Гусеничный бульдозер с разработкой рыхлительного оборудования

4_Оборудование бульдозерное _СБ.cdw

Оборудование бульдозерное
Нормы затяжки резьбовых соединений по ОСТ 37.001.050-73.
Остальные технические требования по СТБ 1022-96
Внутренние поверхности шарнирных соединений после сборки
заполнить смазать Литол-24-Мли 412-3 ГОСТ 21150-87.
* Размеры для справок.

1_Бульдозер Чертеж общего вида _ ВО.cdw

Размеры для справок.
Техническая характеристика
Среднее удельное давление на грунт
Объем призмы волочения
Технические требования

ЗАПИСКА_ПЗ.docx

Обзор научно технической литературы и патентный анализ с обоснованием темы курсового проекта6
1 Обзор научно технической литературы. Описание базовой машины6
3 Обоснование темы курсового проекта13
Расчет основных параметров машины15
1 Выбор и обоснование главных параметров бульдозера15
3. Расчет сил сопротивления и составление тягового баланса24
3 Расчет рыхлительного оборудования29
4 Тяговый расчет рыхлителя34
6 Определение производительности36
Расчет на прочность38
1 Расчет на прочность зуба рыхлителя38
Охрана труда при работе на бульдозере43
Бульдозеры – самоходные землеройно – транспортные машины многоцелевого назначения отделяющие грунт от массива и транспортирующие его в различных условиях эксплуатации.
Бульдозеры – одни из самых универсальных и применяемых машин для земляных работ в любом строительстве. Они разрабатывают и перемещают волоком грунт на расстояние до 300 м а также выполняют разнообразные подготовительные и вспомогательные работы. Наиболее распространённые схемы движения бульдозеров – челночная (возврат задним ходом) и эллиптическая.
Бульдозер – это гусеничный или пневмоколёсный трактор оснащённый навесным бульдозерным оборудованием.
Эффективность работы бульдозера во многом определяется соответствием бульдозерного отвала базовой машине и выполняемой работе. При выборе отвала учитывается преобладающий вид работ свойства разрабатываемого грунта и тяговые возможности базового трактора. Для разработки грунтов нормальной и повышенной прочности наиболее эффективен прямой отвал. Он имеет наибольшие значения удельной мощности и тяги на режущей кромке (отношение мощности двигателя или тягового усилия к длине отвала) быстро заглубляется в грунт и быстро наполняется. Может работать с перекосом в поперечной плоскости что увеличивает его универсальность и эффективность на прочих грунтах.
Преимущественное распространение получили гусеничные бульдозеры обладающие высокими тяговыми усилиями и проходимостью. Чем выше тяговый класс машины тем больший объем земляных работ она способна выполнять и разрабатывать более прочные грунты.
Несмотря на простоту конструкции расчет основных параметров и размеров бульдозера является сложной задачей. Существует несколько подходов при определении конструктивных силовых и технологических характеристик бульдозера для расчета максимального тягового усилия мощности и тягового баланса.
Широкое использование бульдозеров в строительном производстве определяется простотой их конструкции надёжностью и экономичностью в эксплуатации высокими производительностью мобильностью и универсальностью.
Цель курсовой работы проектирование рыхлительного оборудования –на базе трактора T-180. Для этого необходимо провести ряд расчётов: расчёт конструктивных параметров бульдозера; расчёт тягового баланса; расчёт элементов металлоконструкции отвала; расчёт объёмного гидропривода рабочего оборудования.
Обзор научно технической литературы и патентный анализ с обоснованием темы курсового проекта
1 Обзор научно технической литературы. Описание базовой машины
Тракторы Т-180 (рисунок 1.1) – это бульдозерные или бульдозерно-рыхлительные агрегаты (далее по тексту – тракторы) предназначенные для выполнения больших объемов землеройных работ в широком диапазоне температур окружающего воздуха и разработки различных грунтов в том числе мерзлых и скальных.
Рисунок 1.1 - Бульдозер Т-180
Тракторы Т-180 могут быть использованы в дорожном промышленном и гидротехническом строительствах в горнодобывающей промышленности в мелиорации и ирригации сельскохозяйственном производстве и других отраслях.
Тракторы Т-180 могут эксплуатироваться в районах с умеренным и холодным климатом с обеспечением их работоспособности при температуре окружающего воздуха от плюс 45 до минус 50 С и при соответствующем исполнении в районах с тропическим климатом при температуре окружающего воздуха до 45 °С.
Гидротрансформатор: трехэлементный одноступенчатый однофазный.
Коробка передач: гидромеханическая планетарного типа многодисковая муфта принудительная смазка.
Главный привод: спиральнозубая коническая передача смазка разбрызгиванием одноступенчатое понижение скорости.
Бортовые фрикционы: мокрого типа многодисковые подпружиненные с гидроприводом и ручным управлением.
Тормоза бортовых фрикционов: «мокрого» типа с плавающей лентой с гидроусилителем.
Бортовой редуктор: двухступенчатый прямозубый редуктор смазка разбрызгиванием.
Тип: четырехзвенный с регулируемым углом резания сменные зубья.
Количество зубьев – 1.
Максимальная глубина копания 572 мм.
Максимальная высота подъема над землей 592 мм.
Масса рыхлителя 2454 кг.
При проведении патентно-технического анализа преследовалась цель выявить слабые и сильные стороны предлагаемых в патентных материалах технических решений связанных как с навесным оборудованием для строительно - дорожных машин в целом так и для рыхлителей в частности. Задача которую необходимо решить это упрощение конструкции рыхлительного оборудования с сохранением всех его функциональных возможностей.
Данную задачу можно решить при помощи рыхлителя [2] (рисунок 1.3) имеет четырехзвенный механизм 1 навески с рабочей балкой 2 внутри которой расположен упругий элемент 3 соединенный с бульдозерной стойкой состоящей из штанг 4. Штанги соединены с рабочей балкой 2 и наконечником 5 посредством осей 6 и образуют с наконечником 5 шарнирный параллелограмм.
Рисунок 1.3 – Зуб рыхлителя
Бульдозер работает следующим образом. При движении бульдозера установленного в рабочее положение на наконечнике 5 возникает реакция которая перемещает наконечник 5 со штангами 4 стойки параллельно рабочей балке 2. Перемещаясь одна из штанг 4 сжимает упругий элемент 3 тем самым снижая динамические нагрузки передаваемые на Бульдозер и базовую машину. При снятии нагрузки с наконечником 5 упругий элемент 3 возвращает штанги 4 стойки в исходное положение.
Выполнение предлагаемого бульдозера позволяет вести процесс рыхления грунтов с постоянным оптимальным углом резания т.е. с минимально возможным усилием резания что обеспечивает повышение эффективности рыхления.
Преимущества: Кинематика движения звеньев исключающая залипание материала.
Недостатки: Наличие телескопической тяги что усложняет собираемость конструкции увеличивая трудоемкость ремонта и обслуживания.
Также существует рабочий орган бульдозера [3] (рисунок 1.4) содержит основную стойку 1 жестко закрепленную на флюгере 2 (монтажной опоре) Бульдозерный зуб 3 шарнирно соединенный с основной стойкой 1 и с вспомогательной стойкой 4 силовой гидроцилиндр 5 (привод поворота зуба 3) шарнирно соединенный с кронштейном 6 который закреплен на флюгере 2 и с вспомогательной стойкой 4 и тягу 7 замыкающую верхнее звено шарнирного четырехзвенника. Задняя грань основной стойки 1 и передняя грань вспомогательной стойки 4 выполнены со скосами 8 и 9.
Бульдозер работает следующим образом.
При заглублении (в начале прохода) в процессе рыхления и выглубления (в конце прохода) с помощью гидроцилиндра 5 при взаимодействии всех частей шарнирного четырехзвеника зуб 3 может быть установлен под углом оптимальным для данных условий рыхления. Изменение глубины рыхления сопровождающее изменение угла резания в связи с тем что при повороте зуба 3 его режущая кромка или опускается или поднимается относительно положения предшествующего изменению угла резания компенсируется с помощью известных устройств для установки глубины рыхления в навесных бульдозерах (четырехзвенного или параллелограммного типа). В конце прохода (при выглублении) зуб 3 может быть установлен на отрицательный угол резания на величину соответствующую свойствам разрыхляемого грунта. При плавающем положении поршней гидроцилиндров управляющих глубиной рыхления за счет движения тягача рабочий орган бульдозера выходит на поверхность. Вспомогательная стойка 4 связывающая зуб 3 с штоком силового цилиндра не только передает усилие изменению наклона зуба 3 а непосредственно участвует в копании грунта.
Рисунок 1.4 – Модернизированный зуб рыхлителя
Принудительное изменение наклона зуба повышает эффективность рыхления снижает время цикла а также обеспечивает стабильность работы тягача в процессе рыхления.
Недостатки: Наличие деталей входящий в рыхлитель выполненных литьем ограничивает использование захвата в тяжелых рабочих условиях с большим числом ударных нагрузок.
Преимущества: Универсальность конструкции позволяющая менять легко геометрию крепления зуба позволяющая тем самым работать с различными грунтами.
Для решения поставленной задачи можно использовать Бульдозер [4] (рисунок 1.5) который включает трактор 1 рыхлительную стойку 2 соединенную с трактором посредством шарнирных тяг 3 и 4 гидроцилиндр 5 шарнирно закрепленный на стойке 2 и тракторе 1. На нижней части стойки 2 установлен зуб 6 выполненный с полым (коробчатым) хвостовиком и внутренней опорной радиусной поверхностью соприкасающейся с опорной радиусной поверхностью стойки 2 причем центр О радиуса R поверхностей зуба 6 и стойки 2 расположен при вершине зуба 6. Щелевые полости (зазоры) между хвостовиком зуба 6 и стойкой 2 заполнены упругим материалом 7 и 8. На стойке 2 установлен вибромолот 9 подвижная часть 10 которого посредством тяги 11 и шарнира 12 соединена с зубом 6.
Рисунок 1.5 – Модернизированный зуб рыхлителя
Во время движения трактора 1 в грунт заглубляют стойку 2 с зубом 6 с помощью гидроцилиндра 5. Затем включают вибромолот 9 его подвижная часть 10 посредством тяги 11 и шарнира 12 сообщает зубу 6 угловые колебания вокруг точки 0 в пределах упругих деформаций материала 7 и 8.
Колебания зуба 6 вокруг точки 0 в процессе рыхления снижают величину силы трения поверхностей зуба 6 о грунт тем самым повышается скорость рыхления грунта производительность труда и долговечность работы за счет снижения динамических нагрузок на конструкцию.
Недостатки: Наличие гидравлической тяги обуславливает повышенные требования безопасности.
Преимущества: Сокращение времени цикла при работе бульдозера за счет измененной кинематики.
Также можно использовать Бульдозер [5] (рисунок 1.6) который включает раму l Бульдозерный зуб 2 вибратор 3 силовой цилиндр 4 и параллелограммную навеску состоящую из нижней 5 и верхней 6 тяг шарнирных опор 7 с амортизаторами и шарнирных опор 8. Бульдозерный зуб 2 при помощи шарнирной опоры 9 и упругих элементов 10 связан с рамой 1. Рама 1 посредством параллелограммной навески соединена с базовой машиной 11. Амортизатор выполнен в виде втулки состоящей из внутреннего 12 среднего 13 и наружного 14 колец. Выфрезерованные на внутренней поверхности колец сегментные канавки 15 равномерно расположены по окружности. Между сегментными канавками на внутренних поверхностях колец выполнены лыски. Напротив сегментных канавок с внешних сторон колец также выполнены лыски. Кольца во втулке устанавливается таким образом что лыски выполненные на внутренних и наружных поверхностях колец сопрягаются.
Рисунок 1.6 – Зуб рыхлителя
Заглубление Бульдозерного зуба 2 в грунт осуществляется силовым цилиндром 4 одновременно включается вибратор 3 который приводит зуб в колебательное движение. Колебания зуба через шарнирную опору 9 и упругие элементы 10 передаются на раму 1 и шарнирные опоры 7 с кольцами 12-14. При этом среднее кольцо 13 изгибается в сечениях f-f' и с-с' относительно точки d' а внутреннее - в сечении i-i' относительно точек f' и c'. Наружное кольцо 14 не изгибается оно предназначено для обеспечения изгиба среднего и внутреннего колец. Таким образом колебания рамы 1 будут поглощаться средним и внутренним кольцами и на базовую машину передаваться не будут.
Количество колец их размеры количество сегментных канавок и лысок и материал из которого изготовляются кольца выбираются в зависимости от требуемой жесткости амортизаторов. Жесткость амортизаторов определяется классом базовой машины силами сопротивления грунта рабочему органу массой рабочего органа и рамы амплитудой и частотой колебаний рабочего органа.
Применение изобретения обеспечивает снижение вибрации передаваемой на базовую машину что позволяет повысить надежность увеличить ее ресурс и улучшить условия труда машиниста.
Недостатки: Наличие трехзвенной конструкции усложняет гидравлическую разводку машины.
Преимущества: Сокращение времени цикла при работе рыхлителя за счет наличия гидравлического демпфера.
3 Обоснование темы курсового проекта
В результате проведенного патентного анализа были найдены и проанализированы технические решения по теме бульдозер с рыхлительным оборудованием. Анализ найденной патентной информации выявил сильные и слабые стороны предлагаемых решений.
На основании этого можно сделать вывод о разрабатываемом решении по модернизации навесного оборудования для базового бульдозера конструктивная реализация которого представлено в графической части курсового проекта.
В данном проекте разрабатывается рыхлитель на основании патентной информации и анализе прототипов который будет монтироваться на базовый бульдозер являясь сменным рабочим оборудованием тем самым расширяя функциональные возможности машины. Это изделие будет иметь небольшие габариты и соответственно высокую маневренность.
Рисунок 1.8 – Общий вид проектируемого рыхлителя
Расчет основных параметров машины
1 Выбор и обоснование главных параметров бульдозера
Главными параметрами бульдозера являются номинальное тяговое усилие сила тяги по сцеплению скорости рабочего и обратного хода среднее статическое давление положение центра давления параметры отвала.
Величина – усилие которое может быть реализовано при копании режущим элементом рабочего органа определяется величиной максимального тягового усилия машины по сцеплению уменьшенному на преодоление сопротивления движению самой машины уклонов местности сил инерции при разгоне торможении буксование и КПД трансмиссии и др. Для установившегося движения:
где – сопротивление передвижению машины Н;
– сопротивление машины при преодолении уклонов местности Н;
– сила тяги по сцеплению Н;
Номинальное тяговое усилие бульдозера определяем по формуле [6]:
где - коэффициент сцепления для сухой гравийной дороги = 09;
- масса бульдозера эксплуатационная .
Сопротивление перемещению машины определяем по формуле [6]:
где - коэффициент сопротивления движению для сухой гравийной дороги ;
Сопротивление машины по преодолению уклонов местности определяем по формуле [6]:
где – уклон местности ;
Сопротивление которое может быть реализовано при установившемся движении на копание режущим элементом рабочего органа (при движении вверх на уклон)
Определим среднее статическое давление:
где - длина опорной поверхности гусениц согласно технической характеристике [1] ;
- ширина гусеницы согласно технической характеристике [1]
Положение центра давления т.е. точки приложения равнодействующей всех нормальных реакций грунта на гусеничный движитель бульдозера определяется для следующих основных расчетных случаев.
Если пренебречь лобовым сопротивлением движению гусениц возникающим вследствие уплотнения грунта а также действием сил инерции ходовой части и трансмиссии то в общем случае центр давления бульдозера может быть определён по формуле (Рисунок 2.1) [6]
Рисунок 2.1 - Схема сил действующих на бульдозер при определении координаты центра давления
где - вертикальная составляющая результирующей сил сопротивления на отвале;
- горизонтальная составляющая результирующей сил сопротивления на отвале;
- равнодействующая всех нормальных реакций грунта на гусеницы;
- расстояние от ц.т. бульдозера до оси ведущей звездочки ;
- расстояние от точки приложения результирующей сил сопротивления на отвале до оси ведущей звёздочки;
- высота точки приложения результирующей сил сопротивления на отвале.
При рабочем ходе бульдозера тяговое усилие базовой машины в связи с неточностью управления и переменным сопротивлением грунта копанию изменяется от нуля до максимально возможного значения. В среднем номинальное тяговое усилие бульдозера используется только на 60-70%. Учитывая это при определении давления горизонтальная составляющая сил сопротивления на отвале Rx принимается равной [6]:
где - номинальное тяговое усилие бульдозера согласно технической характеристике (согласно рисунку 2.2 ) Н;
- коэффициент использования тягового усилия.
Рисунок 2.2 - Тягово- скоростная характеристика бульдозера
В средних грунтовых условиях при оптимальных параметрах профиля отвальной поверхности обеспечивающих правильное прохождение процесса копания с непрерывным формированием и движением стружки принимают коэффициент использования . Если значения параметров профиля отвала не являются оптимальными то .
Вертикальная составляющая результирующей сил сопротивления на отвале Rz находится из следующего выражения:
где - угол наклона результирующей сил сопротивления на отвале.
Экспериментально установлено что при оптимальных (для средних грунтовых условий) параметрах профиля отвальной поверхности угол наклона результирующей сил сопротивления изменяется при устойчивом резании и перемещении грунта:
а) плотной структуры - от 15 до 21 вниз от горизонтали;
б) в разрыхленном состоянии и при перемещении разрыхлённого грунта в траншее - от 0 до 6 вниз и вверх от горизонтали.
Тогда результирующая будет равна
Под устойчивым процессом в данном случае понимают копание и перемещение или только перемещение грунта с максимально возможным объёмом призмы волочения в зависимости от глубины резания грунтовых условий параметров профиля отвальной поверхности и режима движения. При устойчивом процессе копания объёмы грунта поступаемого в призму волочения и уходящего в боковые валики равны. При устойчивом процессе перемещения постоянство объёма призмы волочения сохраняется за счёт боковых стенок траншеи препятствующих уходу грунта в боковые валики или дополнительного срезания грунта на глубину 1-3 см.
При определении центра давления угол наклона результирующей сил сопротивления принимают равным:
а) вниз от горизонтали при копании грунта плотной структуры (Рисунок 2);
б) при копании грунта в разрыхлённом состоянии и перемещении разрыхлённого грунта в траншее.
Расстояние от режущей кромки ножа отвала до точки приложения результирующей сил сопротивления на отвале:
при копании грунта плотной структуры
где – высота отвала согласно технической характеристике [1] .
Рисунок 2.3 Положение результирующей сил сопротивления на отвале
при копании грунта в разрыхлённом состоянии и перемещении разрыхлённого грунта в траншее
Расстояние определяется конструктивно с учётом места приложения результирующей сил сопротивления на отвале согласно рисунку 1.2 .
По величине находят смещение центра давления от середины опорной поверхности гусениц которое для всех расчетных случаев (рисунок 2.2) не должно превышать 16 длины этой опорной поверхности т.е.:
Условие выполняется.
Удельное напорное усилие на режущей кромке ножа отвала определяется из выражения
где - номинальное тяговое усилие бульдозера Н;
- ширина отвала согласно технической характеристике [1]
Удельное вертикальное давление на режущей кромке отвала находится из выражения [6]:
где - наибольшее возможное вертикальное усилие вниз на режущей кромке ножа отвала по условиям опрокидывания базовой машины относительно задних кромок опорных поверхностей гусениц согласно схеме на рисунке 2.4 Н;
- опорная площадь режущей кромки ножей отвала:
где - ширина режущей кромки .
Площадь F и удельное вертикальное давление qB определяется для ножей:
неизношенных (сечение I - I на рисунке 2.5);
изношенных (сечение II - II на рисунке 2.5).
При определении в обоих случаях принимают основную установку отвала с углом резания .
Из уравнения моментов относительно точки А - точки опрокидывания базовой машины - находим наибольшее усилие
где- расстояние от центра тяжести до задней оси бульдозера ;
- расстояние от режущей кромки ножа отвала до задней оси авто-бульдозера;
Рисунок 2.4 Схема вывешивания трактора
Исходя из полученных значений и и данных [6] можно определить что колесный бульдозер KOMATSU D75 может эксплуатироваться при разработке грунтов - V категорий.
Рисунок 2.5 - Сечения ножей и отвала при определении их опорной площади: I - I при неизношенных ножах; II - II при изношенных ножах.
Длина отвала бульдозера выбирается минимально возможной из расчета перекрытия габарита базовой машины по ширине или наиболее выступающих в стороны элементов толкающей рамы при любом положении отвала. Отвал должен перекрывать наиболее выступающие части базовой машины или толкающей рамы не менее чем 100 мм с каждой стороны.
Величина подъема и опускания отвала
Максимальные подъем и опускание неповоротных и поворотных отвалов бульдозеров общего назначения выбирают с учётом изменения рельефа по которому происходит движение т.е. из тех же соображений что и задний угол отвала. На рисунке 2.6 показаны случаи работы бульдозера под уклон с последующим подъёмом и на подъём с последующим спуском которые возможны при рытье траншей штабелировании и т.д.
Необходимые значения величины подъема Hп и опускания Hо отвалов определяются при прочих равных условиях суммой предельных рабочих углов спуска сп и подъёма п.
Бульдозеры общего назначения чаще всего работают при уклонах порядка 15-20°. Поэтому рекомендуется высоту подъема отвала выбирать из расчёта достижения угла въезда в не менее 20-30° для неповоротных и 20-25° для поворотных отвалов.
Величину опускания отвала по отношению к опорной поверхности гусениц следует выбирать так чтобы угол между опорной поверхностью гусениц и линией соединяющей режущую кромку опущенного отвала с центром давления был не менее 20°.
а - для высоты подъема отвала; б - для величины опускания отвала.
Рисунок 2.6 - Рабочие положения бульдозера определяющие высоту подъема и величину опускания отвала относительно опорной поверхности гусениц:
3 Расчет рыхлительного оборудования
Согласно базовой модели трактора при установке на него однозубого рыхлителя с изменяемым углом рыхления его технические параметры имеют следующие значения [1]:
-(включая гидравлический блок управления)3600 кг
- Длина рабочей балки 1252 мм
- Максимальная высота подъема над уровнем земли 1195 мм
- Максимальная глубина рыхления 1420 мм
- Дополнительное удельное давление на грунт78 кПа
Проектируем многозвенное устройство обеспечивающие постоянство угла рыхления в пределах всего заглубления зуба. Такое устройство позволяет использовать зубья с более длинными стойками поэтому даже при наибольшем заглублении зуба в материал можно иметь увеличенный зазор от рабочей балки до грунта.
Для укрепления зуба под нужным углом к плоскости рамы в зависимости от глубины рыхления предусматриваем перестановку пальца в отверстиях.
Рама из листовой стали имеет проушины для соединения с трактором гидроцилиндрами управления и для крепления зубьев. Для жесткости снизу рамы приваривают стальной лист. К раме трактора прикрепляют два кронштейна к которым шарнирно присоединяются гидроцилиндры.
Суммарная горизонтальная нагрузка на зубья рыхлителя определяется по формуле [7]
где – тяговое усилие трактора (или трактора и тягача) кН;
– скорость рыхлителя мс;
– эксплуатационный вес трактора и рабочего оборудования кН;
– приведенная жесткость рыхлительного оборудования кНм;
– ускорение свободного падения мс2.
Скорость рыхлителя в момент удара принимается равной скорости трактора на 1-й передаче.
Величина определяется из расчета рыхлительного оборудования на действие горизонтальной силы согласно [7] приложенной к зубу (при многозубом рыхлителе распределяется поровну между зубьями) по формуле
где – горизонтальное перемещение точки приложения силы м.
Тяговое усилие принимается как меньшее из двух величин стопорной характеристики трактора кН и тягового усилия по сцеплению при работе рыхлительным оборудованием.
Тяговое усилие по сцеплению определяется по формуле [7]
где – эксплуатационный вес трактора с оборудованием кН;
– вертикальная сила приложенная к зубу кН;
– коэффициент сцепления.
В случаях не оговоренных особо согласно рекомендациям [7] следует принимать . Положительной считается сила направленная вниз.
Сила может принимать любое значение в интервале
Величина в (рисунок 2.6) принимается наименьшей из двух величин – величины определяемой из условия что равнодействующая сил и отклоняется от горизонтали вниз не более чем на угол и величины определяемой из условия устойчивости при «вывешивании» относительно точки В (рисунок 2.6).
При расчете гидроцилиндров нагрузка на зуб принимается из условия устойчивости.
Величина в (2.24) принимается наименьшей из двух величин – величины определяемой из условия что равнодействующая сил и отклоняется от горизонтали вверх не более чем на угол и величины определяемой из условия устойчивости при «вывешивании» относительно точки А (см. рисунок 2.6).
Рисунок 2.6 – Схема к определению основных параметров рыхлителя
В случаях не оговоренных особо следует принимать .
Величины определяются по формулам [7]:
где – моменты от веса трактора с оборудованием кНм относительно точек соответственно А и В (см. рис. 2.6 положительными считаются направления показанные на рис. 2.6);
– глубина точки приложения силы сопротивления м.
Принимается согласно [7]
где – глубина рыхления .
Смысл обозначений иллюстрирует рисунок 2.6. Проверку прочности следует производить при всех возможных положениях рыхлительного оборудования и максимальных значениях нагрузки.
Принимаем тогда сила тяги по сцеплению при работе рыхлительным оборудованием будет равна
Суммарная горизонтальная нагрузка на зубья рыхлителя определяется по формуле 2.21:
Вылет зубьев определяется в зависимости от наибольшей глубины рыхления (табл. 28) [7] и области применения:
где — наибольшая глубина рыхления .
Высота подъема зубьев обеспечивает задний угол въезда который должен быть не менее 20°. Наибольший подъем на легких рыхлителях составляет 300—500 мм средних 600—900 мм а тяжелых - свыше 900 мм.
Конструктивно назначаем высоту подъема 800мм.
Угол рыхления зубьями при максимальном заглублении выбирают в пределах 30-40° для изогнутых зубьев и 40-50° для прямых.
Конструктивно назначаем угол 40°.
При трехточечной подвеске в начале заглубления угол рыхления может составлять 70-80° а при четырехточечной – 35-50°.
Угол отгиба наконечника для разработки мерзлых грунтов на 15-20° больше угла рыхления. Угол заострения наконечников зубьев выбирают таким образом чтобы при любом заглублении задний угол был бы не меньше 5-7° при рыхлении грунтов и скальных пород и 8-10° при рыхлении мерзлых грунтов.
Толщину зубьев и наконечников выбирают минимальной по условиям прочности. Толщина наконечников должна как можно меньше превышать толщину зубьев.
Расстояние между зубьями и гусеницами или колесами базового трактора (вынос зубьев) у рыхлителей общего назначения должно превышать максимальную глубину рыхления не меньше чем в 13-2 раза а у специальных рыхлителей в 11-15 раза. Скорость подъема зубьев выбирают в пределах 03—05 мсек. При этом скорость опускания зубьев с учетом действия собственного веса рыхлительного оборудования будет в пределах 04-10 мсек а без учета (при обычном расположении гидроцилиндров штоками вниз) — несколько меньше чем скорость подъема.
4 Тяговый расчет рыхлителя
Тяговое усилие базовой машины по сцеплению должно быть больше или равно сумме сопротивлений действующих на рабочий орган при разработке грунта:
Рисунок 2.7- Форма паза после зуба рыхлителя
Сила сопротивления грунта рыхлению определяется по формуле [7]:
где - коэффициент сопротивления грунта рыхлению .
- ширина зоны рыхления
Силами сопротивления перемещению разрыхленного грунта перед зубьями можно пренебречь вследствие их незначительности. Поэтому сумма сопротивлений будет равна:
Таким образом необходимое и достаточное условие движения машины примет вид. Условие тягового баланса при работе рыхлительным оборудованием оборудованием:
При определении силы тяги по двигателю для рыхлителя определяющим режимом работы является установившееся движение трактора по горизонтальной поверхности.
Мощность базового двигателя C7.1 (132кВт) производства CАТ".
где Рдв – тяговое усилие развиваемое двигателем тягача кН;
Nдв – мощность двигателя тягача кВт;
V – скорость передвижения кмч;
В результате расчета получаем что базовый трактор развивает силу тяги достаточную для преодоления сопротивлений возникающих при рыхлении.
6 Определение производительности
Расчет технической производительности рыхлителя
где – полезная ширина захвата рыхлителя ;
– полезная толщина разрыхленного слоя ;
– скорость рыхлителя ;
- коэффициент перекрытия зон рыхления ;
– коэффициент характера проходов [7]
– число проходов в поперечном направлении [7]
1 Расчет на прочность зуба рыхлителя
На центральный зуб при максимальной глубине рыхления действуют максимальные величины Rx Ry (см. рис.3.1.) и половина от максимального значения Rz Ry учитывается не полностью в связи с тем что при значении вертикальных нагрузок на зуб близких к максимальным значительно уменьшаются тягово сцепные качества базового трактора.
Рис 31 Схема заглубления рыхлителя
Геометрическая характеристика сечения — 1
Изгибающий момент в сечении в плоскости Z0Х равен
Рис 3.2. Схема выглубления рыхлителя
Изгибающий момент в плоскости YOZ
Моменты сопротивления определятся
Рис. 2.16.. Расчетная схема зуба рыхлителя
Изгибающий момент в плоскости XOZ
Изгибающий момент в плоскости YOZ
Сжимающая нагрузка S=Rx ·cos25°— 05Rz sin 25° =335280·091 —
·9500·0423 =30309555(Н).
Напряжение в сечении II-II определится по формуле
Из условий наибольшего возможного нагружения металла на смятие в нижнем отверстии крепления зуба определим диаметр этого отверстия dп (диаметр пальца).
Допустимое напряжение [] принимаем
В месте крепления пальца щеки проушин усилены приваренным стальным листом (=3 мм). Таким образом суммарная толщина металла в отверстии ==5 мм.. Определим dп:
Принимая dп=60 (мм) проверим напряжение на срез в металле пальца:
Напряжение на изгиб при расстоянии между опорами (парными проушинами) равном примерно 10 см определится
Предел текучести металла пальца должен быть не меньше
Выбираем сталь Ст.45 по ГОСТ 1050-74 с термообработкой – улучшение. =450 Нмм².
Результаты расчетов показывают что запаса прочности у зуба рыхлителя хватает.
Охрана труда при работе на бульдозере
ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА
К работе допускаются лица прошедшие вводный и первичный инструктаж предварительный медицинский осмотр сдавшие зачет по охране труда [9].
О полученном инструктаже необходимо расписаться в журнале установленной формы.
Рабочая одежда не должна иметь свисающих концов волосы должны быть заправлены под головной убор.
Содержать в чистоте и порядке рабочее место (кабину).
Для оказания пострадавшему первой помощи должна быть аптечка.
Уметь оказать первую доврачебную помощь при несчастных случаях.
На каждом тракторе должен быть противопожарный инвентарь.
Знать способы тушения огня и уметь пользоваться огнетушителями и другими средствами пожаротушения.
ТРЕБОВАНИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА ПЕРЕД НАЧАЛОМ РАБОТЫ
Осмотреть и привести в порядок рабочее место.
Проверить техническое состояние трактора и бульдозера. Проверить состояние механизмов управления машиной состояние рабочих органов и тормозов а также сигнализации освещения.
Технические уходы за трактором проводить согласно заводской инструкции.
Все операции связанные с техническим обслуживанием машин и устранением неисправностей выполнять при заглушённом двигателе заторможенной ходовой части машин с опущенным на грунт бульдозера.
При заправке машины топливом водой и маслом необходимо применять положенные средства индивидуальной защиты и располагаться с наветренной стороны. Заправляя машины ГСМ для работы в ночное время необходимо пользоваться освещением другой машины или переносной электрической лампочкой. Применение любого источника света с открытым
пламенем запрещается.
При заправке машин и запуске двигателей в зимнее время не производить подогрева масла открытым пламенем.
Соблюдать особую осторожность при пользовании этилированного бензина. Засасывание этилированного бензина ртом через шланг запрещается.
При запуске двигателя рычаг коробки перемены передач а так же рычаги управления рабочими органами должны находиться в нейтральном положении.
В случае ручного запуска пускового двигателя с помощью шнура не наматывать его на руку. При запуске двигателя рукоятку нельзя обхватывать большим пальцем. Пусковую рукоятку надо брать так чтобы все пальцы руки находились на одной стороне рукоятки.
Запустив двигатель проверить работу агрегата обратив особое внимание на надежность действия системы управления рабочими органами и сигнализации.
ТРЕБОВАНИЕ ПО ОХРАНЕ ТРУДА ВО ВРЕМЯ РАБОТЫ
Приступая к работе необходимо ознакомиться с местом работы а также с правилами и условиями производства работ в зависимости от конкретных условий.
Рабочая площадка должна быть освобождена от больших камней пней и других предметов мешающих работе и угрожающих безопасности.
При работе трактора совместно с бульдозером должна быть обеспечена согласованность действий. Во время работы бульдозера трактор не должен находиться в радиусе действия стрелы бульдозера. Приступать к работе можно только после того как ковш бульдозера будет опущен на землю.
При сбрасывании грунта в траншею или под откос не выдвигать грейфер бульдозера за бровку насыпи так как это может привести к сползанию и опрокидыванию машины.
При изменении направления движения трактора убедиться в отсутствии людей в зоне его перемещения.
Во избежание опрокидывания трактора не производить крутых поворотов при работе на косогорах насыпях а также при заглубленном грейфере.
Запрещается перемещать грунт трактором на подъем крутизной более 450 или под уклон более 300 поперечный уклон не должен превышать 15 180.
Работа в близи подземных коммуникаций и сооружений а также под линиями электропередачи разрешается только после принятия мер исключающих повреждение коммуникаций и в присутствии производителя работ. Запрещается разрабатывать грунт трактором вблизи электрокабелей находящихся под напряжением.
Тракторист обязан непрерывно наблюдать за грейфером и в случае удара грейфера о препятствие необходимо остановить трактор.
Не работать в ночное время если на тракторе не исправно электрическое освещение и не обеспечена хорошая видимость рабочих органов трактора в пути движения трактора.
При работе на тракторе с гидравлическим управлением необходимо:
а) следить чтобы температура масла в гидравлической системе не превышала 80 градусов;
б) следить за плотностью соединения гибких шлангов;
в) в случае утечки масла и разрыва шлангов выключить насос и прекратить работу.
При работе бульдозера не допускается:
а) производить крепление регулировку и смазку отдельных частей и деталей;
б) выходить и садиться в кабину во время движения;
г) находиться впереди или сзади работающей машины вытаскивать из-под грейфера камни и другие предметы;
д) работать на косогорах с глинистыми грунтами в дождливое время;
е) производить очистку или ремонт поднятого грейфера трактора не укрепив его на подставках.
При разработке котлованов и траншей с откосами не допускать крутизну откосов выше допустимой. При увлажненных грунтах или при наличии грунтовых вод крутизна откосов уменьшается на 50%. При разработке выемок уступами ширина каждого уступа должна быть не менее 35 метров при слабых грунтах ширина уступа увеличивается.
Не работать на заболоченных и топких участках при отсутствии на них указателей опасных мест.
Корчевание пней производится грейфером бульдозера или тросом прикрепленном к заднему крюку трактора.
Ежедневно проверять состояние тросов применяемых при корчевании пней.
При расчистке русел рек и водоемов глубина воды в месте работы трактора должна быть не более 50 сантиметров.
При использовании трактора на строительстве террас соблюдать следующие условия безопасности:
а) нарезку террас производить начиная с вершины склона;
б) при уклоне более 25 градусов необходимо работать вдвоем.
Один управляет бульдозером второй обеспечивает наблюдение за безопасностью движения трактора;
в) дверь кабины со стороны верхней части склона держать открытой.
Преодолевать подъем только на первой передачи. Не включать передачу во время движения на подъеме и спуске.
При движении по дорогам соблюдать правила дорожного движения.
Не оставлять бульдозер без присмотра с работающим двигателем.
ТРЕБОВАНИЕ ПО ОХРАНЕ ТРУДА ПО ОКОНЧАНИИ РАБОТЫ
После окончания работы машинист обязан:
а) поставить машину на место отведенное для его стоянки выключить двигатель включить тормоз опустить Бульдозер на специальную подставку;
б) проверить техническое состояние машины и выявить неисправности;
в) в зимнее время года необходимо слить воду;
г) очисть машину от грязи и грунта подтянуть болтовые соединения смазать трущиеся части.
ТРЕБОВАНИЯ ПО ОХРАНЕ ТРУДА В АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ
Во всех случаях обрывов электропроводов электрокабелей повреждении подземных коммуникации немедленно докладывать бригадиру.
В случае попадания человека под напряжение немедленно освободить его от напряжения оттащить от токоведущих частей действуя при этом одной рукой изолированной резиновой перчаткой (сухой одеждой сухим
деревянным предметом). До прибытия врача необходимо оказать пострадавшему первую медицинскую помощь.
Обнаружив при земляных работах подземные коммуникации не предусмотренные проектом а та же взрывоопасные материалы боеприпасы немедленно прекратить работу отогнать по возможности бульдозер в безопасное место оградить опасную зону выставить дежурного и сообщить об этом бригадиру.
При выходе из строя какого-либо узла или агрегата а также ограждения зубчатых цепных и других передач трактора и его оборудования немедленно прекратить работу.
В данном курсовом проекте было разработано рыхлительное оборудование для бульдозера.
В процессе разработки данной конструкции были закреплены навыки проектирования рабочих органов подъемно-транспортных машин оформления конструкторской документации.
Разработанная конструкция полностью удовлетворяет требованиям охраны труда и экологии.
Пат. 2198130 РФ МПК7 B66C300. Бульдозерное оборудование [Текст] А.И. Лосев В.О. Кароль; Заявитель(и): РАУНДЗ Рой Маркли патентообладатель: РАУНДЗ Рой Маркли– 9724565203; заявл.; 31.04.1996; опубл. 15.05.2003.- 5 с.: ил.
Пат. 2090484 РФ МПК7 B66C306. Бульдозер [Текст] В.И. Боос В.В. Зайцев; Заявитель(и): Акционерное общество "Донецкий бульдозер" патентообладатель: Акционерное общество "Донецкий бульдозер"– 9403505311; заявл.; 11.01.1994; опубл. 12.05.1997. - 4 с.: ил.
Пат. 1631026 СССР МКИ1 A01C 304B66C 500. Навесной Бульдозер В. И. Козаренко (СССР). - № 3594200 29-11; заявл. 28.02.91 ; опубл. 15.07.91 Бюл. № 26. – 2 с. : ил
Проектирование машин для земляных работ Под ред. А.М. Холодова. - Х.: Вища шк. 1986.
Машины для земляных работ Под ред. Гаркави. - М.: Машиностроение 1981
Иванов М.Н. Детали машин. М.Н. Иванов. - М.: Высш. шк. 1991. – 382 с.: ил.

3_Оборудование рыхлительное _СП.cdw

1_Бульдозер Чертеж общего вида _ СП.cdw

Заимствованные изделия
Вновь разрабатываемые
Оборудование рабочее

3_Оборудование рыхлительное _СБ.cdw

Нормы затяжки резьбовых соединений по ОСТ 37.001.050-73.
Остальные технические требования по ГОСТ 1022-96.
Внутренние поверхности шарнирных соединений после сборки
заполнить смазкой Литол-24-Мли 412-3 ГОСТ 21150-87.
Зазор Д обеспечить установкой деталей поз.16.
* Размеры для справок.

4_Оборудование бульдозерное _СП.cdw

2_Схема_гидравлическая_ Г3.cdw

Гидробак ГОСТ 16770-86
Блок управления JS1000
Гидромотор SH11C 020-090 ME
Насос E100B- RP-10031 NN NN
Насос MP1 28 AS NNN
Гидрораспределитель PVG-100
Сигнализатор засоренности фильтра
Горловина заправочная
Теплообменный аппарат T8 5204.203.0000
Фильтр STF-10-20QL-B
Фильтр EPF2-1-10QI-B-T1-M-G16-1
Гидроцилиндры по ОСТ22-1417-79
Схема гидравлическая принципиальная