СПЕЦІАЛІЗОВАНИЙ РУХОМИЙ СКЛАД
ІІ частина
Розділ ІІІ. САМОСКИДИ, КОНТЕЙНЕРОВОЗИ, СРС ДЛЯ ПЕРЕВЕЗЕННЯ ВЕЛИКОВАГОВИХ ТА ДОВГОМІРНИХ ВАНТАЖІВ
3.1 Автомобілі-самоскиди та самоскидні автопоїзди
3.1.1 Загальні відомості: особливості застосування та їх класифікація
3.1.2 Особливості конструкцій. Способи розвантаження автомобілів-самоскидів
3.1.3 Компонувальні схеми автомобілів-самоскидів та причепів-самоскидів
3.1.4 Самоскидні платформи (кузови). Типи кузовів кар’єрних автомобілів-самоскидів. Аналіз конструкції платформ (кузовів) автомобілів-самоскидів.
3.1.5 Схеми підйомних механізмів автомобілів-самоскидів
3.1.6 Вибір об’єму кузова та гідравлічні схеми підйомних механізмів автомобілів-самоскидів. Гідравлічні схеми підйомних механізмів автомобілів-самоскидів
3.1.1 Загальні відомості: особливості застосування та їх класифікація
Автомобіль-самоскид – це спеціалізований вантажний автомобіль, призначений для перевезення різних вантажів і їхнього вивантаження за допомогою перекидного кузова (платформи). Платформа, шарнірно укріплена на рамі, може нахилятися назад або на бічну сторону на кут 45…55°.
Автомобілі-самоскиди і самоскидні автопоїзди в нашій країні становлять близько чверті вантажних автомобілів, що експлуатуються, а їхня сумарна вантажопідіймальність – близько третини вантажопідіймальності усіх вантажних автомобілів, що експлуатуються.
Масовий об’єм перевезень сипучих і навалочних вантажів (рисунок 3.1), які мають різні властивості, визначає необхідність створення спеціальних конструкцій самоскидів для перевезень певної категорії вантажів у заданих умовах.
Найбільш поширеними є автомобілі-самоскиди середньої і великої вантажопідіймальності 2…14 т, потім самоскиди особливо великої вантажопідіймальності 14 т і більше.
Рисунок 3.1 – Вантажі, що перевозять автомобілями-самоскидами
Автомобілі-самоскиди і самоскидні автопоїзди класифікують за сімома ознаками:
І. За експлуатаційним призначенням (рисунок 3.2):
– будівельні;
– сільськогосподарські;
– кар’єрні;
– вузькоспеціалізовані (бетоновози, мінераловози і т. інше). ↓
Рисунок 3.2 – Класифікація автомобілів-самоскидів за призначенням
ІІ. За вантажопідіймальністю (рисунок 3.3):
– мала – до 2 т;
– середня – 2…6 т;
– велика – 7…14 т;
– особливо велика (великовантажні) – понад 14 т.
Рисунок 3.3 – Класифікація автомобілів-самоскидів вантажопідіймальністю
ІІІ. За типом рухомого складу (рисунок 3.4):
– автомобіль-самоскид;
– самоскидний автопоїзд (самоскидний тягач з одним або двома причепами-самоскидами);
– причіп-самоскид (напівпричіп-самоскид).
Рисунок 3.4 – Класифікація автомобілів-самоскидів за типом рухомого складу
ІV. За пристосованістю до типу доріг:
– для всіх видів доріг;
– обмеженого використання (тільки для доріг, що допускають навантаження на міст не більше 100 кН).
V. За прохідністю (рисунок 3.5):
– позашляхові великовантажні (типу БелАЗ);
– дорожні (колісні формули 4х2 або 6х4);
– підвищеної прохідності (4х4,6х6 і т. ін.).
Рисунок 3.5 – Класифікація автомобілів-самоскидів за прохідністю
VІ. За способом розвантаження платформи (рисунок 3.6):
– одностороннє назад;
– одностороннє на бічну сторону;
– двостороннє на бічні сторони;
– тристороннє (назад і на бічні сторони).
Рисунок 3.6 – Класифікація автомобілів-самоскидів за способом розвантаження платформи
VІІ. За пристосованістю для роботи з причепом:
– одиночний самоскид (не адаптований до роботи з причепом);
– самоскид-тягач (має всі необхідні пристрої для роботи з причепом і запас потужності двигуна).
Найпоширенішими спеціалізованими автотранспортними засобами є автомобілі-самоскиди і самоскидні автопоїзди для перевезення будівельних вантажів.
Будівельними самоскидами перевозять переважно навалочні, насипні і рідкі вантажі. До них відносять різні будівельні вантажі, використовувані під час будівництва промислових, енергетичних, житлових та інших об’єктів: камінь і щебінь під час скельних розробок; ґрунт під час кар’єрних земляних робіт; пісок, гравій, глина, вапно й інші сипучі матеріали під час доставки до будівельних майданчиків і дорожньо-будівельних ділянок; бетонні суміші, асфальт і інші будівельні розчини.
Сільськогосподарські самоскиди призначені як для перевезення різних насипних, навалочних будівельних вантажів, використовуваних у сільському будівництві, так і основних сільськогосподарських вантажів, до яких відносять добрива, корма, зерно, коренеплоди і т. інше.
Кар’єрні самоскиди використовують на відкритих гірських розробках як одного з основних ланок комплексного технологічного процесу виїмки породи і видобутку корисних копалин у гірничорудній промисловості (чорній і кольоровій металургії, вугільній промисловості) під час транспортування породи у відвали, а корисних копалин – до місць їхньої переробки чи нагромадження.
Вузькоспеціалізовані автомобілі-самоскиди і самоскидні автопоїзди застосовують для перевезення тільки певного виду вантажу, наприклад, бетоновози, цементовози, зерновози.
Автомобілі-самоскиди з розвантаженням кузова назад є найбільш поширеними. У разі використання автомобілів-самоскидів у складі автопоїздів з одним чи двома причепами більш доцільним є розвантаження кузова на бічні сторони.
Розвантаження кузова в трьох напрямках застосовують за потреби розширення діапазону використання самоскида (перевезення сільськогосподарських, будівельних і інших видів вантажів).
Сучасні автомобілі-самоскиди мають, як правило, примусове розвантаження кузова, що в разі перекидання залишається на шасі автомобіля. Однак є конструкції самоскидів зі знімними перекидними кузовами. Вони можуть працювати з декількома знімними кузовами.
Примусове вивантаження вантажу виконують за допомогою шнекових пристроїв (пилоподібних і сипучих матеріалів – цементу, борошна, зерна й т. ін.) чи конвеєрних підлог, призначених для вивантаження переважно таких вантажів, як бавовна, зерно, торф, добрива. Конвеєрні підлоги урухомлюють від двигуна автомобіля чи від інших машин.
3.1.2 Особливості конструкцій. Способи розвантаження автомобілів-самоскидів
Будівельні самоскиди середньої вантажопідіймальності (2…6 т) з розвантаженням кузова назад – розраховані на одиночну роботу без причепа. Вагові параметри цих самоскидів дозволяють експлуатувати їх на автомобільних дорогах будь-якої категорії.
Основні вантажі, які перевозять самоскиди першої групи: ґрунт, пісок, глина, щебінь, гравій, асфальт, бетон, будівельні розчини, будівельне сміття тощо.
Транспортні властивості вантажу (густина, структура, сипучість, текучість) зумовлюють вимоги передусім до конструкції платформи самоскида. Найголовнішим параметром є об’єм платформи.
Важливою умовою до конструкції платформи будівельного самоскида є герметичність (тобто запобігання втратам сипучих і напіврідких вантажів). Цій умові якнайкраще відповідає платформа з однобічним розвантаженням назад та одним заднім бортом, що відкривається.
Самоскиди не розраховані для роботи з причепом, тому що в більшості випадків робота на малогабаритному будівельному майданчику не дозволяє маневрувати автопоїздам.
Екскаваторне завантаження кузова камінням, мерзлим ґрунтом, будівельним сміттям спричинює концентровані ударні навантаження на деталі платформи. Такі умови роботи вимагають підвищеної міцності платформи.
Питома потужність двигуна будівельних самоскидів перебуває в межах 7…9 кВт/т.
З метою збільшення маневреності самоскиди виготовляють з короткою базою, порівняно з базовим вантажним автомобілем. Однак такий спосіб має суттєвий недолік – втрата стійкості на слизьких дорогах.
Довжина однієї їздки – від кілька сотень метрів до 10…30 км. У таких умовах водію часто доводиться виходити із кабіни. Компонування самоскида (кабіна за двигуном) задовольняє умовам частого виходу з кабіни.
Будівельні самоскиди середньої вантажопідіймальності (5…6 т). Вони розраховані для роботи з самоскидним причепом (в складі автопоїзда).
За ваговими параметрами самоскиди розраховані для експлуатації на автомобільних дорогах усіх категорій. Але на відміну від самоскидів першої групи, вони не призначені для роботи на ґрунтових дорогах (тому що робота з причепом у складних дорожніх умовах ускладнена).
Основне призначення цих самоскидних автопоїздів – перевезення вантажів за сталими маршрутами на будівельні об’єкти.
Характерними особливостями експлуатації є:
– відносно облаштовані дороги, без крутих підйомів і спусків;
– спеціально підготовлені пункти відправлення і приймання вантажів;
– відстані перевезень 15…25 км;
– завантаження здійснюється стаціонарними агрегатами: транспортерами, бункерами, екскаваторами.
Основні вантажі, як і у першій групі, за винятком бетону та розчинів. Тому підвищених вимог до ущільнення кузова не висувають.
Обов’язково вимогою до автопоїзда є можливість розвантаження на бічні сторони. Автомобіль-самоскид, як правило, має розвантаження на три сторони, а причіп – на дві бічні. Питома потужність двигуна – не менше 6 кВт/т.
Для забезпечення роботи з причепом-самоскидом на самоскиді-тягачі встановлюють низку додаткових агрегатів (рисунок 3.7).
Встановлення більш потужного двигуна, додаткових агрегатів, кузова, який має змогу розвантаження на дві або три сторони, збільшують собівартість самоскида-тягача (порівняно з одиночним самоскидом).
Рисунок 3.7 – Додаткові агрегати, які встановлюють на самоскиді-тягачі для забезпечення роботи з причепом-самоскидом
Сільськогосподарські самоскиди. Вони розраховані для роботи з причепом-самоскидом у складі автопоїзда. Умови завантаження: транспортерами, сінокосарками, екскаваторами, кранами.
Різноманітність вантажів, умов завантаження і розвантаження визначають вимоги до конструкції платформи сільськогосподарського самоскида. Платформа має прямокутну форму з трьома відкидними бортами (бічні і задній). Борти відкриваються на нижніх шарнірах, що зменшує просипання вантажу під колеса. Найважливіша вимога до платформи сільськогосподарського причепа – надійне ущільнення, яке б виключало втрати зерна через зазори у бортах. Це забезпечується встановленням знімних гумових ущільнювачів. До комплекту входить тент (наприклад, який запобігає видуванню зерна). Відносна потужність двигуна – не менше 6 кВт/т.
На самоскидах встановлюють додаткове обладнання, як і на автосамоскидах другої групи.
Сільськогосподарські самоскиди підвищеної прохідності. Вони розраховані для роботи з причепом-самоскидом. Такі автопоїзди призначені переважно для внутрішньогосподарських перевезень Вимоги до конструкції платформи, такі самі, як і для третьої групи.
Будівельні самоскиди великої вантажопідіймальності. Вони розраховані на роботу без причепа. Основне призначення – масові перевезення насипних вантажів на великих будівельних об’єктах і на кар’єрних розробках. Через велику повну масу і осьові навантаження можуть перевозити вантаж дорогами, які допускають осьове навантаження понад 100 кН на вісь.
Під час використання шасі бортового вантажного автомобіля для самоскидів раму підсилюють додатковою проміжною рамою – надрамником. Надрамник автомобіля-самоскида ЗІЛ-ММЗ-4502 і його модифікацій (рисунок 3.8) складається із двох лонжеронів 7 і 13 швелерного перерізу, з’єднаних один з одним двома поперечними балками 3, 5 і трубою 10.
Рисунок 3.8 – автомобіля-самоскида ЗІЛ-ММЗ-4502 і його модифікацій:
1 – опора; 2 – накладка; 3 – передня балка; 4 – кронштейн нижньої опори гідроциліндра; 5 – середня поперечна балка; 6 – косинка; 7, 13 – лонжерони; 8 – кронштейн кріплення бризко-вловлювача, задніх ліхтарів і номерного знака; 9 – кронштейн; 10 – труба; 11, 16 – втулки; 12 – кронштейн фіксації упору платформи в транспортному положенні; 14 – кронштейн обмежувального клапана; 15 – вісь упору платформи.
До лонжеронів приварені накладки 2 з металевими опорами 1, на які спирається платформа і кронштейни 9 для кріплення бризковловлювачів. На кінцях труби 10 запресовані металокерамічні втулки 11, в яких повертається вал перекидання платформи.
Необхідність посилення рами надрамником пояснюється такими причинами:
– будівельні самоскиди працюють у більш важких дорожніх умовах, ніж бортові вантажні автомобілі;
– рама самоскида піддається великим динамічним навантаженням, більше скручується;
– рама самоскида коротша в задній частині, внаслідок чого основне навантаження від платформи з вантажем сприймається рамою на ділянці між кабіною і заднім мостом (на деяких моделях самоскидів цю частину рами крім установлення надрамника ще підсилюють внутрішніми вставками в лонжерони).
Платформа на самоскидах кріпиться до надрамника шарнірно. У більшості конструкцій самоскидів з розвантаженням назад передній кінець у транспортному положенні не фіксується. Під час руху самоскида нерівними дорогами часті випадки, коли під впливом вертикальних прискорень платформа відокремлюється, а потім падає на надрамник, як результат рама сприймає ударні навантаження. У цьому випадку надрамник не тільки підсилює раму, але і виконує роль буфера. Платформа в транспортному положенні спирається на надрамник звичайно в чотирьох чи шести точках, створюючи зосереджене навантаження. На початку підйому навантаження від платформи з вантажем зосереджене в зоні кріплення гідроциліндра.
Надрамник більш рівномірно розподіляє це навантаження вдовж лонжеронів. Між надрамником і рамою часто кладуть дерев’яний брус, прокладку з твердої гуми чи полімерного матеріалу. Прокладка сприяє рівномірному розподілу навантаження вдовж надрамника, зм’якшує удар у разі підкидання платформи.
Надрамник є базовим елементом для кріплення платформи, гідроциліндра, бака для робочої рідини, трубопроводів і т. інше. Безпосередньо на рамі не можуть бути передбачені місця для кріплення агрегатів самоскидної установки без повного порушення уніфікації рами самоскида і рами бортового вантажного автомобіля.
Способи розвантаження автомобілів-самоскидів відповідно до класифікації можливе на задній борт та на бічні сторони.
Розвантаження назад. У закордонній практиці використовують безрамні напівпричепи-самоскиди несучої конструкції, які дозволяють значно знизити власну вагу самоскидного автопоїзда. Схему такого напівпричепа наведено на рисунку 3.9.
Рисунок 3.9 – Напівпричіп-самоскид з несучим кузовом «Carenzi» (Італія): 1 – тягач; 2 – гідроциліндр; 3 – платформа (кузов); 4 – візок напівпричепа
Під час розвантаження автопоїзда колеса автомобіля-тягача 1 загальмовуються і гідроциліндр 2, витягуючись, піднімає платформу 3, повертає її навколо задньої осі візка 4. При цьому візок підкочується до автомобіля і база автопоїзда скорочується (за подібною схемою працює напівпричіп-самоскид МАЗ-5232В, вантажопідіймальністю 13,5 т).
Експлуатація автопоїздів із заднім розвантаженням пов’язана з декількома незручностями. Передусім, під час розвантаження водій має провести низку маневрів зі застосуванням заднього ходу. Під час розвантаження автомобіля його потрібно розташувати перед причепом так, щоб його повздовжня вісь (відносно осі дишля причепа) була під кутом, близьким до прямого. (рисунок 3.10).
Рисунок 3.10 – Схема розвантаження ланок причіпного автопоїзда за заднього розвантаження:
1 – автомобіль-самоскид; 2 – причіп-самоскид; 3 – майданчик для розвантаження.
Рисунок 3.11 – Причіп-самоскид з вигнутим дишлом.
Це можливо в тому випадку, якщо на причепі звичайний прямий дишель замінений на дишель, вигнутий у вертикальній площині (рисунок 3.11), що забезпечує безперешкодне складання автопоїзда на розвантажувальному майданчику.
Розвантаження на бічні сторони. Схеми розвантаження самоскидів наведено на рисунку 3.12. При цьому для відкривання і закривання бортів застосовують пристрої, якими водій керує з кабіни. Вони мають механічні, пневматичні, електричні урухомники чи їхні комбінації.
Рисунок 3.12 – Схеми розвантажування вантажу за бічного розвантаження автомобіля-самоскида, що має платформу з боковим бортом:
а – підвішеному на верхніх шарнірах; б – підвішеному на нижніх шарнірах.
У більшості кузовів відкидні борти виконуються на шарнірах, розташованих у верхній частині бортів. Однак борти деяких кузовів, особливо за бічного розвантаження, мають нижні шарніри і деякі з них можуть під час розвантаження кузова стати продовженням його підлоги. За рахунок цього, за великого об’єму вантажу значно зменшується частина вантажу, яка потрапляє під колеса платформи, що дозволяє полегшити виїзд самоскида з місця розвантаження.
Однак для такої схеми необхідно встановити пристрій для автоматичного закривання борта (через велику масу борта). Пристрій для примусового закривання борта платформи самоскида зображено на рисунку 3.13.
Рисунок 3.13 – Пристрій для примусового закривання бокового борта платформи самоскида:
1 – важіль; 2 – натяжний ролик; 3 – торцевий борт; 4 – боковий борт; 5 – трос;6 – блок; 7 – центральна стійка;8 – рама самоскида; 9 – пружина.
Пристрій складається із закріпленого у верхніх частинах бокових бортів 4 троса 5, що огинає систему блоків 6, встановлених на торцевому борті 3 і натяжний ролик 2, встановлений на центральній стійці 7, яку жорстко закріплено на рамі 8. Для запобігання зісковзуванню троса 5 з ролика 2 на центральній стійці 7 шарнірно закріплені двоплечі важелі 1, між нижніми кінцями, яких встановлено пружину 9, що спричинює змикання верхніх кінців над тросом 5. На верхніх кінцях двоплечих важелів 1 закріплені сектори 10, що утримують трос від зісковзування.
Під час розвантаження проходить перекидання платформи на бічну сторону і трос 5 послаблюється. Боковий борт 4 з боку розвантаження під дією сили тяжіння вантажу починає відкриватись. У міру нахилу платформи трос під дією борта натягується і діє на сектори 10 двоплечих важелів 1, які розсуваючись і стискаючи своїми нижніми кінцями пружину 9, звільняють трос з-під зімкнутих секторів.
3.1.3 Компонувальні схеми автомобілів-самоскидів та причепів-самоскидів
Існує шість найпоширеніших принципових схем самоскидів з гідравлічним підйомним механізмом (рисунок 3.14).
Компонувальні схеми відрізняються одна від одної:
– напрямком дії сили, яка виникає від ваги платформи;
– розташуванням гідроциліндра;
– будовою підйомного механізму.
Найбільшого поширення набули самоскидні установки, які виконані за схемою 3.14, а. Платформа 1 розвантажується на один бік – назад; гідроциліндр 2 розташований під платформою і передає зусилля безпосередньо на її основу.
Автомобілі-самоскиди і самоскидні автопоїзди класифікують за сімома ознаками:
Таку схему застосовують у самоскидах, наприклад HOWO SINOTRAK 1200 і VOLVO FH540 (рисунок 3.15).
Автомобілі-самоскиди і самоскидні автопоїзди класифікують за сімома ознаками:
Самоскид виконаний за схемою, наведеною на рисунку 3.14, б, має також розвантаження платформи 1 назад, але гідроциліндр 2 розташований між кабіною і платформою і діє на її передній борт. Таку схему застосовують для самоскидів, які мають шасі з розташуванням кабіни над двигуном і урухомником на задні колеса. За такого компонування самоскидів для раціонального розподілення повної ваги між мостами доводиться суттєво зміщувати центр ваги платформи назад. При цьому утворюється зазор між кабіною і платформою, в якому легко можна розташувати гідроциліндр.
Така компонувальна схема має низку переваг:
– виключається зосереджена дія навантаження на несучу систему платформи, що дає змогу зменшити масу (металомісткість) платформи;
– зменшення зусилля в гідроциліндрі (дозволяє за заданого тиску робочої рідини зменшити діаметр гідроциліндра);
– зменшення кількості рухомих ланок у гідроциліндрі і відповідно кількості ущільнювальних вузлів;
– полегшується доступ до гідроциліндра під час обслуговування.
Наприклад, за такою схемою виконані самоскиди: Iveco Trakker 450, FORD TRUCKS 3542D, HOWO SITRAK T7H, MAN TGS 35.400 (рисунок 3.15). Недолік схеми – за переднього розташування гідроциліндра можливе тільки одностороннє розвантаження платформи назад.
На рисунку 3.14, в показано схему самоскидної установки для розвантаження платформи на три боки. Гідроциліндр 2 розташований під платформою 1. Така самоскидна установка забезпечує найбільшу універсальність автомобіля-самоскида: він може працювати, як тягач з причепом-самоскидом (розвантаження на бічну сторону), так і одиночно (розвантаження назад і на бокові сторони).
За такою схемою конструюють всі сільськогосподарські самоскиди (DAEWOO Maximus, IVECO ML190EL28, FOTON AUMARK BJ 1088, JAC N82 800)(рисунок 3.15). На цих самоскидах платформа має прямокутну форму і три борти, що відкриваються (два бічних і задній).
Самоскидна установка, що показана на рисунку 3.14, г, має розвантаження платформи тільки на дві бічні сторони (направо і наліво). Гідроциліндр 2 розташований під платформою 1.
Таку схему застосовують на автомобілях-самоскидах, які призначені для систематичної роботи з причепом-самоскидом DFH 3330A80(рисунок 3.15).
Недолік (порівняно зі схемою 3.14, в) – відсутність розвантаження назад обмежує експлуатаційні можливості автомобіля-самоскида під час його роботи без причепа.
Переваги (порівняно зі схемою 3.14, в):
– більш проста конструкція платформи з жорстким (який не відкривається) заднім бортом;
– передній і задній борти – уніфіковані;
– платформа менш металомістка і трудомістка (у виготовленні);
– під час розвантаження на бічну сторону значно менше, ніж під час розвантаження назад, навантажується рама шасі обертовим моментом, що дозволяє не використовувати надрамник.
Самоскид на рисунку 3.14, д також з двостороннім розвантаженням платформи. Але, на відміну від схеми 3.14, г, він укомплектований двома гідроциліндрами, розташованими спереду і ззаду платформи. Гідроциліндри передають зусилля відповідно на передній і задній борти.
Суттєві переваги такої схеми:
– зниження зосередженого навантаження на основу платформи, що дозволяє зменшити металомісткість основи та загальну масу платформи;
– зручний доступ до гідроциліндрів під час їх обслуговування.
Таку схему доцільно використовувати, коли розташуванню гідроциліндра під платформою заважають агрегати шасі (карданний вал, задній міст, апарати гальмівної системи тощо).
Недоліки такої схеми:
– збільшується вартість системи (зі збільшенням числа гідроциліндрів);
– знижується надійність роботи самоскида, тому що гідроциліндр – це найбільш слабке місце гідравлічно-підйомного механізму.
На рисунку 3.14, е представлено схему самоскидної установки з важільною системою підйому платформи назад і поршневим гідроциліндром. Зусилля гідроциліндра передається не безпосередньо на днище платформи, а через систему важелів 3.
Переваги такої схеми:
– горизонтальне розташування гідроциліндра покращує умови його компонування;
– поршневий гідроциліндр має значно простіше ущільнення штока, який висувається, порівняно з ущільненням багатоступінчатого гідроциліндра, що збільшує надійність гідропривода і дозволяє збільшити тиск;
– важільна система запобігає боковому зміщенню платформи під час розвантаження назад, що підвищує бокову стійкість самоскида.
Недоліки: трудомісткість виготовлення і металомісткість конструкції.
Рисунок 3.15 – Автомобілі-самоскиди з різним компонуванням
Рисунок 3.16 – Компонувальні схеми причепів-самоскидів та автомобілів-самоскидів: 1, 2 – гідроциліндри; 3 – опорні гідроциліндри; 4 – рама; 5 – сідловий пристрій; 6 – шарнірна рама
На великовантажних причепах-самоскидах застосовують здвоєні платформи з телескопічними гідроциліндрами, розташованими під центрами основ платформи (рисунок 3.16, а).
Передню платформу розвантажують на дві бокові сторони, а задню – на три: дві бокові та задню. Розвантаження почергово передньої і задньої платформ забезпечує стійкість причепа під час розвантаження на бокові сторони.
На рисунку 3.16, б показано схему причепа-самоскида з гідроциліндрами, розташованими перед передніми і задніми бортами платформ. Обидві платформи розвантажують тільки на бокові сторони. За такою схемою працюють сільськогосподарські тракторні причепи-самоскиди ММЗ-771Б і ММЗ-768Б (вантажопідіймальність 12 т).
На рисунку 3.16, в показано самоскидну установку, в якій під час розвантаження платформу підіймають. Такі самоскиди застосовують для завантаження напіввагонів, різноманітних бункерів, бетонозмішувачів, пристроїв для подрібнення каміння. Гідроциліндр 1, розташований під днищем, застосовують для підіймання платформи. Другий гідроциліндр 2 служить для урухомлення важільно-підіймального пристрою. Два опорних гідроциліндри 3 забезпечують стійкість самоскида під час розвантаження.
На рисунку 3.16 г, показано схему напівпричепа-самоскида зі шарнірною рамою. Рама 4 напівпричепа з’єднана зі сідловим пристроєм 5 шарнірною рамою 6. Для розвантаження гідроциліндр 1, закріплений на сідловому пристрої, піднімає передню частину напівпричепа, при цьому тягач підкочується до напівпричепа і вантаж висипається назад.
3.1.4 Самоскидні платформи (кузови). Типи кузовів кар’єрних автомобілів-самоскидів. Аналіз конструкції платформ (кузовів) автомобілів-самоскидів.
Під час проєктування автомобіля-самоскида задаються метою зробити кузов, як можна коротшим. Це пояснюється тим, що за короткого кузова знижується зусилля, необхідне для підйому, покращується маневреність автомобіля-самоскида і зменшується його маса.
Самоскиди, призначені для перевезень сипучих вантажів, які мають великий кут природного відкосу (наприклад, вологий ґрунт, глина, вугілля, крейда, руда і шлаки). Під час перевезення вантажів на міжміських маршрутах їх обладнують кузовами без заднього борта, при цьому задня частина днища кузова припіднята з метою запобігання падінню вантажу на задні колеса. Такі кузови називають кузовами ковшового типу.
Кузови самоскидів, які завантажують екскаваторами, підсилюють бічними стійками коробчастого перерізу і в багатьох випадках мають захисні «козирки» над кабіною водія.
Кузови кар’єрних самоскидів мають днище не тільки з припіднятою задньою частиною – ковшовий тип (рисунок 3.17, б), але з нахиленою основною частиною вперед. Нахил днища вперед робиться з метою зниження центра ваги самоскида і збільшення навантаження на його передню вісь. Такі кузови називаються кузовами V-подібного типу (рисунок 3.17, а). Вони дають змогу здійснювати повніше розвантаження.
Рисунок 3.17 – Схеми кузовів кар’єрних автомобілів-самоскидів: а – V-подібного; б – ковшового
Щоб виключити примерзання вологих вантажів або розчинів, кузови деяких самоскидів мають пристрої для підігріву днища. У такому випадку його виготовлять подвійним, а між стінками циркулюють відпрацьовані гази двигуна. Підігрів днища застосовують як на будівельних, так і на кар’єрних самоскидах.
Вага кузова становить значну частку загальної маси самоскида. У зв’язку з цим приділяють увагу зменшенню маси кузова за збереження його міцності і достатньої довговічності. Це досягається використанням безрамних кузовів із високоміцної сталі або заміною деталей з чорних металів легкими сплавами та пластмасами.
Зарубіжні фірми випускають самоскиди з кузовами із алюмінієвого сплаву. Це цільнозварні конструкції (зварювання в середовищі аргону) з листа завтовшки 3…4 мм. Вітчизняні компанії теж почали займатися виготовленням кузовів напівпричепів-самоскидів із алюмінієвого сплаву. Один із представників – це завод «КОБЗАРЕНКА» (рисунок 3.19).
Переваги алюмінієвих кузовів наведено на рисунку 3.18. До недоліків можна віднести високу вартість ремонту.
Рисунок 3.18 – Переваги алюмінієвих кузовів
Рисунок 3.19 – Напівпричіп-самоскид із алюмінієвого сплаву
Рисунок 3.20 – Принципові схеми платформ (кузовів) самоскидів
На рисунку 3.20, а показано схему платформи з одностороннім розвантаженням назад. Бокові борти 1 і передній борт 2 жорстко з’єднані один з одним і з основою платформи, утворюючи загальну несучу систему. Задній борт 3 відкривається. Гідроциліндр 4 розташований під платформою. Під час підйому він діє на раму, що складається із повздовжніх 6 і поперечних 5 балок. Далі навантаження передається на несучі бічні борти 1.
На рисунку 3.20, б представлено схему платформи з одностороннім розвантаженням назад, але гідроциліндр у такому випадку розташований попереду (між кабіною і платформою). Передні 2 і бокові борти жорстко з’єднані один з одним і з основою платформи. Задній борт на платформах багатьох моделей такого типу відсутній. Зусилля від гідроциліндра 4 передається на передній борт 2, а через нього на бічні борти 1 і поперечні балки 5 основи платформи.
Платформа, схему якої зображено на рисунку 3.20, д, має жорстке з’єднання з основою платформи тільки за рахунок переднього борта 2. Бічні борти 1 і задній борт 3 відкриваються і в роботі участі не беруть. Гідроциліндр 4 розташований під кузовом.
Вочевидь, що платформи, виконані за схемою 3.20, а, мають найбільшу міцність і жорсткість, тому що в них єдина просторова несуча конструкція, утворена основою платформи і трьома бортами, які жорстко з’єднані один з одним.
Найменш раціональною є схема, зображена на рисунку 3.20, д, де відкривається три борти, які не сприймають навантаження. Все навантаження від зусилля гідроциліндра сприймають поперечні та повздовжні балки основи платформи, що змушує підвищувати їх міцність через збільшення металомісткості.
3.1.5 Схеми підйомних механізмів автомобілів-самоскидів
Гідроциліндри розташовують на рамі самоскида під кузовом (у передній частині рами) або на передньому борті кузова.
За розташування гідроциліндра під кузовом остання рухома ланка шарнірно з’єднується з днищем кузова (рисунок 3.21, а). За розташування гідроциліндра в передній частині рами останню рухому ланку розташовують на борті кузова (рисунок 3.21, б).
Рисунок 3.21 – Схеми розташування підйомних механізмів самоскидів з розміщенням циліндрів:
а – під кузовом; б – в передій частині рами;
М – маса вантажу і кузова; Q, Q1 – сумарні зусилля на штоках гідроциліндрів;
а, b1 і b2 – плечі, на які діють G, Q, Q1; α – кут підйому гідроциліндра;
β – кут підйому кузова
де F – сумарна площа циліндрів, м2.
У випадку застосування двох циліндрових підйомних механізмів, визначаючи зусилля на штоку кожного окремого циліндра, потрібно враховувати, що це зусилля буде вдвічі меншим сумарного зусилля на кузов.
Тиск мастила в циліндрах дорівнюватиме сумарному зусиллю, поділеному на площу обох циліндрів.
Перевагою розташування гідравлічних циліндрів у передній частині рами або на передньому борту кузова є зниження необхідного зусилля для підйому тієї самої сумарної маси вантажу і кузова.
У такому випадку рівняння моментів відносно т. О 2 (рисунок 3.21, б) матиме вигляд:
Отже, необхідне сумарне зусилля обернено пропорційно відношенню плечей моменту, тобто менше у стільки разів, у скільки більше плече b2за плече b1.
Існують перекидні пристрої автомобілів-самоскидів із гідроциліндром поршневого і телескопічного типу.
На сучасних автомобілях і автомобілях-самоскидах великої вантажопідіймальності застосовують телескопічні гідроциліндри.
Основними перевагами телескопічних підйомних механізмів є:
– малі габарити (в транспортному положенні);
– можливість створення великого сумарного ходу гідроциліндра, що забезпечує будь-яке розташування підйомного механізму на рамі автомобіля і великі кути підйому кузова.
Визначення реактивних зусиль спрощується, якщо припустити, що несуча система повздовжньо-симетрична. Для цього, крім симетрії геометричних розмірів, має витримуватися симетрія і жорсткість параметрів (наприклад, жорсткість шин і ресор лівого і правого бортів має бути однаковою).
Використовуючи таку симетрію, розглянемо ідеальний випадок розвантаження самоскида, коли всі чотири опорні точки розташовуються в горизонтальній площині, а центр маси платформи з вантажем (як в початковому положенні, так і в процесі розвантаження) – в площині симетрії автомобіля (рисунок 3.22), що можливе тільки під час розвантаження назад. У цьому випадку в опорних точках практично діють тільки вертикальні реакції:
Рівнодійні на передньому Rп і задньому R3 мостах легко визначити із умов рівності нулю суми моментів цих сил і ваги G відносно осей АВ і CD.
Рисунок 3.22 – Ідеальний випадок розвантаження самоскида
В ідеальному випадку розвантаження зусилля в підйомному механізмі визначають за формулою:
3.1.6 Вибір об’єму кузова та гідравлічні схеми підйомних механізмів автомобілів-самоскидів. Гідравлічні схеми підйомних механізмів автомобілів-самоскидів
Вибір об’єму кузова самоскида
Під час проєктування кузова самоскида велике значення має правильне визначення його об’єму і геометричних розмірів. Об’єм кузова зумовлюється об’ємною масою насипних (навалочних) вантажів, які перевозять.
Геометричний об’єм (повний об’єм) кузова може бути розрахований найбільш точно, якщо виходити з того, що всі сипучі вантажі практично завантажують зі «шапкою», тобто за механізованого способу завантаження утворюється пірамідоподібне підвищення від бортів до центра (рисунок 3.23). При цьому висота «шапки» буде залежати від кута природного відкосу вантажу і обмежуватися заданою вантажопідіймальністю самоскида або причепа-самоскида.
Рисунок 3.23 – Схема розташування вантажу в кузові самоскида
Об’єм вантажу, який планується перевозити:
де Vв – об’єм вантажу, який перевозиться, м3;
q – вантажопідіймальність, кг;
ρ – густина вантажу, кг/м3;
Vш – об’єм «шапки» вантажу, м3;
Vр – робочий об’єм кузова, м3.
Об’єм піраміди рівний 1/3 добутку площі основи на висоту:
де s – площа основи кузова, м2.
Приймемо припущення, що в основі піраміди лежить квадрат із стороною, яка рівна внутрішній ширині кузова , тоді:
де а – кут природнього відкосу вантажу.
Де h – висота борта кузова, м.
Оскільки величина залежно від виду вантажу і дорожніх умов експлуатації рухомого складу є в межах 0,05…0,15 м, то:
Де Vк – геометричний (повний) об’єм кузова, м3.
З отриманої формули геометричного об’єму кузова самоскида випливає, що об’єм фактично розташованого вантажу може перевищувати геометричний об’єм кузова на величину, яка залежить від кута природного відкосу сипучого матеріалу. Наприклад, за кута (в спокої), об’єм фактично розташованого вантажу на 20…25 % може бути більшим геометричного об’єму кузова.
Цю властивість насипних вантажів необхідно враховувати під час проєктування кузовів самоскидів, щоб уникнути в експлуатації систематичного перевантаження рухомого складу.
Гідравлічні схеми підйомних механізмів автомобілів-самоскидів
Гідравлічна схема підйомного механізму автомобіля-самоскида ЗІЛ-ММЗ-554М представлена на рисунку 3.24.
Для керування підніманням і опусканням платформи автомобіля і причепа в кабіні водія праворуч від важеля перемикання передач встановлений важіль КВП 17. Між ним і сидінням водія розташовані дві рукоятки гідророзподільника (7 і 8).
Важіль 17 може бути встановлений у двох положеннях:
а) переднє (КВП вимкнена, насос не працює);
б) заднє (КВП увімкнена, насос працює).
Рисунок 3.24 – Гідравлічна схема підйомного механізму автомобіля самоскида ЗІЛ-ММЗ-554М:
1 – бак;
2 – фільтр тонкого очищення;
3 – редукційний клапан;
4, 15 – трубопроводи;
5 – трубопровід високого тиску;
6 – гідророзподільник;
7,8 – рукоятки гідророзподільника;
9,10 – нагнітальні трубопроводи;
11 – запірний пристрій;
12 – гідроциліндр;
13 – обмежувач коромисла;
14 – обмежувальний клапан;
16 – коробка відбору потужності (КВП);
17 – важіль КВП;
18 – шестірня заднього ходу;
19 – насос
Передня рукоятка 7 гідророзподільника призначена для керування підйомом і опусканням платформи самоскида, а задня 8 – причепа-самоскида.
За переведення важеля 17 назад (на рисунку вправо) проміжна шестірня входить у зачеплення з шестірнею 18 блока шестерень заднього ходу коробки передач і КВП включається.
Водночас починає працювати з’єднаний з КВП насос 19. З нього робоча рідина трубопроводом 5 надходить у гідророзподільник 6 самоскида, або трубопроводом 9 через запірний пристрій 11 в циліндр причепа-самоскида (на рисунку не показано).
За підйому платформи назад на максимальний кут або зупинки кузова в проміжному положенні рукоятку 7 гідророзподільника 6 встановлюють у нейтральне положення, а важіль 17 переводять вперед (КВП і насос вимикаються). За переміщення рукоятки 7 гідророзподільника в нейтральне положення його золотник перекриває магістраль 5. Подача робочої рідини в трубопровід 10 припиняється. Рідина в магістралі 10 залишається під робочим тиском, а платформа утримується в піднятому положенні (крайньому або проміжному). Насос 19 продовжує працювати, а робоча рідина через гідророзподільник 6 трубопроводом низького тиску повертається в бак 1.
Під час розвантаження платформи на бічну сторону за досягнення кузовом максимального кута підйому коромисло 13 обмежувального клапана повертається разом з циліндром і регулювальним болтом впирається в золотник обмежувального клапана 14, встановленого на надрамнику.
Для опускання кузова рукоятку гідророзподільника переводять в положення «опускання кузова», при цьому золотник гідророзподільника з’єднує трубопроводи високого і низького тиску. Робоча рідина із циліндра 12 через гідророзподільник 6 повертається в бак 1.
Під час опускання кузова важіль 17 переводять в переднє положення. При цьому проміжна шестірня виходить із зачеплення і КВП вимикається. Подача мастила припиняється.
Трубопровід низького тиску закінчується фільтром тонкого очищення, який вмонтований у баку 1. Паралельно фільтру ввімкнений редукційний клапан 3, який спрацьовує в разі забруднення фільтра 2 (за тиску 14 МПа). Робочий тиск у системі – 8 МПа. Максимальний тиск спрацювання запобіжного клапана (на схемі не показаний) – 16 МПа.
На рисунку 3.25 наведено гідравлічну схему підйомного механізму кузова автомобіля ГАЗ-САЗ-53Б.
Важіль керування 3 фіксується в трьох положеннях: передньому (за схемою – правому), середньому і задньому. За повороту важеля керування в заднє положення зубчасте колесо 9, яке перебуває в постійному зачепленні з проміжним зубчастим колесом 8, переміщається разом з віссю і входить у зачеплення зі зубчастим колесом 10 проміжного вала коробки передач. Шліцевий вал насоса 7, який постійно з’єднаний із шліцевою маточиною зубчатого колеса 8 (вала), починає обертатись.
Насос 7 всмоктує мастило із бака 11 і подає його через зворотний клапан 6 в гідроциліндр 1, оскільки зливний клапан 4 закритий.
Під тиском мастила плунжери гідроциліндра 1, починаючи з першого (діаметром 118 мм) і закінчуючи четвертим (діаметром 65 мм), висуваються на 762 мм, повертаючи кузов назад на 48°. Тиск наприкінці ходу обмежує запобіжний клапан 5, перепускаючи із напірної гідролінії насоса 7 в зливну гідролінію і бак 11 потік масла до 40 л/хв під тиском 7,5…8,0 МПа.
Рисунок 3.25 – Гідравлічна схема підйомного механізму автомобіля ГАЗ-САЗ-53Б:
1 – телескопічний циліндр;
2 – кузов; 3 – важіль керування;
4 – зливний клапан;
5 – запобіжний клапан;
6 – зворотний клапан;
7 – насос НШ-32;
8 – проміжне зубчате колесо;
9 – рухоме зубчате колесо;
10 – зубчате колесо проміжного вала коробки передач;
11 – бак;
12 – запобіжний клапан;
13 – фільтр.
Робота схеми керування
Підйом платформи
КВП ввімкнена (важіль 4 відведено назад) і насос 6 працює. Мастило з гідробака 2 трубопроводом 7 проходить у насос і через зворотний клапан Н, канал В і трубопровід високого тиску 8 нагнітається в гідроциліндр 1.
Зупинка платформи
Здійснюється перемикання важеля 4 в нейтральне положення (середнє). КВП вимкнута і насос не працює. Зворотний клапан Н закритий. Об’єм мастила в гідроциліндрі запертий і платформа зупинена (в будь-якому проміжному положенні підіймання чи опускання).
Рисунок 3.26 – Схема керування і роботи вузлів самоскидної установки автомобілів-самоскидів ЗІЛ-ММЗ-555 і ЗІЛ-ММЗ-550К:
І – підйом платформи;
II – зупинка платформи;
III – опускання платформи;
1 – гідроциліндр;
2 – гідробак;
3 – зливний трубопровід;
4 – важіль КВП;
5 – кран керування;
6 – насос;
7 – всмоктувальний трубопровід;
8 – трубопровід високого тиску;
К – плунжер-золотник крана керування;
М – запобіжний клапан;
Н – зворотний клапан;
А – (напрямок) до зливного трубопроводу;
В – (напрямок) до трубопроводу високого тиску;
С – (напрямок) від насоса;
Е – дренажний канал;
Р – зливний канал
Опускання платформи
Важіль 4 переведений в крайнє переднє положення. Насос не працює, плунжер-золотник К переміщений вперед і відкриває сполучення каналу В з каналом А через зливний канал Р. Мастило з гідротрансформатора під дією ваги платформи витісняється в гідробак через трубопровід 8, кран управління і трубопровід 3.
Щоб зупинити кузов у будь-якому проміжному положенні, необхідно перевести важіль 3 в середнє положення. Опускають кузов поворотом важеля 3 вперед.
Робота вузлів самоскидної установки автомобілів-самоскидів ЗІЛ-ММЗ-555 і ЗІЛ-ММЗ-550К і взаємодія робочих органів за різних положень важеля КВП і крана керування наведено на рисунку 3.26.
Питання для самоконтролю
1. Що таке автомобіль-самоскид?
2. Які вантажі перевозять автомобілями-самоскидами?
3. Класифікація автомобілів-самоскидів?
4. Де використовуються різні види автомобілів-самоскидів?
5. Які основні особливості конструкції автомобілів-самоскидів?
6. Які додаткові агрегати встановлюється на самоскиді-тягачі для забезпечення роботи з причепом-самоскидом?
7. Призначення та будова надрамника?
8. Які ви знаєте способи розвантаження автомобілів-самоскидів?
9. Скільки існує компонувальних схем автомобілів-самоскидів?
10. Чим відрізняються одна від одної компонувальні схеми автомобілів-самоскидів?
11. Основні принципові схеми самоскидів. Сфера використання. Переваги та недоліки?
12. Які існують компонувальні схеми причепів-самоскидів і автомобілів-самоскидів?
13. Загальні відомості про кузова автомобілів-самоскидів?
14. Основні переваги алюмінієвих кузовів?
15. Які принципові схеми платформ (кузовів) самоскидів?
16. На які групи поділяють підйомні механізми?
17. Переваги і недоліки підйомних механізмів, які розташовані перед кузовом?
18. Переваги і недоліки підйомних механізмів, які розташовані під кузовом?
19. Які основними перевагами телескопічних підйомних механізмів?
20. Наведіть методику розрахунку вибору об’єму кузова самоскида?
21. Яка схема роботи гідропідйомника перекидного пристрою автомобіля-самоскида?
22. Будова та принцип роботи перекидного пристрою автомобіля-самоскида з гідропідйомником телескопічного типу?
23. Опишіть роботу схеми керування самоскидної установки?