Назначение и классификация погрузчиков

Содержание

Введение	3
Глава 1. Определение потребности погрузчика	5
1.1 Назначение и классификация погрузчиков	5
1.2. Конструкция и характеристики погрузчика JCB 225/JCB225T	8
1.3 Разработка грунта погрузчиками	12
1.4 Описание конструктивных элементов погрузчика	15
Глава 2. Определение требований и целей усовершенствования, модернизации погрузчика JCB	20
Глава 3. Определение признаков объекта проектирования	25
Глава 4. Поиск вариантов объекта проектирования	30
Глава 5. Расчетная часть	36
5.1 Расчет гидроцилиндров	36
5.2 Кинематические,прочностные и энергетические расчеты	45
5.3 Расчет устойчивости погружчика	48
Глава 6. Технически экономическая обоснованность	55
Глава 7. Охрана труда	57
Глава 8. Организация безопасности жизнедеятельности	70
Заключение	74
Список литературы	76



Введение
Интенсивное развитие строительного производства и сокращение сроков ввода в эксплуатацию новых промышленных объектов, железных и автомобильных дорог, газо- и нефтепроводов требуют ускоренного выполнения больших объемов и комплексной механизации земляных работ.
Строительные погрузчики применяются для разработки, погрузки, перемещения и складирования сыпучих, кусковых материалов и грузов, в строительстве, добывающей промышленности, на транспорте и в других областях. Они представляют собой самоходные подъемно-транспортные машины. 
Строительные погрузчики отличаются высокой проходимостью, маневренностью, тяговыми качествами, грузовой устойчивостью и производительностью, что позволяет использовать их на неподготовленных основаниях со значительным уклоном строительных площадок и подъездных транспортных путей.
По принципу действия и оборудованию погрузчики делятся на одноковшовые и многоковшовые. Главным параметром одноковшовых погрузчиков является грузоподъемность.
ГОСТ 12568–67 определяет типоразмерный ряд строительных одноковшовых погрузчиков по грузоподъемности: 2,0; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; и 10 т – и основные параметры по типоразмерам машин. Основным рабочим органом погрузчика является нормальный ковш, используемый для разработки сыпучих мелкокусковых материалов с объемной массой 1,6 т/м3 и грунтов 1-й и 2-й категории. На стрелу погрузчика может навешиваться землеройно-погрузочное, грузоподъемное, снегоочистительное и вспомогательное рабочее оборудование. Погрузчики, имеющие комплекции смежного рабочего оборудования и приспособленные для работы с ним, называются универсальными.
К землеройно-погрузочному оборудованию относится ковш, увеличенный для легких материалов, уменьшенный для тяжелых материалов и полезных ископаемых, скелетный для скальных пород, универсальный двухчелюстной, с боковой загрузкой, с увеличенной высотой разгрузки и с принудительной разгрузкой для разгрузки транспортных средств и бункеров с увеличенной высотой, бульдозерный отвал, экскаватор и грейфер.
Грузоподъемное оборудование включает грузовые вилки, грузоподъемный кран, челюстные захваты для металломатериалов, длинномерных грузов, строительных грузов, строительных конструкций, а также монтажно-поворотный захват для столбов и свай, вилы для навоза и силоса и др. К снегоочистительному оборудованию относятся плужное и шнекоротное с автономным двигателем внутреннего сгорания. Вспомогательным оборудованием является кусторез, корчеватель, виброуплотнитель, бункер-дозатор, автоасфальтовзламыватель и т.п.
Основной целью дипломной работы является проектирование комплекса мероприятий по модернизации существующего оборудования для увеличения производительности погрузчика JCB 225.



Глава 1. Определение потребности погрузчика
1.1 Назначение и классификация погрузчиков
Предназначение универсальных одноковшовых погрузчиков:
1. С землеройно-погрузочным оборудованием – для разработки сыпучих материалов в карьерах, кусковых и сыпучих строительных материалов, взорванных скальных пород и полезных ископаемых, строительного мусора, насыпного грунта, послойной разработки грунтов 1-й и 2-й категории с погрузкой их в транспортные средства, бункерные установки, отвал, дробильного-строительные агрегаты, с перемещением их на расстояние до 1 км, а также для выполнения планировочных и зачистных работ, землеройно-транспортных операций по отрыву котлованов, ям.
2. С грузоподъемным рабочим оборудованием – для погрузки в транспортные средства, перемещения и складирования тарных и штучных грузов, лесоматериалов, длинномерных грузов, железобетонных изделий и строительных конструкций для проведения монтажных работ в условиях строительства, для установки столбов и др.
3. Со снегоочистительным оборудованием – для зимнего содержания дорог, очистки площадей от снега и т.п. 
4. Со вспомогательным оборудованием – для проведения подготовительных работ по расчистке территории и трасс от кустарника и пней и др.
При наличии дополнительного оборудования область применения погрузчиков расширяется в соответствии с использованием рабочих органов.
Одноковшовые погрузчики по грузоподъемности разделяют на пять основных классов:
• малогабаритные (до 0,5 т);
• легкие (0,51–2,0 т);
• средние (2,1–4 т);
• тяжелые (4,1–10 т);
• большегрузные (свыше 10,1 т).
В зависимости от конструктивного исполнения погрузчики классифицируют:
• по типу ходовой части;
• типу базовой машины;
• расположению рабочего органа;
• типу погрузочного оборудования;
• типу привода рабочего органа.
По типу ходовой части различают гусеничные и пневмоколесные погрузчики. Пневмоколесные погрузчики выполняют по четырехколесной схеме с трехточечной подвеской ходовой части. Пневмоколесная часть также имеет четыре (4?4) или два (2?4) ведущих колеса. Ходовая часть с колесной формулой (4?4) имеет преимущественное расположение.
По типу базовой машины различают погрузчики на специальном шасси и тягачах, на погрузочных модификациях тракторов, промышленных модификациях тракторов и сельско-хозяйственных тракторах или тракторах специального назначения.
Одноковшовый фронтальный погрузчик – универсальная самоходная спецтехника на пневмоколесной и гусеничной платформе, предназначенная:
– для разработки сыпучих и мелкокусковых строительных материалов из карьеров и штабелей;
– послойной разработки грунтов I–III категории без предварительного рыхления и в грунтах до VI категории с предварительным рыхлением с транспортировкой на небольшие расстояния с выгрузкой в отвал или автотранспортные средства;
– планировочных работ;
– производства погрузочно-разгрузочных и строительно-монтажных работ с тарными и штучными грузами;
– погрузки лесоматериалов с помощью челюстного захвата.


Рисунок 1 – Сменное рабочее и навесное оборудование одноковшных погрузчиков: а: 1 – грузовые вилы; 2 – грузовая безблочная стрела; 3 – обратная лопата экскаватора; 4 – гидробур; 5 – дорожная щетка; 6 – гидромолот; б: 1 – ковш для скальных пород с зубьями; 2 – ковш без зубьев с прямолинейной режущей кромкой; 3 – то же, с V-образной режущей кромкой; 4 – скелетный ковш; 5 – грузовые вилы; 6 – бульдозерный отвал; 7 – снегоочиститель; 8 – захват для пакетов; 9 – ковш с принудительной разгрузкой; 10 – захват для длинномеров; 11 – двухчелюстной ковш; 12 – рыхлитель

Фронтальный погрузчик способен транспортировать грузы, буксировать различное оборудование на небольшие расстояния. Основным рабочим оборудованием погрузчика является ковш, закрепленный на конце подъемной стрелы. Для ряда моделей предусмотрен комплект сменного оборудования (крановые крюки, гуськи, вилы, ковши различной вместимости, вилки для одиночных грузов, захваты для бревен, снегоочистители, двухчелюстные ковши и пр.).
Одноковшовые погрузчики являются машинами циклического действия, т.е. операции: заполнение ковша и подъем его в транспортное положение, передвижение к месту разгрузки, подъем ковша в положение разгрузки, поворот и разгрузка ковша, опускание ковша в транспортное положение и передвижение к месту загрузки – выполняются последовательно.
1.2. Конструкция и характеристики погрузчика JCB 225/JCB225T
В современных тяжелых и опасных рабочих условиях безопасность оператора минипогрузчика с бортовым поворотом имеет первостепенное значение. Поэтому компания JCB разработала первые в мире минипогрузчики с бортовым поворотом с боковой дверью. Водителю не нужно рисковать, перебираясь через навесное оборудование, чтобы попасть в кабину через переднее окно, как при работе на обычных минипогрузчиках с бортовым поворотом. Кроме того, новое поколение минипогрузчиков с бортовым поворотом JCB обеспечивает непревзойденный обзор на 270 градусов.
Это на 60 процентов больше, чем у обычных минипогрузчиков с бортовым поворотом. Этого удалось добиться благодаря уникальной конструкции стрелы JCB PowerBoom, обеспечивающей безопасность оператора, производительность и надежность машины в самых трудных рабочих условиях. Кроме того, новое поколение минипогрузчиков с бортовым поворотом JCB обеспечивает комфортные условия для работы оператора: кабины этих машин на 45 % просторнее и гораздо тише, чем в других минипогрузчиках с бортовым поворотом.
Используемая компанией JCB конструкция с вертикальным подъемом обеспечивает максимальный вылет при подъеме, позволяя оператору загружать самосвал с одной стороны.
Вертикальный подъем обеспечивает наибольшую грузоподъемность при максимальном подъеме и вылете. Для обеспечения вертикального подъема в обычных минипогрузчиках с бортовым поворотом приходится идти на компромисс: связующее звено между балками стрел ограничивает задний обзор. При использовании конструкции JCB PowerBoom таких проблем не возникает.
Радиальный подъем характеризуется улучшенной геометрией при проведении земляных работ, обеспечивая больший вылет в средней точке цикла подъема. Кроме того, такая конструкция предпочтительна в трудных условиях работы, при которых максимальный вылет при полной высоте подъема не требуется.

Рисунок 2 – Внешний вид модели 225

Сердцем машины JCB является ее двигатель, специально разработанный для использования в строительной технике. Этот дизельный двигатель с турбонаддувом обеспечивает невероятную мощность при низких оборотах, что уменьшает расход топлива и количество выхлопных газов, при этом создавая крутящий момент, достаточный для выполнения самых сложных задач.


Рисунок 3 – Габаритные размеры модели 225

Модель JCB 225T - самая крупная среди компактных погрузчиков JCB с радиальным подъемом крупной платформы (номинальная рабочая грузоподъемность — 1021 кг), оборудована уникальной однобалочной стрелой и боковым входом. Модель 225 была разработана в США, на родине гусеничных погрузчиков, оснащается мощным, надежным и чрезвычайно эффективным двигателем JCB Dieselmax мощностью 55,2 кВт и предназначена для комфортной, безопасной, экономичной, производительной и долгой работы.
Обзорность в кабинах машин модели 225T в среднем на 60 % шире, а сами кабины — на 33 % просторнее, чем у конкурирующих производителей гусеничных мини-погрузчиков с бортовым поворотом. Кроме того, эти машины обладают целым рядом других преимуществ, например эргономичными рычагами управления, необычайно прочной и мощной стрелой и низкой стоимостью владения.
Благодаря перечисленным преимуществам в ходе эксплуатационных испытаний компактные гусеничные погрузчики крупной платформы JCB оказались на 21 % производительнее, чем машины конкурентов.
JCB 225T — самый производительный гусеничный мини-погрузчик с бортовым поворотом в мире. Цифры говорят сами за себя: стоимость владения на 16 % ниже, чем у других гусеничных погрузчиков, более высокий рейтинг обслуживания по стандарту SAE, ежегодная экономия топлива свыше 3975 литров (при работе 50 недель в год по 35 часов в неделю) и усиленный гидроцилиндр ковша, по размеру почти в 3 раза больше, чем на машинах большинства конкурентов.
Кроме того, на PowerBoom предусмотрены стандартная механическая быстродействующая сцепка и вспомогательные соединительные муфты. Проще говоря, более производительный гусеничный мини-погрузчик с бортовым поворотом не найти.
Боковое расположение двери в кабинах компактных гусеничных погрузчиков JCB на 17 % увеличивает скорость работы в ситуациях, когда оператору приходится часто выходить из машины, например при выполнении некоторых видов сельскохозяйственных работ. 
1.3 Разработка грунта погрузчиками

В зависимости от мощности и грузоподъемности погрузчиков, физико-механических свойств разрабатываемых грунтов ковш погрузчика можно наполнять раздельным, совмещенным, экскавационным и комбинированным способами.
При раздельном способе ковш устанавливают режущей кромкой горизонтально или под углом 3–5°. При движении со скоростью. 1,4…1,8 км/ч ковш внедряют в грунт на глубину 0,85…1 длины ковша. После внедрения ковша и остановки машины его запрокладывают до упора и поднимают стрелу в транспортное положение. При высокой квалификации машиниста процесс подъема стрелы в транспортное положение и движения к месту разгрузки можно совместить. Во избежание ударных нагрузок на конструкции и большого износа шин не рекомендуется превышать скорость движения свыше 4 км/ч. Кроме того, для погрузчиков грузоподъемностью до 6 т нежелательно производить слишком глубокое внедрение ковша, так как происходит перенапряжение гидросистемы подъема стрелы. Этот способ наиболее широко применим при погрузке сыпучих строительных материалов.
При совмещенном способе внедрение ковша в грунт происходит на глубину 0,5…0,6 длины ковша, при скорости 2,5…5 км/ч ковш запрокидывают постепенно. Для наилучшего заполнения ковша необходимо, чтобы скорость движения погрузчика была близка к средней линейной скорости запрокидывания режущей кромки ковша. Тогда напорное усилие внедрения снижается в 2–3 раза по сравнению с раздельным способом. Данный способ копания наиболее эффективен для погрузчиков грузоподъемностью до 10 т при разработке грунтов I–II групп из целика и в разрыхленном состоянии, а также погрузке строительных материалов.



Рисунок 4 – Основные схемы разработки грунта погрузчиками: а – раздельный; б – совмещенный; в - экскавационный; г – комбинированный; 1, 4, 7, 10 – внедрение ковша; 2 – запрокидывание и поворот ковша; 3, 6, 12 – подъем стрелы для установки ковша в транспортное положение; 5, 8 – поворот ковша с одновременным продвижением вперед; 9 – подъем ковша и подъем (опускание) опускание стрелы для установки ковша в транспортное положение; 11 – попеременный поворот ковша и подъем стрелы с одновременным движением вперед

 Экскавационный способ заключается в том, что ковш наклоняют к основанию забоя на угол 3–5°. После внедрения ковша на глубину до 0,4–0,5 глубины ковша производят подъем стрелы. При выходе из забоя во избежание потерь грунта ковш запрокидывают. При разработке тяжелых грунтов, когда не обеспечивается необходимая глубина внедрения, следует производить дополнительные внедрения. Этот способ целесообразен при разработке плотного и связного грунта при высоте забоя 1,5 м и выше.
1.4 Описание конструктивных элементов погрузчика

В технологиях производства строительного и дорожно-коммунального хозяйства в последние десятилетия распространение получают универсальные малогабаритные погрузчики с бортовым поворотом (УМП). Эти машины (рисунок 1), благодаря своей универсальности, экономичности, высокой мобильности и маневренности, а так же простоте управления в сочетании с возможностью быстрой замены рабочих органов (более 70 наименований), служат высокоэффективным средством механизации ручного труда на малых и рассредоточенных объектах, где использование других типоразмеров машин невозможно или нецелесообразно.
Как правило, на погрузчиках устанавливают два гидроцилиндра подъема-опускания стрелы и два гидроцилиндра поворота ковша. Такая конструкция без механизма выравнивания ковша в виде дополнительных тяг является наиболее простой. Ковш при подъеме запрокидывается, что приводит к потерям погружаемого материала. Данную конструкцию нельзя признать рациональной. Недостаток устраняют применением систем тяг и гидравлическим устройством стабилизации ковша.
Получили распространение модели УМП, имеющие шарнирно-сочлененную стрелу, позволяющую при подъеме стрелы уменьшать вылет ковша. Такие машины имеют существенный недостаток: вход в кабину оператора со стороны рабочей зоны. Безопасность выполнения технологических операций обеспечивается специальными системами, что в значительной мере усложняет конструкцию.
Конструктивным решением, устраняющим данный недостаток, является модель Robot фирмы Case JCB. Здесь используется односторонняя Г-образная стрела, за счет чего вход в кабину оператора осуществляется сбоку. Также применяют модели, например, фирма Locust, модель L 903, где заданное положение рабочего органа поддерживают с помощью механизма стабилизации параллельно соединенного с гидроцилиндрами поворота ковша.
Рассмотрим техническое предложение конструктивного исполнения УМП (рисунок 5), устраняющее все вышеперечисленные недостатки.


Рисунок 5 – Конструкция УМП: 1 – рама; 2 – моментные гидроцилиндры; 3 – гидроцилиндры подъема-опускания стрелы; 4 – вход в кабину оператора; 5 – ковш; 6 – гидроцилиндр поворота ковша; 7 – стрела; A, B – шарниры; стрелками показано направление движения элементов конструкции относительно шарниров
Рабочее оборудование выполнено в виде изогнутой по контуру кабины стрелы, закрепленной шарниром (A) к подвижной стойке, имеющей возможность вращательного движения относительного шарнира (B) посредством встроенных гидроцилиндров. Таким образом, представленный механизм обеспечивает за счет сложного вращательного и поступательного движений посредством гидроцилиндров стрелы и гидросистемы управления обеспечивать стабилизацию ковша, прямолинейность его подъема и необходимый вылет для разгрузки материала в транспортное средство. Конструкция обеспечивает возможность беспрепятственного бокового входа в кабину с различных сторон и гарантированную безопасность оператору при опрокидывании машины за счет увеличенной жесткости (стрела выполняет функцию дуг безопасности).
Одноковшовые фронтальные погрузчики имеют рабочее оборудование в виде стрелы, рычагов, ковша, массы которых соизмеримы с массой поднимаемого груза в ковше. Грузоподъемность одноковшовых современных погрузчиков составляет QП =275 т. Принципиальной особенностью одноковшовых фронтальных погрузчиков является неуравновешенность сил тяжести элементов рабочего оборудования, в результате его КПД обычно составляет менее 0,5.
Энергосберегающий привод (ЭСП) рабочего оборудования, обеспечивающий уравновешивание сил тяжести элементов рабочего оборудования и повышение показателей эффективности фронтального погрузчика. На рисунке 6 показано типовое рабочее оборудование фронтального погрузчика, снабженное ЭСП.

Рисунок 6 – Рабочее оборудование с ЭСП

Типовыми элементами погрузчика является стрела 4, рычаг 5, тяга ковша 6 и ковш 7. Механизм подъема стрелы образуют звенья кинематического треугольника АВС, состоящего из неподвижного звена 1, образованного шарниром С крепления стрелы на портале и шарниром А гидроцилиндра стрелы. Звено 2 кинематического треугольника является элементом стрелы ВС. Основные гидроцилиндры подъема стрелы являются звеном переменной длины, которая изменяется в пределах ссmin ? сс ?  ссmax .ЭСП состоит из уравновешивающего цилиндра 3’, поршневая полость которого соединена с газовым баллоном 8, заполненным сжатым воздухом под давлением р=1015 МПа. Кинематический треугольник уравновешивающего механизма СА’В’, звенья которого 1’, 2’, 3’ аналогичны соответствующим звеньям 1, 2, 3 основного гидромеханизма стрелы.



Глава 2. Определение требований и целей усовершенствования, модернизации погрузчика JCB

Объективность выбора оптимизируемых параметров и принятие числовых значений системы ограничений при проведении оптимизации зависят от правильного выбора основных и вспомогательных параметров универсального малогабаритного погрузчика (УМП). Такой выбор может осуществляться на основе статистического анализа взаимосвязи конструктивных параметров (например, известным методом статистической технометрии), проведенного по каждому из параметров отдельных моделей машины. Эксплуатационные и технико-экономические параметры находятся в прямой взаимосвязи с эксплуатационной массой G машины, принимаемой за ее главный параметр. 
Многообразие конструктивных параметров (рис. 7): мощности двигателя N, грузоподъемности Z, вместимости основного ковша Y, максимального габарита по длине K, максимального габарита по ширине L, радиуса поворота по максимальному габариту M, максимальной высоты в рабочем состоянии A, высоты до шарнира ковша при разгрузке B, угла разгрузки ковша C, вместимости бака для рабочей жидкости объемного гидропривода C1, угла заглубления ковша D, вылета ковша при разгрузке E, дорожного просвета F, высоты до крепления рычага поворота ковша G1, высоты до кабины Н, высоты разгрузки ковша Н1, расстояния между осями колес I, длины без ковша J, колеи со стандартными шинами P, номинального давления объемного гидропривода рабочего оборудования P1, максимальной скорости передвижения V1, подачи насоса объемного гидропривода рабочего оборудования W1, которые описывают функционально-технические возможности УМП.

Рисунок 7 – Взаимосвязь конструктивных параметров с подсистемами и параметром эксплуатационной массы УМП

Для решения поставленной задачи приняты ограничивающие условия, основные из которых сформулированы в следующем виде: количество параметров, претендующих на параметры, принимаемые к оптимизации, должно быть максимально; параметры необходимо классифицировать на рациональные (увеличивающие значение при стремлении целевой функции оптимизации к своему оптимальному значению) и иррациональные (уменьшающие значение при росте целевой функции); количество параметров, принимаемых к оптимизации, ограничено функционально; математически обосновывается последовательность принятия параметра к оптимизации.

Рисунок 8 – Геометрические параметры УМП
Логическая модель проведения исследований представлена на рис. 9. Следует отметить, что наличие обратной связи «Выхода» с «Входом» логической модели подразумевает итерационный процесс принятия решения, направленный на возможность коррекции результатов ранжирования параметров при появлении новых моделей и источников информации. Для использования оценок энтропии параметров рекомендуются объемы принимаемой во внимание информации, обеспечивающие вероятность появления параметра в рассматриваемой группе иерархии больше значения, равного 0,3


Рисунок 9 – Логическая модель построения иерархической структуры параметров и обоснование параметров, принимаемых к оптимизации

При заданном значении грузоподъемности УМП эффективным является принятие к оптимизации параметров мощности двигателя и объемного гидропривода УМП (рабочего давления, подачи насоса и емкости бака для рабочей жидкости).




Глава 3. Определение признаков объекта проектирования 

В процессе работы автопогрузчика невозможно отрегулировать распределительное устройство на определённое давление и расход масла в гидроцилиндрах грузозахватного приспособления, так как регулировка может осуществляться только в ремонтных мастерских при наличии определённого оборудования и квалифицированного персонала. В результате водитель погрузчика при неверном оценки зажима грузозахватного приспособления может повредить изделие перевозимое погрузчиком. Гидравлическая система погрузчика после модернизации показана на рисунке 10.
Чтобы избежать повреждений изделий предложено установить в гидравлическую систему погрузчика трёхлинейный редукционный клапан не прямого действия, с внешним подводом управления. Клапан позволяет регулировку на определённое давление в гидроцилиндрах грузозахватного приспособления водителем погрузчика во время работы автопогрузчика, что позволяет увеличить производительность погрузчика и минимизировать долю брака продукции при  перештабелёвке и погрузки продукции [1].

1 - бак, 2 – шестеренчатые насосы, 3 - гидроусилитель, 4 - распределитель, 5 – запорный вентиль, 6 - манометр, 7 - клапан, 8 - цилиндр подъема грузоподъемника, 9 – цилиндр наклона, 10 – цилиндр зажима, 11 – фильтр, 12 - блок клапанов, 13, 14- дроссель, 15 – трехлинейный редукционный клапан.
Рисунок 10 – Гидравлическая система погрузчика после модернизации
Зависимость производительности погрузчика от расстояния транспортировки рулона бумаги показана на рисунке 10. Как видим из приведенного рисунка 10, на интенсивное использование механизма большое влияние оказывает скорость. Чем выше скорость (подъема и опускания вилок автопогрузчика, передвижения его и т.д.), тем меньше времени затрачивается на один цикл работы механизма, тем больше выполняется этих циклов, тем выше производительность механизмов и машин.  

Рисунок 11 – Зависимость производительности погрузчика от расстояния транспортировки 

Одной из тенденций развития компактных универсальных погрузчиков строительной отрасли является использование гидрообъемных трансмиссий, обеспечивающих бесступенчатое регулирование скорости и плавность передачи крутящего момента к ведущим колесам; реверсирование движения; возможность автоматизации выбора оптимального режима работы трансмиссии; простоту конструкции и легкость обслуживания; свободу компоновки; облегчение управления и повышение маневренности.
Основу современных гидрообъемных трансмиссий привода ходового оборудования составляют трансмиссии закрытого типа на базе моноблочных, или раздельно-агрегатных двухмашинных гидропередач.
В колесных погрузчиках с бортовым поворотом за двигателем устанавливается раздаточный редуктор, приводящий два (и более) гидронасосов. Каждый из насосов приводит во вращение гидромотор борта, связанный через редуктор с колесом (звездочкой) борта. Маневрирование машины осуществляется рассогласованием частот вращения гидромоторов бортов. Изменение скорости движения достигается за счет использования насосов с регулируемой производительностью. Для увеличения диапазона изменения частоты вращения гидромоторов иногда используются гидромоторы с регулируемой частотой вращения.
При создании гаммы компактных универсальных погрузчиков различной грузоподъемности, мощности и массово-габаритных параметров производители сталкиваются с необходимостью освоения производства типоразмерного ряда оригинальных механических раздаточных редукторов приводов насосов, выпускаемых малыми сериями и требующих наличия на предприятии механосборочного производства высокого технологического уровня. 
Раздаточный редуктор усложняет трансмиссию, увеличивает габариты и массу погрузчика. Это повышает стоимость погрузчика, уменьшает возможности по установке навесного оборудования. Существенным резервом рационализации массово-габаритных параметров может быть упрощение механической части трансмиссии и отказ от использования громоздкого редуктора привода насосов. Это достигается применением одного насоса привода ходового оборудования вместо двух и делением потока рабочей жидкости по напорным магистралям гидромоторов привода колес бортов. Построение гидрообъемной трансмиссии с одним насосом и делением потока рабочей жидкости по напорным магистралям гидромоторов привода колес бортов может оказаться более предпочтительным с точки зрения обеспечения курсовой устойчивости машины, чем использование двух насосов бортов, управляемых оператором исходя из внешней обстановки. Сложность поддержания прямолинейного движения машины с двумя насосами проявляется при работе машины в зоне технологических скоростей при неустойчивой работе насосов с малыми расходами рабочей жидкости.
Задача деления потока рабочей жидкости насоса по напорным магистралям двух гидромоторов колес бортов может решаться по двум направлениям:
– применения двухпоточного насоса привода ходового оборудования;
– применения насосного моноагрегата на базе однопоточного насоса привода ходового оборудования и ДГ.
В рамках реализации первого направления основу насосного моноагрегата гидрообъемной трансмиссии составляет комбинированный насосный моноагрегат, состоящий из двухпоточного регулируемого аксиально-поршневого насоса хода НХ, шестеренного нерегулируемого насоса подпитки контуров привода хода НП, нерегулируемого аксиально-поршневого, либо шестеренного насосов привода рабочего оборудования НО, установленных на одном валу (рис. 12). Гидроприводы колес погрузчика выполнены по замкнутой схеме и состоят из насоса НХ, контуров подпитки КПН1, КПН2, клапана давления подпитки КД и гидромоторов колес 1, М2. Давление подпитки задается клапаном КД и не превышает 1 МПа.
В предлагаемой конструктивной схеме подача обоих контуров двухпоточного насоса одинаковая. Изменение производительности может быть обеспечено изменением положения шайбы насоса. Маневрирование погрузчика достигается рассогласованием скоростей вращения колес бортов. Для маневрирования машины гидросистема оснащена золотниковыми распределителями поворота РП1, РП2, переводящими колеса борта в ведомый режим во второй позиции, и тормозящими их — в третьей.



Рисунок 12 – Гидросистема погрузчика на базе двухпоточного насоса привода ходового оборудования

Управление ходом погрузчика осуществляется посредством двух двухконтурных дифференциальных распределителей управления РУ1 и РУ2, конструктивно выполненных в виде 4-направленного джойстика. Две диаметральные секции джойстика РУ1 соединены с полостями гидроцилиндра управления наклонной шайбой насоса НХ (см. рис. 12). Две другие секции джойстика РУ2 соединены с полостями управления золотниковыми распределителями поворота РП1, РП2. Питание джойстиков осуществляется от шестеренного насоса управления НУ, установленного на двигателе погрузчика.


Глава 4. Поиск вариантов объекта проектирования

При работе гидропривода СДМ диапазон температур рабочей жидкости в гидросистеме изменяется от +70 до –50 °С. Температура прокачиваемости жидкости, характеризующая возможность ее применения, должна быть на 8…12 °С выше температуры застывания.
Качество рабочей жидкости (вязкость, чистота, смазывающие свойства и т.д.) оказывает большое значение на уровень безотказной работы. Возникновение эксплуатационных отказов обусловлено:
- кавитацией;
- потерей герметичности подвижных соединений;
- возникновением колебаний давления рабочей жидкости;
- нарушением синхронизации действия исполнительных механизмов.
Гидросистема считается оптимально работоспособной, если потери давления не превышают 6% от номинального давления насосов. В гидросистемах самоходных машин, предназначенных для эксплуатации в районах Сибири и Крайнего Севера, потери давления в зимнее время допускаются до 12%, а в период разогрева рабочей жидкости — 20%. Если это значение превышено, то разработчиками СДМ предусматриваются устройства предпускового разогрева рабочей жидкости в гидроприводе.
Так, для прогрева рабочей жидкости гидропривода используются внешние и внутренние источники тепла. К внешним относятся: электропрогрев, прогрев горячим воздухом. Эти способы в условиях автономного функционирования машины ограничены в использовании, так как требуют внешнего источника энергии. К внутренним источникам относятся: прогрев под малой нагрузкой, дросселирование, отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания (ДВС), изменение емкости гидробака и тепловые аккумуляторы. При дроссельном разогреве и под малой нагрузкой тепло от трения подвижных частей элементов гидропривода передается рабочей жидкости. Однако при таком способе разогрева рабочей жидкости происходит повышенный износ подвижных частей насоса, дросселя, а также трубопроводов.
Кроме того, разогретая рабочая жидкость из гидробака при направлении ее к элементам гидропривода, не участвующим в дросселировании, быстро остывает, что снижает эффективность разогрева. Использование тепла отработавших газов ДВС потребует внесение значительных конструктивных изменений в штатную систему гидропривода. Использование тепловых аккумуляторов не оправданно, т.к. системы с ними имеют высокую удельную энергоемкость и материалоемкость.
Графики зависимостей времени прогрева гидробака СДМ отработавшими газами, электропрогревом, дросселированием, изменением емкости гидробака представлены на рис. 13. Эти системы имеют разную динамику прогрева гидропривода. Прогрев гидропривода осуществляется за счет прогрева масла в гидробаке, при этом не прогреваются гидродвигатели (не осуществляют локальный прогрев) в момент начала работы, и масло, которое находится в нем, загущено, что значительно затрудняет срыв с места подвижных элементов в местах уплотнения. При этом элементы гидросистемы СДМ разнесены по всей СДМ, исполнительные элементы (гидродвигатели) не защищены от воздействия природно-климатических условий (температура, атмосферные осадки, запыленность). Поэтому значительное количество отказов приходится на эти элементы гидропривода.
Необходимо уменьшить степень нагрузки в момент первого пуска гидродвигателя, снижение общего времени тепловой подготовки гидропривода. Это позволит снизить интенсивность износов и продлить срок эксплуатации элементов гидропривода. В практике эксплуатации СДМ для прогрева исполнительных элементов гидрооборудования используется последовательное включение всех его элементов гидропривода на малых нагрузках. Время тепловой подготовки гидропривода СДМ к работе в зимний период занимает много времени - до 1 часа.
В модернизации гидроцилиндра поршень имеет проходной канал (в шток встроен дистанционно управляемый клапан). Это устройство позволяет во время прогрева гидроцилиндра соединить штоковую и бесштоковую полости гидроцилиндра, что в свою очередь обеспечит неподвижность поршня при прогреве и снижение износов. Недостатком такой конструкции является сложность конструкции клапана и необходимость в прогреве гидробака, а после этого прогрев гидроцилиндра. Это также увеличивает время тепловой подготовки гидропривода.


Рисунок 13 – Графики зависимостей времени прогрева гидробака СДМ отработавшими газами, электропрогревом, дросселированием, изменением емкости гидробака
Гидродвигатель в стадии прогрева представлен на рис. 14. Стрелками показано направление движения охлаждающей жидкости ДВС. Тепло охлаждающей жидкости ДВС передается гидроприводу СДМ.
Прогрев гидродвигателя 9 осуществляется после того, как ДВС 1 начал работать на устойчивых оборотах и прогрелся, термостат 11 переходит в положение прогрева рубашки 8 гидродвигателя 9. Включается насос 4, который забирает горячую жидкость по трубопроводу 2 от системы охлаждения ДВС 1 и подает по трубопроводу 6 в рубашку 8 гидродвигателя 9 через гидрораспределитель 5. Охлаждающая жидкость передает тепло от двигателя ДВС 1 к гидродвигателю 9. При этом холодная жидкость из рубашки 8 гидродвигателя 9 возвращается для прогрева в систему охлаждения ДВС 1 через трубопроводы 7, 3, 10, гидрораспределитель 5. Циркулируя по замкнутому кругу, горячая жидкость системы охлаждения ДВС 1 прогревает гидродвигатель 9.
При отсутствии необходимости прогрева гидродвигателя 9 термостат 11 переводится в положение охлаждения ДВС 1 через радиатор 12, а гидронасос 4 отключается. 
Основными элементами системы охлаждения ДВС являются: рубашка охлаждения блока и головки блока цилиндров; термостат; насос (помпа); расширительный бачок радиатора; вентилятор. В соответствии с предложенной модернизацией расширит.......................