Погрузочно-разгрузочные машины (СРС)

Погрузочно-разгрузочные машины предназначены для погрузки штучных грузов и сыпучих материалов на транспортные средства (железнодорожные вагоны, автомоби­ли, конвейеры), для разгрузки их с транспортных средств, а также для перемещения в хранилищах при складировании и сортировке. Их разделяют по рабочему процессу на машины цикличного и непрерывного действия; по виду ходового оборудования - на ма­шины рельсоколесные, пневмоколесные и гусеничные. Известны также стационарные погрузочно-разгрузочные машины.

Рабочий цикл машины цикличного действия состоит из операций захвата мате­риала, его перемещения, выгрузки и возврата рабочего органа или машины в целом на исходную позицию следующего рабочего цикла. Машины непрерывного действия мо­гут быть оборудованы несколькими рабочими органами, установленными с определенным шагом, например, на бесконечной тяговой цепи, или рабочим органом, например, шнекового типа. При работе в цикличном режиме машина выполняет перечисленные операции последовательно. В машинах непрерывного действия материал поступает на рабочий орган, перемещается вместе с ним или по нему и разгружается непрерывным потоком.

Рис. 5.21. Сменные грузозахватные органы автопогрузчиков

Для перегрузки единичных грузов большой массы (железобетонных (рдели», контейнеров с кирпичом и каменными блоками, ящиков с оборудованием, длинномер­ного лесоматериала и профильного металла) при одновременном их перемещении по строительной площадке, а также при монтаже применяют вилочные автопогрузчики и краны-манипуляторы.

Вилочным автопогрузчиком называют подъемно-транспортную машину с вертикальным телескопическим подъемником и подвешенными на нем грузовыми вила­ми (рис. 5.21, а). В качестве сменных рабочих органов используют: штырь для рулонов и коротких труб (рис. 5.21, б), захват для бревен (рис. 5.21, в), ковш для сыпучих мате­риалов (рис. 5.21, г), безблочную стрелу (рис. 5.21, д), крановую стрелу (рис. 5.21, е), рычажную крановую стрелу (рис. 5.21, ж) для увеличения высоты подъема, приспособ­ление для захвата контейнеров и др. Рабочий орган может быть установлен в передней (фронтальные погрузчики) или боковой (боковые погрузчики) части машины. Применя­емые в строительстве погрузчики обычно приводятся ДВС (автопогрузчики). В транс­портных сетях заводов стройиндустрии и промышленных предприятий используют так­же погрузчики с электрическим приводом постоянного тока с питанием от аккумулятор­ных батарей (электропогрузчики). По грузоподъемности погрузчики делят на легкие (до 2 т), средние (от 3,2 до 5 т), тяжелые (от 5 до 10 т) и сверхтяжелые (более 10 т). При уве­личении вылета груза, например, при крановом рабочем оборудовании, грузоподъем­ность погрузчика снижается. В строительстве наибольшее распространение получили фронтальные автопогрузчики средней грузоподъемности.

Фронтальный автопо­грузчик (рис. 5.22) состоит из са­моходного короткобазового шас­си, изготовленного, в основном, из стандартных автомобильных узлов и деталей: ДВС с коробкой передач, ведущего и управляемого мостов с ходовыми колесами, ру­левого управления. В отличие от к автомобиля задний мост со спаренными ведущими колесами установлен в передней части машины, а управляемый мост - в ее задней части, что обусловлено развеской массы машины с грузом, при которой большая нагрузка прихо­дится на ее переднюю часть. Со­ответственно изменена ориента­ция органов управления и рабоче­го места машиниста. Короткая ав­томобильная база обеспечивает погрузчику высокую маневрен­ность - способность разворачиваться в стесненных условиях, например, в складских помещениях. Грузоподъемник состоит из двух рам - внешней 1 и внутренней 2, подъемной ка­ретки 7 с грузовыми вилами 4, подъемного механизма и двух гидроцилиндров 10 откло­нения внешней рамы от ее вертикального положения. Внешняя рама в нижней части шарнирно соединена с рамой самоходного шасси и с помощью двух гидроцилиндров может наклоняться вперед на угол до 3° для подвода вил под груз при его захвате и на­зад на угол до 10° для предотвращения сползания груза с вил при его вертикальных пе­ремещениях, а также при передвижении погрузчика. Внутренняя рама с помощью гид­равлического толкателя 3 одностороннего действия, шток которого 9 жестка закреплен на поперечине 5 внутренней рамы, и обратного двукратного полиспаста (мультиплика­тора), состоящего из двух грузовых цепей 8, закрепленных концами на внешней раме и грузовой каретке и огибающих звездочки б, подвешенные к поперечине внутренней ра­мы, может перемещаться вверх по направляющим внешней рамы. Аналогично по на­правляющим внутренней рамы может перемещаться грузовая каретка 7. Благодаря мультипликатору скорость перемещения грузовой каретки в два раза превышает ско­рость перемещения штока гидротолкателя. Опускают груз гравитационно. Гидроцилин­дры питаются рабочей жидкостью от лопастного или шестеренного насоса, приводимо­го двигателем автопогрузчика.

Рис. 5.22. Фронтальный вилочный автопогрузчик

Рабочий цикл фронтального автопогрузчика состоит из операций захвата уста­новленного на подкладках штучного или тарного груза (подвод вил под груз, наклон внешней рамы назад), перемещения погрузчика к месту разгрузки, при необходимости с подъемом груза, установки груза на подкладки в месте разгрузки и возврата погрузчи­ка на исходную позицию следующего рабочего цикла. В зависимости от ситуационных местных условий и дальности передвижения погрузчик может перемещаться как перед­ним ходом с разворотами, так и задним ходом, загружаться и разгружаться на любой вы­соте в пределах вертикального хода вил. Максимальная высота подъема вилочного за­хвата автопогрузчика средней грузоподъемности составляет примерно 4,5 м, а груза на крюке Г-образной стрелы - до 7 м. Скорость подъема груза составляет от 0,5 до 10 м/мин, а скорость передвижения по дорогам с твердым покрытием - до 50 км/ч.

Краны-манипуляторы представляют собой специальные подъемно-транспорт­ные средства, обычно с дистанционно управляемым грузозахватным устройством. В ка­честве примера на рис. 5.23 показан кран-манипулятор на короткобазовом шасси с гру­зозахватным устройством, подвешенным на гуське телескопической стрелы, смонтиро­ванной на поворотной части машины. Краны-манипуляторы изготовляют также на базе автомобилей, тракторов и одноковшовых полноповоротных экскаваторов.

Рис. 5.23. Кран-манипулятор на короткобазовом шасси с дистанционно управляемым грузозахватным устройством для перегрузки утяжелителей для трубопроводов

Погрузочные машины цикличного и непрерывного действия используют в стро­ительстве для погрузки инертных и вяжущих материалов в карьерах и на складах. Ма­шины цикличного действия, называемые также одноковшовыми (фронтальными) по­грузчиками, могут быть выполнены как навесное оборудование на серийно выпускае­мых колесных, реже - гусеничных тракторах или колесных тягачах, а также как специ­альные машины с использованием тракторного ходового и силового оборудования. Эти машины обычно представляют собой погрузочно-отвальное оборудование, установлен­ное на колесном тягаче.

Одноковшовые погрузчики предназначены для погрузки на транспортные средства (автомобили-самосвалы и полувагоны) сыпучих и кусковых грузов (песка, гра­вия, щебня, строительного мусора, каменного угля, кокса и т. п.). Погрузчики со специ­альными ковшами используют также для перегрузки скальных пород, разработки и по­грузки гравийно-песчаных материалов в карьерах и т. п. Погрузчики могут быть обору­дованы специальными устройствами для монтажных, зачистных, планировочных, сне­гоуборочных и т. п. работ.

Одноковшовые погрузчики классифицируют по грузоподъемности - легкие (0,5... 2 т), средние (2... 4 т), тяжелые (4... 10 т) и большегрузные (свыше 10 т); по виду базового шасси - на тракторах, на тягачах и на специальном шасси; по виду ходовых ус­тройств - колесные и гусеничные; по направлению разгрузки ковша - с передней (фрон­тальные), боковой (полуповоротные) и задней (перекидные) разгрузкой.

Рис.5.24. Фронтальный одноковшовый погрузчик

В строительст­ве наибольшее распространение получили фронтальные погрузчики на спецшасси.

Рабочее оборудование фрон­тального одноковшового погрузчи­ка (рис. 5.24) состоит из ковша 1 и стрелы 2, навешенных на портал 7, жестко соединенный с рамой 8 по­грузчика. Стрелу поднимают двумя гидроцилиндрами 6 (с каждой сторо­ны погрузчика), а ковш поворачивают двумя гидроцилиндрами 5 через ры­чажную систему 3, контролируя его угловое положение указателем 4. Дизельная силовая установка располо­жена в задней части машины.

Этапы зачерпывания насыпного груза из штабеля показаны положениями ковша I, II и III. В положении I погрузчик перемещается вперед для внедрения ковша в насып­ной материал, после чего ковш переводится в положение II, а затем - в положение III для подготовки к последующему перемещению погрузчика к месту разгрузки. Этапы за­грузки транспортного средства показаны положениями ковша IV и V.

Скорость подъема ковша при черпании составляет 1... 1,5 м/с; высота подъема ковша грузоподъемностью 1,25...5т- 2,7... 3,4 м; рабочие скорости передвижения по­грузчика 8... 12 км/ч, а транспортные скорости - 25... 50 км/ч.

Кроме основного ковша одноковшовые погрузчики оснащают многими видами сменного и навесного рабочего оборудования - ковшами увеличенной и уменьшенной вместимости, грейферными двухчелюстными ковшами, ковшами с боковой разгрузкой, поворотными захватами для погрузки в транспортные средства и складирования штуч­ных и длинномерных грузов, лесоматериалов, установки столбов и другим оборудова­нием. Некоторые виды сменного рабочего и навесного оборудования представлены на рис. 5.25.

Эксплуатационную производительность (т/ч) одноковшовых погрузчиков при ра­боте с сыпучими грузами определяют по формуле:

где Q - грузоподъемность ковша, т; ε - коэффициент использования вместимости ковша (ε ≈ 0,9 при погрузке зернистых и мелкокусковых материалов, ε ≈ 0,7 при погрузке средне- и крупнокус­ковых материалов); k_в - коэффициент использования погрузчика во времени; t_ц - продолжитель­ность рабочего цикла, с.

Продолжительность рабочего цикла складывается из продолжительности зачер­пывания материала (5...6 с), передвижения погрузчика к месту разгрузки, собственно разгрузки (3... 4 с) и возвращения погрузчика на исходную позицию следующего рабо­чего цикла. Операция зачерпывания материала заканчивается подъемом ковша в положение III (см. рис. 5.24), подъем ковша в положение IV совмещается с передвижением погрузчика к месту разгрузки, а опускание ковша в положение I - с возвратным передви­жением погрузчика.

Рис. 5.25. Сменное рабочее и навесное оборудование одноковшовых погрузчи­ков: ковши: 1, 2 и 3 - нор­мальной, увеличенной и уменьшенной вместимостей;

4 - двухчелюстной;

5 -скелетный; 6 - с боковой разгрузкой; 7 - с увеличен­ной высотой разгрузки;

8 - с принудительной разгруз­кой; 9 - бульдозерный отвал; 10 – рабочее оборудование экскаватора; 11 - грейфер;

12 - грузовые вилы; 13 - кра­новое оборудование; 14 - че­люстной захват; 15 - захват для столбов и свай; 16 -плужный снегоочиститель; 17 - роторный снегоочисти­тель; 18 - кусторез; 19 -корчеватель-собиратель; 20 - рыхлитель

Для определения эксплуатационной производительности (т/ч) погрузчиков при работе со штучными грузами используют прежнюю формулу, заменяя в ней е на k_г - ко­эффициент использования грузоподъемности погрузчика, а при расчете параметра t_ц время зачерпывания сыпучего материала - на время захвата груза:

Составными частями погрузочных машин непрерывного действия (рис 5.26) являются: зачерпывающее (питатель) и транспортирующее устройства, пневмоколесный или гусеничный движитель. В качестве зачерпывающего устройства используют винтовой питатель 1 (рис. 5.26, б) с симметричным винтом правой и левой навивки, ре­же - черпаковое колесо 4 (рис. 5.26, в), в ряде случаев, преимущественно для погрузки снега - загребающие лапы 6 (рис. 5.26, г). Транспортирующим устройством обычно слу­жит ковшовый 2 (рис. 5.26, б), ленточный 3 и 5 (рис. 5.26, в) или скребковый 10 (рис. 5.26, г) конвейеры.

В строительстве применяют также передвижные ленточные конвейеры (рис. 5.26, а), не имеющие зачерпывающего органа. Их загружают материалом вручную или бульдозером при заглублении загрузочного конца в приямок. Перемещают конвейер также вручную. Несущим органом является плоская или желобчатая конвейерная лента шириной от 0,4 до 0,65 м. Скорость движения ленты составляет от 0,5 до 3,2 м/с. Оте­чественная промышленность выпускает передвижные конвейеры длиной 5, 10 и 15 м.

Погрузочные машины с винтовым питателем (рис. 5.26, б) с ленточным или лопастным (для крупнокусковых материа­лов) винтом применяют для перегрузки песка, гравия, щебня, глины. При враще­нии винта / с одновременным перемеще­нием машины (надвиганием на штабель) его витки подгребают материал с обеих сторон к наклонному ковшовому элевато­ру 2, по наличию которого машины назы­вают также многоковшовыми погрузчика­ми. Материал выгружается в транспорт­ное средство через спускной лоток непо­средственно или с помощью отвального конвейера 3, обычно поворотного в гори­зонтальной плоскости. Машины такого типа имеют меха­ническую, гидромеханическую или элект­ромеханическую трансмиссию. В послед­нем случае механизмы винтового питате­ля, ковшового и ленточного конвейеров, а также гусениц или колесных осей приво­дятся индивидуальными электродвигате­лями, питаемыми от генератора трехфаз­ного тока, приводимого ДВС. Известны также машины, питаемые электроэнерги­ей от внешней электросети. Производительность многоковшовых погрузчиков составляет обычно от 40 до 160 м³/ч.