Obrót w koparko-ładowarkach - jak jest zrobiony? Jak go zrobić dobrze?

Witam,

Mam koparko-ładowarkę (ostrówek) gdzie obrót jest wykonany na listwie zębatej, przez co posiada wiele luzów, które gdy się skumulują to potrafią zrobić 30-40cm na końcu ramienia.
Chciałbym przerobić ten obrót na dwa siłowniki tak jak jest we wszystkich współczesnych koparko-ładowarkach. Znalazłem pasujące mi siłowniki, zacząłem coś tam na szybko szkicować pod te siłowniki itd. ale mam pewien dylemat. Liczę na waszą pomoc.

Aby uzyskać kąt obrotu około 180 stopni, to wychodzi mi mniej więcej taka geometria patrząc od góry:



Siłowniki będą podpięte razem, na odwrót, czyli w momencie gdy jeden się wysuwa to drugi ma się chować
I zastanawiam się czy ma prawo to zadziałać, czy nie będzie działać to niejako na "łamanie" przy maksymalnie skrajnym zakresie, gdyż siłownik który będzie ciągnął, będzie za osią obrotu, więc będzie się musiał wydłużyć o kilka mm, zanim zacznie poprawną pracę na skracanie - mam nadzieję, że rozumiecie o co mi chodzi. Myślę, że zadziałać to powinno, gdyż siłownik na wysuwanie ma znacznie większą siłę niż ten na skracanie, a ciśnienie powinno się wyrównać, więc ten pchający siłownik powinien dać radę przejść przez ten punkt przełamania, ale jednak czy nie będzie to miało negatywnych skutków i nie rozsypie się całość po 10-15 wykonanych obrotach...
Niestety nie jestem w stanie tego inaczej ogarnąć, jeśli zrobię to na moją logikę "poprawnie", czyli siłownik nie będzie wychodził poza oś obrotu to wychodzi mi raptem około 155-160 stopni obrotu, a chciałbym uzyskać go w miarę możliwości jak najwięcej. Nowe kop-ładowarki mają nawet koło 200 stopni i próbuję podpatrzeć jak to tam działa, niestety tylko po zdjęciach, ale wygląda to tak samo, że jeden siłownik wychodzi w skrajnym położeniu poza tą oś obrotu, więc może to tak ma być i to zadziała? Co o tym myślicie? Wrzucam poniżej przykładowe zdjęcie z jakiegoś JCB na którym to mniej więcej widać.


Tu jeszcze foto z jakiejś koparki DIY znalazłem:



Mam nadzieję, że wybrałem dobrą kategorię i z góry dziękuję za pomoc

Zobacz jaka jest różnica w długości ramienia. Ten ciągnący siłownik nie ma na takim ramieniu wplywu na ten pchajacy.
Inna sprawa, że przy składaniu on nie dopchnie tego obrotu, więc i tak trzeba dodać jakąś kombinację przy sterowaniu.

Przy składaniu, zawsze ten krótszy siłownik będzie dociągał, także wydaję mi się, że raczej żadnej kombinacji przy sterowaniu nie trzeba i spokojnie powinien dać radę. Tak mi się wydaję, że siła na tym jednym zawsze będzie dużo mniejsza, ale zastanawiam się jednak czy to będzie poprawnie i płynnie pracować i nie będzie np. zauważalnego jakiegoś przeskoku przy tym punkcie przełamania oraz czy części mechaniczne nie będą przez to za bardzo narażone na zużycie.

ufosi pisze:Nowe kop-ładowarki mają nawet koło 200 stopni i próbuję podpatrzeć jak to tam działa, niestety tylko po zdjęciach, ale wygląda to tak samo, że jeden siłownik wychodzi w skrajnym położeniu poza tą oś obrotu, więc może to tak ma być i to zadziała?

Jak siłownik wyjdzie Ci poza oś to Ci zacznie giąć siłownik. Na zdjęciach może Ci się wydawać że jest inaczej ale w rzeczywistości siłownik nie wychodzi poza oś. W mojej koparko-ładowarce są dwa siłowniki w jednej linii, jeden nad drugim i różnica jest tylko w odpowiednio przyspawanych uszach do kolumny obrotu. Jak sprawdzałem to przy maksymalnym skręcie do "idealnej" osi zostaje kilka mm więc jeden z siłowników nie łamie się do końca. Obrót ma około 190 stopni bo ramie przechodzi za oś konika ale u mnie ograniczone do 180 stopni bo założone są odboje co by nie walic ramieniem o konstrukcję.
Jak chcesz zrobić na siłownikach "po bokach" to po prostu rozrzesz je, w ostrówku jest tam dużo miejsca, nikt też tylnym wózkiem w nim nie jeździ.

Siłownik który wyjdzie poza oś wcale nie będzie gięty. Będzie tylko musiał się zacząć delikatnie składać.
To kwestia odpowiedniego sterowania dwóch siłowników. Być może wystarczy oba podłączyć równolegle (tylko antyrównolegle, tak jak sam opisałeś).
Ten przechodzący przez oś działa w tym momencie na bardzo krótkim ramieniu dźwigni, więc wystarczy mała siła z ramienia aby go wtedy trochę cofnąć. Tę siłę zapewni drugi siłownik który wtedy będzie działał na dużym ramieniu.

atom1477 pisze: ↑

04 wrz 2023, 09:35

Siłownik który wyjdzie poza oś wcale nie będzie gięty. Będzie tylko musiał się zacząć delikatnie składać.
To kwestia odpowiedniego sterowania dwóch siłowników. Być może wystarczy oba podłączyć równolegle (tylko antyrównolegle, tak jak sam opisałeś).
Ten przechodzący przez oś działa w tym momencie na bardzo krótkim ramieniu dźwigni, więc wystarczy mała siła z ramienia aby go wtedy trochę cofnąć. Tę siłę zapewni drugi siłownik który wtedy będzie działał na dużym ramieniu.

Też tak to widzę. Odpowiednie połączenie i nie trzeba żadnego zmyślnego sterowania.

Podaj wymiary z Twojego rysunku to Ci policzę czy to zadziała (wymiary pomiędzy mocowaniami, oraz wymiary siłowników (średnice tłoków i tłoczysk też)).

Dziękuję bardzo wszystkim za odpowiedzi

Udało mi się dziś ustalić, że w JCB na pewno siłownik przechodzi poza oś obrotu, zrobiłem lepsze foto poniżej, część wymiarów udało mi się ściągnąć ale niestety nie wszystkie, bo operator nie miał za wiele czasu, ale wychodzi, że jest to coś podobnego jak wrzuciłem w pierwszym poście. Nie wiem tylko czy sterowanie jest faktycznie na "ostro" podpięte równolegle na przemian siebie, czy jest może jeszcze coś w nie wpięte jakiś specjalny ala "zawór" hydrauliczny.

Foto:



Co do wymiarów moich zarysów to podaje poniżej, byłbym bardzo wdzięczny za sprawdzenie czy ma to szanse zadziałać tak jak myślę



Siłownik który sobie upatrzyłem ma tłoczysko 36mm i tłok 63mm, skok 200mm. Przy ostrówku myślę, że ciśnienie do obliczeń można przyjąć w okolicach 120-130bar.

Niestety w tym JCB jak patrzyłem to siłowniki są sporo grubsze bo tłoczysko miało koło 60mm, a tłok na oko około 100mm.

Dla ciśnienia 100 bar będziesz miał siłę od strony tłoka 3117 kg, a od strony tłoczyska 2100 kg.

W pozycji środkowej oba siłowniki działają na ramieniu około 71.5 mm, a więc dadzą siłę skrętu:
3117 kg * 7.15 cm + 2100 kg * 7.15 cm = 22286.55 kg*cm + 15015 kg*cm = 37301.55 kg*cm ≈ 3658 Nm.
W pozycji środkowej nie ma wątpliwości że zadziała. Podaję tylko żebyś wiedział jaki będzie tam moment skrętny.

W pozycji + albo - 65°, jeden z siłowników dochodzi do martwej pozycji na dźwigni, czyli nie dostarcza żadnej siły na ramię. Za to drugi działa wtedy na ramieniu około 106 mm. Siła będzie więc równa 3304 albo 2226 Nm, zależnie od tego czy ten drugi siłownik będzie pchał czy ciągnął.

Pomiędzy 65 a 90°, siłę będzie dostarczał tylko drugi siłownik. Pierwszy będzie się składał i podbierał część siły.
Wychodzi mi że od 65 do 90° drugi siłownik wykona ruch tłoka o 145 mm - 102 mm = 43 mm.
Ten składający się o 294 mm - 287 mm = 7 mm.
Czyli składający wykona aż 6 razy mniejszy ruch. Podbierze więc tylko około 16% siły. Nawet jak dostarczający siłę będzie działał od strony tłoczyska (2100 kg) a ten podbierający od strony tłoka (3117 kg) to i tak podebrana siła będzie niewielka.
Czyli zadziała.
W najgorszym wypadku:
16 % * 3117 kg = 499 ≈ 500 kg.
Ta siła zostanie podebrana z siłownika 2100 kg, czyli:
2100 - 500 kg = 1600 kg.
Ramię siłownika w tym położeniu to jakieś 80 mm.
A więc moment:
1600 kg * 8 cm = 1280 Nm.

Może to działać nawet dla dalszego ruchu niż +/-90°. Więc jakoś zablokuj ruch żeby się siłowniki nie zetknęły (bo się coś wtedy połamie).
Chyba że te 102 mm z Twojego rysunku to maksymalne wsunięcie tłoka, no to już masz takie zabezpieczenie.


PS. Dodam że to uproszczona metoda obliczeń. Ale w tym zastosowaniu daje wystarczająco poprawne wyniki.

Super, bardzo dziękuję za dokładne wyliczenia. Wygląda na to, że na takim siłowniku bez problemu powinno sobie dać radę z obrotem ramienia i pełną łyżką ziemi. W takim razie muszę pozbierać graty, zrobić to i sprawdzić w praktyce . Jeszcze raz dziękuję za pomoc