Разработка рециклера на базе автогрейдера ДЗ-143

корпус.cdw

Спецификация ВО.dwg

КП-13.ДМ.135.00.00.00.ВО
КП-13.ДМ.135.00.00.00
Пояснительная записка
КП-13.ДМ.135.02.00.00.СБ
Фрезерное оборудование
Ремень УВ - 2650 ТУ 38-105161

гидросхема 1.cdw

КП-13.ДМ.135.00.00.00
Схема гидравлическая
Гидроусилитель сцепления
Гидроусилитель тормозов
Гидрозамок двусторонний системы
управления рабочим органом
Клапан предохранительный
Гидромотор шестеренный ГМШН25
Насос шестеренный НШ-32У-3
Гидрораспределитель рулевого
Гидроцилиндр подъема и опускания
тяговой рамы Ц80.6 (200-700)
Гидроцилиндр выноса отвала
Гидроцилиндр наклона колес
Гидроцилиндр выноса тяговой рамы
Гидроцилиндр дополнительного
рабочего органа Ц63.6 (50-100)
Гидроцилиндр изменения угла
резания Ц30.6 (10-200)
Гидроцилиндр поворота основной

рециклер ВО.cdw

КП-13.ДМ.135.00.00.00.
Техническая характеристика
Эксплуатационная масса
Ширина обрабатываемой полосы дороги
Глубина фрезерования

Фрезерное оборудование СБ.dwg

Фрезерное оборудование
КП-13.ДМ.135.02.00.00.СБ
Техническая характеристика
Линейное расстояние между резцами
Диаметр окружности резания

Фрезерное оборудование Сборочный чертеж _ КП-13.ДМ.135.02.00.00.СБ.dwg

КП-13.ДМ.135.02.00.00.СБ
Фрезерное оборудование
Резцедержатель верхний
Резцедержатель нижний
Подшипник 326 ГОСТ 8338-75

рециклер ВО.dwg

КП-13.ДМ.135.00.00.00.ВО
Техническая характеристика
Эксплуатационная масса
Ширина обрабатываемой полосы дороги
Глубина фрезерования

Фрезерное оборудование СБ.cdw

Фрезерное оборудование
КП-13.ДМ.135.02.00.00.
Техническая характеристика
Линейное расстояние между резцами
Диаметр окружности резания

фреза.cdw

рама.cdw

Фрезерное оборудование Сборочный чертеж _ КП-13.ДМ.135.02.00.00.СБ.spw

КП-13.ДМ.135.02.00.00.
Фрезерное оборудование
Резцедержатель верхний
Резцедержатель нижний
Подшипник 326 ГОСТ 8338-75

гидросхема 1.dwg

КП-13.ДМ.135.00.00.00
Схема гидравлическая
Гидроусилитель сцепления
Гидроусилитель тормозов
Гидрозамок двусторонний системы
управления рабочим органом
Клапан предохранительный
Гидромотор шестеренный ГМШН25
Насос шестеренный НШ-32У-3
Гидрораспределитель рулевого
Гидроцилиндр подъема и опускания
тяговой рамы Ц80.6 (200-700)
Гидроцилиндр выноса отвала
Гидроцилиндр наклона колес
Гидроцилиндр выноса тяговой рамы
Гидроцилиндр дополнительного
рабочего органа Ц63.6 (50-100)
Гидроцилиндр изменения угла
резания Ц30.6 (10-200)
Гидроцилиндр поворота основной

Спецификация ВО.spw

КП-13.ДМ.135.00.00.00.
КП-13.ДМ.135.00.00.00
Пояснительная записка
КП-13.ДМ.135.02.00.00.
Фрезерное оборудование
Ремень УВ - 2650 ТУ 38-105161

титульники кирилл.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА
Кафедра «Детали машин путевые и строительные машины»
профессорстудент группы МС-41
Довгяло В.А.Грабок К.А.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по дисциплине:
«Разработка рециклера на базе автогрейдера»
студент группы МС-41

пояснилка.docx

Патентныйанализ. Выбор базовой машины6
Технологический процесс работы рециклера 8
Определение основных параметров машины9
1 Тяговый расчет рециклера9
2 Расчет мощностей приводарециклера10
3 Расчет производительности рециклера12
Расчет элементов и узлов рабочего оборудования машины13
1 Расчет гидравлического привода фрезерного барабана13
2 Расчет открытой клиноременной передачи16
Расчет рециклера на устойчивость22
1 Расчет продольной устойчивости22
2 Расчет поперечной устойчивости23
Конструирование рабочего оборудования25
Техника безопасности26
Мероприятия по энерго- и ресурсосбережению27
Приложение А – Чертежи
Приложение Б – Патенты
С течением времени дороги изнашиваются как физически – на них появляются неровности и выбоины так и морально – их грузоподъемность становится недостаточной. Восстановление покрытия требует много усилий: нужно удалить и вывезти для повторного использования старую дорожную одежду и только затем уложить новое покрытие. Но еще сложнее увеличить грузонесущую способность дороги.
Холодныйресайклинг дорожной одежды заключающейся в ее регенерации путем фрезерования и гомогенизации при укреплении стабилизирующими материалами с целью создания однородного слоя с более высокими прочностными свойствами широко используется для ремонта и восстановления дорожных покрытий. Метод ресайклинга основывается на объединении в одну нескольких рабочих операций: фрезерования перемешивания стабилизации уплотнения и профилирования восстанавливаемого участка дороги за один ход машины при полной компьютеризации процесса. Машина реализующая ремонт дороги методом ресайклинга – ресайклер работает в качестве главного агрегата с группой машин обеспечения.
Темой данного курсового проекта является разработка холодного ресайклера на базе автогрейдерного шасси.
Патентныйанализ. Выбор базовой машины
Известен патент № 2431011 «Стабилизатор или ресайклер». Изобретение относится к стабилизатору или ресайклеру который содержит кожух ротора в котором расположен фрезерно-смесительный ротор и узел для выгрузки вяжущего для стабилизации грунта или материала основания.Целью изобретения является создание стабилизатора или ресайклера который имеет упрощенную конструктивную схему и в котором лучше распределение веса.
Невозможность применения патента № 2431011 в данном курсовом проекте обусловлена тем что патент не соответствует целям курсового проекта так как требуется разработать рециклер на базе автогрейдера.
Известен патент № 2005122 «Установка для регенерации асфальтового покрытия». Изобретение относится к области дорожного строительства и в частности к установкам для регенерации асфальтового покрытия. Достигаемый технический эффект – повышение экологичности и производительности путем совмещения по времени операций подачи и нагрева асфальтовой смеси. Применение предлагаемой установки позволяет за счет ее компактности значительно экономить металл и топливо а использование восстанавливающих добавок снижает расход битума и инертных материалов.
Невозможность применения данного патента в курсовом проекте обусловлена тем что использование автогрейдерного шасси налагает ограничения на габариты машины а для применения данного патента требуется более мощное шасси желательно на гусеничном ходу.
Известен патент № 2128268 «Фреза дорожная на базе автогрейдерного шасси». Устройство предназначено для холодного фрезерования асфальтобетона и может быть использовано при ремонтных работах на автодорогах и других объектах строительства. Фреза дорожная установлена на тяговой раме автогрейдерного шасси с возможностью поперечного перемещения ее посредством гидроцилиндра.Цель изобретения – повышение эффективности процесса.
Применим патент № 2128268 как наиболее отвечающий целям данного курсового проекта.
В качестве базовой машины примем автогрейдер ДЗ-143. Данный автогрейдер наиболее близко подходит к характеристикам заданным в задании.Параметры автогрейдера ДЗ-143 приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Параметры автогрейдера ДЗ-143
Эксплуатационная масса кг
Мощность двигателя кВт (л.с.)
–число передач назад
Таблица 1.1 - Продолжение
Управление рабочими отсеками
Автогрейдер ДЗ-143 предназначен для выполнения земляных работ по постройке земляного полотна дорог возведения насыпей планировки площадей устройству корыта дороги а также для смешивания грунтов с добавками и вяжущими материалами на полотне дороги. Он используется для ремонта и содержания дорог и обочин очистки их от снега рыхления асфальтовых покрытий булыжных мостовых и тяжелых грунтов. Может работать на грунтах I– III категории при температуре окружающей среды -40°С +40°Св условиях умеренного и тропического климата.
Рисунок 1.1 – Автогрейдер ДЗ-143
Технологический процесс работы рециклера
Рабочим органом рециклера является фрезерно-смешивающий барабан с большим количеством специальных резцов. Вращаясь барабан измельчает материал дорожной одежды и интенсивно перемешивает его. При фрезеровании в рабочую камеру ресайклера впрыскивается стабилизатор в жидком виде.
Холодныйресайклинг условно подразделяют на 3 вида: на большую глубину на малую глубину и для реконструкции гравийных дорог.Ресайклинг на большую глубину (более 150 мм) предназначен для усиления поврежденных одежд с целью продления срока их службы на требуемое время. Последующее нанесение замыкающих слоев поверх ресайклированного повышает эксплуатационные свойства восстановленной дороги.
Состав группы машин для холодного ресайклинга различен в зависимости от целей и типа используемого материала стабилизатора.Разрабатываемый рециклер работает в типичной группе машин для ресайклирования представленной на рис. 2.1.
Рисунок 2.1 – Состав группы машин для ресайклинга:
– Подача битумной эмульсии; 2 – Приготовление и подача цементно-водной суспензии машиной WR-400; 3 – Фрезерование рециклером на базе автогрейдера и получение однородной смеси (гомогенизация); 4 – Профилирование обработанного материала; 5 – Уплотнение готовой смеси
Определение основных параметров машины
1 Тяговый расчет рециклера
Тяговый расчет рециклера будем вести в соответствии с методикой изложенной в [1 с. 568-871].
Уравнение тягового баланса машины для холодного ресайклинга
где –сила сцепления приводных колес с опорной поверхностью Н
–коэффициент сцепления для сухих дорог = 07;
–сила тяжести машины = 134397 Н
–окружная сила на ведущем колесе Н
–передаточное число привода = 4809;
–крутящий момент на двигателе = 500 Нм;
–радиус колеса = 058 м
–сумма сопротивлений Н
–сопротивление перемещению ходового устройства машины Н
–коэффициент сопротивления передвижению = 0018;
–сопротивление рабочему оборудованию Н
–удельное сопротивление рыхлению = 005 006 МПа;
–удельная площадь поверхности зубьев одновременно контактирующих со средой (суммарная для всех зубьев) = 02 м2
–сопротивление перемещению прицепа с добавками и жидкими вяжущими Н
–сила тяжести прицепа = 93195 Н
Уравнение тягового баланса выполняется следовательно движение машины обеспечено.
2 Расчет мощностей приводарециклера
Мощность привода ходового устройства в рабочем режиме кВт
где –рабочая скорость машины = 008 мс;
–КПД трансмиссии = 076;
–коэффициент буксования = 02
Мощность привода фрезы кВт
где –угловая скорость фрезы = 1466 с-1;
–радиус фрезерования = 045 м;
–КПД привода фрезы = 09
Мощность на отбрасывание асфальтобетона Вт
где –коэффициент отбрасывания = 075;
–глубина резания = 02 м;
–ширина захвата фрезы = 2 м;
–рабочая поступательная скорость фрезы = 008 мс;
–окружная скорость на концах резцов = 6597 мс;
–плотность асфальтобетона = 2200 кгм3
Мощность двигателя для привода ходового устройства и рабочих органов машины кВт
где –коэффициент запаса учитывающий расход энергии на освещение привод щетки и компрессора = 11 12
Мощность требуемая на привод ходового устройства и рабочих органов машины не превышает мощности двигателя базовой машины.
3 Расчет производительности рециклера
Производительность проектируемого рециклера м2ч
где –коэффициент использования машины по времени = 06 07
Расчет элементов и узлов рабочего оборудования машины
Рабочее оборудование состоит из барабана с закрепленными на нем резцами. Барабан приводится во вращение при помощи гидромотора установленного на корпусе рабочего оборудования и передающего крутящий момент на вал барабана при помощи открытой клиноременной передачи.
Рисунок 4.1 – Схема привода рабочего оборудования
Рисунок 4.1 – Гидрокинематическая схема привода рабочего оборудования
1 Расчет гидравлического привода фрезерного барабана
Расчет гидропривода будем вести в соответствии с методикой изложенной в [2 с. 18-29].
Рисунок 4.3 – Гидравлическая схема привода фрезерного барабана
В соответствии с заданными параметрами принимаем высокомоментныйгидромотор[3 табл. 3.21] МР-450 с рабочим объемом q=452см3 номинальным расходом Qгм=62лмин перепад давлений Pгм=18МПа объемный КПД м.об=084 развиваемый вращающий момент 5436 Нм.
где –давление развиваемое насосом МПа;
–перепады давлений на гидрораспределителе ==02МПа;
–перепады давлений в 1-й и 2-й частях гидропривода ==02МПа;
–перепад давлений на дросселе = 03 МПа;
–перепад давлений на фильтре = 01 МПа.
Требуемое давление развиваемое насосом МПа
Подача насоса с учетом утечек рабочей жидкости лмин
где–утечки в золотниковом распределителе = 50 лмин;
–расход утечек жидкости через предохранительный клапан =100 лмин
В соответствии с определенными требуемым давлением и подачей принимаем [4 табл. 18]принимаем аксиально-поршневой насос 210.32.12.00А с рабочим объемом 225 см3 номинальным давлением на выходе 20 МПа номинальной частотой вращения 960 обмин номинальной подачей 2204 лмин объемным КПД 0966.
Предварительно принимаем среднюю скорость течения жидкости в гидроприводе vрж=4 мс.
Диаметр трубопроводов мм
В соответствии с ГОСТ 16516-80 округляем значение диаметра трубопроводов до =8 мм.
Уточняем среднюю скорость движения жидкости
В гидроприводе используем стальные бесшовные холоднодеформированные трубы по ГОСТ 8734-75 и рукава высокого давления по ГОСТ 6286-73.
Согласно выбранной схеме выбираем гидроаппаратуру. Параметры выбранной гидроаппаратуры сводим в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – Параметры гидроаппаратов проектируемого гидропривода
Наименование гидроаппаратов
Расход номинальный лмин
Давление номинальное МПа
Перепад давлений на гидроаппарате МПа
Предохранительный клапан
Гидрораспределитель с ручным управлением
2 Расчет открытой клиноременной передачи
Расчет клиноременной передачи будем вести в соответствии с методикой изложенной в [5 с. 7-12].
Предварительно по значению крутящего момента назначаем клиновой кордшнуровый ремень сечения УВ (узкое сечение по ТУ 38-40534).
Диаметр ведущего шкива мм
где C– коэффициент пропорциональности для ремней узкого сечения C=20
Полученное значение диаметра округляем до ближайшего значения из ряда стандартных значений и принимаем D1=315 мм.
Диаметр ведомого шкива мм
где – коэффициент упругого скольжения =001 0015
Полученное значение диаметра округляем до ближайшего значения из ряда стандартных значений и принимаем D2 = 315 мм.
Фактическое передаточное число передачи
Межосевое расстояние мм
где h – высота ремня h=18 мм
За расчетное примем значение из полученного диапазона a=760 мм.
Полученное значение округляем до ближайшего стандартного по ГОСТ1284.1-80 и принимаем окончательно l=2650мм.
По принятой длине уточняем межосевое расстояние мм
Правильность выбора межосевого расстояния проверим расчетом угла обхвата ремнем малого шкива по условию
Условие выполняется следовательно межосевое расстояние определено верно.
Скорость ремня не превышает допустимое значение [v]=40 мс.
Требуемое количество ремней
где P1– мощность на ведущем валу передачи P1= 733 кВт;
Kд – коэффициент динамической нагрузки Kд=110;
Kα – коэффициент угла обхвата на малом шкиве Kα=100;
P0 – допускаемая мощность на один ремень P0=115кВт
Полученное значение z округляем в большую сторону до целого и принимаем z=7. Данное значение соответствует допускаемомуz8.
Проверка ремня на долговечность по числу пробегов за 1 с по условию
где v – скорость ремня мс;
Условие выполняется.
Проверка по максимальным напряжениям в сечении ведущей ветви МПа
где 0 – начальное напряжение ремня 0=16 МПа;
Ft – окружная сила передаваемая ремнем Н
F – площадь поперечного сечения ремня F=278 мм2;
Eи – модуль продольной упругости при изгибе Eи=80 100 МПа;
h – высота поперечного сечения ремня h=18 мм;
D1 – диаметр шкива D1=315 мм;
ρ – плотность материала ремня ρ=1250 1320 кгм3;
v – скорость ремня v = 231 мс
Условие соблюдается.
Усилие действующее на вал Н
Размеры шкивов клиноременной передачи определим в зависимости от сечения ремня в соответствии с[5 с.19-23].
Ширина канавки на наружном диаметре мм
где ap – ширина канавки по нейтральной линии ремня ap = 19 мм;
φ – угол профиля канавки φ1 = 38°
Внутренний диаметр мм
где e – глубина канавки шкива e = 285 мм
где d–диаметр вала на который устанавливается шкив d1 = 55мм (ведущего шкива) и d2 = 128мм (ведомого шкива)
Расчет рециклера на устойчивость
Расчет устойчивости будем вести в соответствии с методикой изложенной в [6].
1 Расчет продольной устойчивости
Рисунок 5.1 – Схема определения продольной устойчивости
В процессе работы потеря устойчивости и опрокидывание рециклера могут произойти при его движении по наклонной поверхности и при повороте. Рециклер проектируется на базе автогрейдера – длиннобазовой машины поэтому его продольная устойчивость против опрокидывания обеспечена на уклонах являющихся предельными по условию сцепления движителя с дорогой.
Предельный угол подъёма преодолеваемый автогрейдером по условию сцепления движителя с дорогой
где–коэффициент сцепления = 075;
–коэффициент сопротивления движению = 0018
Предельный уклон по условию сцепления тормозящих колёс с дорогой
2 Расчет поперечной устойчивости
Рисунок 5.2 – Схема определения поперечной устойчивости
По условию опрокидывания допускаемый угол поперечного уклона
где–ширина колеи автогрейдера = 2 м;
–расстояние от опорной поверхности до центра тяжести автогрейдера =1 м
Максимальная скорость движения на поворотах по условию опрокидывания мс
где –радиус поворота =125 м;
–эксцентриситет центра тяжести относительно продольной оси машины =0
По условию сцепления движителя с дорогой допускаемый угол поперечного уклона
Максимальная скорость движения на поворотах по условию сцепления движителя с дорогой мс
Конструирование рабочего оборудования
Фрезерный барабан приводится во вращение с помощью клиноременной передачи. Шкив клиноременной передачи крепится на конце вала при помощи шлицевого соединения. Вал опирается на пару радиальных шариковых подшипников 326 ГОСТ 8338-75 запрессованных в корпус. Крутящий момент с вала на фрезерный барабан передается при помощи шлицевого соединения.
Диаметр вала под подшипником равен 130 мм диаметр вала в местах крепления с барабаном 140 мм диаметр вала под шкивом 128 мм.
К фрезерному барабану привариваются резцедержатели в которых крепятся резцы. На барабане располагается 200 резцов для уменьшения динамических нагрузок располагаем резцы шевроном.
Корпус приваривается к тяговой раме. На корпусе располагается гидромотор на валу которого находится ведущий шкив клиноременной передачи.
Техника безопасности
К работе допускаются лица не моложе 18 лет прошедшие предварительный медицинский осмотр обученные по соответствующей программе сдавшие экзамены квалификационной комиссии и получившие удостоверения.
При работе машин посторонним лицам запрещается находиться сзади по ходу машины ближе 15 м.
Смену резцов ротора следует производить после остановки двигателя.
При производстве работ руководствуются следующей технической литературой:
СНиП III-4-80. Техника безопасности в строительстве.
СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования.
ТОИ Р-218-05-93. Типовая инструкция по охране труда для машиниста автогрейдера.
ТОИ Р-218-07-93. Типовая инструкция по охране труда для машиниста катка.
Мероприятия по энерго- и ресурсосбережению
С целью экономии горюче-смазочных материалов (ГСМ) необходимо постоянно поддерживать составные части машин в технически исправном состоянии:
–контролировать мощность и расход топлива двигателем методами технической диагностики;
–поддерживать нормальный тепловой режим работы двигателя;
–применять нефтепродукты в соответствии со временем года;
–периодически удалять накипь из системы охлаждения нагар и смолистые отложения из трубопроводов и глушителя;
–своевременно проводить соответствующие виды периодических и сезонных обслуживаний;
–соблюдать правила технической эксплуатации машин;
–не допускать перегрузку двигателей и буксование машин;
–повышать уровень технической эксплуатации машин.
Применение малосернистых топлив (с содержанием серы до 05 %) повышает ресурс дизельных двигателей на 20–30 % а использование топлива с содержанием серы до 1 % приводит к дополнительным затратам на ТО ремонт и запчасти примерно равным 10 % стоимости израсходованного топлива.
Использование экологически чистого дизельного топлива на основе метилового эфира кислот рапсового масла позволяет получить экономию денежных средств до 10 % за счет более низкой стоимости биотоплива из рапса. При этом следует иметь в виду что биотопливо обладает значительными преимуществами:
–при использовании до минус 12°С не требуются присадки;
–лучше смазывающее действие следовательно меньший износ деталей двигателя;
–очень низкое содержание диоксида серы поэтому меньше износ двигателя не засоряется окружающая среда исключаются кислотные дожди;
–сгорает с меньшим количеством сажи чем обычное дизтопливо;
–меньше испаряется отсутствует улетучивание при заправке биологически расщепляется на 100 % (не засоряет окружающую среду).
При использовании технологии холодного ресайклинга нет необходимости в площадках для отвалов а объем новых привозных материалов минимален что снижает загрязнение местности неизбежное при открытии новых карьеров и каменоломен. Перевозки очень невелики соответственно расход энергии значительно снижается как и разрушительное воздействие транспортных средств на дорожную сеть.
Вавилов А.В. Смоляк А.Н. Проектирование гидроприводов строительных и дорожных машин: учебно-методическое пособие. – Минск: БНТУ 2012. – 74 с.
Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: справочник: - М: «Машиностроение» 1983. – 301 с.
Васильченко В.А. Житкова С.А. Акользина А.С. Гидравлическое оборудование для гидроприводов строительных дорожных и коммунальных маши: каталог-справочник: - М: ЦНИИТЭстроймаш 1978. – 474 с.
Довгяло В.А Шебзухов Ю.А. «Расчет открытых передач с гибкой связью» учеб.-метод. пособие по выполнению контрольных работ курсовых и дипломных проектов – Гомель: БелГУТ 2010. – 66 с.
Белоногов Л.Б. Репецкий Д.С. Устройство автогрейдера и расчёт рабочего оборудования методическое пособие 2003г.