К ВОПРОСУ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГРЕЙФЕРНЫХ ПОГРУЗЧИКОВ

АННОТАЦИЯ

В статье приводятся данные по результатам изучения состояния вопроса работы грейферных механизмов на погрузочно-разгрузочных операциях и теоретические предпосылки по совершенствованию рабочих органов их устройств.

ABSTRACT

In article happen to given on result of the study of the condition of the question of the work of greyfer mechanism on cargo-handling operation and theoretical premiseses on improvement worker organ their device.

Ключевые слова: Грейферный механизм, погрузчик, погрузочно-разгрузочная операция, гидроцилиндр, зуб грейфера, сила трения, челюсть зуба, сопротивление материала.

Keywords: Clamshell mechanism, loader, loading and unloading operation, hydraulic cylinder, grab tooth, friction force, tooth jaw, material resistance.

Важнейшей задачей сельского хозяйства является полное удовлетворение потребностей населения страны в высококачественных продуктах питания и обеспечение сырьём различных отраслей перерабатывающей промышленности.

В сельскохозяйственном производстве на погрузочно-разгрузочных работах широко применяются погрузчики с грейферными механизмами с ковшовыми захватами - для сыпучих и вилочными захватами - для  волокнистых и сено-соломистых материалов.

Исследованиями ряда авторов (О.П. Атяскин [1], Н.З. Сатволдиев [2], Л.М. Курценко [3]) посвящены вопросам совершенствования работы грейферных механизмов.

Анализ работы проведенных исследований позволяет представить следующие этапы процесса захвата массы грейферными механизмами:

1. Предварительное заглубление зубьев в погружающую среду за счёт нажатия стрелой погрузчика на грейфер;

2. Собственно процесс зачёрпывания.

Если силы сопротивления зачёрпыванию на челюстях различны, то отрыв и сдвиг слоя чаще всего начинается у той челюсти, где сопротивление оказывается наименьшим. Подгребающий характер движения челюстей характерен тем, что в процессе смыкания перемещения челюстей грейфера навстречу друг к другу является значительно более интенсивным, чем внедрение зубьев в массив. Отрыв захваченной порции от массива происходит, когда челюсти грейфера при зачёрпывании не в состоянии полностью нарушить все силы охваченной порции с массивом.

В ИМЭСХ ведутся работы по совершенствованию грейферных погрузчиков, применяемых в сельскохозяйственных работах.

Предварительные проверки работы грейферных механизмов показывают, что при смыкании челюстей надо учитывать следующие силы (рис.1.), влияющие на выбор рациональной конструкции грейфера и его параметров.

G_м – вес материала, зачёрпывающего одной челюстью; Q – усилие нажатия стрелы погрузчика на грейфер; P – усилие, создаваемое гидроцилиндром челюсти; N – равнодействующая сил сопротивления от сжатия материала; F – силы трения; R – равнодействующая сил сопротивления; T – равнодействующая сил сопротивления отрыву.

Рисунок 1. Схема сил, действующих на челюсть в процессе зачёрпывания уплотнённой массы

В период зачёрпывания силы P и Q можно определить составив уравнение равновесия всех сил, действующих на грейфер.

На зачерпывающую способность грейфера влияют как форма челюсти, так и начальный угол вхождения зубьев в материал. О.П. Атяскин [1] предложил, что при проектировании грейферных механизмов и анализе сил целесообразно принимать вертикальное заглубление зуба.

Рассмотрим силы действующие на отдельно взятый зуб  при вертикальном вхождении зуба материал (рис.2).

α – угол наклона образующей конуса, r – радиус закругления вершины зуба; Ψ - угол между осью Y и текущим положением точки приложения давления; L_k - высота конической части вершины зуба; а - ширина стержневой части зуба.

Рисунок 2. Cхема к определению сил, действующих на вершину зуба

На отдельные части зуба, заглублённого в материал, действуют силы лобового сопротивления N_i ,трения F_i  и сопрортивления сдвигу.

Равнодействующая всех сил сопротивления, действующих на челюсть, вычисляется по формуле [2]:

,                                                         (2)

где R_i – силы сопротивления материала , действующих на отдельные участки зуба;

F_i  - силы трения, действующие на отдельные поверхности зуба;

R_cd  - усилие, затрачиваемое на сдвиг материала.

R_cd = τ _cd S _cd ,                                                                             (3)

где τ _cd – сопротивление сдвигу материала;

S _cd – площадь сдвига.

По исследованиям, проведенным ранее [2], формула (2) для конкретного материала, имеет вид

 ,                                  (4)

где α – угол наклона образующей конуса;

L_H - высота наклонной части вершины зуба;

f – коэффициент трения;

= γ₀h- давление массы на тыльную поверхность зуба,

где h – глубина заглубления зуба в материал

γ_{0  –} объёмный вес материала;

- боковое давление материала;

- длина зуба;

 C - толщина зуба;

- угол наклона боковой поверхности зуба;

b₁ и  b₂ - ребра жёсткости зуба у основания и его вершины.

Как видно из формулы (2), величина силы R зависит от лобового сопротивления, сил трения и сопротивления сдвигу, а также пропорциональна второй степени радиуса закругления и высоты конической части вершины зуба, длины и углу начального вхождения зуба в материал, коэффициента трения и нормальному давлению.

Чтобы обеспечить полное заглубление раскрытого гравитационного грейфера в материал, общий вес должен быть

G_гр ≥ n R ,                                                                                 (5)

где G_гр – вес грейфера;

n – количество зубьев на грейфере.

По уравнениям (2) и (5) можно вычислить величину сопротивления материала внедрению зуба и соответствующее значение веса грейфера при различных значениях объёмного веса материала и угла вхождения зуба в материал.

В настоящее время СП ООО «Амкодор-агротехмаш» производится экскаватор-погрузчик Амкодор - 702ЕА на базе трактора МТЗ - 92П и  ведутся работы совместно с АО «БМКБ-Агромаш» по разработке сменных рабочих органов к его погрузочному оборудованию для погрузки сено - соломистых материалов и хлопка.

Выводы

1. В условиях Республики Узбекистан для погрузки сено - соломистых материалов и хлопка целесообразно усовершенствовать сменные рабочие органы к погрузочному устройству на базе трактора МТЗ -92 П.

2. При погрузке сено-соломистых материалов наиболее рациональной конструкцией погрузочных устройств являются грейферы подгребающего типа.

3. На выбор рациональной конструкции и его параметров влияют силы сопротивления от сжатия материала, силы отрыва от сил трения, усилия гидроцилиндра, геометрическая форма частей грейфера.

Список литературы:

1. Атяскин О.П., Сергеев М.П. – О траектории движения зубчатых челюстей грейферов при зачёрпывании силосной массы. Труды ЧИМЭСХ, вып. 28, Пермь, 1967.
2. Сатволдиев Н.З. Исследование и обоснование параметров грейферного рабочего органа для погрузки хлопка и других легковесных материалов. Дисс. к.т.н.- Ташкент, 1978 г. 189 с.
3. Курценко Л.М. Повышение эффективности средств механизации погрузочно-разгрузочных и транспортных работ в сельском хозяйстве зоны хлопководства. Дисс. д.т.н.- Янгиюль, 1995. 316 с.