Расчет рыхлителя на базе трактора Т-25. ПЗ. 1 Научноисследовательский раздел. 5 2 Цель и задачи курсового проекта. 15
 Скачать 1.27 Mb.
|
 Содержание1 Научно-исследовательский раздел. 5 1.2 Цель и задачи курсового проекта. 15 2.1 Назначение, устройство и принцип действия скрепера. 16 2.2 Выбор и расчет основных параметров проектируемой машины. 20 2.3 Тяговый расчет. 22 2.4 Расчет на прочность элементов конструкции. 24 2.4.1 Выбор расчетных положений и расчет на прочность 24 2.4.2Сила необходимая для выталкивания грунта. 26 2.5 Техническая производительность 27 3. Технологический раздел 28 3.1 Организация и производство работ 28 3.2 Основные правила эксплуатации, технического обслуживания и ремонта 29 3.3 Техника безопасности при работе на землеройно-транспортной машине 33 Список литературы 37 Введение. Землеройно-транспортными (ЗТМ) называют строительные машины, отделяющие грунт от массива тяговым усилием с последующим его перемещением к месту отсыпки собственным ходом. Основными рабочими операциями ЗТМ являются: послойная разработка грунта, его транспортировка и укладка в основание строительного объекта или отвал, а также планировка земляных поверхностей. В зависимости от вида рабочего органа различают ковшовые (скреперы) и отвальные (бульдозеры, автогрейдеры, грейдер - элеваторы)ЗТМ. Эти машины отличаются простотой конструкции, универсальностью и высокой производительностью. Их применяют в дорожном строительстве, при отрывке котлованов и каналов, возведения насыпей, планировке земляных поверхностей и на других работах. Рабочий процесс включает два характерных режима: тяговый и транспортный. Исключение составляют грейдер- элеваторы, работающие только в тяговом режиме. На тяговом режиме работают при копании грунта, а на транспортном - при его перемещении к месту отсыпки. Средняя продолжительность тягового режима от общего времени рабочего процесса составляет у скреперов 10…..20%. Эффективность тягового режима зависит от способности машины передвигаться без буксования при повышенных сопротивлениях, а транспортного режима - в основном от скоростных качеств машины, ее проходимости и маневренности. Чаще ЗТМ при работе передвигаются по грунтовым и снежным дорогам, свежесрезанным и рыхлым насыпным грунтам. С повышением влажности грунта условия работы ЗТМ ухудшаются. Скрепер (англ. scraper, от scrape - скрести) - землеройно-транспортная машина, предназначенная для послойного (горизонтальными слоями) копания грунтов, транспортирования и отсыпки их в земляные сооружения слоями заданной толщины. Кроме того, при движении по насыпи скреперы своими колесами уплотняют отсыпанные слои грунта, благодаря чему сокращается потребность в специальных грузоуплотняющих машинах. Скреперы используют для разработки разнообразных грунтов 1-111 категорий от чернозема до тяжелых глин. Очень плотные грунты предварительно разрабатывают рыхлителями. Применение скреперов определяется дальностью возки грунта. Прицепные скреперы в агрегате с базовыми гусеничными тракторами используют при дальности транспортирования от 100 до 800 и максимально до 1000 м. Чем больше вместимость скрепера, чем быстроходнее его базовый трактор, тем на большей дальности транспортирования целесообразно применять агрегат. Однако уже при дальности транспортирования 1 км прицепные скреперы уступают в рентабельности автомобилям - самосвалам, загружаемым одноковшовыми экскаваторами. Если дальность транспортирования грунта менее 100 м, выгоднее применять более простые и дешевые землеройные машины, такие как бульдозеры на базе гусеничных тракторов. Самоходные скреперы, агрегатируемые с базовыми, быстроходными колесными тягачами применяют в благоприятных условиях при дальности транспортирования от 300 до 3000 м и более. При дальности транспортирования более 3000 м по бездорожью скреперы рентабельнее самосвалов, загружаемых экскаватором. По типу ходовой части базовой машины различают скреперы на гусеничном и колесном ходу. По способу загрузки ковша грунтом различают скреперы с загрузкой движущим усилием, то есть тягой базовой машины и тягача (в случае применения последнего) и скреперы с принудительной загрузкой скребковым элеватором, установленным на самом скрепере. 1 Научно-исследовательский раздел.Обзор и анализ существующих конструкций скреперов. Скрепер - землеройно-транспортная машина циклического действия, выполняющая послойную разработку грунта и набор ковша, транспортирование грунта в ковше к месту укладки, выгрузку с разравниванием и частичным уплотнением грунта на месте укладки. В этой машине объединены землеройное и транспортное оборудование, что позволяет одному машинисту управлять процессами разработки и перемещения грунта. В результате снижаются трудоемкость и себестоимость возведения земляных сооружений. Основные агрегаты и узлы скрепера имеют по своему назначению такой же конструктивный замысел, как и у других машин для земляных работ (рис.1). Рабочим оборудованием являются ковш 1, в передней части которого ножи 2, отверстие 3 для набора и разгрузки грунта и заслонка 4. Ковш скрепера на пневмоколесном ходу приводится в движение тягачом 5 - гусеничным или пневмоколесным. Система управления рабочими органами - гидравлическая или канатная. Для набора ковш скрепера опущен на грунт, при движении тягача ножи с усилием гидропривода врезаются в грунт, стружка 6 которого подается в ковш. После наполнения ковша заслонка закрывается и для транспортирования ковш поднимается над грунтом. При разгрузке грунта в насыпь скрепер продолжает движение, заслонку открывают, а ковш опускают так, чтобы расстояние между днищем и поверхностью было равно заданному слою отсыпаемого грунта. После разгрузки порожний скрепер возвращается к месту набора грунта - в выемку или карьер. Естественно, по мере наполнения ковша растет сопротивление работе скрепера, которое должно преодолеваться тяговым усилием трактора или колесного тягача. Требуемое тяговое усилие как раз и входит в производственно-технологические требования к энергетическому обеспечению скрепера. Оно должно превышать величину наибольшего суммарного сопротивления работе скрепера, включающего четыре основных составляющих: сопротивление резанию грунта, сопротивление набора грунта в ковш на заключительной стадии его наполнения, сопротивление перемещению груженого скрепера и сопротивление призмы волочения грунта перед ковшом.  Рис.1. Скреперы а - самоходный скрепер; б - набор грунта в ковш; в - груженый ход; г - разгрузка ковша Скреперы широко используются в автодорожном и железнодорожном строительстве для возведения насыпей и разработки выемок, при строительстве гидротехнических сооружений, на вскрышных и многих других работах. Скреперы выполняют около 10% земляных работ. Их классифицируют: по способу соединения с тягачом - прицепные и самоходные (в том числе полуприцепные и седельные); по загрузке ковша - загружаемые тяговым усилием трактора-тягача (и толкача) и с механизированной элеваторной загрузкой; по способу разгрузки ковша - со свободной (самосвальной), полупринудительной и принудительной разгрузкой; по системе управления рабочим органом - с канатным и гидравлическим управлением. Преимущественно распространены скреперы, загружаемые тяговым усилием - более простые по конструкции и надежные в эксплуатации. Поскольку тягового усилия тягачей (особенно колесных) для загрузки скрепера недостаточно, при наборе грунта применяют толкачи, а также технологию спаренной работы скреперов. В качестве толкачей обычно используют гусеничные тракторы с толкающим щитом. Прицепные скреперы с гусеничными тракторами (тягачами) на легких и средних грунтах могут работать без толкачей. При свободной (самосвальной) разгрузке, применяемой обычно на скреперах малой емкости, ковш, прикрепленный шарнирно к раме скрепера, опрокидывается вперед или назад при помощи канатной или гидравлической системы. Самосвальная разгрузка, отличаясь простотой конструкции, не обеспечивает полного опорожнения ковша при работе на липких и сырых грунтах. При полупринудительной разгрузке, применяемой на скреперах средней и большой емкостей, ковш опорожняется поворотом вперед (по ходу) днища. Грунт при этом высыпается в щель образующуюся между ножевой плитой и открытой заслонкой или повернутым днищем. Недостатком является неполная разгрузка ковша при работе на липких и влажных грунтах. При принудительной разгрузке, применяемой на скреперах средней и большой емкости, ковш опорожняется движением вперед (по ходу) задней подвижной стенки полностью на любых грунтах. Разгрузка скрепера вперед позволяет регулировать толщину отсыпаемого слоя (подъемом ковша). При этом грунт планируется ножом или специальным скребком, что создает условия для высококачественного его уплотнения. Прицепные скреперы соединяют обычно с гусеничными тракторами и применяют при тяжелых условиях работы (переменный рельеф, бездорожье и т. п.) и для транспортирования грунта на расстояние 100...500 м (при транспортировке грунта на расстояние менее 100 м целесообразнее использовать бульдозеры). Чтобы ускорить процесс загрузки ковша и повысить коэффициент его наполнения, применяют скреперы с элеваторной загрузкой. Элеваторы скребкового типа имеют реверс, что позволяет не только загружать, но и разгружать ковш. Такие скреперы с дополнительным механизмом загрузки естественно дороже на 15...20%, их масса больше на 10...20%. Однако потребность в тракторах-толкачах для набора грунта отпадает, повышается производительность. В связи с этим скреперы с элеваторной загрузкой эффективны при значительных объемах работ. Основные тенденции развития конструкции и расширения области применения скреперов состоят в следующем: повышение единичной мощности, увеличение выпуска машин с ковшом 15 и 25 м. Такие скреперы позволяют снизить себестоимость работ на 20... 25%, однако для их работы необходимо более прочное основание землевозных дорог; повышение транспортных скоростей за счет производства дизель-электрических самоходных скреперов с установкой дополнительных электродвигателей в ходовом оборудовании (мотор - колеса); переход на гидравлическое управление рабочими операциями и принудительную загрузку ковша; совершенствование конструкции ковша, применение шин низкого давления, повышение мощности двигателей. С увеличением дальности перемещения грунта производительность скреперов падает. С учетом основных признаков скреперы классифицируются: 1. По емкости ковша (м3) - на скреперы малой емкости, с ковшом емкостью до 5; скреперы средней емкости, с ковшом емкостью до 6-15; скреперы большой емкости с ковшом емкостью более 15; Емкость современных скреперов увеличивается по мере роста мощности тракторов и колесных тягачей. В европейской практике геометрическая емкость ковша скрепера обычно не превышает 10 - 15 м3. В США на крупных гидротехнических строительствах с большими объемами земляных работ применяют скреперы с ковшами емкостью 15 - 30 м3 при мощности колесного тягача до 515 квт (700 л. с). Емкость сдвоенных ковшей у некоторых скреперных агрегатов достигает 109 м3при мощности тягача 880 квт (1200 л. с.) (два дизеля па 440 квт). . По способу загрузки - на заполняемые за счет подпора грунта при реализации тягового усилия базового тягача и загружаемые с помощью загрузочного устройства. К первому типу относятся скреперы обычного исполнения, а к второму типу - элеваторные, гребковые, роторные. . По способу разгрузки - на машины со свободной, принудительной и полупринудительной (комбинированной) разгрузкой. В скреперах со свободной разгрузкой опорожнение ковша осуществляется под действием собственного веса грунта. В скреперах с принудительной разгрузкой полное опорожнение ковша осуществляется с помощью задней стенки. В скреперах с полупринудительной (комбинированной) разгрузкой часть объема грунта высыпается под действием собственного веса, а часть с помощью принудительной очистки. . По типу привода - на машины с канатным, электромеханическим и гидравлическим приводом. Канатный привод состоит из следующих узлов: механической лебедки, системы полиспастов и направляющих блоков, а также рычагов управления. Электрический привод состоит из электродвигателя, шестеренчатого редуктора и зубчатого реечного механизма. К электромеханическому приводу следует отнести также привод, состоящий из электролебедки и канатно-блочного механизма. Гидравлический привод включает насос, бак с жидкостью, гибкие шланги и гидрораспределитель. . По способу передвижения - на прицепные, полуприцепные, самоходные и скреперные поезда. Прицепной скрепер буксируется гусеничным или двухосным колесным трактором. Полуприцепной скрепер находится в сцепке с гусеничным или двухосным колесным трактором (тягачом) передней частью (хоботом) через опорно-сцепное устройство. У прицепных скреперов вес скрепера и грунта в ковше воспринимается ходовыми осями скрепера, не увеличивая сцепного веса трактора (тягача).  Рис. 2 Прицепной скрепер Д-458 с гидравлическим управлением 1 - рама; 2 - ось вращения ковша; 3 - ножи; 4 - боковые ножи; 5 - цепь транспортной подвески; 6 - транспортная сцепка; 7 - основная сцепка; 8 - передние колеса; 9 - дышло; 10 - трубопроводы; 11- гидравлический цилиндр; 12 - передняя заслонка; 13- шарнирно-рычажный механизм; 14 - ковш; 15 - задний буфер; 16 - задние колеса. В рабочем цикле прицепного скрепера транспортные операции (груженый и холостой ход) занимают до 80% времени. Низкие скорости гусеничных тракторов (9 - 12 км/ч) ограничивают производительность прицепных скреперов на гусеничной тяге, и потому их целесообразно применять лишь при наличии тяжелых дорожных условий. Полуприцепные скреперы состоят из двух частей - одноосного (преимущественно) или двухосного пневмоколесного тягача седельного типа и скреперного оборудования. При этом тяговое и скреперное оборудование представляет в целом единую машину. При необходимости колесный тягач может быть отсоединен от скреперного оборудования, с которым он органически не связан, и использован для других целей на строительстве.  Рис.3 Полуприцепной скрепер с одноосным тягачом 1 - ведущий мост тягача; 2 - одноосный тягач; 3 - ковш; 4 - днище ковша с ножами; 5 - задняя стенка; 6 - заслонка; 7 - передняя рама; 8 - буфер; 9 - гидравлические цилиндры выдвижения стенки; 10 - подъемные цилиндры; 11 - хобот; 12 - гидроцилиндры поворота скрепера.  Рис.4 Полуприцепной скрепер с двухосным тягачом (трактором) 1 - трактор; 2 - седельно-сцепное устройство ; 3 - рама; 4 - рукава и трубопроводы ; 5 - гидроцилиндр управления заслонкой ковша ; 6 - механизм управления заслонкой ковша; 7 - гидроцилиндр подъема и опускания ковша; 8 - заслонка ковша ; 9 - ковш; 10 - задняя стенка ковша ; 11 - гидроцилиндр управления задней стенкой ковша У полуприцепных скреперов часть конструктивного веса скрепера и веса грунта в ковше передается в виде вертикальной догрузки на ведущую ось тягача, увеличивая его сцепной вес и улучшая за счет этого тяговую характеристику машины. Самоходные скреперы представляют собой машину, у которой двигатель и скреперное оборудование встроены в общую конструкцию и органически с ней связаны. Выделение полуприцепных скреперов к одноосному тягачу в группу самоходных довольно условно, так как по конструкции они могут не отличаться от прицепляемых к двухосному тягачу. Все ходовые колеса самоходных скреперов выполняются приводными. Конструктивный вес, а также вес грунта в ковше распределяются на переднюю и заднюю оси примерно поровну, что наиболее благоприятно сказывается на тяговой характеристике машины.  Рис.5 Самоходный скрепер МоАЗ-60071 Наибольшее распространение в современной практике имеют полуприцепные скреперы, использующие типовые одноосные тягачи в качестве силового и тягового оборудования. | . По типу тягача или самоходного оборудования - на колесные и гусеничные. Самоходные скреперы, как правило, выполнены на пневмоколесном ходу. . По типу трансмиссий - на механические, гидромеханические, электрические и гидростатические.  Рис.6. Схемы скреперов: а и б - двухосный прицепной и одноосный прицепной к гусеничному трактору; в - прицепной к колесному тягачу; г - полуприцепной к двухосному тягачу; д - полуприцепной к одноосному тягачу или самоходный с мото-колесами; е - самоходный двухмоторный; ж - самоходный с задним двигателем; з - скрепер-бульдозер; 1 - гусеничный трактор или колесный тягач; 2 -ковш; 3 - заслонка; 4 - буфер; цифры указывают примерное распределение, массы скрепера с груженым ковшом по осям. . По способу загрузки (наполнения) ковша различают скреперы с загрузкой под давлением срезаемой стружки грунта (наиболее распространенный способ) и с загрузкой при помощи элеватора. В первом случае наполнение ковша связано с преодолением значительных сопротивлений, во втором случае они снижаются, поскольку подъем грунта в ковш производится элеватором.  Рис.7. Принципиальная схема полуприцепного скрепера с элеваторной загрузкой а - набор грунта; б - нагрузка грунта Стремление к уменьшению энергоемкости загрузки ковша скрепера привело к созданию скреперов с элеваторной загрузкой ковша, при которой отпадает необходимость в применении бульдозера-толкача. Опытные образцы таких скреперов изготовлены с ковшами емкостью 14-20 м3. Принципиальная схема полуприцепного скрепера с элеваторной загрузкой показана на рис.7. Ковш такого скрепера состоит из двух боковых стенок и наклонно приваренных к ним задней и передней торцовых стенок. Над передней стенкой установлен наклонный элеватор с ковшами скребкового типа, поднимающий грунт, срезанный ножами днища ковша. Поднятый элеватором грунт ссыпается в ковш скрепера. Для разгрузки грунта днище ковша гидравлическими толкателями откатывается назад по ходу машины. Привод элеватора механический, от вала отбора мощности. Элеваторная загрузка обеспечивает высокий коэффициент наполнения ковша независимо от толщины срезаемой стружки грунта и ее физико-механических свойств. При этом отпадает также необходимость применять вспомогательные бульдозеры для толкания скреперов при наборе грунта (особенно при разработке тяжелых плотных грунтов и использовании скреперов большой емкости).  Рис.8 Схемы способов разгрузки ковша и типы заслонок а - свободная (самосвальная) разгрузка вперед; б - разгрузка назад; в - принудительная разгрузка; г - полупринудительная разгрузка; д -щелевая разгрузка (вниз); е - плавающая заслонка; ж - постоянно управляемая заслонка; 1- передняя заслонка; 2 - ковш; 3 - нож; 4 - задняя заслонка; 5-подвижная стенка. У скреперов со свободной (самосвальной) разгрузкой ковш опрокидывается назад (у одноосных скреперов) либо вперед (у двухосных скреперов). Скреперы со свободной разгрузкой ковша плохо разгружают липкие и переувлажненные грунты. У скреперов с принудительной разгрузкой грунт выталкивается прямолинейным движением вперед задней подвижной стенки ковша. Скреперы с такой разгрузкой могут работать на любых грунтах, в том числе на грунтах липких и переувлажненных. У скреперов с полупринудительной разгрузкой днище и задняя стенка конструктивно выполнены как единый узел, который шарнирно подвешен на боковых стенках или к подножевой плите ковша. Для разгрузки днище с задней стенкой опрокидывается вперед, при этом грунт в первоначальной стадии выталкивается из ковша принудительно, а в конце разгружается за счет свободного высыпания под действием собственного веса. При полупринудительной разгрузке стенки ковша не полностью очищаются от липких и переувлажненных грунтов. При щелевой разгрузке грунта (вниз) днище ковша, поворачиваясь, выводится из-под грунта и становится под углом наклона к горизонту 72-75°. Этот способ разгрузки характеризуется хорошей выгрузкой липких и переувлажненных грунтов и значительно меньшей энергоемкостью механизма выгрузки. Наиболее распространенной для самоходных скреперов является гидромеханическая трансмиссия. Основные конструктивные схемы скреперов показаны на рис.6. |