Одноковшовый фронтальный погрузчик

       Усилие  на рулевом колесе при повороте равно  примерно 6 кгс. С увеличением сопротивления  колес повороту давления в системе  повышается и несколько увеличивается  усилие на рулевом колесе (до 12 кгс), что создает у водителя чувство  дороги.

       Поворот полурам возможен также при неподвижном погрузчике, так как колеса его с противоположных сторон свободно перекатываются вследствие наличия дифференциалов у мостов.

         При отказе двигателя  применяют аварийный насос, вращаемый  от ходовой части, или буксируют  погрузчик на жесткой стяжке. 

2.3 Трибоанализ

Формирование  перечня деталей и сборочных  единиц (рис. 4).

Сборочные единицы:

1. Рулевое управление.

Детали:

1. Гидроцилиндр  поворота правый

2. Гидроцилиндр  поворота левый

3. Распределитель  с редуктором

4. Масляный  бак

5. Насос

6. Рулевое  колесо

Анализ  механической системы с позиции  триботехники позволяет выявить совокупность факторов, определяющих процесс изменения технического состояния элементов машин, наметить основные направления исследований по обеспечению надежности. 
 

   

Рисунок 4. – Элементы рулевого управления 

       Механизм  рулевого управления относится к  гидравлической системе 3-5 уровню сложности.

       К третьему уровню относят показатели, характеризующие изменение состояния  элементов системы в процессе работы.

       К четвертому уровню относят Ej, Nj, Uj, tj – соответственно зазор, нагрузка, скорость и температура элемента j-го звена в исходном (индекс"o") и предельном (индекс "n") состояниях.

       К пятому уровню относят:

       - Р(?) - вероятность безотказной работы,

       - П - производительность,

       - Nв - мощность,

       - Э – экономичность,

       - Тр - ресурс.

       В процессе эксплуатации погрузчика рулевое  управление подвергается неравномерным  нагрузкам, в связи, с чем возможны:

         - Течь рабочей  жидкости через уплотнения или  манжеты;

         - Нарушение герметичности  уплотнения вала гидроруля;

         - Перекос в рулевой  колонке;

         - Заклинивание гидромотора;

         - Ослабление затяжки  крепления болтов гидромотора;

         - Заклинивание золотника  распределителя.

         Эти и другие причины  могут повлиять на комфорт и управляемость  погрузчика. 

3. Расчет требования  к долговечности  машины и ее  элементов

3.1 Расчет ресурсов  машины 

       Полный  средний ресурс машины определяется по формуле:

       Т_сл.ср..=Т_а×Т_г,

       Т_сл.ср.=1400×9=12600 ч,

       Где: 1400-годовая наработка погрузчика одноковшового на пневмоколесном ходу, ч.

       9 − амортизационный срок службы, лет.

       Полученное  значение Т_сл.ср. округляется до кратности, равной периодичности текущего ремонта погрузчика Т_тр=1000 ч; окончательно в расчетах принимаем:

       Т_сл.ср.=13000 ч.

       Средний ресурс до первого капитального ремонта:

       Т_р.ср.= ;

       Так как n=1 для погрузчика, следовательно, машина служит до списания без капитального ремонта и Т_р.ср.=Т_сл.ср.=13000 ч.

       Полный  гамма-процентный ресурс (при y=80%):

       Т_сл.у.=k_у×Т_сл.ср.;

       Т_сл.у.=0,78×13000=10140 ч.

       Где: 0,78 − коэффициент перехода, исходя из предположения по распределению  ресурса погрузчика по закону Вейбулла с коэффициентом вариации 0,25. Гамма-процентный ресурс до первого капитального ремонта (при y=80%): Т_ру=0,78×13000=10140 ч.

       Полученное  значение Т_сл.у. (при y=80%) превышает норматив гамма-процентного ресурса погрузчика фронтального одноковшового ТО-28А, равный 5000ч, а также величину гамма-процентного ресурса лучших зарубежный аналогов, равную 10000ч. Поэтому вычисленные значения ресурсных показателей для погрузчика ТО-28А используется в дальнейших расчетах. 

3.2 Анализ структурных  схем надежности  машины и ее  элементов

3.2.1 Анализ структурной  схемы надежности  машины 

       Погрузчик ТО-28А состоит из следующих основных агрегатов и сборочных единиц (рис. 6): 

         

       Рис. 6. − Общий вид погрузчика:

       1 - передняя рама;

       2 - коробка передач; 

       3 - двигатель;

       4 - задняя рама;

        5 - кабина;

       6 - задний ведущий мост;

       7 - рабочее оборудование;

       8 - рулевое управление

       Предварительное изучение конструкции погрузчика показывает, что для задания требований к  долговечности проектируемых составных  частей и комплектующих изделий необходимо провести анализ структурных схем надежности как самого погрузчика, так и его элементов.

       В соответствии с рекомендациями и  особенностями конструкции погрузчика могут быть установлены следующие  критерии его предельного состояния:

• Предельное состояние несущей системы;
• Одновременное или последовательное достижение предельного состояния любыми двумя агрегатами (сборочными единицами) из числа следующих: двигатель, коробка передач, задний мост с конечными передачами).

       Руководствуясь  данными критериями, а также рангами  ремонтных затрат R_i, составим структурную схему надежности погрузчика, в которую включим под стрелки составные части, наименее ответственные с точки зрения надежности (кабина).

       Условия достижения погрузчика предельного  состояния в течении времени Т_ру запишем в виде: 

       Р(Т_ру)=Р₁Р₄×[1-(1-Р_2×Р₃)×(1-Р₂×Р₈)]≥0,8;

       Принимаем:

       Р₁=Р₄=Р₇=0,95;

       Р₈=0,9; Р₂=Р₃=Р₅=Р₆=0,8.

       Р(Т_ру)=0,95×0,95×[1-(1-0.8×0.8)×(1-0.8×0.9)]=0,811, что удовлетворяет условию. Поэтому принятые значения Р_i могут использоваться в дальнейших расчетах.

       Структурная схема надежности погрузчика: 

Р₁

Р₈ 

Р₅ 

Р₄ 

Р₇ 

Р₂ 

Р₃ 

Р₆ 

3.2.2 Анализ структурной  схемы надежности  узла 

Рулевое управление (рис. 7): 
 

 

Рис. 7. − Общий вид рулевого управления:

1 - гидроцилиндр  поворота правый;

2 - гидроцилиндр  поворота левый; 

3 - распределитель  с редуктором;

4 - масляный  бак; 

5 - насос; 

6 - рулевое  колесо 

Рулевое управление включает следующие сборочные  единицы:

- Гидроцилиндр  поворота правый 8.1;

- Гидроцилиндр  поворота левый 8.2;

- Распределитель  с редуктором 8.3;

- Масляный  бак 8.4;

- Насос  8.5;

- Рулевое  колесо 8.6.

Необходимость капитального ремонта рабочего органа определяется выходом из строя следующих  групп сборочных единиц: 

1 группа:

- Гидроцилиндр  поворота правый 8.1

- Гидроцилиндр  поворота левый 8.2

2 группа:

- Распределитель  с редуктором 8.3

3 группа:

- Масляный  бак 8.4

- Насос  8.5

4 группа:

- Рулевое  колесо 8.6

Структурная схема надежности рулевого управления: 

Р_8.1

Р_8.2 

Р_8.6 

Р_8.3 

Р_8.4 

Р_8.5 

 

Вероятность безремонтной работы будет определяться по формуле: 

Р₈=Р_8.1×Р_8.2×[1-(1-Р_8.3)×(1-Р_8.4)×(1-Р_8.5)×(1-Р_8.6)];

Р_8.1=0.95; Р_8.2=0.9; Р_8.3…Р_8.6=0.8.

Р₈=0.95×0.9×[1-(1-0.8)⁴]=0.85. 

3.3 Расчет требований  к ресурсам показателям  элементов машины 

Для деталей, включенных в структурную схему  надежности сборочной единицы, как  последовательные элементы, гамма-процентный ресурс определяется, как правило, по формуле: 

Т_руj=Т_руi×k_j, 

Где k_j - коэффициент использования детали в рабочем времени сборочной единицы.

Для деталей, расположенных в параллельных ветвях структурной схемы, и небольшого количества элементов, расположенных  последовательно:

Т_руj= ; 

Где: N_j - количество замен деталей, N_j=1,2,3.

Гамма - процентный ресурс: 

Т_yij= ;

Средний ресурс составной части: 

Т_ср.ij= .

Средняя наработка машины до замены ij-й составной части определяется по формуле:

Т_нij= .

Таблица 3. − Результаты расчета ресурсных  показателей деталей

Номер и наименование детали (элемента)	Ri	Pi	ki	Ni	Tyi	Закон распределения	Vi	ky	Tсрi	Tнi
Передняя  рама	0.9	0.95	1.0	1х	10140	В	0.4	0.37	27405	27405
Коробка передач	0.43	0.8	1.0	1	5000	ЛН	0.25	0.5	10000	10000
двигатель	0.45	0.8	1.0	1	10000	В	0.35	0.71	14084	14084
Задняя  рама	0.9	0.95	1.0	1	10140	В	0.4	0.37	27405	27405
кабина	0.15	0.8	1.0	1х	10140	ЛН	0.25	0.5	20280	20280
Задний  ведущий мост	0.4	0.8	0.5	1	10000	ЛН	0.25	0.5	20000	40000
Рабочее оборудование	0.05	0.9	0.5	1	5000	ЛН	0.35	0.71	7042	14084
Рулевое управление	0.42	0.8	1.0	1	5000	ЛН	0.25	0.5	10000	10000