Каток вибрационный двухвальцовый

А4 Втулка _ ДУ-98А.00.00.017.cdw

Сталь 45 ГОСТ 1050-98
Остальные технические требования по СТБ 1014-95

А3 Дебаланс неподвижный _ ДУ-98А.04.00.016.cdw

Сталь 45 ГОСТ 1050-98
Остальные технические требования по СТБ 1014-95

А1А каток.frw

Ширина уплотняемой полосы
Частота вращения вала дебалансов
Каток вибрационный ДУ - 98
Технические требования0
Техническая характеристика

А1А Гидросхема ката.cdw

Гидромотор шестеренный
0.12.11.01А ТУ 22-3444-75
Фильтр всасывания 1.2.40-250.63
Схема гидравлическая
Бак гидравлики ГОСТ 12448-80
Гидрозамок ГЗМ ТУ 2-053-1828-87
Клапан предохранительный
Датчик указателя температуры
Индикатор уровня и температуры
Гидроцилиндр ОСТ 22-1417-79

А4 раб обор.cdw

Ступица вибратора левая
Дебаланс неподвижный
Кронштейн крепления
Ступица вибратора правая
Болт М10х65 ГОСТ 7785-81
Гайка М20 ГОСТ 5915-70
Подшипник ГОСТ 8338-75
Шпонки ГОСТ 23360-78

А3Крышка _ ДУ-98А.04.00.007.cdw

Сталь 45 ГОСТ 1050-98
Остальные технические требования по СТБ 1014-95

Титульник.doc

Министерство образования Республики Беларусь
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное учреждение высшего профессионального образования
«Белорусско-Российский университет»
Проектирование строительных и дорожных машин
Тема: «Каток вибрационный двухвальцовый»

А 3Вал.cdw

Сталь 45 ГОСТ 1050-98
Остальные технические требования по СТБ 1014-95

Записка.docx

В заданной курсовой работе необходимо ознакомиться с устройством машины разобраться с принципом ее действия усвоить основные расчеты связанные с подбором мощности двигателя тяговым расчетом прочностные расчеты отдельных углов и агрегатов.
В начале выполнения работы необходимо поставить задачу. Ей является разработка механизма изменения возмущающей силы катка.
Для этого необходимо осуществить патентный поиск связанный с обзором существующих конструкций и механизмов способных выполнить поставленную задачу. Затем необходимо проанализировать эти конструкции найти недостатки и по возможности продумать пути их устранения.
Выполнив данную работу будет приобретен ценный опыт который позже пригодиться мне как конструктору.
Назначение и область применения.
Вибрационные катки как и статические применяют при производстве ремонтных и строительных дорожных работ. Основным отличием вибрационных катков является наличие встроенного вибратора в одном из вальцов (ведущем или ведомым) чем достигается значительное повышение эффективности и качества уплотнения покрытий. При выключенном вибраторе такие катки могут работать как обычные статические.
Рис 1 Каток вибрационный
Вибрационные катки с гладкими вальцами в последние годы находят все более широкое применение при уплотнении гравийных щебеночных и асфальтобетонных смесей. Вибрационные самоходные катки по сравнению со статическими имеют меньшую металлоемкость более маневренны и транспортабельны при правильной организации работ обеспечивают требуемую плотность и ровность поверхности уплотняемых материалов. Самоходные вибрационные катки для уплотнения дорожных покрытий изготавливают преимущественно двухвальцовыми двухосными. В вибрационных двухвальцовых катках вибрационным может быть любой из вальцов или даже оба вальца. При ведущем вибрационном вальце резко снижаются условные коэффициенты трения и сцепления его с поверхностью движения что снижает силу тяги по сцеплению и затрудняет передвижение на уклонах.
Если вибровальцом является ведомый валец катка то затрудняется управляемость катком. Другим существенным недостатком вибрационных катков является трудность создания надежной и долговечной защиты оператора от вредного воздействия вибрации. В значительной мере указанные недостатки устранены в вибрационных катках с двумя вибровальцами которые работают в противоположных фазах и являются и ведущими и управляемыми. При проектировании виброкатков желательно обеспечивать изменение возмущающей силы для использования их в наиболее выгодных режимах работы при уплотнения различных материалов.
Патентно-технический анализ
К авторскому свидетельству SU 125809 E02D 3026
Изобретение относится к прицепным виброкаткам для уплотнения грунта с двумя вальцами на одной оси и вибратором направленного действия установленным на раме катка и приводимым в действие от двигателя тягача.
На виброкатке смонтирован механизм отбора мощности с зубчатыми каретками связанный с прицепным приспособлением при помощи захватов и кулисного шарнира и имеющий три самостоятельные коробки отбора мощности с шестернями и валами. Одна из шестерен установлена неподвижно а две смонтированы так что могут принудительно перемещать с помощью прицепного приспособления виброкаток в зависимости от положения его по отношению к тягачу.
С целью исключения вредного действия вибрации на тягач и механизм силовой передачи его вибрирующие массы отделены от невибрирующих системой шарниров и пружинных амортизаторов.
На рисунке 3 изображен общий вид прицепного виброкатка в двух проекциях.
Прицепной виброкаток состоит из следующих основных узлов: специальной коробки отбора мощности специального прицепного устройства карданной передачи распределительной коробки вибрационного механизма амортизирующих устройств рамы и пустотелых вальцов.
К панели заднего моста тягового трактора 1 крепится при помощи болтов специальная коробка отбора мощности первичный валик которой с помощью шлицевой муфты соединяется с валом отбора мощности 2. Крутящий момент двигателя тягового трактора через вал отбора мощности 2 специальную коробку отбора мощности карданный вал 3 распределительную коробку и цепную передачу 4 передается на вибрационный механизм 5.
Вибрационный механизм 5 выполненный в отдельном корпусе имеет четыре горизонтальных вала связанных между собой цилиндрическими шестернями к которым прикреплены дебалансы 6 создающие центробежные силы при их вращении. Корпус вибрационного механизма наглухо крепится болтами 7 к днищу рамы катка к которой также наглухо прикреплены два пустотелых цилиндрических вальца при помощи осей и крышек 8.
Рама катка при помощи специального прицепного устройства 9 10 11 12 шарнирно сцепляется с прицепной серьгой 13 тягового трактора посредством шкворня 14.
Включение и выключение вибрационного механизма 5 виброкатка производится трактористом при помощи рычага 15 специальной коробки отбора мощности.
При работающем двигателе тягового трактора и включенной главной муфте сцепления (при движении трактора или стоянке на месте) вращение от двигателя передается системой механических передач на валы вибрационного механизма. Последние приводят во вращательное движение неуравновешенные массы 6 (дебалансы) центробежные силы которых вызывают вибрацию в вертикальной плоскости передаваемую уплотняемому грунту через раму и вальцы катка. Грунт под воздействием вибрационных сил самоуплотняется.
Вращение вертикальной части 17 коробки вокруг вертикальной оси осуществляется принудительно при -помощи прицепного устройства через захваты 19 приваренные наглухо к картеру коробки и входящие в зацепление с серьгой 20 прицепного устройства. Вращение горизонтальной части 18 коробки вокруг горизонтальной оси осуществляется также принудительно при помощи кулисного шарнира 21 с пальцами 22 связанного с прицепным устройством.
Таким образом специальная коробка отбора мощности связанная с прицепным устройством при помощи захватов 19 и кулисного шарнира 21 с пальцами 22 обеспечивает передачу крутящего момента при различных положениях виброкатка по отношению тягача.
Прицепное устройство 9 10 12 шарнирно соединяясь с рамой катка вибратором 5 и тяговым трактором одновременно связано со специальной коробкой отбора мощности при помощи захвата 19 и кулисного шарнира.
При движении трактора вперед тяговое усилие катку передается через серьгу 20 и шарниры 10 прицепного устройства катка а при движении трактора назад толкающее усилие передается через ролик 23 и штангу 24 прицепного устройства имеющих по две точки опоры с каждой стороны катка. Передача толкающего усилия на каток шарнирно прикрепленным прицепным устройством обеспечивает правильное его направление поворотом гусениц трактора и отсутствие поломок при движении по неровной поверхности грунта.
Оптимальный вес вибрирующей массы в зависимости от времени года и категории грунтов подбирается за счет балласта загружаемого в пустотелые вальцы через люки 27 и изменения веса дебалансов 6 вибратора 5.
Рисунок 2.2 Прицепной виброкаток.
Вибрационный каток (Патент RU 2107769)
Изобретение предназначено для уплотнения дорожно-строительных материалов при строительстве дорог. Эксцентриковый вал с механическим вибратором установлен внутри вибровальца на подшипниках качения размещенных в корпусах. Внутри вальца имеется масляная емкость для смазки подшипников. В корпусах подшипников выполнены перекрещивающиеся и сообщающиеся между собой вертикальные и горизонтальные каналы для жидкой смазки подшипников. Горизонтальные каналы в нижних положениях входными отверстиями сообщаются с маслом в масляной емкости. Входные отверстия снабжены закрепленными на них наружными шайбами диаметр отверстий которых меньше диаметра горизонтальных каналов. Такое техническое решение позволит при вращении вальца обеспечить стабильную смазку подшипников обеспечив увеличение срока их службы и исключить потери мощности обычно идущие на разбрызгивание масла для создания масляного тумана.
Изобретение относится к дорожно-строительным машинам в частности к машинам для уплотнения дорожно-строительных материалов при строительстве дорог.
Вибрационный каток может быть выполнен как самоходным так и прицепным и благодаря воздействию вибрации на указываемую (уплотняемую) поверхность производит эффективную обработку дорожного покрытия. Недостатком его является следующее.
Вибратор выполненный в виде эксцентрика находится в замкнутом пространстве выполненном внутри вальца которое является емкостью для масла идущего на смазку подшипников эксцентрикового вала. Смазка подшипников эксцентрикового вала осуществляется масляным туманом который возникает при вращении на больших оборотах эксцентриков когда последние захватывают масло при своем вращении. Однако смазка таким образом (барботажем) требует сравнительно значительных затрат мощности на разбрызгивание масла при окунании в него массивных эксцентриков и кроме того качество смазывания подшипников масляным туманов не является достаточно эффективным т.к. наблюдается их существенный нагрев что ведет к сокращению срока их службы.
Задача изобретения - сокращение потерь мощности идущей на привод вибратора и увеличение срока службы подшипников за счет улучшения температурного режима работы подшипников т.е. увеличение надежности машины.
Указанная задача решается за счет того что в вибрационном катке включающем вибровалец со смонтированным внутри него механическим вибратором с эксцентриковым валом установленным на подшипниках качения размещенных в корпусах с масляной емкостью внутри вальца для смазки подшипников в корпусах подшипников выполнены перекрещивающиеся вертикальные и горизонтальные каналы для жидкой смазки причем горизонтальные каналы в нижнем положении корпусов подшипников своими входными отверстиями сообщены с маслом в масляной емкости а уровень масла в последней расположен ниже внешнего края эксцентрикового вала вибратора в его нижнем положении при этом входные отверстия горизонтальных каналов снабжены закрепленными на них наружными шайбами диаметр отверстий которых меньше диаметра горизонтальных каналов.
На фиг. 1 изображен самоходный вибрационный каток общий вид; на фиг. 2 - прицепной вибрационный каток общий вид; на фиг. 3 - вибровалец разрез; на фиг. 4 - разрез A-A на фиг. 3.
Вибрационный (самоходный или прицепной) каток 1 включает вибровалец 2 со смонтированным внутри него механическим вибратором с эксцентриковым валом 3 установленным на подшипниках качения 4 размещенных в корпусах 5. Для смазки подшипников 4 внутри вибровальца образована масляная емкость заполненная маслом 6 уровень 7 которого ниже внешнего края 8 эксцентрикового вала 3. В корпусах 5 подшипников 4 выполнены перекрещивающиеся каналы: вертикальные 9 и горизонтальные 10 для смазки подшипников. Горизонтальные каналы 10 сообщаются с масляной емкостью т.е. с маслом 6 когда они при вращении вальца 2 оказываются в нижнем положении. На выходных отверстиях горизонтальных каналов 10 закреплены шайбы 11 диаметр отверстий которых меньше диаметров горизонтальных каналов.
Виброкаток работает следующим образом.
При движении вибровалец 2 уплотняет обрабатываемую поверхность при этом внутри него с большой скоростью вращается эксцентриковый вал 3. Смазка подшипников 4 эксцентрикового вала осуществляется следующим образом. Так как скорость вращения катка при его передвижении небольшая (10 - 50 обмин) то масло 6 сохраняется в нижней части вальца. Корпусы 5 подшипников 4 вращаются вместе с вальцом 2 и входные каналы 10 в нижнем положении корпусов 5 заполняются маслом 6.
Когда входные отверстия каналов 10 поднимаясь вверх до своего верхнего положения выйдут из зоны масляной емкости 12 масло захваченное каналами 10 через каналы 9 будет подаваться к подшипникам 4. Причем такому перетеканию масла будет способствовать то что на входных отверстиях каналов 10 закреплены шайбы 11 диаметр отверстий которых меньше диаметра каналов 10. Шайбы 11 не препятствуют заполнению каналов 10 маслом но препятствуют вытеканию (полному вытеканию) масла из них в наружную сторону что обеспечивает смазку подшипников.
Таким образом достигается эффективная стабильно действующая смазка подшипников без дополнительных затрат мощности на это в результате чего решается поставленная задача т.е. сокращение потерь мощности и увеличение срока службы подшипников т.е. увеличение надежности машины.
Валец катка (Патент RU 2044816)
Изобретение относится к машинам для уплотнения дорожных оснований и покрытий в частности к рабочим органам катков. Цель изобретения повышение эффективности уплотнения материала за счет регулирования амплитуды колебаний. Валец катка содержит обечайку 1 внутри которой расположен приводной вал 2 с симметрично расположенными шлицевыми участками 3 на которых установлены с возможностью перемещения два генератора волн. Каждый из генераторов волн состоит из диаметрально расположенных роликов 5 установленных с помощью подшипников 6 на водилах 7 закрепленных на шлицевых ступицах 8. Ступицы 8 упираются в гайки 9. Генераторы волн расположены один по отношению к другому с угловым смещением в 90°.
Изобретение относится к машинам для уплотнения дорожных оснований и покрытий в частности к рабочим органам катков.
Цель изобретения повышение эффективности уплотнения материала за счет регулирования амплитуды колебаний.
Сущность изобретения поясняется чертежом на котором изображен вид вальца с разрезом вдоль его оси.
Валец катка содержит обечайку 1 цилиндрической формы внутри которой проходит приводной вал 2 на валу симметрично от его центра расположены два шлицевых 3 и два примыкающих к ним резьбовых участка 4. На шлицевых участках 3 установлены с возможностью продольного перемещения два генератора волн каждый из которых состоит из двух диаметрально расположенных в обечайке 1 роликов 5 установленных с помощью подшипников 6 на водилах 7 диаметрально закрепленных на шлицевых ступицах 8. Ступицы 8 генераторов волн со стороны открытых торцов обечайки 1 упираются в гайки 9 навернутые на резьбовые участки 4 вала 2. Генераторы волн расположены один по отношению к другому с угловым смещением в 90о. Диаметр генераторов волн по наружным образующим цилиндрических поверхностей роликов 5 больше внутреннего диаметра обечайки 1. Вследствие этого обечайка 1 на торцах имеет форму эллипсов большие оси которых развернуты одна по отношению к другой на 90о. При приближении к центральной части обечайки 1 отклонение ее формы в поперечном сечении от окружности уменьшается а в одном из сечений в центре обечайки 1 она имеет форму окружности. Со стороны открытых торцов обечайки 1 внутри нее размещены установленные на валу 2 в подшипниковых опорах 10 диски 11 снабженные по периметру кольцевыми чехлами 12 плотно прилегающими к внутренней поверхности обечайки 1.
Валец катка работает следующим образом. Вследствие того что под действием роликов 5 генераторов волн обечайка 1 принимает на торцах форму эллипсов большая ось которых больше диаметра обечайки 1 обечайка 1 стремится сдвинуться с роликов 5 в направлении к центру вальца. Поскольку два генератора волн стремятся сдвинуть ее к центру с противоположных сторон то обечайка 1 займет некоторое устойчивое положение в котором она будет находиться в равновесии т.е. иметь осевую фиксацию. При вращении вала 2 с генераторами волн происходит волнообразное деформирование обечайки 1 приводящее к тому что наиболее выступающая точка обечайки 1 перемещается по ее длине. В связи с этим нагрузка на уплотняемый материал передается только частью ее длины которая перемещается вдоль линии контакта.
Требуемую интенсивность воздействия вальца катка на уплотняемый материал устанавливают путем вращения гаек 9 и перемещением генераторов волн вдоль оси вала 2 к центру или к торцам обечайки 1.
При сближении генераторов волн деформация обечайки 1 и интенсивность ее воздействия на уплотняемый материал будут увеличиваться а при расхождении уменьшаться.
Предлагаемый валец катка не требует сложных регулировок поскольку установив в нем один раз равные расстояния от оси до наружных образующих цилиндрических поверхностей роликов 5 можно без опасения сбить эту регулировку изменять интенсивность уплотнения вращением гаек 9. Кроме того предлагаемый валец прост в изготовлении поскольку в нем отсутствует диск жестко соединенный с обечайкой в центральной части что не ухудшает эксплуатационные свойства вальца.
Валец вальца содержащий обечайку из упругого материала в полости которой при приводном валу симметрично установлены два расположенных по отношению друг к другу с угловым смещением в 90o генератора волн с роликами контактирующими в обечайкой отличающийся тем что с целью повышения эффективности уплотнения материала за счет регулирования амплитуд колебаний он снабжен механизмом перемещения генераторов волн вдоль вала.
Проведя патентный анализ существующих конструкций вибрационных катков я сделал вывод что на катках применяются вибровозвудители с постоянным или с изменяемым статическим моментом дебалансов. Вибровозбудители с постоянным статическим моментом просты по конструкции и имеют наибольшее распространение.
Вибровозбудитель располагается внутри вальца и представляет собой вал на котором установлены дебалансы.
Наиболее распространяемой конструкцией вибровозбудителя с переменным статическим моментом является вибровозбудитель с двумя значениями статического момента. У такого вибровозбудителя одна пара дебалансов закреплена на валу неподвижно а вторая может поворачиваться на определенный угол ограниченный специальными упорами. При вращении вала в одну сторону поворотные дебалансы поворачиваются на 180 относительно неподвижных и статический момент становится равным разности моментов подвижных и неподвижных дебалансов.
Встречаются катки у которых возбудителями колебаний являются металлические шары обегающие внутреннюю поверхность вальца. Перемещение каждого шара производится водилом закрепленным на оси вальца. Такая конструкция позволяет разгрузить подшипники вибровозбудителя.
Также для изменения возмущающей силы можно применять регулируемый гидромотор так как частота вращения вала на котором закреплены дебалансы влияет на значение возмущающей силы в квадрате и данный способ позволяет нам регулировать значение возмущающей силы бесступенчато.
Гидравлическая система изменения статического момента вибровозбудителя основана на заполнении жидкостью резервуаров расположенных на валу играющих роль дебалансов. Резервуары – дебалансы могут заполняться и опорожняться в процессе работы вибровозбудителя создавая переменный статический момент.
Описание проектируемой конструкции и внесенных в нее изменений
В данной курсовой работе была поставлена задача создания механизма изменения возмущающей силы вибрационного катка. Это изменение необходимо при переходе на уплотнение другого грунта то есть изменять статический момент можно при остановке катка.
где – угловая частота вращения дебалансного вала;
m – масса дебалансов.
Так как возмущающая сила зависит от массы дебалансов m угловой частоты вращения дебалансного вала и эксцентриситета r то для решения поставленной задачи необходимо изменять один и этих параметров.
Изменять массу дебалансов m можно с помощью гидравлического наполнения и опорожнения резервуаров – дебалансов. Этот способ является сложным тат как очень тяжело подводить гидравлическую жидкость к дебалансам вращающимся с частотой 2000 мин.
Менять частоту вращения вала тоже можно с помощью регулируемого гидромотора однако применение его может быть неоправданно если возмущающую силу не понадобиться часто менять.
В проектируемой конструкции возмущающая сила регулируется с помощью изменения угла поворота между дебалансами (рис 2).
Дебалансный вал имеет четыре дебаланса: два подвижных 14 и два неподвижных 23. Подвижные дебалансы приварены к втулкам 8 и 11 соответственно которые можно поворачивать на определенный угол относительно неподвижных дебалансов. Одновременный поворот обоих регулировочных дебалансов осуществляется с помощью центральной оси 5 пропущенной через центральное сверление вала 6. С одной стороны ось 5 приварена к крышке 7 которая в свою очередь приварена к втулке 8 дебаланса 1 а с другой стороны на шпонке 9 крепиться к крышке 10 которая приварена ко втулке 11. Крышка 10 фиксируется болтами. При необходимости изменения возмущающей силы болты отворачиваются крышка 10 поворачивается вместе с ней поворачивается регулировочный дебаланс 4 через шпонку 9 - ось 5 крышка 7 и вместе с ней и второй регулировочный дебаланс 1 на такой же угол как и первый.
Нужно отметить присутствие в конструкции подпружиненных стопоров 12 отжав которые с помощью стержней на рычаге можно осуществить поворот крышки. При совпадении со следующими отверстиями стопоры входят в них осуществляя таким образом центровку отверстий под болты.
Таким образом изменение возмущающей силы происходит ступенчато при повороте регулировочных дебалансов относительно неподвижных .
В данной конструкции возможны установки взаимных положения дебалансов: когда между парами дебалансов 0° 60° 120° 180°.
Первому случаю соответствует максимальное значение возмущающей силы. В этом случае статические моменты всех дебалансов складываются.
Четвертому случаю соответствует случай когда возмущающая сила равна нулю. В этом случае статические моменты неподвижных и подвижных дебалансов уравновешивают друг друга.
В остальных случаях возмущающая сила занимает промежуточное значение между максимальным значением и нулевым.
Значит если возмущающая сила одного дебаланса равна 45 кН то мы может создать возмущающую силу в 45 кН 90 кН 135 кН 180 кН или вообще ее не создавать.
Таблица 3.1 – Техническая характеристика катка ДУ-98
Ширина уплотняемой полосы мм
Линейное давление вальца кгссм
при частоте вибрации 40 Гц
Количество вальцов шт
Количество ведущих осей шт
Диаметр вибровальца мм
Максимальная рабочая скорость кмч
Наименьший радиус поворота катка по наружному контуру следа м
Преодолеваемый подъем на уплотненном покрытии град. (не менее)
Угол поперечной устойчивости град.
Габаритные размеры мм
Расчет основных параметров
1 Выбор геометрических параметров
Основными параметрами катка являются:
G = m g = 11500 981 = 112815H. (4.1)
q - линейное давление
Определяем силу тяжести приходящуюся на один валец:
G1 = 04·1150098 = 45126 Н;
2 Тяговый расчет вибрационного катка
Определяем общее сопротивление передвижению катка[5]:
где W1 - сопротивление передвижению катка как тележки с учетом преодоления уклонов;
W2 - сопротивление от преодоления сил инерции при трогании катка с места;
W3 - сопротивление движению катка на поворотах возникающее вследствие затрудненности вращению вальцов катка при их повороте.
W4 - сопротивление от трения в подшипниках
Определяем сопротивление передвижению катка как тележки:
где f = 005 коэффициент сопротивления перемещению катка;
кб = 11 коэффициент учитывающий увеличение коэффициента сопротивления качению при работе с вибратором
W1= 45126 (0.05+0.08) 1.1=161325 Н
Определяем сопротивление от преодоления сил инерции при трогании катка с места:
где g – ускорение свободного падения мc²;
V – рабочая скорость катка 056 мc;
tр – время разгона 30 с.
Определяем сопротивление движению катка на криволинейных участках:
где к1 = 02 - коэффициент сопротивления для плотной поверхности;
Сопротивление от трения в подшипниках
W4 = 002 112815 = 22563 Н
Таким образом общее сопротивление передвижению катка будет:
Определим силу тяги катка по сцеплению:
где φсц =05 - коэффициент сцепления;
Тс = 05 112815 = 564075 Н
Для нормальной работы катка необходимо чтобы выполнялось условие:
Проверяем выполнение условия для нормальной работы катка:
Таким образом силы тяги хватает для нормальной работы катка.
Мощность необходимая для работы катка определяется по формуле:
где N1 - мощность необходимая на привод хода;
N2 - мощность необходимая для привода вибратора;
Мощность необходимая на привод хода определяется по формуле:
где общ - общий КПД привода;
Общий КПД привода определяется по формуле:
общ = ред· ром· г.пр; (4.11)
где ред = 09 - КПД редуктора привода хода;
ром = 095 - КПД редуктора отбора мощности;
г.пр = 08 - КПД гидропривода;
общ = 09 · 095·08 = 068;
Таким образом мощность на привод хода будет:
Мощность необходимая для привода вибратора:
где: Nпк - мощность необходимая для сообщения уплотняемому материалу колебаний;
Nпт - мощность необходимая на преодоление сил трения в опорах;
Nр - мощность необходимая для разгона дебалансов;
Мощность на поддержание колебаний определяется по формуле:
где a = 07 мм - амплитуда колебаний;
- угловая скорость вращения;
= 100 - коэффициент вязкости уплотняемого материала;
Угловую скорость определяем по формуле:
где n = 2000 обмин - частота вращения вала вибровозбудителя;
Таким образом мощность на поддержание колебаний будет:
Мощность необходимая для преодоления трения в опорах вибровозбудителя:
где f – коэффициент трения качения подшипников f = 003;
P – возмущающая сила всех дебалансов;
d – диаметр вала d = 80 мм;
n – частота вращения вала.
Определяем мощность необходимую для разгона дебалансов:
где I - момент инерции;
t= 2с - время разгона дебалансов;
N2 = 493 + 452 + 02 = 965 кВт
Выбираем мощность на привод вибратора
N0 = 2452 + 2713 = 3417 кВт.
Двигатель установленный на прототипе обеспечивает необходимую мощность.
4 Производительность катка определяется по формуле [5]:
где B – ширина уплотняемой полосы м
A – ширина перекрытия укатываемой полосы при последующих проходах катка равной 015 25 м;
Vср – средняя скорость движения катка кмч
n – число проходов катка по одному месту: для крупнозернистого асфальтобетона – 4 6: для мелкозернистого – 4 12.
Vср – средняя скорость движения катка мc:
где L =24 – длина укатываемой полосы м;
tдв – среднее время движения катка за один проход с;
tрев – время реверсирования равное 1 2 с.
Значение вынуждающей силы центробежного вибратора определяют по формуле:
где z – число дебалансов;
r – эксцентриситет то есть расстояние от оси вращения до центра тяжести дебаланса м;
Rd – больший радиус дебаланса;
rd – меньший радиус дебаланса;
m – масса неуравновешенных грузов (дебалансов) кг;
– угловая скорость вращения дебалансов с;
где n - частота вращения дебалансов вибратора мин.
где F – полезная площадь торца дебаланса м²;
γ – плотность материала из которого сделан дебаланс.
Эксцентриситет дебалансов r=65 см;
2 Расчет дебалансного вала катка
Вал имеет четыре дебаланса и две подшипниковые опоры. Таким образом балка статически определима.
масса вала mв=350 кг;
масса дебаланса m=159 кг;
число дебалансов z=4;
эксцентриситет дебалансов r=65 см;
частота вращения дебалансного вала n=2000 мин;
необходимая для привода мощность N=10 кВт;
Рис 5.2 Расчетная схема дебалансного вала
Материал вала – сталь 40Х.
Предварительно определяем следующие параметры:
крутящий момент на валу:
создаваемая одним дебалансом максимальная возмущающая сила:
где – угловая скорость вращения вала с
Создаваемая z дебалансов суммарная возмущающая сила:
Pсум=zP=445000=1800 кН; (5.8)
Усилие натяжения ремней привода дебалансного вала:
где Д – диаметр приводного шкива см.
Ввиду малости массы вала по сравнению с действующими нагрузками ее значение в расчете не учитываются.
Рассматриваемый вал – многоступенчатый. Для упрощения расчетов и без ущерба для полученных результатов реальный вал был заменен расчетной схемой.
Для выполнения расчетов абстрагируемся от конкретных размеров вала и реальный вал заменяем балкой на двух опорах. Для расчета используем следующие методы:
расчет на динамические нагрузки при помощи введении в расчетные формулы коэффициента динамичности.
Составим схему нагружения вала покажем на ней действующие силы предположительное направление опорных реакций.
Найдем опорные реакции:
Построим эпюру изгибающих моментов:
M1=- P1·0073=-45·0073=-33 кН·м (5.11)
M2=- P1·(0073+01335)+R1·01335=-45·(0073+01335)+8233·01335=17 кН·м (5.12)
M3=- P1·(0073+01335+0133)+R1·(01335+0133)-P1·0133= (5.13)
= -45·(0073+01335+0133)+8233·(01335+0133)-45·0133=06844 кН·м
M4=- P4·0370+P·02875=-45·0270+3181·02875=636 кН·м (5.14)
M5=- P4·00825=-45·00825=-37125 кН·м (5.15)
Определяем значения поперечных сил в характерных сечениях:
Q1=-R1=-45 кН (5.16)
Q2=-R1+P1=-45+8233=3733 кН (5.17)
Q3=-R1+P1-R2-R3=-45+8233-45-45=-5267 кН (5.18)
Q4=R4 –P2=45-3581=-1686 кН (5.19)
Рис 5.3 Эпюра моментов и поперечных сил
3 Проверка вала по нормальным и касательным напряжениям
Определяем максимальный расчетный изгибающий момент:
Максимальное нормальное напряжение:
где W – полярный момент инерции вала
d – средний диаметр вала.
Условие прочности по касательным напряжениям имеет вид:
где F - средняя площадь вала.
Вал удовлетворяет условиям прочности.
4 Расчет клиноременной передачи
Мощность необходимая для привода вибратора N=10 кВт
Частота вращения вибрационного вала n=2000 мин
Передаточное число передачи i=12
Рис 5.4 Расчетная схема ременной передачи
В зависимости от передаваемой мощности и частоты вращения выбираем клиноременной ремень сечения Б.
Принимаем диаметр шкива на вибрационном валу dР1=200 мм.
В зависимости от dР1 и и частоты вращения принимаем номинальную мощность передаваемую одним ремнем P=60 кВт.
Диаметр другого шкива:
dР2=dР1·i=200·12=240 мм. (5.30)
В зависимости от диаметров шкивов предварительно принимают межосевое расстояние:
где h – толщина ремня.
Принимаем a’=260 мм.
Из ряда стандартных длин выбираем длину ремня l=1250 мм.
Уточняем межосевое расстояние:
Мощность передаваемая одним ремнем:
PР=PO·Сα·СL ·СiСp=6·098·087·107 12=456 кВт (5.34)
где PO – коэффициент длины ремня;
Сα – коэффициент угла обхвата;
СL – коэффициент длины ремня;
Сp – коэффициент режима работы.
Необходимое число ремней:
z=P(PO·CZ)=10(456·095)=23; (5.35)
где CZ – коэффициент число ремней.
Принимаем три ремня.
5 Выбор гидромотора привода вибратора
Момент развиваемый гидромотором:
MM=iMкр=123581095=542 кН (5.36)
Mкр – момент на дебалансном валу;
– КПД ременной передачи =095.
Выбираем высокомоментный радиально-поршневой гидромотор типа МР-1800 развивающий крутящий момент 5436 кН.
6 Расчет шпонка под шкив:
Выбрать по стандарту призматическую шпонку для соединения шестерни с валомd = 110 мм длина ступицы lст =400мм. Материал шестерни –сталь 45 материал шпонки – сталь 45. Передаваемый моментТ = 5267 кН
Выбираем материал шпонкис пределом прочности > 500 нмм2.
ГОСТ 23360-78 по диаметру валаd = 110 мм выбираем шпонку со следующими размерами:b =28 мм h = 18 мм t1 = 64 мм.
Находим допускаемые напряжения смятия .
Величина допускаемых напряжений зависит от режима работы и прочности материала вала и ступицы.
Допускаемые напряжения в неподвижных шпоночных соединениях общего машиностроения при спокойной нагрузке рекомендуется принимать:
при стальной ступице Нмм2
Определяем рабочую длину шпонки по формулеlp:
Находим общую длину шпонки:
l = lp +b = 31 + 28 = 59 мм(5.39)
Стандартное значение длины шпонки l = 63мм.
Принимаем: шпонка 28 х 18 х 63 ГОСТ 23360-78.
Проверяем выбранную шпонку под напряжением смятия:
Метрология и стандартизация
1 Основные задачи метрологии
Самым существенным способом поддержания единства измерений является использование эталонов [8].
Согласно ГОСТ16263 («Государстаенная система обеспечения единства измерений. Метрология термины и определения»). Эталон-средство измерения обеспечивающее воспроизводство и сохранение единицы с целью передачи его размеров по проверочной схеме средств измерений. Эталон воспроизводится с наивысшей метрологической точностью достаточной на данном этапе науки и техники.
Основные задачи метрологии:
- развитие общей теорий измерений;
- установление единых физических величин и их систем;
- разработка методов и средств измерений;
- установление эталонов
2 Основные задачи стандартизации
Стандартизация - установление и применение правил с целью упорядочения деятельности в определенном области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон в частности при соблюдении условий эксплуатации и требований безопасности.
В развитом машиностроении большое значение имеет организация производства машины и других изделий на основе взаимозаменяемости. Стандарты основываются на объединении достижений науки техники практического опыта и определяют основы не только настоящего но и будущею развития производства.
К управлению дорожным катком допускаются лица которые достигли 18 лет имеют удостоверение на право управлениям дорожным катком и признаны пригодными для данной работы медицинской комиссией.
Машинист принимаемый на работу должен пройти вводный инструктаж по охране труда производственной санитарии пожарной безопасности приемам и способам оказания доврачебной помощи пострадавшим должен быть ознакомлен под роспись с условиями работы правами и льготами за работу во вредных и опасных условиях труда о правилах поведения при возникновении аварий.
До начала работы непосредственно на рабочем месте машинист должен пройти первичный инструктаж по безопасным приемам выполнения работ.
О проведении вводного инструктажа и инструктажа на рабочем месте делаются соответствующие записи в Журнале регистрации вводного инструктажа по вопросам охраны труда и Журнале регистрации инструктажей по вопросам охраны труда. При этом обязательны подписи как того кого инструктировали так и того кто инструктировал.
Машинист дорожного катка после первичного инструктажа на рабочем месте должен на протяжении 2-15 смен (в зависимости от стажа опыта и характера работы) пройти стажировку под руководством опытного квалифицированного машиниста дорожного катка который назначается приказом (распоряжением) по предприятию.
Повторный инструктаж по правилам и приемам безопасного ведения работ и охраны труда машинист дорожного катка должен проходить:
– периодически не реже одного раза в квартал;
– при неудовлетворительных знаниях по охране труда не позднее месячного срока;
– в связи с допущением случая травматизма или нарушением требований охраны труда которые не привели к травме.
Машинист дорожного катка должен работать в спецодежде и спецобуви предусмотренными Типовыми отраслевыми нормами: комбинезон хлопчатобумажный ботинки кожаные рукавицы комбинированные и жилет сигнальный.
Дорожный каток должен быть укомплектован кабиной или тентом чтобы не допустить чрезмерного воздействия солнечной радиации на машиниста.
. Запрещается машинисту в нетрезвом состоянии выполнять работу.
Дорожный каток должен быть укомплектован медицинской аптечкой.
При несчастных случаях машинист должен уметь оказать пострадавшему первую медицинскую помощь а при неотложных случаях – вызвать скорую медицинскую помощь.
Машинист катка может приступить к работе только на закрепленной за ним машине. Запрещается работа на незакрепленных машинах или машинах закрепленных за другими машинистами без приказа (распоряжения).
Во время транспортирования самоходного катка на трейлере машинисту запрещено находиться в кабине катка и на платформе трейлера.
Чтобы не допустить произвольного перемещения катка по платформе его надо надежно закрепить металлическими скрутками и деревянными упорами.
Перед въездом на мосты надо сначала проверить грузоподъемность моста (по дорожным знакам) и убедиться что его состояние гарантирует безопасный проезд.
Переезжать через железнодорожные пути разрешается только по сплошному настилу и в местах специально предназначенных для переезда придерживаясь при этом предупредительных знаков и сигналов.
Запрещается переключать передачи и выключать сцепление на переезде через железнодорожные пути и на склонах.
Заправлять катки топливом рекомендуется только днем. В случае необходимости заправки вечером или ночью следует обеспечить достаточное электрическое освещение.
Машинист катка должен выполнять такие мероприятия пожарной безопасности:
– не курить и не пользоваться открытым огнем возле складов горючего и мест заправки;
– не оставлять промасленное тряпье и паклю на двигателе;
– не перевозить горючее на рабочей площадке или на каких-либо других частях катка;
–обтирочные материалы хранить только в специальных металлических ящиках с крышками которые плотно закрываются;
–закрывать горловины топливных баков металлическими пробками.
В результате выполненной курсовой работе был спроектирован механизм изменения возмущающей силы вибрационного катка а также выполнен расчет катка. Большой вклад в проделанную работу был сделан с помощью патентного поиска благодаря которому я смог выбрать наиболее подходящее техническое решение.
Выполняя эту работу я стал по другому смотреть на определенные вещи и очень рад этому так как это пригодится в будущем.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов. СправочникПод ред. В.А. Баумана. – М.: Машиностроение 1970. – 548 с.
Вибрационные машины для уплотнения бетонных смесей. Ю.Ф. Чубук И.И. Назаренко В. Н. Гарнец. – К.: Вища шк. 1985. – 168 с.
Справочник конструктора дорожных машинПод ред. Бородачева. – М.: Машиностроение 1973. – 50 с.
Алексеева Т. В. и др. Машины для земляных работ. – М.: Машиностроение 1972. – 504 с.
Хархута Н.Я. Васильев Ю.М. Прочность устойчивость и уплотнение грунтов земляного полотна автомобильных дорог. – М.: Транспорт 1975. – 288 с.
Дырда В. И. Резиновые элементы вибрационных машин. Конструкции. Прикладные методы расчета. – Киев: Навукова думка 1990. – 100 с.

Содержание .docx

Назначение и область применения. .4
Патентно-технический анализ .. .. 6 3.Описание проектируемой конструкции и внесенных в нее изменений 15
Расчет основных параметров . 18
1 Выбор геометрических параметров .. . 18
2 Тяговый расчет вибрационного катка . 18
3 Баланс мощности . 20
4 Производительность катка . . 22
Расчет виброкатка . 24
1 Расчет дебалансов . 24
2 Расчет дебалансного вала . 25
3 Проверка вала по норальным и касательным напряжениям . 28
4 Расчет клиноременной передачи .. 29
5 Выбор гидромотора привода вибратора . 31
6 Расчет шпонка под шкив .. . 31
Метрология и стандартизация . . 33
1 Основные задачи метрологии . 33
2 Основные задачи стандартизации 33
Охрана труда .. . .35
Список литературы . .. 36
Приложение А (Обязательное) Спецификации

А4 ВО СП.cdw

Заимствованные изделия
Вновь разрабатываемее изделия