Проект опорно поворотного устройства трактора ТБ-1.

Cхемы кинематические.cdw

Поворотная колонна штырьевого типа
с гидроцилиндром подъема стрелы.
Схемы кинематические
Поворотная колонна трубчатогого типа
Колонна на поворотном круге
Колонна на шарнирной опоре с двумя степенями свободы
Колонна на шарнирной опоре с одной степенью свободы

Вид общий.cdw

Технические требования:
Рабочие поверхности деталей шарнирных соединений
не должны иметь забоин
Поверхности трения подвижных соединений при сборке
должны быть покрыты смазкой УС-2 (солидол жировой) ГОСТ1033-73.
Все резьбовые соединения должны быть затянуты до отказа
и надежно законторены.
После сборки все неокрашенные наружные поверхности
окрасить согласно действующим ТУ
Техническая характеристика:
кг : опорно-поворотного устройства -140
вместе с манипулятором - 580
Угол поворота манипулятора
Давление в гидросистеме
Усилие в гидроцилиндре поворота

Втулка1.cdw

Твердость 240 260 НВ
Неуказанные предельные отклонения размеров:
отверстий Н14; валов остальных IT142

Втулка2.cdw

Твердость 240 260 НВ
Неуказанные предельные отклонения размеров:
отверстий Н14; валов остальных IT142

Записка.DOC

1 Схемы размещения манипуляторов лесных машин 5
2 Схемы опорных устройств манипуляторов ..6
3 Валочно–пакетирующая машина ЛП - 2 7
4 Трелевочный трактор ЛТ - 154 .8
5 Трелевочный трактор ЛП – 18 9
6 Трелевочный трактор ТБ - 1 ..10
7 Опорная ферма с гидроманипулятором .. 11
Техническое задание .. 12
1 Расчет опорной фермы манипулятора . 13
2. Расчет подшипников опорной фермы . 20
Выбор гидроцилиндров поворота стрелы .. 21
1 Техника безопасности при эксплуатации машины ТБ-1 .22
2 Меры безопасности при обслуживании машины .23
3 Противопожарные мероприятия 24
Список используемой литературы ..26
Тема курсового проекта: проект опорно-поворотного устройства.
Исходные данные для проекта: опорно-поворотное устройство трактора ТБ-1.
Характеристика ТБ-1.
Курсовой проект содержит обзорную часть анализ существующих опорно-поворотных устройств разработку конструкции включающую в себя: определение нагрузок определение
геометрических параметров расчет на прочность раздел по технике безопасности.
Курсовой проект содержит: два чертежа формата А1 четыре чертежа формата А4 25
страниц пояснительной записки 18 рисунков спецификацию список используемой литературы.
Одним из перспективных направлений развития лесной техники является широкое. Применение и внедрение манипуляторов. Осуществляющих применение рабочих органов машин в
соответствие с заданными технологическими процессами валки и пакетирования деревьев. В процессе валки и пакетирования деревьев возникают большие нагрузки на различные элементы манипулятора передаваемые в конечном счете на элементы машины в целом. Сложная зависимость нагрузок от эксплуатационных характеристик дерева характера технологических операций и постановочно-кинематических схем захватных срезающих валочных устройств и манипулятора обуславливает необходимость установления расчетных случаев нагружения лесных машин.
Изучению расчетных случаев нагружения лесных машин с манипуляторами и изложению методов расчета нагрузок на основные элементы конструкции посвящено настоящее ученое пособие.
Гусеничные трелевочные тракторы с тросовым оборудованием почти не применяются из-за тяжелого ручного труда чокировщика.. Они вытесняются машинами типа ТБ-1. механизирующими процесс сбора поваленных деревьев.
В лесную промышленность и лесное хозяйство широко внедряются лесные машины с гидроманипуляторами для осуществления машинной валки пакетирования и трелевки деревьев обрезки сучьев штабелёвки погрузки и других работ на лесосеке транспорте и нижних складах лесхозов и леспромхозов.
Гидроманипуляторы – компактные легко управляемые устройства. Быстрота их работы отсутствие ручного труда при выполнении основных и вспомогательных работ делают этот механизм очень перспективным. Манипулятор предназначен для перемещения рабочего органа лесной машины в соответствии с заданным технологическим процессом.
Манипулятор может устанавливаться вместе с кабиной на поворотной платформе посредством поворотной опоры размещенной на кабине и посредством поворотной опоры(обычно поворотной колонны) размещенной за кабиной или сбоку от кабины.
1 Cхемы размещения манипуляторов лесных машин.
Рисунок 1. Схемы размещения манипуляторов лесных машин
а) – манипулятор и кабина на поворотном круге обычно при проектировании машины имеющей срезающие устройства.
б) – закрепление гидроманипулятора за кабиной наиболее распространенный способ.
г) – на корпусе кабины для хорошего обзора.
Достоинством первого и последнего способов компоновки манипулятора является отсутствие ограничений на поворачиваемость вокруг вертикальной оси. Манипулятор в этих случаях может обслуживание рабочей зоны в телесном угле 360º. Недостатком компоновки манипулятора вместе с кабиной или над кабиной является сложность конструкции приводящая в конечном счете к утяжелению машины. При размещении манипулятора над кабиной нужно либо усиливать прочность и жесткость кабины либо устанавливать тяжелый каркас. Поворотная платформа сама по себе представляет собой массивное металлоемкое устройство.
Размещение манипулятора сбоку или сзади по отношению к кабине на опорной ферме вместе с поворотной колонной значительно проще в конструктивном отношении меньше получается
общая масса машины. Однако это пространство обеспечивается ценой утраты полноповоротливости вокруг вертикальной оси. Наличие хотя бы небольших мертвых зон делают манипулятор менее универсальным.
В отдельных случаях такие ограничения по поворотливости не допустимо. Например при проходе просеки необходимо брать деревья спереди и переносить их для пакетирования в заднюю полусферу. Для валочно – трелевочной машины отсутствие полноповоротливости не является существенным недостатком. Не требуется полноповоротливости и для трелевочников.
2 Схемы опорных устройств манипуляторов.
Рисунок 2. Схемы опорных устройств манипуляторов.
Опорно – поворотные устройства манипуляторов могут выполняться различными конструктивными схемами. На рисунке 2 изображены принципиальные схемы опорно-поворотных устройств.
а) – поворотная колонна штырьевого типа.
б) – поворотная колонна трубчатого типа.
в) – колонна штырьевого типа совмещенная с гидроцилиндром подъема стрелы
г) – колонна на поворотном круге
д) – шарнирная опора с одной степенью свободы (неповоротный манипулятор)
е) – шарнирная опора с двумя степенями свободы.
Первые два случая нашли широкое применение в трелевочных тракторах для бесчокерной трелевки леса т.к. для этой операции не требуется полноповоротность гидроманипулятора и обладают простой конструкцией и относительно малым весом. Четвертый случай используется в валочно – пакетирующих машинах типа ЛП-19 и др.
Шарнирная опора с одной степенью свободы в основном применяется стационарных сучкорезных установках ПСЛ-2 а также включается в технологическое оборудование трелевочных тракторов с пачковым захватом. К ним относятся ЛТ – 154 ЛТ – 157. Последняя схема используется в зарубежных машинах.
3 Валочно – пакетирующая машина ЛП - 2.
Рисунок 3. Валочно – пакетирующая машина ЛП - 2.
Базой машины ЛП-2 служит трактор ТДТ-55. Машина имеет два пульта управления : в кабине трактора откуда машина управляется при переездах и в кабине оператора установленной на полноповоротной платформе из которой осуществляется управление технологическим оборудованием. С базового трактора ТДТ-55 сняты погрузочный щит и лебедка. На лонжероны рамы трактора устанавливается опорная рама на которую крепится унифицированный поворотный круг 2 с поворотной платформой 3. На поворотной платформе установлена кабина 6 в которой находится пульт управления рабочими органами расположенными на поворотной части машины.
На машине ЛП-2 установлена поворотная платформа (Рис.4). которая предназначена для осуществления полного поворота захватно-срезающего устройства относительно вертикальной оси машины. Поворотная платформа устанавливается на поворотном круге. Привод поворотной платформы осуществляется при помощи реверсивного аксиально-поршневого гидродвигателя через цепную муфту и червячный редуктор на выходном вертикальном валу которого ведущая цилиндрическая шестерня находящаяся в зацеплении с зубчатым венцом поворотного круга. На поворотной платформе имеется кронштейн для крепления стрелы и опора для гидроцилиндра подъема стрелы.
Рисунок 4. Поворотная платформа
– кронштейн стрелы; 2 – опора гидроцилиндра; 3 – кронштейн крепления редуктора поворота; 4 - кронштейн крепления кабины; 5 – гидромотор; 6 – червячный редуктор поворота; 7 – цепная муфта.
4 Трелевочный трактор ЛТ - 154.
Рисунок 5. Трелевочный трактор ЛТ - 154.
В отличие от тракторов с гидроманипулятором формирующих трелюемую пачку нагрузкой на коник одного крупного или нескольких небольших деревьев.
Тракторы с пачковым захватом подбирают заранее сформированные пачки которые затем не выпуская из захватов переводят в транспортное положение. В место гидроманипулятора установлена С – образная стреле которая поднимается и опускание осуществляется гидроцилиндрами не имеет поворотного устройства в горизонтальной плоскости что является недостатком конструкции.
5 Трелевочный трактор ЛП - 18.
Рисунок 6. Трелевочный трактор ЛП – 18.
Машина ЛП-18 имеет базу первого гусеничного трактора ТТ – 4. Навесное технологическое оборудование (Рис.6) состоит из основания 1 поворотной колонки 3 и гидроманипулятора состоящего из стрелы 4 рукояти 8 и захвата 6. основание установлено сбоку кабины трактора и предназначено для монтажа погрузочного устройства. На основании установлена поворотная колонка 3 к которой шарнирно крепится стрела. Поворот колонки осуществляется гидравлическим
цилиндром 2. Основание 1 представляет собой сварочную конструкцию (коробчатую) состоящую из двух стоек соединенных поперечиной на которой имеется кронштейн для закрепления гидроцилиндров поворотной колонки. В трубу задней стойки запрессованы подшипники служащие
опорой колонки. Основание своими подошвами устанавливается на раму трактора и крепится болтами. Поворотная колонка представляет собой сварную конструкцию из трубы и оголовника. Труба устанавливается в направлении основания. Угол поворота стрелы который обеспечивает опорно-поворотный механизм равен 120º.
6 Трелевочный трактор ТБ - 1.
Рисунок 7. Трелевочный трактор ТБ - 1.
Бесчокерный трактор ТБ – 1 выпускается Онегинским тракторным заводом на базе гусеничного трелевочного трактора ТДТ-55
Гидроманипулятор является однотипным с гидроманипулятором машины
ЛП-18 только расположен на разных базовых тракторах и механизм поворота стрелы (ТБ-1) обеспечивает больший угол поворота (173º) в горизонтальной плоскости чем ЛП-18. Навесное технологическое оборудование бесчокерного трактора ТБ-1 состоит из следующих основных узлов: гидроманипулятора с опорной фермой 1 стрелы 2 рукояти 3 и захвата 4. Гидроманипулятор трактора предназначин набирать пачку сваленных деревьев при помощи захвата укладывая их коник.
7 Опорная ферма с гидроманипулятором.
Рисунок 8. Опорная ферма с гидроманипулятором.
Поворотная колонна предназначена для передачи усилия поворота от основания к стреле и передачи грузового момента от стрелы к основанию. Она состоит из трубы приваренной к ней
головки и проушины которая нижней частью через закрепленное на шарнирах промежуточное закаленное кольцо опирается на торец трубы опорной фермы. На поворотной колонке крепятся также кронштейны гидроцилиндров подъема стрелы. От смещения вверх поворотная колонна удерживается в трубе опорной фермы стопором.
Опорная ферма является основным несущим узлом гидроманипулятора. Она состоит из несущей балки 2 закрепленной при помощи пальца и литого кронштейна с разъемным бугелем на трубе навесной системы; продольной балки 3 трубы 4 и двух задних опор 5 закрепленных на раме трактора. Головка 7 установлена во втулках трубы 4.
Механизм поворота состоит из тяги 9 и шарнирно связанного с ней рчага 8. Одним концом рычаг присоединен к цилиндру поворото 10 а другим закреплен при помощи пальца на колонке.
Техническое задание.
) Опорная ферма должна выдерживать нагрузки при подъёме максимально допустимого груза при максимальном вылете гидроманипулятора..
) Максимальный вылет стрелы гидроманипулятора. 5 м
) Минимальный вылет стрелы
) Грузоподъёмность при
) Общая рабочая зона по углу поворота – 173 град.
) Рабочее давление: не более 25 МПа – максимальное 10 МПа – номинальное
Скорость перемещения поршней гидроцилиндра не более 05 мс.
1 Расчет опорной фермы манипулятора.
Рисунок 9. Расчетная схема нагрузки на опорную ферму манипулятора.
Расчет опорной фермы трактора ТБ – 1 ведется по следующим нагрузкам:
На максимальный грузовой момент с учетом коэффициента динамичности.
- при подтаскивании хлыстов.
На вертикальную нагрузку Q=25 т.
Q – сила равная грузоподъёмности манипулятора на вылете 35.
Максимальный грузовой момент передается на ферму через опоры А и В:
а – расстояние между серединами вертикальных подшипников фермы.
Ферма представляет собой пространственную раму. Для упрощения расчета проектируем ее на продольную плоскость трактора в которой действует грузовой момент при подтаскивании дерева вдоль оси трактора.
При расчете удваиваются моменты инерции передних опор балок и задних опор.
Рисунок 10. Схема нагружения.
Рисунок 11. Эквивалентная система.
Каноническое уравнение статически неопределимой системы:
Расчет фермы производим в предположении что прямолинейные участки имеют прямолинейные участки постоянного сечения с моментами инерции равными моментами инерции сечений в середине участка.
Рисунок 12. Эпюра изгибающих моментов при нагружении внешними силами.
)Реакция для эквивалентной системы нагруженной только внешними силами.
)Эпюра изгибающих моментов.
Рисунок 13. Эпюра изгибающих моментов единичным силовым фактором.
)Реакция при нагружении единичным силовым фактором
)Эпюра изгибающих моментов от единичного силового фактора
Коэффициенты канонического уравнения:
Моменты инерции и сопротивления стержней.
Размеры балок без скобок даны в расчетных сечениях.
Передние балки – 2штуки – стержень 1
Рисунок 14. Сечение передней балки.
а) в среднем сечении – 2 балки
б) в сечении 1-1 на расстоянии 60 мм от т. Е – 2 балки
Продольные балки – 2штуки – стержень 2
Рисунок 15. Сечение продольной балки.
а) в среднем сечении (без накладок)
б) в сечении 11-11 на расстоянии 240 мм от т. N
в) на расстоянии 500 мм от т. N без накладок.
г) на расстоянии 160 мм от т. Е
Стержень 3 – труба 245 ×25-35
а) в среднем сечении : D =232 мм ; d = 204 мм
б) в сечении трубы вместе с запрессованной втулкой D =230 мм ; d = 194 мм
Задние балки – 2 штуки – стержень 4
Рисунок 16. Сечение задней балки.
а) в среднем сечении
б) в сечении 4-4 в верхней части стержня 4
Коэффициенты канонического уравнения: по подсчитанным жесткостям в серединах стержней.
По схеме 2 реакция равна:
Напряжения в расчетных сечениях.
Сечение 1-1 ( на расстоянии 60 мм от т. Е )
Сечение 2-2 ( на расстоянии 240 мм от т. N)
Сечение 3-3 ( на расстоянии 60 мм от т. N )
- условие прочности соблюдается.
2. Расчет подшипников опорной фермы.
Рисунок 17. Верхний подшипник..
d = 194 мм ; D 200 мм ; ; Q = 25 т ;
Материал – сталь 45 пов А калить ТВЧ до твердости HRC ≥54
Удельное давление во втулке
Допустимое давление для материала втулок сталь 45
Рисунок 18. Нижний подшипник..
d = 194 мм ; l =160 мм
Подшипники опорной фермы удовлетворяют условиям прочности.
Выбор гидроцилиндров поворота стрелы.
Определим усилие в гидроцилиндре поворота
где - боковое усилие возникающее при повороте манипулятора с деревом.
- максимальный вылет стрелы.
Из характеристики трактора ТБ-1 ;
В соответствие с рекомендациями [1. стр29 необходимо обеспечить ход поршня 400 мм
И диаметр поршня 110 мм то выбираем следующий гидроцилиндр: [2. стр94 ]
1 Техника безопасности при эксплуатации машины ТБ-1.
К работе на трелевочной машине ТБ-1 допускаются лица на моложе 18-ти лет имеющие удостоверения установленного образца на управление машиной данного типа прошедшие медицинское освидетельствование инструктаж и обучение по технике безопасности и получившие соответствующее удостоверение.
Машинистов производящих трелевку пачек деревьев от машины допускаются к работе только после специального инструктажа в соответствии с данными указаниями.
Проезд машины под линиями связи или электропередач также под подвесными тросовыми системами необходимо производить с учетом габарита по высоте гидроманипулятора.
При переезде мостов а также при проезде под дорожными переездами необходимо руководствоваться надписями и знаками о допустимой грузоподъемности и допустимого габарита по высоте.
При остановке на уклонах необходимо надежно затормозить ее стояночным тормозом.
При обнаружении неисправностей угрожающих безопасности работ и невозможность их устранения своими силами необходимо доложить об этом мастеру. Работать на машине имеющей неисправности запрещается.
Работать на машине на склонах при крутизне откоса в продольном направлении более 14 а также на сильно заболоченных участках запрещается.
Трелевать лес поперек склона без устройства по косогору специальных волоков запрещается.
Запрещается перевозить кого-либо на машине как в машине так и вне е а также использовать гидроманипулятор для выполнения погрузочно-разгрузочных работ не связанных основной работой приводящих к поломке машины.
2 Меры безопасности при обслуживании машины .
При длительной стоянке устанавливают гидроманипулятор в транспортное положение а именно: захватное устройство устанавливают в коник при опущенной стреле и сложенной рукояти.
Рабочие занятые обслуживанием и ремонтом машин должны знать устройство и назначение всех частей машины отдельных сборочных единиц гидравлической аппаратуры а также правила ухода за ней.
Для предупреждения ожогов от электролита аккумуляторных батарей обслуживать их необходимо с максимальной осторожностью.
Все операции технического ухода и ремонта машины а также очистку ее от грязи и мусора производить при неработающем дизеле.
Перед проведением технического обслуживания или ремонта машины опускают на землю толкатель и захватное устройство гидроманипулятора и отключают привод гидронасосов.
Приступая к работе на машине проверяют надежность крепления всех сборочных единиц и деталей машин а также исправность защитных ограждений звукового сигнала средств оповещения и т.д.
При выполнении операций требующих поднятия машины или ее составных частей применяют проверенные подъемные механизмы. При применении домкратов подкладывают под них надежные подставки из нехрупкого материала и затормаживают машину.
3 Противопожарные мероприятия.
При эксплуатации и техническом обслуживании машины немедленно устраняют обнаруженные течи топлива и масла. Пролитое топливо сразу же вытирают.
Не допускается скопление мусора в раме и кабине машины.
В случае воспламенения нефтепродуктов пламя следует гасить огнетушителем ОУ-2А засыпать песком замлей накрыть войлоком брезентом и т.д. Заливать пламя водой запрещается.
Бачок пускового двигателя заправляют только при нерабочем дизеле и холодной выпускной трубе. В холодное время года нельзя пользоваться открытым огнем для прогрева топливопроводов и поддона дизеля.
Обслуживание электрооборудования необходимо проводить при выключенной «массе».
Запрещается заправлять систему охлаждения дизельным топливом. Керосином бензином или дизельным топливом детали промываются в специально отведенном месте.
Машинист нарушивший указания мер безопасности изложенные в данном разделе несет ответственность согласно правилам внутреннего трудового распорядка если его действия не влекут за собой уголовной ответственности.
Разработанная в данном курсовом проекте конструкция опорно-поворотного устройства может быть смонтирована на базовый трактор ТБ-1.
Применение опорно-поворотного устройства на лесосечных работах повышает производительность труда и снижает затраты на содержание машины и как следствие прирост прибыли.
Все вышеперечисленное дает основание предположить что внедрение проектируемого технологического оборудования экономически целесообразно.
Оригинальным в конструкции разработанного опорно-поворотного устройства является
Возможность выдерживать нагрузки при подъёме максимально допустимого груза при
максимальном вылете гидроманипулятора.
Список используемой литературы.
Федоров Ю.М. Валочно – трелевочная машина ЛП – 17 Ю.М. Федоров Д.М. Алексеев В.Ф.
Кулешов и др. М.: Лесн. пром-ть 1984 - 240с.
Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник. М.: Машиностроение 1983.-301с.
Воскобойников И.В. Устройство эксплуатация ремонт и обслуживание лесозаготовительных машин. - М.: Лесн. пром-ть 1977 – 192с.
Кусакин Н.Ф. Устройство и эксплуатация трелевочных тракторов: Учеб. Пособие для профтехучилищ. М.: Лесн. пром-ть 1985 – 272с.
Перфилов М.А. Многооперационные лесные машины. - М.: Лесн. пром-ть
Зайчик М.И. Проектирование и расчет специальных лесных машин. Зайчик М.И. Гольдберг А.М. Орлов С.Ф. и др. - М.: Лесн. пром-ть 1974 – 208с.
Кочегаров В.Г. Технология и машины лесосечных и лесовосстановительных работ В.Г. Кочегаров Л.Г. Федлев И.Л. Лавров - М.: Лесн. пром-ть 1970 – 400с.

Палец 2.cdw

Твердость 240 260 НВ
Неуказанные предельные отклонения размеров:
отверстий Н14; валов остальных IT142

Палец.cdw

Твердость 240 260 НВ
Неуказанные предельные отклонения размеров:
отверстий Н14; валов остальных IT142

Спецификация 1.cdw