Расчет суммарных сопротивлений подъему груза

Целью расчета является определение основных параметров гидроцилиндра и подбор требуемого поперечного сечения грузовых вил. Усилие действующее на гидроцилиндр зависит от кинематической схемы грузоподъемника и взаимного расположения его основных узлов.

Традиционно механизм грузоподъемника выполняют в виде двукратного скоростного полиспаста

 

Рисунок 2. Схема действия сил в механизме подъёма автопогрузчика.

 

Наибольшее усилие подъёма определяют при вертикальном положении грузоподъёмника, максимально поднятых вилах с номинальным грузом, когда погрузчик стоит на уклоне с боковым креном до β =  (рис. 2)

Необходимое усилие подъёма по плунжеру определяется по формуле:

 

 , (1)

где  - сопротивление подъёму груза и подъёмной каретки с вилами;

 - сопротивление подъёму выдвижной рамы с плунжером, траверсой и грузовыми цепями;

 - сопротивление качению основных катков по направляющим;

 - сопротивление качению боковых катков по направляющим.

Сопротивление  определим по формуле:

 

, (2)

 

где  - вес номинального груза ( );

 - вес каретки с вилами;

 - вес выдвижной рамы с плунжером цилиндра подъема и траверсы с роликами,

 - механический КПД цепной передачи (грузовые цепи перекинуты через ролики траверсы), принимаем равным ;

 - механический КПД цилиндра, принимаем равным .

Учитывая, что масса каретки с вилами ,

 

 (3)

 

Вес выдвижной рамы с плунжером гидроцилиндра и траверсы с роликами определим следующим образом:

 

 (4)

масса выдвижной рамы с плунжером и траверсой к одному метру подъема,

длинна выдвижной рамы

 

 (5)

 

высота подъема груза

расстояние по вертикали между основными катками каретки и нижним катком выдвижной рамы

диаметр катков,

Размер определяется из выражения:

 

 (6)

 

– расстояние по вертикали между основными катками и верхним катком выдвижной рамы,

 

 

Сопротивление, вызываемое качением основных катков по направляющим:

 

.(7)

где - общий коэффициент сопротивления качению катков;

- реакция по каткам подъемной каретки;

- реакция по основным каткам наружной рамы;

- реакция, вызываемая парой сил .

Общий коэффициент сопротивления качению катков можно определить по формуле:

 

. (8)

 

где - коэффициент трения второго рода (плечо трения качения)( );

- условный коэффициент трения, учитывающий качение шариков (роликов) по дорожке внутреннего кольца подшипника. ( ).

 

.

 

Реакции по основным каткам каретки определяются из следующего выражения:

 

, (9)

 

Реакции по основным каткам наружной  и внутренней  рам можно принять равными и определить из следующего выражения:

 

, (10)

где - плечи приложения сил  и  относительно оси передней ветви грузовых цепей.

Зная, что  и , рассчитаем  и :

 

 

.

 

Кроме указанных реакций по основным каткам у рам возникают реакции  и , вызываемые парой сил 2F от внецентренного закрепления концов грузовых цепей на корпусе цилиндра подъёма относительно оси плунжера на плече . В расчетах для упрощения можно принять что = .

Пара сил определяется из выражения:

 

, (11)

 

где  – усилие в одной ветви грузовых цепей;

 - высота от шарового шарнира цилиндра подъёма на нижней поперечине наружной рамы до оси роликов траверсы или выдвижной рамы, через которые перекинуты грузовые цепи.

 - расстояние от оси цилиндра до задней плоскости грузовых цепей

( )

 

 ≈ , (12)

 

где - наибольшая высота подъёма.

 

При креплении концов грузовых цепей на специальной верхней поперечине у наружной рамы пара сил 2 F будет больше при малых высотах подъёма, но тогда будут меньше реакции по каткам  и  из-за большей . Поэтому исходным положением для расчёта принят случай подъёма груза на полную высоту.

Усилие в одной ветви грузовой цепи:

 

, (13)

 

где - вес каретки и выдвижной рамы в сумме; ( )

- суммарный коэффициент сопротивления качению катков.

( )

 

 

Найдем пару сил из выражения (11):

 

 

Зная пару сил 2 F, можно определить реакцию по верхнему катку наружной рамы:

 

, (14)

вилочный погрузчик груз двигатель

где  – расстояние от оси нижнего катка выдвижной рамы до оси роликов для грузовых цепей на траверсе или верхней поперечине выдвижной рамы, .

 

Определим числовое значение сопротивления :

 

 

Сопротивление подъему груза при качении боковых катков:

 

, (15)

 

где - общий коэффициент сопротивления качению боковых катков;

 - реакции по боковым каткам соответственно каретки, наружной и внутренней рам.

Реакции по боковым каткам каретки определим по формуле:

 

, (16)

 

где - угол наклона, .

Подставляя значения, получим:

.

 

Реакции по боковым каткам наружной и внутренней рам определим по формулам:

 

, (17)

, (18)

 

где   - расстояние по высоте между нижним катком каретки и верхним у наружной рамы

 

( );

 

 - расстояние от оси основного катка до конца выдвижной рамы ( ).

Таким образом,

 

 

Общий коэффициент сопротивления качению боковых катков:

 

, (19)

 

где  - наружный диаметр бокового катка ( );

 - диаметр оси бокового катка ( );

 - коэффициент трения скольжения ( ).

 

 

Таким образом, сопротивление  будет иметь следующее числовое значение:

 

 

Тогда, усилие на штоке гидроцилиндра, необходимое для подъема груза будет равно: