Расширение технологической возможности минипогрузчика МКСМ-800 с разработкой устройства для фрезерования дорожных покрытий

Шнековый перегружатель грунта предназначен для засыпки небольших  траншей по ходу движения машины. Перегружателями  грунта оборудуют машины мощностью 30-45 кВт.

Дорожная фреза для холодного  фрезерования асфальтобетонных покрытий монтируются на стреле погрузчика. Демонтаж и замену фрезы на другое оборудование выполняет человек за 5 мин. Фреза, установленная на погрузчике массой 2300 кг с двигателем мощностью 32 кВт (модель 4610 фирмы "Gehl") может обработать полосу покрытия шириной 100-400 мм, с глубиной фрезерования до 120 мм. На фрезерном барабане расположен 41 резец, срок их службы равен 200 ч. Производительность фрезы при обработке полосы шириной 300 мм и глубине фрезерования 50 мм около 700 м2 поверхности покрытия за 8 ч работы.

Плужно-роторный снегоочиститель используют в коммунальном хозяйстве для чистки тротуаров и улиц с формированием снежных валков. Снегоочистителем оборудуют машины массой 1,5-3 т и более. Мини-погрузчик фирмы "Lanz" массой 3 т с двигателем мощностью 40-54 кВт, оборудованный плужно-роторным снегоочистителем, имеет рабочие параметры: ширину захвата 1850 мм, производительность 2000 м3/ч, максимальную дальность выброса снега 20 м.

 

 

 

1.3 Обзор современных моделей  минипогрузчиков

 

 

Ведущую роль в мире по производству УМП занимает компания Bobcat (США), которой приходится более 50% мирового рынка УМП. Среди производителей УМП у Bobcat наиболее широкий модельный ряд - 11 моделей грузоподъемностью от 318 до 1400 кг (рисунок 1.3). В основном на машинах применяются двигатели Kubota, мощность которых сообразно грузоподъемности составляет 22-83 л.с. Для минипогрузчиков Bobcat предлагает более 50 видов быстросменных навесных оборудований, среди которых двухчелюстной ковш, вирброкаток, фрезы для резки природного камня, бетона или асфальта, бетононасос, измельчитель пней, подметальная щетка с бункером, грейдер, кусторез, пересадчик деревьев, грабли и т.д.

Минипогрузчики "Bobcat" имеют существенные достоинства: высокая маневренность  в сочетании с малыми размерами  и 4-колесным приводом, благодаря которому машины обладают высокой проходимостью. На погрузчиках "Bobcat" установлено устройство для надежного крепления любого сменного рабочего оборудования (за 3 минуты одним оператором демонтируется какое-то одно оборудование и монтируется другое, нужное в данный момент для выполнения конкретной работы). Они могут работать в очень стесненных условиях, проезжать через узкие двери и проемы высотных зданий, работать при загрузке зерном трюмов кораблей, на очень малоразмерных стройплощадках, на станциях метрополитена.

 

Рисунок 1.3. Минипогрузчик Bobcat S300 (США)

 

Компактность гидросиловых установок  мини-погрузчиков "Bobcat" достигается  применением трехсекционных насосов  и непосредственным соединением  их гидромоторами. Трехсекционный гидронасос имеет две аксиально-плунжерные секции с подачей по 63 л/мин, они рассчитаны на давление 24 МПа, каждая из них питает соответствующих бортовой высокомоментный гидромотор привода колес левой и правой стороны. Третья секция лопастного типа рассчитана на давление 15,1 МПа и подачу 43,5 л/мин, она питает привод рабочего оборудования.

Компания Locust (Словакия) выпускает  модели  Locust L 752 грузоподъемностью 750 кг (Рисунок 1.4), Locust L 1203 грузоподъемностью 1200 кг, Locust L 853 и L 903 грузоподъемностью  соответственно 850 и 900 кг. Погрузчики Locust обладает современным удобным дизайном: высокая дверь вместо типового «танкового» люка, легкое и острое управление джойстиками с сервоприводом, гидропривод с LUDV-системой распределения потока независимо от давления нагрузки и зубчатая бортовая передача вместо цепной. Ассортимент сменного оборудования расширен, прежде всего за счет второго, дополнительного гидроконтура навесного оборудования, позволяющего использовать сложную гидрофицированную навеску – экскаватор, грейдер и т. п. Для Locust доступны основной ковш, поворотный отвал, снегоуборщик (аналогичен МКСМ) и дорожная щетка в зимнем исполнении.

Caterpillar (США) предлагает 10 моделей  погрузчиков грузоподъемностью от 635 до 1225 кг, с двигателями мощностью 51-80 л.с (Рисунок 1.5). Заслуживает внимания тот факт, что сменные рабочие органы, которых около полутора десятков наименований, имеют модификации, различающиеся рабочими параметрами. Таким образом, количество вариантов навесок увеличивается в несколько раз.

 

Рисунок 1.4. Минипогрузчик Locust L 752 (Словакия)

 

Рисунок 1.5. Минипогрузчик Caterpillar 257B (США)

 

Минипогрузчики Bobek чешской фирмы «Novotny» выпускаются трех моделей - грузоподъемностью 800, 1000 и 1200 кг (Рисунок 1.6). Машины комплектуются сменными рабочими органами и устройством для их быстрой замены. На них применяются двигатели Zetor и гидравлика Bosch-Rexroth.

Минипогрузчики Doosan (Рисунок 1.7) корейской фирмы Doosan Infracore оснащены дизельными двигателями фирмы Cummins – одного из основных производителей дизельных двигателей. Конструктивные особенности моторного отсека  минипогрузчика Doosan обеспечивают максимальный доступ к двигателю во время техобслуживания. Для достижения максимальной функциональности и универсальности минипогрузчика Doosan, специалистами компании «АСМ» было спроектировано специальное дополнительное устройство – SSL адаптер. Основным назначением SSL – адаптера является соединительная функция между минипогрузчиком Doosan и рабочими навесками российского производства (например от МКСМ – 800): отвалы, ковши, вилы, коммунальные щетки и многое другое.    

Габаритные размеры минипогрузчика Doosan позволяют проникать в проемы менее 2 метров, кроме этого минипогрузчики Doosan плавно изменяют скорость и направление движения, разворачиваясь на месте.

 

Рисунок 1.6. Минипогрузчик Bobek 861 (Чехия)

 

Рисунок 1.7. Минипогрузчик Doosan SSL 440 PLUS (Корея)

 

Выпуск УМП в России началось в 1991 году, когда Курганмашзавод начал  производство лицензионных минипогрузчиков МКСМ-800 (рисунок 1.8) грузоподъемностью 800 кг. Прообразом МКСМ-800 стал UNC 060 словацкого предприятия «ZTS Detva». В дополнение к базовому словацкому двигателю Zetor жидкостного охлаждения МКСМ-800 может быть укомплектован немецким воздушным мотором Hatz. Помимо большей мощности, 53 л.с. против 46 л. с, он обладает втрое большим ресурсом (18000 моточасов). МКСМ-800 обладает довольно внушительным ассортиментом навесного оборудования, в числе которого несколько типов ковшей, поворотный отвал, приспособления для зимнего и летнего содержания дорог, вилы, буровое оборудование, бетоносмеситель, ковшовое и траншейное экскаваторное оборудование и еще ряд опций. Основной ковш МКСМ-800 имеет объем 0,5 куб.м. и ширину 1730 мм. Есть возможность оснащения съемными гусеницами.

 

Рисунок 1.8. Минипогрузчик МКСМ-800 (Россия)

 

Другим Российским изготовителем УМП является Уралвагонзавод (УВЗ), в котором производится погрузчики ПУМ-500 грузоподъемностью 500 кг. Этот погрузчик с 30-сильным двигателем Владимирского моторотракторного завода и с двигателем Hatz мощностью 32 л.с. Вторая модель, выпускаемая УВЗ, - ПУМ-800 грузоподъемностью 800 кг. В планах УВЗ выпуск погрузчиков нового поколения грузоподъемностью 600 и 1250 кг. Номенклатура сменного рабочего оборудования мини-погрузчиков ПУМ-500 (рисунок 1.9) и ПУМ-800 насчитывает около 20 видов навесок, позволяющих механизировать широкий спектр строительных и других работ.

На белорусской фирме «Амкодор»  в 2005 году проведена модернизация ранее выпускавшейся модели Амкодор-208. Грузоподъемность машины повышена с 800 до 1050 кг, мощность двигателя увеличена до 60 л. с, установлена гидравлика итальянской фирмы «Bondioli». Модернизированный Амкодор-208В (рисунок 1.10) имеет гидравлический адаптер, позволяющий оператору, не выходя из кабины, за одну-две минуты менять рабочие органы, коих насчитывается 14 наименований: различные ковши, отвалы, вилы, захваты, крюк, щетка, бетоносмеситель, гидромолот, бур, фрезерно-роторный снегоочиститель.

 

Рисунок 1.9. Минипогрузчик ПУМ-500 (Россия)

 

Рисунок 1.10. Минипогрузчик Амкодор-208В (Белоруссия)

 

 

 

1.4 Анализ конструктивных исполнений УМП и тенденции их развития

 

 

Компоновочная схема УМП включает в себя заднее расположение двигателя на сварной коробчатой раме (рисунок 1.11), в лонжеронах которой размещаются гидрообъемная трансмиссия, насос и распределитель гидропривода рабочего оборудования, бортовые передачи, баки для топлива и рабочей жидкости. В нее входят рабочее место оператора и широкая номенклатура сменного рабочего оборудования. Управление осуществляется за счет проскальзывания колес — «бортовой поворот»  (Skid Steer) .

 

1 – стойки для монтажа стрелы и гидроцилиндров ее подъема; 2 – отделение двигателя; 3 – отделение гидрообъемной трансмиссии; 4 – бак для гидрожидкости; 5 – боковые плиты; 6 – поперечная балка

Рисунок 1.11. Унифицированная рама УМП

 

Одним из основных достоинств конструктивной схемы УМП является высокая маневренность, характеризующаяся способностью разворота  в пределах своего максимального  габарита по длине. Эффективность осуществления  поворота посредством проскальзывания  колес в основном зависит от следующих факторов: отношения между шириной колеи к расстоянию между осями и параметра распределения массы УМП по осям. По данным фирмы «Clark Bobcat», при отношении между шириной колеи к расстоянию между осями меньше единицы поворот нестабилен и УМП обладает малой грузоподъемностью, при отношении много больше единицы требуется значительная мощность для осуществления поворота, снижается маневренность, но УМП обладает хорошей грузоподъемностью. Исходя из этих соображений для УМП рекомендуется величина этого отношения, немного больше единицы.

Существенное влияние на маневренность оказывает перераспределение массы по осям. Параметр перераспределения нагрузки на ось УМП (отношение нагрузки на заднюю ось к нагрузке на переднюю ось) находится в пределах: с пустым ковшом от 1,77 до 2,13 при тенденции к уменьшению с ростом эксплуатационной массы машины; с загруженным ковшом от 0,46 до 0,67. По данным исследований фирмы Clark (CШA), в незагруженном положении примерно 70% массы УМП приходится на ее заднюю часть и 30% — на переднюю. При этом погрузчик поворачивается вокруг задней оси.

В загруженном положении перераспределение  имеет обратный характер: 70% массы  на переднюю ось и 30% на заднюю. Центр  поворота смещается в сторону  более загруженной оси. При других параметрах перераспределения массы по осям УМП буксует всеми колесами и поворота не происходит. Низкое расположение центра массы машины обеспечивает возможность ее работы на участках с большими уклонами и иметь высокую проходимость. Высокая маневренность, наряду с небольшими габаритами, определяет основное функциональное предназначение машины — работу в стесненных условиях. Наличие разнообразных сменных рабочих органов позволяет обеспечить коэффициент использования в течение смены до 0,8.

На УМП применяют различные  типы ДВС воздушного и жидкостного  охлаждения, используя в качестве топлива бензин, жидкий пропан или дизельное топливо. Ввиду высокой экономичности наибольшее распространение для данного типа машин получили 1–4 цилиндровые дизельные двигатели (КПД достигает 45%)- Мощность двигателя    находится в пределах 7,5—55,2 кВт при  массе УМП 650—3608 кг соответственно.

Погрузочное оборудование машины выполняется  в виде коробчатой или цельнолистовой стрелы и различных по функциональному предназначению ковшей. Привод осуществляется от двух гидроцилиндров подъема опускания стрелы и одного или двух гидроцилиндров поворота ковша. Для обеспечения стабилизации ковша при подъеме стрелы и увеличения углов разгрузки и запрокидывания рабочее оборудование имеет рычажную систему. На некоторых моделях УМП выравнивание ковша осуществляют установкой дополнительных гидроцилиндров или с помощью автоматической следящей гидравлической системы, работающей только в режиме подъема стрелы. Для увеличения высоты разгрузки ковша некоторые фирмы выполняют рабочее оборудование четырехзвенным, что обеспечивает также более высокую грузоподъемность УМП за счет рационального перемещения центра массы машины.

Ковши и дополнительные рабочие  органы навешиваются на стрелу при помощи специальных быстросъемных устройств, управляемых автоматизирование или фиксируемых вручную. В качестве дополнительного оборудования УМП снабжаются гусеницами, обеспечивающими повышенное тяговое усилие и управляемость машины па скользких дорогах и влажных глинистых грунтах. Создаваемое при этом малое удельное давление на грунт увеличивает проходимость в любое время года.

УМП снабжаются: вилами для погрузки блочных грузов (тюков соломы); отвалами для планировки грунта; грейферными захватами различного назначения (для очистки, транспортировки); кирковщиком задней навески; канавокопательным п экскаваторным оборудованием; шнекобурильной головкой; роторным устройством для подметания и очистки от снега; планировщиками поверхности с фрезерным рабочим органом; гидравлическим или пневматическим молотом для разрушения негабаритных грузов, бетона и кирпичной кладки; крановым гуськом; граблями; устройством для пересадки деревьев; кормораздатчиком и емкостями для бетона и вяжущих жидкостей при строительстве дорог.

Бортовые передачи УМП выполняются  в виде: шестеренных трехрядных редукторов; двухрядных цепных передач с натяжной станцией или с цепями предварительного натяга.

На некоторых моделях используются конические редукторы с карданными передачами. Привод осуществляется от встроенных на колеса гидромоторов. Отдельные модели имеют привод с двумя скоростными режимами. Машина управляется из кабины при помощи одного или двух рычагов и педалей. Каждый из рычагов предназначен для управления одним из бортов УМП, педали — для управления рабочим оборудованием. На некоторых машинах для управления применяют гидравлический сервопривод. При этом оно осуществляется при помощи двух рукояток. Одна из них предназначена для управления движением машины, другая — рабочим оборудованием. Все модели имеют дополнительный стояночный тормоз (механический). Для обеспечения безопасности оператора на УМП ставят блокировочные механизмы педалей, которые самоблокируются при отсутствии оператора на рабочем месте.