1
PRZEGLĄD
PODSTAWOWYCH
MASZYN
ŁADOWARKI
ŁADOWARKA
NADWOZIE
UKŁAD SKRĘTU
ŁYśKA
WYSIĘGNIK
PODWOZIE
1
PRZEGLĄD
PODSTAWOWYCH
MASZYN
ŁADOWARKI
ŁADOWARKA
NADWOZIE
UKŁAD SKRĘTU
ŁYśKA
WYSIĘGNIK
PODWOZIE
2
ŁADOWARKI
Podczas pracy
Ładowarka
3
ŁADOWARKA
Nośnik osprzętów
ŁADOWARKA
Nośnik osprzętów
4
ŁADOWARKA
Nośnik osprzętów
ŁADOWARKA
Narzędzia
5
ŁADOWARKA
Narzędzia
ŁADOWARKA
Narzędzia
6
ŁADOWARKA
burtowa
ŁADOWARKA –
do pracy w kopalniach
7
ŁADOWARKA
Ładowarki gąsienicowe
Ładowarki kołowe przegubowe
Ładowarki kołowe nieprzegubowe
ŁADOWARKA
Kabina
związana z
ramą tylną
Kabina
związana z
ramą przednią
8
ŁADOWARKA
Napęd hydrokinetyczny – budowa
i zasada działania
ŁADOWARKA
Pole pracy
9
ŁADOWARKA
ŁADOWARKA
- sterowanie
Kabina –
ładowarka
kołowa
Liebherr L524
10
ŁADOWARKA
- sterowanie
ŁADOWARKA
Sposoby napełniania łyŜki w zwale ośrodka
a) Rozdzielne (najazd i obrót)
b) ZłoŜone stopniowe
c) ZłoŜone ciągłe
11
ŁADOWARKA
Schematy napełniania łyŜki ładowarki
a) w zwale ośrodka
b) przy zbieraniu warstwy gruntu
GRUNTY
Opór (siły) urabiania gruntów
F
U
= F
U
(O, N, W, K) + e (Z)
F
U
= F
z
+ F
t
+ F
p
+ F
o
+ F
H
F
s
- opór zagłębiania (wcinania krawędzi poziomej,
krawędzi pionowych)
F
t
- opór tarcia (o dno łyŜki, boczne ścianki, dna
łyŜki o podłoŜe)
F
p
- opór piętrzenia materiału
F
o
– opór przy obrocie łyŜki (ścinania, tarcia,
naporu)
F
H
– opór podnoszenia
12
O
A
B
α=
50°
α=40°
α=30°
piece-wise linear
trajectories
K
L
M
h=80 mm
h=120 mm
free boundary
curvilinear trajectories
a)
b)
δ
23
Optymalizacja pojedynczego cyklu urabiania
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
α=50°
α=40°
α=30°
curvilinear
trajectory
h=120 mm
curvilinear
trajectory
h=80 mm
trajectory
OKLM
]
[m
Q
W
f
B
C
D
V
0
O
42°
31°
α=22°
A
O'
a)
0
1000
2000
3000
4000
0
200
400
600
800
F
x
[N]
u
x
[mm]
42°
22°
31°
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
10
20
30
40
50
W
f
[m]
α [deg]
Q
Kryterium optymalizacji: Całkowita praca sił urabinia odniesiona do cięŜaru materiału
pozostającego w łyŜce
(specific excavation energy)
24
Powtarzalne cykle urabiania łyŜką
h
h
h
h
h
h
Powtarzalne cykle urabiania to takie cykle
ruchu narzędzia, dla których powierzchnia
swobodna przed procesem i po procesie
urabiania są podobne
Parametry procesu
α
– kąt pochylenia skarpy ( równy
pochyleniu trajektrorii w fazie wyjścia),
β
– kąt pochylenia trajektorii w fazie
wejściowej,
δ
– kąt pochylenia narzędzia względem
β
h – wysokość odspajanego odłamu,
b – szerokość odspajanego odłamu.
Schemat pojedynczego cyklu pracy
a
b
h
A
B
C
d
b
b)
d
13
25
Kolejne etapy powtarzalnego cyklu odspajania
C
A
B
C
A
B
C
A
B
a)
b)
c)
E
E
M
N
M
M
N
N
I – Ruch translacyjny wzdłuŜ prostej AB
II –W punkcie B narzędzia zmienia kierunek
ruchu, przechodząc do fazy wyjścia. W
trakcie zmiany kierunku następuje generacja
płaszczyzny ścięcia BEC.
III –Ruch translacyjny wzdłuŜ prostej BCM
pochylonej pod kątem α (równym
pochyleniu skarpy).
0
20
40
60
80
-200
-100
0
100
200
300
0
20
40
60
80
Time [s]
-3000
-2000
-1000
0
1000
2000
l
x
, l
y
, l
r
[mm]
F
x
, F
y
, F
r
[N]
a)
b)
Time [s]
I
II
III
III
II
I
l
x
l
y
l
r
F
x
F
y
F
r
a) zmiany długości siłowników hydraulicznych
b) zmiany sił w siłownikach w funkcji czasu
26
Optymalizacja powtarzalnych cykli odspajania
α
β ( + )
b
h
A
B
C
β ( − )
A '
D
D '
Jednostkowa energia
urabiania w funkcji objętości
odspajanego materiału
Constant ratio b/h = 2/3
b
h
α
Jednostkowa energia urabiania w
funkcji szerokości odłamu b
b
h
α
b '
h '
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
0
20000
40000
60000
α=50°
α=70°
Wc/Q [m]
cross-section of dug-out materal [mm
2
]
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
0
2
4
6
8
slope 70°
slope 50°
Wc/Q [m]
b/h
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
-20
0
20
40
60
slope α=70°
b/h =2/3
Wc/Q [m]
β°
Constant cross-section
Jednostkowa praca
odspajania w funkcji kąta
β
pochylenia trajektorii w fazie
wejścia
14
27
Badania eksperymentalne modelowej łyŜki
Wpływ rozstawu i kształtu zębów
N – Liczba zębów
l – rozstaw zębów
[mm]
l/w
1
600
13.04
2
300
6.52
3
200
4.35
4
150
3.26
5
120
2.61
6
100
2.17
Schemat łyŜki koparki z zestawem zębów
l – rozstaw zębów
w – szerokość pojedynczego zęba
Zalecany przez ESCO (1999) rozstaw
zębów l wynosi:
dla koparek od 2.5w do 3.5w
dla ładowarek od 3.5w do 4.7w
ESCO - czołowy producent zębów
dla przemysłu wydobywczego i
budowlanego
l
l
R=170
s=600
145°
120
24
0
95
46
17
0
l/2
1
9
1
0
4
4
25°
10
20
2
a)
b)
28
Kolejne etapy procesu odspajania łyŜką koparki
- bez zębów
- z 5 zębami (l/w=2.61; w/l= 0.383)
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
h100
h150
h200
w/l [-]
W
150
[Nm]
Praca urabiania W150 dla łyŜek z róŜną liczbą zębów
l – rozstaw zębów
w – szerokość
pojedynczego
zęba
0
200
400
600
800
0
1000
2000
3000
4000
1
3
5
Fx [N]
c= 30 kPa
x [mm]
Zmiany przebiegu siły poziomej
15
29
Zmiany poziomej siły urabiania dla łyŜki z 5 zębami
i róŜnych faz zuŜycia
0
1000
2000
3000
0
200
400
600
800
2 mm
10 mm
20 mm
Fx [N]
c=15 kPa
x [mm]
a)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0
200
400
600
800
2 mm
10 mm
20 mm
c=45 kPa
Fx [N]
x [mm]
c)
0
200
400
600
800
0
1000
2000
3000
4000
5000
1
3
5
Fx [N]
c= 45 kPa
x [mm]
0
200
400
600
800
0
1000
2000
3000
1
3
5
Fx [N]
c= 15 kPa
x[mm]
0
200
400
600
800
0
1000
2000
3000
4000
1
3
5
Fx [N]
c= 30 kPa
x [mm]
Zmiany poziomej siły naporu dla łyŜki z róŜną liczbą zębów, dla róŜnych
początkowych gęstości ośrodka
Wpływ zuŜycia zębów
Przebiegi składowych poziomej i pionowej siły urabiania dla
narzędzia z listwą o róŜnym stopniu zuŜycia
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
0
200
400
600
800
1000
Fz 2 mm
Fz 10 mm
Fz 20 mm
Fx [N]
x [mm ]
c =30 kP a
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
0
200
400
600
800
1000
2 mm
10 m m
20 m m
Fx [N]
x [m m ]
c=45 kP a
-2500
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
2000
2500
0
200
400
600
800
1000
Fz 2 mm
Fz 10 mm
Fz 20 mm
Fy [N]
x [m m]
c=30 kP a
-3000
-2500
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
1000
1500
2000
2500
0
200
400
600
800
1000
2 mm
10 mm
20 mm
Fy [N]
x [mm]
c =45 kP a
0
1000
2000
3000
4000
0
200
400
600
800
2 mm
10 mm
20 mm
Fx [N]
c=15 kPa
x [mm]
-2000
-1500
-1000
-500
0
500
1000
0
200
400
600
800
2 mm
10 mm
20 mm
Fy [N]
x [mm]
16
Układy zwodzenia z trzema punktami podparcia
Schemat rozkładu obciąŜeń
17
Schemat rozkładu obciąŜeń
– model ładowarki łyŜkowej
ŁADOWARKA
18
ŁADOWARKA
Prędkości jazdy
42,73 km/godz.
35,61 km/godz
.
Cykle pracy
ŁADOWARKA
Ładowarka kołowa
przegubowa
Ładowarka kołowa
Ładowarka gąsienicowa
19
ŁADOWARKA
Normograf do wyznaczania wydajności
ładowarki łyŜkowej na podwoziu kołowym