Использование для внедрения ковша в штабель мощного напорного движения гусеничного хода допускает установку ковша большой емкости.

Простота конструкции и эксплуатации, относительно небольшой собственный вес и большая производительность обеспечивают высокую технико-экономическую эффективность при использовании этих машин на погрузочных работах и штабелировании самых разнообразных сыпучих и кусковых грузов.
Подобно автопогрузчикам, тракторный погрузчик при установке соответствующего сменного рабочего оборудования (отвал бульдозерного типа, захват для бревен и др.) может использоваться и на других работах, например, на выгрузке сыпучих грузов с железнодорожных платформ, на планировке площадки, на погрузке и штабелировании бревен и т. д.

Недостатки тракторных погрузчиков с задней разгрузкой:
а) машинист из кабины при опущенном ковше не видит места зачерпывания, совершенно закрытого от него громоздким ковшом, а также плохо видит место, где происходит опорожнение ковша, так как сидит спиной к месту разгрузки;
б) так как ковш не поворачивается относительно рукояти, значительная часть сыпучего груза, захваченного из штабеля в период зачерпывания, высыпается из ковша;
в) вследствие высокого расположения центра тяжести, особенно при верхнем положении загруженного ковша, машина мало устойчива в поперечном направлении.

Тракторный погрузчик ТЛ-2-ЦИНС

Одной из удачных отечественных машин этого типа является тракторный погрузчик, спроектированный Киевским филиалом Центрального научно-исследовательского института сахарной промышленности (конструкторы — кандидаты техн. наук В. В. Новиков и Н. М. Кичигин). Машина в основном предназначена для погрузки в железнодорожные вагоны сахарной свеклы, но выпускалась также со специальным ковшом для работы с углем, песком и другими сыпучими грузами (рис. 32). В последнее время машины ЦИНСа изготовлялись на базе типового гусеничного дизельного трактора ДТ-54.

Рис. 32. Тракторный одноковшовый погрузчик TJI-2-ЦИНС с бункером

При значительных расстояниях от места зачерпывания до места опорожнения ковша для уменьшения числа пробегов погрузчика на машине устанавливается бункер емкостью на один ковш.

Затвором бункера управляет водитель из кабины. В закрытом и открытом состоянии затвор удерживается специальной верхней защелкой, управляемой вручную при помощи шарнирно-рычажного механизма с тягой, стальным тросиком и ручкой.

При подъеме защелки затвор под действием собственного веса и давления груза открывается, вращаясь относительно нижнего шарнира. В открытом состоянии затвор служит как бы направляющим лотком бункера и удерживается в этом положении той же защелкой, действующей на боковые стенки и срабатывающей при крайнем нижнем его положении. Для закрывания затвора, которое возможно лишь при полном опорожнении бункера, необходимо вновь поднять удерживающую защелку, после чего под действием пружины и рычажного механизма затвор захлопнется.

Рис. 33. Тракторный одноковшовый погрузчик ТЛ-2-ЦИНС без бункера

На вынесенной вперед раме погрузчика свободно посажен барабанный опорный каток, который служит для создания достаточной устойчивости погрузчика и уменьшения нагрузки на переднюю часть гусеничного хода в период отрыва заполненного грузом ковша от штабеля.

На рис. 33 изображен тот же погрузчик без бункера. Кинематическая схема привода подъема ковша представлена на рис. 34. Валик отбора мощности трактора соединен с валом зубчатого редуктора при помощи ленточной фрикционной муфты. Ведомая часть муфты является также шайбой ленточного тормоза. Редуктор состоит из конической и цилиндрической зубчатых передач с общим передаточным числом 1 : 12,4. Последнее зубчатое колесо редуктора жестко посажено на одном валу с двумя барабанами, имеющими ручьи для подъемных канатов.

При включении ленточной муфты рукоять с ковшом поднимается и удерживается в этом состоянии ленточным тормозом.

Опускается рукоять под действием силы тяжести. Плавность опускания достигается в результате притормаживания лебедки ленточным тормозом.

Рис. 34. Кинематическая схема привода подъема ковша машины ТЛ-2-ЦИНС:
1 — вал отбора мощности трактора; 2— муфта; 3 — редуктор; 4 — барабаны

Управление фрикционной муфтой и ленточным тормозом в погрузчиках последнего выпуска осуществляется от одной ножной педали. Для подъема груза водитель нажимает нотой на педаль управления от себя, отключая таким образом тормоз и включая муфту. Для полного затормаживания водитель совершенно отпускает педаль, которая под действием пружин возвращается в исходное положение. Для опускания рукояти водитель лишь частично выжимает педаль и таким образом воздействует только на тормоз.

При подъеме рукояти до верхнего предельного положения расположенный на ней упор нажимает на специальный ролик, от которого педаль и весь механизм управления через систему тяг и рычагов принудительно устанавливаются в положение полного торможения. Таким образом, если водитель не выключит своевременно лебедку, она остановится в результате действия конечного выключателя.

На рис. 35 показана конструкция барабанов подъемной лебедки. Оба барабана имеют цилиндрическую и коническую части с ручьями для навивки канатов.

В начальный период подъема ковша, т. е. в период зачерпывания, когда нагрузка на канаты имеет наибольшее значение, канаты навиваются на цилиндрическую часть барабана малого радиуса, что обеспечивает небольшую скорость подъема и спокойный режим зачерпывания без перегрузки двигателя по мощности.

При дальнейшем подъеме ковша момент сопротивления на рукояти уменьшается, а скорость, вследствие увеличения ведущего радиуса барабанов, возрастает. В результате этого достигается более полная и равномерная загрузка двигателя.

Повышение скорости уменьшает длительность рабочего цикла машины и предотвращает чрезмерное высыпание груза из ковша при выходе последнего из штабеля.

Рукоять с ковшом поднимается при помощи двух совершенно одинаковых параллельно работающих канатных полиспастов. Каждый из них имеет две ветви каната с одним подвижным блоком, шарнирно укрепленным на рукояти. На верхней части каркаса расположены направляющие башмаки, блоки и нажимной ролик, которые удерживают канаты в определенном положении и направляют их к барабанам лебедки. Один конец каждого подъемного каната шарнирно закреплен на каркасе, а другой — на барабане лебедки. Независимость работы каждого полиспаста требует тщательной регулировки натяжения канатов для распределения между ними поровну общего подъемного усилия.

В настоящее время ЦИНСом разработана новая тракторная лопата типа ТЛ-4-ЦИНС с шарнирно-рычажным устройством и гидравлическим приводом для подъема рукояти с ковшом. Эта машина примерно на одну тонну легче машины типа ТЛ-2-ЦИНС, имеет меньшее число подверженных износу деталей и отличается большей устойчивостью.

Тракторный погрузчик Т-107

Тракторный погрузчик Т-107, изготовляемый Свердловским механическим заводом «Главэкскаватор» (рис. 36), построен на базе гусеничного дизельного трактора С-80.

По сравнению с машиной ЦИНСа этот погрузчик обладает большой мощностью и предназначен для более тяжелых условий работы. Наряду с погрузкой сыпучих грузов из штабелей он в отдельных случаях используется и для земляных работ.

Рис. 36. Одноковшовый тракторный погрузчик Т-107

Подъем и опускание ковша производятся при помощи двух- барабанной лебедки, работающей от заднего вала отбора мощности трактора. В отличие от машины ЦИНСа, при опускании ковша лебедка не отключается от двигателя, а барабаны ее меняют направление вращения; таким образом, опускание происходит на режиме двигателя.

Рис. 37. Кинематическая схема привода подъема ковша тракторного погрузчика Т-107

На рис. 37 представлена кинематическая схема привода. Вращение от вала отбора мощности при помощи кулачковой муфты передается валу с шестерней, которая всегда находится в зацеплении с шестерней. Для подъема ковша канатами необходимо включить многодисковую фрикционную муфту 6 и соединить таким образом с валом свободно сидящую на нем шестерню. От этой шестерни вращение передается шестерне и валу, на котором заклинена звездочка.

От звездочки цепной передачей вращение передается звездочке, сидящей на червячном валу, и далее червячному колесу. На концах вала этого колеса жестко закреплены цилиндро-конические барабаны лебедки.

Для опускания ковша необходимо включить многодисковую муфту и при помощи зубчатых колес передать вращение (уже в другом направлении) валу с ведущей звездочкой.

Фрикционные муфты так сблокированы между собой, что при включении одной из них другая выключается.

Рис. 38. Разрез по оси барабанов и червячному редуктору погрузчика Т-107

На одном валу с шестерней расположен тормоз, сблокированный с фрикционными муфтами. Когда одна из муфт работает, т. е. происходит подъем или опускание ковша, тормоз выключен. При выключении обеих фрикционных муфт тормоз автоматически включается и происходит затормаживание ковша в любом его положении.

Лебедкой управляют из кабины водителя при помощи одной рукояти и связанной с рукоятью системой тяг и рычагов. При нейтральном положении рукояти обе фрикционные муфты выключены, а тормоз включен, т. е. лебедка заторможена и ковш неподвижен.

При повороте рукояти управления из нейтрального положения «от себя» тормоз отключается, а фрикционная муфта опускания включается и ковш опускается.

При повороте рукояти управления из нейтрального положения «к себе» включается фрикционная муфта подъема.

Шарнирно-рычажная система управления муфтами и тормозом связана системой рычагов и тяг с конечным выключателем. Конечный выключатель срабатывает при предельном верхнем положении ковша.

На рис. 38 представлен разрез по оси барабанов и червячному редуктору лебедки.

Канатно-блочная система и запасовка подъемных канатов (рис. 39) выполнены примерно так же, как и на погрузчике ТЛ-2-ЦИНС. Блочная система состоит из двух отдельных полиспастов. Один конец каната полиспаста зажат в специальном отверстии барабана, откуда направляется в ручей на цилиндрическом участке барабана с малым радиусом. Обогнув несколько раз барабан, канат далее огибает направляющие блоки, неподвижно установленные на каркасе, и подвижной блок, укрепленный на подъемной рукоятке. С блока канат направляется вверх и, обогнув неподвижный опорный башмак, направляется к канатодержателю. Здесь канат изгибается в горизонтальной плоскости и закрепляется планкой на закрепителе.

Для удержания каната в ручье направляющего блока служит верхний нажимной блок, расположенный на качающемся кронштейне. Этот кронштейн связан тросиком с пружиной, вмонтированной в стакан.

Тракторный погрузчик Т-157

Свердловским механическим заводом на базе трактора С-80 построен опытный образец одноковшового тракторного погрузчика с гидравлическим приводом (рис. 40 и 41).

Подъем и опускание рукояти с ковшом производятся при помощи двух параллельно работающих гидроцилиндров и шарнирно-рычажной системы, состоящей из двух пар фигурных рычагов и тяг. Рычажная система допускает возможность регулирования высоты разгрузки и угла наклона к горизонту спинки ковша в верхнем его положении. При углах наклона ковша 47, 40 и 30° высота разгрузки соответственно равна 2,3; 3 и 3,3 м.

Машина не имеет опорного катка. Это обстоятельство, а также особая форма ковша с сильно отклоненной вперед задней стенкой дали возможность приблизить переднюю часть ковша к трактору и получить сравнительно небольшую для машин этого типа общую длину рукояти с ковшом.

При подъеме рукояти ковш совершает два движения: а) вместе с рукоятью и б) вращательное, относительно рукояти в ту же сторону. В результате второго, вращательного движения ковш в верхнем положении получает дополнительный наклон в сторону разгрузки, что существенно важно для нормального его опорожнения в связи с малым значением тупого угла между днищем и спинкой ковша.

Угол наклона ковша к горизонту при разгрузке, а следовательно, и высота разгрузки регулируются положением тяги, соединяющей ковш с промежуточным угловым рычагом подъемной шарнирно-рычажной системы. Для установки этой соединительной тяти в одно из трех возможных положений на ведущем плече углового рычага предусмотрено три отверстия для шарнирного соединения.

Насос гидросистемы расположен в передней части трактора. Отбор мощности производится от коленчатого вала двигателя.

Машина Т-157, по сравнению с машиной Т-107, имеет ряд преимуществ: она легче по весу и меньше ее габаритный размер в длину; отсутствует сложная лебедка с двумя фрикционными муфтами, тормозом, зубчатыми и червячной передачами и другими подверженными сильному износу деталями; отсутствует громоздкая верхняя надстройка с канатно-блочной системой и буферами; отсутствуют быстро изнашивающиеся подъемные канаты; машина имеет меньшее число деталей и проще в управлении.

Рис. 40. Одноковшовый тракторный погрузчик Т-157

Рис. 41. Одноковшовый тракторный погрузчик Т-157

Основными недостатками машины Т-157, по сравнению с другими машинами этого типа, являются: малая продольная устойчивость; малая скорость подъема ковша; неблагоприятная для зачерпывания форма ковша с малоразвитой передней частью днища и приподнятой задней стенкой; чрезмерная перегрузка передней части гусеничного хода при зачерпывании вследствие отсутствия опорного катка.

Ковши и другие захватные органы тракторных погрузчиков с задней разгрузкой ковша

Конструкции и геометрические формы ковшей различных тракторных погрузчиков с задней разгрузкой не имеют существенных различий.

Ширина ковша незначительно превышает ширину гусеничного хода, благодаря чему при движении погрузчика вперед с опущенным ковшом последний очищает от груза путь перед гусеницами.

Передняя заборная часть ковша усилена накладкой с заостренным ножом, что обеспечивает повышение износоустойчивости, прочности и лучшее врезание в штабель. Для разрыхления зачерпываемого груза на горизонтальном ноже укреплены зубья, изготовленные из марганцовистой стали, облегчающие захват груза ковшом при работе на смерзшихся материалах и экскавации.

Ниже доказывается, что при работе на сыпучих грузах зубья ухудшают процесс зачерпывания и заполнения ковша. В последнее время ковши тракторных погрузчиков ЦИНСа, а также автопогрузчиков стали изготовляться без зубьев.

Глубина заборной горизонтальной части днища ковша тракторных погрузчиков составляет около одного метра. Напорное усилие гусеничного хода этих машин обычно допускает более глубокое внедрение ковша в штабель; при этом, вследствие пассивного отпора штабеля на задней стенке ковша, нагрузка на машину резко возрастает.

Удлинение горизонтальной части днища в глубину ковша дает возможность значительно уменьшить нагрузки, действующие на машину в период внедрения, и увеличить заполнение ковша.

Отрицательным последствием удлинения днища являются: увеличение момента сил сопротивления подъему ковша и опрокидывающего момента. Первое не может иметь решающего значения, поскольку даже при большом удлинении днища относительное увеличение момента сопротивления повороту рукояти незначительно. Так, например, при увеличении длины горизон тального участка днища ковша машины ТЛ-2-ЦИНС на 50% плечо силы тяжести груза относительно центра поворота при зачерпывании возрастает лишь на 6%.

Опрокидывающий момент вследствие удлинения днища возрастает в большей мере, однако этот рост также относительно невелик и для машин, имеющих передний каток, во многих случаях вполне допустим. Мало того, в целях увеличения высоты разгрузки длина рукояти погрузчиков TJl-2-ЦИНС и Т-107 часто специально увеличивается при помощи телескопического устройства.

Опыт показывает, что при внедрении ковша в штабель трактор часто работает почти на пределе—как по мощности двигателя, так и по сцеплению в главной фрикционной муфте и на гусеницах. Поэтому целесообразно использовать .все возможные пути снижения общего сопротивления внедрению.

Тупой угол между заборной частью днища ковша и его задней стенкой определяется необходимым наклоном стенки при разгрузке и углом предельного поворота рукояти. При увеличении угла между днищем и задней стенкой уменьшается сопротивление отпору в период внедрения и незначительно увеличивается емкость ковша, но при этом соответственно возрастает вылет рукояти, а следовательно, опрокидывающий момент и момент сопротивления повороту рукояти.

Отрицательное влияние последнего фактора сказывается здесь в большей мере, чем в рассмотренном выше случае удлинения заборной части ковша.

Длина задней стенки ковша определяется необходимым положением ее разгрузочной кромки при верхнем положении ковша и, таким образом, зависит от способа разгрузки ковша. На рис. 32 сплошной линией показана форма ковша при разгрузке над бункером погрузчика, пунктирной — при работе без бункера.

Кроме ковша, тракторные погрузчики могут работать и с другими видами сменных рабочих органов.

На погрузчиках ЦИНСа предусмотрено укрепление на рукояти вместо ковша специального отвала бульдозерного типа (рис. 42). С этим рабочим органом машина может использоваться на выравнивании площадей открытых складов и строительных площадок, на планировке шлаковых отвалов, на засыпке ям и других подобных работах.

На рис. 43 изображена машина ЦИНСа с другим рабочим органом — разгрузителем, который также укрепляется на рукояти вместо ковша. При помощи этого устройства производится выгрузка сыпучих грузов методом сталкивания с автомобилей и железнодорожных платформ при открытых бортах.
На рис. 44 изображен погрузчик Т-107 с укрепленным на рукояти вилочным подхватом для погрузочно-разгрузочных работ и транспортирования бревен, труб и других длинномерных грузов. Машина часто используется также на погрузке леса из штабелей в железнодорожные вагоны; при этом сменная производительность ее составляет в среднем 120 м3.

Рис. 42. Машина ЦИНС с бульдозерным отвалом