PL199053B1 - Sposób wyznaczania granicznego obciążenia maszyny roboczej przy zachowaniu stateczności oraz przyrząd do wyznaczania granicznego obciążenia maszyny roboczej przy zachowaniu stateczności - Google Patents

Abstract

Sposób polega na tym, że ustala się środek ciężkości ładunku w narzędziu roboczym teoretycznie wypełnionym zgodnie z normą, a także dokonuje się pomiaru siły unoszącej przyłożonej w osi maszyny w jej tylnej części oraz pomiaru odległości pomiędzy osią przednich kół a osią tylnych kół, punktem przyłożenia siły unoszącej i rzutem na podłoże środka ciężkości ładunku w narzędziu roboczym. Następnie zwiększa się siłę unoszącą aż do chwili utraty przez jedno z tylnych kół jezdnych styczności z podłożem i wówczas dokonuje się pomiaru siły reakcji drugiego tylnego koła na podłoże a wyznaczane graniczne obciążenie maszyny roboczej jest wprost proporcjonalne do sumy iloczynów siły unoszącej i odległości pomiędzy punktem przyłożenia tej siły i osią przednich kół oraz siły reakcji drugiego tylnego koła na podłoże i odległości pomiędzy osiami tylnych i przednich kół, a odwrotnie proporcjonalna do odległości pomiędzy osią przednich kół i rzutem na podłoże ustalonego środka ciężkości ładunku w narzędziu roboczym. Chwilę utraty przez jedno z tylnych kół styczności z podłożem ustala się za pomocą jednego z czujników siły reakcji usytuowanych pomiędzy podłożem i tylnymi kołami, a siłę reakcji drugiego tylnego koła odczytuje się z czujnika pod nim usytuowanego, natomiast siłę unoszą cą odczytuje się z czujnika usytuowanego pomiędzy podłożem i siłownikiem, przy czym pomiarów dokonuje się przy zablokowanych przednich kołach

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wyznaczania granicznego obciążenia narzędzia roboczego maszyny roboczej, zwłaszcza ładowarki kołowej, przy zachowaniu stateczności oraz przyrząd do wyznaczania granicznego obciążenia narzędzia roboczego maszyny roboczej, zwłaszcza ładowarki kołowej, przy zachowaniu stateczności.

Z polskiego opisu patentowego nr 143984 jest znane urzą dzenie do wyznaczania środka ciężkości przedmiotu o złożonej budowie przestrzennej, zwłaszcza pojazdu, który posiada platformę z przesuwnymi w dwóch prostopadłych kierunkach płytami podporowymi, z możliwością ich blokady, na których posadawia się badany pojazd. Platforma jest podparta na podstawie za pośrednictwem ramy wagowej, wyposażonej w górne i dolne podpory łożyskowe, które wyznaczają parami równoległe osie wychylenia. W środku kwadratu utworzonego rzutem pionowym czterech osi wychylenia, urządzenie posiada rozłącznie mocowany pionowy wskaźnik środka ciężkości. Wynalazek przedstawia również odmianę urządzenia przeznaczoną do bezpośredniego wykonania pomiaru bezwładności przedmiotu względem osi pionowej. We wspomnianej odmianie podstawa jest oparta poprzez łożysko wzdłużne na stopie, w której jest osadzony drążek skrętny, rozłącznie mocowany do platformy. Z kolei, w polskim opisie patentowym nr 110296 został o przedstawione urzą dzenie do wyznaczania poł o ż enia środka ciężkości oraz granicznych kątów stateczności maszyn roboczych, które posiada platformę lub ramę nośną osadzoną wychylnie wokoło jej czterech boków i unoszonej według potrzeby na dowolnym boku, przy czym urządzenie ma osadzone podatnie na tej platformie lub ramie, i niezależnie od siebie, płyty nośne dla badanej maszyny, a każda z tych płyt jest oparta na co najmniej trzech czujnikach siłomierzy tensometrycznych lub indukcyjnych i zabezpieczona przed bocznym przesuwem za pomocą cięgien umieszczonych na każdym z boków płyt i trwale na platformie osadzonych słupów naciągowych. Do unoszenia platformy urządzenia zastosowano siłownik centralny, a cztery boki platformy wyposażono w rozłączalne zawiasy tak, że można ustawić pochylenie platformy na każdym z jej boków. Urządzenie jest wyposażone w pulpit wskazań pomiarów połączony z siłomierzami, który podaje naciski poszczególnych kół lub sumę nacisków kół badanej maszyny na płyty nośne, przy różnych kątach pochylenia platformy. Polska norma nr PN-ISO 8313 z 1996 r. pt. „Maszyny do robót ziemnych - Ładowarki - Metody pomiaru obciążeń narzędzia roboczego i obciążeń wywracających definiuje pojęcia techniczne używane podczas badań i podaje sposoby przeprowadzenia pomiaru dla określenia stateczności między innymi ładowarek kołowych. Zgodnie ze wspomnianą normą obciążenie wywracające to obciążenie najmniejszą masą ładunku na łyżce, działające pionowo w dół wzdłuż linii przechodzącej przez środek ciężkości materiału wypełniającego łyżkę do pojemności nominalnej, powodujące obrót maszyny i osiągnięcie stanu ograniczenia utratą stateczności, przy czym dla ładowarek kołowych obciążenie wywracające jest wyznaczane, gdy co najmniej jedno z tylnych kół jezdnych całkowicie utraci styczność z podłożem. W tym stanie ograniczenia maszyna jest w stanie równowagi momentu od obciążenia wywracającego i momentu ustalającego od masy maszyny. Ponadto norma precyzuje, że stan ograniczenia utratą stateczności jest to taki stan, w którym obciążenia narzędzia roboczego są ograniczone rozpoczęciem wywracania się maszyny. Dalej norma określa zasady przeprowadzania badań, które powinny być dokonywane na terenie o poziomej, twardej powierzchni, najlepiej betonowej, z punktami mocowania i odpowiednią przestrzenią w przypadku stosowania miernika dynamometrycznego. Przed badaniem powinny być założone łańcuchy zabezpieczające maszynę przed ewentualnym wywróceniem, przy czym łańcuchy powinny być dostatecznie luźne. Obciążenie wywracające powinno być mierzone po uprzednim ustawieniu wysięgnika z łyżką w położeniu największego wysięgu, przy którym oś przechyłu łyżki i oś obrotu wysięgnika przed przyłożeniem obciążenia, znajdują się na równej wysokości lub po uprzednim ustawieniu wysięgnika z ł y ż k ą w poł o ż eniu, przy którym oś przechył y ł y ż ki przed przył o ż eniem obciążenia znajduje się na określonej wysokości. Obciążenie łyżki powinno być dokonane obciążnikami badawczymi, na przykład metalowymi blokami tak, aby linia działania siły przechodziła przez środek ciężkości obciążników i ś rodek ciężkości materiału wypełniającego łyżkę do pojemności nominalnej. Zgodnie z normą obciążenie łyżki powinno być zwiększane aż do osiągnięcia obciążenia wywracającego. W przypadku stanu ograniczenia utratą stateczności należy mierzyć obciążenie narzędzia w chwili rozpoczęcia utraty stateczności. Podczas badania nie powinien pracować układ hydrauliczny maszyny, czyli nie jest wymagane, aby ładowarka podnosiła obciążenie. Alternatywnie, obciążenie wywracające może być mierzone wartością siły przyłożonej za pomocą liny z miernikiem dynamometrycznym, przymocowanej do łyżki w taki sposób, aby lina była pionowa a lina działania siły w linie przechodziła przez środek ciężPL 199 053 B1 kości materiału wypełniającego łyżkę do pojemności nominalnej. Proponowane w normie dwie metody są kłopotliwe, zwłaszcza w warunkach polowych. Obciążenie łyżki obciążnikami wymaga ich dowiezienia i umieszczenia w łyżce, co nie zawsze jest możliwe. Natomiast mierzenie siły wywracającej za pomocą miernika dynamometrycznego wymaga zastosowania specjalnych urządzeń wywierających siłę wywracającą. W obu tych przypadkach jest niezbędne zabezpieczenie maszyny przed wywróceniem, co wymaga dodatkowych urządzeń kotwiących. Ponadto takie metody pomiaru są zagrożone wywróceniem maszyny przy zastosowaniu zbyt słabego zakotwienia, co może mieć nieobliczalne konsekwencje.

Według wynalazku sposób wyznaczania granicznego obciążenia narzędzia roboczego maszyny, zwłaszcza ładowarki, przy zachowaniu stateczności, przy czym narzędzie robocze jest zamocowane na wysięgniku w położeniu największego wysięgu, przy którym oś przechyłu narzędzia roboczego i oś obrotu wysięgnika znajdują się w jednakowej odległości od płaskiego podłoża, a stan równowagi maszyny roboczej od momentu obciążenia narzędzia roboczego i momentu ustalającego masy maszyny jest zachowany, gdy co najmniej jedno z tylnych kół jezdnych, bardziej oddalonych od narzędzia roboczego, traci styczność z podłożem, polega na wstępnym ustaleniu środka ciężkości ładunku w narzędziu roboczym teoretycznie wypełnionym zgodnie z normą, a także zmierzeniu siły unoszącej przyłożonej w osi maszyny roboczej, w jej tylnej części, równoważącej moment ustalający masy maszyny. Ponadto dokonuje się pomiaru odległości pomiędzy punktem przyłożenia siły unoszącej i płaszczyzną pionową osi przednich kół maszyny oraz pomiędzy płaszczyzną pionową osi przednich kół maszyny i rzutem na podłoże ustalonego środka ciężkości ładunku w narzędziu roboczym, jak również pomiędzy płaszczyzną pionową osi przednich kół i płaszczyzną pionową osi tylnych kół maszyny. Następnie zwiększa się siłę unoszącą aż do chwili utraty przez jedno z tylnych kół jezdnych styczności z podłożem i w tej chwili dokonuje się pomiaru siły reakcji drugiego tylnego koła na podłoże. Wyznaczane graniczne obciążenie maszyny roboczej jest wprost proporcjonalne do sumy iloczynów odczytanej we wspomnianej chwili siły unoszącej i odległości pomiędzy punktem przyłożenia tej siły i płaszczyzną pionową osi przednich kół oraz odczytanej we wspomnianej chwili siły reakcji drugiego tylnego koła na podłoże i odległości pomiędzy płaszczyzną pionową osi tylnych kół i płaszczyzną pionową osi przednich kół, a odwrotnie proporcjonalna do odległości pomiędzy płaszczyzną pionową osi przednich kół i rzutem na podłoże ustalonego środka ciężkości ładunku w narzędziu roboczym. Wspomnianą chwilę utraty przez jedno z tylnych kół jezdnych styczności z podłożem ustala się za pomocą jednego z czujników siły reakcji usytuowanych pomiędzy podłożem i tylnymi kołami. Siłę reakcji drugiego tylnego koła na podłoże w chwili utraty styczności odczytuje się z czujnika siły reakcji usytuowanego pomiędzy tym kołem i podłożem. Siłę unoszącą w chwili utraty styczności z podłożem przez jedno z tylnych kół odczytuje się z czujnika siły unoszącej usytuowanego pomiędzy podłożem i sił ownikiem. W czasie dokonywania pomiaru przednie koł a maszyny są unieruchomione. Przedstawiony sposób pomiaru pozwala na określenie granicznego obciążenia maszyny roboczej, zwłaszcza ładowarki kołowej, bez stosowania obciążników lub specjalnego oprzyrządowania do wywierania siły na narzędzie robocze maszyny. Pomiar może być z łatwością wykonywany w warunkach polowych, co nie wyklucza zastosowania sposobu w warunkach laboratoryjnych. Ponieważ w trakcie wykonywania pomiaru nie doprowadza się do utraty stateczności maszyny, sposób wyznaczania granicznego obciążenia jest bezpieczny dla obsługi prowadzącej pomiar, a także unika się uszkodzenia maszyny.

Zgodnie z wynalazkiem istotę przyrządu stanowi zestawienie współdziałających ze sobą prostych instrumentów w postaci przynajmniej jednego siłownika, zwłaszcza podnośnika hydraulicznego, umieszczonego na czujniku siły unoszenia usytuowanym na podłożu w osi maszyny, w jej tylnej części oraz z czujników siły reakcji umieszczonych na podłożu pod tylnymi kołami maszyny. Wspomniane instrumenty mogą działać niezależnie, na przykład w warunkach polowych lub mogą być połączone ze wspólnym pulpitem rejestrująco-sterującym, na przykład w warunkach laboratoryjnych.

Przedmiot wynalazku został bliżej objaśniony w przykładzie wykonania na rysunku, który przedstawia widok z boku maszyny roboczej w postaci ładowarki kołowej z narzędziem roboczym w postaci łyżki.

Maszyna robocza 1 posiada narzędzie robocze 2 zamocowane na wysięgniku 3 w pozycji największego wysięgu, przy którym oś przechyłu 4 narzędzia roboczego 2 i oś obrotu 5 wysięgnika 3 znajdują się w jednakowej odległości od podłoża 6. Maszyna 1 posiada przednie koła 7 i tylne koła 8, przy czym przednie koła 7 są umieszczone na elementach 9 blokujących, a tylne koła 8 są umieszczone na czujnikach 10 siły reakcji R. W osi maszyny 1, w jej tylnej części za tylnymi kołami 8 jest usytuowany siłownik 11 umieszczony na czujniku 12 siły unoszącej Pn. Ładunek w narzędziu roboczym 2 posiada środek ciężkości 13 ustalony teoretycznie dla normatywnego ładunku. Odległość lR

PL 199 053 B1 pomiędzy płaszczyzną pionową osi przednich kół 7 a płaszczyzną pionową tylnych kół 8, w której działa siła reakcji R oraz odległość lPn, pomiędzy płaszczyzną pionową osi przednich kół 7 a osią siłownika 11, w której działa siła unosząca Pn, a także odległość l pomiędzy płaszczyzną pionową osi przednich kół 7 a rzutem na podłoże 6 ustalonego środka ciężkości 13 ładunku w narzędziu roboczym 2, w którym dział a sił a wywracają ca Pw odpowiadają ca poszukiwanemu granicznemu obciążeniu maszyny roboczej 1, wyznacza się empirycznie na stanowisku badawczym.

Sposób pomiaru jest następujący: przy pomocy siłownika 11 podnosi się tylną część maszyny roboczej 1 aż do chwili, gdy na jednym z czujników10 pod tylnymi kołami 8 uzyska się zerową wartość siły reakcji R. Wówczas odczytuje się z drugiego czujnika 10 siłę reakcji R drugiego tylnego koła 8 oraz z czujnika 12 siłę unoszącą Pn. Siłę wywracającą Pw oblicza się ze wzoru:

P = ^Pn · ^Pn + ^R · ^P

Otrzymany wynik stanowi graniczne obciążenie maszyny roboczej 1 przy zachowaniu stateczności.

Claims (7)

1. Sposób wyznaczania granicznego obciążenia maszyny roboczej przy zachowaniu stateczności, przy czym maszyna jest wyposażona w narzędzie robocze zamocowane na wysięgniku w położeniu największego wysięgu, przy którym oś przechyłu narzędzia roboczego i oś obrotu wysięgnika znajdują się w jednakowej odległości od płaskiego podłoża, a stan równowagi maszyny roboczej od momentu obciążenia narzędzia roboczego i momentu ustalającego masy maszyny jest zachowany, gdy jedno z tylnych kół jezdnych, bardziej oddalonych od narzędzia roboczego, traci styczność z podłożem, znamienny tym, że ustala się środek ciężkości ładunku w narzędziu roboczym teoretycznie wypełnionym zgodnie z normą, a także dokonuje się pomiaru siły unoszącej przyłożonej w osi maszyny roboczej, w jej tylnej części, równoważącej moment ustalający masę maszyny, a ponadto dokonuje się pomiaru odległości pomiędzy punktem przyłożenia siły unoszącej i płaszczyzną pionową osi przednich kół maszyny roboczej oraz pomiędzy płaszczyzną pionową osi przednich kół maszyny roboczej i rzutem na podłoże ustalonego środka ciężkości ładunku w narzędziu roboczym, jak również pomiędzy płaszczyzną pionową osi przednich kół i płaszczyzną pionową osi tylnych kół maszyny roboczej, przy czym zwiększa się siłę unoszącą, aż do chwili utraty przez jedno z tylnych kół jezdnych styczności z podłożem i w tej chwili dokonuje się pomiaru siły reakcji drugiego tylnego koła na podłoże, a wyznaczane graniczne obciążenie maszyny roboczej jest wprost proporcjonalne do sumy iloczynów odczytanej we wspomnianej chwili siły unoszącej i odległości pomiędzy punktem przyłożenia tej siły i płaszczyzną pionową osi przednich kół oraz odczytanej we wspomnianej chwili siły reakcji drugiego tylnego koła na podłoże i odległości pomiędzy płaszczyzną pionową osi tylnych kół i płaszczyzną pionową osi przednich kół, a odwrotnie proporcjonalna do odległości pomiędzy płaszczyzną pionową osi przednich kół i rzutem na podłoże ustalonego środka ciężkości ładunku w narzędziu roboczym.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że chwilę utraty przez co najmniej jedno z tylnych kół jezdnych styczności z podłożem ustala się za pomocą jednego z czujników siły reakcji usytuowanych pomiędzy podłożem i tylnymi kołami.

3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że siłę reakcji drugiego tylnego koła na podłoże w chwili utraty styczności odczytuje się z czujnika siły reakcji usytuowanego pomiędzy tym kołem i podłożem.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 3, znamienny tym, że siłę unoszącą w chwili utraty styczności z podł o ż em przez jedno z tylnych kół odczytuje się z czujnika sił y unoszą cej usytuowanego pomię dzy podłożem i siłownikiem.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w czasie pomiaru przednie koła maszyny roboczej są unieruchomione.

6. Przyrząd do wyznaczania granicznego obciążenia maszyny roboczej przy zachowaniu stateczności, znamienny tym, że składa się z co najmniej jednego siłownika (11) umieszczonego na czujniku (12) siły unoszącej (Pn) usytuowanym na podłożu (6) w osi maszyny (1) w jej tylnej części oraz z czujników (10) siły reakcji (R) umieszczonych na podłożu (6) pod tylnymi kołami (8) maszyny roboczej (1).

7. Przyrząd według zastrz. 6, znamienny tym, że siłownik (11) stanowi podnośnik hydrauliczny.