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 łyżki w zwale ośrodka

a) Rozdzielne (najazd i obrót)
b) Złożone stopniowe
c) Złożone ciągłe

11

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

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 ciężaru materiału
pozostającego w łyżce

(specific excavation energy)

24

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

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 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 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 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

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 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

Fx [N]

c= 30 kPa

x [mm]

Zmiany przebiegu siły poziomej

15

29

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

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 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 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 obciążeń

17

Schemat rozkładu obciążeń

– model ładowarki łyżkowej

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 łyżkowej na podwoziu kołowym