Одноковшовый фронтальный погрузчик

МИНИСТЕРСВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат на тему: 

Одноковшовый  фронтальный погрузчик.

ТО-28A 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Выполнил:

     Студент Ф-та ГСС

     Группы Э - 8       Чернова Н.Э. 

     Консультант:        
 
 
 
 

Москва 2011 г.

Введение:

Одноковшовый  фронтальный погрузчик (ТО-28A) предназначен для механизации погрузочно-разгрузочных работ с сыпучими и мелкокусковыми материалами, для землеройно-транспортных работ на грунтах до III категории  без предварительного рыхления, а  также строительно-дорожных, монтажных  и такелажных работ с помощью  сменных рабочих органов.

Не допускается  использование погрузчика для погрузки агрессивных материалов и материалов, вредно воздействующих на здоровье человека.

Погрузчик может использоваться в промышленности, гражданском и дорожном строительстве, а также в сельском хозяйстве.

Погрузчик может эксплуатироваться в районах  умеренного климата при температуре  окружающего воздуха от минус 20 до плюс 40 градусов по Цельсию.

Область применения погрузчика расширяется  при комплектовании его сменными рабочими органами на фронтальное навесное оборудование. Курсовая работа содержит технические характеристики, сведения по устройству и принципу работы фронтального погрузчика в целом и его составных  частей; правила подготовки, проверки, настройки, отладки, хранения, технического обслуживания и транспортирования; указаны меры безопасности при работе и обслуживании машины.

 

1. Назначение погрузчика, основные параметры  и их

характеристики 

1.1 Основные параметры  и размеры 

Рис. 1. − Погрузчик фронтальный одноковшовый ТО-28А

1 – стрела;

2 – гидроцилиндры подъема стрелы;

3 –  гидроцилиндры управления ковшом;

4 –  гидрораспределитель;

5 –  передняя рама;

6 –  гидроруль;

7 –  блок управления погрузочным  оборудованием;

8 –  кабина;

9 –  сидение; 

10 – отопитель;

11 –  гидробак;

12 –  глушитель; 

13 –  воздухоочиститель; 

14 –  дизель;

15 –  капот; 

16 –  радиатор системы охлаждения  дизеля;

17 –  масляный радиатор системы охлаждения (ГМП);

18 –  задняя рама;

19 –  батареи; 

20 –  топливный бак; 

21 –  компрессор;

22 –  рессиверы;

23 –  РОМ; 

24 –  задний ведущий мост;

25 –  балансирная рамка; 

26 –  карданные валы;

27 –  коробка передач (ГМП);

28 –  вертикальный шарнир;

29 –  карданный вал с промопорой;

30 –  пульт, педали, рычаги управления;

31 –  передний ведущий мост;

32 –  тяга;

33 –  коромысло; 

34 –  ковш. 
 
 
 
 
 
 
 

Главным параметром погрузчика является вместимость  ковша, не менее: номинальная – 2,2 м³; геометрическая – 2,0 м³. Максимальная высота разгрузки ковша по режущей кромке при угле разгрузки 45⁰, не менее 3070 мм. Вылет режущей кромки ковша на максимальной высоте разгрузки 45⁰, не менее 1030 мм. 

Рис. 2. − Погрузчик фронтальный одноковшовый 
 

 

Таблица 1. − Технические  характеристики ТО-28А

Наименование  показателей	Значения номинальные
Общие данные: Номинальная грузоподъемность, т Масса погрузчика, кг Двигатель: Тип  Марка Мощность двигателя, л.с. Номинальная частота  вращения коленчатого вала двигателя, об/мин. Трансмиссия: Тип трансмиссии Коробка передач Количество передач: Вперед Назад Ведущие мосты: Передний мост  Задний мост  Передаточное  число Скорости движения по передачам, км/ч: Вперед: 1 передача 2 передача 3 передача 4 передача Назад: 1 передача 2 передача Ходовое устройство: Размер шин, дюйм Давление воздуха  в шинах, кПа (кгс/см2) Рулевое управление: Тип рулевого управления Рабочее давление масла, ограниченное предохранительным  клапаном, МПа Тормоза: Рабочая тормозная  система: тип тормозов Стояночная тормозная  система: тип тормозов	4,0 12200 Четырехтактный  дизель, шестицилиндровый, с непосредственным впрыском топлива и жидкостным охлаждением А-01М 148 2100 Гидромеханический У-35.615  4 2  Жесткосболченный с рамой, с межколесным дифференциалом и планетарным колесным редуктором С межколесным дифференциалом и планетарным колесным редуктором. На балансирной рамке с углом качания +/- 12 14,87 0…7,0 0…13,0 0…22,0 0…38,0 0…7,0 0…23,0  20,5-25 270 (2,7) Гидравлическая  передача с гидравлическим следящим эффектом  15  Пневматический, двухконтурный Пневматические, от ручного тормозного крана обратного  действия, действующего на передние колеса
Гидравлическая  система погрузочного оборудования
Тип Рабочее давление, ограничиваемое предохранительными клапанами, МПа Вырывное усилие развиваемое гидроцилиндром поворота ковша, кН (кгс) Подъемная сила, развиваемая гидроцилиндрами подъема  стрелы кН (кгс) Гидравлическая  система ГМП: Рабочее давление в гидротрансформаторе при номинальной  частоте вращения коленчатого вала двигателя, МПа (кгс/см2) Рабочее давление в главной магистрали при номинальной  частоте вращения коленчатого вала двигателя, МПа (кгс/см2) Пневматическая  система: Рабочее давление, поддерживаемое регулятором давления, МПа (кгс/см2) Электрическая система: Тип электропроводки  Напряжение номинальное  в электрической системе, В Батарея Генератор Показатели  надежности: Установленный ресурс до первого капитального ремонта, моточас, не менее	Закрытая гидравлическая система с гидроуправлением 20 120 (12000) 82 (8200)  0,25 (2,5)…0,35 (3,5)  1,50 (1,5)…1,60 (1,6)  0,7…0,8 (7,0…8,0) Однопроводная, минусовые клеммы соединены с рамой погрузчика (массой) 24 12V/190А4 (2 шт.) 28V/30А (с выводом фазы)  5000 10000

 

1.2 Описание погрузчика  и его систем

       1. Производственное назначение

       Одноковшовый  фронтальный погрузчик ТО-28А предназначен для механизации погрузочно-разгрузочных работ с сыпучими и кусковыми  материалами, для землеройно-транспортных работ на грунтах 1-2 категории без  предварительного рыхления и на грунтах 3-4 категории с предварительным  рыхлением, а также для строительно-дорожных, монтажных и такелажных работ  с помощью сменных рабочих  органов. Не допускается использовать погрузчик для погрузки агрессивных  материалов и материалов, вредно воздействующих на организм человека.

       Погрузчик может использоваться в промышленном, гражданском и дорожном строительстве, а также в сельском хозяйстве.

       Погрузчик может эксплуатироваться в районах  умеренного климата в диапазоне  температур окружающего воздуха  от -20⁰ до +40⁰ С.

       2. Степень автоматизации и компьютеризации

       В кабине расположены органы управления:

• Рукоятка очистки фильтра;
• Рукоятка управления жалюзи радиатора;
• Рычаг стояночного тормоза;
• Педали тормоза;
• Ножной переключатель света;
• Рычаг переключения передач;
• Рычаг переключения реверса;
• Щиток контрольно-измерительных приборов;
• Рулевое колесо;
• Рычаг ручного управления подачи топлива в системе питания двигателя;
• Рычаги отключения заднего моста и переключения транспортного диапазона коробки передач;
• Рукоятки управления ковшом и стрелой;
• Выключатель массы;
• Сидение водителя.

       3. Тип привода машины

       Силовым агрегатом является дизельный, четырехтактный шестицилиндровый с непосредственным впрыском топлива и жидкостным охлаждением  двигатель. Погрузчик имеет гидромеханическую  трансмиссию.

       Гидромеханическая передача включает гидронасос с регулируемой подачей, реверсивный гидромотор и планетарный редуктор. Гидронасос нагнетает рабочую жидкость в гидромотор, который через планетарный редуктор приводит во вращение смесительный барабан. Гидромеханический привод позволяет бесступенчато плавно регулировать частоту вращения барабана.

       Карданная передача − два карданных вала открытого типа со скользящими шлицевыми  соединениями и карданными шарнирами  на игольчатых подшипниках.

       Рулевое управление − с гидроусилителем, встроенным в рулевой механизм, рабочая  пара- винт с гайкой на циркулирующих шариках и рейка, зацепляющаяся с зубчатым сектором вала сошки.

       4. Тип ходового устройства

       Погрузчик оборудован колесным ходовым устройством.

       1.3 Характеристика и  составление схем  функциональных блоков

       Схема функциональных блоков фронтального одноковшового  погрузчика ТО-28А: 

КП.1

3.МОСТ

КПП

ДВС

З.РАМА

П.РАМА

П.МОСТ

КП.2

Г.СИСТ.

П.О.

    С.У.

       Характеристика  схемы функциональных блоков фронтального одноковшового погрузчикаТО-28А:

       Основной  частью погрузчика является рама, состоящая  из двух полурам (передней и задней) и соединенных между собой двумя шарнирами. Рама предназначена для размещения и крепления на ней всех основных составных частей машины.

       На  задней полураме на резинометаллических подушках установлен дизель. На раме установлено два насоса: насос рулевого управления и насос погрузочного оборудования.

       В середине задней рамы на резиновых  амортизаторах установлена гидромеханическая  коробка передач. Гидросистема коробки  передач обеспечивает переключение передач внутри транспортного или  рабочего диапазонов при механическом переключении диапазонов и отключении заднего моста.

       При помощи карданных валов входной  вал коробки передач соединен дизелем, а выходной – с передним, жестко установленным мостом, и задним на балансирной рамке.

       Подъем  и опускание стрелы выполняют  два гидравлических цилиндра двухстороннего действия, расположенные по обеим  сторонам стрелы, а опрокидывание  и возврат ковша в исходное положение обеспечивает один гидроцилиндр двухстороннего действия ковша. 

       2. Рулевое управление

       2.1 Назначение

       Рулевое управление применяют для осуществления  разворотов и обеспечения движения транспортных машин в нужном направлении. У всех погрузчиков, исключая вилочные с электрическим приводом, применяют  четырехопорную колесную схему с разным расположением управляемых колес и с тремя способами управления ими: с бортовым поворотом, с поворотными колесами и с поворотом шарнирно-сочлененных рам.

       По  принципу действия рулевое управление разделено на механическое и гидравлическое. В погрузчиках с бортовым поворотом не требуется установки специального рулевого механизма, кроме рулевой колонки, а конструкция рулевых механизмов для погрузчиков с поворотными колесами и с шарнирно-сочлененными рамами нуждается в пояснении. 

       2.2 Описание устройства и принцип работы рулевого управления 

       Рулевое управление с поворотом шарнирно-сочлененных  рам имеет гидропривод, осуществляемый с помощью двух цилиндров.

       На  передней полураме 17 (см. рис. 3, а) установлены два гидроцилиндра 13 и 16 двухстороннего действия, штоки которых шарнирно связаны с задней полурамой 18. Обычно четыре пружины через плунжеры 5 удерживают золотник в нейтральном положении. Полости между плунжерами 5 сообщаются с нагнетательной магистралью. При повороте рулевого колеса поток жидкости от насоса 1 через распределитель 9 направляется в противоположные полости гидроцилиндров, в результате чего шток одного из цилиндров выдвигается, а у другого втягивается. Таким образом, получают взаимный поворот полурам в плане около шкворня 19.

       При вращении рулевого колеса происходит обкатывание червяка 7 около неподвижного червячного сектора 8, что вызывает осевое смещение золотника 6, в связи с этим и подачу жидкости под давлением соответствующие полости цилиндров 13 и 16.

       Чтобы обеспечить погрузчику стабильное движение, в клапанной коробке размещены  запорные клапаны 11, которые не позволяют  поршню перемещаться от внешних сил, действующих на полурамы погрузчика. С нагнетанием в одну из полостей цилиндра жидкость отжимаем запорный клапан 11, проходит цилиндр, отчего повышается давление в нагнетательной полости, и толкатель 12, перемещаясь, открывает запорный клапан другой полости для выхода жидкости на слив.

       Следящее  устройство 14 связывает рулевую  сошку 10 с задней полурамой 18. При вращении рулевого колеса следящее устройство, действие на рулевую сошку 10, стремиться возвратить золотник в нейтральное положение. При остановке рулевого колеса угловое перемещение полурам прекращается. Угол поворота полурам в одну сторону составляет α=35⁰ (см. рис. 3, б).

       Усилие  на рулевом колесе при повороте равно  примерно 6 кгс. С увеличением сопротивления  колес повороту давления в системе  повышается и несколько увеличивается  усилие на рулевом колесе (до 12 кгс), что создает у водителя чувство  дороги.

       Поворот полурам возможен также при неподвижном погрузчике, так как колеса его с противоположных сторон свободно перекатываются вследствие наличия дифференциалов у мостов.

         При отказе двигателя  применяют аварийный насос, вращаемый  от ходовой части, или буксируют  погрузчик на жесткой стяжке. 

2.3 Трибоанализ

Формирование  перечня деталей и сборочных  единиц (рис. 4).

Сборочные единицы:

1. Рулевое управление.

Детали:

1. Гидроцилиндр  поворота правый

2. Гидроцилиндр  поворота левый

3. Распределитель  с редуктором

4. Масляный  бак

5. Насос

6. Рулевое  колесо

Анализ  механической системы с позиции  триботехники позволяет выявить совокупность факторов, определяющих процесс изменения технического состояния элементов машин, наметить основные направления исследований по обеспечению надежности. 
 

   

Рисунок 4. – Элементы рулевого управления 

       Механизм  рулевого управления относится к  гидравлической системе 3-5 уровню сложности.

       К третьему уровню относят показатели, характеризующие изменение состояния  элементов системы в процессе работы.

       К четвертому уровню относят Ej, Nj, Uj, tj – соответственно зазор, нагрузка, скорость и температура элемента j-го звена в исходном (индекс"o") и предельном (индекс "n") состояниях.

       К пятому уровню относят:

       - Р(?) - вероятность безотказной работы,

       - П - производительность,

       - Nв - мощность,

       - Э – экономичность,

       - Тр - ресурс.

       В процессе эксплуатации погрузчика рулевое  управление подвергается неравномерным  нагрузкам, в связи, с чем возможны:

         - Течь рабочей  жидкости через уплотнения или  манжеты;

         - Нарушение герметичности  уплотнения вала гидроруля;

         - Перекос в рулевой  колонке;

         - Заклинивание гидромотора;

         - Ослабление затяжки  крепления болтов гидромотора;

         - Заклинивание золотника  распределителя.

         Эти и другие причины  могут повлиять на комфорт и управляемость  погрузчика. 

3. Расчет требования  к долговечности  машины и ее  элементов

3.1 Расчет ресурсов  машины 

       Полный  средний ресурс машины определяется по формуле:

       Т_сл.ср..=Т_а×Т_г,

       Т_сл.ср.=1400×9=12600 ч,

       Где: 1400-годовая наработка погрузчика одноковшового на пневмоколесном ходу, ч.

       9 − амортизационный срок службы, лет.

       Полученное  значение Т_сл.ср. округляется до кратности, равной периодичности текущего ремонта погрузчика Т_тр=1000 ч; окончательно в расчетах принимаем:

       Т_сл.ср.=13000 ч.

       Средний ресурс до первого капитального ремонта:

       Т_р.ср.= ;

       Так как n=1 для погрузчика, следовательно, машина служит до списания без капитального ремонта и Т_р.ср.=Т_сл.ср.=13000 ч.

       Полный  гамма-процентный ресурс (при y=80%):

       Т_сл.у.=k_у×Т_сл.ср.;

       Т_сл.у.=0,78×13000=10140 ч.

       Где: 0,78 − коэффициент перехода, исходя из предположения по распределению  ресурса погрузчика по закону Вейбулла с коэффициентом вариации 0,25. Гамма-процентный ресурс до первого капитального ремонта (при y=80%): Т_ру=0,78×13000=10140 ч.

       Полученное  значение Т_сл.у. (при y=80%) превышает норматив гамма-процентного ресурса погрузчика фронтального одноковшового ТО-28А, равный 5000ч, а также величину гамма-процентного ресурса лучших зарубежный аналогов, равную 10000ч. Поэтому вычисленные значения ресурсных показателей для погрузчика ТО-28А используется в дальнейших расчетах. 

3.2 Анализ структурных  схем надежности  машины и ее  элементов

3.2.1 Анализ структурной  схемы надежности  машины 

       Погрузчик ТО-28А состоит из следующих основных агрегатов и сборочных единиц (рис. 6): 

         

       Рис. 6. − Общий вид погрузчика:

       1 - передняя рама;

       2 - коробка передач; 

       3 - двигатель;

       4 - задняя рама;

        5 - кабина;

       6 - задний ведущий мост;

       7 - рабочее оборудование;

       8 - рулевое управление

       Предварительное изучение конструкции погрузчика показывает, что для задания требований к  долговечности проектируемых составных  частей и комплектующих изделий необходимо провести анализ структурных схем надежности как самого погрузчика, так и его элементов.

       В соответствии с рекомендациями и  особенностями конструкции погрузчика могут быть установлены следующие  критерии его предельного состояния:

• Предельное состояние несущей системы;
• Одновременное или последовательное достижение предельного состояния любыми двумя агрегатами (сборочными единицами) из числа следующих: двигатель, коробка передач, задний мост с конечными передачами).

       Руководствуясь  данными критериями, а также рангами  ремонтных затрат R_i, составим структурную схему надежности погрузчика, в которую включим под стрелки составные части, наименее ответственные с точки зрения надежности (кабина).

       Условия достижения погрузчика предельного  состояния в течении времени Т_ру запишем в виде: 

       Р(Т_ру)=Р₁Р₄×[1-(1-Р_2×Р₃)×(1-Р₂×Р₈)]≥0,8;

       Принимаем:

       Р₁=Р₄=Р₇=0,95;

       Р₈=0,9; Р₂=Р₃=Р₅=Р₆=0,8.

       Р(Т_ру)=0,95×0,95×[1-(1-0.8×0.8)×(1-0.8×0.9)]=0,811, что удовлетворяет условию. Поэтому принятые значения Р_i могут использоваться в дальнейших расчетах.

       Структурная схема надежности погрузчика: 

Р₁

Р₈ 

Р₅ 

Р₄ 

Р₇ 

Р₂ 

Р₃ 

Р₆ 

3.2.2 Анализ структурной  схемы надежности  узла 

Рулевое управление (рис. 7): 
 

 

Рис. 7. − Общий вид рулевого управления:

1 - гидроцилиндр  поворота правый;

2 - гидроцилиндр  поворота левый; 

3 - распределитель  с редуктором;

4 - масляный  бак; 

5 - насос; 

6 - рулевое  колесо 

Рулевое управление включает следующие сборочные  единицы:

- Гидроцилиндр  поворота правый 8.1;

- Гидроцилиндр  поворота левый 8.2;

- Распределитель  с редуктором 8.3;

- Масляный  бак 8.4;

- Насос  8.5;

- Рулевое  колесо 8.6.

Необходимость капитального ремонта рабочего органа определяется выходом из строя следующих  групп сборочных единиц: 

1 группа:

- Гидроцилиндр  поворота правый 8.1

- Гидроцилиндр  поворота левый 8.2

2 группа:

- Распределитель  с редуктором 8.3

3 группа:

- Масляный  бак 8.4

- Насос  8.5

4 группа:

- Рулевое  колесо 8.6

Структурная схема надежности рулевого управления: 

Р_8.1

Р_8.2 

Р_8.6 

Р_8.3 

Р_8.4 

Р_8.5 

 

Вероятность безремонтной работы будет определяться по формуле: 

Р₈=Р_8.1×Р_8.2×[1-(1-Р_8.3)×(1-Р_8.4)×(1-Р_8.5)×(1-Р_8.6)];

Р_8.1=0.95; Р_8.2=0.9; Р_8.3…Р_8.6=0.8.

Р₈=0.95×0.9×[1-(1-0.8)⁴]=0.85. 

3.3 Расчет требований  к ресурсам показателям  элементов машины 

Для деталей, включенных в структурную схему  надежности сборочной единицы, как  последовательные элементы, гамма-процентный ресурс определяется, как правило, по формуле: 

Т_руj=Т_руi×k_j, 

Где k_j - коэффициент использования детали в рабочем времени сборочной единицы.

Для деталей, расположенных в параллельных ветвях структурной схемы, и небольшого количества элементов, расположенных  последовательно:

Т_руj= ; 

Где: N_j - количество замен деталей, N_j=1,2,3.

Гамма - процентный ресурс: 

Т_yij= ;

Средний ресурс составной части: 

Т_ср.ij= .

Средняя наработка машины до замены ij-й составной части определяется по формуле:

Т_нij= .

Таблица 3. − Результаты расчета ресурсных  показателей деталей

Номер и наименование детали (элемента)	Ri	Pi	ki	Ni	Tyi	Закон распределения	Vi	ky	Tсрi	Tнi
Передняя  рама	0.9	0.95	1.0	1х	10140	В	0.4	0.37	27405	27405
Коробка передач	0.43	0.8	1.0	1	5000	ЛН	0.25	0.5	10000	10000
двигатель	0.45	0.8	1.0	1	10000	В	0.35	0.71	14084	14084
Задняя  рама	0.9	0.95	1.0	1	10140	В	0.4	0.37	27405	27405
кабина	0.15	0.8	1.0	1х	10140	ЛН	0.25	0.5	20280	20280
Задний  ведущий мост	0.4	0.8	0.5	1	10000	ЛН	0.25	0.5	20000	40000
Рабочее оборудование	0.05	0.9	0.5	1	5000	ЛН	0.35	0.71	7042	14084
Рулевое управление	0.42	0.8	1.0	1	5000	ЛН	0.25	0.5	10000	10000