Рис. 16. Автопогрузчик модели «4001»

При постройке этих машин использован ряд узлов и деталей автомобиля ГАЗ-51 и ЗИС-150.

Основные технические характеристики этих автопогрузчиков приведены в табл. 2.

На рис. 16 дан общий вид автопогрузчика «4001». Грузоподъемность его при работе с вилками — 5 т, емкость ковша — 1,5 м3. На погрузчике установлен бензиновый двигатель автомобиля ГАЗ-51.

От коленчатого вала двигателя крутящий момент передается на передний ведущий мост погрузчика (такой же, как у автомобиля ЗИС-150) через муфту сцепления, коробку передач с включенным в нее редуктором, карданный вал и главную передачу с дифференциалом, заключенным в картер ведущего моста. Коробка передач дает возможность получать три скорости вперед и две назад.

От коленчатого вала двигателя, при помощи специальных карданного валика и зубчатого редуктора, приводятся также в действие два спаренных гидравлических лопастных насоса (рис. 17). Один из них обслуживает гидросистему грузового устройства, а другой приводит в действие гидросистему механизма усиления руля.

Характерным узлом автопогрузчика является подъемное устройство. На рис. 18 оно изображено с вилочным захватом для штучных грузов. Гидравлический цилиндр одностороннего действия плунжерного типа 1 установлен в средней части телескопической рамы подъемного устройства. На плунжер опирается своей горизонтальной частью внутренняя подъемная П-образная рама. Каретка свободно подвешена на двух цепях, огибающих верхние направляющие блоки, укрепленные на подъемной раме. Цепи другими концами закреплены на поперечиневнешней направляющей рамы.

При нагнетании в цилиндр подъема рабочей жидкости плунжер будет выдвигаться вверх и поднимать внутреннюю раму с верхними направляющими блоками и огибающими их цепями, а подвешенная на цепях каретка будет подниматься вдоль рамы со скоростью, в два раза превышающей скорость плунжера и рамы.

При подъеме или опускании каретки катки, укрепленные в- нижней части внутренней подъемной рамы, перекатываются по направляющим внешней рамы, а укрепленные на каретке, — вдоль направляющих стоек внутренней подъемной рамы.

Для более надежного захвата груза вся телескопическая рама может наклоняться назад на 12° и для удобства отдачи груза— вперед на 4°. Эти движения рамы осуществляются при помощи двух боковых гидроцилиндров с рычажной передачей.

На рис. 19 приведена схема гидросистемы автопогрузчика. Из бака рабочая жидкость насосом по трубопроводу подается в трехзолотниковый распределитель, откуда направляется в соответствующие каналы гидросистемы. Управление золотниками распределителя производится при помощи рычагов и тяг. Рычаги управления с шаровыми головками размещены под рулевым колесом в кабине водителя.

Плунжерный цилиндр одностороннего действия служит для подъема грузовой каретки. Плунжер опускается под действием собственного веса каретки с грузом, внутренней рамы и других поднятых деталей грузоподъемного устройства; при этом масло выдавливается из цилиндра через распределитель в бак.

Для ограничения скорости опускания служит дроссель.

Силовые поршневые цилиндры двустороннего действия служат для наклона телескопической рамы подъемника. В зависимости от того, с какой стороны поршня подается жидкость, от насоса, производится наклон рамы вперед или назад.

Рис. 17. Насосы и редуктор гидравлических приводов автопогрузчика «4001»
(продольный разрез)

Рис. 18. Грузоподъемное устройство автопогрузчика «4001»

Дроссельный клапан 15, установленный в трубопроводе передних полостей цилиндров наклона, служит для ограничения скорости наклона рамы вперед; поршневой цилиндр двустороннего действия 5—-для поворота ковша.

Производительность насоса грузового устройства автопогрузчика «4001» —76 л1мин -при давлении 70 кг/см2.

Схема трехзолотникового распределителя автопогрузчика приведена на рис. 21. Масло через отверстие поступает в распределитель, а через отверстие направляется по соответствующему трубопроводу обратно в бак. Крайние золотники служат для управления цилиндрами двухстороннего действия наклона рамы и поворота ковша.

Нижняя полость подъемного цилиндра одностороннего действия при помощи среднего золотника соединяется при подъеме с нагнетательным отверстием, а при опускании — со сливным. Для удержания груза на весу оба каната, соединяющие полость цилиндра со сливным и нагнетательным отверстиями, полностью перекрываются.

Для возврата золотников в исходное нейтральное положение на их концах установлены сжатые между двумя шайбами пружины. Принцип работы их ясен из чертежа.

В корпус распределителя вмонтирован предохранитель 6, регулировкой которого устанавливается предельно допустимое давление масла, равное 85 кг/см2. При чрезмерно большом давлении в гидросистеме, что возможно, например, при перегрузке рабочих цилиндров, конусный клапан предохранителя, сжав пружину, отходит от седла и рабочая жидкость через образовавшуюся щель, минуя рабочие цилиндры, направляется в бак, что предотвращает возможность аварии погрузчика.

Передние ведущие колеса автопогрузчика, ввиду большой нагрузки на передний мост, выполнены двухскатными.

Задний мост изготовлен с так называемым двойным управляемым колесом: колеса посажены свободно на балансире близко одно от другого. Балансир в центре шарнирно укреплен на вертикальной управляемой поворотной колонке. Управление поворотной колонкой производится от рулевого колеса через рычажную систему, воздействующую на клапан гидравлического усилителя. Усилитель имеет зубчатую рейку, сцепленную с шестерней вертикального вала. При движении рейки вал с балансиром и колесами поворачивается.

Съемный кузов автопогрузчика образует кабину для водителя и защищает механизмы от воздействия внешней среды. На случай падения груза крышу кабины усиливают фасонными ребрами.

В настоящее время выпуск погрузчиков «4001» прекращен, но большое количество этих машин еще широко применяется у нас на практике.

Львовский завод автопогрузчиков выпускает машины моделей «4003» и «4000М» грузоподъемностью на вилках соответственно 5 и 3 г и емкостью ковша 1,5 и 1 м3.

Автопогрузчик «4003» (рис. 22) по своей принципиальной конструктивной схеме и основной характеристике несколько отличается от машины «4001», однако имеет много общих с ней узлов и деталей. Обе машины имеют одинаковые грузоподъемности и вылеты при работе на вилках и с блочной крановой стрелой, а также одинаковую емкость ковша. Вес автопогрузчика «4003» меньше, вследствие чего машина менее устойчива. Поэтому при работе с безблочной стрелой грузоподъемность или вылет автопогрузчика «4003» соответственно снижается.

В автопогрузчике «4003» применяется двигатель от автомобиля ГАЗ-51 (такой же, как и у автопогрузчика «4001», но с иным расположением на шасси).

Иначе расположены также гидравлический усилитель руля и оба масляные насоса.

На автопогрузчике «4003» установлен стандартный руль автомобиля ЗИС-150. В систему рулевого устройства включен гидроусилитель, от которого производится разворот задних колес автопогрузчика при помощи системы тяг и рычагов, составляющих звенья шарнирной трапеции автомобильного типа. Ширина колеи управляемых колес равна ширине колеи внутренних скатов переднего ведущего моста, что уменьшает общее сопротивление при движении машины по заснеженной дороге и мягкому грунту.

Рис. 22. Автопогрузчик модели «4003»

Более легкий автопогрузчик модели «4000М» (рис. 23) по своей конструктивной схеме и внешнему виду почти не отличается от погрузчика «4003». Различие между ними определяется главным образом размерами, некоторыми изменениями в тормозной системе и применением узлов и деталей, по мощности и размерам соответствующих грузоподъемностям этих машин.

Рабочим органом автопогрузчика при работе со штучными грузами являются вилочные подхваты; преимущество их — быстрота и удобство захвата и последующей отдачи груза. В отличие от захвата груза краном, на вилках не требуется специального крепления груза и операции захвата обычно выполняются без участия дополнительного рабочего.

На рис. 24 показана работа автопогрузчика с безблочной стрелой. Грузовой крюк стрелы может устанавливаться на различном вылете. Вылет стрелы и соответствующая грузоподъемность определяются из условий устойчивости и предельно допустимой вертикальной нагрузки на подъемный гидроцилиндр.

Рис. 23. Автопогрузчик модели «4000М» с вилочным захватом

При работе с блочной стрелой (рис. 25) возможен подъем груза на значительную высоту, однако грузоподъемность погрузчика резко снижается вследствие дополнительной нагрузки на каретку, а следовательно, и на подъемный гидроцилиндр, от натяженця неподвижной ветви грузового каната и веса громоздкой стрелы.

Ковшовые захватные органы автопогрузчиков

В автопогрузчиках с трехзолотниковой системой гидрораспределителя устанавливаются ковшовые захваты со специальным гидроцилиндром для поворота ковша при зачерпывании и разгрузке. Конструкция ковша, его форма и механизм поворота существенно влияют на работу машины и в значительной мере определяют нагрузки, действующие на нее в этот период, степень заполнения ковша грузом и длительность зачерпывания.

Ковшовый захватный орган автопогрузчика «4001» (см. рис. 16) состоит из рамы с двумя кронштейнами, шарнирно укрепленного на этих кронштейнах ковша, гидравлического цилиндра двустороннего действия и шарнирно-рычажного механизма, связывающего шток гидроцилиндра с ковшом.

Рис. 24. Автопогрузчик в работе с безблочной стрелой

Львовский завод автопогрузчиков выпустил большое количество машин с ковшовым захватом аналогичной конструкции. С такой же конструкцией захвата был выполнен погрузчик на гусеничном ходу системы ВНИОМС.

Преимуществом этого захвата является малый момент сопротивления повороту ковша с полезным грузом вследствие того, что опорные цапфы ковша расположены вблизи от его центра тяжести.

Наряду с этим вся конструкция имеет ряд весьма существенных недостатков.

Ковш имеет малоразвитую заборную часть днища, вследствие чего задняя стенка при внедрении упирается в штабель, что препятствует глубокому внедрению и хорошему заполнению ковша с одного-двух заходов.

После внедрения, до выхода из штабеля, в то время как происходит поворот на цапфах, ковш, частично заполненный сыпучей массой, упирается в штабель, в результате чего возникает значительная сила отпора и соответствующий дополнительный момент сопротивления.

Существенным недостатком конструкции является большое число звеньев и подверженных износу шарниров в механизме поворота, а также громоздкость всей системы и особенно рамы с выступающими за габариты ковша кронштейнами.

Следует отметить также неблагоприятную нагрузку на наклонную тягу и шток гидроцилиндра, которые, имея значительную длину, в отдельные периоды работают на продольный изгиб. Известны случаи, когда под мощным силовым воздействием гидравлического цилиндра, в результате поворота ковша вниз до случайного упора его передней кромки в землю, тяга резко деформировалась и дальнейшая работа захвата делалась невозможной.

Большой угол между направлением передних кромок боковых стенок и днищем ковша препятствует глубокому внедрению ковша в штабель кусковых- грузов и является основной причиной измельчения грузов при зачерпывании.

Ковш этого типа малой емкости (около 0,4 ж3) на аккумуляторном автопогрузчике грузоподъемностью 1,5 г испытывался в 1957 г. Калининградским вагоностроительным заводом.

Рис. 25. Работа с блочной стрелой

Во время испытаний, которые велись на угле, песке и мелкой стальной стружке, наблюдалось сильное буксование ведущих колес и очень плохое заполнение ковша (на 20—40%).

На рис. 26 изображен ковш автопогрузчика «4001», переоборудованный кафедрой строительных и погрузочно-разгрузочных машин ХИИТа. В этой конструкции удалось устранить некоторые недостатки: удлинено днище ковша, сняты зубья, несколько увеличены боковые стенки и уменьшен угол наклона их передних кромок к днищу ковша. Емкость ковша при этом увеличилась на 15%.

Рис. 26. Переоборудованный ковш автопогрузчика «4001»

Сравнительные испытания погрузчика с этим ковшом и с ковшом прежнего типа при работе на рядовом угле дали следующие результаты:
1) глубина горизонтального внедрения ковша с разгоном на расстоянии 1 м возросла с 800 до 1080 мм;
2) заполнение ковша при однократном внедрении увеличилось на 50%;
3) заполнение ковша на 100% стало возможным в результате не трех-четырех повторных внедрений, как это было ранее, а одного-двух;
4) полное время зачерпывания уменьшилось с 15 до 8 сек.;
5) производительность погрузчика увеличилась примерно на 20—25%; в результате снятия зубьев ковш стал значительно лучше подбирать уголь с площадки, что позволило освободить занятого этим вспомогательного рабочего.

Погрузчик с переоборудованным ковшом уже более трех лет успешно работает на грузовых станциях Харьковского железнодорожного узла на погрузке сыпучих и кусковых грузов без значительного износа передней кромки.

Львовский завод выпустил большое количество автопогрузчиков моделей «4000М» и «4003» с ковшовым захватом, показанным на рис. 27.

Ковш имеет развитую горизонтальную часть днища, что облегчает его врезание в штабель. Передача усилия от гидроцилиндра на ковш очень проста и не имеет промежуточных звеньев.

Рис. 27. Ковшовый захват конструкции Львовского завода автопогрузчиков: пунктиром внизу показана возможная установка опорного башмака

Недостатки конструкции:
а) сложная и мало жесткая система рамы с кронштейном для ковша и портальной стойкой для крепления цилиндра;
б) установка гидравлического цилиндра одностороннего действия; при такой силовой схеме ковш поворачивается вперед только под действием собственной силы тяжести.

Как показал опыт эксплуатации машин с этим захватом, вес ковша не обеспечивает достаточно быстрого поворота вперед с одновременным подъемом тяжелого плунжера и выталкиванием рабочей жидкости из верхней части цилиндра. В ряде случаев, при низкой температуре окружающей среды, вследствие сгущения масла в гидросистеме поворот вперед порожнего ковша делается совершенно невозможным, а загруженного — резко замедляется.

На рис. 28 и 29 показана предложенная нами конструкция ковшового захвата для автопогрузчиков типа «4000М» и других. Ковш имеет развитую заборную часть днища, что полностью исключает необходимость внедрения до упора штабеля в заднюю стенку.

По сравнению с рассмотренными ковшовыми захватами, этот захват проще по конструкции, легче по весу и компактнее. Цилиндр двустороннего действия обеспечивает принудительный поворот ковша в обе стороны.

Легкая рама с ковшом и цилиндром подвешивается к каретке погрузчика на валике шарнирно, совершенно аналогично подвеске вилок. Это значительно облегчает установку и снятие ковшового захвата при смене рабочих органов автопогрузчика и полностью исключает возможность появления большого выворачивающего момента, действующего на захват и каретку при чрезмерном упоре передней кромки ковша в землю. В последнем случае, под действием опорной реакции, захват вместе с рамой свободно поворачивается относительно валика каретки.

Вследствие того, что ковшовый захват имеет шарнирную подвеску, значение указанной опорной реакции не может достигать такой величины, которая возможна при жестком креплении. По этой причине сила трения ковша о землю, являющаяся одной из составляющих общего сопротивления внедрению ковша в штабель, также уменьшается.

Недостатками этого ковшового захвата являются: большой вылет ковша, что уменьшает продольную устойчивость погрузчика, и большое смещение центра вращения ковша в сторону каретки, что приводит к соответствующему увеличению момента сопротивления повороту от вертикальных сил, действующих на ковш.

Ковшовый захват этого типа по предложению ХИИТа, но с несколько иной системой подвески, был изготовлен и испытан Львовским заводом автопогрузчиков. Испытания показали, что по сравнению с другими конструкциями ковш значительно легче внедряется в штабель и лучше заполняется.

На рис. 29 изображен захват емкостью 0,5 м3 для малогабаритного автопогрузчика, выпускаемого Калининградским вагоностроительным заводом. Особенностью этого захвата является верхний вынесенный вперед центр поворота ковша, обеспечивающий большую зону зачерпывания и хорошее его заполнение при небольшой первичной глубине внедрения в штабель.

При работе с этим ковшом не требуется разгона автопогрузчика перед внедрением или повторные внедрения, что создает спокойный безударный режим зачерпывания, характеризуемый большим коэффициентом заполнения и меньшим износом всей машины. Захват был изготовлен и успешно испытан в 1958 г. на Калининградском вагоностроительном заводе.

На рис. 30 представлен аналогичный захват емкостью 1,5 м3, смонтированный на автопогрузчике «4000М». Захват изготовлен в Батайских мастерских треста Трансэнергомонтаж.

Рис. 28. Ковшовый захват

Рис. 29. Ковшовый захват

Автопогрузчик с ковшовым захватом, имеет особую форму боковых стенок. Захват предназначен для работы на кусковых грузах и грузах, деградирующих при измельчении. В задней части захвата расположены опорные башмаки, которые служат для уменьшения опрокидывающего момента- и разгрузки переднего ведущего моста автопогрузчика в период поворота ковша при зачерпывании после глубокого врезания в штабель.

Рис. 30. Ковшовый захват конструкции ХИИТ повышенной емкости с верхним центром поворота на автопогрузчике «4000М»

В начальный период поворота вылет ковша по отношению к автопогрузчику является наибольшим, а сопротивление повороту может достигать очень больших значений вследствие отрыва значительной массы груза от остальной неподвижной части штабеля. Большая «консольная» нагрузка, действующая на ковш при зачерпывании, передается в возрастающем значении на передний мост, что весьма неблагоприятно отражается на его работе. В отдельных случаях, особенно при работе легких погрузчиков, как показывают расчеты и наблюдения, задние колеса по этой причине часто отрываются от грунта и погрузчик теряет устойчивость.

Установка задних опорных башмаков ликвидирует эти недостатки. При повороте ковша башмаки опускаются ниже уровня горизонтального днища и упираются в землю, благодаря чему нагрузка передается не на передние колеса автопогрузчика, а через башмаки на землю.

При внедрении в штабель ковш по возможности должен лишь слегка касаться грунта, а не полностью или сильно опираться на него башмаками, так как это приведет к появлению дополнительного сопротивления движению погрузчика. Для более эффективного действия башмаков, что требуется, например, при очень глубоком врезании ковша в штабель, перед началом поворота ковша каретка погрузчика должна опускаться до полного упора башмаков в землю.

Ковшовый захват с башмаками был построен и испытан на картофеле, коксе и угле кафедрой строительных и погрузочно- разгрузочных машин ХИИТа. Испытания полностью подтвердили его преимущества. Благодаря особой форме боковых стенок ковш легко внедрялся в штабель крупнокускового кокса и в кучу картофеля; заметного резания клубней картофеля и измельчения кокса не наблюдалось. Задние колеса автопогрузчика при повороте ковша в штабель благодаря действию башмаков почти не разгружались.

Установка опорных башмаков возможна на ковшовых захватах и других конструкций, имеющих привод для поворота ковша. На рис. 27 пунктиром показана схема возможной установки опорных башмаков на ковшовых захватах автопогрузчиков Львовского завода.

Укрепление на ковшовых захватах простых и дешевых деталей -— башмаков — существенно важно не только для повышения срока службы и возможного облегчения переднего моста погрузчика, но и для уменьшения нагрузки на верхнее покрытие рабочей площадки. Последнее обстоятельство имеет особое значение для погрузчиков, работающих на складах с полами невысокой прочности, а также внутри крытых вагонов.

Весьма существенно, что давление, передаваемое башмаками на пол, не достигает в данном случае чрезмерно больших значений, поскольку каретка с ковшом свободно подвешена на цепях подъемника автопогрузчика, и, следовательно, реакция пола, действующая на башмаки, не может превышать суммы сил тяжести каретки, ковша с грузом и других вертикальных сил, действующих сверху на ковш при его повороте.

Ниже рассматриваются два других способа решения этой же задачи, т. е. уменьшения опрокидывающего момента и разгрузки ходовых частей погрузчика в период зачерпывания: а) путем установки переднего опорного барабана в тракторных лопатах; б) путем установки опорных башмаков в нижней части подъемной стрелы некоторых погрузчиков иностранного производства.

В ковшовом устройстве последней конструкции Львовского завода (рис. 31) механизм поворота ковша принят таким же, как и в ковшовых захватах ХИИТа; сняты также зубья. Но, в отличие от захватов ХИИТа, вместо подвесной рамы для крепления всего устройства к каретке установлен литой кронштейн. Недостатком этой конструкции является большой крутящий момент, воспринимаемый поперечиной каретки в отдельные периоды работы ковша. Сопряжение задней верхней стенки ковша с днищем, выполненное по поверхности малого радиуса, не обеспечивает полного опорожнения ковша при работе на влажных угле, песке и других грузах, склонных к уплотнению и налипанию на стенках.

На некоторых отечественных автопогрузчиках в качестве сменного рабочего оборудования предусматпивается также грейферный захват с гидравлическим управлением. Грейфер изготовляется двух типов (для леса и для сыпучих грузов) и подвешивается на крюке безблочной стрелы.

Рис. 31. Ковшовый захват Львовского завода автопогруз чиков (последняя конструкция)

Условия работы грейфера для сыпучих грузов на автопогрузчиках весьма неблагоприятны. Вследствие малого вылета стрелы грейфер работает на откосе штабеля при малом слое сыпучего груза над уровнем площадки. В этих условиях грейфер очень плохо заполняется.

Определение основных параметров гидравлического привода Гидравлический привод, принцип действия которого рассмотрен выше, широко применяется в современных одноковшовых погрузчиках.

Все отечественные автопогрузчики изготовляются с гидроприводом, при помощи которого производятся подъем и опускание каретки, наклон рамы и операции с захватным органом. Гидроприводом оснащены также тракторная лопата Т-157, погрузчик Д-380 и другие машины.