Бульдозер "Беларус 2103"

Отвал.dwg

Технические требования
Неуказанные предельные отклонения размеров
Допускается смещение свариваемых кромок
относительно друг друга не более 1
Сварные швы по ГОСТ 5264-80

5.dwg

Сталь 20Л ГОСТ 977-88
Неуказанные предельные отклонения H14

3.dwg

Сталь 45ФЛ ГОСТ 977-88
Неуказанные размеры радиусов: наружных не болee 6 мм
внутренних не более 8 мм.
Неуказанные предельные отклонения H14

рабочее обор.dwg

Неуказанные предельные отклонения H14
Шарнир рамы заполнить смазкой: солидол синтетический ГОСТ
ДЗ-2103 01.00.000 СБ
Рабочее оборудование
Технические требования

сп рабочее оборуд.doc

ДЗ-2103-01.00.000 СБ
Раскос горизонтальный
Болт М12 х 125-6g х 20 ГОСТ 7798-70
Болт М24 х 125-6g х 60 ГОСТ 7798-70
Масленка 1.2.Ц6 ГОСТ 19853-74
Ось 7-70 х 160 ГОСТ 9650-80
Ось 7-70 х 200 ГОСТ 9650-80
Рабочее оборудование
Ось 7-70 х 250 ГОСТ 9650-80
Шайба 12 Н ГОСТ 6402-70
Шайба 24 Н ГОСТ 6402-70

сп отвал.doc

ДЗ-2103 01.01.000 СБ
Проушина крепления гидроцилиндра
Проушина крепления рамы
Болт М30х50 ГОСТ 7805-70
Гайка М30 ГОСТ 5931-70
Шайба 40 ГОСТ 11371-78

4.dwg

Сталь 20Л ГОСТ 977-88
Неуказанные предельные отклонения H14

общий вид.dwg

Базовый трактор "Беларус" 2103-02
Тип отвала поворотный
Скорость передвижения
Технические требования
* Размеры для справок
Бульдозер с универсальной
рамой с разработкой отвала
ДЗ-2103 00.00.000 ОВ

сп ВО.doc

Трактор «Беларус 2103-02»
Вновь разрабатываемые изделия
ДЗ-2103 01.00.000 СБ
Оборудование рабочее

6.dwg

Сталь 25Л ГОСТ 977-88
Неуказанные предельные отклонения H14

1.dwg

Сталь 40ХЛ ГОСТ 977-88
Термообработка: закалка 850 - 860
С и отпуск 600 - 650
Неуказанные предельные отклонения H14

титул+содерж (финал).docx

Патентно-технический анализ ..5
1 Назначение область применения и классификация 5
2 Обзор научно-технической литературы 7
3 Патентный анализ ..11
4 Описание принятых решений при выполнении проекта ..15
Выбор и расчет основных параметров 16
1 Выбор базового шасси ..16
2 Расчет отвала ..18
3 Расчет параметров бульдозера .21
Тягово-мощностной расчет .28
Расчет производительности бульдозера .31
Расчеты на прочность 34
1 Выбор расчетных положений 34
2 Расчет усилий действующих в шарнирах крепления универсальной рамы 37
3 Расчет сил действующих на раму 39
4 Расчет рамы на прочность 46
Метрология и стандартизация .53
Список литературы ..56
Приложение (спецификации) .57
Социально-экономическое развитие Республики Беларусь предусматривает дальнейшее увеличение объемов промышленного жилищного энергетического транспортного сельскохозяйственного и мелиоративного строительства. Для решения этой задачи необходимо увеличивать парк строительных и дорожных машин (СДМ) создавать принципиально новые конструкции машин с гидравлическим приводом и повышенной степенью автоматизации.
Развитие строительного и дорожного машиностроения в значительной степени определяется решением таких узловых проблем строительства как повышение качества выполняемых работ увеличение их темпов без прироста ресурсов сокращения ручного труда.
Для решения этих проблем осуществляется разработка и выпуск машин специально предназначенных для ликвидации ручного труда машин повышенной единичной мощности и производительности и наконец машин обеспечивающих существенную экономию топлива и других энергоресурсов.
Резкое увеличение производительности труда и качества работ в строительстве облегчение труда машинистов обеспечивается на основе широкого внедрения и углубления автоматизации строительных машин развития нового направления – создания строительной робототехники.
Машины для земляных работ широко применяются в промышленности и гражданском строительстве в сельском хозяйстве и горнорудной промышленности а также при добычи сырья для промышленности строительных материалов.
Бульдозер является наиболее распространенной машиной в строительстве что объясняется простотой конструкции высокой производительностью возможностью универсального использования в самых разнообразных грунтовых и климатических условиях и относительно низкой стоимостью выполнения работ.
Патентно-технический анализ
1 Назначение область применения и классификация
Бульдозер состоит из трактора оборудованного управляемым отвалом с ножом для послойного срезания перемещения и разравнивания грунта.
Бульдозерами возводятся насыпи планируются площадки и откосы отрываются и засыпаются траншеи котлованы каналы штабелируются и распределяются по поверхности различные сыпучие материалы [12].
Бульдозеры классифицируют по номинальному тяговому усилию ходовым системам назначению конструктивным отличиям оборудования.
По номинальному тяговому усилию бульдозеры подразделяют на сверх-тяжелые — с номинальным тяговым усилием более 350 кН тяжелые — 200-350 кН средние — 135-200 кН легкие - 25-135 кН и очень легкие - менее 25 кН.
Различают бульдозеры общего специального и многоцелевого назначения. Бульдозеры общего назначения предназначены для землеройнотранспортных и планировочных работ.
Бульдозеры многоцелевого назначения наряду с выполнением обычных землеройно-транспортных работ используют для разработки и засыпки траншей каналов скважин отрывки корыт проведения земляных работ на мерзлых грунтах погрузочно-разгрузочных работ.
По ходовому устройству различают бульдозеры гусеничные и колесные.
а - неповоротный; б - поворотный; в - полусферический; г - универсальный (путепрокладочный); д -с амортизаторами (дм толкания скреперов); е - сферический
Рисунок 1.1 - Схемы основных типов отвалов бульдозера
По типу рабочего органа различают бульдозеры (рисунок 1.1):
—с неповоротным отвалом который установлен перпендикулярно продольной оси машины и не может поворачиваться в плане;
—с неповоротным полусферическим отвалом боковые части которого установлены под небольшим углом к лобовой поверхности;
—с неповоротным сферическим отвалом состоящим из трех примерно равных частей установленных одна к другой под углом около 15 ;
—с неповоротным усиленным отвалом оборудованным амортизаторами для уменьшения ударных нагрузок при толкании скреперов;
—с поворотным отвалом устанавливаемым в горизонтальной плоскости под углом в обе стороны от продольной оси машины или перпендикулярно к ней;
—универсальные с шарнирно сочлененным отвалом из двух половин которые по отдельности или вместе можно устанавливать в горизонтальной плоскости под углом к продольной оси машины или перпендикулярно к ней.
По типу рамы различают бульдозеры с охватывающей и внутренней рамой. Внутреннюю раму используют для бульдозеров толкачей жесткость которых должна быть повышенной.
Рабочий орган в виде отвала 5 с ножами 4 в его нижней части навешивают на трактор через два толкающих бруса 2 (рисунок 1.2 б) или универсальную раму 3 которая имеет шарнирные соединения 1 с боковыми балками ходовых тележек трактора или с кронштейнами его нижней рамы (при пневмо- колесном тракторе). Вместе с толкающими брусьями и раскосами 6 (рисунок 1.2 а) отвал образует жесткую систему которая с помощью одного или двух гидравлических цилиндров 7 может подниматься и опускаться поворачиваясь в вертикальной плоскости относительно шарниров . При этом режущая кромка ножей отвала всегда остается перпендикулярной продольной оси шины.
Рисунок 1.2 – Бульдозер
По второй схеме (бульдозеры с поворотным отвалом) отвал соединяют с универсальной рамой шаровым шарниром 12 (рисунок 1.2 в) и двумя толкателями 10 задние шарниры 9 которых закреплены в ползунах перемещающихся по направляющим боковых балок подковообразной универсальной рамы и фиксируемых в требуемых положениях закладными штырями. Горизонтальный поворот отвала с отклонениями в каждую сторону на угол до 30 36° выполняется двумя гидроцилиндрами 11. Замена раскосов 6 постоянной длины винтовыми стяжками или гидроцилиндрами способными изменять свою длину обеспечивает регулирование угла резания и поперечный перекос отвала на угол до 12° в каждую сторону (рисунок 1.2 г). За счет поперечных перекосов отвала удается сократить число повторных проходок при планировке поверхностей с поперечными уклонами и на косогорах и тем самым повысить производительность машины.
2 Обзор научно-технической литературы
В качестве источника описывающего современные направления в развитии рынка бульдозеров рассмотрим статью [3] в которой описываются перспективы развития бульдозерной техники в странах СНГ и описываются конструктивные решения основных игроков рынка.
Наиболее широкую гамму бульдозеров предлагает «Промтрактор. На базовых тракторах устанавливают двигатели отечественного производства Ярославского моторостроительного объединения и фирмы Cummins (США) применяют гидромеханические трансмиссии с гидротрансформаторами планетарные реверсивные коробки передач с переключением под нагрузкой обеспечивающие получение по 3 передачи переднего и заднего хода причем скорости заднего хода на 25-30% выше передних.
Механизмы поворота и тормоза представляют собой многодисковые фрикционные муфты работающие в масле. Бортовые передачи (редукторы) — двухступенчатые. Первая ступень - прямозубая цилиндрическая передача вторая ступень планетарного типа.
Ходовая система выполнена с подвеской полужесткого типа как с раскосным так и с безраскосным вариантами. Ось качания гусеничных тележек выделена в отдельный узел изолированный от оси бортового редуктора.
Гусеницы выполнены со смазываемым шарниром опорные и поддерживающие катки - с уплотнениями типа «двойной конус» (Duo-cone seal) с одноразовой смазкой на весь срок службы.
Гидросистема управления навесным оборудованием обеспечивает вы- полнение всех функций необходимых для работы бульдозерам и рыхлителям. На сливе в гидросистеме используют полнопоточные фильтровые элементы с тонкостью очистки 25 мкм.
Моторные установки имеют встроенные в двигатели теплообменники масел трансмиссии и двигателя либо теплообменник трансмиссии встроен в единый блок с жидкостным радиатором охлаждения двигателя. Система воздушной очистки двухступенчатая первая ступень состоит из циклона а вторая
—из бумажных фильтровых элементов. Для облегчения запуска двигателей в холодный сезон тракторы оснащены предпусковыми подогревателями.
К основным усовершенствованиям относится повышение до 25% запаса крутящего момента двигателя применение улучшенной системы охлаждения двигателя и ходовой системы с жесткой балансирной балкой механизмов поворота и тормозов работающих в масле. Кабина оснащена новой отопительновентиляционной установкой и системой безопасности оператора на случай опрокидывания машины (ROPS). Новыми элементами являются: секторная конструкция венцов ведущих колес цельносварные направляющие колеса опорные и поддерживающие катки с одноразовой заправкой рассчитанной на полный срок службы гусеницы с разъемным замыкающим звеном.
В настоящее время парк зарубежных бульдозеров в России представлен машинами следующих фирм: Caterpillar Komatsu Dressta Liebherr Fiat-Hitachi.
Конструктивные решения зарубежных бульдозеров отвечают современным тенденциям развития такого вида оборудования. К особенностям зарубежных бульдозеров следует отнести:
—применение на бульдозерах Caterp
—применение на мощных бульдозерах Komatsu механизма блокировки гидротрансформатора;
—оснащение некоторых моделей бульдозеров механизмами бесступенчатого поворота;
—применение на бульдозерах L
—применение цельнометаллических одноместных в основном шестигранных кабин с большой площадью остекления обеспечивающих надлежащий уровень обзорности вперед назад и сбоку.
—применение улучшенных конструкций в механизмах соединения бульдозерного оборудования с базовым трактором позволяющих улучшить кинематику движения отвала и приблизить отвал к трактору. Это позволило несколько уменьшить общий габарит бульдозера по длине и увеличить заглубляющее и напорное усилия на отвале.
Проведенные сравнительные испытания бульдозеров с их зарубежными аналогами показали что по технической производительности бульдозеры практически равноценны. Однако опыт эксплуатации бульдозеров в реальных производственных условиях показывает что по показателям годовой наработки и среднегодовой эксплуатационной производительности зарубежные бульдозеры превосходят отечественные (аналоги по мощности массе типу отвала) в среднем на 15% и на 30-35% соответственно. Это объясняется более высоким уровнем безотказности и тем самым более высоким коэффициентом технического использования машин.
Следующая статья дает ответ какой отвал предложить потребителю для продвижения проектируемого бульдозера на рынке [4].
Правильный выбор потребителем отвала является главным условием достижения максимально возможной производительности. Прежде всего следует оценить возможности копания грунта отвалом тягово-сцепные и скоростные характеристики техники. Возможности копания грунта определяются соотношением величины максимального тягового усилия бульдозера к длине ножа отвала. Чем больше это значение тем более прочные грунты может разрабатывать бульдозер.
Тягово-сцепные свойства машины оцениваются его эксплуатационной массой конструкцией гусеничной ходовой части и трансмиссией. Скоростные характеристики определяют время цикла бульдозера. Чем меньше его значение тем выше должны быть скорости рабочего и транспортного перемещений и значит выше производительность.
Мощность двигателя приходящаяся на 1 м3 рыхлого грунта в призме волочения на практике используется для оценки выбора отвала по возможности перемещения материала с большой рабочей скоростью.
Рисунок 1.3 – Конструктивные особенности отвалов бульдозеров
Рассматриваемая статья так же обращает внимание на современные тенденции в развитии конструкций бульдозеров и автор приводит основные особенности зарубежных и отечественных производителей.
Проанализируем ряд патентных документов для определения направления модернизации конструкции.
Рассмотрим патент на полезную модель BY 9002 U МПК Е 02F 364- Отвал землеройной машины.
Полезная модель относится к отвалам установленным на бульдозерах скреперах и других машинах для земляных работ
Задачей полезной модели является повышение долговечности ножей отвала за счет их дальнейшего использования после достижения режущей кромкой предельного износа.
Отвал (рисунок 1.4) состоит из изогнутого листа 1 к которому приварены верхняя коробка жесткости 2 нижняя коробка жесткости 3 верхние ребра 4 и нижние ребра 5. К отвалу приварены также проушины 6 и 7 для крепления к рабочему оборудованию машины.
С тыльной стороны отвала установлены ножи 8 которые крепятся к нижней коробке жесткости 3 болтами 9. При этом косозаточенная кромка 10 ножей 8 примыкает к передней поверхности изогнутого листа 1.
После того как износ достигнет предельной величины ножи 8 снимают переворачивают смещают на один шаг крепления вниз и снова закрепляют теми же болтами 9. При этом площадка износа будет выполнять функции косозаточенной кромки и снова будет примыкать к передней поверхности изогнутого листа 1 как в первоначальном случае при новом ноже 8.
Рисунок 1.4 – Отвал бульдозера
Преимущество изобретения в увеличении срока службы ножа до замены.
Недостатком предлагаемого варианта является высокая вероятность износа лобовой поверхности отвала.
Рассмотрим патент RU 12 151 1 МПК E02F 376 - Рабочее оборудование бульдозера.
Бульдозер (рисунок 1.5) включает базовую машину отвал с боковыми стенками выполненными с направляющими толкающие брусья отвальный скребок с элементами скольжения двуплечий рычаг и силовые гидроцилиндры отличающееся тем что двуплечий рычаг установленный на раме базовой машины шарнирно соединен одним плечом через тягу с отвалом а другим плечом через тягу с отвальным скребком.
При опускании отвала скребок поднимается вверх и увеличивает рабочую высоту в центрально зоне при поднятии отвала скребок опускается очищает отвал от грунта и не препятствует обзорности.
Рисунок 1.5 – Отвал бульдозера с управляемым скребком
Недостатком предлагаемого варианта является увеличение числа подвижных элементов что может снизить общую надежность.
К преимуществам следует отнести увеличение рабочей высоты заглуб-леного отвала отсутствие снижения обзорности при поднятом отвале и дополнительная очистка отвала
Рассмотрим патент RU 142 956 U1МПК E02F 376 Бульдозер.
Рабочее оборудование бульдозера (рисунок 1.6) содержит отвал толкающие брусья которые шарнирно соединены с базовой машиной и с отвалом и выполнены раздельными или образующими U-образную толкающую раму гидроцилиндры подъемаопускания отвала.
Отвал выполнен полусферическим (SU) или сферическим (U) и состоит из центральной и двух боковых секций к которым прикреплены боковые косынки или щеки а толкающие брусья расположены между гусеницами или колесами базовой машины.
Отвал оснащен по меньшей мере одним шарниром и выполнен складывающимся боковая секция отвала выполнена с возможностью складывания вперед или назад и фиксации в сложенном положении отвала к боковым щекам или косынкам отвала прикреплены вертикальные ножи а боковые щеки или косынки отвала выполнены съемными
Рисунок 1.6 – Рабочее оборудование бульдозера
Недостатком предлагаемого варианта сложность и ненадежность конструкции из-за большого количества шарниров и подвижных частей.
Преимущество снижение потерь грунта в боковые валики возможность изменять конфигурацию отвала в зависимости от решаемых задач.
Рассмотрим патент RU 35538 U1МПК Е01Н 506 Рабочее оборудование бульдозера.
Бульдозер с поворотным отвалом (рисунок 1.7) включающий базовую машину и рабочее оборудование.
Рабочее оборудование бульдозера включает отвал с элементами жесткости прикрепленными болтами к конструкции трактора отличающееся тем что с целью повышения производительности снижения затрат мощности и удешевления работы бульдозера на верхней кромке отвала закреплена направляющая отражателя к концу которого присоединен шарнирно шток гидроцилиндра установленного на верхней кромке отвала.
Рисунок 1.7 – Поворотный бульдозер
Преимущество предлагаемой конструкции в увеличении рабочей высоты овала в необходимой области при пересыпании грунта через верхпри различных углах установки отвала недостаток увеличение нагрузок на верхнюю коробку жесткости отвала и повышенная металлоемкость полученной конструкции.
4 Описание принятых решений при выполнении проекта
При рассмотрении предложенных в технической литературе и в патентной документации технических решений и изобретений были выявлены основные тенденции развития бульдозерного оборудования снижение энергоемкости копания расширение технологических возможностей увеличение производительности.
Для разработки в курсовом проекте в соответствии с заданием принимаем отвал бульдозера модернизированный в соответствии в патентом BY 9002 для предотвращения износа лобового листа отвала дополнительно предусматриваем сменную накладку в его нижней части с креплением на болтах.
Выбор и расчет основных параметров
Главным параметром который необходимо использовать при определении технических характеристик как базового трактора так и в целом бульдозерного агрегата устанавливается согласно заданию на проектирование масса машины в 12 тонн.
Главный параметр базового промышленного гусеничного трактора – номинальное тяговое усилие под которым понимают усилие развиваемое базовым трактором на плотном грунте с учетом его догрузки от веса навесного оборудования при буксовании не выше 7% и скорости 25 – 3 кмч.
Основные параметры бульдозера: эксплуатационный вес бульдозера; основные рабочие скорости; удельные усилия на режущей кромке ножа отвала определяющие возможность разработки бульдозером грунтов с различным сопротивлением копанию.
1 Выбор базового шасси
При проектировании новых бульдозеров сцепной вес определяют по
где Gбм – эксплуатационный вес базовой машины без навесного оборудования Н;
Gсц – эксплуатационный вес бульдозера Н.
С учетом формулы 2.1
Определим Gсц из зависимости
где mб – масса бульдозера по заданию (главный параметр) кг;
g – ускорение свободного падения мс2.
Следовательно вес базового трактора составит
Для дальнейшего проектирования выбираем базовый трактор массой
Таблица 2.1 – Характеристика базового трактора
Параметры и технические характеристики
Мощность двигателя кВт (л.с)
Удельный расход топлива при эксплуатационной
Диапазон скоростей кмч:
Масса трактора эксплуатационная кг
Среднее удельное давление гусениц на грунт кгссм2
Габаритные размеры мм
Корректируем расчеты сцепного веса с учетом принятого базового трактора по формуле (2.1)
Для расчета геометрических параметров отвала воспользуемся рекомендациями расчетными схемами и принимаемыми значениями коэффициентов и справочных значений параметров из источников [12].
Основными параметрами отвала являются его длина и высота.
Длина отвала бульдозера выбирается минимально возможной из расчета перекрытия габарита базовой машины по ширине или наиболее выступающих в стороны элементов толкающей рамы при любом положении отвала. Отвал должен перекрывать наиболее выступающие части базовой машины или толкающей рамы не менее чем на 100 мм с каждой стороны
Это требование объясняется стремлением получить максимально возможные удельные напорные усилия и вертикальное давление на режущей кромке ножей приходящееся на 1 пог. см длины и 1 см2 опорной площади ножей отвала и необходимостью обеспечения возможности беспрепятственной работы траншейным способом и «по одному следу».
Чем меньше длина отвала тем больше удельное горизонтальное напорное усилие и вертикальное давление могут быть получены на режущей кромке ножей отвала и тем более прочный грунт может разрабатывать бульдозер. Повышение этих показателей способствует повышению эффективности бульдозера и расширению его области применения.
Длина отвала предназначенного для работы в легких грунтовых условиях и особенно на сыпучих грунтах может быть увеличена за счет применения съемных удлинителей и открылков устанавливаемых под углом 15 – 30о к режущей кромке ножей.
Длинный отвал отрицательно сказывается на развесовке машины ухудшает управление отвалом и внедрение его в результате чего скорость рабочего хода уменьшается в больших пределах чем при коротком отвале.
Принимаем окончательно ширину отвала 3 метра.
Для бульдозеров общего назначения с поворотным отвалом высоту отвала рекомендуется определять по следующей эмпирической формуле
где H – высота отвала мм;
Тнб – тяговый класс базового трактора.
В формуле А = 05 при номинальных тяговых усилиях базовых машин менее 400 кН.
Принимаем окончательно Н = 1000 мм.
Дальнейшим шагом определения параметров отвала является выбор его профиля. Параметры профиля отвала задаются углами его резания (угол между горизонталью и передней плоскостью ножей) наклона (угол между горизонталью и линией соединяющей верхнюю кромку отвальной поверхности с режущей кромкой среднего ножа отвала) и опрокидывания (угол между горизонталью и касательной к остальной поверхности в верхней кромке отвала).
Экспериментально установлена целесообразность создания отвалов с постоянным радиусом кривизны который выбирается в диапазоне
Построение профиля выполняется следующим образом. Из точки 0 (начало координат) проводят прямую O-A под углом и прямую O-Б под углом к оси абсцисс.
Рисунок 2.1 – Схема по определению параметров профиля отвальной поверхности
Рекомендуется назначать =75о; =70 75о.
Принимаем в соответствии с рекомендацией
Значение «а» принимается равным ширине ножа т.е. 300 мм.
Задний угол «» следует выбирать так чтобы линия О-Б проведенная от режущей кромки ножа под углом к горизонту не пересекала выступающих частей на тыльной стороне отвала.
При этом необходимо обеспечить условие
По чертежу определяем полученные значения углов тогда
Условие выполняется.
Высоту подъема отвала выбирают из условия обеспечения угла въезда который должен быть не менее 20о.
Удельное напорное и вертикальное усилие и давление на режущей кромке ножа отвала характеризуют возможность разработки бульдозером грунтов различной прочности и зависит как от параметров ножа так и базовой машины расчет приведен в п. 2.3.
3 Расчет параметров бульдозера
Номинальное тяговое усилие бульдозера определяется из выражения [12]
где φсц – коэффициент использования веса по сцеплению соответствующий допустимому буксованию движетелей и определенному значению тягового к.п.д. Для промышленных гусеничных тракторов φсц=09;
Gсц – эксплуатационный вес бульдозера в рабочем состоянии Н.
Выбираем скорость рабочего хода бульдозера.
Скорость рабочего хода трактора при отсутствии автоматизированного управления тракторным оборудованием и трактором выбирают в пределах 25 – 35 кмч.
Скорости рабочего хода не могут превышать эти значения ввиду невозможности точного управления рабочим органом из-за утомляемости машиниста при ручном управлении отсутствия жесткой связи между опорной поверхностью гусениц и остовом трактора ограниченного запаса крутящего момента двигателя технологии выполнения работ и других факторов.
Копание грунта при скоростях рабочего хода превышающих 25 – 35 кмч резко повышает утомляемость машиниста при почти неизменной эффективности бульдозера даже при условии использования различного рода опорных устройств и лыж.
Скорость обратного хода бульдозера выбирают с учетом типа подвески гусениц базового трактора и расположения центра тяжести машины.
Вследствие значительных продольных и поперечных колебаний бульдозера скорость обратного хода при полужесткой и балансирной подвеске гусениц не может быть выше 6 – 7 кмч а при эластичной и балансирно-звеньевой более 8 – 15 кмч.
Положение центра давления т.е. точки приложения равнодействующей всех нормальных реакций грунта на движитель бульдозера определяется для нескольких основных расчетных случаев расчетная схема представлена на рисунке 2.2.
Рисунок 2.2 – Схема сил действующих на бульдозер при определении координаты центра давления
Если пренебречь лобовым сопротивлением движению колес возникающим вследствие уплотнения грунта а также действием сил инерции ходовой части и трансмиссии то в общем случае центр давления бульдозера может быть определен по формуле:
где Gсц – сцепной вес бульдозера кН;
Rz – вертикальная составляющая результирующей сил сопротивления на отвале кН;
d – расстояние от центра тяжести бульдозера до оси ведущей звездочки кН;
N = Gсц + Rz – равнодействующая всех нормальных реакций грунта на гусеницы кН.
При рабочем ходе бульдозера тяговое усилие базовой машины в связи с неточностью управления и переменным сопротивлением грунта копанию изменяется от нуля до максимально возможного значения. В среднем номинальное тяговое усилие бульдозера используется только на 60-70 %. Учитывая это при определении давления горизонтальная составляющая сил сопротивления рыхлению Rx принимают равной
где Тнб – номинальное тяговое усилие бульдозера кН;
КТ – коэффициент использования тягового усилия (для средних условий КТ = 06).
Вертикальная составляющая результирующей сил сопротивления на отвале Rz находится из следующего выражения
где – угол наклона результирующей сил сопротивления на отвале.
Экспериментально установлено что при оптимальных (для средних грунтовых условий) параметрах профиля отвальной поверхности угол наклона результирующей сил сопротивления изменяется при устойчивом резании и перемещении грунта:
а) плотной структуры от 15 до 21о вниз от горизонтали;
б) в разрыхленном состоянии при перемещении разрыхленного грунта в траншее – от 0 до 6о вниз и вверх от горизонтали.
Расстояние от режущей кромки ножа отвала до точки приложения результирующей сил сопротивления на отвале:
- при копании грунта плотной структуры
- при копании грунта в разрыхленном состоянии и перемещении разрыхленного грунта в траншее
При смещении центра давления от середины опорной поверхности гусениц изменение давления по ее длине принимают по закону трапеции центр тяжести которой условно считают лежащим на одной вертикали с центром давления.
Среднее статическое удельное давление бульдозера определяется по формуле
где Lоп – длина опорной поверхности м;
B – ширина опорной поверхности м.
На рабочее оборудование бульдозера действуют следующие силы: вес рабочего оборудования G сила в упряжном шарнире Pc сила на штоке гидроцилиндра S и реакция грунта Р.
У современных бульдозеров масса бульдозерного оборудования составляет 20 25 % от массы трактора. Соответственно вес определяют по формуле
где GТ –вес трактора кН;
Реакция грунта P на рабочий орган бульдозера может быть представлена в виде горизонтальной PО1 и вертикальной РО2 составляющих приложенных на высоте hK от режущей кромки ножа (рисунок 2.3).
Рисунок 2.3 – Расчетная схема при вывешивании машины относительно задней и передней оси
Вычисляем вертикальную и горизонтальную составляющие силы.
Величина горизонтальной составляющей определяется как сила тяги по сцеплению:
где φмах – максимальный коэффициент сцепления движетеля базовой машины с грунтом; для гусеничных машин принимают φмах = 085 095.
Вертикальное усилие на заглубление рабочего органа определяется исходя из условия вывешивания машины относительно задней оси (рис. 2.3 а)
h – координата точки приложения результирующей силы м.
Определяем вертикальное усилие возникающее при выглублении рабочего органа исходя из условия опрокидывания машины относительно передней оси (рисунок 2.3 б)
В среднем удельное вертикальное давление на затупленных ножах в 3 раза ниже чем на не затупленных. У бульдозеров не имеющих принудительного заглубления отвала эти показатели в 3-4 раза ниже.
Рисунок 2.4 – Расчетная схема при вывешивании машины относительно задней и передней оси
В таблице 2.2 приведены примерные значения удельных усилий на режущей кромке ножей бульдозера обеспечивающие разработку грунтов различной прочности.
Таблица 2.2 – Характеристика базового трактора
Удельное напорное усилие режущей кромки ножей отвала кНсм
Удельное вертикальное давление опорной площади ножей отвала кНсм2
По данным этой таблицы ориентировочно определяют категорию грунта который может разрабатывать проектируемый бульдозер.
Приведенные значения qВ значительно превосходят предельную несущую способность грунта. Это объясняется тем что при заглублении отвала опорная площадь режущей кромки ножей увеличивается за счет контакта с грунтом ее тыльной стороны вследствие чего потребное для ее внедрения в грунт усилие повышается.
Удельное напорное усилие на режущей кромке ножа отвала определяется из выражения
где Lот – длина отвала м;
Удельное вертикальное давление на режущей кромке отвала находится из выражения
где F – опорная площадь режущей кромки ножей отвала м2;
где t – толщина режущей кромки м;
Полученные значения для выбранной ширины отвала указывают на возможность использования бульдозера на грунтах до второй категории в соответствии с данными таблицы 2.2.
Тягово-мощностной расчет
Расчет ведем с учетом рекомендаций [1 2].
При работе бульдозера возникают следующие сопротивления:
Wпр – перемещению призмы волочения кН;
Wв – перемещению грунта вверх по отвалу кН;
Wт – перемещению бульдозера кН.
Сопротивление резанию:
где kp – удельное сопротивление грунта лобовому резанию кПа;
h – глубина резания грунта.
Средние значения kp при угле резания γ=45-60о составляют в Нсм2: для грунтов I категории – 7 для грунтов II категории – 11 для грунтов III категории – 17.
Сопротивление перемещению призмы волочения:
где VПР – фактический объем призмы волочения в плотном теле м3;
q – плотность грунта тм3;
fПР – коэффициент сопротивления перемещению грунта принимается равным коэффициенту трения грунта о грунт fПР=07.
Перемещаемый объем призмы волочения зависит от геометрии отвала наличия боковых закрылков козырька. Объем призмы волочения определяется по формуле
Сопротивление от перемещения грунта вверх по отвалу
где γ – угол резания;
fГМ = tg φ – коэффициент трения грунта по металлу.
Угол трения φ = 20 – 35о.
Сопротивление перемещению бульдозера
где f = 01 – 012 – коэффициент сопротивления перемещению бульдозера.
Суммарное сопротивление движению при данном объеме призмы и глубине резания имеет вид:
Определяем тяговое усилие по двигателю при рабочей скорости резания по формуле
где NДВ – мощность двигателя трактора кВт;
V – скорость передвижения кмч;
Уравнение тягового баланса:
Очевидно что условия для работы бульдозерного агрегата соблюдены.
Определение транспортной мощности двигателя:
где VТР – скорость транспортирования грунта без резания мс.
Определение рабочей мощности двигателя:
где VР – рабочая мс.
Из приведенных вычислений можно сделать вывод что мощность базового трактора «Беларус» 2103-02 равная 156 кВт удовлетворяет условиям работы бульдозера.
Расчет производительности бульдозера
Технология производства земляных работ бульдозерами зависит от конкретных условий: вида и состояния грунта рельефа местности дальности перемещения грунта высоты отсыпаемых насыпей и глубины разрабатываемых выемок.
Рабочий цикл бульдозера состоит из рабочего хода с копанием грунта остановки для переключения движения на задний ход холостого хода при возврате в исходное положение для копания и остановки для переключения на передний ход.
Основным элементом рабочего цикла является рабочий ход при котором осуществляется внедрение отвала в грунт накапливание перед отвалом определенного объема грунта называемого призмой волочения и перемещение его на требуемое расстояние распределение и укладка грунта. Существуют три наиболее распространенные схемы внедрения отвала в грунт и набора призмы волочения в зависимости от вида грунта ровности и уклона поверхности.
На ровной поверхности возможно резкое заглубление отвала на максимальную глубину копания и постепенное его выглубление по мере роста призмы волочения.
На неровной поверхности вследствие неточности управления отвалом которое зависит от типа ходового устройства трактора и квалификации машиниста внедрение отвала в грунт и набор призмы волочения осуществляют по гребенчатой схеме с частым выглублением и повторным заглублением отвала.
При работе на большом уклоне когда вес машины способствует копанию внедрение в грунт и набор призмы волочения можно осуществлять с постоянной глубиной резания.
Бульдозер является машиной периодического действия и его эксплуатационная производительность определяется по формуле
где Т – время цикла бульдозера мин;
kB – коэффициент использования машины по времени kB = 08;
kС – коэффициент заполнения отвала kС = 07 08.
Время цикла зависит главным образом от расстояния между площадкой загрузки а также от дорожных условий и достигаемой при этом скорости движения машины. Скорость в значительной степени определяется и условиями работы оператора. Время цикла можно разделить на отдельные этапы
где tПОС – постоянная часть времени цикла на загрузку разгрузку и реверсирование;
tПЕР – переменная часть времени цикла на движение в загруженном и порожнем состояниях.
Время загрузки оканчивается тогда когда грунт на площадке разгрузки распределен или уложен при помощи данного механизма.
В переменной части цикла движение бульдозера обычно имеет маятниковый характер (движение груженого и порожнего) с торможением разгоном равномерным движением между пунктами разгрузки и загрузки.
Переменная часть времени цикла tПЕР включает время время затрачиваемое на движение машины:
где LЗАГ – путь движения машины в загруженном состоянии м;
LПОР – путь движения машины в порожнем состоянии м;
VЗАГ – средняя скорость движения машины в загруженном состоянии кмч;
VПОР – средняя скорость движения машины в порожнем состоянии кмч;
Подставляя полученные значения в формулу 4.1 получим
Движение в загруженном состоянии можно разделить на две фазы: копание грунта и его перемещение. Первая фаза характеризуется изменением объема грунта перед отвалом и составляет обычно 8 – 10 метров пути. Далее при перемещении грунта для пополнения объема грунта перед отвалом (часть его уходит в боковые валики) резание грунта происходит с малой толщиной стружки. Движение бульдозера на этом этапе происходит на более высокой скорости с использованием мощности двигателя на 70 – 80%. Возвращение машины после разгрузки происходит обычно задним ходом.
Коэффициент использования kB машины по времени зависит от ряда факторов. Главным из них является техническое состояние машины т.к. часть времени она простаивает в ремонте организация работы на строительной площадке погодные условия квалификация и заинтересованность оператора.
Расчеты на прочность
1 Выбор расчетных положений
Расчетные положения выбираем на основании схемы сил действующих на бульдозер во время работы (рисунок 5.1)
Рисунок 5.1 – Схема сил действующих на бульдозер
Проведем расчет усилий действующих на бульдозер в процессе заглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на крайней точке отвала; цилиндры развивают усилие достаточное для опрокидывания базовой машины относительно точки А.
Горизонтальное усилие Р1 определяем по формуле:
Р1 = (GБ. – Р2)φmax + v (5.1)
где GБ. - эксплуатационный вес бульдозера GБ. = 1255кН;
Р2 - вертикальное усилие кН;
v - скорость базовой машины мс; v = 085 мс;
g - ускорение свободного падения мс2;
с0 - суммарная жесткость препятствия и системы навесного оборудования кНм;
где с1 - коэффициент жесткости препятствия кНм; принимаем препятствие - кирпичный фундамент с1 = 18 кНм;
с2 - коэффициент жесткости навесного оборудования кНм определяется по формуле:
где α - коэффициент жесткости навесного оборудования на 1 кг массы бульдозера принимаем α = 1;
GБ.М. - вес базовой машины GБ.М. = 100 кН;
Определяем вертикальное усилие Р2 по формуле:
Р2 = 100 = 108991 кН
Р1 = (1255 - 108991) 09 + 085= 1135 кН
Определяем боковое усилие Р3 по формуле:
где В - длина отвала м; В = 21 м;
Определяем усилие в гидроцилиндре РГЦ по формуле:
где m - плечо усилия Р1 m = 08 м;
GР.О. - вес рабочего оборудования GР.О. = 255 кН;
Проведем расчет усилий действующих на бульдозер в процессе выглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на крайней точке отвала; цилиндры развивают усилие достаточное для опрокидывания базовой машины относительно точки В.
Р1 = (GБ. + Р2)φmax + v (5.7)
Р2 = - 100 = - 134582 кН
Р1 = (1255 + 134582)09 + 085= 112062 кН
Определяем усилие в гидроцилиндре РГЦ по формуле кН:
Дальнейший расчет проводим для второго положения так как это случай является наиболее нагруженным.
2 Расчет усилий действующих в шарнирах крепления универсальной рамы
Составляем расчетную схему (рисунок 5.2) для определения внешних сил действующих на рабочее оборудование бульдозера. Проводим координатные оси x и у в плоскости рамы а ось z - по нормали к ней и принимаем за начало координат точку С2. При определении внешних сил действующих на рабочее оборудование принимаем допущение что боковая составляющая Р3 реакции грунта на отвал целиком воспринимается опорой С2 и в этой опоре под действием силы Р3 возникает реакция YC. Это допущение не вносит погрешности при определении внешних сил. Действительные значения реакции YC1 и YC2 определяются при расчете рамы как статически неопределимой системы.
Рисунок 5.2 - Схема сил действующих на рабочее оборудование бульдозера
Для определения неизвестных реакций в шарнире С составим уравнения равновесия сил действующих на рабочее оборудование: ΣМz=0; ΣХ=0; ΣY=0; ΣМх=0; ΣZ=0.
ΣМz = - Р3l1 + Pг1kcos + Pг2(2b-k)cos - Gbsin1 + XC12b = 0 (5.11)
ΣХ = -P1cos1 + P2sin1 + Gsin1 - 2Pг1cos - XC1 + XC2 = 0 (5.12)
ΣY = YC - P3 = 0 (5.13)
ΣМх = P3m1 - Pг1sink - Pг2(2b-k)sin + Gbcos1 + ZC12b = 0 (5.14)
ΣZ = P1sin1 + P2cos1 + Gcos1 - 2Pг1sin - ZC2 + ZC1 = 0 (5.15)
Решая эти уравнения получим:
ХС2 = P1cos1 - P2sin1 - Gsin1 + 2Pг1cos + XC1 = 212062cos40 -
YC = P3 = 130302 кН;
ZC2 = P1sin1 + P2cos1 + Gcos1 - 2Pг1sin + ZC1 = 212062sin40 + +134582cos40 + 6867cos40 - 2175523sin480 = 56428 кН
3 Расчет сил действующих на раму
На раму действуют силы ХС1 ZC1 ХС2 ZC2 и силы ХА YA и ZА в шаровом шарнире А силы в стержнях РВ1 РВ2 РЕ1 и РЕ2 силы в гидроцилиндрах Рг1 и Рг2 и сила тяжести Gр.
Неизвестными силами являются силы в шаровом шарнире ХА YA и ZА и силы в стержнях РВ1 РВ2 РЕ1 и РЕ2.
Составляем расчетную схему (рисунок 3) для определения неизвестных сил действующих на раму.
Рисунок 5.3 - Схема определения сил действующих на раму
Для расчета неизвестных составим уравнения равновесия сил действующих на раму: ΣМu=0; ΣХ=0; ΣY=0; ΣМх=0; ΣZ=0 ΣМz’ =0;
ΣМх = (ZA+Gpcos1)b-Pг1ks (5.17)
ΣZ = ZA + Gpcos1 + ZC1 - ZC2 - 2Pгs (5.18)
ΣY = YC - YA = 0; (5.19)
ΣХ = -PB2cos2-XC1-2Pгcos-XA+Gps(5.20)
YA = YC = 130302 кН;
XA = - PB2cos2 - XC1 - 2Pгcos + Gpsin1 - PE2 + PE1 + XC2 + PB1cos2 =
= -90346cos120- 47577 -2175523cos480 +6867sin40 +1255 -2747cos120 =
В рассмотренные уравнения реакция Yc в шарнирах C1 и С2 входит как сумма реакций Yc1 и Yc2 вычисленная из условий равновесия сил действующих на бульдозер в целом. Для расчета рамы на прочность необходимо определить силы Yс1 и Yc2 каждую в отдельности (Рисунок 5.4).
Рисунок 5.4 - Схема к расчету рамы на прочность
Поскольку уравнения статики не дают ответа на поставленную задачу рассматриваем раму бульдозера как статически неопределимую плоскую раму шарнирно закрепленную в точках С1 и С2 и нагруженную внешними силами действующими в ее плоскости.
Рама является статически неопределимой системой с одной избыточной связью ограничивающей перемещение в плоскости рамы (рисунок 5 а). За избыточную принимаем связь ограничивающую перемещение точки С2 в направлении оси у. Отбрасывая эту связь и заменяя ее действием неизвестной силы Yс2 получим в качестве основной системы раму с шарнирной опорой в точке С1 и подвижной опорой в точке С2 нагруженную в своей плоскости силами:
XD = XA + 2Pгcos - Gps (5.21)
YD = YA = 130302 кН (5.22)
XE1 = PE1 + PB1cos2 (5.24)
XE2 = PE2 + PB2cos2 (5.25)
XC1 = 47577 кН; XC2 = 472846 кН;
а) основная система рамы и эпюра изгибающих моментов; б) эпюра моментов от внешней нагрузки Мр; в) эпюра моментов от единичной силы
Рисунок 5.5 - Схемы определения реакций в опорах рамы:
Решая уравнения получим:
XD = 79922+2175523cos480-6867s
MD = 130302054 = 70363 кНм;
XE1 = 62963 - 2747cos120 = 36093 кН;
XE2 = 62963 + 90346cos120 = 151335 кН;
и неизвестными реакциями Yc1 и Yс2 в опорах С1 и С2. Составляющую от силы тяжести рамы которая представляет собой распределенную нагрузку рассматриваем при этом условно как сосредоточенную силу Gpsin1 что практически не отражается на точности расчета.
Для определения неизвестных сил используем условие что сумма перемещений в направлении удаленной связи под действием известных внешних сил (внешней нагрузки) и неизвестной силы Yс2 равна нулю. Это условие выражается:
где Δ - перемещение точки С2 под действием внешней нагрузки;
- перемещение под действием единичной силы Р = 1 условно приложенной вместо неизвестной силы Y.
Произведение YC21 выражает величину перемещения точки С2 под действием силы Yc2.
Перемещения Δ и 1 для рамы жесткость которой на отдельных ее участках постоянна могут быть определены по формулам:
где Мр - момент в рассматриваемом сечении от действия внешних сил;
- момент от условной единичной нагрузки.
Находим изгибающие моменты в сечениях рамы от внешней нагрузки (рисунок 5 б):
МPc2 = MPE2 = MPE1 = 0;(5.29)
M'PD = (XC2 - XE2)b = (1255 - 151335)18 = 17872 кНм;(5.30)
M''PD = (XC2 - XE2)b - MD = 17872 - 70363 = 108357 кНм; (5.31)
MPE = (XC2 - XE2)2b - MD -XDb - YD(lD - a) = (1255 - 151335)36 -
-70363 - 110027 - 130302(424-334) = 156778 кНм (5.32)
и изгибающие моменты от действия единичной силы (рисунок 5 в):
и строим эпюры моментов Мр (Рисунок 5.5 5.6) и (рисунок 5.5 в). Ординаты эпюр откладываем со стороны растянутого волокна. За положительное направление ординат принимаем направление внутрь рамы.
Затем определяем площади и положение центров тяжести участков эпюры Мр и находим ординаты эпюры в сечениях расположенных под центрами тяжести участков эпюры Мр. Вычисления ведем по таблице 5.1.
Таблица 5.1 - Определение перемещения Δ
Участок на рисунке 5 б
Ордината эпюры под центром тяжести площади p
Подставляя значения в уравнение (5.27) получим:
Так же определяем перемещение под действием единичной силы но в этом случае значения площади участков берутся по эпюре и множатся на ординаты этой же эпюры взятые под центрами тяжести соответствующих площадей (таблица 5.2).
Таблица 5.2 - Определение перемещения 1
Участок на рисунке 5 в
Ордината эпюры под центром тяжести
Подставляя значения в уравнение (5.32) получим:
Подставляя найденные значения Δ и 1 в уравнение (5.30) и решая его относительно Yс2 получим:
Реакция Yc1 определится из уравнения проекций на ось y сил действующих на раму (рисунок 5.4):
ΣY = Yс1 + Yс2 - YD = 0 (59)
Yс1 = YD - Yс2 = 130302 - 59273 = 71029 кН;
Фактическая эпюра моментов сил действующих в плоскости рамы определится путем сложения эпюры Мр с эпюрой умноженной на величину Yc2.
Значения изгибающих моментов в сечениях рамы (Рисунок 5 а):
ME2 = -YC2a = -59273134 = -97972 кНм;(5.36)
M'D = M'PD - YC2(5.37)
M''D = M''PD - YC2 (5.38)
ME = MPE - YC2a = 156778 - 97972 = 68806 (5.39)
4 Расчет рамы на прочность
При определении опорных реакций были найдены силы и изгибающие моменты действующие в плоскости рамы. Контур рамы при этом рассматривался как ломаная линия что вполне допустимо при определении опорных реакций а также при предварительных прочностных расчетах.
Окончательный расчет напряжений в сечениях рамы следует производить с учетом действительной формы рамы и кривизны составляющих ее брусьев.
Кроме рассмотренных выше сил действующих в плоскости хС2у на раму действуют силы нормальные к ее плоскости (рисунок 5.3 и 5.4):
ZA = 140859 кН; ZE1 = PB1s ZE2 = PB2cos2 = 18784 кН;
ZC1 = 83519 кН; ZC2 = 56428 кН; SZ = 2Pгs
Распределенная нагрузка от силы тяжести которую можно принять равной:
где so — общая длина оси стержней рамы.
Под действием внешних сил в сечениях рамы возникают следующие усилия: момент М' в плоскости хС2у; момент М" в плоскости продольные силы N направленные по касательным к оси стержня; поперечные силы Q; крутящий момент Мк.
Формулы для вычисления усилий в сечениях рамы сведены в таблицу 5.3.
Действие поперечных сил в сечениях рамы не учитываем.
Опасными сечениями рамы являются сечения аа бб и вв (рисунок 5.4).
Таблица 5.3 - Определение усилий действующих в сечениях рамы
Участок на рисунке 5
(XC1 - XE1) cosαx +
(XE2 - XC2) cosαx -
-XC2cosαx - YC2sinαx
В этих уравнениях r n с индексами - плечи сил относительно касательной к оси бруса в данном сечении; αx - угол между осью х и касательной к оси бруса в данном сечении.
Вычисленные значения усилий действующих в сечениях рамы для опасных сечений заносим в таблицу 5.4.
Таблица 5.4 - Усилия действующие в сечениях рамы
Нормальные напряжения в сечениях находим по формуле:
где Wy и Wz - моменты сопротивления сечения рамы относительно оси;
F - площадь сечения рамы;
Нормальное напряжение в сечении вв (рисунок 4):
Нормальное напряжение в сечении бб участок E1D (рисунок 5.4):
Нормальное напряжение в сечении бб участок DE2 (рисунок 5.4):
Нормальное напряжение в сечении aa участок E2C2 (рисунок 5.4):
Касательные напряжения в сечениях находим по формуле:
где - толщина стенки сечения;
JK - момент инерции кручения сечения;
Момент инерции кручения сечения определяется по формуле:
где F - площадь заключенная внутри средней линии контура;
- толщина стенки контура;
s - длина средней линии контура;
Момент инерции кручения сечения аа и вв:
Момент инерции кручения сечения бб:
Касательное напряжение в сечении вв:
Касательное напряжение в сечении бб участок E1D (рисунок 5.4):
Касательное напряжение в сечении бб участок DE2 (рисунок 5.4):
Касательное напряжение в сечении аа:
Определив нормальные и касательные напряжения в сечениях находим суммарное напряжение в этих сечениях и производим проверку прочности сечения по формуле:
Суммарное напряжение в сечении вв:
сум = 184 МПа [] = 230 МПа;
Суммарное напряжение в сечении бб участок E1D:
сум = 200 МПа [] = 230 МПа;
Суммарное напряжение в сечении бб участок DE2:
сум = 101 МПа [] = 230 МПа;
Суммарное напряжение в сечении аа:
сум = 130 МПа [] = 230 МПа;
Условие прочности выполняется во всех опасных сечениях рамы.
К самостоятельной работе на бульдозере допускаются лица достигшие 18 лет имеющие удостоверение на право управления и прошедшие обучение и инструктажи по безопасности груда 8.
Во время работы машинисты должны пользоваться спецодеждой 3. Бульдозеры должны находиться в технически исправном состоянии.
Запрещается эксплуатировать бульдозер при наличии течи в топливной или масляной системе.
Требования перед началом и во время производства работ
Перед началом работ машинист бульдозера должен ознакомиться с зоной производства работ: рельефом местности грунтами выяснить и уточнить местонахождение подземных коммуникаций линий электропередачи.
Если в радиусе выполняемых работ имеются подземные сооружения и коммуникации работы должны выполняться под непосредственным руководством мастера или производителя работ.
Перед запуском двигателя необходимо:
- убедиться в отсутствии посторонних предметов на агрегатах;
- убедиться в нейтральном положении рычага скоростей.
Движение под уклон должно производиться только на первой скорости.
Запрещается передвижение поперек крутых склонов угол наклона которых превышает 30°.
Во время работы машинист обязан:
- передвигаться по строительной площадке и производить работу только в местах указанных непосредственным производителем работ
- перед началом передвижения а также перед поворотом убедиться в отсутствии на пути препятствий или посторонних предметов.
В темное время суток место работ должно быть освещено.
В процессе работы запрещается:
- передавать управление машиной другому лицу;
- перевозить в кабине людей кроме лиц проходящих практическую подготовку;
- оставлять машину с работающим двигателем.
Запрещается работать на бульдозере не имеющем исправного сигнального устройства.
Очищать рабочий орган машины от налипшего грунта разрешается только после остановки агрегата и обязательно лопатой или скребком.
При работе машин с гидравлической системой управления необходимо:
- следить за исправностью предохранительного клапана служащего для пропускания части масла из распределителя в бак;
- тщательно затягивать соединения гибких рукавов во избежание пропускания масла во время работы;
- в случае разрыва гибких шлангов выключить насос и остановить рыхлитель.
Требования по окончании работ
Закончив работу следует поставить бульдозер на специально отведенное место выключить двигатель перевести рычаг переключения передач в нейтральное положение прекратить подачу топлива затормозить машину опустить рабочее оборудование на грунт или специальные подставки и принять меры исключающие возможность пуска двигателя рыхлителя посторонними лицами.
Машину необходимо очистить от пыли и грязи и осмотреть устранив мелкие дефекты.
Механизмы рыхлителя нужно смазать согласно инструкции.
Метрология и стандартизация
Рассмотрим применение метрологии в выполненном проекте на примере выполнения контроля средств выполнения работ и контроля сборочных операций [9].
Техпроцесс сборки оформляется в виде карты по ГОСТ 2.1201-85. Запись содержания переходов производится в соответствии с ГОСТ 2.1702-79.
При сборке рабочего оборудования были применены универсальные вспомогательные специальные и стандартизованные инструменты. Оснащенность измерительными средствами операций сборки должна обеспечить надлежащее качество продукции с достаточно высокой точностью.
Дополнительных мероприятий по совершенствованию оснащения операций измерительными средствами не требуется.
Составим таблицу отражающую контролируемую технологическую операцию способ метрологического контроля и метрологические инструменты для контроля параметров.
Таблица 6.1 - Метрологический контроль техпроцесса
Наименование операции
Технологический инструмент
Инструмент метрологического контроля
Затяжка резьбовых соединений
Комплект гаечных рожковых ключей по ТУ РБ 00222901.014-94 Комплект торцовых ключей «НТК- 1 о» ТУ ВУ 200094005.055-2006
Динамометрические ключи МТ-1-120. МТ-1- 240. МТ-1-500 ГОСТ М25603-83
Установка осей пальцев и втулок
Монтажный комплект (оправка)
Глубина установки ММ
Набор щупов Гост 882-75
ШЦ-1-125-01ГОСТ 166- 89
После всех технологических операций представленных в таблице выполняется контроль резьбовых соединений с применением динамометрических ключей. Динамометрические ключи МТ-1-120 МТ-1-240 МТ-1-500 ГОСТ 25603-83 и контроль люфтов в в приводе рабочего оборудования с использованием набора щупов ГОСТ 882-75) и индикатора часового типа ИЧ-02 ГОСТ 577-68.
Стандартизация - установление и применение правил с целью упорядочивания деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон.
Целью стандартизации является: снижение трудоемкости изготовления расходов металла снижение стоимости. рациональное количество применяемых деталей улучшение качества и повышение надежности за счет стандартизации технических условий сокращение сроков проектирования за счет применения стандартных технических решений расчетов и испытаний [9].
Стандарты основываются на объединении достижений науки техники практического опыта и определяют основы не только настоящего но и будущего развития производства.
Унификация — наиболее эффективный метод стандартизации который предусматривает приведение объектов к однотипности на основе установления рационального числа их разновидностей. Даёт возможность снизить стоимость производства новых изделий повысить серийность и уровень автоматизации производственных процессов.
В результате работы над темой проекта была разработана конструкция бульдозерного оборудования на базе трактора «Беларус» 2103-02.
Для разработки конструкции в соответствии с темой был произведен обзор патентной и технической литературы. Выполнен расчет основных параметров на основании которых был произведен тяговый и мощностный расчет.
В разделе расчеты на прочность были рассмотрены основные расчетные положения отвала и определены нагрузки действующие на рабочий орган произведен расчет цапфы крепления универсальной рамы.
Графическая часть проекта состоит из следующих чертежей формата А1: чертеж общего вида проектируемой машины; сборочных чертежей рабочего оборудования и отвала; рабочих чертежей деталей 3D модели одной из детали.
Бульдозеры и рыхлители. Б. 3. Захарчук [и др.]; отв. ред. Захарчук Б.З
- М.: Машиностроение 1987 – 298с.: ил.
Справочник конструктора дорожных машин. Под ред. И.П. Бородачева
- М.: Машиностроение 1972. - 504 с.: ил.
Журнал “Горная промышленность” №4 2002 В. Д. Ковригин. Особенности формирования рынка бульдозеров в России [Электрон ресурс]
Трактор гусеничный «Беларус» 2103: руководство по эксплуатации МТЗ-Холдинг. – 246 с.
Щемелёв А.М. Проектирование гидропривода машин для земляных работ : учеб. пособие А.М. Щемелев. — Могилёв : ММИ 1995. — 322 с.: ил.
Иванов М. Н. Детали машин: Учебник М. Н. Иванов. - М.: Высш. шк. 1984. - 336 с.: ил.
Охрана труда в машиностроении. Учебник для машиностроительных
вузов Под. общ. ред. Е.Я. Юдина. - М.: Машиностроение 1982. - 153с.:ил.
Никифоров А. Д. Метрология стандартизация и сертификация: учеб. пособие для вузов А. Д. Никифоров Т. А. Бакиев. - М.: Высш. шк. 2002. – 422с.