Курсовая работа по дисциплине:
Строительные машины
Разработка рабочего оборудования одноковшового погрузчика
ЗАДАНИЕ
тема: Расчет рабочего оборудования строительно-дорожной машины и технологической схемы выполнения работ
Исходные данные
Машина: рыхлитель; кусторез; корчеватель; бульдозер (поворотный отвал; неповоротный отвал); скрепер; автогрейдер; экскаватор (прямая лопата); экскаватор (обратная лопата); драглайн; погрузчик; каток; автогудронатор; асфальтоукладчик; роторный снегоочиститель; роторный экскаватор; траншейный экскаватор;
Выполняемые работы: разработка выемки; возведение насыпи; планировочные работы; уплотнение грунта; рыхление; рытье котлована (траншеи); разработка забоя; укладка асфальтобетонной смеси; розлив битума;
Размеры разрабатываемого участка:
длина – ширина – высота (глубина):
Грунт: песок; супесь; суглинок; гравий; глина; сланцы;
Введение
Одноковшовыми погрузчиками называют самоходные подъемно-транспортные машины, у которых основным рабочим органом служит ковш, установленный на конце подъемной стрелы. Зачерпывают насыпной груз ковшом, опущенным вниз, при движении погрузчика вперед в сторону штабеля. Разгружают погрузчик после перемещения его к загружаемому транспортному средству и подъема ковша вверх.
Одноковшовые погрузчики в основном предназначены для погрузки на транспортные средства (автомобили-самосвалы и полувагоны) сыпучих и кусковых грузов и прежде всего заполнителей (песка, гравия, щебня), а также грунта, строительного мусора, каменного угля, кокса и др.
При установке специальных ковшей (на погрузчиках грузоподъемностью свыше 1,5 т) их также применяют для перегрузки скальных пород, разработки и погрузки гравийно-песчаных материалов в карьерах, а при больших грузоподъемностях — и материковых грунтов I—II категории.
Когда вместо ковша устанавливают разное сменное оборудование, погрузчики выполняют ряд вспомогательных работ: монтажных, зачистных, планировочных, снегоуборочных и др.
Исходные данные
разрабатываемый грунт
=1400…1600
производительность погрузчика
номинальная грузоподъемность
=2т
Выбор базового трактора.
Ориентировочно масса погрузчика (т)
[1]
q=0,2 – для гусеничных погрузчиков [1]
Масса базового трактора (т)
[1]
- коэффициент;
=1,25…1,35 [1]
Подбираем базовый трактор ДТ-75Б-C2 по значению
(таблица 3, стр.90 [1])
Мощность двигателя, кВт(л.с.)55(75)
Скорость,
вперед 3 – 10,5
назад 3,5 – 4,5
Габаритные размеры, мм
длина 5715
ширина 2048
высота 2034
Номинальная вместимость коша (
)
[1]
- плотность материала;
- коэффициент наполнения ковша;
=1,25
Расчет производительности
Теоретическая производительность (
)
[3]
- коэффициент заполнения ковша;
=0,5÷1
- коэффициент разрыхления материала;
=1,25
- время рабочего цикла, с
[2]
- коэффициент учитывающий совмещение операций;
=0,85÷0,9
- время подъема/опускания ковша;
=20с
- время передвижения погрузчика;
=30с
- время зачерпывания материала;
=20с
- время разгрузки;
=5с
- время поворота;
=20с
- время, затрачиваемое на управление машиной;
=10с
Эксплуатационная производительность (
)
[3]
- время работы за смену с учетом технического обслуживания и подготовке погрузчика к работе;
=6,82
- коэффициент использования в течении смены;
=0,5÷0,8
При смене 8 часов производительность погрузчика (
)
Производительность погрузчика может варьироваться в зависимости от разрабатываемого материала, времени рабочего цикла.
Расчет ковша
Принимаем ширину ковша исходя из ширины базового шасси
В=2100
Радиус поворота (м)
[1]
- относительная длина днища ковша;
=1,45
- относительная длина задней стенки;
=1,15
- относительная высота козырька;
=0,13
- относительный радиус сопряжения днища с задней стенкой;
=0,37
- угол между задней стенкой и днищем ковша;
- угол между плоскостью козырька и продолжением плоскости задней стенки;
По расчетному радиусу поворота и оптимальным значениям относительных характеристик определяем основные параметры ковша:
- длина днища
- длина задней стенки
- высота козырька
- радиус сопряжения
- высота шарнира крепления к стреле
- ширина зева ковша
Угловые размеры углов:
- угол раствора между днищем и задней стенкой
;
- угол наклона боковых стенок относительно днища
;
- угол заострения режущих кромок
;
- угол между задней стенкой и козырьком
;
Толщина основного листа ковша (мм)
[3]
Меньшие значения коэффициента следует применять для погрузчиков больших типоразмеров, и наоборот
Тяговый расчет
Напорное усилие по мощности двигателя (Н)
[1]
- мощность двигателя, кВт
- К.П.Д. трансмиссии;
=0,88
- скорость погрузчика;
=0,91
- коэффициент сопротивления качению;
=0,06÷0,1
- вес погрузчика;
Максимальное напорное усилие с учетом увеличения крутящего момента двигателя (Н)
[3]
- коэффициент перегрузки двигателя;
=1,1÷1,15
- буксование движителей;
=0,2
Наибольшее напорное усилие по сцепному весу (Н)
[3]
- коэффициент сцепления;
=0,9
Определение сопротивлений внедрению ковша материал
Условие движения
[2]
Общее сопротивление внедрению ковша в материал (Н)
Сопротивление, возникающее на передней режущей кромке и на кромках боковых стенок ковша (Н)
[2]
- сопротивление резанью;
=0,02МПа
- коэффициент учитывающий сопротивление на кромках боковых стенок ковша;
=1,1
- ширина кромки ковша
- глубина внедрения ковша;
=0,7
Сопротивление от трения между материалом и внутренними поверхностями днища и боковых стенок ковша (Н)
[2]
- коэффициент учитывающий трение материла о боковые стенки ковша;
=1,04
- коэффициент трения материала о ковш;
=0,4
- сила зависящая от веса материала
в объеме призмы
и от давления со стороны материала, находящегося за пределами призмы (Н)
[2]
- угол естественного откоса материала;
Сопротивление между днищем коша и основанием штабеля (Н)
[2]
- коэффициент учитывающий положение ковша при внедрении, при полном опирании днища ковша на основание штабеля;
=1
- коэффициент трения между днищем ковша и основанием штабеля; =0,3÷0,4
- вес ковша с грунтом;
Проверка условия движения
условие выполняется
В конце внедрения при повороте ковша для зачерпывания материала необходимо преодолеть силу Т сопротивления сдвигу материала по плоскости сдвига
(Н)
[2]
- коэффициент внутреннего трения материала по поверхности сдвига;
=0,5
- удельное сопротивление сдвигу материала;
=0,02МПа
- площадь сдвига,
- пассивный отпор штабеля при отсутствии подпора материала в заднюю стенку ковша (подпор недопустим, так как увеличивает усилие внедрения)
Решая систему уравнений
относительно Т, получим
[2]
Определение параметров усилий и скоростей
Усилие на штоке цилиндра поворота ковша (Н)
[3]
- выглубляющее усилие на комке ковша;
=T=37900Н
- коэффициент запаса, учитывающий потери на трении в шарнирах рычажной системы, гидроцилиндрах, потере в гидросистеме;
=1,25
- вес ковша;
- число гидроцилиндров механизма поворота ковша;
=2
- мгновенное передаточное отношение механизма погрузочного оборудования при усилии
[3]
- то же, при весе ковша
[3]
Усилие на штоке гидроцилиндра механизма подъема стрелы (Н)
[1]
=2.29м
=1,4м
=0,2
=0,6м
- вес подвижной части оборудования;
- усилие гидроцилиндра механизма поворота ковша без учета коэффициента запаса;
- число гидроцилиндров механизма подъема стрелы;
=2
Скорости движения поршней гидроцилиндров
Средняя скорость поршней гидроцилиндров поворота ковша (
) для положения внедрения
[3]
- коэффициент снижения рабочей скорости в процессе внедрения;
- коэффициент совмещения;
- скорость движения погрузчика,
;
Средняя скорость поршней гидроцилиндров подъема стрелы (
)
[3]
- средняя линейная скорость подъема стрелы, отнесенная к шарниру рабочего органа;
- ход поршня гидроцилиндра подъема стрелы;
- длина стрелы;
- угол поворота стрелы;
Определение параметров гидросистемы
Диаметры исполнительных гидроцилиндров (м)
[4]
- усилие на штоке, Н
- механический К.П.Д. гидропривода;
- расчетное давление рабочей жидкости, МПа;
- номинальное давление гидросистеме, МПа;
[4]
Принимаем диаметры из стандартного ряда
,
Диаметр штока принимаем исходя из диаметров цилиндров и параметра
,
Рабочее давление жидкости (МПа) для принятого диаметра
[4]
Расход жидкости подводимой в цилиндр (
)
[4]
- скорость движения поршня,
- объемный К.П.Д. гидропривода, для новых гидроцилиндров с манжетными уплотнениями;
Полны расход (
)
Расчетный рабочий объем гидронасоса (
)
- номинальная частота вращения вала насоса,
;
- объемный К.П.Д. гидронасоса;
Принимаю два аксиально – поршневых насоса типа МНА:
рабочий объем
125
номинальное давление (МПа) 20
частота вращения (
) 1500
объемный К.П.Д. 0,95
полный К.П.Д. 0,91
масса (кг) 93
Действительная подача насоса (
)
Рабочая жидкость
марка ВМГЗ
плотность при
С(
) 860
кинематическая вязкость при
С (
) 0,1
температурный предел применения (
) -40÷ +65
Жидкость выбрана исходя из условии применения при отрицательных температурах
Гидрораспределитель
Принимаю два трехпозиционных реверсивных золотника с соединением нагнетательной линии со сливом и запертыми полостями гидроцилиндров
типоразмер 64БГ74-25
расход жидкости (
) 140
давление номинальное (МПа) 20
внутренние утечки, не более (
) 0,3
Предохранительный клапан БГ52-17А
расход (
) 400
давление номинальное (МПа) 5-20
масса (кг) 38
количество в системе 2
Выбор двух клапанов вызван конструктивными особенностями гидросистемы погрузчика:
- установка в напорной магистрали для защиты насоса от перегрузки
- установка в сливной магистрали для предохранения от повышения давления при засоре фильтра гидросистемы
Фильтр
тип 1.1.40-25
тонкость фильтрации (мкм) 25
номинальный расход (
) 160
давление номинальное (МПа) 0,63
количество в системе 2
Объем гидробака (
)
Принимаю по рекомендациям ГОСТ 16770-85 объем гидробака 1000
Расчет диаметров гидролиний (м)
Q – расход жидкости на рассматриваемом участке (
)
- допустимая скорость движения рабочей жидкости в трубопроводе на рассматриваемом участке:
- для всасывающего трубопровода
- для сливного
- для напорного при
и
всасывающий трубопровод
сливной трубопровод
;
;
напорный трубопровод
;
;
Из стандартного ряда по ГОСТ 8732-82 и ГОСТ 8734-82 окончательно принимаем следующие диаметры (мм):
всасывающий трубопровод
=67
сливной трубопровод
=56
=56
=12
напорный трубопровод
=36
=36
=12
По принятому диаметру действительная скорость движения жидкости в трубопроводах (
):
всасывающий трубопровод
сливной трубопровод
;
;
напорный трубопровод
;
;
Устойчивость одноковшовых погрузчиков
Продольную устойчивость погрузчика рассчитывают относительно передней и задней оси опрокидывания. Погрузчик располагают так, чтобы его продольная ось была перпендикулярна линии наибольшего склона.
Продольная устойчивость характеризуется предельными углами подъема и уклона, на которых может стоять заторможенный погрузчик под действием силы тяжести, не опрокидываясь.
Определение предельных углов продольной статической устойчивости на подъем
[3]
Определение предельных углов продольной статической устойчивости на уклон
[3]
;
- координаты центров тяжести;
=2434мм;
=1217мм
- продольная база;
=3806мм
- межосевое расстояние от ведущей звездочки до заднего опорного катка;
=663мм
Заключение
В данной работе был произведен подробный тяговый расчет погрузчика. Была определена производительность погрузчика, определены усилия в конструкциях рабочего оборудования и спроектирован гидропривод, а так же выбраны все основные элементы гидропривода.
Список использованной литературы
1. Проектирование машин для земляных работ /Под ред. А.М. Холодова. –Х.: Вища шк. Изд – во при Харьк. ун – те, 1986. – 272с.
2. Проектирование и расчет перегрузочных машин (погрузчики и виброразгрузчики). Векслер В.М., Муха Т.И. Л., «Машиностроение». 1971 г. 320 стр. Табл. 34. Илл. 169. Библ. 40 назв.
3. Базанов А.Ф., Забегалов Г.В. Самоходные погрузчики. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1979. – 146 с., ил
|