Баровая установка с кинематической схемой и сборочными чертежами

схема гиравлическая.cdw

Делитель потока КД-32200
Гидрораспределитель Р-25
Гидрораспределитель Р-16
Теплообменник КМ6-СК-1
Гидроцилиндр двустороннего действия
Гидроцилиндр одностороннего действия
Клапан обратный Г51-25
Клапан обратный Г51-24
Гидроклапаны предохранительные

Баровая установка Чертеж общего вида1.pdf

Взам. инв. № Инв. № дубл.
Чертеж общего вида12
Конический мотор-редуктор 1
Телескопический гидроцилиндр 1

5 Баровая установка Чертеж общего вида.cdw

Конический мотор-редуктор
Телескопический гидроцилиндр

Деталь.m3d

кинематическая схема.CDW

N=99.3 кВт (135л.с.)
Редуктор отбора мощности
Гидротрансформатор i=0.95
Коробка перемены передач

Бар в сборе с ведомой звездочкой Сборочный чертеж.cdw

Брус ведомой звездочки
Кольцо Б72 ГОСТ 13941-86
Кольцо Б125 ГОСТ 13941-86
ГОСТ 14806-69-Н1-РНЗ- 12
ГОСТ 14806-69-Т5-РНЗ- 12
Шероховатость поверхностей сварных

записка.docx

Назначение и область применения баровой установки
Обзор конструкции отечественных и зарубежных баровых
грунторезных машин..
Анализ патентной и научно-технической информации баровых установок
Патент № 1148940 «Баровая машина для нарезания щелей убм-5» .
Патент № 1208147 «Землеройная машина для отрывки траншей и котлованов»
Выводы по общей части ..
Конструкторская часть
Расчет основных параметров баровой установки .
Расчет шпоночного соединения вала ротора
Кинематический расчет привода
Мощность на рабочем органе привода .
Угловые скорость и частота вращения вала ротора .
Крутящий момент на валу ротора .
Выводы по конструкторской части ..
Технологическая часть
Расчет производительности .
Выводы по технологической части
Список использованной литературы
Цепной траншейный погрузчик относится к погрузчикам непрерывного действия рабочий процесс которого происходит при постоянном движении базового тягача. В строительстве цепные траншейные погрузчики наиболее широко применяют для получения протяженных выемок прямоугольного (траншеи) и трапециадального (каналы) сечений. Также их применяют при разработке карьеров строительных материалов (глины гравия песка). Дополнительным преимуществом их на работах этого вида наряду с высокой производительностью является измельчение добываемого сырья (особенно глины) до однородной массы необходимой для ее последующей обработки. А их относительно малые габариты по сравнению с эксковаторами дает им удобство и маневриность в труднодоступных местах. Также удешевляет их транспортировку.
В результате совмещения по времени операций резания и транспортирования грунта цепные траншейные погрузчики имеют более высокую себестоимость работ по сравнению с экскаваторами. Однако они менее универсальны и могут успешно применяться при достаточно большом и сосредоточенном объеме однотипным работ.
Цепь погрузчика может быть оснащена ковшами скребками резцами и др. в зависимости от его назначения и категории разрабатываемого грунта.
Для разработки мерзлых грунтов (V – VIII категории) в качестве цепи ис-пользуют баровую цепь представляющую собой цепь с зубками из износостой-ких сталей с твердосплавными пластинами выставленных на цепи под разными углами образуя несколько линий резания. Аналогичные цепи используют во врубовых машинах горнодобывающей промышленности.
Баровые грунторезные машины используются как для рыхления так и для экскавации мерзлого грунта. Ширина траншей отрываемых баровыми машина-ми доходит до 500 мм. Эти машины применяют также для отделения мерзлого грунта от массива при открытых разработках полезных ископаемых. Кроме того самоходные баровые машины используют для нарезания щелей в мерзлом и трудноразрабатываемым талом грунтах под укладку кабельных коммуникаций и в ряде случаев для нарезания продольных и поперечных щелей в мерзлом грунте обеспечивающего последующую отрывку траншей и котлованов обычными погрузчиками. Машина создана на базе погрузчика ПУМ-800; в качестве рабочего навесного оборудования используются как готовые бары врубовых машин так и специально изготовленные режущие цепи.
Целью данной курсового проекта разработка конструкции цепного траншейного экскаватора с баровым рабочим на базе трактора ПУМ-800 для мерзлого грунта и прорезания щели с параметрами: ширина – 03 м; глубина – 15 м.
Задачей является подобрать все комплектующие баровой установки выполнить их компоновку.
1. Назначение и область применения баровых установок
Назначение траншейных погрузчика (рис. 1.1) – подготовка ям котлованов и траншей определенных размеров и формы для строительства различных объектов жилого производственного либо дорожно-транспортного комплекса. Они используются на строительстве следующих объектов:
) Подземных коммуникаций различного назначения путем открытого рытья траншей:
Трубопроводов для транспортировки воды газа нефти и т.п.
Централизованных систем отопления
Канализационных систем
Кабельных линий связи либо электроснабжения.
) Ленточных фундаментов большой протяженности для установки различных зданий и сооружений.
) Для создания ровных контуров будущих котлованов и других строительных выемок.
Траншеекопатели в отличие от экскаваторов способны разрабатывать грунт абсолютно любого типа даже мёрзлый и каменистый.
Принцип работы.Баровая грунторезная машина ПУМ-800 представляет собой погрузчик ПУМ-800 (поз 1). Работа оборудования заключается в следующем: от вала отбора мощности двигателя вращение передатся через проставку на редуктор (поз 2) и через звезду установленную на его выходном валу режущему органу (поз 3) и находящимся с ним в зацеплении через звезду шнекам. Включение и выключение редуктора производится трактористом рукояткой отключения вала отбора мощности. Управление режущим органом его внедрение в грунт и вывода из грунта с помощью гидроцилиндра (поз 6). Для уменьшения хода поток рабочей жидкости от шестернчатого насоса податся на регулятор потока лимб которого поворачивается постепенно в положение «ЗАКРЫТО» закрывая сливную магистраль насоса и создавая тем самым различную нагрузку на валу насоса
Рис. 1.1 – Баровая грунторезная машина ПУМ-800
изменит вращение вала первой скорости коробки передач погрузчика понижая скорость погрузчика до нуля. Для бесступенчатого изменения скорости используют особенности планетарного механизма механической части гидроходоуменьшителя (поз 4). Изменение передаточного числа пропорционально частоте вращения зубчатого венца добиваются регулированием момента подтормаживания. Крутящий момент от коробки передач трактора при включнном гидроходоуменьшителе передатся на вал шестернчатого насоса НШ-32 который служит для создания нагрузки на этом валу и торможения зубчатого венца тем самым изменяя скорость движения трактора от максимальной до нулевой. (В связи с потерями в механических передачах при включнном гидроходоуменьшителе и полностью открытом регуляторе потока сброс скорости до нуля производится нажатием педали тормоза.) В зимнее время необходим подогрев масла в режиме описанном ниже. При этом рабочая жидкость всасываемая насосом из гидробака податся через фильтр к предохранительному клапану который предохраняет гидросистему от перегрузок и к регулятору потока. Регулятор потока имеет два крайних положения «ОТКРЫТО» и «ЗАКРЫТО». При установке регулятора потока в положение «ОТКРЫТО» жидкость от насоса сливается обратно в гидробак. Данный режим работы может быть использован в холодное время года для прогрева рабочей жидкости в гидросистеме. При постепенном переводе регулятора потока в положение «ЗАКРЫТО» поворотом лимба перекрывается сливная магистраль насоса и следовательно замедляется вращение вала которое соответственно передатся через редуктор гидроходоуменьшителя на редуктор хода машины. Шнековый узел получает вращение от режущей цепи и производит отвод вынимаемой режущим органом грунта из прорезаемой щели шнеками находящимся на одном валу со звездой. Засыпание щелей или траншей а также выравнивание почвы осуществляется бульдозером для этого необходимо вывести отвал из транспортного положения. Управляя золотником гидрораспределителя трактора производят подъм или опускание гидроцилиндром отвала добиваясь прослабления стяжки извлекают фиксатор.
Трактор ПУМ-800 отличает высокие надежность и экономичность при низких эксплуатационных затратах и высокой производительности.
Таблица 2 – Технические характеристики ПУМ-800
Теоретический рабочий цикл погрузки ковшом с не более
Эксплуатационная масса с основным ковшом кг
Транспортная масса с основным ковшом кг
Полная масса машины кг
Давление гидравлической системы:— ходовой мПа— рабочего оборудования мПа
Производительность гидравлической системы:— ходовой лмин— рабочего оборудования лмин— рабочего оборудования с дополн. насосом лмин
Максимальная скорость движения кмч не менее
Максимальная статическая опрокидывающая нагрузка Н
дизельный четырехтактный четырехцилиндровыйс жидкостным охлаждением
Номинальная мощность при номинальной частоте вращенияколенчатого вала двигателя кВт (л.с.)
Удельный расход топлива при номинальной частоте вращенияколенчатого вала двигателя гкВт×ч (гл.с.×ч)
Максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя
Минимальная частота вращения коленчатого вала двигателя нахолостом ходу обмин
Трансмиссия (Япония)
Насосный агрегат (1 шт.) пр-во EATON (США)
Гидромотор с тормозом и ведущей звездочкой (2шт.)пр-во EATON (США)
Гидрораспределитель пр-во EATON (США)
Клапан выравнивания пр-во EATON (США)
Клапан переключения скорости пр-во EATON (США)
Клапан функции «High-Flow» пр-во EATON (США)
075 – 153 Модель Ф-201 PR6 ТУ 2521-027-00148984-98
Давление воздуха в шинах кПа (кгссм2)
Шины пригодны для работы на грунте с низкой несущей способностью
Напряжение электрооборудования номинальное В
Аккумуляторная батарея (2 шт.)
поступает с двигателем
Номинальное напряжение В
Мотор-редуктор электрический (2 шт.)
Омыватель электрический (2шт.)
Дорожная фара передняя
Рабочая фара задняя (1 шт.)
ПРИБОРЫ СВЕТОВОЙ И ДОРОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
Звуковой сигнальный прибор (2 шт.)
Сигнальный проблесковый маяк (1 шт.)
«Агент-12У» АГ 11.000
КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Счетчик времени наработки
Реле давления масла гидросистемы
Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя
Приемник указателя температуры охлаждающей жидкостидвигателя
Датчик давления масла двигателя
Датчик указателя уровня топлива
Приемник указателя уровня топлива
Датчик температуры масла гидросистемы
Приемник указателя температуры масла гидросистемы
Датчик загрязненности сливного масляного фильтрагидросистемы
поступает с фильтром
Датчик загрязненности напорного масляного фильтрагидросистемы
Датчик уровня масла гидросистемы
ОБЪЕМ ЗАПРАВЛЯЕМОЙ ЖИДКОСТИ ПО СИСТЕМАМ л не менее:
Гидравлическая система
Обзор конструкции отечественных баровых грунторезных машин
Траншеекопатель «Промсвязь» ЭТЦ-1613
Траншеекопатель «Промсвязь» ЭТЦ-1613 (рис. 1.2) сделана для прокладывания траншей под кабели связи. Цепью(шириной 200 мм) экскаватор ЭТЦ-1613 прокладывает траншеи глубиной до 15 м в мерзлых и немерзлых грунтах I–IV категорий глубиной в 1 м и производительность достигает 200 мч. В случае необходимости конструкция машины позволяет быстро заменить узкую цепь на стандартную баровую цепь «Урал-33» шириной 400 мм. Также заказчик может приобрести машину со стрелой под цепь 200 мм с глубиной копания в 18 м. Заводчане также создали модификацию ЭТЦ-1613 со стрелой под баровую цепь шириной 140 мм. В этой модели предусмотрена возможность быстрой переналадки на цепь шириной 400 мм предусмотрена и возможность установки фрезы в качестве рабочего органа.
Рис 1.2 Траншеекопатель «Промсвязь» ЭТЦ-1613
Отличительной особенностьюмини-траншеекопателя «Промсвязь» ТКМГ-1200является компактность.
Технические характеристики ЭТЦ-1613
Производительность мч мм
Мини-траншеекопатель ТКМГ-1200.
Мини-траншеекопатель ТКМГ-1200 (рис. 1.3)малогабаритный с эксплуатационной массой 820 кг чуть ли не единственный специализированный отечественный траншеекопатель класса «мини». Главным приводом машины является двигатель Honda GX-690 мощностью 16 кВт двигатель обеспечивает транспортную
Рис. 1.3 Мини-траншеекопатель ТКМГ-1200.
скорость машины до 4 кмч приводит в движение цепь со скоростью до 125 ммин при этом скорость резки грунта достигает 15 ммин в зависимости от условий работы. ТКМГ-1200 прорезает траншеи максимальной глубиной до 12 м а ширину их можно задать с помощью использования двух типов цепей шириной 90 и 150 мм.
Технические характеристики ТКМГ-1200
Экскаватор траншейный ЭТЦ-2086.31 ГР.
Незаменимая универсальная машина экономически выгодная как для средних так и для крупных хозяйств которая позволяет превратить трактор «Беларус» ПУМ-800 в многофункциональную машину. Данный грунторез может использоваться в городском сельском и транспортном строительстве для производства различных земляных работ. Эта машина отличается от аналогов высокой степенью надежности и долговечностью. По желанию заказчика она может комплектоваться поворотным или неповоротным бульдозерным отвалом фронтальным или челюстным погрузчиком.
Рис. 1.4 Экскаватор траншейный ЭТЦ-2086.31 ГР
Технические характеристики экскаватора траншейного ЭТЦ-2086.31 ГР
Траншеекопатель Auger Torque XDT1.1 .
Оборудование предлагаемое Auger Torque позволяет копать траншеи глубиной от 06 до 15 м и шириной до 350 мм одновременно извлекая грунт из траншеи и аккуратно отбрасывая его в сторону с помощью бокового шнекового узла. Производитель поставляет технику трех серий: установки MT 600 эксплуатируются со спецтехникой собственной массой до 45 т эти грунторезы создают траншеи глубиной до 06 м. Установки серии MT 900 используются с машинами массой от 3 до 7 т а траншеи полученные с их помощью имеют глубину до 09 м. Все три модели серии XDT способны прорезать траншеи глубиной от 06 до 15 м. Они используются при работе с самыми тяжелыми грунтами и монтируются на шасси спецтехники массой 5–10 т.
Технические характеристики молотковой дробилки СМД 504
2. Анализ патентной и научно-технической информации траншеекопателей
2.1. Патент № 1148940 «Баровая машина для нарезания щелей убм-5»
Баровая машина (рис. 1.5) для нарезания щелей включающая закрепленный на базовой машине вдоль ее продольной оси приводной редуктор с выходным валом рабочие органы гидроцилиндр заглубления рабочих органов и механизм поворота отличающаяся тем что с целью упрощения конструкции и расширения технологических возможностей приводной редуктор выполнен из двух секций одна из которых жестко установлена на базовой машине и снабжен фиксирующим приспособлением а другая секция установлена соосно с первой и выполнена поворотной при этом рабочие органы размещены на поворотной секции редуктора и соединены с выходным валом посредством двух конических щестерен расположенных в поворотной секции причем механизм поворота рабочих органов размещен внутри поворотной секции редуктора.
А редуктор с выходным валом рабочие органы гидроцилиндр заглубления рабочих органов и механизм поворота отличающаяся тем что с целью упрощения конструкции и расширения технологических возможностей приводной редуктор выполнен из двух секций одна из которых жестко установлена на базовой машине и снабжен фиксирующим приспособлением а другая секция установлена соосно с первой и выполнена поворотной при этом рабочие органы размещены на поворотной секции редуктора и соединены с выходным валом посредством двух конических шестерен расположенных в поворотной секции причем механизм поворота рабочих органов размещен внутри поворотной секции редуктора.
Машина по п. 1 отличающаяся тем что механизм поворота рабочих органов выполнен в виде опорного стакана установленного на неподвижной секции редуктора размещенных на нем подшипников качения на которых установлен корпус подвижной секциии ведущей звездочки с рукоятью размещенной на корпусе неподвижной секции с возможностью взаимодействия. Изобретение относится к землеройной технике для разработки мерзлых и прочных: грунтов в частности к баровым машинам для нарезания щелей в грунтах.
Известна баровая машина для нарезания щелей содержащая базовую машину с рамой цепные бары с индивидуальными приводами и механизмами их поворота в плоскости их вращения смонтированные на опорных консолях. Опорная консоль каждого из крайних баров выполнена из двух шарнир- 10 но соединенных между собой элементов один из которых шарнирно прйкреплен к раме базовой машины а другой в” к бару между которыми размещен механизм для изменения угла между ними и снабжена механизмом поворота ее в вертикальной поперечной плоскости. При этом механизм для изменения угла между элементами опорной консоли выполнен из винта и соединенного с ним посредством сферического шарнира ползуна который посредством направляющих установлен с возможностью перемещения относительно верхней части консоли при этом в нижней части консоли выполнено резьбовое гнездо в котором установлен свободный конец винта Механизм поворота консоли в вертикальной поперечной плоскости выполнен в виде силового цилиндра закрепленного на раме базовой машины (1) .
Однако консольное размещение боковых баров затрудняет возможность работы с 30 одним баром так как в процессе нарезания щели базовую машину будет разворачивать от продольной оси в сторону работающего бара что повлияет на прямолинейность и качество отрываемой щели.
Наличие двух индивидуальных приводов З5 размещенных консольно на барах и механизма поворота в плоскости их вращения усложняет конструкцию снижает ее маневренность и надежность в эксплуатации. Кроме того сложность конструкции ограничивает возможность изготовления данной баровой машины. вижной секцией посредством зубчатого венца.
Рис. 1.5 Патент № 1148940 «Баровая машина для нарезания щелей убм-5».
3.2. Патент № 1208147 «Землеройная машина для отрывки траншей и котлованов»
Землеройная машина (рис. 1.7) для отрывки траншей и котлованов включающая базовый тягач цепной рабочий орган эвакуатор грунта механизм поперечного качания рабочего органа и грунтозацепы размещенные в нижней части эвакуатора грунта отличающаяся темчто с целью повышения надежности работы каждый грунтозацеп выполнен и подвижной и неподвижной частей связанных между собой при помощи горизонтального шарнира одностороннего поворота причем грунтозацепы установлены симметрично продольной оси машины.
Машина по п. 1 отличающаяся тем что эвакуатор грунта выполнен с горизонтальными пазами а неподвижная часть каждого грунтозацепа имеет жестко связанный с кронштейном установленный в соответствующем горизонтальном пазу с возможностью фиксированного перемещения.
Машина работает следующим образом.
При включении приводов рабочего хода машины цепного рабочего органа 2 эвакуатора 5 грунта и механизма 6 поперечного качания рабочего органа резцы 4 режущего органа срезают грунт и подают его в эвакуатор 10 5 откуда он выбрасывается в отвал или в транспортную тару. Гидроцилиндрами 16 рабочий орган постепенно заглубляется на требуемую глубину.
Механизм 6 поперечного качания поворачивает рабочий орган 2 попеременно влево и вправо от продольной оси машины благодаря чему происходит отрывка в грунте выемки шириной Н большей ширины h режущего органа.
В процессе поворота цепного рабочего органа 2 в сторону от продольной оси машины на угол О(грунтозацеп 10 толкаюшего механизма поворачиваясь вокруг горизонтального 25 шарнира 13 скользит по поверхности грунта не препятствуя движению машины. При возвращении рабочего органа к продольной оси машины грунтозацеп 10 цепляясь за грунт выпрямляется до вертикального положения и не имея возможности повернуться вокруг горизонтального шарнира 13 в противоположную сторону зарывается в грунт способствуя при этом рабочему 35 перемещению машины вперед безбуксования колес при разработке прочных например мерзлых грунтов.
Описанный процесс происходит при качании рабочего органа непрерывно 40 попеременно с левой и правой сторон е машины.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано например в строительстве. Цель изобретения в повышение надежности работы.
Землеройная машина для отрывки траншей и котлованов содержит базовый тягач 1 смонтированный на базовом тягаче цепной рабочий орган 2 состоящий из бесконечной вращающейся цепи 3 с установленными на ней резцами 4 эвакуатор 5 грунта выполненный например в виде роторного метателя механизм 6 поперечного качания цепного рабочего органа выполненный в виде гидросистемы с двумя гидроцилиндрами 7 и 8 расположенными симметрично продольной оси машины и связанными одними концами с рамой базового тягача а другими с рабочим органом и толкающий механизм 9 выполненный в виде грунтозацепов 10. Каждый грунтозацеп 10 выполнен из подвижной ll и неподвижной 12 частей.связанных между собой посредством горизонтального шарнира 13 одностороннего поворота причем грунтозацепы установлены симметрично продольной оси машины. Эвакуатор грунта выполнен с горизонтальными пазами 14 а неподвижная часть каждого грунтозацепа имеет жестко связанный с ней кронштейн 15 установленный в соответствующем горизонтальном пазу с возможностью фиксированного перемещения Устройство оснащено гидроцилиндром 16.
Рис. 1.7 Патент № 1208147 «Землеройная машина для отрывки траншей и котлованов»
3.3 Рабочий орган землеройной машины
Авт. св. СССР N 702122 кл. E 02 F 506 1975 (прототип).
Рабочий орган землеройной машины содержащий раму с поддерживающей и опорной направляющими ведущее колесо с расположенными на его периферии тяговыми элементами опорное колесо и бесконечную цепь с резцами установленными на каждом звене цепи с помощью гнезд отличающийся тем что каждый тяговый элемент выполнен в виде двух роликов установленных соосно по обе стороны колеса параллельно его оси а на цилиндрической поверхности этого колеса между смежными парами роликов выполнены лыски при этом опорное колесо имеет ступицу цепь выполнена из чередующихся между собой звеньев с одним средним резцом и звеньев с двумя боковыми резцами причем основания звеньев с двумя боковыми резцами имеют П-образную форму в донной части взаимодействующей с поддерживающей и опорной направляющими рамы и стенки в виде эвольвентных зубьев с боковыми поверхностями взаимодействующими со спаренными роликами ведущего колеса и вершинами взаимодействующими с цилиндрическими поверхностями ступицы опорного колеса а у звеньев с одним средним резцом в средней части основания выполнены поперечное углубление в форме участка цилиндрической поверхности радиусом равным радиусу ведущего колеса для взаимодействия с цилиндрической поверхностью последнего и расположенные по краям основания плоские площадки для взаимодействия с поддерживающей и опорной направляющими рамы.
Рабочий орган по п.1 отличающийся тем что звенья цепи с двумя боковыми резцами выполнены разъемными в продольной плоскости.
Рабочий орган по п.1 отличающийся тем что вершины эвольвентных зубьев имеют вогнутую поверхность радиусом равным радиусу ступицы опорного колеса.
Рабочий орган по п.1 отличающийся тем что опорная направляющая рамы выполнена съемной и имеет на наружной боковой поверхности пазы с наклоном в направлении движения цепи и глубиной увеличивающейся от опорной поверхности направляющей к ее свободной поверхности.
Рабочий орган по п.1 отличающийся тем что ступица опорного колеса выполнена в виде двух закрепленных на его боковых плоскостях съемных дисков.
4. Выводы по общей части
Баровые установки используются не только для строительных потребностей но и для вырезания монолитов или блоков из массива твердых пород пример добыча облицовочного камня и т.д.
Ввиду мировых практик и разработок баровые машины имеют множество модификаций и свойств. В зависимости от технологических процессов условий работы и прочих производственных факторов агрегаты данного типа делятся по следующим характеристикам:
по геометрии режущей части;
по наличию направляющих
Существует огромное количество разнообразностей баровых установок и у каждой установки свои особенности недостатки и преимущества.
3.4 Цепной землерезный орган E02F314 РФ 2283399
Цепной землерезный орган включающий приводную звездочку направляющую раму с оголовком и натяжным устройством режущую цепь с резцедержателями и резцами содержащую боковые пластины соединенные осями посредине которых установлены втулки с роликами отличающийся тем что на обоих концах осей за пределами боковых пластин закреплены цевки-бонки с наружными проточками установленные с возможностью вращения при зацеплении с боковыми звездочками выполненной трехрядной приводной звездочки а также при движении цепи вдоль направляющей рамы с возможностью опоры на выступы боковых пластин направляющей рамы и оголовка.
Изобретение относится к области землеройных машин а именно к рабочим органам землерезных машин предназначенных для рытья узких траншей. Техническая задача - повышение КПД и надежности исполнительного органа. Цепной землерезный орган включает приводную звездочку направляющую раму с оголовком и натяжным устройством режущую цепь с резцедержателями и резцами содержащую боковые пластины соединенные осями посредине которых установлены втулки с роликами. На обоих концах осей за пределами боковых пластин закреплены цевки-бонки с наружными проточками установленные с возможностью вращения при зацеплении с боковыми звездочками выполненной трехрядной приводной звездочки а также при движении цепи вдоль направляющей рамы с возможностью опоры на выступы боковых пластин направляющей рамы и оголовка. 3 ил.
Рисунки к патенту РФ 2283399
Изобретение относится к области землеройных машин которые предназначены для рытья узких траншей-щелей а именно к рабочим органам землерезных машин.
Известен баровый исполнительный орган врубовых машин [1 стр.34 рис.17] который используется в качестве исполнительного органа землерезных машин [2 с.10 рис.4 в].
Рабочий орган содержит раму с оголовком режущую цепь с резцами. Каждый резцедержатель цепи имеет с обеих сторон наружные цевки (бонки) представляющие цилиндрические выступы которые входят в зацепление с боковыми зубьями приводной звездочки.
Небольшая ширина цевок определяет их невысокую контактную прочность [3 с.9 10] и высокий износ элементов зацепления: цевок (бонок) - зубьев приводной звездочки. При цельнометаллическом изготовлении цевок с корпусом резцедержателя при наличии трения скольжения в зоне зацепления возникает интенсивный износ элементов. В связи с этим надежность цепного исполнительного органа низкая и не превышает 350 ч. [4]. По критерию износостойкости элементов зацепления: втулка на соединяющей оси между боковыми пластинами - зуб приводной звездочки между боковыми пластинами землерезной цепи Б203Б выполненной на базе гусеничной цепи Т-100 [4 с.5 рис.1] надежность цепного землерезного органа не превышает 600 ч долговечность - 1500-1800 ч.
В качестве прототипа принят известный рабочий орган цепного траншейного транспортного экскаватора [5] на двух осях каждого звена цепи установлено по одному ролику являющемуся элементом зацепления с двухрядной приводной звездочкой. На этих же осях установлены по одному ролику - катку которые при движении цепи перекатываются по опорным направляющим рамы. Однако установка на двух соосных осях каждого звена цепи двух внутренних роликов являющихся элементами зацепления с зубьями двух рядов элементов приводной звездочки и наличие двух внешних опорных катков-роликов увеличивает общее число шарниров в цепи усложняет многоэлементную конструкцию узла снижает к.п.д исполнительного органа и в конечном счете его надежность с повышением энергоемкости резания среды.
Изобретение позволяет устранить эти недостатки.
Технический результат достигается тем что цепной землерезный орган включает приводную звездочку направляющую раму с оголовком и натяжным устройством режущую цепь с резцедержателями и резцами включающую боковые пластины соединенные осями посредине которых установлены втулки с роликами причем новым является то что на обоих концах осей за пределами боковых пластин закреплены цевки выполненные с наружными проточками диаметром "d" причем цевки установлены с возможностью контактирования с зубьями боковых звездочек трехрядной приводной звездочки с возможностью вращения при зацеплении с приводной звездочкой а также при движении вдоль направляющей рамы при опорном контакте с выступами боковых пластин.
На фиг.1 изображен предлагаемый цепной землерезный орган (вид сбоку); на фиг.2 - разрез про А-А этого цепного землерезного органа; на фиг.3 - разрез по Б-Б приводной звездочки этого органа.
Цепной землерезный орган включает направляющую раму 1 оголовок 2 винт 3 и гайку 4 натяжного устройства режущую цепь 5 с резцедержателями 6 и резцами 7 приводную звездочку 8. Режущая цепь 5 включает внешние 9 и внутренние 10 боковые пластины соединительные оси 11 втулки 12 вращающиеся ролики 13 каждого звена цепи. На выступающих за боковые пластины 9 концы осей 11 устанавливаются цевки-бонки-цилиндрические ролики 14 15 которые фиксируются на осях 11 при помощи шайб 16 и винтов 17. Звездочка 8 выполнена трехрядной: средняя часть 18 шириной "в" контактирует при зацеплении с роликом 13 который опирается при движении цепи вдоль рамы 1 на выступ 19; боковые звездочки 20 21 соответственно шириной "в1" "в2" входят в зацепление с цевками-бонками 14 15 в зоне выполненных на их поверхности проточек шириной "в1" "в2" с диаметрами "d".
При движении цепи вдоль рамы цевки-бонки 14 15 перекатываются по опорным поверхностям выступов 22 23 боковых пластин направляющей рамы 1 и оголовка 2. Увеличение контактной линии зацепления за счет выполнения режущей цепи с цевками-бонками 14 15 с проточками шириной "в1" "в2" и зацепляющихся соответственно с боковыми звездочками 20 21 соответственно толщиной "в1" "в2" повышает контактную прочность элементов зоны зацепления режущей цепи соответственно повышает износостойкость и надежность цепного землерезного органа. Движение режущей цепи с перекатыванием роликов 13 и цевок-бонок 14 15 повышает к.п.д. цепного землерезного органа и его надежность.
Размещение боковых пластин 9 10 режущей цепи 5 в пазах направляющей рамы 1 и цевок-бонок 14 15 через проточки шириной "в1" "в2" на выступах 22 23 боковых пластин повышает поперечную устойчивость режущей цепи 5 с резцами 7 также повышает надежность цепного землерезного органа снижает энергоемкость прорезания щелей-траншей.
Сборка цепного землерезного органа производится в следующей последовательности. В корпусе направляющей рамы 1 устанавливается оголовок 2 натяжное устройство в виде винта 3 и гайки 4. Устанавливается режущая цепь 5 с огибанием приводной звездочки 8 направляющей рамы 1 с оголовком 2. Предварительно звенья цепи собираются из элементов: оси 11 втулки 12 боковых пластин 9 10 роликов 13. На концах оси 11 фиксируются при помощи шайб 16 и винтов 17 цевки-бонки 14 15.
Принцип работы цепного землерезного органа щелерезной машины заключается в следующем.
При включении механизма привода машины приводится во вращение приводная звездочка 8 зубья которой зацепляясь с роликами 13 и цевками-бонками 14 15 перемещают цепь с резцами.
Происходит прорезание щели-траншеи в массиве. Как ролики 13 так и цевки-бонки 14 15 выполняют функции элементов зацепления с зубьями приводной звездочки 8 и опорных элементов цепи с направляющей рамой повышают к.п.д. и надежность цепного землерезного органа за счет увеличенной контактной линии в зоне зацепления с установкой цевок-бонок повышающих при этом поперечную устойчивость цепи с резцами. Это снижает энергоемкость прорезания щелей-траншей.
Изобретение относится к горно-добывающей промышленности а именно к камнерезным машинам. Цепной бар камнерезной машины содержит раму головной ролик приводную звездочку с равномерно размещенными по ее контуру циркульными впадинами и режущую цепь звенья которой выполнены в виде соединенных друг с другом шарнирами чередующихся плоских пластин и дисков с твердосплавными зубьями. На каждом диске в зоне крепления твердосплавного зуба образован сегментный срез основание которого расположено параллельно осям шарниров диска а геометрическая ось диска расположена между основанием сегментного среза и осями шарниров диска на расстоянии e = 001 - 01D от оси диска где D - диаметр диска. Внешний диаметр приводной звездочки превышает диаметр окружности проведенной через ее впадины в 11 - 15 раза. Технический результат - увеличение срока службы за счет повышения динамической устойчивости инструмента при его работе. 1 з.п.ф-лы 2 ил.
Изобретение относится к области горнодобывающей промышленности и строительства и может быть применено при добыче крупных блоков и их распиловке.
Известен цепной бар камнерезной машины выполненный в виде рамы с приводной звездочкой и цепью несущей на своих звеньях обрабатывающий инструмент. Цепь выполнена в виде чередующихся тяговых и рабочих звеньев огибающих приводную звездочку зубья которой входят в зазоры между шарнирами тяговых звеньев. Обрабатывающий инструмент закреплен на рабочих звеньях имеющих форму брусков с выфрезерованными в торцах пазами в которые входят концы тяговых звеньев (PCT заявка WO 8801559 от 1988 г. МКИ B 28 D 108).
Известен также цепной бар камнерезной машины рабочая цепь которого состоит из двух типов звеньев: центральные звенья несут рабочий инструмент расположенные по обе стороны от рабочего звена тяговые звенья соединены с рабочим звеном шарнирами. На поверхности звеньев обращенных в сторону приводной звездочки выполнены впадины посредством которых обеспечивается перемещение цепи во время рабочего процесса (ФРГ OS 3413513 от 1985 г. МКИ B 28 D 108).
Наиболее близким аналогом принимаемым за прототип заявленному устройству является цепной бар камнерезной машины содержащий раму головной ролик приводную звездочку с равномерно размещенными по ее контуру циркульными впадинами и режущую цепь звенья которой выполнены в виде соединенных друг с другом шарнирами чередующихся плоских пластин и дисков с твердосплавными зубьями. Оси крепления шарниров на звеньях цепи и оси дисковых звеньев расположены в одной плоскости. Радиус дисков совпадает с радиусом циркульных впадин приводной звездочки (ФРГ OS 3446986 от 1986 г. МКИ B 28 D 108).
Недостатком всех описанных аналогов включая прототип является неустойчивость работы камнерезной машины из-за динамических нагрузок возникающих при работе баровой цепи.
Задача изобретения состоит в повышении динамической устойчивости инструмента при его работе и как следствие увеличение срока службы машины.
Эта задача решается тем что цепной бар камнерезной машины содержит раму головной ролик приводную звездочку с равномерно размещенными по ее контуру циркульными впадинами и режущую цепь звенья которой выполнены в виде соединенных друг с другом шарнирами чередующихся плоских пластин и дисков с твердосплавными зубьями. На каждом диске в зоне крепления твердосплавного зуба образован сегментный срез основание которого расположено параллельно осям шарниров диска а геометрическая ось диска расположена между основанием сегментного среза и осями шарниров диска на расстоянии e = 001 - 01D от оси диска где D - диаметр диска. Кроме того внешний диаметр приводной звездочки превышает диаметр окружности проведенной через ее впадины в 11 - 15 раза.
Сопоставительный анализ заявленного устройства с прототипом показывает что оно отличается тем что на каждом диске в зоне крепления твердосплавного зуба образован сегментный срез основание которого расположено параллельно осям шарниров диска а геометрическая ось диска расположена между основанием сегментного среза и осями шарниров диска на расстоянии e = 001 - 01D от оси диска где D - диаметр диска. Внешний диаметр приводной звездочки превышает диаметр окружности проведенной через ее впадины в 11 - 15 раза.
Этот анализ позволяет сделать вывод о наличии новизны в заявленном устройстве.
Сравнение предложенного цепного бара с другими устройствами аналогичного назначения показывает что образование сегментного среза на дисках несущих твердосплавный инструмент смещение оси дисков относительно осей их шарнирного крепления с соседними элементами цепи а также приведенное соотношение внешнего диаметра приводной звездочки к диаметру окружности проведенной через ее впадины позволяет снизить динамические нагрузки на саму цепь и на камнерезную машину в целом.
Это сравнение показывает что предложенное устройство позволяет решить поставленную техническую задачу и получить новый ранее неизвестный технический эффект т.е. превысить известный технический уровень.
Изобретение поясняется примером его выполнения. На чертежах изображено:- на фиг. 1 - общий вид цепного бара;- на фиг. 2 - узел приводной звездочки.
Цепной бар камнерезной машины выполнен в виде рамы 1 на которой закреплены головной диск 2 и приводная звездочка 3. По контуру приводной звездочки равномерно размещены циркульные впадины 4. Режущая цепь 5 огибает головной ролик и приводную звездочку. Режущая цепь состоит из двух типов звеньев: плоских пластин 6 и плоских круглых дисков 7 на которых закреплены твердосплавные зубья 8. Пластины и диски цепи соединены друг с другом шарнирами 9. На каждом диске в зоне крепления твердосплавного зуба образован сегментный срез основание 10 которого расположено параллельно осям 11 шарниров диска а геометрическая ось 12 диска расположена между основанием сегментного среза и осями шарниров диска на расстоянии e = 001 - 01D от оси диска где D - диаметр диска. Внешний диаметр приводной звездочки "A" превышает диаметр "a" окружности проведенной через ее впадины в 11 - 15 раза.
Цепной бар работает следующим образом: при вращении приводной звездочки 3 впадины 4 входят в зацепление с круглыми дисками 7 на которых установлены твердосплавные зубья 8 и приводят во вращение режущую цепь 5. Благодаря тому что диски 7 выполнены с сегментными срезами консоль выступающих зубьев сокращается что снижает динамическую нагрузку на цепь и ослабляет ее вибрацию. Кроме того смещение оси 12 крепления дисков относительно осей 11 межзвеньевых шарниров 9 снижает возможность вращательного колебания дисков под воздействием усилий резания что также способствует решению поставленной задачи. На практике величина "e" составляет 3-8 мм и зависит от длины толщины цепного бара и диаметра дисков.
Конструкторская часть
1. Расчет основных параметров баровой установки.
Длина бара определяется следующей зависимостью:
где Hщ – глубина прорезаемой щели м; Hщ = 14 м;
Hп – минимальная высота приводного вала режущей цепи над уровнем грунта м. Это значение принимаем как у аналога. Тогда Hп = 0725 м;
– угол наклона бара к вертикали град.; = 30°.
где Bщ – ширина прорезаемой щели м; Bщ = 03 м;
nл – число линий резания.
Число линий резания найдем по теории подобия:
где nл.пр nл.ан – число линий резания соответственно проектируемой машины и аналога; nл.ан = 9;
Bщ.пр Bщ.ан – ширина прорезаемой щели соответственно проектируемой машины и аналога м; Bщ.ан = 014м.
nл.пр=nл.анBщ.прBщ.ан=903014=643.
Т.к. на большинстве машин применяют семи- и девятилинейные цепи
[3 с. 194] то принимаем nл = nл.пр = 7. С учетом этого
Толщина реза (стружки) определяется выражением:
где Sср – средняя величина сечения среза м2 Sср = 00002 000035 м2 [13 с. 166].
Аналог имеет при длине бара Lб.ан = 2 м длину цепи Lц.ан = 5244 м. Тогда в нашем случае длина цепи составит
Шаг цепи составляет tц = 0076 мм. Тогда количество кулачков в цепи
Принимаем zк = 89. Уточним длину цепи:
На практике бесковшовые цепные траншеекопатели проектируются с использованием нескольких схем расстановки резцов на исполнительном органе. Наибольшее распространение получила схема – симметричная «елочка» (рисунок 3) [15 с. 12].
Рисунок 3 – Схема расстановки зубков баровой цепи
Определим количество режущих зубков на одной линии резания zл.
Как видно из рисунка 3 на каждой линии резания зубок устанавливается через 3 кулачка на 4. Тогда
Скорость резания (цепи) аналога составляет 25 – 35 мс. Для разрабатываемой машины принимаем это значение таким же т.е.
Тогда рабочая скорость передвижения машины
Массу машины рассчитаем следующим образом. Т.к. и проектируемая машина и аналог имеют одинаковое шасси а также снабжены одним и тем же бульдозерным отвалом то их массы будут различаться только за счет массы барового рабочего органа (вместе с трансмиссией и крепежными деталями и механизмами управления). Таким образом масса барового рабочего органа аналога составит:
где M – масса машины кг; M = 6500 кг;
mб.от – масса бульдозерного отвала кг; mб.от = 700 кг;
mш – масса шасси кг. Т.к. шасси – ПУМ-800 то mш = 3700 кг.
Тогда масса барового рабочего оборудования аналога
По теории подобия определим массу бара проектируемой машины
Из формулы (2.11) общая масса проектируемой машины составит
Мощность двигателя баровой машины должна быть больше суммы мощностей затрачиваемых на привод рабочего органа привод ходового устройства на заглубление и подъем рабочего органа преодоление подъемов и уклонов [3].
4.1 Расчет затрат мощности на привод рабочего оборудования
Для начала определим теоретическую производительность баровой машины по формуле:
где Fщ – площадь поперечного сечения щели м2;
Тогда теоретическая производительность
Затраты мощности на привод рабочего органа складываются из затрат на разработку грунта на подъем грунта до точки разгрузки и разгон грунта на сопротивление трению грунта о грунт.
Следующая формула учитывает все эти составляющие:
где K – удельное сопротивление резанию МПа; K = 7 МПа для грунтов VII категории [10 табл. 2.19];
ρ – плотность грунта кгм3. Для грунта VII категории ρ = 2400 кгм3 [9 табл. 1.16];
Hр – высота подъема грунта от поверхности земли до уровня разгрузки м. Т.к. разгрузка грунта может происходить в любой точке между поверхностью земли и наивысшей точкой цепи принимаем Hр = Hп = 0725 м.
ρв – угол внутреннего трения грунта град. Для грунта VII категории ρв = 40° [9 табл. 1.16];
ц – КПД цепного рабочего органа; ц = 07 [9 табл. 1.16];
α – угол наклона траектории режущей кромки резца.
4.2 Расчет затрат мощности на привод ходового устройства
Мощность затрачиваемая на передвижение машины определяется по формуле:
где Wк – горизонтальная составляющая сопротивления резанию кН;
Wт – сопротивление трения грунта о грунт забоя кН;
Wпер – сопротивление передвижению машины кН;
vр.п – скорость рабочего передвижения машины мч; vр.п = 913 мч;
х – КПД колесного ходового устройства; х = 085.
Горизонтальная составляющая сопротивления резанию равна
Сопротивление трению грунта о грунт забоя равно
Сопротивление передвижению машины определяется по формуле:
где f – коэффициент сопротивления передвижению. Для колесного хода и грунта VII категории f = 011 [9 табл. 1.16];
Тогда по формуле (3.6) мощность затрачиваемая на передвижение машины
Расчет затрат мощности на управление рабочим органом
5.1 Составление гидравлической схемы
Составим гидравлическую схему управления рабочим органом. Рабочий орган будет управляться одним силовым гидроцилиндром который будет приводиться в действие гидронасосом а управляться золотниковым гидрораспределителем. Гидравлическая схема представлена на рисунке 4.
Рабочая жидкость из бака 1 насосом 2 подается по трубопроводу в золотниковый трехпозиционный гидрораспределитель 3. Гидрораспределитель в позиции a подает жидкость в поршневую область гидроцилиндра 4 а жидкость выходящая при этом из штоковой области идет на слив в бак при этом шток гидроцилиндра выдвигается. В позиции с наоборот жидкость подается в штоковую область а из поршневой выходит на слив и шток гидроцилиндра втягивается. Позиция b является нейтральной. В этом случае жидкость из гидрораспределителя сразу подается в сливной патрубок.
В схеме предусмотрен предохранительный клапан 5 который настроен на максимально допустимое давление в системе и при его увеличении он открывается понижая давление до допустимого.
Двусторонний гидрозамок 6 перекрывает обе гидролинии идущие к гидроцилиндру. Он не пропускает жидкость при отсутствии управляющего воздействия ни в одной из линий а при его наличии пропускает в жидкость в обоих направлениях в обоих гидролиниях. Он установлен для надежной фиксации и предотвращения самопроизвольного рабочего органа машины при нейтральном положениигидрораспределителя.
Рисунок 4 – Гидравлическая схема управления рабочим органом:
– гидробак; 2 – насос; 3 – гидрораспределитель; 4 – гидроцилиндр; 5 – предохранительный клапан; 6 – гидрозамок; 7 – фильтр рабочей жидкости.
В сливной линии установлен фильтр 7 для очистки рабочей жидкости. Он установлен в паре с предохранительным клапаном. При забивании фильтра или других причинах повышения давления клапан срабатывает и пускает жидкость в бак минуя фильтр тем самым предохраняя гидросистему от повреждений.
5.2 Определение усилия в гидроцилиндре
Для определения мощности затрачиваемой на подъемопускание бара подберем для начала гидроцилиндр управления баром. Для этого согласно [10 с. 182] определим усилие в гидроцилиндре в следующих расчетных положениях:
Рабочее положение рама рабочего органа опущена на максимальную глубину под углом 30° к вертикали. Гидроцилиндр подъема бара находится в запертом положении.
Рабочее положение по п. 1. Встреча рабочего органа на максимальной глубине с непреодолимым препятствием.
Транспортное положение. Рама рабочего органа поднята на максимальную высоту под углом 60° к горизонту.
Перевод рабочего органа из транспортного положения в рабочее. Рама расположена горизонтально.
Заглубление рабочего органа.
Рассмотрим нагрузки возникающие в указанных положениях. Схемы расчетных положений приведены в приложении А.
Положение 1. На рабочий орган действует усилие гидроцилиндра Pц горизонтальная и вертикальная составляющие усилия резания Rг Rв сила тяжести рабочего оборудования (бара) Gб.
Горизонтальная составляющая усилия резания была определена по формуле (3.7) и составляет
Тогда вертикальная составляющая равна
Т.к. гидроцилиндр управляет лишь баром а не всей навесной установкой то сила тяжести рассматриваемая при дальнейших расчетах будет приниматься следующей:
Из суммы моментов действующих сил относительно точки A определим усилие в гидроцилиндре.
Положение 2. На рабочий орган действуют усилие гидроцилиндра Pц сила тяжести рабочего органа Gб и реакция от препятствия Tр которая определяется по формуле:
где Tмакс – максимальное тяговое усилие развиваемое базовым трактором с учетом пригрузки от силы тяжести навесного оборудования и вертикальной составляющей сил резания Н.
Машина развивает максимальное тяговое усилие при максимальном крутящем моменте на двигателе и наибольшем передаточном числе трансмиссии т.е.
где – максимальный крутящий момент на двигателе Нм; Нм;
т – КПД трансмиссии; т = 085 [10 с. 26];
Rк – радиус приводного колеса м; Rк = 078 м.
Наибольшее передаточное число трансмиссии для трактора МТЗ-82.1:
где u1 – передаточное число 1-ой передачи трансмиссии; u1 = 13342;
uп.р – передаточное число понижающего редуктора; uп.р = 135.
Тогда максимальное тяговое усилие
Проверим выполнение условия
где Pсц – сила сцепления ходового оборудования с опорной поверхностью Н;
φсц – коэффициент сцепления пневмоколесного хода. Для грунта IV категории φсц = 032 [9 табл. 1.16];
Gсц – сцепная сила тяжести Н. Для пневмоколесного хода:
где B – число ведущих осей машины; B = 2;
A – общее число осей машины; A = 2.
Сила тяжести машины с рабочим оборудованием
Сцепная сила тяжести машины
Проверим условие (2.17):
Условие выполняется.
Тогда по выражению (3.14)
Положение 3. На рабочий орган действуют усилие в цилиндре Pц и сила тяжести рабочего органа Gб.
Положение 4. На рабочий орган действуют усилие в цилиндре Pц и сила тяжести рабочего органа Gб.
Положение 5. Рассматривается резание грунта одним кулачком при максимальной глубине резания. На рабочий орган действует усилие гидроцилиндра Pц горизонтальная и вертикальная составляющие усилия резания Pг Pв сила тяжести рабочего оборудования (бара) Gб.
Силы Rг и Rв определим по методике Н.Г. Домбровского [7 с. 15]. Т.к. наибольшее количество резцов в одном кулачке составляет 2 то
где kр – коэффициент удельного сопротивления резанию МПа. Для грунта VII категории kр = 25 МПа [7 табл. 1.1].
Вертикальная составляющая усилия резания определяется как часть горизонтальной составляющей:
Знак “–“ означает что усилие в гидроцилиндре направлено в противоположную сторону принятому направлению.
Таким образом подбор гидроцилиндра будет осуществлять по следующему значению усилия:
5.3 Подбор гидроцилиндра
Ход штока гидроцилиндра определяем графически вычертив его положение в крайних точках движения. Ход штока составляет
В соответствии с ГОСТ 12445-80 из стандартного ряда [4 с. 8] учитывая ОСТ 22-1417-79 для гидроцилиндров двухстороннего действия [4 с. 89] принимаем номинальное давление в гидросистеме
Т.к. гидроцилиндр используется для привода рабочего органа довольно большой массы то чтобы не применять гидроцилиндр с торможением (демпфированием) поршня в конце хода скорость его перемещения должна быть меньше 03 мс [4 с. 250]. Поэтому принимаем скорость перемещения штока гидроцилиндра
Определим перепад давления на гидроцилиндре
Диаметр поршня определим по формуле:
где φ – отношение площадей поршня и штока гидроцилндра. Для гидроцилиндра двухстороннего действия φ = 16 [4 с. 90];
гм.ц – гидромеханический КПД гидроцилиндра; гм.ц = 095 [4 с. 250].
По значениям номинального давления в гидросистеме ходу штока и диаметру поршня по ОСТ 22-1417-79 [4 с. 89] выбираем гидроцилиндр типоразмера 2.16.0.У-80×50×560. Гидроцилиндр исполнения 2 (на проушине с шарнирным подшипником и цапфах на корпусе – для крепления на кронштейне машины) на номинальное давление 16 МПа без тормозных устройств поршня в конечных положениях для умеренного климата диаметр поршня Dп – 80 мм диаметр штока dш – 50 мм ход штока xш.г – 560 мм.
5.4 Выбор гидронасоса
Определим расход рабочей жидкости потребляемой гидроцилиндром по формуле:
Рабочий объем насоса определяют исходя из необходимости обеспечения максимальной подачи
где Qн – необходимая подача насоса м3с; Qн = Qц = 4610-4 м3с;
nн – частота вращения вала насоса обмин;
Vн – объемный КПД насоса; Vн = 095 [4 с. 280].
Т.к. частота вращения вала насоса не задана то ориентировочно принимаем ее равной nн = 1000 об.мин.
Тогда рабочий объем насоса
Выбираем аксиально-поршневой нерегулируемый насос типа 210.16 со следующими параметрами [4 табл. 3.3]: Vн = 281 см3; pном = 16 МПа; pma nном = 1920 об.мин; nma nm полный КПД н = 091.
Т.к. номинальная частота вращения двигателя базового трактора составляет nc.у = 2200 об.мин то передаточное число привода насоса составляет
Мощность гидронасоса
5.5 Определение затрат мощности
Затраты мощности на привод гидронасоса определим по формуле:
где пр – механический КПД привода насоса. Принимаем пр = 085.
Таким образом все затраты мощности машины мы определили. Проверим достаточно ли мощности двигателя базовой машины для покрытия этих затрат по условию:
где Nс.у – мощность силовой установки кВт; Nс.у = 596 кВт.
Таким образом условие баланса мощностей выполняется и мощности силовой установки базовой машины достаточно на покрытие всех потерь при работе машины.
РАСЧЕТ ПРИВОДА РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
6.1 Кинематический расчет
Баровая цепь приводится от вала отбора мощности базового трактора на первой из двух передач. При этом частота вращения nI = 570 об.мин. Далее мощность передается через предохранительную муфту на ведущий вал одноступенчатого конического редуктора. Ведущая звездочка баровой цепи установлена на ведомом валу редуктора. Схема привода бара представлена на рисунке 10.
Как было определено по выражению (3.3) мощность затрачиваемая на привод рабочего органа составляет Nп.р.о = 3838 кВт. Тогда мощность на ВОМ:
Рисунок 10 – Схема привода баровой цепи
Определим мощности на валах редуктора.
Мощность на ведущем валу редуктора (вал II)
где м – КПД кулачковой предохранительной муфты; м = 098
п.к – КПД пары подшипников качения; оп = 099
Мощность на ведомом валу редуктора (вал III) и на звездочке цепи
где з – КПД зубчатой передачи; з = 095 [8 табл. 1.1].
Частота вращения ведущего вала редуктора равна частоте вращения вала отбора мощности т.е.
Частота вращения выходного вала редуктора (звездочки цепи)
где vр – скорость резания (цепи) мс; vр = 3 мс;
Dзв – делительный диаметр звездочки бара мм. Принимаем его значение как у аналога Dзв = 300 мм.
Необходимое передаточное число редуктора
Крутящий момент на валу определяется по формуле:
Тогда для валов привода:
Ориентировочный диаметр вала мм определяется по формуле:
где [] – допускаемое напряжение кручения МПа; [] = 12 МПа [8 с. 193].
Выбор материалов и определение допускаемых напряжений
Желая получить сравнительно небольшие габариты и невысокую стоимость редуктора выбираем для изготовления колеса и шестерни сравнительно недорогую легированную сталь 40Х. Назначаем [6 табл. 4.4] для колеса термообработку: улучшение 230 260 HB в = 850 МПа т = 550 МПа для шестерни – улучшение 260 280 HB в = 950 МПа т = 700 МПа. При этом обеспечивается приработка зубьев.
Определим допускаемые контактные напряжения.
Допускаемые контактные напряжения определяются по формуле:
где H0 – предел контактной выносливости МПа. Для колеса [6 табл. 4.4]
SH – коэффициент безопасности; SH = 11 [6 табл. 4.4];
KHL – коэффициент долговечности.
Расчетное число циклов напряжений при постоянном режиме нагрузки для колеса:
где n – частота вращения колеса обмин; n = nIII = 191 обмин;
tΣ – суммарный срок службы ч. Принимаем как наработку до капитального ремонта для врубовой машины tΣ = 8000 ч [14 с. 73];
с – число зацеплений зуба за один оборот колеса с = 1.
Эквивалентное число циклов до разрушения
где KHE – коэффициент режима нагрузки. При режиме нагружения II KHE = 025 [6 табл. 4.3].
Число циклов при которых наступает усталость [6 рис. 4.6 б] при твердости зубьев колеса 240 HB NH0 = 15 107.
Для колеса NHE > NH0. Так как шестерня вращаются быстрее то для нее также NHE > NH0. В этом случае кривая усталости в длительно работающих передачах приближенно параллельна оси абсцисс. Это значит что на этом участке предел выносливости не изменяется а коэффициент долговечности всех колес KHL = 1.
Допускаемые контактные напряжения при расчете на усталость определяем по материалу колеса как более слабому:
Определим допускаемые напряжения изгиба.
Допускаемые напряжения изгиба определяются по формуле:
где F0 – предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба МПа. Для колеса [6 табл. 4.5]
SF – коэффициент безопасности SF = 175 [6 табл. 4.5];
KFC – коэффициент учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки. Т.к. нагрузка односторонняя то KFC = 1;
KFL – коэффициент долговечности. Определяется аналогично KHL но базовое число циклов рекомендуется принимать .
где KFE – коэффициент режима нагрузки. При режиме нагружения II KFE = 014.
Т.к. NFE = 129 106 > NF0 = 4 106 то принимаем KFL = 1.
Тогда допускаемые напряжения изгиба:
Определим допускаеме напряжения при кратковременной перегрузке
Предельные контактные напряжения [6 табл. 4.5]:
Предельные напряжения изгиба:
6 Расчет зубчатых колес
Предварительное значение диаметра внешней делительной окружности шестерни мм
где T1 – крутящий момент на шестерне Нм; T1 = 5304 Нм.
При твердости зубьев шестерни и колеса 350 HB коэффициент K = 30.
Для прямозубых колес коэффициент .
Окружная скорость на среднем делительном диаметре (при Kbe = 0285):
По найденному значению окружной назначаем 7-ю степень точности по ГОСТ 1643-81 [8 табл. 2.5].
Уточняем предварительно найденное значение диаметра внешней делительной окружности шестерни мм:
где KH – коэффициент внутренней динамической нагрузки. Условно принимая точность на степень выше (т.е. 8-ю) при окружной скорости 5 мс и твердости зубьев 350 HB KH = 124 [8 табл. 2.6].
KH – коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий. Для колес с прямыми зубьями
где – коэффициент выбираемый [8 табл. 2.7] для цилиндрических зубчатых передач в зависимости от отношения . Так как ширина зубчатого венца и диаметр шестерни еще не определены значение этого коэффициента вычисляем ориентировочно:
При найденном значении bd и твердости 350 HB .
Тогда по формуле (5.19)
Угол делительного конуса шестерни
Внешнее конусное расстояние
Ширина зубчатого венца
Внешний торцовый модуль передачи
где KF – коэффициент внутренней динамической нагрузки. Для прямозубых конических колес 8-й степени точности при твердости 350 HB и окружной скорости 5 мс KF = 148 [8 табл. 2.9];
KF – коэффициент учитывающий неравномерное распределение напряжений у основания зубьев по ширине зубчатого венца. Для конических передач с прямыми зубьями
Для прямозубых колес .
Вместо [F] в формулу подставляют меньшее из значений [F]1 и [F]2 т.е.
Выбираем стандартный модуль me = 5 мм [8 с. 22].
Определим число зубьев шестерни и колеса и фактическое передаточное число
Фактическое передаточное число
Определим кончательные значения размеров колес
Угол делительного конуса:
Делительный диаметр:
где xe2 = - xe1 = - 024 [8 табл. 2.12].
Проверим зубья колес по контактным напряжениям
Расчетное контактное напряжение
Условие прочности зубьев колес по контактным напряжениям выполняется.
Проверим зубья колес по напряжениям изгиба
Напряжение изгиба в зубьях колеса
Напряжения изгиба в зубьях шестерни
Значения коэффициентов YFS1 и YFS2 принимаем следующие [8 табл. 2.10]:
при z2 100 и xe2 - 02 YFS2 = 362.
Условия прочности зубьев по напряжениям изгиба выполняются для обоих колес.
Проверим прочность зубьев при действии пиковой нагрузки
Целью расчета является предотвращение остаточных деформаций или хрупкого разрушения поверхностного слоя или самих зубьев при действии пикового момента Tпик. Действие пиковых нагрузок оценивают коэффициентом перегрузки:
где T – номинальный момент по которому проводят расчеты на сопротивление усталости; T = T1 = 5304 Нм.
В рассматриваемом приводе Tпик не превышает 2T т.е. максимальное значение коэффициента перегрузки Kпер = 2.
Контактное напряжение при кратковременном действии пикового момента:
где [H]max – минимальное из [H]max 1 и [H]max 2 т.е. [H]max = 1540 МПа.
Напряжения изгиба при действии пикового момента:
Условия прочности зубьев колес при действии пиковой нагрузки по контактным напряжениям и напряжениям изгиба выполняются.
4. Выводы по конструкторской части.
Произвели анализ конструкции и выбор основных параметров баровой установк. В ходе расчетов я расчитал все основые параменты баровой установки. Также выбрал необходимый материал для работы с выбронными категориями грунтов.
1. Расчет производительности молотковой дробилки
Теоретическая производительность.
где: -эмпирический коэффициент который зависит от типа и размеров ножей физико-механических свойств грунтов (вид прочность крупность и др.); для сит с размером отверстий до 3 мм; для чешуйчатых сит с размером отверстий от 3 до 10 мм (меньшие размеры принимают для сит с меньшими размерами отверстий);
-плотность измельчаемого продукта ;
L-длина бара м; L=14.
Qт=1.510-47000.3420.17686.4=1.4кгс=5 тч
Техническая производительность.
где: Qт – теоретическая производительность;
Kн – коэффициент неравномерности ( Kн = 0.5).
Эксплуатационная производительность.
где: Kн- коэффициент неравномерности (Kн = 0.75).
Qэксп=2.50.75=1.875 тч
2. Выводы по технологической части.
Данная баровая имеет производительность 5 тч для увеличения производительности данной установки необходимо увеличить скорость цепи.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАШИНЫ
1 Общие требования безопасности
К самостоятельной работе в качестве машиниста на баровой машине допускаются лица не моложе 18 лет прошедшие специальную подготовку имеющие удостоверение на право управления этой машиной выданное квалификационной комиссией ознакомленные с заводской инструкцией по эксплуатации и обслуживанию баровых машин а также прошедшие вводный инструктаж по технике безопасности на рабочем месте. Инструктаж по технике безопасности на рабочем месте необходимо проводить при каждом изменении условий работы но не реже двух раз в год.
Прежде чем приступить к работе машинист баровой машины обязан тщательно осмотреть машину и убедиться в ее исправности.
Запрещается выезжать на работу при наличии каких-либо неисправностей машины: при неисправности двигателя рулевого управления и ходовой части муфты сцепления тормозного устройства муфты управления; топливных баков топливопроводов и карбюраторов (подтекание топлива).
Каждая баровая установка должна быть закреплена приказом (распоряжением) за определенным машинистом.
Запрещается приступать к работе на незакрепленной машине или на машине закрепленной за другим машинистом.
При использовании машин должна быть обеспечена обзорность рабочей зоны с рабочего места машиниста. В том случае когда машинист управляющий машиной не имеет достаточного обзора или не видит рабочего подающего ему сигналы между машинистом и рабочим сигнальщиком необходимо устанавливать двухстороннюю радиосвязь.
Лица работающие на строительных и дорожных машинах должны быть обеспечены спецодеждой предусмотренной действующими нормами: полукомбинезон хлопчатобумажный рукавицы комбинированные. Зимой дополнительно куртка и брюки на утепляющей прокладке валенки.
Для безопасной работы в темное время суток машины должны быть оснащены исправными светильниками (фарами).
При проведении работ под линиями электропередачи должны соблюдаться расстояния указанные в таблице 3 от наиболее высокой части баровой машины до электропередачи.
Таблица 3 – Расстояния от наиболее высокой части баровой машины
Запрещается во время работы смазывать и крепить детали заправлять регулировать и очищать от грязи отдельные узлы.
Открывать крышку радиатора неохлажденного двигателя следует обязательно в рукавицах или используя концы и ветошь.
При открывании крышки радиатора лицо необходимо держать подальше от заливной горловины радиатора и находиться с наветренной стороны. Необходимо также соблюдать осторожность при сливе горячей воды из радиатора.
Запрещается во время работы двигателя регулировать натяжение ремня вентилятора и производить какие-либо ремонтные работы.
2 Требования безопасности перед началом работ
Перед запуском двигателя необходимо:
осмотреть основные узлы и элементы баровой машины и убедиться в их исправности;
убрать посторонние предметы на колесах вращающихся деталях в двигателе коробке передач бортовых передачах и заднем мосту;
убедиться сто рычаг переключений скоростей находится в нейтральном положении;
вытереть насухо все наружные части машины на которые попали бензин или масло;
проверить натяжение режущей цепи бара и при необходимости натянуть ее;
опустить и поднять бар включить и проверить движение цепи бара.
Перед началом работы машинист баровой установки должен ознакомиться с зоной производства работ: рельефом местности выяснить и установить местонахождение подаваемых коммуникаций линий электропередач.
Если в радиусе выполнения работ имеются подаваемые коммуникации и сооружения работы должны выполняться под руководством ИТР. Все подаваемые сооружения (кабели трубопроводы колодцы) препятствующие производству работ должны быть предварительно обозначены специальными знаками.
Запрещается заводить перегретый двигатель во избежание обратного удара от преждевременной вспышки (вследствие самовоспламенения рабочей смеси).
При заправке запрещается курить зажигать спички и пользоваться другими видами открытого огня. Нельзя открывать металлическую тару с ЛВЖ ударами металлических предметов по пробке во избежание возможности воспламенения горючего.
Перед началом движения машинист баровой установки должен:
убедиться в отсутствии людей на пути движения;
осмотреть путь движения и дать предупредительный сигнал.
3 Требования безопасности во время работы
Во время работы машинист обязан:
передвигаться по строительной площадке и производить работу только в местах указанных прорабом или мастером и строго выполнять разбивочные знаки отклонение которых может привести к аварии;
выполнять работу только в местах указанных руководителем работ и строго придерживаться разбивочных знаков отклонение от которых может привести к аварии;
перед началом передвижения а также перед поворотом убедиться в отсутствии на пути препятствий или посторонних предметов после чего дать предупредительный сигнал;
при выполнениии работ на участке где имеются подземные коммуникации работы должны выполняться под непосредственным руководством мастера.
Во время работы запрещается:
передавать управление другому лицу или перевозить в кабине машины людей кроме лиц которые проходят практику;
сидеть и стоять на раме и других частях машины;
стоять вблизи колес машины;
оставлять машину с работающим двигателем;
При трогании с места повороте и остановке машины машинист баровой установки должен дать предупреждающие сигналы рабочим находящимся на пути движения.
Перед нарезкой щели для прокладки кабеля необходимо расчистить трассу от снега.
При передвижении машины вблизи траншей котлованов необходимо учитывать призму обрушения грунта. Расстояние от края гусениц или колес до бровки выемки должно быть не менее 1 м.
Рабочая зона машины в темное время суток должна быть освещена. Норма освещенности в соответствии с правилами по проектированию электрического освещения строительных площадок.
При неисправности и по окончании рытья траншеи перед установкой рабочего органа в транспортное положение необходимо произвести следующие операции:
вывести рабочий орган из траншеи при помощи гидроцилиндра а в случае неисправности цилиндра ходом трактора;
выжать муфту сцепления;
выйти из трактора и отключить специальным устройством редуктор баровой установки фиксируя фиксатором рычаг в положение отключено;
закрепить рабочий орган в транспортном положении фиксатором.
Движение машины в транспортном положении с включенной режущей частью запрещается.
При замене зубков сварке кулаков смазке и креплении стрелы необходимо отключать муфту сцепления и редуктор баровой установки.
При использовании машин в режимах установленных эксплуатационной документацией уровни шума вибрации запыленности загазованности не должны превышать значений установленных ГОСТ 12.1003-83 ГОСТ 12.1012-78.
При техническом обслуживании машин с электроприводом должны быть приняты меры не допускающие случайной подачи напряжения на ремонтируемое оборудование (пусковые устройства закрыты на замок и на них вывешены запрещающие знаки безопасности: «не включать – работают люди!»).
При движении под уклон обязательно включать первую скорость. При переключении скоростей следует обязательно затормозить трактор. При движении на подъем переключать скорости запрещается.
Запрещается передвижение трактора поперек крутых склонов угол наклона которых превышает 30°.
Прежде чем сойти с трактора необходимо поставить рычаг переключения скоростей в нейтральное положение и включить тормоз.
При встречном разъезде тракторов необходимо соблюдать интервал между машинами не менее 2 м.
Не допускается работа баровой установки без ограждения движущихся деталей (приводного ремня шарнирного соединения приводного вала вала отбора мощности и др.).
Если в радиусе выполняемой работы имеются подземные сооружения и коммуникации работы должны выполняться под непосредственным руководством мастера или производителя работ. Все подземные сооружения (кабели трубопроводы колодцы и пр.) препятствующие производству работ должны быть предварительно обозначены вешками с соответствующими надписями.
При обнаружении на разрабатываемом участке подземных коммуникаций и сооружений не предусмотренных проектом производства работ машинист обязан немедленно приостановить работу и сообщить об этом мастеру или производителю работ.
В зимнее время года для предохранения стекол кабины от замерзания их следует протирать смесью соли с глицерином.
При отсутствии кабины машинист должен иметь защитные очки предохраняющие глаза от пыли в жаркое время года необходимо устанавливать зонт для защиты от действия солнечных лучей.
Крутые повороты машины разрешаются только на первой скорости; выполнять команду "стоп" следует немедленно кем бы она ни подавалась.
Запрещается работать на машинах без действующего сигнального устройства.
4 Требования безопасности в аварийной ситуации
При возникновении аварийной ситуации необходимо:
немедленно прекратить работы и известить ответственного за производство работ (мастера прораба начальника участка);
под руководством ответственного за производство работ принять меры по устранению причин аварии.
В случае получения травмы работу прекратить сообщить ответственному за производство работ и обратиться в медпункт.
При просадке или сползании грунта машинисту следует прекратить работу отъехать от этого места на безопасное расстояние и доложить о случившемся руководителю работ.
5 Требования безопасности по окончании работы
Машинист баровой машины обязан:
поставить машину на место отведенное для ее стоянки выключить двигатель и включить тормоз;
проверить техническое состояние машины; о больших неисправностях сообщить участковому механику для их ликвидации силами ремонтной бригады а мелкие неисправности устранить самому;
в зимнее время года слить воду масло поместить в чистую тару и плотно закрыть пробкой;
очистить машину от грязи и грунта подтянуть болтовые соединения смазать трущиеся части;
сделать запись в сменном журнале о техническом состоянии машины и о принятых мерах по устранению неисправностей [17].
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Абрамов Н. Н. Курсовое и дипломное проектирование по дорожно-строительным машинам. Учеб. пособие для студентов дорожно-строительных вузов. – М.: Высш. шк. 1972. – 120 с.
Алексеева Т. В. Артемьев К. А. Бромберг А. А. и др. Дорожные машины. Часть 1. Машины для земляных работ. Изд. 3-е перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1972. – 504 с.
Бернавский Ю. Н. Захарчук Б. З. Ровинский М. И. и др. Машины для разработки мерзлых грунтов Под. общ. ред. В. Д. Телушкина. – М.: Машиностроение 1973. – 272 с.
Васильченко В. А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник – М.: Машиностроение 1983. – 301 с.
Ветров Ю. А. Баладинский В. Л. Машины для специальных земляных работ: Учебное пособие для вузов. – Киев: Вища школа. Головное изд-во 1980. – 192 с.
Врублевская В. И. Детали машин и основы конструирования. Курсовое проектирование: Учеб. пособие В. И. Врублевская В. Б. Врублевский. – Гомель: БелГУТ 2006. – 433 с.
Домбровский Н. Г. Гальперин М. И. Строительные машины (в 2-х ч.). Ч. II: Учеб. для студентов вузов обучающихся по спец. «Строит. и дор. машины и оборуд.» – М.: Высш. шк. 1985. – 224 с.
Дунаев П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для студ. техн. спец. вузов П. Ф. Дунаев О. П. Леликов. – 8-е изд. перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия» 2003. – 496 с.
Кузин Э. Н. и др. Строительные машины: Справочник: В 2 т. Т. 1: Машины для строительства промышленных гражданских сооружений и дорог А. В. Раннев В. Ф. Корелин А. В. Жаворонков и др.; Под общ. ред. Э. Н. Кузина. – 5-е изд. перераб. – М.: Машиностроение 1991. – 496 с.
Проектирование машин для земляных работ Под ред. А. М. Холодова. – Х.: Вища шк. Изд-во при Харьк. ун-те 1986. – 272 с.
Резание грунтов землеройными машинами Ю. А. Ветров. – М.: Машиностроение 1971. – 357 с.
Скотников В. А. и др. Основы теории и расчета трактора и автомобиля В. А. Скотников А. А. Мащенский А. С. Солонский. Под ред. В. А. Скотникова. – М.: Агропромиздат 1986. – 383 с.
Солод В. И. Гетопанов В. Н. Рачек В. М. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов: Учебник для вузов. – М.: Недра 1982. – 350 с.
Техническое обслуживание и ремонт горного оборудования: Учебник для нач. проф. образования Ю. Д. Глухарев В. Ф. Замышляев В. В. Кармазин и др.; Под ред. В. Ф. Замышляева. – М.: Издательский центр «Академия» 2003. – 400 с.
Школьный А. Н. Обоснование выбора конструктинвных и технологических параметров исполнительного органа бесковшовых цепных траншеекопателей: автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук А. Н. Школьный; Томский государственный архитектурно-строительный университет. – Томск 2006. – 23 с.

Брус коренной Сборочный чертеж.cdw

ГОСТ 14806-69-Т5-РНЗ- 6
Шероховатость поверхностей сварных
ГОСТ 14776-79-Н1-ЭФЗ-10

Баровая установка Чертеж общего вида.cdw

1. Произвести установку плти поз. 12 на ось поз. 9 установить
фиксатор поз. 11 на оси поз. 9
Установить гидроцилиндры поз. 12 в осях поз. 10 и в оси поз. 8
Произвести смазку оси поз. 9 через масленку поз. 14
Технические требования:

Баровая установка Чертеж общего вида1.cdw

Конический мотор-редуктор
Телескопический гидроцилиндр

общий вид.cdw

1. Глубина прорезания м 1.5
Категории грунтов 1-4
Скорость реза мчас 91
Тип трансмиссии-гидравлическая
Радиус поворота минимальный мм
Холостая скорость передвижения кмч 0 13.0
конструктивная кг 3890
Габаритные размеры мм.
длина по рабочему органу 5500
Покрытия поврежденные при монтаже
восстановить в соответствии с
требованиями предъявляемыми к покрытиям
Покрытие детали поз. 39 при поставке -
влажные тропики кд 15.хр
Техническая характеристика
Технические требования

Бар Сборочный чертеж.cdw

Бар в сборе с ведомой звездочкой
Масленка 1.2 ГОСТ 19853-74
Крайнее положение зубков цепи

16 Баровая установка Чертеж общего вида.cdw

Конический мотор-редуктор
Телескопический гидроцилиндр

записка .docx

Назначение и область применения баровой установки
Обзор конструкции отечественных и зарубежных баровых
грунторезных машин..
Анализ патентной и научно-технической информации баровых установок
Патент № 1148940 «Баровая машина для нарезания щелей убм-5» .
Патент № 1208147 «Землеройная машина для отрывки траншей и котлованов»
Выводы по общей части ..
Конструкторская часть
Расчет основных параметров баровой установки .
Расчет шпоночного соединения вала ротора
Кинематический расчет привода
Мощность на рабочем органе привода .
Угловые скорость и частота вращения вала ротора .
Крутящий момент на валу ротора .
Выводы по конструкторской части ..
Технологическая часть
Расчет производительности .
Выводы по технологической части
Список использованной литературы
Цепной траншейный погрузчик относится к погрузчикам непрерывного действия рабочий процесс которого происходит при постоянном движении базового тягача. В строительстве цепные траншейные погрузчики наиболее широко применяют для получения протяженных выемок прямоугольного (траншеи) и трапециадального (каналы) сечений. Также их применяют при разработке карьеров строительных материалов (глины гравия песка). Дополнительным преимуществом их на работах этого вида наряду с высокой производительностью является измельчение добываемого сырья (особенно глины) до однородной массы необходимой для ее последующей обработки. А их относительно малые габариты по сравнению с эксковаторами дает им удобство и маневриность в труднодоступных местах. Также удешевляет их транспортировку.
В результате совмещения по времени операций резания и транспортирования грунта цепные траншейные погрузчики имеют более высокую себестоимость работ по сравнению с экскаваторами. Однако они менее универсальны и могут успешно применяться при достаточно большом и сосредоточенном объеме однотипным работ.
Цепь погрузчика может быть оснащена ковшами скребками резцами и др. в зависимости от его назначения и категории разрабатываемого грунта.
Для разработки мерзлых грунтов (V – VIII категории) в качестве цепи ис-пользуют баровую цепь представляющую собой цепь с зубками из износостой-ких сталей с твердосплавными пластинами выставленных на цепи под разными углами образуя несколько линий резания. Аналогичные цепи используют во врубовых машинах горнодобывающей промышленности.
Баровые грунторезные машины используются как для рыхления так и для экскавации мерзлого грунта. Ширина траншей отрываемых баровыми машина-ми доходит до 500 мм. Эти машины применяют также для отделения мерзлого грунта от массива при открытых разработках полезных ископаемых. Кроме того самоходные баровые машины используют для нарезания щелей в мерзлом и трудноразрабатываемым талом грунтах под укладку кабельных коммуникаций и в ряде случаев для нарезания продольных и поперечных щелей в мерзлом грунте обеспечивающего последующую отрывку траншей и котлованов обычными погрузчиками. Машина создана на базе погрузчика ПУМ-800; в качестве рабочего навесного оборудования используются как готовые бары врубовых машин так и специально изготовленные режущие цепи.
Целью данной курсового проекта разработка конструкции цепного траншейного экскаватора с баровым рабочим на базе трактора ПУМ-800 для мерзлого грунта и прорезания щели с параметрами: ширина – 03 м; глубина – 15 м.
Задачей является подобрать все комплектующие баровой установки выполнить их компоновку.
1. Назначение и область применения баровых установок
Назначение траншейных погрузчика (рис. 1.1) – подготовка ям котлованов и траншей определенных размеров и формы для строительства различных объектов жилого производственного либо дорожно-транспортного комплекса. Они используются на строительстве следующих объектов:
) Подземных коммуникаций различного назначения путем открытого рытья траншей:
Трубопроводов для транспортировки воды газа нефти и т.п.
Централизованных систем отопления
Канализационных систем
Кабельных линий связи либо электроснабжения.
) Ленточных фундаментов большой протяженности для установки различных зданий и сооружений.
) Для создания ровных контуров будущих котлованов и других строительных выемок.
Траншеекопатели в отличие от экскаваторов способны разрабатывать грунт абсолютно любого типа даже мёрзлый и каменистый.
Принцип работы.Баровая грунторезная машина ПУМ-800 представляет собой погрузчик ПУМ-800 (поз 1). Работа оборудования заключается в следующем: от вала отбора мощности двигателя вращение передатся через проставку на редуктор (поз 2) и через звезду установленную на его выходном валу режущему органу (поз 3) и находящимся с ним в зацеплении через звезду шнекам. Включение и выключение редуктора производится трактористом рукояткой отключения вала отбора мощности. Управление режущим органом его внедрение в грунт и вывода из грунта с помощью гидроцилиндра (поз 6). Для уменьшения хода поток рабочей жидкости от шестернчатого насоса податся на регулятор потока лимб которого поворачивается постепенно в положение «ЗАКРЫТО» закрывая сливную магистраль насоса и создавая тем самым различную нагрузку на валу насоса
Рис. 1.1 – Баровая грунторезная машина ПУМ-800
изменит вращение вала первой скорости коробки передач погрузчика понижая скорость погрузчика до нуля. Для бесступенчатого изменения скорости используют особенности планетарного механизма механической части гидроходоуменьшителя (поз 4). Изменение передаточного числа пропорционально частоте вращения зубчатого венца добиваются регулированием момента подтормаживания. Крутящий момент от коробки передач трактора при включнном гидроходоуменьшителе передатся на вал шестернчатого насоса НШ-32 который служит для создания нагрузки на этом валу и торможения зубчатого венца тем самым изменяя скорость движения трактора от максимальной до нулевой. (В связи с потерями в механических передачах при включнном гидроходоуменьшителе и полностью открытом регуляторе потока сброс скорости до нуля производится нажатием педали тормоза.) В зимнее время необходим подогрев масла в режиме описанном ниже. При этом рабочая жидкость всасываемая насосом из гидробака податся через фильтр к предохранительному клапану который предохраняет гидросистему от перегрузок и к регулятору потока. Регулятор потока имеет два крайних положения «ОТКРЫТО» и «ЗАКРЫТО». При установке регулятора потока в положение «ОТКРЫТО» жидкость от насоса сливается обратно в гидробак. Данный режим работы может быть использован в холодное время года для прогрева рабочей жидкости в гидросистеме. При постепенном переводе регулятора потока в положение «ЗАКРЫТО» поворотом лимба перекрывается сливная магистраль насоса и следовательно замедляется вращение вала которое соответственно передатся через редуктор гидроходоуменьшителя на редуктор хода машины. Шнековый узел получает вращение от режущей цепи и производит отвод вынимаемой режущим органом грунта из прорезаемой щели шнеками находящимся на одном валу со звездой. Засыпание щелей или траншей а также выравнивание почвы осуществляется бульдозером для этого необходимо вывести отвал из транспортного положения. Управляя золотником гидрораспределителя трактора производят подъм или опускание гидроцилиндром отвала добиваясь прослабления стяжки извлекают фиксатор.
Трактор ПУМ-800 отличает высокие надежность и экономичность при низких эксплуатационных затратах и высокой производительности.
Таблица 2 – Технические характеристики ПУМ-800
Теоретический рабочий цикл погрузки ковшом с не более
Эксплуатационная масса с основным ковшом кг
Транспортная масса с основным ковшом кг
Полная масса машины кг
Давление гидравлической системы:— ходовой мПа— рабочего оборудования мПа
Производительность гидравлической системы:— ходовой лмин— рабочего оборудования лмин— рабочего оборудования с дополн. насосом лмин
Максимальная скорость движения кмч не менее
Максимальная статическая опрокидывающая нагрузка Н
дизельный четырехтактный четырехцилиндровыйс жидкостным охлаждением
Номинальная мощность при номинальной частоте вращенияколенчатого вала двигателя кВт (л.с.)
Удельный расход топлива при номинальной частоте вращенияколенчатого вала двигателя гкВт×ч (гл.с.×ч)
Максимальная частота вращения коленчатого вала двигателя
Минимальная частота вращения коленчатого вала двигателя нахолостом ходу обмин
Трансмиссия (Япония)
Насосный агрегат (1 шт.) пр-во EATON (США)
Гидромотор с тормозом и ведущей звездочкой (2шт.)пр-во EATON (США)
Гидрораспределитель пр-во EATON (США)
Клапан выравнивания пр-во EATON (США)
Клапан переключения скорости пр-во EATON (США)
Клапан функции «High-Flow» пр-во EATON (США)
075 – 153 Модель Ф-201 PR6 ТУ 2521-027-00148984-98
Давление воздуха в шинах кПа (кгссм2)
Шины пригодны для работы на грунте с низкой несущей способностью
Напряжение электрооборудования номинальное В
Аккумуляторная батарея (2 шт.)
поступает с двигателем
Номинальное напряжение В
Мотор-редуктор электрический (2 шт.)
Омыватель электрический (2шт.)
Дорожная фара передняя
Рабочая фара задняя (1 шт.)
ПРИБОРЫ СВЕТОВОЙ И ДОРОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ
Звуковой сигнальный прибор (2 шт.)
Сигнальный проблесковый маяк (1 шт.)
«Агент-12У» АГ 11.000
КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Счетчик времени наработки
Реле давления масла гидросистемы
Датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя
Приемник указателя температуры охлаждающей жидкостидвигателя
Датчик давления масла двигателя
Датчик указателя уровня топлива
Приемник указателя уровня топлива
Датчик температуры масла гидросистемы
Приемник указателя температуры масла гидросистемы
Датчик загрязненности сливного масляного фильтрагидросистемы
поступает с фильтром
Датчик загрязненности напорного масляного фильтрагидросистемы
Датчик уровня масла гидросистемы
ОБЪЕМ ЗАПРАВЛЯЕМОЙ ЖИДКОСТИ ПО СИСТЕМАМ л не менее:
Гидравлическая система
Обзор конструкции отечественных баровых грунторезных машин
Траншеекопатель «Промсвязь» ЭТЦ-1613
Траншеекопатель «Промсвязь» ЭТЦ-1613 (рис. 1.2) сделана для прокладывания траншей под кабели связи. Цепью(шириной 200 мм) экскаватор ЭТЦ-1613 прокладывает траншеи глубиной до 15 м в мерзлых и немерзлых грунтах I–IV категорий глубиной в 1 м и производительность достигает 200 мч. В случае необходимости конструкция машины позволяет быстро заменить узкую цепь на стандартную баровую цепь «Урал-33» шириной 400 мм. Также заказчик может приобрести машину со стрелой под цепь 200 мм с глубиной копания в 18 м. Заводчане также создали модификацию ЭТЦ-1613 со стрелой под баровую цепь шириной 140 мм. В этой модели предусмотрена возможность быстрой переналадки на цепь шириной 400 мм предусмотрена и возможность установки фрезы в качестве рабочего органа.
Рис 1.2 Траншеекопатель «Промсвязь» ЭТЦ-1613
Отличительной особенностьюмини-траншеекопателя «Промсвязь» ТКМГ-1200является компактность.
Технические характеристики ЭТЦ-1613
Производительность мч мм
Мини-траншеекопатель ТКМГ-1200.
Мини-траншеекопатель ТКМГ-1200 (рис. 1.3)малогабаритный с эксплуатационной массой 820 кг чуть ли не единственный специализированный отечественный траншеекопатель класса «мини». Главным приводом машины является двигатель Honda GX-690 мощностью 16 кВт двигатель обеспечивает транспортную
Рис. 1.3 Мини-траншеекопатель ТКМГ-1200.
скорость машины до 4 кмч приводит в движение цепь со скоростью до 125 ммин при этом скорость резки грунта достигает 15 ммин в зависимости от условий работы. ТКМГ-1200 прорезает траншеи максимальной глубиной до 12 м а ширину их можно задать с помощью использования двух типов цепей шириной 90 и 150 мм.
Технические характеристики ТКМГ-1200
Экскаватор траншейный ЭТЦ-2086.31 ГР.
Незаменимая универсальная машина экономически выгодная как для средних так и для крупных хозяйств которая позволяет превратить трактор «Беларус» ПУМ-800 в многофункциональную машину. Данный грунторез может использоваться в городском сельском и транспортном строительстве для производства различных земляных работ. Эта машина отличается от аналогов высокой степенью надежности и долговечностью. По желанию заказчика она может комплектоваться поворотным или неповоротным бульдозерным отвалом фронтальным или челюстным погрузчиком.
Рис. 1.4 Экскаватор траншейный ЭТЦ-2086.31 ГР
Технические характеристики экскаватора траншейного ЭТЦ-2086.31 ГР
Траншеекопатель Auger Torque XDT1.1 .
Оборудование предлагаемое Auger Torque позволяет копать траншеи глубиной от 06 до 15 м и шириной до 350 мм одновременно извлекая грунт из траншеи и аккуратно отбрасывая его в сторону с помощью бокового шнекового узла. Производитель поставляет технику трех серий: установки MT 600 эксплуатируются со спецтехникой собственной массой до 45 т эти грунторезы создают траншеи глубиной до 06 м. Установки серии MT 900 используются с машинами массой от 3 до 7 т а траншеи полученные с их помощью имеют глубину до 09 м. Все три модели серии XDT способны прорезать траншеи глубиной от 06 до 15 м. Они используются при работе с самыми тяжелыми грунтами и монтируются на шасси спецтехники массой 5–10 т.
Технические характеристики молотковой дробилки СМД 504
2. Анализ патентной и научно-технической информации траншеекопателей
2.1. Патент № 1148940 «Баровая машина для нарезания щелей убм-5»
Баровая машина (рис. 1.5) для нарезания щелей включающая закрепленный на базовой машине вдоль ее продольной оси приводной редуктор с выходным валом рабочие органы гидроцилиндр заглубления рабочих органов и механизм поворота отличающаяся тем что с целью упрощения конструкции и расширения технологических возможностей приводной редуктор выполнен из двух секций одна из которых жестко установлена на базовой машине и снабжен фиксирующим приспособлением а другая секция установлена соосно с первой и выполнена поворотной при этом рабочие органы размещены на поворотной секции редуктора и соединены с выходным валом посредством двух конических щестерен расположенных в поворотной секции причем механизм поворота рабочих органов размещен внутри поворотной секции редуктора.
А редуктор с выходным валом рабочие органы гидроцилиндр заглубления рабочих органов и механизм поворота отличающаяся тем что с целью упрощения конструкции и расширения технологических возможностей приводной редуктор выполнен из двух секций одна из которых жестко установлена на базовой машине и снабжен фиксирующим приспособлением а другая секция установлена соосно с первой и выполнена поворотной при этом рабочие органы размещены на поворотной секции редуктора и соединены с выходным валом посредством двух конических шестерен расположенных в поворотной секции причем механизм поворота рабочих органов размещен внутри поворотной секции редуктора.
Машина по п. 1 отличающаяся тем что механизм поворота рабочих органов выполнен в виде опорного стакана установленного на неподвижной секции редуктора размещенных на нем подшипников качения на которых установлен корпус подвижной секциии ведущей звездочки с рукоятью размещенной на корпусе неподвижной секции с возможностью взаимодействия. Изобретение относится к землеройной технике для разработки мерзлых и прочных: грунтов в частности к баровым машинам для нарезания щелей в грунтах.
Известна баровая машина для нарезания щелей содержащая базовую машину с рамой цепные бары с индивидуальными приводами и механизмами их поворота в плоскости их вращения смонтированные на опорных консолях. Опорная консоль каждого из крайних баров выполнена из двух шарнир- 10 но соединенных между собой элементов один из которых шарнирно прйкреплен к раме базовой машины а другой в” к бару между которыми размещен механизм для изменения угла между ними и снабжена механизмом поворота ее в вертикальной поперечной плоскости. При этом механизм для изменения угла между элементами опорной консоли выполнен из винта и соединенного с ним посредством сферического шарнира ползуна который посредством направляющих установлен с возможностью перемещения относительно верхней части консоли при этом в нижней части консоли выполнено резьбовое гнездо в котором установлен свободный конец винта Механизм поворота консоли в вертикальной поперечной плоскости выполнен в виде силового цилиндра закрепленного на раме базовой машины (1) .
Однако консольное размещение боковых баров затрудняет возможность работы с 30 одним баром так как в процессе нарезания щели базовую машину будет разворачивать от продольной оси в сторону работающего бара что повлияет на прямолинейность и качество отрываемой щели.
Наличие двух индивидуальных приводов З5 размещенных консольно на барах и механизма поворота в плоскости их вращения усложняет конструкцию снижает ее маневренность и надежность в эксплуатации. Кроме того сложность конструкции ограничивает возможность изготовления данной баровой машины. вижной секцией посредством зубчатого венца.
Рис. 1.5 Патент № 1148940 «Баровая машина для нарезания щелей убм-5».
3.2. Патент № 1208147 «Землеройная машина для отрывки траншей и котлованов»
Землеройная машина (рис. 1.7) для отрывки траншей и котлованов включающая базовый тягач цепной рабочий орган эвакуатор грунта механизм поперечного качания рабочего органа и грунтозацепы размещенные в нижней части эвакуатора грунта отличающаяся темчто с целью повышения надежности работы каждый грунтозацеп выполнен и подвижной и неподвижной частей связанных между собой при помощи горизонтального шарнира одностороннего поворота причем грунтозацепы установлены симметрично продольной оси машины.
Машина по п. 1 отличающаяся тем что эвакуатор грунта выполнен с горизонтальными пазами а неподвижная часть каждого грунтозацепа имеет жестко связанный с кронштейном установленный в соответствующем горизонтальном пазу с возможностью фиксированного перемещения.
Машина работает следующим образом.
При включении приводов рабочего хода машины цепного рабочего органа 2 эвакуатора 5 грунта и механизма 6 поперечного качания рабочего органа резцы 4 режущего органа срезают грунт и подают его в эвакуатор 10 5 откуда он выбрасывается в отвал или в транспортную тару. Гидроцилиндрами 16 рабочий орган постепенно заглубляется на требуемую глубину.
Механизм 6 поперечного качания поворачивает рабочий орган 2 попеременно влево и вправо от продольной оси машины благодаря чему происходит отрывка в грунте выемки шириной Н большей ширины h режущего органа.
В процессе поворота цепного рабочего органа 2 в сторону от продольной оси машины на угол О(грунтозацеп 10 толкаюшего механизма поворачиваясь вокруг горизонтального 25 шарнира 13 скользит по поверхности грунта не препятствуя движению машины. При возвращении рабочего органа к продольной оси машины грунтозацеп 10 цепляясь за грунт выпрямляется до вертикального положения и не имея возможности повернуться вокруг горизонтального шарнира 13 в противоположную сторону зарывается в грунт способствуя при этом рабочему 35 перемещению машины вперед безбуксования колес при разработке прочных например мерзлых грунтов.
Описанный процесс происходит при качании рабочего органа непрерывно 40 попеременно с левой и правой сторон е машины.
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано например в строительстве. Цель изобретения в повышение надежности работы.
Землеройная машина для отрывки траншей и котлованов содержит базовый тягач 1 смонтированный на базовом тягаче цепной рабочий орган 2 состоящий из бесконечной вращающейся цепи 3 с установленными на ней резцами 4 эвакуатор 5 грунта выполненный например в виде роторного метателя механизм 6 поперечного качания цепного рабочего органа выполненный в виде гидросистемы с двумя гидроцилиндрами 7 и 8 расположенными симметрично продольной оси машины и связанными одними концами с рамой базового тягача а другими с рабочим органом и толкающий механизм 9 выполненный в виде грунтозацепов 10. Каждый грунтозацеп 10 выполнен из подвижной ll и неподвижной 12 частей.связанных между собой посредством горизонтального шарнира 13 одностороннего поворота причем грунтозацепы установлены симметрично продольной оси машины. Эвакуатор грунта выполнен с горизонтальными пазами 14 а неподвижная часть каждого грунтозацепа имеет жестко связанный с ней кронштейн 15 установленный в соответствующем горизонтальном пазу с возможностью фиксированного перемещения Устройство оснащено гидроцилиндром 16.
Рис. 1.7 Патент № 1208147 «Землеройная машина для отрывки траншей и котлованов»
3.3 Рабочий орган землеройной машины
Авт. св. СССР N 702122 кл. E 02 F 506 1975 (прототип).
Рабочий орган землеройной машины содержащий раму с поддерживающей и опорной направляющими ведущее колесо с расположенными на его периферии тяговыми элементами опорное колесо и бесконечную цепь с резцами установленными на каждом звене цепи с помощью гнезд отличающийся тем что каждый тяговый элемент выполнен в виде двух роликов установленных соосно по обе стороны колеса параллельно его оси а на цилиндрической поверхности этого колеса между смежными парами роликов выполнены лыски при этом опорное колесо имеет ступицу цепь выполнена из чередующихся между собой звеньев с одним средним резцом и звеньев с двумя боковыми резцами причем основания звеньев с двумя боковыми резцами имеют П-образную форму в донной части взаимодействующей с поддерживающей и опорной направляющими рамы и стенки в виде эвольвентных зубьев с боковыми поверхностями взаимодействующими со спаренными роликами ведущего колеса и вершинами взаимодействующими с цилиндрическими поверхностями ступицы опорного колеса а у звеньев с одним средним резцом в средней части основания выполнены поперечное углубление в форме участка цилиндрической поверхности радиусом равным радиусу ведущего колеса для взаимодействия с цилиндрической поверхностью последнего и расположенные по краям основания плоские площадки для взаимодействия с поддерживающей и опорной направляющими рамы.
Рабочий орган по п.1 отличающийся тем что звенья цепи с двумя боковыми резцами выполнены разъемными в продольной плоскости.
Рабочий орган по п.1 отличающийся тем что вершины эвольвентных зубьев имеют вогнутую поверхность радиусом равным радиусу ступицы опорного колеса.
Рабочий орган по п.1 отличающийся тем что опорная направляющая рамы выполнена съемной и имеет на наружной боковой поверхности пазы с наклоном в направлении движения цепи и глубиной увеличивающейся от опорной поверхности направляющей к ее свободной поверхности.
Рабочий орган по п.1 отличающийся тем что ступица опорного колеса выполнена в виде двух закрепленных на его боковых плоскостях съемных дисков.
4. Выводы по общей части
Баровые установки используются не только для строительных потребностей но и для вырезания монолитов или блоков из массива твердых пород пример добыча облицовочного камня и т.д.
Ввиду мировых практик и разработок баровые машины имеют множество модификаций и свойств. В зависимости от технологических процессов условий работы и прочих производственных факторов агрегаты данного типа делятся по следующим характеристикам:
по геометрии режущей части;
по наличию направляющих
Существует огромное количество разнообразностей баровых установок и у каждой установки свои особенности недостатки и преимущества.
3.4 Цепной землерезный орган E02F314 РФ 2283399
Цепной землерезный орган включающий приводную звездочку направляющую раму с оголовком и натяжным устройством режущую цепь с резцедержателями и резцами содержащую боковые пластины соединенные осями посредине которых установлены втулки с роликами отличающийся тем что на обоих концах осей за пределами боковых пластин закреплены цевки-бонки с наружными проточками установленные с возможностью вращения при зацеплении с боковыми звездочками выполненной трехрядной приводной звездочки а также при движении цепи вдоль направляющей рамы с возможностью опоры на выступы боковых пластин направляющей рамы и оголовка.
Изобретение относится к области землеройных машин а именно к рабочим органам землерезных машин предназначенных для рытья узких траншей. Техническая задача - повышение КПД и надежности исполнительного органа. Цепной землерезный орган включает приводную звездочку направляющую раму с оголовком и натяжным устройством режущую цепь с резцедержателями и резцами содержащую боковые пластины соединенные осями посредине которых установлены втулки с роликами. На обоих концах осей за пределами боковых пластин закреплены цевки-бонки с наружными проточками установленные с возможностью вращения при зацеплении с боковыми звездочками выполненной трехрядной приводной звездочки а также при движении цепи вдоль направляющей рамы с возможностью опоры на выступы боковых пластин направляющей рамы и оголовка. 3 ил.
Рисунки к патенту РФ 2283399
Изобретение относится к области землеройных машин которые предназначены для рытья узких траншей-щелей а именно к рабочим органам землерезных машин.
Известен баровый исполнительный орган врубовых машин [1 стр.34 рис.17] который используется в качестве исполнительного органа землерезных машин [2 с.10 рис.4 в].
Рабочий орган содержит раму с оголовком режущую цепь с резцами. Каждый резцедержатель цепи имеет с обеих сторон наружные цевки (бонки) представляющие цилиндрические выступы которые входят в зацепление с боковыми зубьями приводной звездочки.
Небольшая ширина цевок определяет их невысокую контактную прочность [3 с.9 10] и высокий износ элементов зацепления: цевок (бонок) - зубьев приводной звездочки. При цельнометаллическом изготовлении цевок с корпусом резцедержателя при наличии трения скольжения в зоне зацепления возникает интенсивный износ элементов. В связи с этим надежность цепного исполнительного органа низкая и не превышает 350 ч. [4]. По критерию износостойкости элементов зацепления: втулка на соединяющей оси между боковыми пластинами - зуб приводной звездочки между боковыми пластинами землерезной цепи Б203Б выполненной на базе гусеничной цепи Т-100 [4 с.5 рис.1] надежность цепного землерезного органа не превышает 600 ч долговечность - 1500-1800 ч.
В качестве прототипа принят известный рабочий орган цепного траншейного транспортного экскаватора [5] на двух осях каждого звена цепи установлено по одному ролику являющемуся элементом зацепления с двухрядной приводной звездочкой. На этих же осях установлены по одному ролику - катку которые при движении цепи перекатываются по опорным направляющим рамы. Однако установка на двух соосных осях каждого звена цепи двух внутренних роликов являющихся элементами зацепления с зубьями двух рядов элементов приводной звездочки и наличие двух внешних опорных катков-роликов увеличивает общее число шарниров в цепи усложняет многоэлементную конструкцию узла снижает к.п.д исполнительного органа и в конечном счете его надежность с повышением энергоемкости резания среды.
Изобретение позволяет устранить эти недостатки.
Технический результат достигается тем что цепной землерезный орган включает приводную звездочку направляющую раму с оголовком и натяжным устройством режущую цепь с резцедержателями и резцами включающую боковые пластины соединенные осями посредине которых установлены втулки с роликами причем новым является то что на обоих концах осей за пределами боковых пластин закреплены цевки выполненные с наружными проточками диаметром "d" причем цевки установлены с возможностью контактирования с зубьями боковых звездочек трехрядной приводной звездочки с возможностью вращения при зацеплении с приводной звездочкой а также при движении вдоль направляющей рамы при опорном контакте с выступами боковых пластин.
На фиг.1 изображен предлагаемый цепной землерезный орган (вид сбоку); на фиг.2 - разрез про А-А этого цепного землерезного органа; на фиг.3 - разрез по Б-Б приводной звездочки этого органа.
Цепной землерезный орган включает направляющую раму 1 оголовок 2 винт 3 и гайку 4 натяжного устройства режущую цепь 5 с резцедержателями 6 и резцами 7 приводную звездочку 8. Режущая цепь 5 включает внешние 9 и внутренние 10 боковые пластины соединительные оси 11 втулки 12 вращающиеся ролики 13 каждого звена цепи. На выступающих за боковые пластины 9 концы осей 11 устанавливаются цевки-бонки-цилиндрические ролики 14 15 которые фиксируются на осях 11 при помощи шайб 16 и винтов 17. Звездочка 8 выполнена трехрядной: средняя часть 18 шириной "в" контактирует при зацеплении с роликом 13 который опирается при движении цепи вдоль рамы 1 на выступ 19; боковые звездочки 20 21 соответственно шириной "в1" "в2" входят в зацепление с цевками-бонками 14 15 в зоне выполненных на их поверхности проточек шириной "в1" "в2" с диаметрами "d".
При движении цепи вдоль рамы цевки-бонки 14 15 перекатываются по опорным поверхностям выступов 22 23 боковых пластин направляющей рамы 1 и оголовка 2. Увеличение контактной линии зацепления за счет выполнения режущей цепи с цевками-бонками 14 15 с проточками шириной "в1" "в2" и зацепляющихся соответственно с боковыми звездочками 20 21 соответственно толщиной "в1" "в2" повышает контактную прочность элементов зоны зацепления режущей цепи соответственно повышает износостойкость и надежность цепного землерезного органа. Движение режущей цепи с перекатыванием роликов 13 и цевок-бонок 14 15 повышает к.п.д. цепного землерезного органа и его надежность.
Размещение боковых пластин 9 10 режущей цепи 5 в пазах направляющей рамы 1 и цевок-бонок 14 15 через проточки шириной "в1" "в2" на выступах 22 23 боковых пластин повышает поперечную устойчивость режущей цепи 5 с резцами 7 также повышает надежность цепного землерезного органа снижает энергоемкость прорезания щелей-траншей.
Сборка цепного землерезного органа производится в следующей последовательности. В корпусе направляющей рамы 1 устанавливается оголовок 2 натяжное устройство в виде винта 3 и гайки 4. Устанавливается режущая цепь 5 с огибанием приводной звездочки 8 направляющей рамы 1 с оголовком 2. Предварительно звенья цепи собираются из элементов: оси 11 втулки 12 боковых пластин 9 10 роликов 13. На концах оси 11 фиксируются при помощи шайб 16 и винтов 17 цевки-бонки 14 15.
Принцип работы цепного землерезного органа щелерезной машины заключается в следующем.
При включении механизма привода машины приводится во вращение приводная звездочка 8 зубья которой зацепляясь с роликами 13 и цевками-бонками 14 15 перемещают цепь с резцами.
Происходит прорезание щели-траншеи в массиве. Как ролики 13 так и цевки-бонки 14 15 выполняют функции элементов зацепления с зубьями приводной звездочки 8 и опорных элементов цепи с направляющей рамой повышают к.п.д. и надежность цепного землерезного органа за счет увеличенной контактной линии в зоне зацепления с установкой цевок-бонок повышающих при этом поперечную устойчивость цепи с резцами. Это снижает энергоемкость прорезания щелей-траншей.
Изобретение относится к горно-добывающей промышленности а именно к камнерезным машинам. Цепной бар камнерезной машины содержит раму головной ролик приводную звездочку с равномерно размещенными по ее контуру циркульными впадинами и режущую цепь звенья которой выполнены в виде соединенных друг с другом шарнирами чередующихся плоских пластин и дисков с твердосплавными зубьями. На каждом диске в зоне крепления твердосплавного зуба образован сегментный срез основание которого расположено параллельно осям шарниров диска а геометрическая ось диска расположена между основанием сегментного среза и осями шарниров диска на расстоянии e = 001 - 01D от оси диска где D - диаметр диска. Внешний диаметр приводной звездочки превышает диаметр окружности проведенной через ее впадины в 11 - 15 раза. Технический результат - увеличение срока службы за счет повышения динамической устойчивости инструмента при его работе. 1 з.п.ф-лы 2 ил.
Изобретение относится к области горнодобывающей промышленности и строительства и может быть применено при добыче крупных блоков и их распиловке.
Известен цепной бар камнерезной машины выполненный в виде рамы с приводной звездочкой и цепью несущей на своих звеньях обрабатывающий инструмент. Цепь выполнена в виде чередующихся тяговых и рабочих звеньев огибающих приводную звездочку зубья которой входят в зазоры между шарнирами тяговых звеньев. Обрабатывающий инструмент закреплен на рабочих звеньях имеющих форму брусков с выфрезерованными в торцах пазами в которые входят концы тяговых звеньев (PCT заявка WO 8801559 от 1988 г. МКИ B 28 D 108).
Известен также цепной бар камнерезной машины рабочая цепь которого состоит из двух типов звеньев: центральные звенья несут рабочий инструмент расположенные по обе стороны от рабочего звена тяговые звенья соединены с рабочим звеном шарнирами. На поверхности звеньев обращенных в сторону приводной звездочки выполнены впадины посредством которых обеспечивается перемещение цепи во время рабочего процесса (ФРГ OS 3413513 от 1985 г. МКИ B 28 D 108).
Наиболее близким аналогом принимаемым за прототип заявленному устройству является цепной бар камнерезной машины содержащий раму головной ролик приводную звездочку с равномерно размещенными по ее контуру циркульными впадинами и режущую цепь звенья которой выполнены в виде соединенных друг с другом шарнирами чередующихся плоских пластин и дисков с твердосплавными зубьями. Оси крепления шарниров на звеньях цепи и оси дисковых звеньев расположены в одной плоскости. Радиус дисков совпадает с радиусом циркульных впадин приводной звездочки (ФРГ OS 3446986 от 1986 г. МКИ B 28 D 108).
Недостатком всех описанных аналогов включая прототип является неустойчивость работы камнерезной машины из-за динамических нагрузок возникающих при работе баровой цепи.
Задача изобретения состоит в повышении динамической устойчивости инструмента при его работе и как следствие увеличение срока службы машины.
Эта задача решается тем что цепной бар камнерезной машины содержит раму головной ролик приводную звездочку с равномерно размещенными по ее контуру циркульными впадинами и режущую цепь звенья которой выполнены в виде соединенных друг с другом шарнирами чередующихся плоских пластин и дисков с твердосплавными зубьями. На каждом диске в зоне крепления твердосплавного зуба образован сегментный срез основание которого расположено параллельно осям шарниров диска а геометрическая ось диска расположена между основанием сегментного среза и осями шарниров диска на расстоянии e = 001 - 01D от оси диска где D - диаметр диска. Кроме того внешний диаметр приводной звездочки превышает диаметр окружности проведенной через ее впадины в 11 - 15 раза.
Сопоставительный анализ заявленного устройства с прототипом показывает что оно отличается тем что на каждом диске в зоне крепления твердосплавного зуба образован сегментный срез основание которого расположено параллельно осям шарниров диска а геометрическая ось диска расположена между основанием сегментного среза и осями шарниров диска на расстоянии e = 001 - 01D от оси диска где D - диаметр диска. Внешний диаметр приводной звездочки превышает диаметр окружности проведенной через ее впадины в 11 - 15 раза.
Этот анализ позволяет сделать вывод о наличии новизны в заявленном устройстве.
Сравнение предложенного цепного бара с другими устройствами аналогичного назначения показывает что образование сегментного среза на дисках несущих твердосплавный инструмент смещение оси дисков относительно осей их шарнирного крепления с соседними элементами цепи а также приведенное соотношение внешнего диаметра приводной звездочки к диаметру окружности проведенной через ее впадины позволяет снизить динамические нагрузки на саму цепь и на камнерезную машину в целом.
Это сравнение показывает что предложенное устройство позволяет решить поставленную техническую задачу и получить новый ранее неизвестный технический эффект т.е. превысить известный технический уровень.
Изобретение поясняется примером его выполнения. На чертежах изображено:- на фиг. 1 - общий вид цепного бара;- на фиг. 2 - узел приводной звездочки.
Цепной бар камнерезной машины выполнен в виде рамы 1 на которой закреплены головной диск 2 и приводная звездочка 3. По контуру приводной звездочки равномерно размещены циркульные впадины 4. Режущая цепь 5 огибает головной ролик и приводную звездочку. Режущая цепь состоит из двух типов звеньев: плоских пластин 6 и плоских круглых дисков 7 на которых закреплены твердосплавные зубья 8. Пластины и диски цепи соединены друг с другом шарнирами 9. На каждом диске в зоне крепления твердосплавного зуба образован сегментный срез основание 10 которого расположено параллельно осям 11 шарниров диска а геометрическая ось 12 диска расположена между основанием сегментного среза и осями шарниров диска на расстоянии e = 001 - 01D от оси диска где D - диаметр диска. Внешний диаметр приводной звездочки "A" превышает диаметр "a" окружности проведенной через ее впадины в 11 - 15 раза.
Цепной бар работает следующим образом: при вращении приводной звездочки 3 впадины 4 входят в зацепление с круглыми дисками 7 на которых установлены твердосплавные зубья 8 и приводят во вращение режущую цепь 5. Благодаря тому что диски 7 выполнены с сегментными срезами консоль выступающих зубьев сокращается что снижает динамическую нагрузку на цепь и ослабляет ее вибрацию. Кроме того смещение оси 12 крепления дисков относительно осей 11 межзвеньевых шарниров 9 снижает возможность вращательного колебания дисков под воздействием усилий резания что также способствует решению поставленной задачи. На практике величина "e" составляет 3-8 мм и зависит от длины толщины цепного бара и диаметра дисков.
Конструкторская часть
1. Расчет основных параметров баровой установки.
Длина бара определяется следующей зависимостью:
где Hщ – глубина прорезаемой щели м; Hщ = 14 м;
Hп – минимальная высота приводного вала режущей цепи над уровнем грунта м. Это значение принимаем как у аналога. Тогда Hп = 0725 м;
– угол наклона бара к вертикали град.; = 30°.
где Bщ – ширина прорезаемой щели м; Bщ = 03 м;
nл – число линий резания.
Число линий резания найдем по теории подобия:
где nл.пр nл.ан – число линий резания соответственно проектируемой машины и аналога; nл.ан = 9;
Bщ.пр Bщ.ан – ширина прорезаемой щели соответственно проектируемой машины и аналога м; Bщ.ан = 014м.
nл.пр=nл.анBщ.прBщ.ан=903014=643.
Т.к. на большинстве машин применяют семи- и девятилинейные цепи
[3 с. 194] то принимаем nл = nл.пр = 7. С учетом этого
Толщина реза (стружки) определяется выражением:
где Sср – средняя величина сечения среза м2 Sср = 00002 000035 м2 [13 с. 166].
Аналог имеет при длине бара Lб.ан = 2 м длину цепи Lц.ан = 5244 м. Тогда в нашем случае длина цепи составит
Шаг цепи составляет tц = 0076 мм. Тогда количество кулачков в цепи
Принимаем zк = 89. Уточним длину цепи:
На практике бесковшовые цепные траншеекопатели проектируются с использованием нескольких схем расстановки резцов на исполнительном органе. Наибольшее распространение получила схема – симметричная «елочка» (рисунок 3) [15 с. 12].
Рисунок 3 – Схема расстановки зубков баровой цепи
Определим количество режущих зубков на одной линии резания zл.
Как видно из рисунка 3 на каждой линии резания зубок устанавливается через 3 кулачка на 4. Тогда
Скорость резания (цепи) аналога составляет 25 – 35 мс. Для разрабатываемой машины принимаем это значение таким же т.е.
Тогда рабочая скорость передвижения машины
Массу машины рассчитаем следующим образом. Т.к. и проектируемая машина и аналог имеют одинаковое шасси а также снабжены одним и тем же бульдозерным отвалом то их массы будут различаться только за счет массы барового рабочего органа (вместе с трансмиссией и крепежными деталями и механизмами управления). Таким образом масса барового рабочего органа аналога составит:
где M – масса машины кг; M = 6500 кг;
mб.от – масса бульдозерного отвала кг; mб.от = 700 кг;
mш – масса шасси кг. Т.к. шасси – ПУМ-800 то mш = 3700 кг.
Тогда масса барового рабочего оборудования аналога
По теории подобия определим массу бара проектируемой машины
Из формулы (2.11) общая масса проектируемой машины составит
Мощность двигателя баровой машины должна быть больше суммы мощностей затрачиваемых на привод рабочего органа привод ходового устройства на заглубление и подъем рабочего органа преодоление подъемов и уклонов [3].
4.1 Расчет затрат мощности на привод рабочего оборудования
Для начала определим теоретическую производительность баровой машины по формуле:
где Fщ – площадь поперечного сечения щели м2;
Тогда теоретическая производительность
Затраты мощности на привод рабочего органа складываются из затрат на разработку грунта на подъем грунта до точки разгрузки и разгон грунта на сопротивление трению грунта о грунт.
Следующая формула учитывает все эти составляющие:
где K – удельное сопротивление резанию МПа; K = 7 МПа для грунтов VII категории [10 табл. 2.19];
ρ – плотность грунта кгм3. Для грунта VII категории ρ = 2400 кгм3 [9 табл. 1.16];
Hр – высота подъема грунта от поверхности земли до уровня разгрузки м. Т.к. разгрузка грунта может происходить в любой точке между поверхностью земли и наивысшей точкой цепи принимаем Hр = Hп = 0725 м.
ρв – угол внутреннего трения грунта град. Для грунта VII категории ρв = 40° [9 табл. 1.16];
ц – КПД цепного рабочего органа; ц = 07 [9 табл. 1.16];
α – угол наклона траектории режущей кромки резца.
4.2 Расчет затрат мощности на привод ходового устройства
Мощность затрачиваемая на передвижение машины определяется по формуле:
где Wк – горизонтальная составляющая сопротивления резанию кН;
Wт – сопротивление трения грунта о грунт забоя кН;
Wпер – сопротивление передвижению машины кН;
vр.п – скорость рабочего передвижения машины мч; vр.п = 913 мч;
х – КПД колесного ходового устройства; х = 085.
Горизонтальная составляющая сопротивления резанию равна
Сопротивление трению грунта о грунт забоя равно
Сопротивление передвижению машины определяется по формуле:
где f – коэффициент сопротивления передвижению. Для колесного хода и грунта VII категории f = 011 [9 табл. 1.16];
Тогда по формуле (3.6) мощность затрачиваемая на передвижение машины
Расчет затрат мощности на управление рабочим органом
5.1 Составление гидравлической схемы
Составим гидравлическую схему управления рабочим органом. Рабочий орган будет управляться одним силовым гидроцилиндром который будет приводиться в действие гидронасосом а управляться золотниковым гидрораспределителем. Гидравлическая схема представлена на рисунке 4.
Рабочая жидкость из бака 1 насосом 2 подается по трубопроводу в золотниковый трехпозиционный гидрораспределитель 3. Гидрораспределитель в позиции a подает жидкость в поршневую область гидроцилиндра 4 а жидкость выходящая при этом из штоковой области идет на слив в бак при этом шток гидроцилиндра выдвигается. В позиции с наоборот жидкость подается в штоковую область а из поршневой выходит на слив и шток гидроцилиндра втягивается. Позиция b является нейтральной. В этом случае жидкость из гидрораспределителя сразу подается в сливной патрубок.
В схеме предусмотрен предохранительный клапан 5 который настроен на максимально допустимое давление в системе и при его увеличении он открывается понижая давление до допустимого.
Двусторонний гидрозамок 6 перекрывает обе гидролинии идущие к гидроцилиндру. Он не пропускает жидкость при отсутствии управляющего воздействия ни в одной из линий а при его наличии пропускает в жидкость в обоих направлениях в обоих гидролиниях. Он установлен для надежной фиксации и предотвращения самопроизвольного рабочего органа машины при нейтральном положениигидрораспределителя.
Рисунок 4 – Гидравлическая схема управления рабочим органом:
– гидробак; 2 – насос; 3 – гидрораспределитель; 4 – гидроцилиндр; 5 – предохранительный клапан; 6 – гидрозамок; 7 – фильтр рабочей жидкости.
В сливной линии установлен фильтр 7 для очистки рабочей жидкости. Он установлен в паре с предохранительным клапаном. При забивании фильтра или других причинах повышения давления клапан срабатывает и пускает жидкость в бак минуя фильтр тем самым предохраняя гидросистему от повреждений.
5.2 Определение усилия в гидроцилиндре
Для определения мощности затрачиваемой на подъемопускание бара подберем для начала гидроцилиндр управления баром. Для этого согласно [10 с. 182] определим усилие в гидроцилиндре в следующих расчетных положениях:
Рабочее положение рама рабочего органа опущена на максимальную глубину под углом 30° к вертикали. Гидроцилиндр подъема бара находится в запертом положении.
Рабочее положение по п. 1. Встреча рабочего органа на максимальной глубине с непреодолимым препятствием.
Транспортное положение. Рама рабочего органа поднята на максимальную высоту под углом 60° к горизонту.
Перевод рабочего органа из транспортного положения в рабочее. Рама расположена горизонтально.
Заглубление рабочего органа.
Рассмотрим нагрузки возникающие в указанных положениях. Схемы расчетных положений приведены в приложении А.
Положение 1. На рабочий орган действует усилие гидроцилиндра Pц горизонтальная и вертикальная составляющие усилия резания Rг Rв сила тяжести рабочего оборудования (бара) Gб.
Горизонтальная составляющая усилия резания была определена по формуле (3.7) и составляет
Тогда вертикальная составляющая равна
Т.к. гидроцилиндр управляет лишь баром а не всей навесной установкой то сила тяжести рассматриваемая при дальнейших расчетах будет приниматься следующей:
Из суммы моментов действующих сил относительно точки A определим усилие в гидроцилиндре.
Положение 2. На рабочий орган действуют усилие гидроцилиндра Pц сила тяжести рабочего органа Gб и реакция от препятствия Tр которая определяется по формуле:
где Tмакс – максимальное тяговое усилие развиваемое базовым трактором с учетом пригрузки от силы тяжести навесного оборудования и вертикальной составляющей сил резания Н.
Машина развивает максимальное тяговое усилие при максимальном крутящем моменте на двигателе и наибольшем передаточном числе трансмиссии т.е.
где – максимальный крутящий момент на двигателе Нм; Нм;
т – КПД трансмиссии; т = 085 [10 с. 26];
Rк – радиус приводного колеса м; Rк = 078 м.
Наибольшее передаточное число трансмиссии для трактора МТЗ-82.1:
где u1 – передаточное число 1-ой передачи трансмиссии; u1 = 13342;
uп.р – передаточное число понижающего редуктора; uп.р = 135.
Тогда максимальное тяговое усилие
Проверим выполнение условия
где Pсц – сила сцепления ходового оборудования с опорной поверхностью Н;
φсц – коэффициент сцепления пневмоколесного хода. Для грунта IV категории φсц = 032 [9 табл. 1.16];
Gсц – сцепная сила тяжести Н. Для пневмоколесного хода:
где B – число ведущих осей машины; B = 2;
A – общее число осей машины; A = 2.
Сила тяжести машины с рабочим оборудованием
Сцепная сила тяжести машины
Проверим условие (2.17):
Условие выполняется.
Тогда по выражению (3.14)
Положение 3. На рабочий орган действуют усилие в цилиндре Pц и сила тяжести рабочего органа Gб.
Положение 4. На рабочий орган действуют усилие в цилиндре Pц и сила тяжести рабочего органа Gб.
Положение 5. Рассматривается резание грунта одним кулачком при максимальной глубине резания. На рабочий орган действует усилие гидроцилиндра Pц горизонтальная и вертикальная составляющие усилия резания Pг Pв сила тяжести рабочего оборудования (бара) Gб.
Силы Rг и Rв определим по методике Н.Г. Домбровского [7 с. 15]. Т.к. наибольшее количество резцов в одном кулачке составляет 2 то
где kр – коэффициент удельного сопротивления резанию МПа. Для грунта VII категории kр = 25 МПа [7 табл. 1.1].
Вертикальная составляющая усилия резания определяется как часть горизонтальной составляющей:
Знак “–“ означает что усилие в гидроцилиндре направлено в противоположную сторону принятому направлению.
Таким образом подбор гидроцилиндра будет осуществлять по следующему значению усилия:
5.3 Подбор гидроцилиндра
Ход штока гидроцилиндра определяем графически вычертив его положение в крайних точках движения. Ход штока составляет
В соответствии с ГОСТ 12445-80 из стандартного ряда [4 с. 8] учитывая ОСТ 22-1417-79 для гидроцилиндров двухстороннего действия [4 с. 89] принимаем номинальное давление в гидросистеме
Т.к. гидроцилиндр используется для привода рабочего органа довольно большой массы то чтобы не применять гидроцилиндр с торможением (демпфированием) поршня в конце хода скорость его перемещения должна быть меньше 03 мс [4 с. 250]. Поэтому принимаем скорость перемещения штока гидроцилиндра
Определим перепад давления на гидроцилиндре
Диаметр поршня определим по формуле:
где φ – отношение площадей поршня и штока гидроцилндра. Для гидроцилиндра двухстороннего действия φ = 16 [4 с. 90];
гм.ц – гидромеханический КПД гидроцилиндра; гм.ц = 095 [4 с. 250].
По значениям номинального давления в гидросистеме ходу штока и диаметру поршня по ОСТ 22-1417-79 [4 с. 89] выбираем гидроцилиндр типоразмера 2.16.0.У-80×50×560. Гидроцилиндр исполнения 2 (на проушине с шарнирным подшипником и цапфах на корпусе – для крепления на кронштейне машины) на номинальное давление 16 МПа без тормозных устройств поршня в конечных положениях для умеренного климата диаметр поршня Dп – 80 мм диаметр штока dш – 50 мм ход штока xш.г – 560 мм.
5.4 Выбор гидронасоса
Определим расход рабочей жидкости потребляемой гидроцилиндром по формуле:
Рабочий объем насоса определяют исходя из необходимости обеспечения максимальной подачи
где Qн – необходимая подача насоса м3с; Qн = Qц = 4610-4 м3с;
nн – частота вращения вала насоса обмин;
Vн – объемный КПД насоса; Vн = 095 [4 с. 280].
Т.к. частота вращения вала насоса не задана то ориентировочно принимаем ее равной nн = 1000 об.мин.
Тогда рабочий объем насоса
Выбираем аксиально-поршневой нерегулируемый насос типа 210.16 со следующими параметрами [4 табл. 3.3]: Vн = 281 см3; pном = 16 МПа; pma nном = 1920 об.мин; nma nm полный КПД н = 091.
Т.к. номинальная частота вращения двигателя базового трактора составляет nc.у = 2200 об.мин то передаточное число привода насоса составляет
Мощность гидронасоса
5.5 Определение затрат мощности
Затраты мощности на привод гидронасоса определим по формуле:
где пр – механический КПД привода насоса. Принимаем пр = 085.
Таким образом все затраты мощности машины мы определили. Проверим достаточно ли мощности двигателя базовой машины для покрытия этих затрат по условию:
где Nс.у – мощность силовой установки кВт; Nс.у = 596 кВт.
Таким образом условие баланса мощностей выполняется и мощности силовой установки базовой машины достаточно на покрытие всех потерь при работе машины.
РАСЧЕТ ПРИВОДА РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ
6.1 Кинематический расчет
Баровая цепь приводится от вала отбора мощности базового трактора на первой из двух передач. При этом частота вращения nI = 570 об.мин. Далее мощность передается через предохранительную муфту на ведущий вал одноступенчатого конического редуктора. Ведущая звездочка баровой цепи установлена на ведомом валу редуктора. Схема привода бара представлена на рисунке 10.
Как было определено по выражению (3.3) мощность затрачиваемая на привод рабочего органа составляет Nп.р.о = 3838 кВт. Тогда мощность на ВОМ:
Рисунок 10 – Схема привода баровой цепи
Определим мощности на валах редуктора.
Мощность на ведущем валу редуктора (вал II)
где м – КПД кулачковой предохранительной муфты; м = 098
п.к – КПД пары подшипников качения; оп = 099
Мощность на ведомом валу редуктора (вал III) и на звездочке цепи
где з – КПД зубчатой передачи; з = 095 [8 табл. 1.1].
Частота вращения ведущего вала редуктора равна частоте вращения вала отбора мощности т.е.
Частота вращения выходного вала редуктора (звездочки цепи)
где vр – скорость резания (цепи) мс; vр = 3 мс;
Dзв – делительный диаметр звездочки бара мм. Принимаем его значение как у аналога Dзв = 300 мм.
Необходимое передаточное число редуктора
Крутящий момент на валу определяется по формуле:
Тогда для валов привода:
Ориентировочный диаметр вала мм определяется по формуле:
где [] – допускаемое напряжение кручения МПа; [] = 12 МПа [8 с. 193].
Выбор материалов и определение допускаемых напряжений
Желая получить сравнительно небольшие габариты и невысокую стоимость редуктора выбираем для изготовления колеса и шестерни сравнительно недорогую легированную сталь 40Х. Назначаем [6 табл. 4.4] для колеса термообработку: улучшение 230 260 HB в = 850 МПа т = 550 МПа для шестерни – улучшение 260 280 HB в = 950 МПа т = 700 МПа. При этом обеспечивается приработка зубьев.
Определим допускаемые контактные напряжения.
Допускаемые контактные напряжения определяются по формуле:
где H0 – предел контактной выносливости МПа. Для колеса [6 табл. 4.4]
SH – коэффициент безопасности; SH = 11 [6 табл. 4.4];
KHL – коэффициент долговечности.
Расчетное число циклов напряжений при постоянном режиме нагрузки для колеса:
где n – частота вращения колеса обмин; n = nIII = 191 обмин;
tΣ – суммарный срок службы ч. Принимаем как наработку до капитального ремонта для врубовой машины tΣ = 8000 ч [14 с. 73];
с – число зацеплений зуба за один оборот колеса с = 1.
Эквивалентное число циклов до разрушения
где KHE – коэффициент режима нагрузки. При режиме нагружения II KHE = 025 [6 табл. 4.3].
Число циклов при которых наступает усталость [6 рис. 4.6 б] при твердости зубьев колеса 240 HB NH0 = 15 107.
Для колеса NHE > NH0. Так как шестерня вращаются быстрее то для нее также NHE > NH0. В этом случае кривая усталости в длительно работающих передачах приближенно параллельна оси абсцисс. Это значит что на этом участке предел выносливости не изменяется а коэффициент долговечности всех колес KHL = 1.
Допускаемые контактные напряжения при расчете на усталость определяем по материалу колеса как более слабому:
Определим допускаемые напряжения изгиба.
Допускаемые напряжения изгиба определяются по формуле:
где F0 – предел выносливости зубьев по напряжениям изгиба МПа. Для колеса [6 табл. 4.5]
SF – коэффициент безопасности SF = 175 [6 табл. 4.5];
KFC – коэффициент учитывающий влияние двустороннего приложения нагрузки. Т.к. нагрузка односторонняя то KFC = 1;
KFL – коэффициент долговечности. Определяется аналогично KHL но базовое число циклов рекомендуется принимать .
где KFE – коэффициент режима нагрузки. При режиме нагружения II KFE = 014.
Т.к. NFE = 129 106 > NF0 = 4 106 то принимаем KFL = 1.
Тогда допускаемые напряжения изгиба:
Определим допускаеме напряжения при кратковременной перегрузке
Предельные контактные напряжения [6 табл. 4.5]:
Предельные напряжения изгиба:
6 Расчет зубчатых колес
Предварительное значение диаметра внешней делительной окружности шестерни мм
где T1 – крутящий момент на шестерне Нм; T1 = 5304 Нм.
При твердости зубьев шестерни и колеса 350 HB коэффициент K = 30.
Для прямозубых колес коэффициент .
Окружная скорость на среднем делительном диаметре (при Kbe = 0285):
По найденному значению окружной назначаем 7-ю степень точности по ГОСТ 1643-81 [8 табл. 2.5].
Уточняем предварительно найденное значение диаметра внешней делительной окружности шестерни мм:
где KH – коэффициент внутренней динамической нагрузки. Условно принимая точность на степень выше (т.е. 8-ю) при окружной скорости 5 мс и твердости зубьев 350 HB KH = 124 [8 табл. 2.6].
KH – коэффициент учитывающий неравномерность распределения нагрузки по длине контактных линий. Для колес с прямыми зубьями
где – коэффициент выбираемый [8 табл. 2.7] для цилиндрических зубчатых передач в зависимости от отношения . Так как ширина зубчатого венца и диаметр шестерни еще не определены значение этого коэффициента вычисляем ориентировочно:
При найденном значении bd и твердости 350 HB .
Тогда по формуле (5.19)
Угол делительного конуса шестерни
Внешнее конусное расстояние
Ширина зубчатого венца
Внешний торцовый модуль передачи
где KF – коэффициент внутренней динамической нагрузки. Для прямозубых конических колес 8-й степени точности при твердости 350 HB и окружной скорости 5 мс KF = 148 [8 табл. 2.9];
KF – коэффициент учитывающий неравномерное распределение напряжений у основания зубьев по ширине зубчатого венца. Для конических передач с прямыми зубьями
Для прямозубых колес .
Вместо [F] в формулу подставляют меньшее из значений [F]1 и [F]2 т.е.
Выбираем стандартный модуль me = 5 мм [8 с. 22].
Определим число зубьев шестерни и колеса и фактическое передаточное число
Фактическое передаточное число
Определим кончательные значения размеров колес
Угол делительного конуса:
Делительный диаметр:
где xe2 = - xe1 = - 024 [8 табл. 2.12].
Проверим зубья колес по контактным напряжениям
Расчетное контактное напряжение
Условие прочности зубьев колес по контактным напряжениям выполняется.
Проверим зубья колес по напряжениям изгиба
Напряжение изгиба в зубьях колеса
Напряжения изгиба в зубьях шестерни
Значения коэффициентов YFS1 и YFS2 принимаем следующие [8 табл. 2.10]:
при z2 100 и xe2 - 02 YFS2 = 362.
Условия прочности зубьев по напряжениям изгиба выполняются для обоих колес.
Проверим прочность зубьев при действии пиковой нагрузки
Целью расчета является предотвращение остаточных деформаций или хрупкого разрушения поверхностного слоя или самих зубьев при действии пикового момента Tпик. Действие пиковых нагрузок оценивают коэффициентом перегрузки:
где T – номинальный момент по которому проводят расчеты на сопротивление усталости; T = T1 = 5304 Нм.
В рассматриваемом приводе Tпик не превышает 2T т.е. максимальное значение коэффициента перегрузки Kпер = 2.
Контактное напряжение при кратковременном действии пикового момента:
где [H]max – минимальное из [H]max 1 и [H]max 2 т.е. [H]max = 1540 МПа.
Напряжения изгиба при действии пикового момента:
Условия прочности зубьев колес при действии пиковой нагрузки по контактным напряжениям и напряжениям изгиба выполняются.
4. Выводы по конструкторской части.
Произвели анализ конструкции и выбор основных параметров баровой установк. В ходе расчетов я расчитал все основые параменты баровой установки. Также выбрал необходимый материал для работы с выбронными категориями грунтов.
1. Расчет производительности молотковой дробилки
Теоретическая производительность.
где: -эмпирический коэффициент который зависит от типа и размеров ножей физико-механических свойств грунтов (вид прочность крупность и др.); для сит с размером отверстий до 3 мм; для чешуйчатых сит с размером отверстий от 3 до 10 мм (меньшие размеры принимают для сит с меньшими размерами отверстий);
-плотность измельчаемого продукта ;
L-длина бара м; L=14.
Qт=1.510-47000.3420.17686.4=1.4кгс=5 тч
Техническая производительность.
где: Qт – теоретическая производительность;
Kн – коэффициент неравномерности ( Kн = 0.5).
Эксплуатационная производительность.
где: Kн- коэффициент неравномерности (Kн = 0.75).
Qэксп=2.50.75=1.875 тч
Малогабаритный траншеекопатель пум-800 имеет следующие технические характеристики:
Эксплуатационная масса кг
Габаритные размеры мм
Транспортная скорость кмчас
Скорость копания (в зависимости от категории грунта и глубины копания) ммин
Скорость движения цепи ммин
- цепью типа "Арктика" (для грунтов до IV категории)
- летней цепью (для грунтов I - II категории)
«Robin Engines» (Япония)тип - EH65D (бензиновый)
Номинальная мощность кВт(л.с.)
Емкость топливного бака л
Привод рабочего органа
Траншеекопатель пум-800 предназначен для разработки траншей прямоугольного сечения талых и мерзлых грунтовIII категориис включением щебня до 50мм за исключением сыпучих и переувлажненных грунтов.
Траншеекопатель пум-800 расчитан на эксплуатацию в районах с умеренным климатом в любое время года при температуре воздуха от-10 град.Сдо+30 град.Сс относительной влажностью воздуха до 80% при +20 град.С а также запыленности воздуха до 01 куб.м
3. Выводы по технологической части.
Данная баровая имеет производительность 5 тч для увеличения производительности данной установки необходимо увеличить скорость цепи.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ МАШИНЫ
1 Общие требования безопасности
К самостоятельной работе в качестве машиниста на баровой машине допускаются лица не моложе 18 лет прошедшие специальную подготовку имеющие удостоверение на право управления этой машиной выданное квалификационной комиссией ознакомленные с заводской инструкцией по эксплуатации и обслуживанию баровых машин а также прошедшие вводный инструктаж по технике безопасности на рабочем месте. Инструктаж по технике безопасности на рабочем месте необходимо проводить при каждом изменении условий работы но не реже двух раз в год.
Прежде чем приступить к работе машинист баровой машины обязан тщательно осмотреть машину и убедиться в ее исправности.
Запрещается выезжать на работу при наличии каких-либо неисправностей машины: при неисправности двигателя рулевого управления и ходовой части муфты сцепления тормозного устройства муфты управления; топливных баков топливопроводов и карбюраторов (подтекание топлива).
Каждая баровая установка должна быть закреплена приказом (распоряжением) за определенным машинистом.
Запрещается приступать к работе на незакрепленной машине или на машине закрепленной за другим машинистом.
При использовании машин должна быть обеспечена обзорность рабочей зоны с рабочего места машиниста. В том случае когда машинист управляющий машиной не имеет достаточного обзора или не видит рабочего подающего ему сигналы между машинистом и рабочим сигнальщиком необходимо устанавливать двухстороннюю радиосвязь.
Лица работающие на строительных и дорожных машинах должны быть обеспечены спецодеждой предусмотренной действующими нормами: полукомбинезон хлопчатобумажный рукавицы комбинированные. Зимой дополнительно куртка и брюки на утепляющей прокладке валенки.
Для безопасной работы в темное время суток машины должны быть оснащены исправными светильниками (фарами).
При проведении работ под линиями электропередачи должны соблюдаться расстояния указанные в таблице 3 от наиболее высокой части баровой машины до электропередачи.
Таблица 3 – Расстояния от наиболее высокой части баровой машины
Запрещается во время работы смазывать и крепить детали заправлять регулировать и очищать от грязи отдельные узлы.
Открывать крышку радиатора неохлажденного двигателя следует обязательно в рукавицах или используя концы и ветошь.
При открывании крышки радиатора лицо необходимо держать подальше от заливной горловины радиатора и находиться с наветренной стороны. Необходимо также соблюдать осторожность при сливе горячей воды из радиатора.
Запрещается во время работы двигателя регулировать натяжение ремня вентилятора и производить какие-либо ремонтные работы.
2 Требования безопасности перед началом работ
Перед запуском двигателя необходимо:
осмотреть основные узлы и элементы баровой машины и убедиться в их исправности;
убрать посторонние предметы на колесах вращающихся деталях в двигателе коробке передач бортовых передачах и заднем мосту;
убедиться сто рычаг переключений скоростей находится в нейтральном положении;
вытереть насухо все наружные части машины на которые попали бензин или масло;
проверить натяжение режущей цепи бара и при необходимости натянуть ее;
опустить и поднять бар включить и проверить движение цепи бара.
Перед началом работы машинист баровой установки должен ознакомиться с зоной производства работ: рельефом местности выяснить и установить местонахождение подаваемых коммуникаций линий электропередач.
Если в радиусе выполнения работ имеются подаваемые коммуникации и сооружения работы должны выполняться под руководством ИТР. Все подаваемые сооружения (кабели трубопроводы колодцы) препятствующие производству работ должны быть предварительно обозначены специальными знаками.
Запрещается заводить перегретый двигатель во избежание обратного удара от преждевременной вспышки (вследствие самовоспламенения рабочей смеси).
При заправке запрещается курить зажигать спички и пользоваться другими видами открытого огня. Нельзя открывать металлическую тару с ЛВЖ ударами металлических предметов по пробке во избежание возможности воспламенения горючего.
Перед началом движения машинист баровой установки должен:
убедиться в отсутствии людей на пути движения;
осмотреть путь движения и дать предупредительный сигнал.
3 Требования безопасности во время работы
Во время работы машинист обязан:
передвигаться по строительной площадке и производить работу только в местах указанных прорабом или мастером и строго выполнять разбивочные знаки отклонение которых может привести к аварии;
выполнять работу только в местах указанных руководителем работ и строго придерживаться разбивочных знаков отклонение от которых может привести к аварии;
перед началом передвижения а также перед поворотом убедиться в отсутствии на пути препятствий или посторонних предметов после чего дать предупредительный сигнал;
при выполнениии работ на участке где имеются подземные коммуникации работы должны выполняться под непосредственным руководством мастера.
Во время работы запрещается:
передавать управление другому лицу или перевозить в кабине машины людей кроме лиц которые проходят практику;
сидеть и стоять на раме и других частях машины;
стоять вблизи колес машины;
оставлять машину с работающим двигателем;
При трогании с места повороте и остановке машины машинист баровой установки должен дать предупреждающие сигналы рабочим находящимся на пути движения.
Перед нарезкой щели для прокладки кабеля необходимо расчистить трассу от снега.
При передвижении машины вблизи траншей котлованов необходимо учитывать призму обрушения грунта. Расстояние от края гусениц или колес до бровки выемки должно быть не менее 1 м.
Рабочая зона машины в темное время суток должна быть освещена. Норма освещенности в соответствии с правилами по проектированию электрического освещения строительных площадок.
При неисправности и по окончании рытья траншеи перед установкой рабочего органа в транспортное положение необходимо произвести следующие операции:
вывести рабочий орган из траншеи при помощи гидроцилиндра а в случае неисправности цилиндра ходом трактора;
выжать муфту сцепления;
выйти из трактора и отключить специальным устройством редуктор баровой установки фиксируя фиксатором рычаг в положение отключено;
закрепить рабочий орган в транспортном положении фиксатором.
Движение машины в транспортном положении с включенной режущей частью запрещается.
При замене зубков сварке кулаков смазке и креплении стрелы необходимо отключать муфту сцепления и редуктор баровой установки.
При использовании машин в режимах установленных эксплуатационной документацией уровни шума вибрации запыленности загазованности не должны превышать значений установленных ГОСТ 12.1003-83 ГОСТ 12.1012-78.
При техническом обслуживании машин с электроприводом должны быть приняты меры не допускающие случайной подачи напряжения на ремонтируемое оборудование (пусковые устройства закрыты на замок и на них вывешены запрещающие знаки безопасности: «не включать – работают люди!»).
При движении под уклон обязательно включать первую скорость. При переключении скоростей следует обязательно затормозить трактор. При движении на подъем переключать скорости запрещается.
Запрещается передвижение трактора поперек крутых склонов угол наклона которых превышает 30°.
Прежде чем сойти с трактора необходимо поставить рычаг переключения скоростей в нейтральное положение и включить тормоз.
При встречном разъезде тракторов необходимо соблюдать интервал между машинами не менее 2 м.
Не допускается работа баровой установки без ограждения движущихся деталей (приводного ремня шарнирного соединения приводного вала вала отбора мощности и др.).
Если в радиусе выполняемой работы имеются подземные сооружения и коммуникации работы должны выполняться под непосредственным руководством мастера или производителя работ. Все подземные сооружения (кабели трубопроводы колодцы и пр.) препятствующие производству работ должны быть предварительно обозначены вешками с соответствующими надписями.
При обнаружении на разрабатываемом участке подземных коммуникаций и сооружений не предусмотренных проектом производства работ машинист обязан немедленно приостановить работу и сообщить об этом мастеру или производителю работ.
В зимнее время года для предохранения стекол кабины от замерзания их следует протирать смесью соли с глицерином.
При отсутствии кабины машинист должен иметь защитные очки предохраняющие глаза от пыли в жаркое время года необходимо устанавливать зонт для защиты от действия солнечных лучей.
Крутые повороты машины разрешаются только на первой скорости; выполнять команду "стоп" следует немедленно кем бы она ни подавалась.
Запрещается работать на машинах без действующего сигнального устройства.
4 Требования безопасности в аварийной ситуации
При возникновении аварийной ситуации необходимо:
немедленно прекратить работы и известить ответственного за производство работ (мастера прораба начальника участка);
под руководством ответственного за производство работ принять меры по устранению причин аварии.
В случае получения травмы работу прекратить сообщить ответственному за производство работ и обратиться в медпункт.
При просадке или сползании грунта машинисту следует прекратить работу отъехать от этого места на безопасное расстояние и доложить о случившемся руководителю работ.
5 Требования безопасности по окончании работы
Машинист баровой машины обязан:
поставить машину на место отведенное для ее стоянки выключить двигатель и включить тормоз;
проверить техническое состояние машины; о больших неисправностях сообщить участковому механику для их ликвидации силами ремонтной бригады а мелкие неисправности устранить самому;
в зимнее время года слить воду масло поместить в чистую тару и плотно закрыть пробкой;
очистить машину от грязи и грунта подтянуть болтовые соединения смазать трущиеся части;
сделать запись в сменном журнале о техническом состоянии машины и о принятых мерах по устранению неисправностей [17].
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
Абрамов Н. Н. Курсовое и дипломное проектирование по дорожно-строительным машинам. Учеб. пособие для студентов дорожно-строительных вузов. – М.: Высш. шк. 1972. – 120 с.
Алексеева Т. В. Артемьев К. А. Бромберг А. А. и др. Дорожные машины. Часть 1. Машины для земляных работ. Изд. 3-е перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1972. – 504 с.
Бернавский Ю. Н. Захарчук Б. З. Ровинский М. И. и др. Машины для разработки мерзлых грунтов Под. общ. ред. В. Д. Телушкина. – М.: Машиностроение 1973. – 272 с.
Васильченко В. А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник – М.: Машиностроение 1983. – 301 с.
Ветров Ю. А. Баладинский В. Л. Машины для специальных земляных работ: Учебное пособие для вузов. – Киев: Вища школа. Головное изд-во 1980. – 192 с.
Врублевская В. И. Детали машин и основы конструирования. Курсовое проектирование: Учеб. пособие В. И. Врублевская В. Б. Врублевский. – Гомель: БелГУТ 2006. – 433 с.
Домбровский Н. Г. Гальперин М. И. Строительные машины (в 2-х ч.). Ч. II: Учеб. для студентов вузов обучающихся по спец. «Строит. и дор. машины и оборуд.» – М.: Высш. шк. 1985. – 224 с.
Дунаев П. Ф. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для студ. техн. спец. вузов П. Ф. Дунаев О. П. Леликов. – 8-е изд. перераб. и доп. – М.: Издательский центр «Академия» 2003. – 496 с.
Кузин Э. Н. и др. Строительные машины: Справочник: В 2 т. Т. 1: Машины для строительства промышленных гражданских сооружений и дорог А. В. Раннев В. Ф. Корелин А. В. Жаворонков и др.; Под общ. ред. Э. Н. Кузина. – 5-е изд. перераб. – М.: Машиностроение 1991. – 496 с.
Проектирование машин для земляных работ Под ред. А. М. Холодова. – Х.: Вища шк. Изд-во при Харьк. ун-те 1986. – 272 с.
Резание грунтов землеройными машинами Ю. А. Ветров. – М.: Машиностроение 1971. – 357 с.
Скотников В. А. и др. Основы теории и расчета трактора и автомобиля В. А. Скотников А. А. Мащенский А. С. Солонский. Под ред. В. А. Скотникова. – М.: Агропромиздат 1986. – 383 с.
Солод В. И. Гетопанов В. Н. Рачек В. М. Проектирование и конструирование горных машин и комплексов: Учебник для вузов. – М.: Недра 1982. – 350 с.
Техническое обслуживание и ремонт горного оборудования: Учебник для нач. проф. образования Ю. Д. Глухарев В. Ф. Замышляев В. В. Кармазин и др.; Под ред. В. Ф. Замышляева. – М.: Издательский центр «Академия» 2003. – 400 с.
Школьный А. Н. Обоснование выбора конструктинвных и технологических параметров исполнительного органа бесковшовых цепных траншеекопателей: автореф. дис. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук А. Н. Школьный; Томский государственный архитектурно-строительный университет. – Томск 2006. – 23 с.