5. Расчет устойчивости погрузчика против опрокидывания

1. Статическая устойчивость машины против опрокидывания

1. Оценка устойчивости погрузчика по коэффициентам собственной устойчивости

Расчетная схема для определения коэффициента собственной устойчивости.

	элемент машины	mi, кг масса элемента	xi, м	zi, м
1	силовая установка	1350	1,5	1,4
2	задний мост с гидромоторами	1300	3,2	0,7
3	рама моторной части	800	0,8	0,9
4	насосы	300	0,7	1,2
5	кабина и прочее оборудование	1360	1,6	1,3
6	рама грузовой части	500	1,557	0,8
7	прочее	950	2,2	1,3
8	передний мост с гидромоторами	1200	0	0,7
9	система стрел и гидроцилиндров	825	2,988	0,98

Коэффициент собственной устойчивости определяется по формуле

,

где , Нм – момент опрокидывающий

,Нм – момент удерживающий

- угол наклона плоскости (на схеме не показан).

Используя программу получили следующие значения

α, ^0	Мопр, Нм	Муд, Нм	Кс
5	31050,9	127044,7	4,0915
10	41853,09	125592,6	3,000797
15	52336,78	123184,8	2,353694
20	62422,17	119839,4	1,919822
29	79329,49	111541,2	1,406049

Не учитывая ветровые и др. подобные нагрузки принимаем по правилам ПБ 10-382-00 Ростехнадзора коэффициент запаса К_з=1,4 , таким образом угол поверхности на которой может находится свободностоящий погрузчик с грузом и на полном вылете не должен превышать 30⁰ от горизонта.

2. Оценка боковой устойчивости по коэффициенту собственной устойчивости

В качестве расчетной схемы используем представленный рисунок.

Коэффициент собственной устойчивости погрузчика, стоящего боком на наклонной плоскости, определяется по формуле

,

где , Нм – момент опрокидывающий

, Нм – момент удерживающий

,Нм – момент опрокидывающий , Нм – момент удерживающий (с грузом)

Используя программу получили следующие значения см. табл.

α, ^0	Мопр, Нм	Муд, Нм	Кс
5	13008,07	157853,09	12,14
10	25917,14	156048,86	6,02
15	38628,98	153057,08	3,96
20	51046,85	148900,52	2,92
25	63076,24	143610,79	2,28

α, ^0	Мопр, Нм	Муд, Нм	Кс
5	8661,13	146822,18	16,95
10	17256,35	145144,04	8,41
15	25720,24	142361,33	5,53
20	33988,40	138495,22	4,07
25	41997,90	133575,15	3,18

без груза с грузом

Не учитывая ветровые и др. подобные нагрузки принимаем по правилам ПБ 10-382-00 Ростехнадзора коэффициент запаса К_з=1,4 , таким образом угол поверхности на которой боком может находится свободностоящий погрузчик без грузом не должен превышать 30⁰ от горизонта и угол поверхности на которой боком может находится погрузчик с груза не должен превышать 30⁰ от горизонта.

Выводы

1. В соответствии с заданием, были определены параметры рабочей зоны, проектируемого погрузчика: вылет стрелы – 9,2 м,

грузоподъемность на этом вылете – 1,6 т,

максимальный угол подъема стрелы - 50⁰

максимальный угол опускания стрелы – 4⁰,

2. В качестве материала стрелы была принята сталь марки 45. Принимая коэффициент запаса 1,4, были подобраны геометрические параметры секций стрелы

Параметры сечений стрелы	1^-я секция	2^-я секция	3^-ясекция
d ,мм	10	10	14
b ,мм	110	150	220
h ,мм	160	190	280

Конструктивно заложено, что толщина пластины, расположенной в местах опирания внутренней секции на наружную составляет не более:

1^-я – 2^-я -3^-я секции - 10 мм;

Пластины располагается между верхними и нижними поясами.

В качестве материала пластин обычно применяют композиционный полимер с антифрикционными присадками (коэффициент трения ≈0,1).

3. Были подобраны и проверены по запасу устойчивости и запасу прочности гидроцилиндры рабочего оборудования

гидроцилиндр	D/d, мм/мм	pном, Мпа	запас прочности		подача насоса Q, м^3/с
			цилиндр	шток
подъем-опускания стрелы	136/126	25	1,0635	1,889	0.0034
выдвижение 1-й секции	80/70	16	-	-	0.003

4. При расчете трансмиссии приняли и рассчитали следующие параметры

γ_р=1 – коэффициент использования сцепного веса (привод на все колеса)

φ_сц=0,7 коэффициент сцепления шин с поверхностью качения

зависимость значения коэф. удельного сопротивления качению от давления в шинах представлена на графике,

давление воздуха в шинах – 3 атм, f_k=0.03,

Максимальный вращающий момент на каждом колесе – 80663 Нм

Был выбран гидромотор MР700, с рабочим объемом 707 см³об.

Давление в гидросистеме привода гидромоторов р=16 МПа

Расход жидкости гидромоторов в тяговом режиме составляет Q_Hmax=106 л/мин при максимальной скорости в этом режиме – 4 м/с

Расчет мощности показал, что на одновременное выполнение рабочих операций (подъем стрелы с грузом и выдвижение секций) и передвижение машины требуется двигатель мощностью не менее 50 кВт.

5. В результате расчета устойчивости, без учета ветровых нагрузок и на основании правил ПБ 10-382-00 Ростехнадзора при К_з=1,4 предложены следующие ограничения по углам наклонных поверхностей, на которых может находиться погрузчик и по скоростям

• свободностоящий погрузчик с грузом – не более 29⁰

• боком стоящий погрузчик без груза – не более 31⁰

• боком стоящий погрузчик с грузом – не более 29⁰