Бульдозер на базе трактора Т-170

Бульдозерное оборудование.dwg

Трактор Т-170.dwg

КП МЗР 190205 01 09 00 000 ВО
Техническая характеристика
Тяговый класс базового трактора
Марка трактора Т-170
Габаритные размеры с оборудованием
Масса бульдозерного оборудования
* - Размер для справок

Спецификация на Бульдозерное оборудование.dwg

Оборудование бульдозерное
КП МЗР 190205 01 09 03 000 СП
КП МЗР 190205 01 09 03 000 СБ
КП МЗР 190205 01 09 00 000 ПЗ
Пояснительноая записка
Боковой толкатель отвала
Гидроцилиндр ГОСТ-1417-79
Гидрораскос ГОСТ-1789-84

3.dwg

2.dwg

4.dwg

Спецификация на Трактор Т-170.dwg

КП МЗР 190205 01 09 00 000 СП
КП МЗР 190205 01 09 00 000 ВО
КП МЗР 190205 01 09 00 000 ПЗ
Пояснительноая записка
Бульдозерное оборудование
Гидроцилиндр ГОСТ-1417-79
Гидрораскос ГОСТ-1789-84

1.dwg

Т 170 Курсач.doc

Федеральное агентство по образованию
Читинский государственный университет
Автотранспортный факультет
Кафедра «Строительных и дорожных машин»
Руководитель: преподаватель
Пз.- 32с. илл.- 4 библ.- 5.
Бульдозер трактор брус грунт производительность расчет отвал себестоимость объёмная масса износ сопротивление.
Объектом курсового проекта является рабочее оборудование строительно-дорожной машины на базе трактора Т-170.
При выполнении курсового проекта использовалась нормативно – справочная и другая техническая литература построение чертежей проводилось в КОМПАС 3D LT -V8 Plus.
Целью данного курсового проекта является приобретение навыков в расчете и конструировании специфических узлов главным образом рабочих органов машин для земляных работ а также выработка умения применять теоретических материал при решении практических задач.
Сейчас разрабатывают бульдозер для работ на более твердых грунтах. Разрабатывают бульдозер с повышенной единичной мощностью машин и оборудования. Добиваются снижения материала и энергоемкости машин повышения ресурса и надежности а также применения новых материалов с лучшими физикомеханическими свойствами и характеристиками; повышения требований к эргономике и технической эстетике машины на основе более полного учета физических и финансовых возможностей человека оператора; автоматизации систем управления контроля и обеспечения безопасности работы машины; повышения скоростей движения. что позволяет увеличить производительность; конструирования машин и оборудования из унифицированных блоков что позволит сократить процесс создания машин и сократить время простоя ее в ремонте.
Все эти нововведения позволят увеличить темпы развития других отраслей народного хозяйства сократить сроки строительства различных агротехнических сооружений.
Конструкторская часть
1 Расчет основных параметров бульдозера
Определяем высоту отвала мм бульдозера с поворотным отвалом:
Нот = 500 3 √01Тт.н – 05Тт.н ; (1)
где - номинальная сила тяги кН;
где φ=09 – для гусеничных машин [1]
где мсц - сцепная масса кг;
g — ускорение свободного падения;
мсц = 122 16000 = 19520 кг.
Gсц = 19520 981 = 219520 Н = 21952 кН
Ттн = 219520 09 = 197568 Н = 197568 кН
Нот = 500 3 √ 01197568 – 05197568 = 1157 мм.
Нк = (01 - 025) Нот (4)
Нк = (01 – 025) 1157 = 115 мм.
Основные параметры поперечного профиля отвала бульдозера выбираем используя [3 стр. 195 табл. 8.3]:
Угол резания α град α=55
угол наклона отвала град =75
угол опрокидывания о град о=70
угол установки козырька к град к=95
задний угол γ град γ=30
радиус цилиндрической поверхности отвала r=09 мм
угол установки отвала для захвата λ=75 град
длина отвала L=3200 мм
2 Тяговый расчет бульдозера
Рассчитаем объем призмы волочения находящийся перед отвалом бульдозера по формуле [1]:
где L=3200 мм – длина отвала
H= 1157 мм – высота отвала
Кпр – поправочный коэффициент Кпр=13 [1]
Составим уравнение тягового баланса (14):
где W1 – сопротивление грунта резанию кН:
где К1=490 кПа – удельное сопротивление резанию для IV категории грунта;
L =3200 мм – ширина отвала;
h =100 мм – толщина стружки;
W1=490 32 01 = 1251 кН
W2 – сопротивление перемещению грунта перед отвалом кН:
где γ= 1750 кгм3 – объемная масса грунта; [3]
- коэффициент трения грунта о сталь
W3 – сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу кН:
где - трение грунта о сталь (05-06)
W3 = 42 cos2 55 06 = 09 кН
W4 – сопротивление перемещению бульдозера кН:
где G =16000 кг - масса бульдозера
f = 012 – коэффициент передвижения. [3]
W4 = 16 012 = 188 кН
Тн ≥ ΣW = 1251 + 203 + 09 + 188 = 14683 кН
Так как условие выполняется то делаем вывод о том что бульдозер может работать в заданных условиях.
3 Расчет мощности привода базовой машины.
Мощность привода базовой машины N кВт определяется по формуле [3]:
где – скорость движения машины кмч;
= (08 ÷09) – механический КПД машины принимаем равным 08 = . [3]
Мощность привода машины N=1 кВт а мощность двигателя
Nдв=170 кВт следовательно условие Nдв ≥ N выполнено. Мощностной баланс соблюден для данных условий работы.
4 Расчет производительности бульдозера
Производительность бульдозера при резании и перемещении грунта П м3ч определяется по формуле (19): [4]
Кв=085 – коэффициент использования бульдозера по времени; [4]
Кукл=1 – коэффициент учитывающий влияние уклона местности на производительность бульдозера; [4]
tц – длительность рабочего цикла с.
Длительность цикла tц С определяется по формуле
lo=60м длина пути обратного хода [4]
vр=03 мс – скорость резания; [4]
vn=09 мс – скорость при перемещении грунта; [4]
vо=2 мс – скорость обратного хода бульдозера; [4]
tо=2 c – время опускания отвала; [4]
tс=4 с – время на переключение передач; [4]
5 Расчет на прочность бульдозерного оборудования
Для расчета узлов и деталей бульдозера на прочность исходными являются случайные нагрузки действующие на металлоконструкцию машины. За расчетные принимают такие положения бульдозера в процессе его работы при которых в деталях возникают наибольшие напряжения. Расчетным условием соответствуют наиболее неблагоприятные сочетания активных сил действующих на отвал бульдозера. Такие нагрузки возникают сравнительно редко однако узлы и детали конструкции бульдозера должны воспринимать эти нагрузки без возникновения пластических деформаций. При расчете бульдозеров принимают пять расчетных положений.
а) Расчетное положение 1
Внезапный упор в препятствие средней точки отвала при движении по горизонтальной поверхности механизм подъема в положении закрыто.
Принимают что в средней точки на кромку отвала действует усилие
где - тяговое усилие бульдозера = = 14683 кН
- динамическое усилие кН
Динамическое усилие кН определяется по формуле:
где v- скорость бульдозера в момент встречи с препятствием v-=03 мс
с- приведенная жесткость препятствия и системы навесного оборудования кНм
Приведенная жесткость препятствия и системы навесного оборудования СкН определяется по формуле
где с- жесткость препятствия с= 130000 кНм
с- жесткость навесного оборудования кНм
Жесткость навесного оборудования скН определяется по формуле
где -коэффициент жесткости навесного оборудования на 1кг массы
- масса навесного оборудования =3520 кг
Рисунок 1- Схемы сил действующих на нож отвала при расчете на прочность
определяем приведенную жесткость припятствия и системы навесного оборудования
определяем динамическое усилие
б) Расчетное положение 2 ( рисунок 1 б)
В процессе заглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на средней точке отвала при этом гидроцилиндры развивают усилие достаточное для опрокидывания трактора относительно точки А. (рисунок 2) .
Принимаем что на кромку действуют вертикальное усилие кН и горизонтальное усилие кН
Вертикальное усилие кН определяется по формуле:
где - линейные размеры мм.
Горизонтальное усилие кН определяется по формуле
где - тяговое усилие бульдозер
- динамическое усилие = 1236 кН
Тяговое усилие бульдозера Тр кН определяется по формуле
Определяем горизонтальное усилие
в) Расчетное положение 3 (рисунок 1в)
В процессе заглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на крайней точке (О) отвала при этом развивается усилие достаточное для опрокидывания трактора относительно точки А (рисунок 2)
Кроме вертикального и горизонтального усилий определяемых как и для расчетного положения 2 на нож отвала действует боковое усилие кН которое определяется по формуле
г) Расчетное положение 4 (рисунок 1в)
В процессе выглубления отвала при одновременном движении вперед пол горизонтальной поверхности трактор вывешивается на средней точке отвала при этом развивается усилие достаточное для опрокидывания трактора относительно точки В ( рисунок 2).
Принимаем что на кромку ножа действует вертикальное усилие кН
и горизонтальное усилие кН
Вертикальное усилие кН определяется по формуле
где - линейные размеры мм
д) Расчетное положение 5 (рисунок 1в)
В процессе выглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на крайней точке отвала при этом развивается усилие достаточное для опрокидывания трактора относительно точки В (рисунок 2). Усилие действующие на нож отвала бульдозера сосредоточены в точки О
Кроме вертикального и горизонтального усилий определяемых как и для расчетного положения 4 на нож отвала действует боковое усилие кН которое определяется по формуле
где - коэффициент бокового сдвига = 068
Рисунок 2- Расчетная схема положения бульдозера при опирании на кромку ножа отвала
На рабочее оборудование бульдозера во время работы действуют следующие силы: результирующая сил сопротивления копанию ; сила тяжести навесного оборудования G; сила со стороны подъемного механизма S; реакция в упряжном шарнире О.
Направление действия силы зависит от угла резания от вида и состояния грунта.
При угле резания 50 и заглублении 10-12 см сила приложена на высоте 15 см.
При выявлении максимальных усилий следует принимать
Вертикальная составляющая сил сопротивления копанию определяется по формуле:
Линейные размеры находятся с помощью общего вида бульдозера в соответствии с рисунком 3.
Сила со стороны механизма подъема определяется из условия равновесия относительно точки О в соответствии с рисунком 3 по формуле:
где - линейные размеры м
Спроектировав все силы на горизонтальную ось можно найти горизонтальную составляющую реакции в упряжном шарнире по формуле:
где Q- угол между осью гидроцилиндра подъема – опускания отвала и горизонталью
Вертикальная реакция в упряжном шарнире найдется из уравнения равновесия относительно точки В ( точки приложения силы ) по формуле:
где - вертикальная реакция Н
Рисунок 3.- Схема сил действующих на бульдозер
Необходимо рассчитать брус рамы толкателя на прочность. Для этого необходимо определить опасное сечение бруса построив эпюры изгибающего момента и определив нормальные напряжения произвести проверочный расчет. В виду малой величины поперечных сил для поперечных сил для последних эпюры не строятся .
Находим момент изгибающий в точке 1 по формуле:
где - изгибающий момент Н м
- расстояние от сечения до точки
Находим момент изгибающийН м в точке 2 по формуле:
Находим момент изгибающий Н м в точке 3 по формуле :
В целях проверки правильности составления уравнений находится момент изгибающий Н м в точке 4 по формуле:
Рисунок 4.- Эпюра изображающих моментов к определению прочности бруса
Момент инерции бруса мм находятся по формуле
где Н- наружная сторона квадратного сечения бруса мм
h- внутренняя сторона квадратного сечения бруса мм
Нормальное напряжение изгиба МПа находятся по формуле
- максимальный изгибающий момент.
Для определения нормальных напряжений сжатия необходимо определить площадь поперечного сечения бруса А мм по формуле
Определяем напряжения сжатия МПа по формуле
Суммарные напряжения находятся по формуле
Полученные суммарные напряжения должны удовлетворять условию прочности
Экономический расчет
1. Определение капитальных вложений
Расчетно-балансовая стоимость определяется по формуле [3]:
где Цоп – оптово-отпускная цена машины тыс.руб.
Кб – коэффициент перехода от оптовой цены к расчетно-балансовой стоимости с учетом доставки. Кб = 109 – для машин не требующих монтажа. [4]
К = 650109=710 тыс.руб.
2. Определение эксплуатационной производительности
Сметная сменная производительность Псм м3см для новых машин рассчитывается по часовой технической производительности:
где Пт – техническая производительность м3ч
tсм – продолжительность смены ч;
Кэ – коэффициент перехода от эксплуатационной производительности к сменной
Кв = коэффициент перехода от часовой технической производительности к эксплуатационной Кв= 040. [4]
Годовая эксплуатационная производительность Пэ.г. м3год определяется сменной производительностью и числом работы смен в году на отдельных технологических операциях или работах определяем по формуле:
Пэ.г. = ПсмZсм г (42)
где Zсм г – число смен работы машин в году с учетом выходных и праздничных дней продолжительности простоев по метеоусловиям на все виды ремонта и обслуживания:
Zсм г = Тч.г.tсм (43) где Тч.г – число часов работы в году (годовой фонд времени) Тч.г = 2025 ч.
Zсм г = 202582 = 247 смен
Пэ.г. = 752 247= 185744 м3год.
3. Определение удельных капитальных вложений.
Удельные капитальные вложения Ку руб. годм3 на единицу продукции или выполняемых работ определяют по расчетно-балансовой стоимости машины и ее годовой производительности при использовании на различных видах работ или операций определяем по формуле [3]:
где К – расчетно-балансовая стоимость машины руб.;
Zсм.г.оп.- число смен работы машины на отдельной операции Zсм.г.оп =247; [4]
Пэ.г. – годовая эксплуатационная производительность машины на отдельных операциях.
4. Определение удельного расхода энергоресурсов
Данный показатель характеризует экономичность машины по разным видам энергоресурсов или расход энергии на заданный объем работ.
Удельный расход энергоресурсов определяется Эуд. кВт ч смм3 по формуле: [4]
где Э – суммарный расход энергоресурсов машиной в смену кВТ ч
где Nн – номинальная мощность двигателя кВт.
Эуд=1390752= 136 кВтч*см м3
5. Определение удельной металлоемкости
Удельной металлоемкостью называется отношение общего веса машины к ее производительности за весь период службы Муд кгм3:
Муд =Мb 1000*Т*Пэ.г. (47)
где Мb –масса металла в машине и вспомогательных устройствах кг;
Т=9 – срок службы машины [5 стр 255 табл. 6.7] лет;
6. Определение себестоимости машино-смены.
Себестоимость машино-смены рассчитываем по формуле [3]:
Ссм= Сед+Сам+Собс+Сэн+Сосн+Сто (48)
где Сед –сменные единовременные затраты рубм см
Сам –сменные затраты по амортизационным отчислениям приходящиеся на одну машино-смену рубм см;
Собс – сменные затраты на обслуживающий персонал рубм см;
Сэн – сменные энергетические затраты рубм см
Сосн – сменные затраты на износ и ремонт сменной оснастки рубм см;
Сто – сменные затраты на ТО и ТР машины рубм см.
Сменные единовременные затраты определяем Сед рубм см по формуле [3]:
где Кз.с.- коэффициент учитывающий заготовительно-складские расходы Кз.с = 104; [4]
Ст.р.- стоимость транспортных расходов 1 тонны машины руб;
Gэ – масса машины т.;
Кн.п. – коэффициент учитывающий плановые накопления на монтажных работах Кн.п = 113; [4]
Смон – стоимость монтажа руб.;
n – число перебазирования машины с объекта на объект в году с монтажом и демонтажем.
Сменные затраты на амортизационные отчисления Сам рубм см приходящейся на одну машину-смену определяем по формуле:
где 11 – коэффициент учитывающий косвенные расходы;
А – амортизационные отчисления на полное восстановление и капитальный ремонт машин руб.
где а – норма амортизационных отчислений % а = 12%.
Сменные затраты на обслуживающий персонал Собс рубм см принимаем в соответствии с числом и квалификацией персонала. Эти затраты определяют с учетом косвенных расходов (25%) и премиальных надбавок в размере 125% определяются по формуле [3]:
Собс.= Зт.ч.tсм 1251125 (52)
где Зт.ч. – часовая тарифная ставка руб [4];
Сменные энергетические затраты Сэн рубм см определяются по формуле [4]:
Сэн = Nдвtсм 0021+Свсп (53)
где Nдв – номинальная мощность двигателя кВт
Свсп- стоимость вспомогательных смазочных и обтирочных материалов принимается 17% от расчетно-балансовой стоимости машины:
Свсп=00173270000=55590 руб
Сменные затраты на ТО и ТР принимают в размере 13% от расчетно-балансовой стоимости машины:
Сто= 013 = 425100 тыс. руб.
Сменные затраты на износ и ремонт сменной оснастки принимаем в размере 5% от расчетно-балансовой стоимости машины:
Сосн= 005 = 163500 тыс. руб.
Подставим все найденные значения в формулу (45):
Ссм= 147915+1589+346+55611+425100+163500=6610375 рубм*см
7. Определение себестоимости продукции
Себестоимость единицы продукции определяем по величине ее себестоимости и сменной производительности машины Су рубм3 определяем по формуле [4]:
8.Годовой экономический эффект от внедрения
проектируемой машины
Годовой экономический эффект от внедрения проектируемой машины Э рубгод определяем по формуле [4]:
Э = [(Сул-Су.н.) + Ен(Ку.с. – К у.н.)] Пэ.г.н. (58)
где Сул и Су.н – себестоимость единицы продукции соответственно для сравниваемой и новой машины рубм3;
Ен – нормативный коэффициент капиталовложений Ен = 015; [4]
Ку.с. и К у.н – удельные капиталовложения по новой и сравниваемой машинам руб. годм3.
Э = [(8794-015) 2443(069 – 038)]185744=1237648 тыс. руб.год
Охрана труда и окружающей среды.
С целью предотвращения аварий и несчастных случаев постоянно совершенствуются конструкции машин улучшаются условия труда оператора разработаны специальные требования и правила безопасности которые должен знать и выполнять оператор.
На рабочей площадке должны быть приняты меры предотвращающие опрокидывания или сползания машины. Откосы и косогоры на которых предстоит работать машине не должны превышать значений допускаемых техническим паспортом машины.
В случае расположения рабочей площадки около ЛЭП необходимо учитывать требования электробезопасности.
Во время работы рыхлителя с заглубленными зубьями запрещается делать повороты машины. При заднем ходе рыхлителя оборудование должно быть поднято. Во время движения запрещается становиться на подвеску рыхлительного оборудования.
Чтобы обеспечить максимальную безопасность эксплуатации проектируемой машины ее оборудуют необходимыми приборами и устройствами безопасности.
Большое внимание должно быть уделено охране природной среде в процессе земляных работ. При подготовке трассы сооружении необходимо очищать ее от леса и кустарника с максимально возможным сохранением лесного массива. Деревья ценных пород должны быть пересажены.
При эксплуатации машин необходимо соблюдать следующие правила. Гусеничные машины во время транспортирования своим ходом должны перемещаться по обочинам дорог а в случае пересечения асфальтированных покрытий следует использовать временные настилы. Запрещается работа на машинах с повышенной дымностью при утечках топлива масел рабочих жидкостей. Попадая в грунт эти материалы отрицательно влияют на окружающую среду. Категорически запрещается сливать отработанные нефтепродукты на землю в водоемы и канализационную сеть. Эти материалы следует собирать и сдавать на нефтебазы или уничтожать методами согласованными с Госсанинспекцией.
В данном курсовом проекте спроектировано бульдозерное оборудование на базе трактора Т – 170 с тяговым классом ТС – 15. Тяговое усилие трактора Тн = 198 кН.
В процессе проектирования были определены основные параметры бульдозера и рыхлителя.
В проекте проведены тяговые расчеты бульдозера и рыхлителя и расчет на устойчивость для рыхлителя.
В экономической части проекта определяются основные технико-экономические показатели спроектированной машины. Кроме того в результате экономического расчета был определен годовой экономический эффект от внедрения спроектированной машины он составляет 1237648 тыс. рубгод.
Бородачев И.П. Справочник конструктора дорожных машин – М.: Машиностроение 1973 – 504 с.
Васильев А.А. Дорожные машины - М.: Машиностроение 1979 – 448 с.
Гаркави Н.Г. Машины для земляных работ – М.: Высш. Шк. 1982 – 335 с.
Методические указания “Машины для земляных работ” – Чита:
Чит ГТУ 1997 – 41 с.
Холодов А.М. Проектирование машин для земляных работ – Х.: Вища шк. 1986 – 272 с.