3. Гидропривод подъемных механизмов автомобилей-самосвалов

3.1. Гидроподъемные механизмы (гпм)

Современные АС(автомобили-самосвалы) в основном оборудованыПМ(подъемными механизмами) сгидравлическим приводом. Масляный насос приводится в действие от двигателя автомобиля черезКОМ(коробку отбора мощности).

Электрические и электрогидравлические ПМимеют масляный насос с приводом от электродвигателя. Такой привод проще из-за отсутствия карданных передач или трубопроводов для воздуха или масла. При наличии аккумуляторной батареи большой емкости электропривод может работать и при неработающем двигателе. Эти преимущества особенно важны для приводаГПМ, расположенных на прицепах и полуприцепах.

Некоторые зарубежные фирмы (Англия) для привода насоса ГПМна самосвальных автопоездах большой грузоподъемности применяют отдельный (автономный)ДВС (двигатель внутреннего сгорания), установленный в передней части полуприцепа.

Применение ГПМобеспечивает быстрый подъем и опускание кузова (10-25 с), а также высокую надежность и безопасность работы. Вследствие малого износа трущихся деталей (трущиеся пары работают в масле) увеличивается срок службыГПМ.

Основными узлами ГПМ с приводом от двигателя являются:КОМ, привод к насосу (при раздельном исполненииКОМи насоса); масляный насос, кран управления, силовойГЦ(цилиндр или цилиндры), трубопроводы.АСв зависимости от грузоподъемности и размеровГЦ могут иметьПМс одним или двумяГЦ.ГЦмогут иметь горизонтальное (неподвижное), наклонное или вертикальное расположение.

Механизмы подъема кузова современных АСимеюттелескопические ГЦ,непосредственно воздействующие на кузов.

КОМможет быть установлена наКП (коробке передач) илиРК (раздаточной коробке).

Привод к насосу зависит от места расположения насоса, который может размещаться:

• в блоке ГЦподъемного механизма (ПМ) – в этом случае он соединен сГЦвнутренними каналами;

• на ГЦ ПМили его шарнирной поперечине – насос соединен сГЦстальными трубопроводами;

• на раме вблизи ГЦ – насос сГЦсоединенгибкими шлангами;

• на раме вблизи КОМ– насос сГЦсоединенстальными трубопроводамии гибкими шлангами;

• в одном агрегате с КОМ– эта схема находит все большее применение, так как исключается карданная передача.

ГЦ располагают на рамеАСпод кузовом, в передней части рамы или на переднем борту кузова.

При размещении ГЦпод кузовом последнее выдвижное звено шарнирно соединяется с днищем кузова (см.рис. 3.1), при размещенииГЦ в передней части рамы – на переднем борту кузова.

Рис. 3.1. СхемаГПМс расположениемГЦ под кузовом

На АСс переменным направлением выгрузки (например, КАЗ-4540) – в стороны и назад – закреплениеГЦ ПМдолжно быть на шаровых опорах. Иногда нижняя частьГЦтакихПМзакрепляется на промежуточной рамке, подвижной относительно рамы в поперечном направлении.

С изменением угла подъема кузова изменяются угол наклона ГЦ(a) и величина плеч (а иb₁)действия силG и F, создающих момент относительно опорыО₂. Для каждого углаb подъема кузова усилияF на штоках выдвижных звеньев и давленияР вГЦбудутразличными.

Без учета трения в цилиндрах и шарнирах можно написать уравнение моментов относительно точкиО₂ для подъемников, непосредственно действующих на кузовF b₁ = G a ;

где G – сосредоточенный вес груза и кузова, Н;

F –суммарное усилие на штокеГЦ, Н;

а иb₁ – плечи действия сил.

Отсюда суммарное усилие на штоках F = G a / b₁ ;

а давление в ГЦ Р = F / S_å ;

где S_å - суммарная площадьГЦ.

Давление масла в ГЦрис. 3.1равно суммарному усилию, деленному на площадьобоих цилиндров.

Преимуществом расположения ГЦ в передней части рамы или на переднем борту кузова является снижение необходимого усилия для подъема той же суммарной нагрузки груза и кузова за счет увеличения плечаb: (b₂ >b₁) силыF.

F₁ b₂ = G a; F₁ = G a / b₂ ; b₂ > b₁ ; F₁/F₂ = b₁/ b₂.

Для повышения поперечной устойчивости АС целесообразно устанавливать не одинГЦ, а два. Необходимо учитывать, что в этом случае усилие на каждыйГЦбудет в два раза меньше суммарного усилия на кузов.

ТелескопическиеГЦсостоят из нескольких стальных или чугунных звеньев, вставленных одно в другое. При накачивании масла звенья (кроме основного цилиндра) последовательно выдвигаются.

Отличительная особенностьсостоит в том, чтообъем гидравлической системы является переменным. Он увеличивается по мере выдвижения звеньев (подъема кузова) и уменьшается при складывании. Это вызывает необходимость установки дополнительного масляного бака объемом не менееГЦ в максимально выдвинутом их положении.

Второй особенностью телескопическихГЦявляется то, что при выдвижении последнего звена с меньшей площадью поршнядавление маслав нем увеличивается.

Для телескопических ГЦрасчет усилий на штокеF и давленияР вГЦвыполняется по формулам:

F = G a / b; Р = F / S.

Необходимо иметь в виду, что если усилие F по мере наклона кузова плавно снижается, как и в простыхГЦ, то давление в телескопическихГЦв момент конца выдвижения предыдущего звена и начала выдвижения последующего звена возрастает, а затем плавно падает до полного выдвижения данного звена (см.рис. 3.2,т.2 и 3)

Рис. 3.2. Зависимость нагрузки на телескопическийГЦи давления масла в цилиндре от угла подъема кузова

Это вызвано тем, что для каждого выдвижного звена давление жидкости Р вГЦопределяется делением усилияF на меньшую площадьSвыдвижного звена. В связи с этим для расчета давленияР вГЦнадо знать углы подъема кузоваbпри которых наступает выдвижение последующего звена.

Расчет давления Р в телескопическомГЦнадо проводить для каждого выдвижного звена с учетом площади его поршня:

Р_j = F / S_i ;

где S_i – площадь поршня соответствующего выдвижного звена.

Расчетные кривые на рис. 3.2построены изпредположения, что груз из кузова не высыпается до полного его подъема и что он при погрузке был расположен равномерно. В действительности сваливание сыпучего груза начинается при наклоне кузова на угол25-30⁰ и поэтому нагрузка наПМи давление масла в нем при больших углах подъема кузова будут значительно ниже.

На АСбольшой грузоподъемностиприменяют двухцилиндровые (два ГЦ) телескопические ГПМ, работающие синхронно от общего масляного насоса. При этом на новых моделяхАСприменяютГЦ, в которых одно или два последних звенадвойного действия(см.рис.3.3, № 14 и 16).

Если предусмотрена разгрузка на три стороны, то применяютодин ГЦ, установленный под центром тяжести груженого кузова.

Телескопические ГЦпозволяют обеспечить значительно большую суммарную величину выдвижения цилиндра, что увеличивает максимальный угол подъема даже в тех случаях, когдаГЦустановлен впереди переднего борта кузова.

Основными преимуществами телескопическихГЦявляются:

- малые габариты в сложенном виде, позволяющие более удобно размещать ГПМна шассиНТС;

- возможность создания большого суммарного хода ГЦ,обеспечивающая любое размещениеГПМна рамеНТСи большие углы подъема кузова;

- возможность отделения ГЦ ПМот насоса, крана управления и бака, соединениеГЦ с краном одним шлангом. Последнее преимущество позволяет применять такиеГПМна прицепах и полуприцепах.