Разработка прицепного скрепера. ПЗ. 1. Общая часть 1 Обзор и анализ существующих конструкций

• Название: 1. Общая часть 1 Обзор и анализ существующих конструкций
• Анкор: Разработка прицепного скрепера
• Дата: 09.03.2022
• Размер: 1.52 Mb.
• Имя файла: ПЗ.docx
• Тип: Документы; #388561
• страница: 1 из 3

С одержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Обзор и анализ существующих конструкций

1.2 Постановка вопроса курсового проектирования

2. Конструкторская часть

2.1 Назначение бульдозеров, принцип работы и выполняемые операции

2.2 Выбор и расчет основных параметров проектируемой машины

2.3 Тяговый расчет

2.4 Силовой расчет

2.5 Расчет на прочность элементов конструкции

3. Технологическая часть

3.1 Организация и технология производства работ

3.2 Основные правила эксплуатации технического обслуживания и ремонта

3.3 Техника безопасности при работе

Заключение

Список использованной литературы

Введение
Землеройно-транспортными называют машины с ножевым рабочем органом, выполняющие одновременно послойное отделение от массива и перемещение грунта к месту укладки при своем поступательном движении. К этой группе машин относится: бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдеры. Первые два типа машин, особенно бульдозеры, широко используются в промышленном и гражданском строительстве. Перспективы совершенствования скреперов вытекают из задач развития комплексной механизации и автоматизации строительства, увеличения единичной мощности машин, автоматизации управления, расширения применения гидропривода, увеличения выпуска машин, замена устаревшей землеройной техники.

Предусматривается повышение энерго-насыщенности и рабочих скоростей агрегатов традиционного исполнения при неизменных размеров рабочего оборудования, рост типоразмеров и создание крупных сверх тяжелых агрегатов, разработка новых методов взаимодействия скреперов с грунтом.

Рост энерго-насыщенности агрегатов и их типоразмеров возможен за счет роста рабочих и транспортных мощностей и мощности двигателя. Для землеройно-транспортных агрегатов практически достижимыми является мощности 3-4 тыс. кВт.

Росту энерго-насыщенности и типоразмеров машин способствует быстрое развитие двигателестроения, электронного и гидропневматиеского оборудования и систем автоматического управления. Перспективы применения газотурбинного привода и автоматики значительно расширяют дальнейшие возможности дальнейшего совершенствования техники.

В центре внимания исследователей находится совершенствование исполнительных механизмов землеройно-транспортных машин в границах традиционной технологической схемы. В области скреперостроения исследуются возможности оптимизации формы ковша, применение телескопической системы заполнения ковшей двухщелевой загрузки, подгребания грунта в ковше и ряд других мероприятий.
Общая часть.

1.1 Обзор и анализ существующих конструкций
Новом эжекторный скрепер с неподвижным ножом John Deere 2112E. В тандеме со скреперным трактором Jofn Deere 9020 с коротким тяговым стержнем этот массивный скрепер перемещает более 32 м3 грунта за один цикл.



Скрепер John Deere 2112E делает легкой работу, связанную с развитием любого участка, решением горнодобывающих задач или дорожным строительством. Это достигается более мощным двигателем и более вместительным ковшом.

Тягач 9020 может буксировать как единственный скрепер 2112E, так и сцепку из двух скреперов 2112Е. При этом обеспечивается улучшенная вертикальная планировка, а также промышленный уровень прочности сцепного устройства хомутного типа. Все это существенно влияет на увеличение, как долговечности эксплуатации, так и надежности рассматриваемой джондировской новинки.

Кроме того, 2112E характеризуется самой низкой на рынке долей веса сцепного устройства в общем весе тягового стержня. Уменьшение же веса тягового стержня обеспечивает снижение нагрузки на заднюю ось трактора, а значит, уменьшение износа оборудования.

Конструкция сцепного устройства 2112Е обеспечивает максимальную скорость соединения и разъединения сцепного устройства, а также оптимизацию контроля глубины резания грунта. Одноцилиндровая шестироликовая эжекторная система никогда не забивается грунтом.

Конструкция шин способствует оптимальной проходимости независимо от степени сыпучести и вязкости грунта. Гидравлическая магистраль из оцинкованной стали, и фитинги, и рукава не подвержены ни коррозии, ни утечкам. Все это защищено от случайного попадания избыточного грунта щитками. Высокий передний транспортный клиренс обеспечивает более легкую разгрузку и транспортировку. При необходимости скрепер 2112E может быть загружен не только непосредственным зарезанием грунта, но и через верх.

Особенность, 2112E - гидроаккумулятор, нейтрализующий толчки, которые могут иметь место при следовании по плохим дорогам. Устранение воздействия толчков способствует уменьшению напряжений в раме агрегата, еще в большей степени увеличивая его долговечность и надежность.

Скрепер John Deere 2112E может использоваться при решении целого ряда задач, связанных с резанием и перемещением грунта. Машина может выполнять и точные срезы, и перемещение больших грунтовых масс. Хотя в первую очередь 2112Е позиционируется именно как средство для перемещения больших масс грунта.
1.2 Постановка вопроса курсового проектирования.
Целью данного курсового проекта является приобретение навыков в расчете и конструировании специфических узлов, главным образом рабочих органов машин для земляных работ, а также выработка умения применять теоретических материал при решении практических задач.

Этой цели можно достичь изучением технологии: создания машин во взаимосвязи и последовательности процессов совершенствования техники с приобретением необходимых знаний и начальных навыков использования научных методов.

2. Конструкторская часть.

2.1 Назначение бульдозеров, принцип работы и выполняемые операции
В качестве прототипа выбран самоходный скрепер Могилевского автомобильного завода (МоАЗ-6442), так как данный скрепер больше всего схож с параметрами, данными в задании на курсовую работу.

Скрепер МоАЗ самоходный (МоАЗ-6442) предназначен для послойной разработки грунтов 1 - 2 категории и разрыхленных грунтов 3 - 4 категории, их транспортировки и отсыпки слоя заданной толщины. Для увеличения производительности набор грунта скрепером производится с помощью трактора-толкача или бульдозера. Допускается загрузка экскаватором или ковшовым погрузчиком, что в сочетании с существующим качеством послойной разгрузки слоем заданной толщины расширяет универсальность использования скрепера. Применение скреперов целесообразно для быстрого выполнения нулевого цикла земляных работ и передачи площадей для дальнейших строительных работ. Для этой цели, как правило, используются недорогие высокопроизводительные скреперы массового выпуска со стабильным качеством, обеспечиваемым уровнем технологии. Основными преимуществами скрепера по сравнению с зарубежными аналогами являются: - цена ниже в 3-4 раза; - доступность агрегата в обслуживании; - низкая энергоемкость транспортировки грунта по сравнению с технологией

"самосвал-экскаватор (погрузчик)"; - сокращение времени выполнения нулевых циклов при строительстве дорог, плотин, водохранилищ и прочих объектов; - возможность использования скрепера для погрузки экскаватором или погрузчиком.

Техническая характеристика:

Грузоподъемность, т 16

Масса снаряженного скрепера, т 20
Масса скрепера самоходного полная, т 36

Объем ковша, м³

геометрический 8,3

номинальный 11

Максимальная скорость снаряженного скрепера, км/ч 44

Тип двигателя ЯМЗ-238АМ2

Максимальная мощность двигателя, кВт/л.с 165,4/225

Шины, дюйм 21х28

Угол поворота тягача в каждую сторону, град 85

Радиус поворота по крайней выступающей точке, м 8,6

Дорожный просвет под ножами скрепера, м 0,45

Максимальная толщина слоя отсыпки, м 0,45

Ширина резания, м 2,82





2.2. Выбор и расчет основных параметров проектируемой машины
Главным параметром скреперов является вместимость ковша q_k. К основным параметрам ковша относят также его ширину B_k, высоту Н_k и длину L_k (рисунок 1)



Рисунок 1- Основные параметры ковша скрепера
С уменьшением высоты и длины ковша, увеличением ширины, сопротивления грунта снижается.

Наиболее применимыми для определения внутренних размеров ковшей вместимостью 5-15 м³ являются размеры определяемые по формулам подобия:

1) Высота ковша

H_k=(0,64÷0,68) _к,

Н_к=0,66 = 1,34 м

2) Ширина ковша

B_k=(1,20÷1,30) _k,

B_k=1,25 =2,53м

3) Длина днища

l₁=(0,73÷0,79) _k,

l₁=0,75 =1,53м

4) Длина ковша поверху

l₂=(1,27÷1,30) _k,

l₂=1,28 =2,6м


2.3.Тяговый расчет.
Сила тяги базового тягача должна соответствовать условию

Р_т>Р_с,

Где Р_с- результирующая сила сопротивления в конце копания

Р_с=Р_коп+R_пер,

Р_коп- сопротивление копанию

R_пер- сопротивление перемещению машины

Режим работы характеризуется толщиной срезаемой стружки и скоростью движения его при выполнении каждой операции рабочего цикла. Толщина стружки грунта, срезаемая при заполнении скрепера, и скорость движения скрепера зависят от величины тягового усилия тягача, прикладываемого к скреперу и сопротивлений движению скрепера при выполнении соответствующих операций.

1) Определим длину пути резания грунта для заполнения скрепера до принятого значения К_н

l_p= ,

где q- объём ковша, м³

q= 8,3м³

К_н- коэффициент наполнения, К_н= 1,2

q_пр- объём призмы волочения грунта перед ковшом скрепера

q_пр= YBH²;

q_пр=0,45*2,53*1,34²=2,04м³

в₁- толщина отсыпаемого слоя грунта

в₁=0,4м

l₁-толщина срезаемого слоя грунта

l₁=0,2м

h₁= h-c= 0,2-0,05=0,15м

К_р- коэффициент разрыхления грунта

К_р=1,2

l_p=

2) Определим длину пути разгрузки скрепера

l_раз=

l_раз=

3) Скорость движения скрепера при наборе грунта

v_гр=

- коэффициент полезного действия

F_сц= G_сц

G_сц- сцепной вес

G_сц=

G_сц=

- коэффициент сцепления гусениц с грунтом, =0,9

F_сц=159*0,9=143.1кН,

v_гр=

4) Скорость движения гружёного скрепера

v_гр=

v_гр=

5) Скорость движения скрепера при разгрузке

v_p= v_гр=3,53км/ч

6) Скорость порожнего скрепера

v_п=

R_пер= G_скf=196*0,09=17,64

v_п=

После проведенных расчетов принимаем схему движения по эллипсу при расчетных скоростях.
2.4 Силовой расчет
1) Сила сопротивления грунта копанию скрепером

Р_коп=Р_рез+Р_тр+Р_пр+Р_зап,

Где Р_рез- сопротивление грунта резанию

Р_тр- сила трения ножа о грунт

Р_пр- сила сопротивления перемещению призмы волочения грунта

Р_зап- сила сопротивления заполнению ковша
а) сопротивление грунта резанию

Р_рез=k_рез*F_c,

Где F_c- проекция площади стружки грунта на плоскость, перпендикулярно к направлению движения скрепера

F_c=В_н*h,

где В_н- длина ножа В_н= B_k=2,53м

h- толщина снимаемого слоя грунта, h=0,2м

Тогда Р_рез= k_рез* B_k* h=20000*2,06*0,15=10,12кН
б) Сила сопротивления перемещению призмы волочения грунта

Р_пр=y*B_k*H_к²*ρ*f^׳׳, где

y- коэффициент объёма призмы волочения y=0,5÷0,6

f - коэффициент трения грунта, f=1,7

ρ- объёмный вес грунта, ρ=14700Н/м²

Р_пр=0,55*2,53*1,34²*14700*1,7=56,8кН

Грунт, срезанный ножом стружкой определённой толщины, поступает в ковш и заполняет его заднюю часть до тех пор (рисунок 4.1), пока поверхность его не займёт положение АВ, определяемое углом внутреннего трения . После этого начнёт заполняться заслонка до уровня КС, определяемого углом .

Переменное заполнение ковша будет происходить до тех пор, пока высота грунта не достигнет определённого значения. В момент окончания наполнения ковша грунтом этот процесс можно рассматривать как подъём столба грунта AEDK, сжимаемого призмами BAE и KDC, сползающими на столб по линии естественного откоса.
в) сила сопротивления заполненного ковша

Р_зап= k*Н_г* ρ*(F_c+ В_н*z*Н_г),

где k- коэффициент учитывающий силу сопротивления вследствие трения поступающей в ковш стружки о грунт, находящийся в ковше при изменении направления движения стружки на некоторый угол, k=1,4

Н_г- высота грунта в ковше

Н_г= Н_к*k_н=1,34*1,2=1,608м

k_н- коэффициент наполнения, k_н=1,2

z- коэффициент учитывающий влияние сил трения при движении столба грунта внутри ковша

z= 0,5sin2 =0,44

- угол внутреннего трения (tg = )

Р_зап=1,4*1,608*14700*(0,506+2,53*0,44*1,608)=75,98кН
г) сила трения ножа о грунт

Р_тр= ₁* ₁*k_рез* F_c= ₁* ₁* k_рез*В_к*h

₁= 0,4÷0,5;

₁- коэффициент трения ножа о грунт; ₁=0,73



Тогда


2) Сопротивление перемещению скрепера с грунтом

R_пер=(G_ск+G_гр)*f₁, где

G_ск- вес скрепера, G_ск=

G_гр- вес грунта в ковше

G_гр= ,

Где q- ёмкость ковша, q=8,3м³

K_H- коэффициент наполнения, K_H= 1,2

К_р- коэффициент разрыхления, К_р= 1,2

ρ- объёмный вес грунта, ρ= 14700

f₁- коэффициент сопротивления качения скрепера, f₁= 0,09

R_пер=(196+122)*0,09=28,62кН,

Общее сопротивление равно

Р_с= Р_коп+R_пер=146,22+28,62=174,84кН.


Рисунок 2 - Силы действующие на машину

При движении машины должно быть обеспечено неравенство

Р_т ≥ R_1пер+R_2пер+R_3пер=(R₁+R₂+R₃)f

Из уравнения моментов сил относительно точки D можно найти значение R₁ и R₂ :

R₁l₁=G_c+rk_дl

R₂= G_c+rk_д-R₁, где

(G_c+r)- вес скрепера с грузом, G_c+r=318кН,

k_д- коэффициент динамичности, k_д=2

Тогда

R₁=



Реакция на задние колёса

R₂=318*2-287,7=348,3кН,

Тогда Р_т= (R₁+R₂)f_1,

Где f₁ –коэффициент качению колес скрепера f₁=0,08

Р_т=(287,7+348,3)*0,08=50,88

В качестве тягача принимаем МоАЗ-6442 с мощностью двигателя

165,4 кВт

Максимальная сила тяги трактора

Р_т=

v- минимальная скорость скрепера, v= 2