курсовая экскаватор. Записка. Эо гидравлический

• Название: Эо гидравлический
• Анкор: курсовая экскаватор
• Дата: 21.01.2022
• Размер: 303.5 Kb.
• Имя файла: Записка.doc
• Тип: Курсовой проект; #337853

Министерство образования и науки РФ

Пермский государственный технический университет

Кафедра строительных и дорожных машин


Курсовой проект

Тема: ЭО гидравлический.

Оборудование обратная лопата-рыхлитель.


Выполнил: Макаров А.А.

Проверил: Белоногов Л.Б.


Пермь, 2007

СОДЕРЖАНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ	3
2. ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК	5
3. СМЕННОЕ РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭКСКАВАТОРОВ	12
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ	17
5. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ	18
6. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ РЫХЛИТЕЛЯ	20
7. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ	23
8. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РАБОТ	25
9. ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА	27
10. ПРИЛОЖЕНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ

Одноковшовый экскаватор – это самоходная землеройная машина с рабочим органом в виде ковша, предназначенная для разработки грунтов и перемещения их на определенные расстояния в транспортные средства или отвал.

Одноковшовые экскаваторы относят к числу наиболее распространенных машин: их широко применяют в гражданском, гидро­техническом и транспорт­ном строительстве. В ра­бочем цикле одноковшо­вых экскаваторов за на­полнением ковша следует подъем его и перемещение к месту разгрузки, раз­грузка ковша, возврат порожнего ковша к месту забоя, опускание его в исходное положение для следующего цикла.

К основным частям экскаватора относят рабочее оборудование (ковш, рукоять, стрела), силовую установку, поворотную платфор­му с установленными на ней механизмами, опорную раму и ходо­вое оборудование.

Рукоять может быть однобалочной или двухбалочной. Оба вида рукояти представляют собой сварные конст­рукции, выполненные из листового или профильного проката. Поперечное сечение может быть прямоугольным или круглым. Перед­ний конец рукояти шарнирно или жестко соединен с ковшом. Однобалочные рукояти по конструкции просты и применяются для ма­шин с ковшом до 1 м³. Двухбалочные рукояти сложнее по конст­рукции, но они обладают большей жесткостью и применяют их для машин с ковшом вместимо­стью более 1 м³.

Стрелы экскаваторов выполняют сварными коробча­того сечения из листовой стали или штампованных и гнутых профилей, а также сварными решетчатыми из профильного проката. Стре­лы коробчатого сечения мо­гут быть двухбалочными при однобалочной рукояти и однобалочными при двухбалочной.

Ковши экскаваторов изготовляют сварные, сварно-литые или комбинированные. Сварно-литые ковши, выполняемые из высокомарганцевой стали, надежны в эксплуатации, но тяже­лы. Более распространены сварные ковши со сменными козырька­ми, которые изготовляют из высокомарганцевой стали. Такие ков­ши достаточно надежны, просты в изготовлении и имеют по срав­нению с сварно-литыми значительно меньшую массу. Для снижения массы ковши иногда изготовляют из легких сплавов, а для усиления бронируют листовой сталью толщиной до 8 мм. Переднюю стенку ковша изготовляют с козырьком плоской формы, на котором уста­навливают зубья, или козырьком овальной формы без зубьев (ковш Д.И.Федорова). Ковши с такими козырьками позволяют снизить сопротивления, возникающие при копании грунта. Однако в этом случае возрастает боковая составляющая, которая стремится увести ковш с рукоятью в сторону, из-за чего появляются дополнительные нагрузки на седловой подшипник и стрелу. Ковш Д.И.Федорова целесообразно использовать для драглайнов или при разработке малосвязных грунтов.
2. ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК

Патент № 815169 «Рыхлитель»

Рыхлитель (рис.1) имеет четырехзвенный меха­низм 1 навески с рабочей балкой 2, внутри которой расположен упругий элемент 3, соединенный с рыхлительной стойкой, состоя­щей из штанг 4. Штанги соединены с рабо­чей балкой 2 и наконечником 5 посредством осей 6 и образуют с наконечником 5 шар­нирный параллелограмм.


Рис.1.
Рыхлитель работает следующим образом.

При движении рыхлителя, установлен­ного в рабочее положение, на наконечнике 5 возникает реакция, которая перемещает наконечник 5 со штангами 4 стойки па раллельно рабочей балке 2. Перемещаясь, одна из штанг 4 сжимает упругий элемент 3, тем самым снижая динамические нагрузки, передаваемые на рыхлитель и базовую ма­шину. При снятии нагрузки с наконечни­ком 5 упругий элемент 3 возвращает штан­ги 4 стойки в исходное положение.

Выполнение предлагаемого рыхлителя позволяет вести процесс рыхления грунтов с постоянным оптимальным углом реза­ния, т.е. с минимально возможным уси­лием резания, что обеспечивает повышение эффективности рыхления.
Патент № 929791 «Рыхлитель»

Рабочий орган рыхлителя (рис.2) содер­жит основную стойку 1, жестко закреп­ленную на флюгере 2 (монтажной опо­ре), рыхлительный зуб 3, шарнирно соединенный с основной стойкой 1 и с вспомогательной стойкой 4, силовой гидроцилиндр 5 (привод поворота зуба 3), шарнирно соединенный с кронш­тейном 6, который закреплен на флюгере 2, и с вспомогательной стойкой 4, и тягу 7, замыкающую верхнее звено шарнирного четырехзвенника. Задняя грань основной стойки 1 и передняя грань вспомогательной стойки 4 выполнены со скосами 8 и 9.

Рыхлитель работает следующим обра­зом.

При заглублении (в начале прохо­да), в процессе рыхления и выглубления (в конце прохода), с помощью гидроцилиндра 5 при взаимодействии всех частей шарнирного четырехзвеника, зуб 3 может быть установлен под углом, оптимальным для данных условий рыхления. Изменение глубины рыхления, сопровождающее изменение угла резания, в связи с тем, что при повороте зуба 3 его режущая кромка или опускается или поднимается относительно положения, предшеству­ющего изменению угла резания, компен­сируется с помощью известных устройств для установки глубины рыхления в навесных рыхлителях (четырехзвенного или параллелограммного ти­па). В конце прохода (при выглублении) зуб 3 может быть установлен на отрицательный угол резания на ве­личину, соответствующую свойствам разрыхляемого грунта. При плавающем положении поршней гидроцилиндров, управляющих глубиной рыхления, за счет движения тягача, рабочий орган рыхлителя выходит на поверхность. Вспомогательная стойка 4, связываю­щая зуб 3 с штоком силового цилинд­ра не только передает усилие изме­нению наклона зуба 3, а непосредст­венно участвует в рыхлении грунта.



Рис.2.
Принудительное изменение наклона зуба повышает эффективность рыхления, снижает время цикла, а также обеспечивает стабильность работы тягача в процессе рыхления.
Патент № 964069 «Рыхлитель»

Рыхлитель (рис.3) включает трактор 1, рыхлительную стойку 2, соединенную с трактором посредством шарнирных тяг 3 и 4, гидро­цилиндр 5, шарнирно закрепленный на стой­ке 2 и тракторе 1. На нижней части стойки 2 установлен зуб 6, выполненный с полым (коробчатым) хвостовиком и внутренней опорной радиусной поверхностью, сопри­касающейся с опорной радиусной поверх­ностью стойки 2, причем центр О радиуса R поверхностей зуба 6 и стойки 2 расположен при вершине зуба 6. Щелевые полости (за­зоры) между хвостовиком зуба 6 и стойкой 2 заполнены упругим материалом 7 и 8. На стойке 2 установлен вибромолот 9, подвиж­ная часть 10 которого посредством тяги 11 и шарнира 12 соединена с зубом 6.

Рыхлитель работает следующим обра­зом.

Во время движения трактора 1 в грунт заглубляют стойку 2 с зубом 6 с помощью гидроцилиндра 5. Затем включают вибромо­лот 9, его подвижная часть 10 посредством тяги 11 и шарнира 12 сообщает зубу 6 угловые колебания вокруг точки 0 в пределах упругих деформаций материала 7 и 8.


Рис.3.
Колебания зуба 6 вокруг точки 0 в про­цессе рыхления снижают величину силы тре­ния поверхностей зуба 6 о грунт, тем самым повышается скорость рыхления грунта, про­изводительность труда и долговечность ра­боты за счет снижения динамических нагру­зок на конструкцию.
Патент № 1020525 «Рыхлитель»

Рыхлитель (рис.4) включает раму l, рыхлительный зуб 2, вибратор 3, силовой цилиндр 4 и параллелограммную навеску, состоящую из нижней 5 и верхней 6 тяг, шарнирных опор 7 с амортизаторами и шарнирных опор 8. Рыхлительный зуб 2 при помощи шарнирной опоры 9 и упругих элементов 10 связан с рамой 1. Рама 1 посредством параллелограммной навески соединена с базовой машиной 11. Амортизатор выполнен в виде втулки, состоящей из внутреннего 12, среднего 13 и на­ружного 14 колец. Выфрезерованные на внутренней поверхности колец сегментные канавки 15 равномерно расположены по окружности. Между сег­ментными канавками на внутренних поверхностях колец выполнены лыски. Напротив сегментных канавок с внеш­них сторон колец также выполнены лыски. Кольца во втулке устанавли­вается таким образом, что лыски, выполненные на внутренних и наруж­ных поверхностях колец, сопрягаются.



Рис.4.
Рыхлитель работает следующим об­разом.

Заглубление рыхлительного зуба 2 в грунт осуществляется силовым цилиндром 4, одновременно включает­ся вибратор 3, который приводит зуб в колебательное движение. Колебания зуба через шарнирную опору 9 и упру­гие элементы 10 передаются на раму 1 и шарнирные опоры 7 с кольцами 12-14. При этом среднее кольцо 13 изгибается в сечениях f-f' и с-с' относительно точки d', а внутреннее - в сечении i-i' относительно точек f' и c'. Наружное кольцо 14 не изгибается оно предназначено для обеспечения изгиба среднего и внутреннего колец. Таким образом, колебания рамы 1 будут поглощаться средним и внутренним кольцами и на базовую машину передаваться не будут.

Количество колец, их размеры, количество сегментных канавок и лысок и материал, из которого изготов­ляются кольца, выбираются в зависи­мости от требуемой жесткости аморти­заторов. Жесткость амортизаторов определяется классом базовой машины, силами сопротивления грунта рабо­чему органу, массой рабочего органа и рамы, амплитудой и частотой коле­баний рабочего органа.

Применение изобретения обеспечи­вает снижение вибрации, передаваемой, на базовую машину, что позволяет повысить надежность, увеличить ее ресурс и улучшить условия труда ма­шиниста.
Так как все представленные изобретения относятся скорее всего к бульдозерному оборудованию, то можно сделать обобщенный вывод, что все виды патентов не подходят по предложенному заданию.

3. СМЕННОЕ РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЭКСКАВАТОРОВ
В данной главе представлены основное сменное оборудование экскаваторов.

Погрузочное оборудование (рис.5).



Рис.5.

Предназначено для разработки грунтов I-IV категории и погрузочных работ сыпучих и разрыхленных материалов и грунтов в транспортные средства.

Вместимость ковша — 1,5–2,5 м3.
Рыхлитель (рис.6).



Рис.6.

Используется при разработке мерзлых и твердых грунтов, для вскрытия асфальта и бетонных покрытий. Зуб – рыхлитель для тверских гусеничных и пневмоколесных экскаваторов служит разработки мерзлоты, дробления твёрдых и горных пород, вырывания дорожных поребриков. Является сменным видом рабочего оборудования экскаватора, устанавливается вместо ковша.

Усилие на режущей кромке – 18,2 тс.
Гидромолот (рис.7).



Рис.7.

Незаменимое оборудование при разрушении мерзлых грунтов и твердой скальной породы в карьерах, при строительстве и рытье котлованов. Надежен и эффективен в различных условиях эксплуатации.

Энергия удара — 9 кДж. Частота ударов — 160 ударов в минуту.

Грейфер, грейфер с удлинителем (рис.8).



Рис.8.

Предназначен для копания котлованов и колодцев глубиной от 8,1м до 10,65м и 15,5м. Способен выполнить работы типа «стена в грунте».

Вместимость ковша — 0,5; 0,8; 1,0 м³. Глубина копания — до 15м.

Оборудование захватно-клещевого типа с трехзубым рыхлителем (рис.9).



Рис.9.

Обеспечивает рыхление, захват и перемещение мерзлых и скальных грунтов, асфальтобетонных покрытий. Может применяться при укладке труб, установке колодцев и погрузке длинномерных материалов, разборке зданий.

Усилие на зубе рыхлителя — 38 тс.
Гидроножницы (рис.10).



Рис.10.

Превосходно зарекомендовал себя при удалении остатков старых строений и расчистке строительных площадок. Металлические челюсти без труда разрушают металлические балки, арматуру, железобетонные плиты.

Усилие резания — 400 тс. Ширина зева — 0,6м.


Грейфер многочелюстной (рис.11).



Рис.11.

Предназначен для погрузки различного строительного мусора, лома, металлической стружки.

Вместимость ковша — 0,5м³. Грузоподъемность — 2,6т.
Оборудование для мелиоративных работ (рис.12).



Рис.12.

Наибольший радиус копания на уровне стоянки — 16,5 м. Наибольшая глубина копания — 6,5 м. Емкость ковша — 0,65 м³.

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ

ПАРАМЕТРОВ

Так как по заданию нужно спроектировать и рассчитать дополнительное устройство для корчевки пней, есть необходимость проверить основные элементы одноковшового экскаватора.

Принимаем за базовую машину экскаватор ЭО-4121.

Технические характеристики экскаватора:

• 
  мощность двигателя 110 кВт;
  
• 
  масса экскаватора 22,4 т;
  
• 
  наибольшее давление в гидросистеме 25 МПа;
  
• 
  наибольшая скорость передвижения 2,9 км/ч;
  
• 
  угловая скорость поворотной платформы 6 об/мин;
  
• 
  наибольший преодолеваемый подъем 22⁰.
  

Считаем, что масса дополнительного устройства составит 150 кг.

5. ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ
Общая величина сил сопротивления перемещению агрегата при рыхлении:



Среднее значение горизонтальной составляющей сопротивления пород рыхлению Р_К(Р₁) определим решением системы уравнений:





где h – глубина рыхления, принимаем 0,25 м;

h₁ – глубина зоны развала, принимаем 0,175 м;

b_Н.З – ширина наконечника зуба, принимаем 0,12 м;

б_р – предел прочности грунта при растяжении, принимаем 16 кгс/см²;

K_вд – удельное сопротивление вдавливанию наконечника в мерзлый грунт, кгс/см²:



где T₁ – средняя температура грунта в слое (h-h₁), принимаем 5,20⁰С;

T₂ – средняя температура грунта в слое h₁, принимаем 6,05⁰С.

кгс/см²

кгс

кгс
кгс


Вертикальная составляющая сопротивления грунта рыхлению:

R_В=0,5R_К.СР

= 4730 кгс = 46,35 кН
Сопротивление перемещению транспортера при рыхлении:

R_пер=(G_б.м+G_р.о+G_б.о+R_в)f =(G_агр+R_в)f

где f – коэффициент сопротивления перемещению, принимаем 0,12.

R_пер=(543+46,35)∙0,12 =67,36

кН

кН



Условие выполняется.

6. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ ЗУБА РЫХЛИТЕЛЯ
Для расчета зуба рыхлителя на прочность являются нагрузки, действующие на металлоконструкцию оборудования. За расчетное принимается такое положение рыхлителя в процессе его работы, при котором в зубе возникают наибольшие напряжения. Расчетному условию соответствуют наиболее неблагоприятные сочетания активных сил, действующих на зуб рыхлителя. Оборудование для рыхления должно воспринимать эти нагрузки без возникновения пластических деформаций. Опасное сечение для данного зуба рыхлителя А-А.

Для расчета зуба рыхлителя на прочность рассмотрим рисунок 13.


Рисунок 13.
Можно производить рыхление либо толкающим усилием экскаватора, либо подъемным усилием гидроцилиндров, либо совместным действием экскаватора и гидроцилиндра. При последнем случае зуб наиболее нагружен.

Для достижения необходимой прочности зуба рыхлителя нужно, чтобы выполнялось неравенство:

,

где  – напряжение, действующее на зуб рыхлителя;

 – допускаемое напряжение материала, из которого изготовлен зуб: =_п/К_з,

где К_з – коэффициент запаса прочности, К_з=1,5;

_п – предельное напряжение, выбираем сталь 30, тогда _п=360МПа.

=360/1,5=240МПа

=М_и/W,

где М_и – изгибающий момент (рисунок 13):

М_и=Р₁∙l₁+Р₂∙l₂,

где Р₁ – сила, действующая на зуб при рыхлении, определили выше, 200 кН;

Р₂ – горизонтальная сила, действующая на зуб рыхлителя, по рекомендациям [3] стр.250 приравниваем к толкающему усилию, т.е. Р₂=Т=90,4 кН;

l₁, l₂ – плечи, снимаем с чертежа, соответственно 0,52 и 0,54 м.

М_и=Р₁∙l₁+Р₂∙l₂=200∙0,52+90,4∙0,54=152,8 кНм

W – момент сопротивления, для зуба с прямоугольным сечением:

W=b∙h³/6=350∙120³/6=100,8∙10⁶ мм³=0,1008 м³

где b – длина зуба, принимаем b = 35 см = 350 мм;

h – ширина зуба, принимаем h = 12 см = 120 мм.

Тогда напряжение будет равно:

=М_и/W=152800/0,1008 Н/м²=1,5 МПа

Проверим условие прочности:

 = 1,5 МПа <  = 240 МПа
Условие по прочности выполняется.

7. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ
Так как по заданию необходимо разработать рыхлитель, то нужно сделать расчет производительности рыхлителя.

Определим эксплуатационную производительность :



где B – ширина захвата при рыхлении, (м)

h – средняя глубина при рыхлении, (м)

L_р.х. – средняя длина рабочего хода в одну сторону,(м)

K_m = 0.8…0.9 – коэффициент, учитывающий увеличение скорости рабочего хода (V_р.х.)

K_в = 0,85 – коэффициент использования времени

V_р.х.- средняя скорость рабочего хода (км/ч)

t_р =15…20 – время одного разворота в конце участка с учетом выглубления зубьев, (с)


где K_П = 0,75 – коэффициент перекрытия

n = 1 – количество зубьев

b _н.з. = 0,12 – толщина наконечника зуба, (м)

- угол скола от вертикали

t – шаг зубьев

(м)

где B_I – ширина захвата при рыхлении верхнего слоя.

(м)

где B_II – ширина захвата при рыхлении нижнего слоя.
(м³/ч)
(м³/ч)
Техническая производительность:



где K₁ = 0.8 – коэффициент, учитывающий уменьшение скорости рабочего хода рыхлителя

K₂ = 0.8 – коэффициент, учитывающий уменьшение толщины разрыхления

K₃ = 1 – число проходов по одному месту

K₄ = 2 – число слоев рыхления в поперечном направлении

b_p = 0.5(B_I + B_II ) = 0.21 (м) – средняя ширина захвата при рыхлении

(м³/ч)


8. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ РАБОТ

Безопасность людей и машин, предотвращению аварий и несчастных случаев в нашей стране придается большое значение. С этой целью постоянно совершенствуются конструкции машин, улучшаются условия труда машиниста, разработаны специальные требования и правила безопасности, которые машинист должен знать и выполнять неукоснительно. Залогом безопасной работы являются отличные знания машинистом устройства и правил работы на машине и ее исправность.

К работе и управлению корчевателем допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие специальное обучение и имеющие удостоверение на право управление корчевателем (бульдозером), а также получив инструктаж по технике безопасности.

Машинист обязан точно соблюдать основные требования ТБ. Категорически запрещается работать на неисправном корчевателе, при любом нарушении ТБ обязательно надо проводить дополнительный инструктаж и повторную проверку, машинист обязан выполнять только ту работу, которая ему поручена. При обнаружении на разрабатываемом участке подземных коммуникаций и сооружений, не внесенных в план, работу необходимо прекратить до получения разрешения от организации, ответственной за эксплуатацию подземных коммуникаций и наряда-допуска на выполнения земляных работ.

Перед началом работы машинист должен изучить место, характер и виды выполняемых работ (участок камней и пней). Если технологией предусмотрена работа корчевателя совместно с другими машинами, необходимо разработать очередность выполняемых работ.

При ведении работ корчевателем с гидравлическим управлением необходимо следить за плотностью гибких шлангов; выключить насос и прекратить работу, обнаружив утечку масла и (или) разрывы шлангов. Регулировать предохранительный клапан следует только по контрольному манометру, запрещается делать это «на глазок». Запрещается находиться в близи гибких шлангов гидропривода во время работы.

Во время работы запрещается выходить или садиться в кабину, или стоять на раме, толкающих брусьях, крепить, регулировать и смазывать отдельные узлы и детали, находиться сзади или спереди работающей машины, вынимать из под отвала камни и др., очищать и ремонтировать поднятый отвал, не укрепив его предварительно на подставках, работать на косогорах с глинистыми грунтами в дождь.

Валить лес можно только в подгорную сторону. Запрещается валить лес при тумане, сильном ветре, в рассвет и сумерки. Опасно валить корчевателем подгнившие деревья и сухостой, оттягивать в сторону зависающие деревья. Лесорубам запрещено находиться вблизи работающего корчевателя. Если одновременно работают два корчевателя, необходимо чтобы расстояние между машинами было не менее 75 м.

9. ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Хархута Н.Я. и др. Дорожные машины. Теория, конструкция и расчет. Учебник для вузов. Л., «Машиностроение», 1976.
2. Рыхлители. Расчет основных параметров и навесного оборудования. Сост.: Л.Б.Белоногов, К.С.Пустовойт – Пермь, ППИ, 1991.
3. Машины для земляных работ: Учебник / под ред. Н.Г.Гаркави. – М.: Высш.школа, 1982.