Исследование условий эксплуатации и причин выхода из строя фронтальных автопогрузчиков

В1СНИК ПРИАЗОВСЬКОГО ДЕРЖАВНОГО ТЕХН1ЧНОГО УН1ВЕРСИТЕТУ

Вип. № 15

2005 р.

УДК 629.065

Суглобов В.В.1, Лаврик В.П.2, Нефедов И.А.3

ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ПРИЧИН ВЫХОДА ИЗ СТРОЯ

ФРОНТАЛЬНЫХ АВТОПОГРУЗЧИКОВ

Исследованы условия эксплуатации погрузчиков в морс па портах Украины и виды дефектов грузоподъёмника. Произведен расчет вертикального грузоподъемника с определением выносливости соединения опоры катков с рамой по допускаемым напряжениям.

В последние годы, в связи с увеличением массы перегружаемых грузов в морских портах Украины и стран СНГ наблюдаются резкое увеличение поломок фронтальных автопогрузчиков (далее погрузчиков) в течение малого периода эксплуатации. Данная проблема решается в портах путем проведения аварийных и текущих ремонтов, однако это не позволяет продлить срок эксплуатации погрузчика на длительный период.

Анализ научных публикаций свидетельствует, что данной проблеме уделяется много внимания, однако, недостаточно изученными являются взаимодействие сил. действующих на погрузчики при различных режимах его эксплуатации [ 1,2|.

В связи с вышеизложенным целью данной статьи является исследование условий эксплуатации погрузчиков и причин выхода из строя грузоподъемника погрузчика.

Исследование работы погрузчиков свидетельствует о том, что они имеют широкий спектр использования в различных отраслях промышленности Украины. Наиболее интенсивное их использование наблюдается при погрузочно-разгрузочных работах в портах для перегрузки и складирования штучных грузов (слябы, рулоны, контейнеры и т.д.) |3|. Широкое применение получили погрузчики следующих зарубежных фирм: "Тойота" (Япония). "Валмет" (Финляндия), Сису (Финляндия). "Кальмар" (Финляндия). "5МУ" (Швеция), и т.д. (табл. 1).

Таблица 1 - Технические характеристики фронтальных автопогрузчиков

Показатели

Наименование Грузоподъем- Высота подъема Габариты, мм (длина, ширина, Масса

ность. т груза, м высота) ? 1

Тойота 02-5Г040 (Япония) 4.4 5 4135x1840x2340 7.2

Тойота 02-5 ГО 100 (Япония) 10 4.5 5510x2840x2340 13.53

Валмет Т02512 (Финляндия) 25 4 6495x4065x3050 35.75

Валмет ТО 1612 (Финляндия) 16 4 2970x2510x5800 24

Сису ТЭ1809 (Финляндия) 18 4 5340x3470x2380 24.5

Кальмар ОСО-320 (Финляндия) 32 4 6675x4560x3410 39.8

Кальмар ОСО-280 (Финляндия) 28 4 6675x4560x3410 38.1

ЯМУЗЬ16 (Швеция) 16 4 5455x3700x2550 22.4

БМУ 5Ь42 (Швеция) 42 5 7780x5000x4150 51.1

1 ПГТУ. д-р техн. наук. проф.

" ПГТУ. канд. техн. наук, доцент

3 МГМТП. инженер

Эксплуатация погрузчиков происходит при низких температурах, в условиях повышенной влажности, запылённости, в агрессивных средах и режимах динамических перегрузок, которые проявляются при транспортировании с непостоянной скоростью движения, резких разворотах и поворотах с грузом, передачи груза с вил на вилы погрузчика, в случае преодолении препятствий в процессе движения.

Обследование погрузчиков с различным сроком эксплуатации выявило следующие неисправности грузоподъёмного механизма (табл. 2). На основании проведенного анализа неисправностей погрузчиков с различным сроком эксплуатации следует, что наиболее часто встречающимися дефектами являются трещины подвижной, неподвижной рамы в области соединения бокового листа с опорами направляющих катков (рисЛ).

Таблица 2 - Анализ характерных дефектов в конструкции погрузчиков

Вид дефекта Место расположения дефекта

Износ Износ рабочих поверхностей наружной или внутренней рамы.

Выкрашивание Поверхностей катания роликов и катков рам и кареток.

Поломка Вилы погрузчика.

Трещина Металлоконструкция рам, вилы погрузчика, плита каретки.

Срез Опор катков рамы, крепёжных элементов.

Изгиб Изгиб наружной или внутренней рамы.

Обрыв на сварке Металлоконструкция рам, место сварки опоры катка и боковых листов рамы.

Вмятина Металлоконструкция рам

Заклинивание, заедание Гидроцилиндры грузоподъёмника, ролики и катки рам

Перетирание Блоки, цепи.

Выявленные трещины расположены в сварных швах и зоне сплавления профиля рамы, в сварных швах кронштейна стоек гидроцилиндров и опор направляющих катков [2]. Ремонт 8 виде разделки и повторной сварки не решает проблемы долговечности работы узлов.

а) б) в)

Рис. 1 — Дефекты металлоконструкции грузоподъемникам) трещина бокового листа рамы в области опоры катка (вид изнутри); б) срез опоры катка по зоне сплавления; в) вид бокового листа рамы после среза опоры.

1 — трещина бокового листа рамы; 2 - зона сплавления.

В морских портах, при производстве погрузо-разгрузочных работ различной номенклатуры грузов, наиболее часто используются погрузчики грузоподъёмностью 16 т.

Для подтверждения причин выхода из строя данных погрузчиков произведен инженерный расчет нагружения вертикального грузоподъемника с определением выносливости соединения опоры катков с рамой [4,5].

Рамы грузоподъемников зарубежных изготовителей погрузчиков выполняются из качественной стали 15Г2С [2], что подтвердил выполненный химический анализ.

Для расчета выносливости соединения опоры катков с рамой на рис. 2 представлены расчетные схемы механизма подъема груза (рис.2а) и нагружения опоры катка (рис. 26).

Поскольку на консоль действует переменная нагрузка, то проверка выносливости соединения выполняется в двух опасных сечениях: сечение среза углового шва и сечение в месте перехода от цилиндра к концам шва [5].

Расчет производится по нижнему катку рамы, так как он подвергается более сильным динамическим нагрузкам.

Результаты проведенного расчета представлены в таблице 3.

М

7 Л i Г S -2Р" /— 2

a s. \ =1 - 3 4

Л Г 2Рк, SJ Л 6 yU \ х (ж

i . 0 Ч 'к Pn. \ 4— 5

<1—ь—

О

d

i« i

^ V

а)

б)

Рис. 2 - Расчетные схемы: а) схема вертикального грузоподъемника: б) расчетная схема нагружения опоры катка.

1 - рама автопогрузчика: 2 - каретка; 3 - гидроцилиндр наклона вил: 4 - груз: 5 - вилы погрузчика; 6 - каток рамы грузоподъемника; 7 - каток каретки: РР - нагрузка на каток рамы: Рк

- нагрузка на каток каретки: Gk - сила тяжести от массы каретки; Рф - сила тяжести от массы груза: ЦТ - центр тяжести груза; 1|< - расстояние от центра катка до центра тяжести каретки: 1, р

- расстояние от центра катка до центра тяжести груза: Ьр - расстояние по вертикали между осями катков рамы: bk - расстояние по вертикали между осями катков каретки: М -изгибающий момент, действующий на опору катка; А-А - сечение среза углового шва: Б-Б -сечение в месте перехода от цилиндра к концам сварного шва.

Таблица 3 - Результаты расчета нагружения вертикального грузоподъемника с определением выносливости соединения опоры катков с рамой

Наименование показателя Единица измерения Результаты расчета

Нагрузка на каток рамы, Рр кН Рртах= 156,65 Ppmin= 10.14

Напряжение в сварном шве от действия момента, тм мПа тмтач= 152.63 хм™" = 9.88

Напряжение в сварном шве от силы Рр, тр мПа тртах = 30,71 xpmin = 1.98

Рез\ льтирующее напряжение в сварном шве. тро;1 мПа т,х,тах= 155,68 ТреГ"= 10,07

Коэффициент асимметрии цикла, г - г = 0.065

Коэффициент понижения допускаемых напряжений, у - у = 0,473

Допускаемое напряжение т' мПа г'],. = 113.52

Как показывают расчеты, условие выносливости для рам, изготовленных из низколегированных сталсй, рассчитывается по формуле |5|:

гтах <И .

реп L Jf

Данное условие не выполняется, так как максимальное результирующее напряжение на срезе в сварном шве Треч™14 — 155,68 мПа превышает допускаемое напряжение [г']г — 113.52 мПа. что приводит к появлению дефектов в конструкции грузоподъемника.

Дальнейшее развитие исследований в направлении повышения эксплуатационной надежности работы погрузчика состоит в оптимизации конструктивных параметров рамы грузоподъемника погрузчика на основе исследований динамических нагрузок действу ющих на погрузчик методом конечных элементов.

Выводы

1. Результаты обследования погрузчиков, эксплуатируемых в условиях морских портов, выявили характерные виды дефектов: трещины рамы, выкрашивание поверхности катка, износ рабочих поверхностей рам и др.

2. На основании теоретических и практических исследований разработана новая конструкция опоры катка рамы и технология его сварки, которая позволит предотвратить выявленные дефекты.

3. Для выявления причин появления дефектов в металлоконструкции рамы грузоподъемника погрузчика предлагается использование расчета нагружения вертикального грузоподъемника с определением выносливости соединения опоры катков с рамой, т.к. предложенный расчет точно отражает допу скаемые напряжения.

4. Предложенные теоретические разработки предлагаются для дальнейшего исследования оптимизации конструктивных параметров рамы грузоподъемника погрузчика.

Перечень ссылок

1. Погрузчики: Справочник / Г.П. Ефимов, H.A. Алепин. М.А. Зискинд. Я. Г. Каковский, И.И. Мачульский. - М.: Транспорт. 1989. - 240 с.

2. Использование, обслуживание и ремонт портовых перегрузочных машин / 1\.П. Кондратьев, Е.Д. Михайлов. В.П. Свирский, СБ. Стоянов. H.A. Толев. КМ. Дроздова. - М.: Транспорт, 1982. - 326 с.

3. Цициашвилли М.Ю. Грузозахватные устройства и приспособления для механизации портовых перегрузочных работ М.КХ ¡{ициашвилли. - М.: Транспорт. 1983. - 192 с.

4. Векслер В.М. Проектирование и расчет перегрузочных машин (погрузчики и вибропогрузчики) / ЯМ Векслер, Т.И.Муха. -Л.: Машиностроение. 1971.-320 с.

5. Серен ко А.Н. Расчет сварных соединений и конструкций. Примеры и задачи. / А. Н. Серен ко, М.Н. Крумбольдт, КВ. Багряпский. - К.: Вища школа, 1977,- 336 с.

Статья поступила 14.04.2005