⑴ Clasificación de los mecanismos de trabajo del cargador.
Un estudio de las configuraciones de los mecanismos de trabajo de los cargadores de ruedas, tanto nacionales como internacionales, revela siete tipos principales de mecanismos de articulación. Se pueden clasificar según el número de componentes en mecanismos de tres, cuatro, cinco, seis y ocho enlaces. Además, se clasifican en mecanismos de "rotación hacia adelante" y "rotación hacia atrás" según si los enlaces de entrada y salida giran en la misma dirección.
(1) Mecanismo de ocho enlaces que gira hacia adelante
En este mecanismo, el cucharón realiza la acción de pala cuando el fluido hidráulico ingresa a la cámara grande del cilindro del cucharón, lo que genera una gran fuerza de arranque. Con dimensiones de enlace optimizadas, el cucharón exhibe excelentes características de elevación paralela. El sistema de varillaje ofrece una alta relación de transmisión, lo que permite que el cucharón alcance un gran ángulo de descarga y una alta velocidad de descarga, lo que garantiza una descarga limpia y rápida. La alta relación de transmisión también permite reducir las dimensiones del sistema de varillaje, mejorando así la visibilidad del operador; sin embargo, esta reducción debe equilibrarse cuidadosamente, ya que una reducción excesiva puede reducir el factor de multiplicación de fuerza del sistema de articulación y comprometer la fuerza de arranque.
Los principales inconvenientes del mecanismo de ocho brazos que giran hacia adelante son su complejidad y la dificultad de lograr la nivelación automática del cucharón.
(2) Mecanismo de seis brazos giratorio hacia adelante con cilindro del cucharón montado en la parte delantera
En este mecanismo, el cilindro del cucharón se conecta directamente al cucharón y al balancín. El mecanismo de trabajo consta de dos mecanismos paralelos de cuatro brazos, lo que proporciona al cucharón una excelente capacidad de elevación paralela. Es más simple que el mecanismo de ocho enlaces y ofrece una mejor visibilidad para el operador. Sin embargo, tiene varias desventajas: la inclinación del cucharón ocurre cuando el fluido ingresa a la pequeña cámara del cilindro, lo que resulta en una fuerza de arranque relativamente menor; la baja relación de transmisión requiere una carrera de cilindro larga y un cilindro alargado, lo que lleva a velocidades de descarga más lentas en comparación con el mecanismo de ocho brazos; el cilindro del cucharón montado en la parte delantera aumenta el voladizo delantero, lo que afecta negativamente a la estabilidad general de la máquina y a la suavidad de marcha; y no admite la nivelación automática del cucharón. (3) Mecanismo de articulación de seis barras con cilindro de inclinación del cucharón montado en la parte trasera (tipo de inclinación hacia adelante)
En comparación con la configuración de cilindro montado en la parte delantera antes mencionada, este mecanismo presenta un voladizo delantero más grande, una relación de transmisión más alta y una carrera de pistón más corta. Permite diseñar la pluma, el cilindro de inclinación del cucharón, el balancín y la biela dentro del mismo plano, simplificando así la estructura y mejorando la distribución de tensiones en la pluma y los pasadores de las bisagras. Las desventajas incluyen una posición de montaje alta para el cilindro de inclinación del cucharón en el bastidor, lo que obstruye la visibilidad del operador, y el hecho de que el cilindro funciona admitiendo aceite en la cámara del extremo del vástago (cámara pequeña) durante la inclinación, lo que resulta en una fuerza de arranque relativamente baja. Aumentar la fuerza de arranque requiere aumentar la presión del sistema hidráulico o aumentar el diámetro del cilindro, lo cual conduce a un aumento de masa.
(4) Mecanismo de articulación de seis barras con cilindro de inclinación del cucharón montado en la parte trasera (tipo de inclinación inversa)
Este mecanismo ofrece las siguientes ventajas: a. La inclinación se produce cuando el aceite ingresa a la cámara del extremo del pistón (cámara grande) del cilindro, y el sistema de varillaje se puede diseñar con una alta relación de amplificación de fuerza, lo que permite una mayor fuerza de arranque; b. La selección adecuada de las dimensiones de los componentes garantiza un buen rendimiento de elevación paralela del cucharón y permite la nivelación automática del cucharón; do. La estructura es muy compacta con un voladizo frontal mínimo, lo que proporciona una excelente visibilidad al operador. Las desventajas incluyen la disposición del balancín y la biela en el espacio reducido entre el cucharón y el eje delantero, lo que genera riesgo de interferencia de los componentes.
(5) Mecanismo de varillaje de cuatro barras (tipo de inclinación hacia adelante)
Este es el más simple de los siete mecanismos de vinculación; logra fácilmente una elevación paralela del cucharón y presenta un pequeño voladizo frontal. Las desventajas incluyen el hecho de que el cilindro funciona admitiendo aceite en la cámara del extremo del vástago (cámara pequeña), lo que resulta en una menor fuerza de salida. Además, dado que es difícil diseñar una relación alta de amplificación de fuerza para el sistema de articulación, el cilindro requiere una carrera de pistón larga y tiene dimensiones pequeñas. Además, el vástago del pistón es propenso a chocar con el fondo del cucharón durante la descarga, limitando así el ángulo de descarga. Para evitar colisiones, el fondo del cucharón debe ser cóncavo, lo que reduce la capacidad del cucharón y complica la fabricación; además, este mecanismo no puede lograr la nivelación automática del cucharón. (6) Mecanismo de cinco enlaces de dumping hacia adelante
Para superar el inconveniente del mecanismo de cuatro brazos de descarga hacia adelante, donde el vástago del pistón es propenso a chocar con el fondo del cucharón durante la descarga, se agrega un vínculo corto entre el vástago del pistón y el cucharón, transformando el mecanismo de cuatro brazos en un mecanismo de cinco brazos. Cuando el cucharón se inclina para recoger material, el enlace corto y el vástago del pistón se alinean linealmente bajo la acción combinada de la fuerza de tracción del cilindro hidráulico y el peso del cucharón, funcionando como un solo miembro rígido. Durante la descarga, el brazo corto puede moverse con respecto al vástago del pistón, evitando así una colisión entre el vástago del pistón y el fondo del cucharón. Otras desventajas de este mecanismo siguen siendo las mismas que las del mecanismo de cuatro enlaces de dumping a plazo.
(7) Mecanismo de tres enlaces con pluma extensible
Su característica más distintiva es que la pluma se puede extender y retraer usando el cilindro hidráulico 1. La acción de pala del cucharón se logra extendiendo la pluma, lo que resuelve el problema del desgaste severo de los neumáticos asociado con el uso del movimiento de desplazamiento de la máquina para forzar el cucharón hacia el material. Durante la descarga, la pluma se puede extender para lograr una mayor altura y alcance de descarga; por el contrario, durante el transporte, la pluma se puede retraer para reducir el voladizo delantero y mejorar así la estabilidad de conducción. Las desventajas de esta estructura son que no puede lograr un movimiento paralelo del cucharón o una nivelación automática del cucharón, y el diseño es relativamente complejo.
⑵ Requisitos de diseño para el dispositivo de trabajo:
Según las características operativas de las cargadoras de ruedas, el diseño del dispositivo de trabajo debe cumplir los siguientes requisitos:
(1) La trayectoria de movimiento del cucharón debe alinearse con las necesidades operativas, específicamente, los requisitos de recogida y carga. Es deseable una gran fuerza de arranque y el cucharón debe ser fácil de llenar por completo. Además, durante el levantamiento de la pluma, el cucharón debe mantener un movimiento cercano a la traslación paralela para evitar derrames de material.
(2) Debe cumplir con los requisitos de alcance y altura de descarga, asegurando la descarga completa del material independientemente de la posición de la pluma.
(3) Si bien cumple con los requisitos operativos, la estructura del dispositivo de trabajo debe ser simple, liviana y resistente, con una distribución racional de fuerzas.
(4) Deberá garantizar buenas condiciones de trabajo para el operador, garantizando seguridad, buena visibilidad, sencillez de operación y facilidad de mantenimiento.
Jiangsu Supeng Machinery Technology Co., Ltd.