Курсовая работа (т): Гидропривод поворота опорной тележки транспортного средства большой грузоподъемности с четырехкаскадной ошиновкой

Гидропривод поворота опорной тележки транспортного средства большой грузоподъемности с четырехкаскадной ошиновкой

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Автотракторный факультет

Кафедра «Детали машин»

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту на тему:

ГИДРОПРИВОД ПОВОРОТА ОПОРНОЙ ТЕЛЕЖКИ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА БОЛЬЩОЙ ГРУЗОПОДЪЕМНОСТИ С ЧЕТЫРЕХСКАТНОЙ ОШИНОВКОЙ

Разработал:

студент гр. 10110112

Пашукевич А.В.

Консультант: Капуста П.П.

Минск 2015

ВВЕДЕНИЕ

Зачастую какие-то особо крупногабаритные и тяжелые изделия можно перевозить только автомобильным транспортом. Для таких случаев предназначена специальная техника - многоопорные машины [1].

Современные полуприцепные и модульные транспортные средства - это сложные технические комплексы, созданные с использованием передовых в буквальном смысле высоких технологий, лучших материалов и оригинальных конструкторских решений в стремлении совместить функциональность конструкции с надежностью и минимальной собственной массой. Для автомобильных полуприцепов используют пневматические подвески, гидравлические маятниковые на тяжеловозах и рессорно-балансирные для эксплуатации в неблагоприятных условиях. Осевые агрегаты поставляют главным образом специализированные производители, такие как BPW, SAF, Gigant, а также масса производителей второго, третьего и прочих эшелонов на любой карман и вкус. Некоторые заводы, как, например, «Уралавтоприцеп», сами выпускают осевые агрегаты для определенных моделей полуприцепов, но в целом тенденция отрасли такова, что все производители прицепной техники переходят на стандартные решения, упрощая таким образом собственные производства[2].

Сегодня для перевозки многотонных конструкций не приходится делить их на части, а потом снова собирать на месте. Современные автомобили способны доставлять по назначению особо тяжелые грузы целиком. При этом прочность транспортного средства и точность его геометрических параметров остается неизменной. Для перевозки неделимых грузов сверхвысокой массы широко используются многоопорные автомобили, выпускаемые такими компаниями, как Scheuerle, Nicolas и Kamag, входящими в холдинг Transporter Industry International (TII); Cometto.

Чтобы тяжеловоз не разрушал дорожное покрытие, необходимо оптимально рассредоточить нагрузку по опорной поверхности трассы или инженерного объекта (моста, виадука и т.д.). Иначе говоря, транспортер должен быть многоопорным (многоколесным) с возможно более равномерным размещением опор. В свою очередь проезжаемость требует вписываемости автомобиля в габариты дорог и их кривизну, а для этого все колеса должны быть управляемыми, с поворотом на максимальный угол. Показатель удобства размещения, погрузки и разгрузки диктует определенные требования к платформе: максимальные размеры, переменную погрузочную высоту (по возможности малую) и т.д. [1].

По принципу построения все тяжеловозы схожи. Они представляют собой конструкцию из самоходных модулей с большим числом колес, напоминающую многоножку. Как правило, на одной из секций размещаются кабина и дизельный двигатель с системами, обеспечивающими привод колес всех модулей. Остальные секции используются как грузовые платформы в виде несущей решетчатой фермы. Каждая из колесных опор имеет два или четыре колеса, закрепленных попарно на короткой оси. Все опоры могут поворачиваться на 90°, часть из них являются ведущими. В качестве трансмиссии используется гидростатическая передача, гидродвигатели которой смонтированы в осях опор. На многоопорном автомобиле не случайно применяется гидростатическая трансмиссия - только она или ее электрический аналог может обеспечить привод всех основных силовых агрегатов тяжеловоза благодаря способности довольно просто подводить крутящий момент к любой точке машины. С помощью такого устройства обеспечивается привод колес, подъем и сохранение платформой горизонтального положения (горизонтирование), торможение транспортера. От двигателя мощность подводится непосредственно к валу насоса, который создает высокое (35-40 МПа) давление в нагнетающей магистрали. К ней подключены гидромоторы колесных опор. Предусмотрена возможность отбора потока жидкости для привода системы управления и подъема грузовой платформы. Валы гидромоторов соединены с ведущими колесами или встроены в ступицы колес. Отработавшая в двигателе и других системах рабочая жидкость по магистрали низкого давления снова поступает в насос. Необходимый запас рабочей жидкости хранится в резервуаре. Для компенсации утечки, а также для охлаждения масла трансмиссия оснащена системой подпитки и охлаждения, состоящей из подпиточного насоса, фильтров и охладителей рабочей жидкости. Гидростатические машины обратимы, т.е. могут работать как в режиме насоса, так и в режиме двигателя. Например, если автомобиль затормаживается, гидродвигатели при необходимости переходят на режим работы насоса, а насос - на режим работы гидродвигателя. В системе имеются предохранительные устройства для обеспечения безопасности обслуживающего персонала и грузов при аварийных разрывах шлангов и трубопроводов.

Каждая колесная опора представляет собой фасонный шарнирный рычаг, который крепится к раме платформы верхней частью с помощью поворотного круга. Нижняя подвижная часть может перемещаться по вертикали с помощью гидроцилиндра и соединяется с картером оси колес, к которым в свою очередь подводится крутящий момент от гидромотора. Одновременно гидроцилиндр подъемника служит гидропневматическим упругим элементом подвески. Ход подвески опоры изменяется в пределах от 300 до 1 000 мм. Грузоподъемность одной опоры с четырьмя колесами достигает 25 т.

Модульные опоры оснащаются шинами повышенной слойности (прочности), имеющими высокую несущую способность, но допускающими движение только на относительно небольших скоростях (из-за перегрева они могут выйти из строя). Обычная размерность колес как дорожного, так и внедорожного типа - 235x75 R17,5. На шоссе лучше работают шины 7,50 R15 и 8,25 R15. Совместить высокие нагрузки с необходимым коэффициентом сцепления позволяют цельнолитые резиновые колеса, но их нельзя эксплуатировать при температуре ниже 10°С. [1].

1.      ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Рассмотрим существующие конструкции ведущих компаний выпускаемые многоопорные автомобили: Scheuerle, Nicolas и Kamag, входящими в холдинг Transporter Industry International (TII); Cometto; Goldhofer; Trabosa; Faymonville и др.

1.1 Полуприцепы и модули фирмы ScheuerLe  <#"868398.files/image001.gif">

Рисунок 1 - Схема двухосной тележки фирмы ScheuerLe

располагает специальной запатентованной системой транспортировки лопастей, представляющей собой целую установку, с помощью которой можно манипулировать лопастью, регулировать ее положение так, чтобы вписываться в повороты. Головную часть весом, как правило, от 100 т перевозят на простых плоских постелях или постелях с захватом в торцы, как трансформатор. Мачта состоит из нескольких сегментов. Для их перевозки готовят специальные постели, похожие на балочные системы с «клювом». Эта система захватывает сегмент мачты с торцов, захваты опираются на поворотные столы, установленные на модулях. Система позволяет регулировать дорожный просвет, поднимая и опуская сегмент мачты для прохождения сложного участка. [3].

Рассмотрим схему четырех и шестиосной модульной техники фирмы ScheuerLe. [4].

Рисунок 2 - Схема четырехосной тележки фирмы ScheuerLe

Проблема удобства размещения, погрузки и разгрузки груза решается путем применения грузовой платформы больших размеров и обеспечением возможности переменной погрузочной высоты с помощью гидравлической системы опор.

На рисунке 3 представлена схема опорной тележки фирмы ScheuerLe:

Рисунок 3 - Схема шестиосной тележки фирмы ScheuerLe

В зависимости от требуемой грузоподъемности 2, 3, 4 или 6-осные транспортные модули можно сочленять друг с другом. Блок силовой установки (PPU) питает (подавая масло под давлением) гидростатический привод СПМТ для осуществления приводных, рулевых и подъемных операций. Электронная система руления регулируется с помощью бортового компьютера, который можно конфигурировать для управления отдельным транспортным средством или группой модулей, составленных в транспортную систему.

1.2 Полуприцепы и модули фирмы Nicolas

Автомобильными полуприцепами занимается компания Nicolas, вместе с Scheuerle входящая в промышленную группу TII. Одна из последних разработок Nicolas - полуприцепы серии Superflex на гидравлической подвеске с увеличенным до 650 мм ходом подвески и углом поворота осей 60°. Интересным является решение с возможностью переустановки осей для оптимизации центра тяжести или их полного удаления в случае ненадобности. Перед перевозчиками часто стоит проблема: как при очень длинном грузе не допустить перегруза гусака при удлинении прицепа. Nicolas подошла к решению этой проблемы творчески, сделав передние две оси по всему «телескопу» передвижными. Перевозчик может сам выбрать позицию двух осей, разместив нагрузку на оси оптимально. Две оси можно ставить в интервале 0,5 м по всей длине «телескопа». На рисунке 4 представлен модуль фирмы Nicolas. [3].

Рисунок 4 - модуль фирмы Nicolas.

Компания Faymonville в зависимости от типа и назначения автомобильного полуприцепа комплектует его рессорной, пневматической или гидравлической подвеской производства BPW, SAF или Gigant. Наиболее распространена пневматическая подвеска с колесами размером 17,5-19,5 дюймов. Таким типом подвески комплектуют полуприцепы серий Megamax и Multimax. Для линейки высокорамных полуприцепов Tundramax используют рессорно-балансирную подвеску. Полуприцепы серий Multimax, Megamax и Variomax могут быть оснащены гидравлической подвеской.

На модульных транспортных средствах используют гидравлическую маятниковую подвеску. Faymonville выпускает две серии модулей: 2-6-осных несамоходных Modulmax и 3-6-осных самоходных Powermax. Самоходные и несамоходные модули стыкуются друг с другом. Кроме того, в составе транспортного средства с модулями Powermax можно использовать модули других производителей, совместимые по стыковочным узлам. При этом гидросистема несамоходного модуля - подвеска и рулевое управление - подключается к самоходному и работает так, как будто это модуль Faymonville. Эта особенность модулей Faymonville дает возможность перевозчикам планировать свой бюджет с максимальной эффективностью.

1.3 Полуприцепы и модули фирмы Kamag

Специализация компании Kamag - нестандартные, крупногабаритные, тяжелые многоколесные транспортные средства промышленного назначения (самоходные модульные трейлеры), а также специальные шасси, грузовики и тягачи. По сравнения с существующим, третьим поколением самоходных модульных трейлеров с максимальной нагрузкой на ось 40 тонн, новое, четвертое поколение SPMT рассчитано на осевую нагрузку 48 тонн при использовании массивных шин повышенной эластичности и шин из вспененного материала. Модульная конструкция обеспечивает продольную и/или поперечную стыковку автоплатформ, которые предлагаются в исполнениях с 2…8 осями.

Самоходные трейлеры Kamag отлично зарекомендовали себя в течение многих лет практической эксплуатации. Специальные технологии обеспечивают максимальную маневренность и рассчитаны на тяжелые условия автоперевозок на большие расстояния.представляет собой инновационную транспортную концепцию, созданную на базе проектно-конструкторской платформы группы компаний Transporter Industry International. Платформа Scheuerle-Kamag K25 предлагает наибольший изгибающий момент среди конкурентов, самый большой объем масла в своем классе, легкий доступ к поперечным рулевым тягам, устойчивую к износу конструкцию, усиленную многодисковую муфту сцепления и широкую гамму дополнительных принадлежностей.

Рисунок 5 - Платформа Scheuerle-Kamag K25

Серия Scheuerle-Kamag K22 имеет платформу небольшой высоты и отличается высокой грузоподъемностью. При минимальной высоте платформы 770мм в опущенном состоянии даже очень высокие грузы, размещенные непосредственно на прицепе-платформе, могут свободно проходить под мостами и высоковольтными линиями.

Рисунок 6 - Серия Scheuerle-Kamag K22

2.      ВЫБОР АНАЛОГА И ПРОТОТИПА ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Для выбора аналога рассмотрим одну из самых известных итальянских компаний Industrie COMETTO S.p.A. для перевозки тяжелых, негабаритных строительных грузов.

Итальянская компания Industrie COMETTO S.p.A. для перевозки тяжелых, негабаритных строительных грузов предлагает в первую очередь свои модульные самоходные и несамоходные прицепы двух серий - MSPE и 1MS-MSPM. Серия 1MS-MSPM представляет собой стандартизированные базовые модули с возможностью боковой и торцевой стыковки и подсоединения гусака или тягового дышла. Надежная подвеска с осями маятникового типа благодаря своему увеличенному ходу и большому углу поворота спокойно переносит плохое состояние дорожного покрытия, выбоины и ухабы. Внедрение в систему модуля с приводными осями MSPM и установка силового агрегата смогут превратить несамоходную транспортную систему в самоходную. Серия MSPE в отличие от упомянутой выше серии изначально является самоходной. Ее модельный ряд состоит из модулей с нагрузкой на ось 40, 50 и 60 т, имеющих бескамерную резину (полиуретановое наполнение не используется). Эти модули имеют электронную систему рулевого управления, обеспечивающую высочайшую маневренность. Область применения данных модулей существенно расширяется за счет применения гибридного силового агрегата. Стоит также отметить, что обе серии можно стыковать друг с другом, а управление осуществляется с радиопульта.

Фирма «COMETTO» при создании многомодульного транспортера грузоподъемностью до 1 880 т использовала определенное количество активных и пассивных (не имеющих привода) модулей.

На сегодня Industrie Cometto SPA входит в число крупнейших мировых компаний, специализация которых - проектирование, конструирование, производство и продажа транспортировочных систем для перевозки сверхтяжелых грузов. Cometto идет в ногу со временем в плане складывающейся в нефтехимической и судостроительной промышленности тенденции - производить составляющие элементы как можно более законченного вида и в готовом виде транспортировать их на место установки.

Самоходные модули Cometto с электронным управлением позволяют сконфигурировать мобильную подъемную платформу практически любых размеров и формы с грузоподъемностью в несколько тысяч тонн. Аренда SPMT-модулей Cometto позволит решить практически любую задачу по транспортировке блочных конструкций для нефтяных платформ, химической и металлургической промышленности.

Основные характеристики СПМТ-модулей Cometto:

.        Ширина подходит для перевозки в стандартных контейнерах FLATRACK, что существенно снижает затраты на транспортировку, стоимость аренды СПМТ снижается.

.        Односкатные колесные пары, установленные на модулях СПМТ имеют повышенную несущую способность оси и отличную проходимость в экстремальных условиях.

.        С помощью электронной системы управления поворотом можно легко выполнять маневры транспортировочной системы с большим количеством составляющих модулей.