Бульдозер на базе тягача ДТ-75

лист 2.dwg

лист 3.dwg

Титульник.doc

Федеральное агентство по образованию
Волгоградского государственного архитектурно-строительного университета
Факультет механико-технологический
Пояснительная записка к курсовому проекту
«Машины для земляных работ»

Поясн. записка.doc

Для бульдозеров: глубина резания - 015 – 04 м
ширина захвата бульдозера – 25 – 50 м
при расчете бульдозерного оборудования привести ширину захвата к стандартному ряду значений (25; 30; 32; 35; 40; 45; 50)
Индивидуальные задания
Проект бульдозера на базе тягача ДТ-75 класс 3 т
Коэффициент удельного сопротивления грунта резанию kр =40 кНм2
Объёмная масса грунта γ =1900 кгм3
Краткая техническая характеристика тягача ДТ-75
Скорость движения – 42 112 кмч.
Тяговое усилие – 30 кН
Габариты – 4650 х 2560 х 2300 мм
Масса бульдозерного оборудования – 1070 кг
Масса общая – 6910 кг.
Выбор и расчет основных параметров бульдозера
По заданию необходимо спроектировать бульдозер с соответствующими для разработки заданного грунта техническими характеристиками бульдозерного оборудования.
Номинальное тяговое усилия тягача:
Эксплуатационный вес Gб определяют как сумму эксплуатационных весов базовой машины и бульдозерного оборудования:
Скорость рабочего хода при отсутствии автоматизированного управления бульдозерным оборудованием и базовой машиной выбирают в пределах 25—30 кмч.
Среднее статическое удельное давление для гусеничных базовых машин:
где L – длина опорной поверхности гусениц с учетом полного погружения почвозацепов;
b – ширина гусениц (b=05м).
Пренебрегая лобовым сопротивлением движителя а также силами инерции находим координату центра давления бульдозера по формуле:
где - вертикальная составляющая результирующей сил сопротивления на отвал;
- горизонтальная составляющая результирующей тех же сил;
– угол наклона результирующей при копании грунта
Удельное напорное усилие qН на режущей кромке определяем по формуле:
Удельное вертикальное давление на режущей кромке qВ:
где: Pz - наибольшее возможное вертикальное усилие на режущей кромке ножа отвала по условиям опрокидывания базовой машины относительно задних кромок опорных поверхностей гусениц;
F - опорная площадь режущей кромки ножей отвала.
Рисунок 1 – Схема сил действующих на бульдозер при определении
координаты центра давления.
Суммарное сопротивление движению бульдозера при копании и перемещению грунта по горизонтальной поверхности выражается формулой:
где: - сопротивление резанию;
- сопротивления перемещению базовой машины;
- сопротивления перемещению отвала;
- сопротивления перемещению призмы волочения;
- сопротивления перемещению грунта вверх по отвалу.
Для определения этих составляющих воспользуемся следующими формулами приняв предварительно значения коэффициентов:
kp= 40 000 Нм2 – коэффициент удельного сопротивления резанию;
f=01 – коэффициент сопротивления перекатыванию;
= 05 – коэффициент трения грунта о сталь;
= 1 – коэффициент трения грунта о грунт;
γр=1900 кгм3 – объемный вес грунта;
h=01 м – средняя толщина стружки;
h`=01 м – глубина резания при перемещении грунта;
φопт = 09 - оптимальный коэффициент использования веса тягача с оборудованием по сцеплению соответствующий допустимому буксованию движителей;
где: Vф - фактический объем грунта перемещаемый бульдозером:
Получаем искомое сопротивление движению:
Исходя из этого делаем вывод что тягач имеет запас по тяге:
Расчет на прочность элементов конструкции
Выбираю расчетное положение в соответствии с рисунком 2 - внезапный упор в препятствие средней точкой отвала при движении по горизонтальной поверхности; цилиндры находятся в запертом положении.
Рисунок 2 – Расчетное положение отвала.
где - суммарная жёсткость препятствия и системы навесного оборудования:
С1=1730 кгссм=1730 кНм – коэффициент жёсткости препятствия (сосновая свая 30см);
С2=1. 635=635 кНм – коэффициент жёсткости системы навесного оборудования.
Gб – суммарный вес базовой машины и навесного оборудования;
V – скорость базовой машины в момент встречи с препятствием;
Px=0 кН (т.к. отвал неповоротный).
Усилие в гидроцилиндре:
где a b c – размеры в масштабе по рисунку 3.
Рисунок 3 - Схема действия сил в шарнирах рамы бульдозера.
Определяем усилия в шарнирах крепления рамы неповоротного отвала к базовой машине по схеме на рисунке 3. Пусть на отвал действуют внешние усилия Px Py Pz в общем случае не приводимые к одной равнодействующей.
Реакции в шарнире О':
Реакции в шарнире О'':
По этим вычисленным значениям реакций можно произвести подбор материалов и размеров для изготовления креплений способных воспринимать заданные нагрузки.
Технологический раздел
Организация и технология производства работ
Рабочий процесс бульдозера заключается в срезании стружки грунта и транспортировании образовавшейся перед отвалом призмы волочения к месту разгрузки на расстояние не превышающее 100 и 180 м соответственно для моделей малой и большой мощности. Наиболее эффективна работа бульдозера под уклон и в условиях где грунт перемещается на расстояние 15—30 м в зависимости от типа отвала рода и состояния грунта. [3]
В специфических условиях (например при работе бульдозера в траншее или работе спаренных бульдозеров) в соответствии с рисунком 4 расстояние перемещения грунта может быть увеличено на 20-25% подкосами.
Рисунок 4 - Работа бульдозеров в траншее (а) и работа спаренных
Для колесных бульдозеров предельные дальности перемещения грунта почти те же что и для гусеничных. Это объясняется необходимостью ограничения скоростей при движении для уменьшения потерь грунта. Высокие скорости в основном используются при холостых пробегах.
Бульдозерами можно выполнять следующие работы:
- разрабатывать выемки и полувыемки на косогорах выемки с перемещением грунта в насыпь у нулевых отметок в горной местности а также неглубокие выемки в отвал и невысокие насыпи из резерва;
- выравнивать рельеф особенно в горной местности для прокладки дорог;
- разравнивать и перемещать на небольшие расстояния грунт и строительные материалы;
- засыпать рвы ямы и канавы;
- производить грубую планировку строительных и аэродромных площадок;
- расчищать площадки и трассы от камней пней кустарника леса снега и т.д.;
- устраивать террасы на склонах гор.
Кроме того бульдозер может работать толкачом со скреперами рыхлителями и тяжелыми автопоездами а некоторые конструкции бульдозеров могут выполнять работы в воде при глубине до 1 м.
Для выполнения других видов работ на раму бульдозера как с поворотным так и с неповоротным отвалом могут навешиваться рыхлители кусторезы канавокопатели собиратели корчеватели и другое сменное рабочее оборудование.
При продольном движении бульдозера с повернутым в плане отвалом грунт перемещается вбок по отвалу. Способность поворотных бульдозеров перемещать грунт в сторону определяет их широкое использование при засыпке каналов рвов траншей коммуникаций и т. п.
В процессе работы бульдозером копают перемещают и распределяют материал.
Рабочий цикл бульдозера: при движении машины вперед отвал с помощью системы управления заглубляется в грунт срезает ножами слой грунта и перемещает впереди себя образовавшуюся грунтовую призму волоком по поверхности земли к месту разгрузки; после отсыпки грунта отвал поднимается в транспортное положение машина возвращается к месту набора грунта после чего цикл повторяется. Максимально возможный объем призмы волочения современные бульдозеры набирают на участке длиной 6 10 м. Экономически целесообразная дальность перемещения грунта не превышает 60 80 м для гусеничных бульдозеров и 100 140м для пневмоколесных машин.
Преимущественное распространение получили гусеничные бульдозеры обладающие высокими тяговыми усилиями и проходимостью. Чем выше тяговый класс машины тем больший объем земляных работ она способна выполнять и разрабатывать более прочные грунты.
Основные правила эксплуатации технического обслуживания и ремонта.
Система планово-предупредительного технического обслуживания (Т.О.) и ремонта машин представляет собой комплекс организационно-технических мероприятий проводимых в плановом порядке для обеспечения работоспособности машин в течение всего срока их службы при соблюдении заданных условий и режима эксплуатации. [4]
Организационно-технические мероприятия по обеспечению надежности машин в условиях эксплуатации разрабатываются и осуществляются с учетом безусловного выполнения рекомендаций изложенных в эксплуатационной и ремонтной документации заводов-изготовителей; а также требований к техническому состоянию машин и правил безопасной эксплуатации.
Система планово-предупредительного Т.О. и ремонта машин основана на обязательном планировании подготовке и проведении соответствующих видов Т.О. и ремонта каждой машины находящейся в эксплуатации с заданной последовательностью и периодичностью.
Т.О. должно обеспечивать поддержание работоспособности машины в процессе эксплуатации путем проведения комплекса работ по предупреждению повышенного изнашивания деталей отказов и повреждений машины.
В процессе использования машин проводятся:
а) ежесменное Т.О. (Е.О.) выполняемое перед началом в течение или после рабочей смены;
б) плановое Т.О. выполняемое в плановом порядке через определенные установленные заводами-изготовителями величины наработки;
в) сезонное Т.О. выполняемое 2 раза в год при подготовке машины к использованию в период последующего сезона.
Техника безопасности при работе бульдозера
Безопасности труда следует уделять большое внимание. Наше трудовое законодательство полностью обеспечивает проведение всех необходимых мероприятий по оздоровлению и улучшению условий труда. Эти мероприятия носят предупредительный характер и их цель состоит в том чтобы устранить возможность какого бы то ни было ущерба для здоровья трудящихся. [4]
В основу техники безопасности положены мероприятия создающие безопасные условия труда и предотвращающие несчастные случаи на производстве. Эти мероприятия систематически улучшаются и обновляются.
Кроме того издаются инструкции по охране труда и технике безопасности применительно к определенным видам работ или отдельным машинам и механизмам.
Для каждого предприятия предусматриваются необходимые средства на мероприятия по охране труда и технике безопасности.
К управлению строительными и дорожными машинами допускаются лица прошедшие специальное обучение имеющие удостоверение на право управления экскаватором бульдозером скрепером трактором со сложными навесными и прицепными машинами и знающие правила техники безопасности при производстве работ на этих машинах.
Воспрещается допускать к каким бы то ни было работам рабочих без предварительного инструктажа по технике безопасности.
Производство земляных работ связано с разработкой и перемещением больших объемов грунта с использованием сложных машин. Поэтому условиям обеспечивающим безопасность работы должно уделяться большое внимание.
Перед началом работы производят тщательный осмотр трактора машины и устраняют все выявленные неисправности.
Категорически запрещается: 1) выезжать на работу с неисправным экскаватором трактором или машиной; 2) садиться на ходу на машину или становиться на раму; 3) останавливаться на спусках; 4) касаться руками во время работы тросов или блоков направлять трос рукой при наматывании его на барабан; 5) пользоваться тросом имеющим оборванные проволоки или пряди.
При обнаружении каких-либо неисправностей машину останавливают и немедленно принимают меры к их устранению. Если невозможно произвести это силами бригады машинист обязан немедленно поставить об этом в известность участкового механика или главного инженера.
Машинисты и трактористы должны следить за тем чтобы никто не входил в пространство между трактором и прицепной машиной. При появлении человека между трактором и прицепной машиной немедленно останавливают работу агрегата.
До переездов через мосты и другие искусственные сооружения обязательно проверяют их состояние учитывая вес экскаватора или машины с трактором и грузоподъемность искусственного сооружения.
Машины механизмы оборудование и приспособления числящиеся в строительно-монтажных организациях должны быть снабжены паспортами и инвентарными номерами по которым их записывают в специальный журнал учёта.
Машинист должен работать на машине в плотно облегающей одежде.
Ремённые и цепные передачи валы и другие вращающиеся или подвижные детали должны быть закрыты кожухами.
Выполнять работы разрешается только на исправных машинах.
Машинист не должен оставлять без присмотра машину с работающим двигателем. Машинист должен постоянно наблюдать чтобы под оборудованием не находились люди.
Машинист должен вести машину на безопасной скорости. Перед поворотами во избежание заноса машины или потери её устойчивости скорость движения уменьшается.
Машинист не должен сходить с машины до её полной остановки.
До начала смены машинист бульдозера должен осмотреть место работы. Большие камни пни и другие предметы необходимо удалить. Около мест подземных сооружений администрация обязана поставить предупредительные знаки.
Вблизи подземных коммуникаций и сооружений разрешается работать только в присутствии мастера или производителя работ.
Разработка грунта бульдозером вблизи электрокабелей находящихся под напряжением запрещается.
При обнаружении не предусмотренных ранее подземных сооружений работу на прилегающем участке необходимо прекратить и доложить мастеру или производителю работ.
При продольном движении по свеженасыпанному грунту во избежание сползания бульдозера под откос не разрешается приближаться к бровке откоса ближе чем на 1 м.
Выдвижение ножа бульдозера за бровку откоса при сбросе грунта запрещается.
Зимой для предохранения стекол кабины от замерзания их следует протирать глицерином.
В темное время суток место работ должно быть освещено.
Нельзя производить повороты при заглубленном ноже.
Перемещение грунта бульдозером на подъеме более 15° или под уклон 30° запрещается.
При работе на бульдозере с канатным управлением необходимо:
- ежедневно тщательно осматривать канаты (сращивание стальных канатов узлами или скрутками запрещается);
- систематически проверять и регулировать работу фрикционной муфты и тормоза лебедки. Регулирование следует производить при опущенном отвале;
- перед работой осматривать место закрепления каната на барабане лебедки;
- не допускать перегрева фрикционных барабанов и тормозных лент лебедки.
При работе на бульдозере с гидравлической системой управления необходимо:
- следить за исправностью предохранительного клапана служащего для перепуска масла из распределителя в бак;
- тщательно затянуть соединения гибких рукавов во избежание пропускания масла;
- в случае разрыва гибких рукавов выключить насос и остановить трактор;
- контролировать регулирование предохранительного клапана только с помощью манометра. Категорически запрещается регулировать клапан на глаз так как чрезмерная затяжка его может привести к аварии.
При работе на бульдозере запрещается:
- производить во время работы двигателя регулирование крепление и смазку механизмов;
- сходить с площадки управления и входить на нее во время движения;
- находиться в пределах призмы обрушения у нераскрепленных котлованов и траншей.
Во время взрывных работ бульдозер необходимо удалить на безопасное расстояние. Возвращение к месту работ допускается только после сигнала «0тбой».
Справочник конструктора дорожных машин. Изд. 2-е переработ.и доп. Под ред.д-ра техн. наук проф. И.П. Бородачева М. Машиностроение 1973 г.
Дорожные машины. Часть I. Машины для земляных работ. Изд.3-е переработ. и доп. М. «Машиностроение» 1972
Борщев Т.С. Землеройные машины организация и технология земляных работ. Изд-во «Колос» Ленинград 1970
Справочник молодого машиниста бульдозера скрепера грейдера. 2-е изд. - : В.шк 1979
Бромберг А.П. "Машины для земляных работ". Атлас конструкций.: «Машиностроение» 1968
Краткий обзор существующих конструкций
бульдозерного оборудования ..5
Выбор и расчет основных параметров бульдозера 9
Расчет на прочность элементов конструкции ..12
Технологический раздел 15
Организация и технология производства работ ..15
Основные правила эксплуатации технического
обслуживания и ремонта 17
Техника безопасности при работе бульдозера .18
Список литературы .23
Подъем городского строительства на качественно новый уровень возможен за счет последовательного проведения курса на дальнейшую его индустриализацию существенного сокращения ручного труда совершенствования структуры и организации строительного производства.
Одним из ведущих факторов в решении задач сокращения себестоимости и сроков строительства повышения производительности труда и общей эффективности строительного производства является комплексная механизация строительно-монтажных работ. Широкому внедрению комплексной механизации и автоматизации в строительное производство способствует насыщение строительства необходимым количеством высокопроизводительных машин освоение производства ряда новых типов машин расширение технологических возможностей средств механизации и совершенствование организации их эффективного использования.
Непрерывный количественный и качественный рост городского строительства требует дальнейшего сокращения стоимости трудоемкости сроков строительно-монтажных работ повышения эффективности капиталовложений и производительности труда успешное решение которых может быть обеспечено усовершенствованиям технологии и организации работ внедрением поточных методов производства повышением эффективности использования существующего машинного парка строительства созданием и внедрением новых более совершенных и производительных строительных машин и оборудования широкой комплексной механизацией и автоматизацией тяжелых и трудоемких технологических процессов улучшением условий труда.
В настоящее время в городском строительстве используется огромный парк строительных машин и оборудования (около 600 тыс. ед.) позволяющий комплексно механизировать основные работы на всех стадиях строительного производства. Комплексная механизация строительства на современном этапе развития техники требует внедрения систем машин базирующихся на применении основных машин повышенной единичной мощности с комплектацией их средствами механизации всех технологических процессов. При производстве строительных работ в сложившихся городских условиях часто возникают дополнительные трудности из-за необходимости выполнения работ в стесненных условиях и в сжатые сроки поскольку большинство из них связано с нарушением пешеходного движения установившегося режима работы транспорта наземных и подземных коммуникаций и т.п. Кроме того зачастую приходится выполнять трудоемкие подготовительные операции по разрушению старых строений фундаментов дорожных покрытий и т.п. Для эффективного выполнения работ в стесненных условиях используется широкая номенклатура высокопроизводительных специальных и универсальных машин многоцелевого назначения обладающих компактностью высокими мобильными и транспортными качествами и обеспечивающих полную безопасность работ в данных условиях. Растущие из года в год масштабы и современная технология городского строительства требуют постоянного увеличения парка строительных машин и оборудования повышения технического уровня машин улучшения организации их использования.
Повышение технического уровня основных видов строительных машин и оборудования обеспечивается прежде всего за счет повышения их единичной мощности (энергонасыщенности) и производительности универсальности и технологических возможностей надежности и долговечности улучшения удельных показателей рабочих параметров развития гидрофикации приводов широкого использования в конструкциях машин унифицированных узлов агрегатов и деталей повышения приспособляемости машин к техническому обслуживанию и ремонту.
Успешное проектирование дорожных машин возможно с учетом правильного выбора параметров машины обеспечивающих высокую производительность и экономичность. Важное значение имеют взаимодействие рабочих органов той или иной машины с обрабатываемыми ею строительными материалами.
Бульдозеры получили широкое распространение на строительстве в различных отраслях народного хозяйства.
При строительстве дорог бульдозер расчищает площадки и трассы от кустарников пней и леса снимает верхний растительный слой грунта производит планировку площадей срезку грунта на косогорах засыпку траншей рвов и оврагов возводит насыпи высотой до 15 м из боковых резервов используется при разработке песчаных и гравийных карьеров а также при расчистке площадок дорог и аэродромов от снега.
Бульдозер широко применяется и в комплекте с экскаваторами скреперами грейдер-элеваторами и погрузочными машинами.
Освоение в СССР надежных и работоспособных тракторов широкого диапазона мощностей послужило основой для создания бульдозеров в качестве навесного оборудования к этим тракторам.
Краткий обзор существующих конструкций бульдозерного оборудования
Бульдозер — землеройная машина состоящая из базового тягача и бульдозерного (навесного) оборудования предназначенная для резания и перемещения грунта и планировки разрабатываемой поверхности.
Бульдозеры как навесное оборудование на тракторы тягачи и другие базовые машины широко распространены что объясняется простотой их конструкции высокой производительностью возможностью их использования в самых разнообразных грунтовых и климатических условиях и относительно низкой стоимостью выполненных работ. Применяются они в дорожном железнодорожном горнорудном мелиоративном и ирригационном строительстве.
Для большинства современных гусеничных бульдозеров экономически выгодная дальность перемещений в настоящее время не превышает 60—80 м колесных 100—150 м.
Бульдозеры классифицируются по назначению весу и мощности силе тяги базовой машины и типу движителя отдельным конструктивным признакам системе управления рабочим органом и др.
По назначению бульдозеры делятся на бульдозеры общего назначения приспособленные для выполнения разнообразных землеройно-планировочных и строительных работ в различных грунтовых условиях и на бульдозеры специального назначения которые предназначаются для выполнения определенных видов работ (например для прокладки дорог чистки снега сгребания торфа и т. д.).
Классификация бульдозеров по номинальному тяговому усилию представлена в таблице 1.
По типу движителя базовой машины бульдозеры разделяются на гусеничные и колесные. Колесные бульдозеры создаются на базе колесных тракторов колесных тягачей автомобилей и специализированных самоходных машин (автогрейдеров и др.).
Таблица 1 – Классификация бульдозеров по мощности двигателя и по номинальному тяговому усилию
Больше 220(больше 300)
По размещению рабочего органа бульдозерного оборудования на базовой машине различают бульдозеры с передним и задним расположением отвала.
По типу механизма управления бульдозеры разделяются на бульдозеры с гидравлическим канатным и смешанным управлением.
В бульдозерах с гидравлическим управлением отвал внедряется в грунт принудительно в результате усилий развиваемых гидросистемой. Эти усилия могут достичь 40% и более от общего веса трактора. При гидравлическом управлении отвалу могут быть заданы четыре положения; подъем принудительное опускание плавающее положение фиксированное положение.
Различают: бульдозер с неповоротным отвалом т. е. бульдозер отвал которого имеет неизменное положение в горизонтальной плоскости перпендикулярное продольной оси машины; бульдозер с поворотным отвалом т.е. бульдозер у которого можно изменять положение отвала в горизонтальной плоскости.
На универсальной раме бульдозера вместо отвала может устанавливаться оборудование кустореза корчевателя-собирателя или снегоочистителя.
Все большее распространение получают мощные неповоротные пневмоколесные бульдозеры на базе серийных колесных тракторов и специальных шасси с шарнирно сочлененной рамой применяемые в основном для разработки легких и средних грунтов на рассредоточенных строительных объектах. Такие бульдозеры почти не уступая в проходимости гусеничным машинам обладают значительно большими (в 15 2 раза) рабочими и транспортными скоростями повышенной маневренностью и производительностью.
Практически все гусеничные и колесные бульдозеры с тяговым усилием 200 кН и более оснащаются однозубым и трехзубым рыхлительным оборудованием заднего расположения. Некоторые модели гусеничных неповоротных бульдозеров оснащаются дополнительной автоматизированной системой управления отвалом «Комби-план» осуществляющей автоматическую стабилизацию заданного положения отвала при выполнении окончательных планировочных работ.
Бульдозеры с поворотным отвалом оснащаются аппаратурой «Копир-Автоплан». Аппаратура автоматического управления отвалом обеспечивает повышение качества обработки грунтовой поверхности повышение производительности машины за счет уменьшения числа проходов бульдозера по планируемому участку и снижение утомляемости машиниста.
Пневмоколесные бульдозеры базируются на тракторах класса 14 и предназначены для выполнения земляных и догрузочно-разгрузочных работ малого объема погрузки и транспортирования сыпучих материалов на небольшие расстояния подъема и перемещения единичных и штучных грузов планировки площадок засыпки траншей ям и для других работ.
В городском строительстве широко используются пневмоколесные бульдозеры с неповоротным гидроуправляемым отвалом и аналогичные по конструкции бульдозеры-погрузчики у которых в качестве основного сменного оборудования используются гидроуправляемые отвалы и ковши вместимостью 0.38 и 05 м3.
Бульдозеры-погрузчики комплектуются также дополнительным сменным рабочим оборудованием; ковшами для тяжелых материалов и снега уширенным ковшом для работ у стен зданий и сооружений у бордюров улиц и дорог грузовыми вилами для погрузки и разгрузки поддонов с грузами монтажным крюком для погрузки штучных грузов челюстным захватом для длинномерных грузов удлинителем стрелы уширителями отвала поворотным отвалом для снега отвалом-планировщиком и т. п..

лист 1.dwg