Автомобиль самосвал: устройство

Современный автомобиль самосвал устроен таким образом, что процесс погрузки-разгрузки механизирован. Условно, самосвал можно разделить на две части: шасси с кабиной и самосвальная механическая установка. Металлическая платформа, закреплённая на раме машины, наклоняется либо назад, либо вбок под углом 45-55градусов. Сначала выпускали бортовые грузовые автомобили, а затем, на их основе, начали производить самосвалы.

Автомобиль самосвал бывает двух видов: дорожный и карьерный. Дорожный предназначен для дорожных работ, строительства и пр. Грузоподъёмность составляет 20-40 тонн, а количество осей 2-4 штуки. Этот тип самосвалов подразделяется на виды, в зависимости от признаков: число осей, грузоподъёмность, наклон кузова. Карьерные самосвалы применяются при разработке и добыче полезных ископаемых. Их грузоподъёмность выше, чем у дорожных (30-363 т). Используются при перевозке сыпучих или кусковых пород и при строительстве больших объектов.

Устройство самосвала.

Безусловно, главная часть автомобиля типа самосвал – устройство «платформа». От её конструкции зависит назначение автомобиля. Она представляет собой ёмкость для погрузки с очень низкими бортами. К ней предъявляются определённые требования универсальности, так как на ней порой перевозят не только сыпучие материалы, но и штучные грузы. Например, автомобиль ЗИЛ-ММЗ-554М имеет платформу, которая устроена также, как и платформа бортовой машины, однако есть отличие в том, что ЗИЛовская платформа имеет повышенную прочность и используется при экскаваторной погрузке навалочных грузов. Особенность этой модели, как и других подобных сельскохозяйственных машин, заключается в наличие съёмных бортовых уплотнителей, чтобы избежать потерю зерна, и тента для укрытия груза от ветра.

Существуют и более узкие требования к конструкции платформ в случае, если идёт развитие массовой перевозки какого-то одного вида груза.

На карьерных самосвалах (КрАЗ, КамАЗ) должны устанавливаться платформы, способные выдерживать огромные ударные нагрузки. При разработке платформ учитывают свойства грузов и уже отсюда высчитывают полезный объём конструкции. Задача при проектировании платформы состоит в том, чтобы при минимальных затратах создать оптимальную силовую схему конструкции. Также нужно учесть высокую технологичность, применение автоматического способа сварки, правильно выбрать материалы. Основная нагрузка на платформу приходится при подъёме от воздействия помещённого на платформу груза и усилия гидроцилиндра подъёмного механизма.

Теперь рассмотрим более детально автомобиль, устройство которого описывается в данной статье. Буртовой цилиндр является одним из двух типов телескопических гидроцилиндров одностороннего действия, которые выполняют главную роль в гидроприводе подъёма платформы. Выдвижные звенья двигаются до упора торцовых поверхностей буртов, которые расположены во внутренних поверхностях звеньев и корпуса. Вверху корпуса и выдвижных звеньев расположены верхние чугунные направляющие, состоящие из трёх секторов. Внизу звеньев установлены нижние чугунные направляющие, состоящие из двух частей.

Движение и управление платформой обеспечивается гидросистемой «Татра» из кабины водителя при помощи воздухораспределительного крана рычагом управления через тяги. Этот механизм имеет два телескопических гидроцилиндра, расположенных на опорной плите, оснащённой предохранительным устройством, чтобы ограничивать максимальный угол наклона. Бак с маслом и фильтром соединяется с насосом, имеющим привод от коробки передач, и посредством распределительного крана и распределительного золотника сообщается с гидроцилиндрами.

Гидроцилиндры могут располагаться как перед платформой, так и под ней. Гидравлический подъемный механизм КамАЗа состоит из насоса, гидроцилиндра, расположенного перед платформой, крана управления, коробки отбора мощности, масляного бака с фильтром и предохранительным клапаном, пневмокамер, электропневмо-клапанов и клапана ограничения угла подъема платформы. А у самосвалов МАЗ-0 гидравлический подъёмный механизм состоит из телескопического гидроцилиндра одностороннего действия, расположенного под платформой, перепускного (ограничительного) клапана, масляного бака с фильтром, пневмораспределительного крана, насоса НШ-, коробки отбора мощности.

Для возможности разгрузки на самосвалах установлены буксирные приборы, гидро-, пневмо- и электровыводы. КамАзы снабжены дистанционным управлением, так как они имеют откидывающуюся кабину, затрудняющую использование механического привода.

Три положения платформы (подъём, опускание и остановка в любом положении) обеспечивается рычажным механизмом, который состоит из балансира и рычагов. Чтобы предотвратить опрокидывание и возврат платформы, она снабжена пружинно-цепным ограничительным устройством.

Самой распространённой группой является автомобиль самосвал, устройство которого содержит принудительный подъём платформы. Он осуществляется силой человека или стационарным источником энергии (например электросеть). Преимущество состоит в том, что можно производить погрузку и разгрузку в любом месте, вне зависимости от другого источника. Механизм такого типа облегчает работу. Подобные механизмы используются на автомобилях с малой грузоподъёмностью, работающие на небольших хозяйствах.

На некоторых моделях самосвалов устанавливают дополнительные вспомогательные устройства. К ним относятся: устройства для встряхивания платформы и удаления прилипших остатков груза, для ускоренного возврата платформы после разгрузки в транспортное положение, для фиксации платформы в транспортном положении и т. д.

Классификация самосвальных кузовов и платформ самосвалов.

В прошлой статье мы забежали вперед, и рассказали о кузовах для автомобилей-самосвалов классического типа — с задней разгрузкой, общей массовой конструкции для общепромышленных работ. Ранее так же мы коснулись специализированных самосвальных кузовов для землевозов , характеристики и описание которых так же пересекаются с общей классификацией кузовов. Но существует множество вариантов платформ, которые можно описать и разделить по принципу, и по назначению. Как уже было сказано ранее, при проектировании платформ самосвалов обязательно учитывают транспортные свойства сыпучих (навалочных, полужидких) грузов, их плотность, сыпучесть, липкость, структуру и др. Эти свойства грузов определяют форму и размеры платформ. Так, полезный объем платформы определяют исходя из плотностей основных грузов, для перевозки которых предназначается самосвал данной модели.

Главная характеристика кузова для самосвала, на основании которой можно классифицировать платформу наиболее распространённых надстроек, это сторона разгрузки и расположение гидравлического цилиндра подъема кузова или опрокидывания. Далее можно разделить кузовные самосвальные надстройки по назначению, но четкого различия не существует, но можно дать описание по назначению: самосвальный кузов общего назначения, кузова для открытых и закрытых горных работ, кузова для сочленно-шарнирных самосвалов. Внутри этой классификации сразу возникает огромный список конкретной специализации. Так как кузовная самосвальная платформа является дальнейшим развитием бортовых платформ, то и видов, и типов их чрезвычайно большое количество. Это самосвальные кузова для металлургов и перевозки горячего шлака, самосвалы для коммунальных работ, кузова для перевозки битума, песка, нефтяного сланца, битумного песка, шлама, бетонных растворов, жидкостей.

Самосвальный кузов — тип специальной саморазгружаемой техники, предназначенный для перевозки грузов в железном кузове, установленном на шасси автомобиля. Основная конструкция — наклоняемый кузов, но, существует редкий вариант, где кузов жестко закреплен на раме, и механизм наклоняет всю машину, либо используется выталкиватель. Наклоняемый кузов может устанавливаться на шасси грузового автомобиля, полуприцепа, прицепа. Главное назначение самосвала — перевозка сыпучих, навалочных и других подобных грузов, не требующих тары, которые возможно загрузить непосредственно в кузов, а выгрузить методом опрокидывания кузова.

Самосвалы классифицируются по типу кузова: платформа; съезжающая платформа; бункер. По выгрузке: принудительная выгрузка (шнеком, конвейером, поршнем-выталкивателем) или наклоном; с использованием телескопических подъемников. По направлению выгрузки: назад или вбок; универсальная, двусторонняя или многосторонняя. По месту применения самосвалы различают: карьерные самосвалы; дорожные самосвалы; самосвалы для работ под землей. По типу конструкции несущего шасси: двухосные; трехосные, четырехосные и многоосные. По управлению шасси самосвалов бывают с жесткой рамой и поворотными колёсами, и самосвальные шасси с разрезной рамой и механизмом сочленения — сочленно-шарнирные самоходные машины. Так же в классификацию входят самосвалы в составе автопоезда — прицепные самосвальные поезда, и полуприцепные самосвалы. В обоих случаях используются моторизированные тяговые шасси как с жесткой, так и сочленённой рамой. Существуют версии грузовых автомобилей, неприспособленных к транспортировке прицепа (карьерный самосвал) или, наоборот, имеют возможность подсоединения нескольких прицепов (перевозка легких сыпучих товаров для сельского хозяйства).

По возможностям эксплуатации на различных типах дорог самосвалы бывают: только по дорогам с твердым покрытием; улучшенные внедорожные возможности для проезда по бездорожью; созданные только для эксплуатации на бездорожье (гусеничные самосвалы). По колесной формуле ходового устройства шасси бывают самосвалы: 4х2, 4х4, 6х4, 6х6, 8х4, 8х8, 10х6, 10х10.

Кузов самосвала представляет собой открытый, прямоугольный, цельнометаллический резервуар с ровной или дугообразной (вогнутой внутрь) платформой с глухими или открывающимся бортами (боковые или задние). В отличие от грузовых кузовов, в самосвале борт подвешивается сверху, на верхних шарнирах (фартучная подвеска). Такая конструкция при разблокировании запирающегося замка сама открывается при выгрузке под воздействием собственного веса или высыпающегося груза. А при возврате на место кузова после разгрузки, борт встает на прежнее место, соединяется с кузовом и запирается расположенными снизу замками. Использование такого простого механизма позволяет сэкономить много времени при выполнении разгрузочных работ. Существуют примерно следующие типы кузовов: прямоугольный; полуэллиптический; корытообразный; ковшового типа; совкового типа. Прямоугольный тип кузова имеет самый большой полезный объем. Но имеет и свои недостатки. Прямые углы такого кузова плохо самоочищаются. Полуэллиптическая форма применялась для перевозки бетона и раствора, когда не было широкого распространения бетонотранспортирующих миксеров. Кузова самосвалов с такой формой больше не выпускаются по причине небольшого объема, высокого центра тяжести и не востребованности. Корытообразная форма — золотая середина между прямоугольной формой и полуэллиптической. У нее нет прямых углов, стенки расположены под углом, максимально используется полезный объем.

На рисунке приведены принципиальные схемы наиболее широко применяющихся платформ самосвалов. На схеме А показана схема платформы с односторонней разгрузкой назад. Боковые борта 1 и передний борт 2 жестко соединены между собой и с основанием платформы, образуя общую несущую систему. Задний борт 3 — открывающийся. Гидроцилиндр 4 размещен под платформой, при подъеме воздействует на раму, состоящую из продольных 6 и поперечных 5 балок. Далее нагрузка передается на несущие боковые борта 1. Это наиболее популярная схема на легких сельскохозяйственных самосвалах и коммунальных грузовых машинах. Отличается простотой и низкой ценой.

На схеме Б дана схема платформы с односторонней разгрузкой назад, но гидроцилиндр в этом случае расположен впереди (между кабиной и платформой). Передний 2 и боковые 1 борта жестко соединены между собой и с основанием платформы. Задний борт на платформах многих моделей такого типа отсутствует, но существует задний скос для защиты от просыпания кузова. Усилие от гидроцилиндра 4 передается на передний борт 2, а через него на боковые борта 1 и поперечные балки 5 основания платформы. Это наиболее ходовой общепромышленный кузов в случае использования заднего борта, и классический вариант без него и с развитым козырьком, который защищает кабину водителя от просыпания. Так же такие кузова можно разделить по конструкции пола — конические, ковшевые.

На схеме В приведена платформа, имеющая двустороннюю разгрузку на боковые стороны. Передний борт 2 и задний 3 жестко соединены с основанием платформы. Открывающиеся боковые борта 1 в силовой конструкции не участвуют. Гидроцилиндр 4 расположен под платформой. При подъеме платформы гидроцилиндр 4 воздействует на поперечные 5 и продольные 6 балки основания платформы, далее нагрузка передается на несущие передний 2 и задний 3 борта. Выбор стороны разгрузки определяются замками, которые фиксируют кузов на нужной стороне. Это так называемый кузов с боковой разгрузкой, а в случае откидного заднего борта, то это трёхсторонний самосвальный кузов. Такие платформы имеют преимущества в сельском хозяйстве, и на стройке, при перевозке песка, щебня, керамзита.

На схеме Г показана схема, отличающаяся от предыдущей тем, что два гидроцилиндра 4 расположены перед передним 2 и за задним 3 бортами. Нагрузка от гидроцилиндров 4 передается на борта 2 и 3, а через них на продольные 6 и поперечные 5 балки основания платформы. Эта схема позволяет создавать опрокидывающие устройство для самосвала с боковой разгрузкой на одну сторону. Кузов для этой схемы не имеет откидных бортов, а чаше представляет собой чашеобразную жесткую конструкцию с 100% герметичностью, что позволяет перевозить жидкости, пульпу, жидкий бетон.

Подъемные механизмы самосвалов

В зависимости от типа и свойств перевозимого груза кузова са­мосвалов могут иметь различную конструкцию (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Схемы грузовых кузовов самосвалов: а, б — прямоугольные с открывающимися бортами; в — корытообразный без открывающихся бортов; г — полуэллиптический; д — ковшовый;

Грузовые кузова самосвалов обычно изготавливают цельноме­таллическими — сварными из листовой стали — и усиливают стой­ками. Иногда их делают из алюминиевых сплавов или армированных пластмасс, что позволяет уменьшить массу самосвала, повысить коррозионную стойкость кузова, снизить уровень шума при по­грузке и улучшить очищаемость при разгрузке, а также умень­шить расход топлива.

В зависимости от типа и свойств перевозимого груза кузова са­мосвалов могут иметь различную конструкцию: ковшового и сов­кового типов, с открывающимися в направлении разгрузки бор­тами (назад, вбок, на все стороны) и без открывающихся бортов. Кузова с открывающимися бортами могут иметь верхнее или нижнее расположение шарниров, обеспечивающих открывание бортов, которые в закрытом положении плотно прилегают к ос­нованию и неоткрываемым бортам кузова.

Кузов грузового автомобиля-самосва­ла КамАЗ (рис. 2.3, а) — цельнометаллический, сварной, обогреваемый, без открывающихся бортов, ковшового типа, пря­моугольного сечения. Он выполнен равномерно расширяющимся от передней части к задней, что обеспечивает лучшую его раз­грузку при опрокидывании.

2

Рис. 2.3. Грузовой кузов (а) и надрамник (б) самосвалов КамАЗ:

1-боковина; 2 — козырек; 3, 6 — борта; 4, 7, 14, 15 — усилители; 5 — стойка-8 — основание; 9, 11 — опоры; 10, 13, 16, 19 — поперечины; 12 – лонжерон; 17 — кронштейн; 18 — рама

Автомобили-самосвалы обо­рудуются опрокидывающимися грузовыми кузовами. Опрокиды­вание кузовов производится специальными подъемными механиз­мами (механическими, гидравлическими, пневматическими).

Подъемный механизм предназначен для обеспечения разгрузки кузова самосвала путем его наклона (опрокидывания) и последу­ющего возвращения в исходное (транспортное) положение. Он также обеспечивает фиксацию кузова в любом промежуточном положении при его подъеме и опускании.

На самосвалах наибольшее распространение получили гидрав­лические подъемные механизмы, привод которых осуществляется от двигателя автомобиля. Эти механизмы компактны, надежны, безопасны в работе, обладают плавностью и быстротой действия, имеют большой срок службы.

В гидравлический подъемный механизм входят коробка отбора мощности, масляный насос, системы управления, гидроцилинд ры, масляные банки, масляные фильтры и трубопроводы. Гидрав­лическая система подъемного механизма заполняется маслом, за­мена которого производится при переходе с одного сезона эксп­луатации на другой.

Применяемые на самосвалах гидравлические подъемные меха­низмы имеют одинаковую конструкцию и отличаются только си­стемами управления. Гидравлические подъемные механизмы са­мосвалов с боковым опрокидыванием кузова более экономичны, чем самосвалов с задней разгрузкой. Они имеют меньшую общую длину выдвижных звеньев и меньший объем гидроцилиндров вслед­ствие более низкой высоты подъема кузова, так как у современ­ных самосвалов ширина кузова меньше его длины.

На рис. 2.4 представлены схемы гидравлического подъемного механизма и размещения его элементов на автомобилях-самосва­лах ЗИЛ-ММЗ. Рычаг управления 1 одновременно действует на кран управления 11и коробку отбора мощности 9, связанную с масляным насосом 10. При установке рычага управления в поло­жение «подъем» (П) золотник крана управления 11 занимает со­ответствующее положение (А). При этом насос 10, приводимый от коробки отбора мощности 9, забирает масло из бака 6 по вса­сывающему трубопроводу 7 и нагнетает его в гидроцилиндр 4 по нагнетательному трубопроводу 5. Под действием давления масла из гидроцилиндра последовательно выдвигаются отдельные зве­нья (трубы) 14 и 13. В результате происходит опрокидывание гру­зового кузова 2, автоматическое открывание заднего борта при помощи специального рычага, установленного на надрамнике 3, и разгрузка самосвала.

Рис. 2.4. Гидравлический подъемный механизм самосвалов ЗИЛ-ММЗ: а — схема размещения на автомобиле; б — схема механизма: 1 — рычаг; 2 — кузов; 3 — надрамник; 4 — гидроцилиндр; 5, 7, 8 — трубопроводы; 6 — бак; 9 — коробка отбора мощности; 10 — насос;

11 — кран; 12 — клапан; 13, 14 — вы­движные звенья

При возрастании давления масла до 13,5 МПа откроется предо­хранительный клапан 12 крана управления, и часть масла напра­вится по сливному трубопроводу 8 в масляный бак 6. При установ­ке рычага управления в положение «опускание» (О) золотник крана управления 11 занимает такое положение (Б), при котором масло из гидроцилиндра через трубопровод 5, кран управления 17 и тру­бопровод 8 сливается в масляный бак под действием веса кузова. При этом выдвижные звенья 13 и 14 плавно возвращаются обрат­но в гидроцилиндр, а кузов самосвала — в исходное положение (транспортное).

Фиксация грузового кузова самосвала в поднятом положении при разгрузке осуществляется при помощи упорной штанги, шарнирно установленной на надрамнике 3. Эта штанга также обеспе­чивает безопасность проведения ремонтных работ при поднятом порожнем кузове самосвала.