Каток ДУ-58

Каток ДУ-58.dwg

Техническая характеристика
Мощность двигателя - 95
Давление в гидросистеме - 20 МПа
Частота колебания вибратора - 25-35 Гц
Ширина уплотняемой полосы-2000мм

Валец Катка.dwg

Передаточное число мультипликатора 2
Крутящий момент на дебалансном валу
Частота вращения дебалансного вала
Крутящий момент на валу гидромотора
Частота вращения вала гидромотора
Тип гидромотора 210.20
Техническая характеристика

Текстовая часть работы.docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное
Учреждение высшего образования
Тульский государственный университет
Кафедра: «Подъемно-транспортные машины и оборудование»
«Строительные и дорожные машины»
«Разработка рабочего оборудования катка для уплотнения
Расчет основных эксплуатационных и технических показателей
Наибольшие возможные скорости перемещения
Долговечность гидроагрегатов
Расчет на прочность оси штока гидроцилиндра
Дорожные катки – это незаменимая техника для уплотнения асфальтовой смеси грунта подготовки дорожного основания. Данные машины применяются в дорожном городском промышленном железнодорожном гидротехническом и аэродромном строительстве.
В зависимости от сложности задач и модели техника различается по эксплуатационной массе мощности и ширине вальца. По способу передвижения катки делятся на прицепные и самоходные.
Прицепные катки для передвижения используют энергию тягача (человека лошади трактора или другого транспортного средства).
Самоходные катки оснащены собственным двигателем приводящим колеса или вальцы в движение.
По количеству осей катки делятся на одно- двух- и трехосные.
По количеству вальцов на одно- двух- и трёхвальцовые.
По виду воздействия на уплотняемый материал катки делятся на статические и вибрационные.
Статические катки уплотняют материал сдавливая его собственным весом. Этот тип катков когда-то был наиболее распространен но в настоящее время стал редким так как вытесняется более компактными и легкими вибрационными катками. Но необходимость в них сохраняется поскольку их можно применять для уплотнения там где вибрация не приемлема например для уплотнения на эстакадах и мостах. Также статические катки после себя оставляют более гладкую поверхность в связи с чем их используют там где это требование обязательно.
Вибрационные катки оснащены специальным устройством — вибратором который представляет собой вращающийся груз со смещенным относительно оси вращения центром масс что создает мощную вибрацию. За счет вибрации при существенно меньшей массе по сравнению со статическим катком вибрационный каток обладает большим уплотняющим воздействием. Однако вибрационный каток не позволяет создать идеально ровную поверхность оставляя после себя "волны" на уплотняемом материале и его динамические нагрузки способны повредить основу уплотняемой поверхности.
По виду вальцов катки бывают: с гладкими вальцами кулачковыми решетчатыми пневмоколесными:
Катки с гладкими вальцами представляют собой машины с гладкими широкими металлическими колесами. Обычно применяется для асфальтоукладочных работ из-за того что на выходе даёт ровную площадку;
Кулачковые катки отличаются тем что покрыты кулачками — небольшими выступами. При укатке кулачки проникают в грунт разбивают комья и перемешивают его улучшая уплотнение. Эффективны для работы с рыхлым грунтом;
Решетчатые катки оснащены вальцами с поверхностью из решётки. Используется для трамбовки различных грунтов. При прохождении по неоднородному грунту крупные комки дробятся что увеличивает уплотняемость;
Пневмоколесные катки вместо вальцов оснащены собранными в пакеты колесами с пневматическими шинами. Из-за наличия между пневматическими шинами промежутков от которых при работе остаются неуплотнённые полоски шины ставят так чтобы эти промежутки у передних и у задних колёс не совпадали;
Комбинированные катки представляют собой комбинацию вышеперечисленных катков например передний валец — гладкий а задний — пневмоколёсный).
Кроме того катки делятся по массе от ручных (менее 1 тонны) до тяжёлых (более 16 тонн) и даже сверхтяжелых (массой до 100 тонн и более).
Для грунта глубина трамбовки может для различных конструкций колебаться от 20—30 см до 150—160 см.
Современные дорожные катки способны развивать скорость до 14 кмч но для большинства максимальная скорость — 2—5 кмч.
Наибольшее распространение получили пневмовибрационные катки.
Каток самоходный пневмовибрационный предназначен для уплотнения отсыпанных и предварительно спланированных слоев грунта и материалов дорожных оснований.
Рисунок 1 - Общий вид катка
- силовой агрегат; 2 - колесо-редуктор; 3 – вибровальцы.
Рама вибровальца представляет собой сварную конструкцию. Она имеет место присоединения к шарниру сочленения. В раме вальца через амортизаторы сдвига 6 и 16 крепятся стаканы 2 и 20 с установленными в них шарикоподшипниками 3 и 25 в которых вращается сварной валец 11.
В ступицах 1 и 26 вальца на роликоподшипниках 12 и 15 установлен вибровал 29 с набором дебалансов. Два дебаланса 28 закреплены жестко на валу 29 привод на вал 29 осуществляется от гидромотора 7 через зубчатые муфты 5 8 9. Вокруг каждого из закрепленных на валу 29 дебалансов 28 может поворачиваться дебаланс 27. Дебалансы 27 состоят из двух дисков соединенных между собой сегментной пластиной.
Наружные дебалансы 27 установлены свободно на цилиндрических шейках вибровала и поворачиваются при изменении направления вращения вибровала на угол 135 между упорами на дебалансах 28 изменяя суммарный статический момент дебалансов от минимума до максимума.
Возникшие при работе вибратора колебания вибровальца гасятся амортизаторами сдвига 6 16 и передаются на раму значительно уменьшенными. Привод вибровальца осуществляется через конический редуктор.
Вследствие использования привода вибровальца через конический редуктор увеличивается производительность катка и уменьшается число проходов по одному месту за счет уменьшения призмы волочения уплотняемого материала перед вибровальцем.
Пневмовибрационный каток имеет в качестве рабочий органов ведущую ось из 4 пневматиков и гладкий вибровалец.
Исходные данные и обозначения:
- вес пневмоколесного катка (кН) .. . 200
- допустимая нагрузка на одно пневмоколесо (кН) .. 30
вес которым каток воздействует на уплотняемый материал 4-я пневмоколесами (кН) . . 120
наибольший расчетный коэффициент сцепления пневмоколес с грунтом 085
коэффициент сопротивления перекатыванию вибровальца на рыхлом грунте
С включенным вибровозбудителем .. .027
С выключенным вибровозбудителем .. .01
- радиус качения пневмоколеса м 07
- количество бортовых передач на катке 2
- наибольший уклон уплотняемой поверхности% 9(угол )
%-ный ресурс катка до первого капитального ремонта (срок службы шестерен и подшипников): пневмоколесного ч. 7000
Бортовой передачей пневмоколесных катков является колесный редуктор.
Каждый редуктор приводит одну пару пневмоколес а на ведущей оси катка установлено две пары таких колес. Вес приходящийся на пару колес:
Тогда передаточное число колесного редуктора:
где наибольший расчетный момент на привод пары колес;
кНм - момент развиваемый гидромотором
к.п.д. гидромотора редуктора
где - гидромеханический к.п.д. мотора;
- к.п.д. трехступенчатого редуктора;
Номинальная мощность двигателя А-01М:
- мощностъ на перемещение;
Nв- мощность на привод вибровозбудителя;
- мощность на привод компрессора;
- мощность на привод насоса подпитки гидросистемы;
- мощность на привод насоса рулевого управления.
Мощность на привод компрессора с учетом =0;95 составляет
Мощность на привод насоса подпитки НШ-46 принимается
Мощность на перемещение при включенном вибровозбудителе:
Мощность на перемещение при выключенном вибровозбудителе:
Наибольшие возможные скорости перемещения
Наибольшая возможная скорость перемещения с включенным вибровозбудителем определяется из условия что один гидронасос приводит через два гидроматора колесные редукторы при этом другой гидронасос обеспечивает привод вибровозбудителя:
мин.-1 –частота вращения колеса;
-объемный к.п.д. привода
Наибольшая возможная скорость перемещения с выключенным вибровозбудителем (транспортная скорость) определяется из условия что два гидронасоса приводят через два гидромотора колесные редукторы.
В основу расчета положена разбивка всей работы по основным режимам укатки а также примерная разбивка относительно времени работы на этих режимах.
Режим 1. Укатка горизонтальных участков на первых проходах.
Сила сопротивления перекатыванию пневмоколес:
Сила сопротивления перекатыванию вибровальца (вибровозбудитель выключен)
Сила сопротивления в начале укатки на горизонтальной поверхности
Скорость (наибольшая возможная) перемещения в начале укатки (вибровозбудитель включен).
=067- кпд трансмиссии катка;
г =07- кпд гидростатической трансмиссии
м1=09853=0955- кпд трехступенчатого редуктора.
Наибольшая возможная скорость перемещения с выключенным вибровозбудителем =83кмч
Средняя скорость укатки горизонтальных участков V1=5 кмч
Режимы 2 и 3. Укатка участков с 9 %-ым уклоном на первых проходах.
Составляющая сила действующая на каток на наклонной поверхности:
Сила сопротивления в начале укатки на 9%-ом подъеме:
Скорость перемещения в начале укатки на 9%-ом подъеме:
Принимаем среднюю скорость укатки на 9%-ом подъеме 27 кмч на спуске-7 кмч.
Режим 4. Реверсирование.
Принимаем что при реверсировании коэффициент сопротивления перекатывания на ведущей оси составляет 82% от коэффициента сцепления на той же оси т.е.
Сила сопротивления в момент реверсирования 07*120=84 кН.
Максимальная условная скорость перемещения при реверсировании:
Вибровозбудитель включен
Вибровозбудитель выключен
Средняя условная скорость перемещения при реверсировании:
Режим 5. Буксование.
Сила сопротивления при буксовании
Условная скорость перемещения при буксировании:
Средняя условная скорость перемещения при буксовании
Определение эквивалентной нагрузки и эквивалентной скорости
перемещения пневмоколесного катка дано в табл.1
Время работы от общего срока службы
Расчет долговечности ведется по формуле:
где - расчетная долговечность ч;
ч - эталонная долговечность;
мин-1 - нормальная частота вращения гидромашины;
- средняя частота вращения гидромашины;
принимаем для расчетов =2000 мин-1; это соответствует частоте вращения насосов и наибольшей возможной частоте вращения гидромоторов; такое допущение завышает фактическое значение гидромоторов и занижает их расчетную долговечность;
МПа - эталонное давление;
- среднее давление соответствующее эквивалентной (средней) нагрузке МПа
где НмМПа - постоянная момента гидромотора.
Средний крутящий момент гидромотора:
где передаточное число конечной передачи (между ведущим рабочим органом и колесным редуктором его валом);
- передаточное число колесного редуктора.
Для пневмоколесного катка:
Этот наибольший момент берем для дальнейшего расчета что завышает и немного завышает расчетную долговечность.
Дебалансы вибровозбудителя имеют форму круга вращающегося относительно эксцентриковой оси.
Р = 150 кН- вынуждающая сила вибровозбудителя;
Кg=4- количество дебалансов;
ng=2000 мин-1-частота вращения дебалансного вибровозбудителя;
Величина вынуждающей силы определяется по формуле
a-эксцентриситет массы дебаланса;
w-угловая частота вращения;
дебалансов определяется по формуле:
где L = 013 м – толщина дебаланса м;
γ = 7850 – плотность материала из которого сделан дебаланс кгм3;
F- полезная площадь торца дебаланса
где R = 01м – больший радиус дебаланса (рис.2);
r = 0055 м – меньший радиус дебаланса;
Подшипники 42226 ГОСТ 8328-57 установлены в вибровозбудителе в количестве 4 штук. Их динамическая грузоподъемность С=651384 Н.
При определении нагрузки на подшипник усилие от натяжения клиноременной передачи не учитываем ввиду его незначительной величины.
Радиальные нагрузки на каждый подшипник
где Р-вынуждающая сила вибровозбудителя.
Приведенная нагрузка на подшипник
Долговечность подшипника при частоте вращения
Виброизоляция рамы обеспечивается резинометаллическими амортизаторами сдвига АРМС-400 число которых ка=8 а жесткость каждого = 300Нмм.
Нагрузка на каждый амортизатор
Где Gp=27240 Н- вес подамортизированной рамы
Рс=2200 Н- нагрузка от неуравновешенного сиового агрегата
Деформация амортизатора под действием статической нагрузки
Собственная частота колебаний подрессорной рамы
Частота вынужденных колебаний
Отношение вынуждающей частоты к собственной
Коэффициент передачи вибрации
Где sinγ= 0.092 – синус угла сдвига.
Это соответствует 987 % гашения вибрации приняв размах колебаний вибровальца Ав= 2 мм получим размах колебаний рамы Ар=Ав=0013*2=0026
Как показала практика создание виброкатков допустимый размах колебаний рамной конструкции с точки зрения ее прочности не должен превышать 01 012 мм.
Выполняем расчет на прочность оси крепления штока гидроцилиндра.
Составляем расчетную схему и строим эпюру изгибающих
Из условия равновесия:
Максимальный момент будет равен:
Рисунок 4. – Расчетная схема и эпюра изгибающих моментов
Условие прочности по нормальным напряжениям будет иметь вид:
где W – момент сопротивления сечения см3.
[в] – предел прочности при растяжении Мпа.
Момент сопротивления круглого сечения равен:
Диаметр оси будет равен:
Принимаем материал оси сталь 40Х у которой [в]=530 Мпа.
Принимаем диаметр оси d=40 мм.
В ходе курсовой работы мы изучили общее устройство и назначение уплотняющих машин статического действия
Абрамов Н.Н. Курсовое и дипломное проектирование по дорожно-строительным машинам.–М.: Высшая школа 1972.–120с.
Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. Атлас конструкций.–М.: Машиностроение 1987.–122с.
Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин. Справочник. М.: Машиностроение 1983.–301с.
Гохберг М.М. Справочник по кранам. Т.12. Ленинград: Машиностроение 1988.
Гоберман Л.А. Степняк К.В. Строительные и дорожные машины. Атлас конструкций.–М.: Машиностроение 1985.–96с.
Войнич Л.К. Прикащиков Р.Г. Справочник молодого машиниста бульдозера скрепера грейдера.–М.: Высшая школа. 1979.–200с.
Забегалов Г.В. Ронинсон Э.Г. Бульдозеры и скреперы.–М.: Высшая школа. 1986.–304с.
Решетов Д.Н. Детали машин.–М.: Машиностроение 1989.–496с.