родилась, очевидно, в попытках соединить преимущества одноковшового экскаватора с прямой лопатой и грузовика-самосвала. Действительно, гибрид сохранил отличительные черты «родителей»: вместительный ковш, способный копать вперед и вверх, и самоходное, маневренное шасси. Но, как известно, выигрыши всегда сопровождаются потерями (по крайней мере, в технике). В данном случае уменьшились высота и сила копания по сравнению с экскаватором и дальность перевозки грузов по сравнению с самосвалом. Но если недостатки — это продолжение достоинств, то справедливо и обратное.
Фронтальные погрузчики, обладая значительно меньшими габаритами и весом, чем экскаваторы, могут поднимать гораздо большую массу груза; да и для маневрирования им нужна не такая большая площадь. Именно эти качества и определили их технологическую нишу: перегрузочные машины, способные работать в стесненных условиях с сыпучими и кусковыми
материалами чрезвычайно широкого диапазона плотностей и размеров — от бытового мусора до крупнообломочной скальной породы. Соответственно этому трансформировались и рабочие органы — ковши.
Стандартные ковши с прямой режущей кромкой без зубьев используются при перегрузке песка, гравия и глинистых грунтов с насыпной плотностью от 1,4 до 1,8 т/м3. Дополнительно такие ковши могут комплектоваться сменной двухсторонней режущей кромкой (сплошной или из сегментов), изготовленной из упрочненной износостойкой стали очень высокой твердости. Челюстные ковши увеличивают высоту выгрузки на десятки сантиметров и позволяют погрузчикам выполнять некоторые ранее несвойственные им функции (например, толкание и разравнивание грунта, обратную засыпку, планировку, захват сыпучих и штучных грузов). Правда, челюсти ковшей оснащены дополнительными гидроцилиндрами, что требует специальных гидравлических контуров и снижает полезную нагрузку.
Для работы с гранитным щебнем и взорванной скальной породой используются ковши повышенной прочности с выступающей или прямой режущей кромкой, с зубьями или без них. Часто их оснащают решетчатыми козырьками, увеличивающими вместимость ковша, но не влияющими на обзорность в транспортном режиме. Ковши в 1,5...2,5 раза большей вместимости, чем у стандартного — применяют при перегрузке легких материалов: древесной щепы, бытовых отходов, угля, торфа, снега, сельскохозяйственных грузов.
Быстрая смена рабочего органа
Метаморфозы ковша фронтального погрузчика
Решетчатая задняя стенка такого ковша не нарушает обзорность при движении и позволяет оператору следить за его наполнением. Весьма важны для оценки эффективности погрузчика ширина зева ковша и угол его запрокидывания. Слишком узкий зев повышает сопротивление ковша заполнению и ограничивает размер загружаемых кусков, излишне широкий - смещает центр тяжести вперед, снижая тем самым продольную устойчивость машины. Для крупнокусковых грузов применяют ковши с увеличенным зевом. Угол запрокидывания ковша у земли сильно
влияет на степень его наполнения. Наилучший результат достигается, если на заключительной стадии наполнения ковша, при его повороте относительно стрелы, угол запрокидывания обеспечивает параллельность зева ковша дневной поверхности. Диапазон изменения угла запрокидывания у различных моделей фронтальных погрузчиков достаточно широк (от 34° у модели L25B фирмы О&К до 53° у Caterpillar IT28G) и определяется размерами гидроцилиндров и типом механизма поворота.
В зависимости от назначения погрузчика используется два типа механизмов поворота ковша: Z-образный, обеспечивающий повышенное усилие отрыва, и Н-образный с увеличенным углом запрокидывания. Все пальцевые соединения рычажных механизмов и стрелы имеют уплотнения, удерживающие смазку и предотвращающие проникновение внутрь пыли, грязи и влаги, что увеличивает долговечность шарниров и снижает трудоемкость их обслуживания.
Кроме ковшей современные фронтальные погрузчики могут оборудоваться разнообразными вилочными захватами с грейферными челюстями и без них для перегрузки длинномерных, волокнистых, крупнокусковых грузов, а также штучных грузов на поддонах. Но здесь уже начинается область применения других, более специализированных машин — вилочных автопогрузчиков, фронтальные пневмоколесные погрузчики также могут оснащаться стреловым грузоподъемным оборудованием аналогичным моноблочным и телескопическим крановым стрелам.
Обилие основных и сменных рабочих органов (некоторые фирмы предлагают более 30 наименований) позволяет использовать одну машину с чрезвычайно высокой интенсивностью. Это особенно важно для небольших многопрофильных фирм, сталкивающихся с обширной или постоянно меняющейся номенклатурой работ. Легкость смены рабочего органа достигается благодаря специальному механизму, который крепится к шарнирам оголовка стрелы. Вся операция занимает считанные минуты с минимальными затратами усилий оператора (при механической блокировке устройства) или вообще без таковых (при гидравлическом управлении блокировкой).
Высокая маневренность большинства фронтальных погрузчиков достигается благодаря шарнирно-сочлененной раме. Последняя, состоит из двух частей, соединенных шарниром с вертикальной осью. Задняя рама служит для монтажа силовой установки, трансмиссии, заднего моста и кабины оператора, передняя — для крепления рабочего оборудования с гидросистемой управления и переднего моста. Фиксация и поворот рам относительно друг друга осуществляется двумя гидроцилиндрами, управляемыми рулевой системой следящего типа, обеспечивающей относительный поворот рам на угол, пропорциональный углу поворота рулевого колеса, величина которого колеблется от 28 (Liebherr L506) до 45 (О&К L4B) в каждую сторону, но для подавляющего большинства машин составляет 40°.
Z- (а) и Н-образный (б) механизмы запрокидывания ковшей
Ширина зева ковша
Разумеется, все колеса фронтальных погрузчиков являются ведущими, благодаря чему в создании тягового усилия участвуют вес и машины, и перевозимого груза. Это ускоряет заполнение ковша и повышает степень его наполнения. Передний мост жестко крепится к передней раме, несущей рабочие органы и полезный груз, а задний благодаря подвеске может качаться в поперечном направлении относительно рамы на угол до 120 Сase (Komatsu WA320-3).
