Проектирование дорожного вибрационного катка

спец валец 2.cdw

Шайба 24 ГОСТ 11371-78
Манжета 1.1-130х10-1
Подшипник 228 ГОСТ 8338-75

FRCFV C C,.cdw

*Размеры для справок
Подшипники заправить Литол-24-МЛИ 412-3 ГОСТ-21150-88
Остальные технические требования по СТБ 1022-96
Бел.-Рос. ун-т. гр. ПДМ-151

СПЕЦ.cdw

Бел.-рос. унт. гр. ПДМ-151
Винт подпружиненный М10х40
Болт М8х24 ГОСТ 7798-70
Шпонка 2-16х10х50 ГОСТ10748-79
Манжета 1.1-100х16-1

аксанометри1я.cdw

ов СПЕЦ.cdw

Заимствованые изделия
Вновсь разрабатываемые изделия

Валец Сборочный чертеж _ КВ-08.04.000 СБ.cdw

* Размеры для справок
Подшипники смазать смазкой Литол-24
Остальные технические требования по СТБ 1022-96
Бел.-Рос. ун-т. гр. ПДМ-151

ОВ.cdw

Технические характеристики
Ширина уплотняемой полосы
Cила тяги по сцеплению
Техничесие требования
*Размеры для справок
Бел.-Рос. ун-т. гр. ПДМ-151

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.
Необходимо осуществить патентный поиск связанный с обзором существующих конструкций и механизмов. 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.
Патентообладатель : Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Тюменский государственный нефтегазовый университет
Публикация патента:20.07.2012
Изобретение относится к дорожно-строительным машинам и предназначено для установки на дорожный каток с целью уплотнения строительного материала. Внутри вальца расположены дебалансные валы. Валы смонтированы на одной оси так что часть одного вала вращается внутри части другого. Крутящий момент для вращения дебалансных валов передается через зубчатые шестерни от самого вальца посредством зубчатого венца расположенного на внутренней части вальца. Дебалансные валы за счет разности в количестве зубчатых шестерен вращаются в противофазе при этом сумма моментов по горизонтали равна нулю а по вертикали принимает максимальное значение. Технический результат - снижение энергоемкости улучшение качества уплотнения за счет направленных колебаний.
В этом изобретении используется гидропривод для передачи крутящего момента дебалансному валу что уменьшает потери за счет более высокого КПД но в целом проблема ненаправленного колебания остается нерешенной.
Задача изобретения - упростить устройство катков вибрационных используя более дешевую и энергосберегающую схему сохранив при этом производительность и эффективность.
При осуществлении технического решения поставленная задача решается за счет достижения технического результата заключающегося в том что направленные колебания создаются без применения дополнительных источников энергопотребления.
Указанный технический результат достигается тем что валец дорожного катка содержит дебалансные валы при этом указанные дебалансные валы установлены таким образом что в месте опирания катка на валец внутренний диаметр одного вала равен наружному диаметру другого то есть часть одного вала вращается внутри части другого с внутренней стороны вальца смонтирован зубчатый венец на корпусе катка и вальце установлены направляющие снабженные зубчатыми шестернями число шестерней различно за счет чего дебалансные валы вращаются в противофазе.
Изобретение работает следующим образом: во время работы катка установленный на него валец вращается. Посредством зубчатого венца и зубчатых шестерен установленных на направляющих передается крутящий момент от вальца к дебалансным валам. При вращении дебалансные валы и создают направленные колебания так как они вращаются в противофазе таким
образом что сумма моментов по горизонтали стремится к нулю а по вертикали принимает максимальное значение.
Рисунок 1 – Общий вид вальца вид сбоку.
Рисунок 2 – Общий вид вальца вид сепереди.
Патентообладатели: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет
Дата публикации: 2017.05.29
Задачей полезной модели является создание гидрошинного катка при осуществлении которой достигается заявляемый технический результат заключающийся в возможности использования вибрационного воздействия на уплотняемую снежную массу тем самым увеличивая эффективность а также качество уплотнения снежной массы.
Сущность устройства заключается в том что в отличие от известного вибрационного катка в предлагаемой конструкции гидрошины полностью заполненные теплоносителем установлены в шахматном порядке обеспечивают постепенное нагружение и последующее уплотнение снежной массы. Вибратор установлен на втором ярусе рамы между осями катка и опирается на стойки которые обеспечивают направленную вибрацию к рабочему органу.
Указанный технический результат достигается тем что гидрошинный вибрационный каток состоит из двухярусной рамы и рабочего органа в виде гидрошин закрепленных на передней и задней осях при помощи
автомобильных ступиц расположенных в шахматном порядке таким образом
что при проходе передней оси колеса задней оси уплотняют снежную массу до получения однородно-уплотненного дорожного полотна автомобильной зимней дороги.
Рабочий орган гидрошинного катка - гидрошина состоит из автомобильной камеры полностью заполненной теплоносителем предварительно вакуумированной. Так же дополнительно установлен золотниковый клапан симметрично расположенный от клапана камеры для удаления скопившегося воздуха между автомобильной камерой и шиной колеса избегая гашения вибрационного воздействия на уплотняемую среду - снежная масса. На втором ярусе установлен вибратор электромеханический типа ИВ-98 Е который вместе со всей массой рамы опирается на три стойки передающие вибрацию на рабочий орган установки. Стойки закреплены подшипниками скольжения на осях вращения гидрошин. Для обеспечения транспортировки к месту проведения работ каток спроектирован разборным с отсоединением передней и задней осей от рамы.
Наличие новых элементов - гидрошины полностью заполненные теплоносителем установленные в шахматном порядке которые обеспечивают постепенное нагружение и последующее уплотнение снежной массы. Вибратор установлен на втором ярусе рамы между осями катка и опирается на стойки которые обеспечивают направленную вибрацию к рабочему органу.
Рисунок 3 – Вид сбоку пневмошинного вибрационного катка.
Патентообладатели: Открытое акционерное общество "Амкодор-Ударник"
Опубликовано: 2003.02.27
Каток самоходный вибрационный содержащий вибровалец с рамой силовой модуль с двигателем водяным радиатором и теплообменником гидросистемы смонтированных со стороны переднего конца коленчатого
вала насосную станцию установленную с противоположного конца
коленчатого вала ведущий мост с гидростатическим силовым приводом с пневматическими шинами масляный и топливный баки кабину с управлением и капот отличающийся тем что двигатель с радиаторами и теплообменником гидросистемы ориентирован передним концом коленчатого вала к кабине а капот силового модуля выполнен цельным скошенным к задней части катка с разделенными отсеками.
Задачей полезной модели является повыщение надежности катка улучщение эксплуатационных характеристик и увеличение зоны обзорности из кабины при движении катка задним ходом.
Каток самоходный вибрационный рещающий эту задачу содержит вибровалец с рамой силовой модуль с двигателем ВОДЯНЬЕМ радиатором теплообменником гидросистемы смонтированных со стороны переднего конца коленчатого вала насосную станцию установленную с противоположного конца коленчатого вала ведущий мост с
гидростатическим силовым приводом с пневматическими шинами масляный и топливный баки- кабину с управлением и капот причем двигатель с радиаторам и теплообменником гидросистемы ориентирован передним концом коленчатого вала к кабине а капот силового модуля выполнен цельным скошенным к задней части катка с разделенными отсеками.
Рисунок 4- каток самоходный вибрационный
Патентообладатели: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНГО ОБРАЗОВАНИЯ "ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Опубликовано: 2016.01.10
Техническим результатом изобретения является повышение энергоэффективности вибрационного уплотнения дорожно-строительных материалов и упрощение конструкции.
Изобретение поясняется чертежом на котором приведен вид катка сбоку.
Самоходный вибрационный каток содержит раму привод два вальца по меньшей мере один из которых является вибрационным дополнительный валец шарнирно связанный с вибрационным вальцом при помощи двуплечего рычага и шарнира .
Рабочий режим катка осуществляется следующим образом. Вибрационный валец совершает колебания под воздействием вибровозбудителя (на чертеже не показан) и уплотняет грунт. При этом рама катка остается практически неподвижной так что относительно нее вибрационный валец также осуществляет колебательное движение. В процессе уплотнения на том полупериоде колебаний в течение которого движение вибрационного вальца происходит вверх посредством двуплечего рычага установленного на шарнире усилие передается вспомогательному вальцу который движется вниз и осуществляет воздействие на уплотняемый грунт.
Учитывая типичные скорости движения реальных катков (1-5 кмч) и частоты вибраций (30-50 Гц) можно сделать вывод об эффективности воздействия вспомогательного вальца на уплотняемый грунт. За время одного прохода катка уплотняемый грунт не успевает накопить достаточную неупругую деформацию для того чтобы значительно изменить свои механические свойства.
Рисунок 5 – Вибрационный каток.
Расчет основных параметров
Диаметр катка определяется типом и конструкцией катка и по А. М. Холодову может быть определена по формуле:
где q - линейное давление.
где G – вес катка G=8 кН;
Выбираем диаметр вальца равный 1000 мм.
При выборе диаметра вальца следует учитывать что чрезмерное увеличение диаметра вальца нецелесообразно так как оно ведет к увеличению металлоемкости и повышению его центра тяжести а следовательно к ухудшению устойчивости. С другой стороны увеличение диаметра вальца ведет к уменьшению контактных напряжений.
Максимальное контактное давление с точностью до 7 10% может быть определено так:
где qв – линейное давление которое должно быть определено с учетом возмущающей силы;
Eo – модуль деформации грунтов;
R – радиус вальца катка.
Максимальное контактное напряжение не должно превышать пределов прочности поэтому должно соблюдаться неравенство:
где р – предел прочности грунта. Принимаем Р=36 мПа
Лучший эффект достигается когда:
При расчетах можно принимать что в конце уплотнения асфальтобетон имеет модуль Eo=180 250 Мпа.
Линейное давление может быть определено по формуле:
где P – амплитудное значение возмущающей силы;
Q – приходящаяся на валец сила тяжести катка;
kпр - коэффициент превышения определяется в зависимости от PQ.
Ширина вальца и его диаметр связаны зависимостью:
Тяговый расчет вибрационного катка
Тяговый расчет производится следующим образом. Сила тяги катка должна быть равна или больше суммы всех сопротивлений возникающих при работе катка:
При расчете рассматриваются наиболее тяжелые условия работы катка при трогании с места на предельном подъеме то есть:
где W1 – сила сопротивления качению катка;
W2 – сила сопротивления движения катка на подъеме;
W3 – сила сопротивления от преодоления сил инерции при трогании катка с места качению катка;
W4 – сопротивление от трения в подшипниках;
W5 – сопротивление движению катка на поворотах возникающее вследствие затрудненности вращению вальцов катка при их повороте.
Сила W1 –наибольшая при первом проходе когда каток движется по рыхлому материалу:
Где kв=(12 125) коэффициент учитывающий увеличение коэффициента сопротивления качению при работе катка с включенным вибратором.
f1 – коэффициент сопротивлению катка качению при первом проходе зависящий от рода уплотняемого материала его состоянии и других факторов;
G – сила тяжести катка Н.
Сопротивления движения катка на подъем:
где i – подъем (iмах=02) долей единицы.
Сопротивление от преодоления сил инерции при трогании катка с места:
где W’3 – сила от преодоления сил инерции поступательно движущихся масс катка;
W’’3 – сила от преодолении сил инерции вращающихся масс катка;
где g – ускорение свободного падения мc²;
V – рабочая скорость катка принимаем 056 мc;
tр – время разгона 50 с.
Ввиду небольшой скорости движения катков считают что сопротивление от преодоления сил инерции вращающихся масс катка невелико им можно пренебречь поэтому:
Сопротивление от трения в подшипниках:
где k – коэффициент трения обычно равный 002.
где k1 – опытный коэффициент: при движении по рыхлому материалу k1=025.
Найденное значение T необходимо проверить по условию сцепления ведущих вальцов с поверхностью укатываемого покрытия:
где Gсц – сцепная масса катка;
φсц – максимальный коэффициент сцепления который можно принять.
Определяем силу тяги катка по сцеплению:
где =02 – максимальный коэффициент сцепления;
Расчет мощности катка:
Необходимая для передвижения катка мощность определяется по формуле:
где к - коэффициент отбора мощности на привод других агрегатов катка ко = 07 08;
V – рабочая скорость движения 2 кмчас (059 мc);
– общий КПД передач от двигателя к ведущим вальцам.
Принимаем двигатель Deutz F4L 2011 мощность 49кВт.
Мощность необходимая для привода вибратора
Необходимая для поддержания колебаний вибровальца мощность кВт:
где a – амплитуда колебаний;
– частота вращения вибратора;
c – коэффициент вязкости то есть коэффициент зависящий от уплотняемого материала c=80 140
Мощность необходимая для преодоления трения в опорах вибровозбудителя:
где f – коэффициент трения качения подшипников;
P – возмущающая сила всех дебалансов принимаем 160кН
n – частота вращения вала принимаем 1800 обмин
Мощность необходимая для разгона дебалансов:
где I – момент инерции;
t – время разгона дебалансов.
Выбираем мощность на привод вибратора
Расчет технической производительности катка:
Производительность катка определяется по формуле:
где B – ширина уплотняемой полосы м
Q – 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.
Расчет клиноременной передачи
Мощность необходимая для привода вибратора N=10 кВт
Частота вращения вибрационного вала n=1800 мин
Передаточное число передачи i=12
Рисунок 6- Расчетная схема ременной передачи
В зависимости от передаваемой мощности и частоты вращения выбираем клиноременной ремень сечения Б.
Принимаем диаметр шкива на вибрационном валу dР1=180 мм.
В зависимости от dР1 и и частоты вращения принимаем номинальную мощность передаваемую одним ремнем P=50 кВт.
Диаметр другого шкива:
В зависимости от диаметров шкивов предварительно принимают межосевое расстояние:
где h – толщина ремня.
Принимаем a’=280 мм.
Из ряда стандартных длин выбираем длину ремня l=1200 мм.
Уточняем межосевое расстояние:
Мощность передаваемая одним ремнем:
где PO – коэффициент длины ремня;
Сα – коэффициент угла обхвата;
СL – коэффициент длины ремня;
Сp – коэффициент режима работы.
Необходимое число ремней:
где CZ – коэффициент число ремней.
Принимаем три ремня.
1 Выбор гидромотора привода вибратора
Момент развиваемый гидромотором:
Mкр – момент на дебалансном валу;
– КПД ременной передачи =095.
Выбираем высокомоментный радиально-поршневой гидромотор типа МР-1800 развивающий крутящий момент 5436 кН.
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;
Рисунок 7- Десбаланс
где 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;
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=1312 кг;
число дебалансов z=4;
эксцентриситет дебалансов r=65 см;
частота вращения дебалансного вала n=1800 мин;
необходимая для привода мощность N=10 кВт;
Рисунок 8- Расчетная схема дебалансного вала
Предварительно определяем следующие параметры:
крутящий момент на валу:
Cоздаваемая одним дебалансом максимальная возмущающая сила:
где – угловая скорость вращения вала с
Создаваемая z дебалансов суммарная возмущающая сила:
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=-30·0073=-219 кН·м(1.44)
M5=- P4·00825=-45·00825=-37125 кН·м
Определяем значения поперечных сил в характерных сечениях:
Q2=-R1+P1=-30+61864=31864 кН(1.5)
Q3=-R1+P1-R2-R3=-30+61684-30-30=-2831 кН(1.51)
Q4=R4 –P=20-442=-242кН(1.52)
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.
В результате выполненной курсовой работе был разработан дибалансый вал 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.
Список использованных 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.
Хархута Н.Я. Васильев Ю.М. Прочность устойчивость и уплотнение грунтов земляного полотна автомобильных дорог. – М.: Транспорт 1975. – 288 с.
Алексеева Т. В. и др. Машины для земляных работ. – М.: Машиностроение 1972. – 504 с.
Дырда В. И. Резиновые элементы вибрационных машин. Конструкции. Прикладные методы расчета. – Киев: Навукова думка 1990. – 100 с.

detalirovka.cdw

Точность отливки 7-8 ГОСТ 53464-2009
Неуказанные литейные уклоны 1
Остальные технические требования по СТБ 1014-95
Сталь 20 ГОСТ 1577-93
Сталь 20 ГОСТ 977-87
Сталь 10 ГОСТ 1050-88

Содержание.doc

Патентно-технический анализ5
Расчет основных параметров10
Тяговый расчет вибрационного катка12
1 Расчет мощности катка14
Расчет технической производительности катка16
Расчет клиноременной передачи17
1 Выбор гидромотора привода вибратора19
Расчет дебалансного вала катка22