PRZEGLĄD
PODSTAWOWYCH
MASZYN

ŁADOWARKI

ŁADOWARKA

NADWOZIE

UKŁAD SKRĘTU

ŁYŻKA

WYSIĘGNIK

PODWOZIE

ŁADOWARKI

Podczas pracy

Ładowarka

Ładowarki

Mini Ładowarki

burtowe

Ładowarki

kołowe

Kompaktowe

Ładowarki

gąsienicowe

Ładowarki

gąsienicowe

Ładowarki

kołowe

Ładowarki

przegłubowe

Ładowarki

nieprzegłubowe

Ładowarki

teleskopowe

Masa 1500kg
Łądowność – 500 kg

Masa 4000kg
Łądowność – 1300 kg

ŁADOWARKA

Nośnik osprzętów

ŁADOWARKA

Nośnik osprzętów

ŁADOWARKA

Nośnik osprzętów

ŁADOWARKA

Narzędzia

ŁADOWARKA

Narzędzia

ŁADOWARKA

Narzędzia

ŁADOWARKA –

do pracy w kopalniach

ŁADOWARKA

Ładowarki gąsienicowe

Ładowarki kołowe przegubowe

Ładowarki kołowe nieprzegubowe

ŁADOWARKA

Napęd hydrokinetyczny – budowa

i zasada działania

Ładowarki Gąsienicowe

•Ładowarki gąsienicowe do załadunku w ładowniach
okrętowych i do prac portowych 15 Mg
•Ładowarki gąsienicowe do odpadów (15-30 Mg)

•Średnie ładowarki
gąsienicowe 15Mg
•Duże ładowarki
gąsienicowe (20-30 Mg)

ŁADOWARKA

burtowa

ŁADOWARKA ?

teleskopowa

Ład teleskopowa JCB TM180

Podnośnik teleskopowe

teletruk

ŁADOWARKA

Kabina
związana z
ramą tylną

Kabina
związana z
ramą przednią

ŁADOWARKA

Pole pracy

ŁADOWARKA

ŁADOWARKA

Duże

– np. Komatsu Wa1200-3

CAT 944 H

•Pojemność łyżki 14- 35 m

3

•masa -200 t

Małe – np. Komatsu WA65-6

CAT 906 H

•Pojemność łyżki 1m

3

•masa -4-5 t

Kinematyka

Kinematyka

ŁADOWARKA

- sterowanie

Kabina

–

ładowarka
kołowa
Liebherr L524

ŁADOWARKA

- sterowanie

ŁADOWARKA

Sposoby napełniania łyżki w zwale ośrodka

a)

Rozdzielne (najazd i obrót)

b)

Złożone stopniowe

c)

Złożone ciągłe

ŁADOWARKA

Schematy napełniania łyżki 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 łyżki, boczne ścianki, dna

łyżki o podłoże)
F

p

-

opór piętrzenia materiału

F

o

– opór przy obrocie łyżki (ścinania, tarcia,

naporu)
F

H

– opór podnoszenia

O

A

B

50°

piece-wise linear
trajectories

K

L

M

h=80 mm

h=120 mm

free boundary

curvilinear trajectories

a)

b)

29

Optymalizacja pojedynczego cyklu urabiania

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

50°

40°

30°

curvilinear

trajectory

h=120 mm

curvilinear

trajectory

h=80 mm

trajectory

OKLM

]

[m

Q

W

f

B

C

D

V

0

O

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]

[deg]

Q

Kryterium optymalizacji: Całkowita praca sił urabinia odniesiona do ciężaru materiału
pozostającego w łyżce

(specific excavation energy)

30

Powtarzalne cykle urabiania łyżką

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



– kąt pochylenia skarpy ( równy

pochyleniu trajektrorii w fazie wyjścia),



– kąt pochylenia trajektorii w fazie

wejściowej,



– kąt pochylenia narzędzia względem

 h – wysokość odspajanego odłamu,
 b – szerokość odspajanego odłamu.

Schemat pojedynczego cyklu pracy

h

A

B

C

b

h

A

B

C

a)

b)

31

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 wzdłuż 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 wzdłuż prostej BCM

pochylonej pod kątem (równym
pochyleniu skarpy).

0

20

40

60

80

-200

-100

0

100

200

300

0

20

40

60

80

T i m e [ s ]

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

l

x

, l

y

, l

r

[ m m ]

F

x

, F

y

, F

r

[ N ]

a )

b )

T i m e [ s ]

I

I I

I I I

I I I

I I

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

32

Optymalizacja powtarzalnych cykli odspajania

b

h

A

B

C

A

'

D

D

'

Jednostkowa energia urabiania

w funkcji objętości

odspajanego materiału

Constant ratio b/h = 2/3

b

h

Jednostkowa energia urabiania w

funkcji szerokości odłamu b

b

h

b '

h '

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

0

20000

40000

60000

50°

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

=70°

b/h =2/3

Wc/Q [m]

°

Constant cross-section

Jednostkowa praca

odspajania w funkcji kąta

pochylenia trajektorii w fazie

wejścia

33

Badania eksperymentalne modelowej łyżki
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 łyżki 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

145°

95

46

l/2

19

10

44

25°

10

20

2

a)

b)

34

Kolejne etapy procesu odspajania łyżką 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 łyżek z różną liczbą zębów

l – rozstaw zębów
w – szerokość
pojedynczego
zęba

0

200

400

600

800

0

1000

2000

3000

4000

1

3

5

F x [ N ]

c = 3 0 k P a

x [mm]

Zmiany przebiegu siły poziomej

35

Zmiany poziomej siły urabiania dla łyżki z 5 zębami
i różnych faz zużycia

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

F x [ N ]

c = 4 5 k P a

x [mm]

0

200

400

600

800

0

1000

2000

3000

1

3

5

F x [ N ]

c = 1 5 k P a

x[mm]

0

200

400

600

800

0

1000

2000

3000

4000

1
3
5

F x [ N ]

c = 3 0 k P a

x [mm]

Zmiany poziomej siły naporu dla łyżki z różną liczbą zębów, dla różnych
początkowych gęstości ośrodka

Wpływ zużycia zębów

Przebiegi składowych poziomej i pionowej siły urabiania dla

narzędzia z listwą o różnym stopniu zużycia

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 mm

20 mm

Fx [N]

x [mm]

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 [mm]

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]

Układy zwodzenia z trzema punktami podparcia

Schemat rozkładu obciążeń

Schemat rozkładu obciążeń

– model ładowarki łyżkowej

ŁADOWARKA

ŁADOWARKA

Prędkości jazdy

42,73 km/godz.

35,61 km/godz

.

Cykle pracy

ŁADOWARKA

Ładowarka kołowa
przegubowa

Ładowarka kołowa

Ładowarka gąsienicowa

ŁADOWARKA

Normograf do wyznaczania wydajności

ładowarki łyżkowej na podwoziu kołowym