Перекидні пристрої кузовів автомобілів-самоскидів.

Перекидні пристрої призначені для нахилу кузовів самоскидів з метою їхнього розвантаження. Найбільше поширення одержали автомобілі-самоскиди з примусовим підйомом кузова за допомогою гідравлічних піднімальних механізмів. Це пояснюється перевагою гідравлічних піднімальних механізмів перед іншими (механічними, пневматичними, електромеханічними, електрогідравлічними).

Гідравлічні піднімальні механізми найбільш надійні, тому що оберігають деталі тертя від зношування при їх взаємодії з маслом. При цьому тривалість підйому кузова перекидаючими пристроями з гідравлічними піднімальними механізмами мінімальна і складає 15...20 с. Достоїнством таких механізмів є і те, що вони легко монтуються на різних автотранспортних засобах – автомобілях, причепах і напівпричепах.

В залежності від місця розташування на шасі піднімальні механізми перекидних пристроїв поділяються на дві групи:

підйомники, розташовані перед кузовом (переднє розташування);

підйомники, розташовані під кузовом (нижнє розташування).

Підйомники рекомендується розташовувати під кузовом для автомобілів з кузовом довжиною до 4000 мм, а при більшій його довжині – перед кузовом.

На причепах переважає нижнє, а на напівпричепах – переднє розташування силових циліндрів. Вибір місця установки силових циліндрів залежить також від напрямку розвантаження: при бічному і тристоронньому розвантаженні застосовують пристрої з нижнім розташуванням, а при однобічному (задньому розвантаженню) – як з переднім, так і нижнім.

Підйомники, розташовані перед кузовом, виконуються телескопічними з кількістю ступіней до 5, із сумарним ходом до 7 м. Застосовуються як телескопічні (з меншою кількістю ступіней), так і поршневі підйомники, розташовані під кузовом. Поршневі циліндри підйомників мають хід до 0,6...0,7 м, при їхній установці, як правило, застосовується додатковий важільний механізм, що забезпечує підйом кузова на задану висоту навіть при малому ході штока циліндра. Крім того, важільний механізм виконує роль стабілізатора. При піднятому кузові стабілізатор створює додатковий зв’язок кузова з рамою, перешкоджаючи розгойдуванню кузова.

При передньому розташуванні підйомників мають місце менші навантаження, а отже, менші напруження в елементах перекидного пристрою (при тій же вантажопідйомності самоскида), забезпечується більш легка і дешева конструкція, мінімальна довжина трубопроводів і універсальність, тому що ці пристрої можна встановлювати на транспортні засоби і з короткою, і з довгою базою.

До недоліків переднього розташування підйомників варто віднести більш тривале перекидання кузова (за інших рівних умов), скорочення корисної довжини чи місткості кузова, тому що частина його використовується для розміщення силових циліндрів. Крім того, при передньому розташуванні підйомника, особливо при довжині кузова більше 5,5 м, рекомендується застосовувати стабілізатори щоб уникнути перекидання самоскидів і для розвантаження силових циліндрів від згинальних зусиль.

Необхідність у стабілізаторах обумовлена тим, що в процесі підняття навантаженого кузова проекція центра ваги самоскида на горизонтальну площину може бути з зовнішньої сторони від заднього моста самоскида (при розвантаженні назад) чи від лінії, що з’єднує колеса вздовж одного борта автомобіля (при розвантаженні набік). Самоскид виявляється в хиткому положенні і може перекинутися.

Перевагами нижнього розташування підйомників є скорочення часу, необхідного для повного перекидання кузова, можливість зменшення потрібного числа ступіней циліндрів, забезпечення більш рівномірного розподілу напруг в елементах кузова, ніж при передньому розташуванні. Крім того, змінюючи місце розташування циліндрів, можна одержувати необхідний кут перекидання кузова.

Недоліками нижнього розташування підйомників є велика власна маса і трудомісткість їхнього виготовлення при тій же вантажопідйомності, а також зменшення дорожнього просвіту самоскида (щоб уникнути останнього недоліку силові циліндри встановлюють під кутом чи паралельно основі кузова).

На рис. 4.2. показано перекидний пристрій автомобіля-самоскида з підйомником поршневого типу, розташованим під кузовом. Він складається з коробки добору потужності, шестеренного насоса, зворотного клапана, крана керування, циліндра і системи важелів (балансира), що з’єднують шток циліндра з кузовом. Подача оливи в циліндр і повернення її з циліндра до насоса здійснюється за системою трубопроводів і шлангів. Керування механізмом підйому кузова здійснюється двома важелями, що знаходяться в кабіні.

 

 

Рисунок 4.2 - Перекидний пристрій автомобіля-самоскида з гідропідйомником поршневого типу:

1 – коробка добору потужності; 2 – важіль керування краном масляного насоса; 3 – важіль керування коробкою добору потужності; 4 – карданні вали привода масляного насоса; 5 – надрамник; 6 – основа кузова; 7 – балансир; 8 – рама автомобіля; 9 – гідроциліндр; 10 - масляний насос; 11 – проміжна опора карданного вала

 

Коробка добору потужності – одноступінчата, вона кріпиться до картера коробки передач. Привод до неї здійснюється від шестірні добору потужності проміжного вала коробки передач. Масляний насос гідропідйомника кріпиться до передньої кришки циліндра, а привод до нього здійснюється від коробки добору потужності за допомогою карданної передачі.

При проектуванні підйомного механізму автомобіля, необхідно забезпечити визначений кут нахилу платформи при мінімальній масі конструкції. Основним агрегатом підйомного механізму є гідроциліндр, маса якого складає значну частину маси всього перекидаючого пристрою. Можна зауважити, що металоємність гідроциліндра буде тим менша, чим менше зусилля, яке ним розвивається. Здається, що при підйомі платформи з вантажем заданої маси, для зменшення зусилля гідроциліндра, його краще розташовувати далі від поворотного шарніру, тобто біля переднього борта платформи. Однак в цьому випадку для забезпечення заданого кута нахилу платформи необхідно збільшувати хід гідроциліндра, тобто загальну довжину циліндрів, а значить збільшувати його металоємкість. Однозначно визначити оптимальне місце розташування гідропідйомника без проведення всебічного аналізу неможливо. В дійсності, при проектуванні враховують конструктивно-технологічні і функціональні фактори.

Для проектування підйомного механізму повинні бути задані такі значення: , , , , , (рис. 4.3, б). Положення центра ваги платформи визначається компоновкою. Для визначення довжини стріли

 

а)

б)

в)

Рисунок 4.3 - Схеми підйомного механізму автомобіля-самоскида

 

підйому вантажу потрібно визначити положення поворотного шарніру. Як правило, прагнуть зменшити заданий звіс платформи, з метою зменшення розтягуючих динамічних навантажень, які діють на гідроциліндр в кінці навантаження. Розмір визначається положенням поворотного шарніру в надрамнику. При зменшенні розмірів і змінюється довжина стріли підйому вантажу і кут , який визначає положення стріли при опущеній платформі. Кут визначає положення стріли підйому вантажу при максимальному куті підйому платформи: ( – заданий кут підйому платформи). Значення , визначають конструкцію підйомника, який використовується.

Зусилля гідропідйомника залежить від кута (рис. 4.3, а). З умови рівноваги платформи () отримаємо або

 

(4.1)

 

де ; .

Прийнявши , отримуємо: . Тоді вираз (4.1) прийме вигляд:

 

(4.2)

 

де , і – проектні параметри підйомного механізму (рис. 4.3, а).

Значення у виразі (4.2), по теоремі косинусів може бути також визначено через ці параметри:

 

(4.3)

де ; .

Вихідні дані накладають обмеження на рівність (4.3):

 

(4.4)

 

Для виключення двох проектних параметрів з трьох, і представимо у вигляді:

 

; (4.5)

 

З рівностей обмежень (3.4):

 

; (4.6)

 

Таким чином, функція з рівності (4.2) з врахуванням формул (4.3), (3.5) і (3.6) виражається через один проектний параметр .

Слід відмітити, що важливо обмежити множину імовірних значень так, щоб функція в процесі обчислень не перетворювалась в нескінченість кожний раз, коли .

Тобто повинна виконуватись умова: параметр повинен бути в інтервалі

 

Зі зміною кута підйому кузова (див. рис. 4.4) змінюється кут нахилу циліндрів і плечі і моментів. Таким чином, для кожного кута підйому кузова зусилля на штоках висувних ланок і тиск у гідроциліндрах підйомника будуть різними.

Без врахування тертя в циліндрах і шарнірах можна написати наступне рівняння моментів щодо точки для підйомників, що безпосередньо діють на кузов (рис. 3.4, а):

 

(4.7)

 

де – маса вантажу і кузова, кг;

– сумарне зусилля на штоках гідроциліндрів, кгс;

і – плечі, на які діють відповідно і .

Звідси сумарне зусилля на штоках дорівнює:

 

(4.8)

 

а тиск у гідроциліндрах

 

(4.9)

 

де – сумарна площа циліндрів, см².

 

а)

б)

 

Рисунок 4.4 - Схеми підйомних механізмів автомобілів-самоскидів

з розташуванням гідроциліндрів:

а — під кузовом; б — у передній частині рами

 

У випадку застосування двоциліндрових підйомників при визначенні зусиль на штоку кожного циліндру окремо необхідно враховувати, що це зусилля буде в 2 рази менше сумарного зусилля на кузов.

Тиск масла в циліндрах буде дорівнює сумарному зусиллю, діленому на площу обох циліндрів.

Перевагою розташування гідравлічних циліндрів у передній частині рами або на передньому борті кузова є зниження необхідного зусилля для підйому тієї ж сумарної маси вантажу і кузова. У цьому випадку з рівняння моментів відносно точки (рис. 3.4, б) випливає (якщо однакові):

 

(4.10)

 

Звідси

 

 

Таким чином, необхідне сумарне зусилля в цьому випадку буде обернено пропорційне плечам моменту, тобто менше в стільки разів, у скільки більше плече плеча .

 

Приклад 1

Визначити максимальне зусилля, яке розвиває гідроциліндр автомобіля-самоскида при G=65 кН. З компоновки відомі слідуючі величини:

мм, мм, мм, , , , .

А також визначити кут підйому , який відповідає заданому .

 

За формулою (4.3) знаходять значення , що відповідає заданому , а потім по формулі визначають кут нахилу платформи. По формулі (4.2) визначають зусилля гідропідйомника.