Щебнераспределитель

Титульный лист.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ (СИБАДИ)
Кафедра “Техника для строительства и сервиса нефтегазовых комплексов и инфраструктур”
Пояснительная записка
НТС-16Т1 Корнейчук Д.В.

Пояснительная записка.docx

Расчет основных параметров щебнераспределителя12
2 Определение характеристик заданного щебнераспределителя14
4. Баланс мощностей18
Прочностной расчёт23
Список использованной литературы28
Щебнераспределители предназначены для равномерного распределения минерального материала по обрабатываемой поверхности дорожного покрытия. Их целесообразно классифицировать по следующим признакам:
– по способу передвижения – навесные прицепные и самоходные;
– по типу ходовой системы – гусеничные и пневмоколесные;
– по типу распределительного органа – щелевые тарельчатые барабанные шнековые и комбинированные;
– по вместимости бункера (м3) – малой (до 5) средней (5–10) и большой (более 10).
При раздельном совмещении вяжущего и щебня ЩР должны отвечать ряду требований. Во-первых их производительность должна быть равной или кратной производительности машин составляющих комплект по устройству дорожной одежды. Во-вторых ширина распределения щебня должна соответствовать ширине распределения вяжущего. В-третьих ЩР должны обеспечивать требуемый поперечный профиль и равномерность распределения щебня по обрабатываемой поверхности. В качестве распределительного устройства используют как правило комбинированные рабочие органы состоящие из шнекового питателя и распределительного барабана. Навесные ЩР имеют наиболее простую конструкцию и представляют собой бункеры с устройством для дозирования и распределения щебня. Для реализации раздельной технологии используют ЩР агрегатируемые с автомобилями – самосвалами в качестве навесного оборудования. Дорожные организации нашей страны эксплуатируют ряд моделей ЩР подобного типа. Самоходные ЩР имеют пневмоколесное шасси на которое устанавливают рабочее оборудование в том числе бункер для щебня питатель в виде транспортера распределительное оборудование (вал шнек или барабан) с вибрационным воздействием или без него а также гидросистему управления параметрами и положением рабочих органов. Подачу щебня в приемный бункер производят автосамосвалами. Далее с помощью ленточного транспортера щебень поступает в расходный бункер снабженный распределительным устройством в виде шнека и барабана. Шнек состоит из двух секций с левой и правой навивками которые при вращении обеспечивают перемещение щебня от середины бункера к его краям. Распределительный барабан представляет собой гладкий вал расположенный под шнеком. При вращении он подает щебень к щели бункера. Плотность распределения щебня (по обработанной битумом поверхности покрытия) обеспечивается скоростью вращения барабана шириной щели и положением заслонок установленных на шарнирах в нижней части бункера.
Анализ научно-технической и патентной литературы в области распределителей щебня
В процессе патентного анализа было рассмотрено множество вариантов модернизации щебнераспределителя были выделены наиболее подходящие по своей тематике.
Щебнераспределитель содержит бункер с горловиной смонтированные в бункере на его боковых стенках расположенные друг над другом питатель и распределитель. Питатель выполнен в виде шнека с левой и правой спиралью витков. Распределитель имеет закрепленные по длине вала уголки. Бункер выполнен с уравновешивающим устройством к передней стенке могут крепится откидные трапы. В передней части бункера быть подпружиненная стенка.
Рисунок 1 – Щебнераспределитель:
– бункер; 2 – горловина; 3 – шнековый питатель; 4 – распределитель щебня; 5 – выступы; 6 – вал; 7 – стенка; 8 – откидные трапы; 9 10 – пружины сжатия; 11 – ось; 12 – рама; 13 – консоль; 14 15 – фиксаторы; 16 – стойка; 17 – шарнир; 18 – обойма.
Щебнераспределитель работает следующим образом: автосамосвал въезжает на откинутые трапы 8 и выгружает щебень в бункер 1 отклоняя потоком щебня подружиненную стенку 7. Базовая машина перемещает бункер 1 по дороге на поверхность которой необходимо отсыпать щебень. Для отсыпки на дорогу щебня включает привод вращения питателя 3 и распределителя 4. Поскольку щебень насыпан в бункер шапкой то за счет левого и правого направления витков спирали шнека щебень распределяется по всей ширине бункера и соответственно распределяется равномерной толщиной над распределителем и не защемляется у стенок бункера. Распределитель 4 выступами 5 в виде уголков равномерно захватывает щебень и через подпружиненные заслонки 20 направляет на дорожное полотно. С помощью заслонок 20 регулируется количество щебня подаваемого на покрытие дороги. Поскольку выступы 5 выполнены в виде уголков то не происходит заклинивания щебня между выступами 11.
Уравновешивающее устройство вступает в работу при необходимости удержать бункер 1 в горизонтальном положении. В случае нарушения такого положения что может произойти при перекосе базовой машины или самого бункера происходит сжатие пружины 9 или 10 и поворот оси 11 за счет ее шарнирного крепления на стойке 16.
Универсальный распределитель минеральных материалов содержащий бункер стенки которого образуют в передней части воронку для приема материала с независимо приводимыми посредством привода от его опорных колес имеющих тормозные механизмы шнековыми питателями и распределительным валом вращающимся под отверстием выдачи материала перекрываемым дозатором и заслонками посредством привода управляемого оператором с рабочей площадки который с помощью телескопического прицепного устройства агрегатируется с самосвальным транспортным средством снабжен смесителем адгезионной добавки образованным объемом бункера в котором вращаются шнековые питатели. Адгезионная добавка подается в смеситель под давлением посредством форсунок из отдельного бака. В качестве привода шнековых питателей и распределительного вала используется электропривод гидропривод или силовая установка агрегатируемого самосвального транспортного средства обеспечивая независимость их частоты вращения от скорости движения.
Рисунок 2 – Щебнераспределитель:
– бункер 2 – телескопическое прицепное устройство 3 – рама 4 – рабочая площадка оператора 5 – кузов ТС 67 – шнековые питатели 8 – опорные колёса 9 – привод 10 – смеситель 11 – форсунки 12 – трубопровод 13 – бак 14 – отверстие выдачи материала 15 – дозатор 16 – заслонки 17 – распределительный вал 1819 – приводы.
Универсальный распределитель минеральных материалов работает следующим образом: вылет телескопического прицепного устройства 2 регулируется так чтобы при агрегатировании с рамой 3 самосвального транспортного средства рабочая площадка 4 оператора располагалась параллельно поверхности по которой будет производиться распределение а кузов 5 самосвального транспортного средства в максимально поднятомположении не опирался на бункер 1 универсального распределителя минеральных материалов; бак 13 заполняется адгезионной добавкой. Агрегатирование производится на ровной горизонтальной поверхности путем подачи самосвального транспортного средствакузов которого загружен распределяемым материалом задним ходом к универсальномураспределителю минеральных материалов опорные колеса 8 которого заторможены посредством тормозных механизмов и соединения его телескопического прицепного устройства 2 с рамой 3 самосвального транспортного средства. На месте производства работ распределительный вал 17 универсального распределителя минеральных материалов устанавливается с помощью механической передачи на требуемую высоту над поверхностью по которой будет производиться распределение. Для обеспечения требуемой нормы и ширины распределения материала сечение и ширина отверстия выдачи материала 14 регулируются соответственно дозатором 15 и заслонками 16 посредством привода 19. Перед началом распределения опорные колеса 8 универсального распределителя минеральных материалов растормаживаются кузов 5 самосвального транспортного средства поднимается осуществляя подачу материала в бункер 1. Для распределения материала по обрабатываемой поверхности самосвальное транспортное средство начинает движение (при выполнении поверхностной обработки покрытий автомобильных дорог самосвальное транспортное средство движется задним ходом для обеспечения предварительной укатки распределяемого слоя щебня и сохранности слоя вяжущего разливаемого перед распределением щебня) шнековые питатели 6 7 и распределительный вал 17 универсального распределителя минеральных материалов приводятся во вращение от опорных колес 8 с помощью приводов 9 и 18 включаемых оператором с рабочей площадки 4 а адгезионная добавка подается в смеситель 10 через форсунки 11 из бака 13 по трубопроводу 12. При этом обеспечивается равномерное распределение материала по объему бункера 1 его непрерывная дозированная обработка адгезионной добавкой в смесителе 10 и непрерывная дозированная подача на обрабатываемую поверхность. В зависимости от расхода распределяемого материала в процессе распределения регулируется угол наклона кузова 5 самосвального транспортного средства. Норма и ширина распределения материала могут непрерывно регулироваться оператором с рабочей площадки 4 в процессе работы универсального распределителя минеральных материалов путем изменения сечения и ширины отверстия выдачи материала 14 с помощью дозатора 15 и заслонок 16 посредством привода 19 а также частоты вращения питателей 6 7 и распределительного вала 17 посредством приводов 9 и 18. Подача адгезионной добавки в смеситель 10 может также изменяться оператором в зависимости от нормы и ширины распределения материала.
Распределитель сыпучих материалов содержащим установленный на колесах бункер шнековый питатель выполненный в виде двух соосно установленных шнеков с левым и правым направлением витков спирали просыпную щель систему установленных на валу заслонок связанных со средством регулирования ширины просыпной щели и со средством регулирования ширины потока сыпучего материала средство сопряжения с механизмом привода и площадку оператора за счет того что просыпная щель снабжена дополнительным элементом дозирования средство регулирования ширины потока сыпучего материала установлено с шагом 250 мм шнековый питатель снабжен механизмом индивидуального управления работой каждого шнека а средство сопряжения с механизмом привода выполнено в виде прицепного устройства.
Рисунок 3 – Схема щебнераспределителя с базовым автомобилем:
– щебнераспределитель 2 – базовый автомобиль 3 – кузов 4 – бункер 5 – прицепное устройство 6 – механизм привода 7 7’ – пары колёс 8 – просыпная щель 9 – рабочая площадка.
Распределитель работает следующим образом: посредством прицепного устройства распределитель подсоединяют к базовому автомобилю. Для этого прицепное устройство переводят из транспортного положения в рабочее базовый автомобиль подают задним ходом к распределителю и присоединяют колесные диски к ободам задних колес базового автомобиля. Положение распределителя относительно базового автомобиля регулируют путем выдвижения труб и поворотного рычага с последующим их стопорением в необходимом положении. Рукояткой барабанный тормоз переводится в отключенное положение. Рабочая площадка переводится в рабочее положение. Рычагом устанавливают предварительную дозировку. Путем открытия определенного числа шиберных заслонок посредством ручки устанавливают требуемую ширину распределения сыпучего материала. Если желательна меньшая ширина просыпной щели то закрываются соответствующие заслонки для чего оттягивается ручка заслонки поворачивается на 90° и откидывается вперед на передний лист бункера. Посредством рычага устанавливают требуемую ширину просыпной щели а следовательно требуемый расход сыпучего материала. Рычаг привода распределительного валка устанавливают в позицию "включено". Также в позицию "включено" устанавливают рычаг передачи шнекового питателя.
Расчет основных параметров щебнераспределителя
В качестве прототипа выбираем щебнераспределеитель ЩРД-35.
Щебнераспределитель ЩРД- 35 предназначен для равномерного распределения щебня в один слой по свеженанесённой эмульсии при производстве поверхностной обработки дорожного покрытия с целью:
- восстановления высоких сцепных свойств между колёсами автомобиля и дорожным покрытием;
- восстановления водонепроницаемости дорожного покрытия в течение периода его эксплуатации;
- создания профилактического слоя износа в период эксплуатации покрытия.
Основные технические характеристики щебнераспределителя: Наименование показателей Значение Базовый автомобиль КАМАЗ-самосвалы МАЗ-5551 5516 Тип ЩРД-35 Устройство Распределитель прицепной Направление рабочего движения Задний ход Привод исполнительных органов Механический от опорных задних колёс Габаритные размеры: - в рабочем положении (с откинутой площадкой оператора) - в транспортном положении (площадка оператора запрокинута в бункер) 3900 х 2100 х 1600 мм. 2420 х 1800 х 1350 мм. Объём бункера 21 м. куб.2100 кг. Рабочая скорость 3 - 5 кмчас Рабочая ширина 250 - 3000 мм. Размер шин: наружный диаметр 480 - 570 мм ширина 170 мм диаметр обода 250 мм. Колея 2060 мм. Эффективность удержания щебнераспределителя ручным тормозом на месте на испытательном участке с уклоном 10 Скорость вращения распределительного барабана ~ 1обсек. Дозирование щебня Ручное
Рисунок 4 – щебнераспределитель ЩРД-35.
Технические характеристики:
Габаритные размеры - длина мм
Габаритные размеры - ширина мм
Габаритные размеры - высота мм
Максимальная ширина россыпи м
Рабочая скорость кмч
Управление механизмами
Объем бункера м.куб не менее
2 Определение характеристик заданного щебнераспределителя
Общее сопротивление передвижению щебнераспределителя:
Сопротивление перемещению щебнераспределителя:
(плотность щебня 136 тч) = 002 - индекс уклона дорожного полотна; f = 007 – коэффициент сопротивления передвижению.
Сопротивление сил инерции передвижению:
где = 1 2 с - время разгона до рабочей скорости;
Полное сопротивление передвижению равно
Потребная мощность на передвижение щебнераспределителя:
где = 085 - КПД трансмиссии щебнераспрделителя-аналога для механической трансмиссии.
Для определения основных параметров щебнераспределителя воспользуемся принципом подобия:
где - геометрические параметры заданного щебнераспределителя и прототипа соответственно;
- масса заданного щебнераспределителя и прототипа соответственно;
- объем рабочей емкости (бункера) заданного щебнераспределителя и прототипа соответственно.
Коэффициент подобия равен:
В качестве геометрического параметра щебнераспределителя выбираем ширину укладываемой полосы.
Исходя из этого определяем параметры:
)Масса проектируемой машины:
)Вместимость бункера:
)Мощность на передвижение:
Эксплуатационная производительность щебнераспределителя:
Объемная эксплуатационная производительность:
где h – толщина укладываемого слоя щебня h = 02 м.
3. Тяговый расчет заданного щебнераспределителя
Тяговый расчет машины при движении с полным бункером:
) Сопротивление передвижению щебнераспределителя:
) Сопротивление сил инерции перемещению щебнераспределителя:
) Суммарное сопротивление перемещению щебнераспределителя:
)Мощность потребная на передвижение:
Тяговый расчет машины при движении с пустым бункером (в транспортном режиме).
) Мощность потребная на передвижение:
Потребная мощность щебнераспределителя затрачиваемая на выполнение рабочих процессов и транспортного передвижения равна:
где - мощность на перемещение щебнераспределителя;
- мощность привода шнека;
- мощность привода вала-ворошителя;
Мощность привода шнека определяется по формуле:
где – коэффициент учитывающий расход щебня
коэффициент запаса учитывающий подпор щебня под действием питателя
коэффициент учитывающий технологические характеристики смеси
максимальный путь перемещения щебня вдоль шнеков по ширине машины равный длине каждого шнека.
Привод шнека состоит из муфты редуктора и цепной передачи.
Тогда КПД привода равен:
где КПД цилиндрического редуктора
КПД цепной передачи;
КПД подшипников качения
Принимая производительность шнека эквивалентной производительности всего щебнераспределителя определяем потребную частоту вращения шнека:
где - коэффициент снижения производительности из-за проскальзывания материала
- коэффициент заполнения сечения шнека
- частота вращения шнека.
Производительность шнека определяется по формуле:
где - насыпная плотность щебня.
Мощность привода барабана:
где - удельное давление на поверхность барабана кгсм2;
- площадь опорной поверхности столба щебня;
коэффициент сопротивления дроблению
коэффициент учитывающий потери на трение
= 35 40º - угол естественного откоса щебня при движении.
Определим площадь сечения желоба исходя из принятых параметров:
радиус желоба: r = 54 мм; радиус барабана: R = 150 мм.
Определим размеры стрелок h1 и h2 зная что длина хорды у этих сегментов одинакова. Длина хорда определяется по формуле:
Подставляем значения радиусов и стрелок в формулу и производим преобразования:
Рисунок 5 – Сечение желоба барабана.
Величину центрального угла определяем из формулы:
Длины дуг определяются как:
Площадь сечений равна:
Приняв значение угла откоса щебня определим частоту вращения барабана:
Учитывая что в формуле произведение удельного давления на барабан и площади опорной поверхности эквивалентно силе тяжести щебня действующей на барабан т.е. определим мощность привода барабана:
Таким образом максимальная потребная мощность щебнераспределителя расходуется на выполнения рабочего процесса и перемещения с полным бункером в режиме рабочей скорости т.е.
= 15392 + 324 + 061 = 48402 кВт.
Условие максимально необходимой мощности выполняется т.к. мощность тяговой машины составляет кВт.
file:C:UsersAdminDesktop3D%20%D0%9C%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B8%20%D0%B8%20%D0%BA%D1%83%D1%80%D1%81%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5%D0%A8%D0%BD%D0%B5%D0%BAшнек_filesшнек_Model.jpg
) Информация о материалах
C:UsersAdminDesktop265.m3d
Название материала:Ст6пс ГОСТ 380-2005
Предел текучести [МПа]
Модуль упругости нормальный [МПа]
Коэффициент Пуассона
Температурный коэффициент линейного расширения [1C]
Теплопроводность [Вт(м*C)]
Предел прочности при сжатии [МПа]
Предел выносливости при растяжении [МПа]
Предел выносливости при кручении [МПа]
) Информация о нагрузках
Распределенная сила: Распределённая сила:1
X = 0; Y = 0; Z = 9806.652
Величина: 9806.652 H
) Информация о закреплениях
Закрепление: Закрепление:1
Закрепление: Закрепление:2
) Конечно-элементная сетка
Параметры и результаты разбиения
Максимальная длина стороны элемента [мм]
Максимальный коэффициент сгущения на поверхности
Коэффициент разрежения в объеме
Количество конечных элементов
file:C:UsersAdminDesktop3D%20%D0%9C%D0%BE%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B8%20%D0%B8%20%D0%BA%D1%83%D1%80%D1%81%D0%BE%D0%B2%D1%8B%D0%B5%D0%A8%D0%BD%D0%B5%D0%BAшнек_filesшнек_Mesh.jpg
Инерционные характеристики модели
Центр тяжести модели [м]
Моменты инерции модели относительно центра масс [кг*м^2]
Реактивный момент относительно центра масс [Н*м]
Суммарная реакция опор [Н]
Абсолютнoе значение реакции [Н]
Абсолютнoе значение момента [Н*м]
Результаты статического расчета
Минимальное значение
Максимальное значение
Эквивалентное напряжение по Мизесу
Суммарное линейное перемещение
Коэффициент запаса по текучести
Коэффициент запаса по прочности
Список использованной литературы
«Дорожно – строительные машины» Под редакцией А. В. Вавилова. – М.: Технопринт 2000 – 515 с.
«Строительные машины и оборудование» Под редакцией С. С. Добронравова. – М.: Высшая школа 1991 – 456 с.
Справочник по механизмам транспортных машин. А. В. Кузьмин Ф. Л. Марон. – Мн.: Высш. шк. 1983. – 350 с.
Дорожные машины. Ч.2. Машины для устройства дорожных покрытий К.А. Артемьев [и др.]. – М.: Машиностроение 1982. – 369 с.
Дорожные машины. Машины для подготовительных работ: каталог-справ. под ред. С.А. Жидковой и В.Д. Жадана. – М.:ЦНИИТЭ-Строймаш 1981. – 493 с.
Дорожно-строительные машины А.В. Вавилов [и др.]. – Мн.: Технопринт 2000. – 515 с.

Рабочее оборудование СБ.cdw

Технические характеристики щебнераспределителя:
Максимальная ширина россыпи: 3500 мм;
Рабочая скорость: 3..5 кмч;
Управление механизмами: ручное;
Привод вала подачи: от колес;
Ходовые колеса: пневматические.

Рабочее оборудование СП .spw

Рабочее оборудование
Пояснительная записка
Звёздочка приводного
Звездочка редуктора

Шнек Д1.cdw

Предел выносливости при растяжение
Максимальное значение
Остаточная деформация
Предельное значение
Эквивалентное напряжение по Мизесу