Автонавантажувачі з двигуном внутрішнього згоряння

Великого поширення в нашій країні отримали автонавантажувачі типу «4001», «4003» і «4000М». Крім ковша, вони можуть працювати і з іншими захватними органами: вилками і кранового стрілою двох типів-блокової і безблочна.

Для роботи з сипучими вантажами на відкритих складах широко застосовуються універсальні автонавантажувачі з бензиновим двигуном автомобільного типу, обладнані ковшовим захватним органом.



Мал. 16. Автонавантажувач моделі «4001»

При будівництві цих машин використаний ряд вузлів і деталей автомобіля ГАЗ-51 і ЗІС-150.

Основні технічні характеристики цих автонавантажувачів наведені в табл. 2.

На рис. 16 дан загальний вид автонавантажувача «4001». Вантажопідйомність його при роботі з виделками - 5 т, ємність ковша - 15 м3. На навантажувачі встановлено бензиновий двигун автомобіля ГАЗ-51.

Від колінчастого вала двигуна крутний момент передається на передній ведучий міст навантажувача (такий же, як у автомобіля ЗІС-150) через муфту зчеплення, коробку передач з включеним в неї редуктором, карданний вал і головну передачу з диференціалом, укладеними в картер ведучого моста. Коробка передач дає можливість отримувати три швидкості вперед і дві назад.

Від колінчастого вала двигуна, за допомогою спеціальних карданного валу і зубчастого редуктора, наводяться також в дію два спарених гідравлічних лопатевих насоса (рис. 17). Один з них обслуговує гідросистему вантажного пристрою, а інший пускає в хід гідросистему механізму посилення керма.

Характерним вузлом автонавантажувача є підйомний пристрій. На рис. 18 воно зображено з вилковим захватом для штучних вантажів. Гідравлічний циліндр однобічної дії плунжерного типу 1 встановлений в середній частині телескопічною рами підйомного пристрою. На плунжер спирається своєї горизонтальної частиною внутрішня підйомна П-подібна рама. Каретка вільно підвішена на двох ланцюгах, що огинають верхні напрямні блоки, укріплені на підйомної рамі. ланцюги іншими кінцями закріплені на поперечіневнешней направляючої рами.

При нагнітанні в циліндр підйому робочої рідини плунжер буде висуватися вгору і піднімати внутрішню раму з верхніми напрямними блоками і огинають їх ланцюгами, а підвішена на ланцюгах каретка буде підніматися уздовж рами зі швидкістю, в два рази перевищує швидкість плунжера і рами.

При підйомі або опусканні каретки катки, укріплені в- нижній частині внутрішньої підйомної рами, перекочуються по напрямних зовнішньої рами, а укріплені на каретці, - уздовж напрямних стійок внутрішньої підйомної рами.

Для більш надійного захоплення вантажу вся телескопічна рама може нахилятися назад на 12 ° і для зручності віддачі вантажу- вперед на 4 °. Ці руху рами здійснюються за допомогою двох бічних гідроциліндрів з важеля передачею.

На рис. 19 приведена схема гідросистеми автонавантажувача. З бака робоча рідина насосом по трубопроводу подається в трехзолотніковий розподільник, звідки направляється до відповідних канали гідросистеми. Управління Золотниками розподільника проводиться за допомогою важелів і тяг. Важелі управління з кульовими головками розміщені під рульовим колесом в кабіні водія.

Плунжерний циліндр однобічної дії служить для підйому вантажний каретки. Плунжер опускається під дією власної ваги каретки з вантажем, внутрішньої рами і інших піднятих деталей вантажопідйомного пристрою; при цьому масло видавлюється з циліндра через розподільник в бак.

Для обмеження швидкості опускання служить дросель.

Силові поршневі циліндри двосторонньої дії служать для нахилу телескопічною рами підйомника. Залежно від того, з якого боку поршня подається рідина, від насоса, проводиться нахил рами вперед або назад.



Мал. 17. Насоси і редуктор гідравлічних приводів автонавантажувача «4001»

(Поздовжній розріз)



Мал. 18. Вантажне пристрій автонавантажувача «4001»

Дросельний клапан 15 встановлений в трубопроводі передніх порожнин циліндрів нахилу, служить для обмеження швидкості нахилу рами вперед; поршневий циліндр двосторонньої дії 5 - для повороту ковша.

Продуктивність насоса вантажного пристрою автонавантажувача «4001» -76 л1мін -при тиску 70 кг /см2.

схема трехзолотнікового розподільника автонавантажувача приведена на рис. 21. Масло через отвір надходить в розподільник, а через отвір направляється за відповідним трубопроводу назад в бак. Крайні золотники служать для управління циліндрами двосторонньої дії нахилу рами і повороту ковша.

Нижня порожнину підйомного циліндра однобічної дії за допомогою середнього золотника з'єднується при підйомі з нагнітальним отвором, а при опусканні - зі зливним. Для утримання вантажу у висячому положенні обидва каната, що з'єднують порожнину циліндра із зливним і нагнітальним отворами, повністю перекриваються.

Для повернення золотників у вихідне нейтральне положення на їх кінцях встановлені стислі між двома шайбами пружини. Принцип роботи їх ясний з креслення.

У корпус розподільника вмонтований запобіжник 6 регулюванням якого встановлюється гранично допустимий тиск масла, рівне 85 кг /см2. При надмірно великому тиску в гідросистемі, що можливо, наприклад, при перевантаженні робочих циліндрів, конусний клапан запобіжника, стиснувши пружину, відходить від сідла і робоча рідина через щілину, минаючи робочі циліндри, направляється в бак, що запобігає можливість аварії навантажувача.

Передні ведучі колеса автонавантажувача, зважаючи на велику навантаження на передній міст, виконані двоскатними.

Задній міст виготовлений з так званим подвійним керованим колесом: колеса посаджені вільно на балансирі близько одне від іншого. Балансир в центрі шарнірно укріплений на вертикальній керованої поворотному стовпчику. Управління поворотною колонкою проводиться від рульового колеса через систему важеля, що впливає на клапан гідравлічного підсилювача. Підсилювач має зубчасту рейку, зчеплену з шестернею вертикального вала. при русі рейки вал з балансиром і колесами повертається.

Сумний кузов автонавантажувача утворює кабіну для водія і захищає механізми від впливу зовнішнього середовища. На випадок падіння вантажу дах кабіни підсилюють фасонними ребрами.

В даний час випуск навантажувачів «4001» припинено, але велика кількість цих машин ще широко застосовується у нас на практиці.

Львівський завод автонавантажувачів випускає машини моделей «4003» і «4000М» вантажопідйомністю на качанах відповідно 5 і 3 г і ємністю ковша 15 і 1 м3.

Автонавантажувач «4003» (рис. 22) за своєю принциповою конструктивною схемою і основний характеристиці дещо відрізняється від машини «4001», однак має багато спільних з нею вузлів і деталей. Обидві машини мають однакові вантажопідйомності і вильоти при роботі на качанах і з блочною кранової стрілою, а також однакову ємність ковша. Вага автонавантажувача «4003» менше, внаслідок чого машина менш стійка. Тому при роботі з безблочна стрілою вантажопідйомність або виліт автонавантажувача «4003» відповідно знижується.

У автонавантажувачі «4003» застосовується двигун від автомобіля ГАЗ-51 (такий же, як і у автонавантажувача «4001», але з іншим розташуванням на шасі).

Інакше розташовані також гідравлічний підсилювач керма і обидва масляні насоса.

На автонавантажувачі «4003» встановлено стандартний кермо автомобіля ЗІС-150. У систему рульового пристрою включений гідропідсилювач, від якого виробляється розворот задніх коліс автонавантажувача за допомогою системи тяг і важелів, що складають ланки шарнірної трапеції автомобільного типу. Ширина колії керованих коліс дорівнює ширині колії внутрішніх скатів переднього ведучого моста, що зменшує загальний опір при русі машини по засніженій дорозі і м'якому грунту.



Мал. 22. Автонавантажувач моделі «4003»

Більш легкий автонавантажувач моделі «4000М» (рис. 23) за своєю конструктивною схемою і зовнішнім виглядом майже не відрізняється від навантажувача «4003». Різниця між ними визначається головним чином розмірами, деякими змінами в гальмівній системі і застосуванням вузлів і деталей, по потужності і розмірами відповідає вантажопідйомності цих машин.

Робочим органом автонавантажувача при роботі зі штучними вантажами є вилочні підхоплення; перевага їх - швидкість і зручність захоплення і подальшої віддачі вантажу. На відміну від захоплення вантажу краном, на качанах не потрібно спеціального кріплення вантажу і операції захоплення зазвичай виконуються без участі додаткового робітника.

На рис. 24 показана робота автонавантажувача з безблочна стрілою. Вантажний гак стріли може встановлюватися на різному вильоті. Виліт стріли і відповідна вантажопідйомність визначаються з умов стійкості і гранично допустимої вертикального навантаження на підйомний гідроциліндр.



Мал. 23. Автонавантажувач моделі «4000М» з вилковим захватом

При роботі з блочною стрілою (рис. 25) можливий підйом вантажу на значну висоту, однак вантажопідйомність навантажувача різко знижується внаслідок додаткового навантаження на каретку, а отже, і на підйомний гідроциліндр, від натяженця нерухомою гілки вантажного каната і ваги громіздкою стріли.

Ковшові захватні органи автонавантажувачів

У автонавантажувачах з трехзолотніковой системою гидрораспределителя встановлюються ковшові захвати із спеціальним гідроциліндром для повороту ковша при зачерпиваніі і розвантаження. Конструкція ковша, його форма і механізм повороту істотно впливають на роботу машини і в значній мірі визначають навантаження, що діють на неї в цей період, ступінь заповнення ковша вантажем і тривалість зачерпиванія.

Ковшовий захватний орган автонавантажувача «4001» (див. Рис. 16) складається з рами з двома кронштейнами, шарнірно укріпленого на цих кронштейнах ковша, гідравлічного циліндра двосторонньої дії і шарнірно-важільного механізму, який зв'язує шток гідроциліндра з ковшем.



Мал. 24. Автонавантажувач в роботі з безблочна стрілою

Львівський завод автонавантажувачів випустив велику кількість машин з ковшовим захватом аналогічної конструкції. З такою ж конструкцією захоплення був виконаний навантажувач на гусеничному ходу системи ВНІОМС.

Перевагою цього захоплення є малий момент опору повороту ковша з корисним вантажем внаслідок того, що опорні цапфи ковша розташовані поблизу від його центра ваги.

Поряд з цим вся конструкція має ряд вельми істотних недоліків.

Ківш має малорозвинену огорожну частина днища, внаслідок чого задня стінка при впровадженні впирається в штабель, що перешкоджає глибокому впровадженню і хорошому заповнення ковша з одного-двох заходів.

Після впровадження, до виходу з штабеля, в той час як відбувається поворот на цапфах, ківш, частково заповнений сипучої масою, впирається в штабель, в результаті чого виникає значна сила відсічі і відповідний додатковий момент опору.

Істотним недоліком конструкції є велика кількість ланок і схильних до зносу шарнірів в механізмі повороту, а також громіздкість всієї системи і особливо рами з виступаючими за габарити ковша кронштейнами.

Слід зазначити також несприятливу навантаження на похилу тягу і шток гідроциліндра, які, маючи значну довжину, в окремі періоди працюють на поздовжній вигин. Відомі випадки, коли під потужним силовим впливом гідравлічного циліндра, в результаті повороту ковша вниз до випадкового упору його передньої кромки в землю, тяга різко деформувалася і подальша робота захоплення робилася неможливою.

Великий кут між напрямком передніх кромок бічних стінок і днищем ковша перешкоджає глибокому впровадженню ковша в штабель кускових- вантажів і є основною причиною подрібнення вантажів при зачерпиваніі.

Ківш цього типу малої місткості (близько 04 ж3) на акумуляторному автонавантажувачі вантажопідйомністю 15 г випробовувався в 1957 р Калінінградським вагонобудівним заводом.



Мал. 25. Робота з блочною стрілою

Під час випробувань, які велися на вугіллі, піску і дрібної сталевий стружці, спостерігалося сильне буксування ведучих коліс і дуже погане заповнення ковша (на 20-40%).

На рис. 26 зображений ківш автонавантажувача «4001», переобладнаний кафедрою будівельних і вантажно-розвантажувальних машин ХІІТа. У цій конструкції вдалося усунути деякі недоліки: видовжене днище ковша, зняті зуби, дещо збільшені бічні стінки і зменшений кут нахилу їх передніх кромок до днища ковша. Ємність ковша при цьому збільшилася на 15%.



Мал. 26. Переобладнаний ківш автонавантажувача «4001»

Порівняльні випробування навантажувача з цим ковшем і з ковшем колишнього типу при роботі на рядовому вугіллі дали наступні результати:

1) глибина горизонтального впровадження ковша з розгоном на відстані 1 м зросла з 800 до 1080 мм;

2) заповнення ковша при одноразовому введенні збільшилася на 50%;

3) заповнення ковша на 100% стало можливим в результаті, не трьох-чотирьох повторних впроваджень, як це було раніше, а одного-двох;

4) повне час зачерпиванія зменшилася з 15 до 8 сек .;

5) продуктивність навантажувача збільшилася приблизно на 20-25%; в результаті зняття зубів ківш став значно краще підбирати вугілля з майданчика, що дозволило звільнити зайнятого цим допоміжного робітника.

Навантажувач з переобладнаним ковшем вже більше трьох років успішно працює на вантажних станціях Харківського залізничного вузла на навантаженні сипучих і кускових вантажів без значного зносу передньої кромки.

Львівський завод випустив велику кількість автонавантажувачів моделей «4000М» і «4003» з ковшовим захопленням, показаним на рис. 27.

Ківш має розвинену горизонтальну частину днища, що полегшує його врізання в штабель. Передача зусилля від гідроциліндра на ківш дуже проста і не має проміжних ланок.



Мал. 27. Ковшовий захоплення конструкції Львівського заводу автонавантажувачів: пунктиром внизу показана можлива установка опорного черевика

Недоліки конструкції:

а) складна і мало жорстка система рами з кронштейном для ковша і портальної стійкою для кріплення циліндра;

б) установка гідравлічного циліндра однобічної дії; при такій силовій схемі ківш повертається вперед тільки під дією власної сили тяжіння.

Як показав досвід експлуатації машин з цим захопленням, вага ковша не забезпечує досить швидкого повороту вперед з одночасним підйомом важкого плунжера і виштовхуванням робочої рідини з верхньої частини циліндра. У ряді випадків, при низькій температурі навколишнього середовища, внаслідок згущення масла в гідросистемі поворот вперед порожнього ковша робиться абсолютно неможливим, а завантаженого - різко сповільнюється.

На рис. 28 і 29 показана запропонована нами конструкція ковшового захоплення для автонавантажувачів типу «4000М» та інших. Ківш має розвинену огорожну частина днища, що повністю виключає необхідність впровадження до упору штабеля в задню стінку.

У порівнянні з розглянутими ковшовими захопленнями, це захоплення простіше за конструкцією, легше за вагою і компактніше. Циліндр двостороннього дії забезпечує примусовий поворот ковша в обидві сторони.

Легка рама з ковшем і циліндром підвішується до каретки навантажувача на валику шарнірно, абсолютно аналогічно підвісці вилок. Це значно полегшує установку і зняття ковшового захоплення при зміні робочих органів автонавантажувача і повністю виключає можливість появи великої вивертає моменту, що діє на захоплення і каретку при надмірному упорі передньої кромки ковша в землю. В останньому випадку, під дією опорної реакції, захоплення разом з рамою вільно повертається щодо валика каретки.

Внаслідок того, що ковшовий захоплення має шарнірну підвіску, значення зазначеної опорної реакції не може досягати такої величини, яка можлива при жорсткому кріпленні. З цієї причини сила тертя ковша про землю, яка є однією зі складових загального опору впровадженню ковша в штабель, також зменшується.

Недоліками цього ковшового захоплення є: великий виліт ковша, що зменшує поздовжню стійкість навантажувача, і великий зсув центру обертання ковша в сторону каретки, що призводить до відповідного збільшення моменту опору повороту від вертикальних сил, що діють на ківш.

Ковшовий захоплення цього типу за пропозицією ХІІТа, але з дещо іншою системою підвіски, був виготовлений і випробуваний Львівським заводом автонавантажувачів. Випробування показали, що в порівнянні з іншими конструкціями ківш значно легше впроваджується в штабель і краще заповнюється.

На рис. 29 зображений захоплення ємністю 05 м3 для малогабаритного автонавантажувача, що випускається Калінінградським вагонобудівним заводом. Особливістю цього захоплення є верхній винесений вперед центр повороту ковша, що забезпечує велику зону зачерпиванія і хороше його заповнення при невеликій первинної глибині впровадження в штабель.

При роботі з цим ковшем не потрібно розгону автонавантажувача перед впровадженням або повторні впровадження, що створює спокійний ненаголошений режим зачерпиванія, що характеризується великим коефіцієнтом заповнення і меншим зносом всієї машини. Захоплення було виготовлено і успішно випробуваний в 1958 р на Калінінградському вагонобудівному заводі.

На рис. 30 представлений аналогічний захоплення ємністю 15 м3 змонтований на автонавантажувачі «4000М». Захоплення виготовлений в Батайськ майстерень тресту Трансенергомонтаж.



Мал. 28. Ковшовий захоплення



Мал. 29. Ковшовий захоплення

Автонавантажувач з ковшовим захопленням, має особливу форму бічних стінок. Захват призначений для роботи на кускових вантажах і вантажах, деградуючих при подрібненні. У задній частині захоплення розташовані опорні башмаки, які служать для зменшення перекидального моменту-й розвантаження переднього ведучого моста автонавантажувача в період повороту ковша при зачерпиваніі після глибокого врізання в штабель.



Мал. 30. Ковшовий захоплення конструкції ХІІТ підвищеної ємності з верхнім центром повороту на автонавантажувачі «4000М»

У початковий період повороту виліт ковша по відношенню до автонавантажувачу є найбільшим, а опір повороту може досягати дуже великих значень внаслідок відриву значної маси вантажу від решти нерухомої частини штабеля. Велика «консольная» навантаження, яке діє на ківш при зачерпиваніі, передається в зростаючому значенні на передній міст, що дуже несприятливо відбивається на його роботі. В окремих випадках, особливо при роботі легких навантажувачів, як показують розрахунки і спостереження, задні колеса з цієї причини часто відриваються від грунту і навантажувач втрачає стійкість.

Установка задніх опорних башмаків ліквідує ці недоліки. При повороті ковша черевики опускаються нижче рівня горизонтального днища і впираються в землю, завдяки чому навантаження передається не на передні колеса автонавантажувача, а через черевики на землю.

При впровадженні в штабель ківш по можливості повинен лише злегка торкатися грунту, а не повністю або сильно спиратися на нього черевиками, так як це призведе до появи додаткового опору руху навантажувача. Для більш ефективної дії черевиків, що потрібно, наприклад, при дуже глибокому врізання ковша в штабель, перед початком повороту ковша каретка навантажувача повинна опускатися до повного упору черевиків в землю.

Ковшовий захоплення з черевиками був побудований і випробуваний на картоплі, коксі і вугіллі кафедрою будівельних і вантажно-розвантажувальних машин ХІІТа. Випробування повністю підтвердили його переваги. Завдяки особливій формі бічних стінок ківш легко впроваджувався в штабель крупнокускового коксу і в купу картоплі; помітного різання бульб картоплі і подрібнення коксу не спостерігалося. Задні колеса автонавантажувача при повороті ковша в штабель завдяки дії черевиків майже не розвантажувалися.

Установка опорних башмаків можлива на ковшових захопленнях і інших конструкцій, що мають привід для повороту ковша. На рис. 27 пунктиром показана схема можливої установки опорних башмаків на ковшових захопленнях автонавантажувачів Львівського заводу.

Зміцнення на ковшових захопленнях простих і дешевих деталей - черевиків - істотно важливо не тільки для підвищення терміну служби і можливого полегшення переднього моста навантажувача, але і для зменшення навантаження на верхнє покриття робочого майданчика. Остання обставина має особливе значення для навантажувачів, що працюють на складах з полами невисокою міцності, а також всередині критих вагонів.

Вельми істотно, що тиск, що передається черевиками на підлогу, не досягає в даному випадку надмірно великих значень, оскільки каретка з ковшем вільно підвішена на ланцюгах підйомника автонавантажувача, і, отже, реакція статі, діюча на черевики, не може перевищувати суми сил тяжкості каретки, ковша з вантажем і інших вертикальних сил, що діють зверху на ківш при його повороті.

Нижче розглядаються два інших способи вирішення цієї ж задачі, т. Е. Зменшення перекидального моменту і розвантаження ходових частин навантажувача в період зачерпиванія: а) шляхом установки переднього опорного барабана в тракторних лопатах; б) шляхом установки опорних башмаків в нижній частині підйомної стріли деяких навантажувачів іноземного виробництва.

У ковшового пристрої останньої конструкції Львівського заводу (рис. 31) механізм повороту ковша прийнятий таким же, як і в ковшових захопленнях ХІІТа; зняті також зуби. Але, на відміну від захоплень ХІІТа, замість підвісний рами для кріплення всього пристрою до каретки встановлено литий кронштейн. Недоліком цієї конструкції є великий крутний момент, що сприймається поперечиною каретки в окремі періоди роботи ковша. Сполучення задньої верхньої стінки ковша з днищем, виконане по поверхні малого радіуса, не забезпечує повного спорожнення ковша при роботі на вологих вугіллі, піску та інших вантажах, схильних до ущільнення і налипання на стінках.

На деяких вітчизняних автонавантажувачах в якості змінного робочого обладнання предусматпівается також грейферний захват з гідравлічним управлінням. Грейфер виготовляється двох типів (для лісу і для сипучих вантажів) і підвішується на гаку безблочна стріли.



Мал. 31. Ковшовий захоплення Львівського заводу автопогруз чиков (остання конструкція)

Умови роботи грейфера для сипучих вантажів на автонавантажувачах вельми несприятливі. Внаслідок малого вильоту стріли грейфер працює на схилі штабеля при малому шарі сипучого вантажу над рівнем майданчика. У цих умовах грейфер дуже погано заповнюється.

Визначення основних параметрів гідравлічного приводу Гідравлічний привід, принцип дії якого розглянуто вище, широко застосовується в сучасних одноківшових навантажувачах.

Всі вітчизняні автонавантажувачі виготовляються з гідроприводом, за допомогою якого виробляються підйом і опускання каретки, нахил рами і операції з захватним органом. Гідроприводом оснащені також тракторна лопата Т-157 навантажувач Д-380 та інші машини.

Основний і найбільш відповідальною частиною гідроприводу є насос. У автонавантажувачах вітчизняного виробництва застосовуються насоси тільки лопастного типу подвійної дії (див. Рис. 20). Основними параметрами насоса є продуктивність, тиск масла і потрібна потужність двигуна.