⑴ Классификация рабочих механизмов погрузчика
Обзор конфигураций рабочих механизмов колесных погрузчиков — как отечественных, так и зарубежных — выявил семь основных типов рычажных механизмов. По количеству компонентов их можно разделить на трех-, четырех-, пяти-, шести- и восьмизвенные механизмы. Далее они подразделяются на механизмы «вращения вперед» и «вращения назад» в зависимости от того, вращаются ли входные и выходные звенья в одном и том же направлении.
(1) Восьмизвенный механизм вращения вперед.
В этом механизме ковш выполняет черпающее действие, когда гидравлическая жидкость поступает в большую камеру цилиндра ковша, что приводит к высокому усилию отрыва. Благодаря оптимизированным размерам звеньев ковш демонстрирует превосходные характеристики параллельного подъема. Система рычагов обеспечивает высокое передаточное число, что позволяет ковшу достигать большого угла разгрузки и высокой скорости разгрузки, обеспечивая чистую и быструю разгрузку. Высокое передаточное число также позволяет уменьшить размеры системы навески, тем самым улучшая обзорность для оператора; однако это сокращение должно быть тщательно сбалансировано, поскольку чрезмерное уменьшение может снизить коэффициент умножения силы рычажной системы и поставить под угрозу силу отрыва.
Основными недостатками восьмизвенного механизма прямого вращения являются его сложность и сложность автоматического выравнивания ковша.
(2) Шестирычажный механизм с вращением вперед и передним цилиндром ковша.
В этом механизме цилиндр ковша соединяется непосредственно с ковшом и коромыслом. Рабочий механизм состоит из двух параллельных четырехзвенных механизмов, обеспечивающих превосходную возможность параллельного подъема ковша. Он проще восьмирычажного механизма и обеспечивает лучшую видимость для оператора. Однако у него есть несколько недостатков: наклон ковша происходит, когда жидкость попадает в небольшую камеру цилиндра, что приводит к относительно меньшему усилию отрыва; низкое передаточное число требует длинного хода цилиндра и удлиненного цилиндра, что приводит к более низкой скорости разгрузки по сравнению с восьмирычажным механизмом; передний цилиндр ковша увеличивает передний свес, что отрицательно влияет на общую устойчивость машины и плавность хода; и он не поддерживает автоматическое выравнивание ковша. (3) Шестизвенный рычажный механизм с установленным сзади цилиндром наклона ковша (типа наклона вперед).
По сравнению с вышеупомянутой конфигурацией цилиндра с передним расположением цилиндров этот механизм имеет больший передний свес, более высокое передаточное число и более короткий ход поршня. Это позволяет спроектировать стрелу, цилиндр наклона ковша, коромысло и шатун в одной плоскости, тем самым упрощая конструкцию и улучшая распределение напряжений на стреле и шарнирных пальцах. К недостаткам можно отнести высокое расположение цилиндра наклона ковша на раме, что затрудняет обзор оператору, а также тот факт, что цилиндр работает за счет поступления масла в камеру штокового конца (малую камеру) во время наклона, что приводит к относительно низкой силе отрыва. Увеличение силы отрыва требует повышения давления в гидравлической системе или увеличения диаметра цилиндра, и то и другое приводит к увеличению массы.
(4) Шестизвенный рычажный механизм с установленным сзади цилиндром наклона ковша (типа обратного наклона)
Этот механизм предлагает следующие преимущества: a. Наклон происходит, когда масло попадает в поршневую камеру (большую камеру) цилиндра, а система рычагов может быть спроектирована с высоким коэффициентом усиления, что обеспечивает большую силу отрыва; б. Правильный выбор размеров компонентов обеспечивает хорошие характеристики параллельного подъема ковша и позволяет автоматически выравнивать ковш; в. Конструкция очень компактна, с минимальным передним свесом, что обеспечивает превосходный обзор для оператора. К недостаткам можно отнести расположение коромысла и шатуна в ограниченном пространстве между ковшом и передней осью, что создает риск взаимодействия компонентов.
(5) Четырехрычажный механизм (с наклоном вперед)
Это самый простой из семи механизмов связи; он легко обеспечивает параллельный подъем ковша и имеет небольшой передний свес. К недостаткам относится тот факт, что цилиндр работает за счет поступления масла в камеру штокового конца (маленькую камеру), что приводит к снижению выходной силы. Кроме того, поскольку для рычажной системы сложно спроектировать высокий коэффициент усиления, цилиндр требует длинного хода поршня и имеет небольшие размеры. Кроме того, шток поршня склонен к столкновению с дном ковша во время разгрузки, тем самым ограничивая угол разгрузки. Во избежание столкновения дно ковша необходимо сделать вогнутым, что снижает вместимость ковша и усложняет изготовление; кроме того, этот механизм не может обеспечить автоматическое выравнивание ковша. (6) Пятирычажный механизм с выгрузкой вперед.
Чтобы преодолеть недостаток четырехзвенного механизма с выгрузкой вперед, когда шток поршня склонен к столкновению с днищем ковша во время разгрузки, между штоком поршня и ковшом добавляется короткое звено, превращающее четырехзвенный механизм в пятизвенный механизм. Когда ковш наклоняется для зачерпывания материала, короткое звено и шток поршня выравниваются линейно под совместным действием тяговой силы гидравлического цилиндра и веса ковша, функционируя как единый жесткий элемент. Во время разгрузки короткое звено может перемещаться относительно штока поршня, тем самым предотвращая столкновение штока поршня с днищем ковша. Остальные недостатки этого механизма остаются такими же, как и у четырехрычажного механизма с прямой разгрузкой.
(7) Трехрычажный механизм с выдвижной стрелой.
Его наиболее отличительной особенностью является то, что стрела может выдвигаться и втягиваться с помощью гидроцилиндра 1. Зачерпывающее действие ковша достигается за счет выдвижения стрелы, что решает проблему сильного износа шин, связанную с использованием движения машины для вдавливания ковша в материал. Во время разгрузки стрелу можно выдвинуть для достижения большей высоты и вылета разгрузки; и наоборот, во время транспортировки стрелу можно втянуть, чтобы уменьшить передний свес, тем самым улучшая устойчивость при движении. Недостатками этой конструкции являются то, что она не может обеспечить параллельное движение ковша или автоматическое выравнивание ковша, а также относительно сложна конструкция.
⑵ Требования к конструкции рабочего устройства:
Исходя из эксплуатационных характеристик фронтальных погрузчиков, конструкция рабочего органа должна отвечать следующим требованиям:
(1) Траектория движения ковша должна соответствовать эксплуатационным потребностям, в частности, требованиям по черпанию и погрузке. Желательна высокая сила отрыва, а ведро должно легко наполняться полностью. Кроме того, во время подъема стрелы ковш должен сохранять движение, близкое к параллельному, чтобы предотвратить рассыпание материала.
(2) Оно должно соответствовать требованиям по вылету и высоте разгрузки, обеспечивая полную выгрузку материала независимо от положения стрелы.
(3) При соблюдении эксплуатационных требований конструкция рабочего устройства должна быть простой, легкой и прочной, с рациональным распределением усилий.
(4) Он должен обеспечивать хорошие условия труда для оператора, гарантируя безопасность, хорошую видимость, простоту управления и легкость обслуживания.
Jiangsu Supeng Machinery Technology Co., Ltd.