Погрузочно-разгрузочные машины
Автопогрузчик
Для механизации погрузочно-разгрузочных работ широко применяют универсальные самоходные авто- и электропогрузчики, имеющие сменные грузозахватные устройства, соединяемые с кареткой. Гидроподъемник автопогрузчика (рис. 6.1) состоит из направляющей рамы 1, вильчатого захвата 2 с грузом 3, каретки 4, телескопической рамы 5, грузоподъемной цепи 6, поперечины 7, подвижных звездочек 8, плунжера 9 и гидравлического цилиндра 10. Две параллельно расположенные цепи с одной стороны, закрепленные неподвижно на раме, огибают подвижные звездочки, с другой стороны они прикреплены к каретке. Подвижные звездочки с цепями образуют полиспаст, обеспечивающий выигрыш в скорости и проигрыш в силе, так как за время перемещения осей звездочек вместе с плунжером на высоту h 1груз переместится на высоту h 2 = 2 h 1
1. Усилие (в Н) на плунжере погрузчика определяется по формуле:
, (6.1)
где G - вес поднимаемого груза, Н; G 0- вес вилок (или других захватных устройств), каретки и плунжера (G 0 ≈ 2 G), H; i - кратность полиспаста (i = 2); η - к.п.д. полиспаста и механизма каретки, зависящий от степени износа и качества смазки трущихся поверхностей (η ≈ 0,8 ÷ 0,9).
2. Усили е (в Н) на плунжере погрузчика зависит от удельного давления ρ (в Н/м2) [практически (5 ÷ 7) 106 Н/м2] и от диаметра плунжера D (в м), т. е.:
, (6.2)
откуда диаметр плунжера гидроподъемника:
. (6.3)
Рис. 6.1. Схема гидроподъемника автопогрузчика
3. Скорость подъема груза зависит от диаметра плунжера, кратности полиспаста и производительности насоса. При заданной скорости производительность насоса (в м3/с):
, (6.4)
где D - диаметр плунжера, м; v - скорость подъема груза, м/с; i - кратность полиспаста.
4. Мощность двигателя насоса (в кВт):
(6.5)
где П - производительность насоса, м3/с; ρ - удельное давление, развиваемое насосом, Н/м2; η - к.п.д. насоса (η ≈ 0,5).
5. Коэффициент запаса продольной статической устойчивости вилочных погрузчиков (рис. 11) определяют по формуле
, (6.6)
где М уд - удерживающий момент, Н·м; М опр - опрокидывающий момент, Н·м; G - вес погрузчика (без груза), Н; G 2 - вес погрузчика (без груза), приходящийся на задний мост, Н (может быть определен взвешиванием
Рис. 6.2. Схема к определению устойчивости автопогрузчиков
на автомобильных весах); G гр - вес груза, размещенного на вилочном захвате, Н; а - расстояние от проекции на горизонтальную плоскость центра тяжести погрузчика до точки опрокидывания, м; l - расстояние от проекции на горизонтальную плоскость центра тяжести груза до точки опрокидывания, м; А - продольная база погрузчика, м.
При вертикальной раме подъемника груза и горизонтальной рабочей площадке коэффициент запаса продольной статической устойчивости к 
1,5 - для погрузчиков на пневмошинах и к 1,4 - для погрузчиков на грузошинах при работе на твердом покрытии.
6. Максимальная грузоподъемность (в Н) погрузчика из условия устойчивости определяется по формуле:
, (6.7)
7. Эксплуатационная производительность (в т/ч) погрузчика при работе со штучными грузами:
, (6.8)
где G - средняя масса поднимаемого груза, т; k и - коэффициент использования погрузчика, зависящий от квалификации водителя и организации работ (k и ≈ 0,4 ÷ 0,8); t ц - время цикла, с.
Таблица 6.1
Характеристики автопогрузчиков
| Показатели | Марка погрузчика | ||||
| 4043М | 4045М | 4046М | |||
| Грузоподъемность на вилах, кН | |||||
| Грузоподъемность при работе с крюком, кН | |||||
| наибольшая | |||||
| наименьшая | - | ||||
| Вылет крюка, мм | |||||
| наименьший | |||||
| наибольший | - | ||||
| Емкость ковша, м3 | 0,57 | 0,57 | 0,57 | 2,5 | |
| Наибольшая высота подъема груза на вилах или в ковше, мм | |||||
| Наибольшая высота подъема крюка над дорогой, мм | |||||
| Скорость подъема груза на вилах, в ковше и на крюке, м/мин | 6,5 | ||||
| Скорость, м/мин | |||||
| подъема каретки без груза | - | ||||
| опускания груза | 14,1 | 14,1 | - | ||
| опускание каретки без груза | - | ||||
| Расстояние от оси передних колес, мм | |||||
| l 1 до спинки вил | |||||
| l до центра тяжести груза на вилах | |||||
| l 2 от центра тяжести груза до спинки вил | |||||
| Продольная база колес А, мм | |||||
| Давление на мост, кН | |||||
| G 1- передний (без груза) | 21,9 | 37,5 | 60,0 | ||
| G 2 - задний (без груза) | 27,6 | 34,6 | 40,8 | 73,0 | |
| G 1 - передний (с грузом) | 69,7 | 96,9 | 117,3 | 218,0 | |
| G 2 - задний (с грузом) | 7,9 | 9,6 | 11,0 | 15,0 | |
| Скорость движения на передачах, км/ч | |||||
| Вперед | |||||
| 8,3 | 8,55 | 8,55 | - | ||
| 18,8 | 17,1 | 17,1 | - | ||
| 36,4 | 33,0 | 33,0 | - | ||
| 52,5 | 47,7 | 47,7 | |||
| Назад | |||||
| 6,7 | 6,9 | 6,9 | - | ||
| 15,3 | 13,9 | 13,9 | - | ||
| 29,6 | 26,8 | 26,8 | |||
| Вес (сила тяжести) автопогрузчика с вилами (без груза), кН | 47,6 | 56,5 | 78,3 | ||
Пример 1. Рассчитать усилие на плунжере гидроподъемника вилочного автопогрузчика марки 4043М, развиваемое при подъеме груза, соответствующего максимальной грузоподъемности погрузчика.
Решение. По формуле (6.1) усилие на плунжере (в Н):
G = 30 000 Н - по табл. 6.1; i = 2; G 0 = 0,2 G; η = 0,85 - по данным к формуле (6.1).
Н
Пример 2. Рассчитать диаметр плунжера гидроподъемника, если наибольшая грузоподъемность автопогрузчика G = 50 кН, а удельное давление, развиваемое насосом,ρ = 6 МН/м2.
Решение. По формуле (6.1):
кН
по формуле (6.3) диаметр плунжера:
м
Принимая ближайшее большее значение из нормального ряда диаметров, получим D = 0,2 м.
Пример 3. Автопогрузчиком марки 4046М штабелируют штучные грузы, вес которых соответствует максимальной грузоподъемности погрузчика. Рассчитать производительность насоса при подъеме каретки погрузчика с грузом (П1) и без груза,(П2) если диаметр плунжера грузоподъемника D = 0,2 м.
Решение. По формуле 6.4 производительность насоса в (м3/с):
; 
; 
D = 0,2 м; i = 2 - по условиям задачи; v р = 10 м/мин; vх = 16 м/мин - для автопогрузчика марки 4046М (табл. 6.1).
; 
Пример 4. По характеру груза и условиям штабелирования пакет на вилах автопогрузчика марки 4043М размещается так, что расстояние от центра тяжести пакета до спинки вил l 2 = 650 мм. Рассчитать максимальную грузоподъемность погрузчика при данных условиях работы, при вертикальной раме подъемника и горизонтальной рабочей площадке с твердым покрытием.
Решение. По формуле (6.7) грузоподъемность (в Н):
l 2 = 0,65 м - по условиям задачи; l 1 = 0,59 м; A = 1,85 м; G 2 = 27,6·103 Н - по табл. 6.1; k = 1,5 - рекомендуемый нижний предел коэффициента запаса продольной статической устойчивости автопогрузчика:
что составляет:
от паспортной грузоподъемности в 30 кН.
Таблица 6.2
Варианты заданий
| № варианта | Определить усилие на плунжере грузоподъемника | Определить производительность насоса с грузом П1 и без груза П2 | Определить диаметр плунжера грузоподъемника автопогрузчика | ||||||
| Вес, % от max грузоподъемности | к.п.д. полиспаста | Марка погрузчика | Диаметр плунжера D, мм | Скорость холостого перемещения погрузчика vx, м/мин | Скорость рабочего перемещения погрузчика vр, м/мин | Грузоподъемность автопогрузчика G, кН | Удельное давление ρ, МН/м2 | Марка погрузчика | |
| 0,81 | 4046М | 6,5 | 6,2 | 4046М | |||||
| 0,85 | 4043М | 7,9 | 6,7 | 4043М | |||||
| 0,82 | 4045М | 8,4 | 6,1 | 4045М | |||||
| 0,84 | 9,6 | 6,8 | |||||||
| 0,83 | 4046М | 6,8 | 6,6 | 4046М | |||||
| 0,87 | 4043М | 7,4 | 6,3 | 4043М | |||||
| 0,89 | 4045М | 7,6 | 6,5 | 4045М | |||||
| 0,81 | 8,4 | 6,1 | |||||||
| 0,85 | 4046М | 8,2 | 6,7 | 4046М | |||||
| 0,82 | 4043М | 6,5 | 6,2 | 4043М | |||||
| 0,84 | 4045М | 7,9 | 6,7 | 4045М | |||||
| 0,83 | 8,4 | 6,1 | |||||||
| 0,87 | 4046М | 9,6 | 6,8 | 4046М | |||||
| 0,89 | 4043М | 6,8 | 6,6 | 4043М | |||||
| 0,81 | 4045М | 7,4 | 6,3 | 4045М | |||||
| 0,85 | 7,6 | 6,5 | |||||||
| 0,82 | 4046М | 6,5 | 6,3 | 4046М | |||||
| 0,84 | 4043М | 7,9 | 6,5 | 4043М | |||||
| 0,83 | 4045М | 8,4 | 6,1 | 4045М | |||||
| 0,87 | 9,6 | 6,7 |
6.2. Расчет грузовых лебедок
Задание. Необходимо имеющуюся на строительной площадке лебедку проверить на пригодность для заданного типа подъемника и подобрать к ней требуемый канат и двигатель.
Данные для расчета приведены в табл. 6.5 и 6.6.
Последовательность выполнения задания
1. Начертить схему запасовки каната подъемника.
2. Согласно стандарту подобрать стальной канат.
3. Рассчитать канатоемкость лебедки.
4. Рассчитать потребную мощность двигателя привода барабана лебедки.
5. Проверить общее передаточное число редуктора лебедки.
Методика расчета
1. Для определения общего коэффициента полезного действия (КПД) блоков подъемника вычерчиваем схему запасовки его канатов (рис. 6.3).
Рис. 6.3. Схема запасовки каната подъемника
1 - груз; 2 - блок направляющий; 3 - канат стальной; 4 - барабан лебедки
Общий КПД:
, (6.9)
где ηбл - КПД одного блока; n - количество блоков.
2. Подбор стальных канатов для подъема грузов осуществляется по разрывному усилию R с учетом требуемого коэффициента запаса прочности K. При этом должно соблюдаться условие:
(6.10)
где РК - максимальное рабочее усилие в канате подъемника, кН.
(6.11)
где Q расч - расчетный вес поднимаемого груза и грузовой платформы, кН.
Допустимый запас прочности канатов по нормам Госгортехнадзора для строительных подъемников с машинным приводом должен быть не менее 5.
Требуемый канат и все его данные выбираются по соответствующему стандарту на основании рассчитанного максимального рабочего усилия РК с учетом требуемого коэффициента запаса прочности (табл. 6.3). При этом следует соблюдать условие, что диаметр каната dk, наматываемого на барабан, должен быть не более 1/16…1/20 диаметра барабана d б лебедки.
Таблица 6.3
Характеристики стальных канатов типа ЛК-Р5×19+1
| Диаметр каната, мм | Расчетный вес 100 м каната, кН | Предел прочности проволоки на растяжение, кг/мм2 | ||||
| Разрывное усилие каната в целом, кН | ||||||
| 8,3 | 2,56 | - | 24,5 | 26,05 | 26,85 | 29,3 |
| 9,1 | 3,05 | - | 35,55 | 37,76 | 38,95 | 42,45 |
| 9,9 | 3,58 | - | 42,35 | 45,0 | 46,4 | 50,6 |
| 11,0 | 4,61 | - | 49,8 | 52,9 | 54,5 | 59,5 |
| 12,0 | 5,27 | - | 64,1 | 68,1 | 70,2 | 76,6 |
| 13,0 | 5,96 | 72,5 | 73,2 | 77,8 | 80,2 | 87,5 |
| 14,0 | 7,28 | 88,5 | 82,9 | 88,1 | 90,8 | 99,1 |
| 15,0 | 8,44 | 102,5 | 101,0 | 107,5 | 110,5 | 120,5 |
| 16,5 | 10,25 | 124,0 | 117,0 | 124,5 | 128,5 | 140,0 |
| 18,0 | 12,20 | 148,0 | 142,0 | 151,0 | 155,5 | 169,5 |
| 19,5 | 14,05 | 170,5 | 169,5 | 180,0 | 185,5 | 202,5 |
| 21,0 | 16,35 | 198,5 | 195,0 | 207,5 | 213,5 | 233,0 |
| 22,5 | 18,5 | 224,5 | 227,0 | 241,0 | 248,5 | 271,0 |
| 21,1 | 250,0 | 256,5 | 272,5 | 281,0 | 306,5 |
3. Канатоемкость барабана лебедки (м) определяют по формуле (рис. 6.4):
(6.12)
где l - рабочая длина барабана лебедки, м; m - возможное количество слоев навивки каната на барабан; d б - диаметр барабана лебедки, м; dk - диаметр каната, м.
Рис. 6.4. Схема к определению канатоемкости барабана
Возможное количество слоев навивки m каната на барабан определяют по значениям диаметров реборд барабана d б’, барабана d б и каната dk с учетом запаса выступа реборды на величину 2 dk, предотвращающего возможный сход каната с барабана:
(6.13)
При выборе лебедки по канатоемкости ее барабана соблюдают условие, чтобы L > T, где Т - длина каната, наматываемого на барабан, м. Согласно условиям задачи:
, (6.14)
где H - максимальная высота подъема груза, м (табл. 6.5, 6.6); 
- длина несматываемых витков каната на барабане, м.
4. Потребную мощность двигателя (кВт) определяют по наибольшему рабочему усилию в канате Pk:
, (6.15)
где υпод - скорость подъема груза, м/с (согласно заданию); ηлеб - КПД передач лебедки, принимают для расчетов ηлеб = 0,75.
По расчетной мощности по каталогу (табл. 6.4) выбирают необходимый тип электродвигателя.
Таблица 6.4