Бульдозер на базе трактора Т-500 КП по МЗР

3 лист.dwg

КП МЗР 060474 00.00.00 ТЧ
из боковых резервов поперечными ходами
дальности перемещения
Оптимальные углы профиля отвала
КП МЗР 060474 000000 ТЧ

т-500 ВО.dwg

КП МЗР 06.04.74 00.00.00 ВО
Эксплуатационная мощность
Число башмаков(с каждой стороны)
Удельный расход топлива
Масса конструктивная
Номинальное тяговое усилие
Удельная метоллоемкость
или электростартером
Технические характеристики
* Размеры для справок

сб ро.dwg

Спецификация.dwg

КП МЗР 060474 00.00.00 ПЗ
Гидроцилиндр перекоса отвла
Гидроцилиндр подъема отвала

ПЗ МЗР окончательный вариант_.doc

Землеройно-транспортные машины (ЗТМ) осуществляют отделение стружки от массива грунта и дальнейшее его перемещение. К ЗТМ относятся: бульдозеры скреперы грейдеры грейдер – элеватор и др. Основным типом рабочего оборудования у ЗТМ является ковш нож или отвал. Дальность перемещения грунта варьирует в широком диапазоне – от нескольких метров до нескольких километров.
Основные достоинства ЗТМ в том что возможно управление ими одним машинистом в низкой стоимости разработки одного кубического метра грунта а так же в том при укладке грунта в земляное сооружении происходит его частичное уплотнение.
Данный курсовой проект содержит в себе расчет и выбор тяговых и весовых параметров определение основных параметров отвала неповоротного типа тяговый расчет бульдозера на базе трактора Т – 500 а так же расчет его производительности и времени возведения земляных сооружений.
Все расчеты представлены в расчетно-пояснительной записке а графическая часть включает в себя три листа формата А1:
Лист 1 – общий вид бульдозера;
Лист 2 – сборочный вид отвала;
Лист 3 – профиль отвала схема определения дальности перемещения грунтовых масс возведение насыпи из боковых резервов поперечными ходами.
КОНСТРУКЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ БУЛЬДОЗЕРОВ
Бульдозер — землеройно-транспортная машина состоящая из трактора оборудованного управляемым отвалом с ножом для послойного срезания перемещения и разравнивания грунта. Грунт срезается ножом накапливается перед отвалом и перемещается по поверхности рабочей площадки при передвижении бульдозера за счет тягового усилия трактора.
Бульдозерами возводятся насыпи планируются площадки и откосы отрываются и засыпаются траншеи котлованы каналы штабелируются и распределяются по поверхности различные сыпучие материалы. Бульдозеры применяются также для корчевки пней и валки деревьев расчистки дорог и площадок и т. д.
Бульдозер представляет собой землеройно-транспортную машину состоящую из базовой машины которой обычно бывает гусеничный трактор мощностью до 450 кВт или колесный двухосный тягач мощностью 600 кВт и навесного бульдозерного оборудования (рис.1). Последнее - на базовой машине может быть как основным так и вспомогательным.
Бульдозерное оборудование состоит из отвала с ножом толкающих брусьев или толкающей рамы подкосов звеньев наклона и гидроцилиндров подъема и опускания отвала.
Бульдозеры получили широкое применение в строительстве. В настоящее время их примерно столько же сколько и экскаваторов. От общего объема земляных работ выполняемых в строительстве на долю бульдозеров приходится около 35-40%.Их широко применяют во всех видах строительства и особенно в дорожном мелиоративном ирригационном строительстве и в карьерах горно-рудной промышленности. Здесь ими производят планировочные работы устройство автодорожных и железнодорожных насыпей из боковых резервов транспортировку грунта на расстояние до 100 м рытье каналов и котлованов засыпку траншей и ям очистку дорог и строительных площадок от снега валку деревьев и корчёвку пней. Иногда их используют в качестве толкачей при работе со скреперами.
Бульдозер является машиной цикличного действия. Цикл его работы слагается из операции рабочего хода при которой происходит резание и транспортирование грунта к месту его укладки в сооружение или в грунтовый отвал и операции холостого хода при возвращении бульдозера в забой.
Бульдозеры классифицируют по назначению силе тяги базовой машины мощности силовой установки типу двигателя конструктивным признакам системе управления отвалом.
По назначению бульдозеры делят на бульдозеры общего назначения приспособленные для ведения разнообразных работ в различных грунтовых условиях и на бульдозеры специального назначения. По способу крепления отвала бульдозеры делят на неповоротные и поворотные. Отвал первых установлен перпендикулярно к продольной оси трактора и положение его в плане не изменяется в отличие от поворотных бульдозеров.
Неповоротные бульдозеры могут перемещать грунт только в направлении своего движения а поворотные при косоугольной установке отвала — и поперек направления движения (рис. 2) что делает бульдозер более универсальным а в ряде случаев (например при обратной засыпке траншей) значительно более производительным. По типу ходового оборудования бульдозеры делят на колесные и гусеничные. Колесные бульдозеры способны развивать большие транспортные скорости и перемещаться по дорогам с твердым покрытием но эти бульдозеры как правило обладают большим давлением на грунт и меньшим сцеплением с ними.
Рисунок 1 Бульдозер с неповоротным отвалом
а- с отвалом расположенным под прямым углом к направлению движения (неповоротный отвал); б- с наклонно расположенным отвалом (поворотный отвал;' 1- боковые валики; 2- восходящая ветвь траектории частиц грунта; 3- нисходящая ветвь; у - угол захвата. Черной стрелкой показано направление движения машин а серой - направление перемещения грунта.
Рисунок 2 Схема работы
По типу механизмов управления отвалом различают бульдозеры с канатным и гидравлическим управлениями При канатном управлении отвал заглубляется в фунт обычно только за счет силы тяжести рабочего оборудования. При гидравлическом управлении заглубление может быть и принудительным что позволяет применять бульдозеры и в более прочных грунтах.
По номинальному тяговому усилию бульдозеры делят на легкие (25 35 кН) средние (100 200 кН) тяжёлые (200 300 кН) и сверхтяжелые (более 300 кН).
Для специальных целей выпускаются бульдозеры с отвалами состоящими из двух частей каждая из которых может поворачиваться в плане как вперед так и назад что обеспечивает машине еще большую универсальность.
Созданы конструкции сверхмощных бульдозеров на спаренных тракторах и микро бульдозеров с мощностью двигателя всего в несколько киловатт в том числе на базе одноосного садово-огородного трактора.
2 Рабочий процесс бульдозера
Разрабатывается грунт бульдозером по-разному при применении рабочего оборудования с неповоротным или поворотным отвалом. Рабочий процесс бульдозера с неповоротным отвалом состоит из операций копания перемещения грунта передними и разравнивания фунта в сооружении или отвале. При копании совершаемом одновременно с перемещением машины. Отвал заглубляется на толщину стружки в плотных фунтах 100—200мм. Срезанный фунт накапливаясь перед отвалом образует валик близкий по форме к треугольнику в поперечном сечении называемой призмой волочения. При транспортировании грунта катет призмы прилегающий к отвалу может достигать его высоты. После этого отвал приподнимают и транспортируют грунт к месту его укладки. Эта операция может сопровождаться потерей фунта достигающей до 30% объема призмы волочения. Для восполнения потерь грунта процесс транспортирования обычно совмещают с копанием при стружке малой толщины.
При производстве этими бульдозерами земляных работ и в строительных объектах различают три схемы разработки и перемещения грунта: прямую боковую и ступенчатую (рис.3).
Рисунок 3 Схема работы бульдозера
Рисунок 4 Схемы установки отвала бульдозера
В первом случае копание и транспортирование грунта совершаются при возвратно-поступательном движении машины. При движении вперед бульдозер срезает грунт на участке его разработки и затем транспортирует к месту укладки. После этого бульдозер задним ходом возвращается к месту начала копания грунта. Число таких заходов машины зависит от глубины выемки грунта и толщины стружки.
При боковой схеме разработки резерв грунта находится сбоку от возводимого земляного сооружения например насыпи. Бульдозер перемещаясь параллельно оси насыпи набирает грунт перед отвалом разрабатывая его в резерве. Затем он поворачивает в сторону насыпи и отсыпает в нее грунт. Освободившись от грунта бульдозер задним ходом возвращается в исходное положение в резерв. В дальнейшем он повторяет изложенный цикл работы.
Ступенчатую схему разработки и перемещения грунта применяют в основном при сооружении насыпей (границы ее на рис.3 отмечены колышками 2 и 3) и планировке наклонных площадей а также выполнении вскрышных работ. В этом случае бульдозер разрабатывает транспортирует и укладывает грунт в насыпь 4 перемещаясь по параллельным прямолинейным траекториям 1 и 6 нормальным к оси сооружения. Обратное движение 5 бульдозера на участок разработки грунта осуществляется задним ходом машины под углом к этим траекториям.
Рассмотренные схемы разработки и перемещения грунта бульдозером находят применение на всех земляных работах как раздельно так и в комбинации. В зависимости от размеров возводимого сооружения разработка грунта может производиться в боковых резервах как с одной от него стороны так и с двух.
Бульдозер оснащенный поворотным отвалом (рис.4а) может работать аналогично рассмотренной схеме если отвал на нем установлен перпендикулярно к продольной оси машины. При установке отвала под углом к продольной оси вынутой из массива грунт будет перемещаться по ширине отвала и отводиться в боковом к направлению движения машины направлении. Как показали исследования наиболее эффективно последняя операция совершается при установке отвала под углом к продольной оси близким к 45° или несколько меньшим. Производство земляных работ в этом случае будет совершаться непрерывно. Таким методом могут вестись работы при сооружении террас разработке выемок на косогорах засыпке траншей разравнивании валиков грунта и т. п.
При выполнении земляных работ на пересеченной местности эффективность применения бульдозеров существенно зависит от возможности установки отвала с перекосом в вертикальной плоскости а также от того насколько может быть поднят или опущен отвал (см. рис. 4. б г). Обычно угол перекоса для отвала принимают не более 12 .Это позволяет установить один из концов отвала примерно на 30 см выше другого. При работе на косогоре в этом случае облегчается разработка грунта и сооружение горизонтального Полотна дороги террасы и т. п.
Подъем Н и опускание Но отвала определяют возможность бульдозера работать на участках местности с подъемами и спусками. Обычно их принимают равными и выбирают такими чтобы машина могла преодолеть подъем с углом при его основании не менее 20°. Рабочий цикл бульдозера с отвалом установленным под прямым углом к направлению рабочего перемещения состоит из операции отделения от массива накопления и транспортирования грунта укладки и разравнивания его и возвратного перемещения машины в забой.
При установке отвала не под прямым углом к направлению движения машины (для поворотных бульдозеров) отделение и поперечное перемещение грунта происходит непрерывно.
Рассмотрим наиболее характерную для бульдозеров работу с отвалом расположенным под прямым углом к направлению движения.
Производительность бульдозеров в этом случае определяется отношением объёма грунта разработанного за один рабочий цикл к длительности цикла.
Длительность цикла складывается из интервалов времени отдельных операций. Время расходуемое на отделение от массива и накопление грунта зависит от площади сечения среза грунта и скорости с которой выполняется эта операция. Для сокращения продолжительности этой операции необходимо увеличивать толщину среза используя максимальные тяговые возможности на данной передаче и предварительно рыхлить прочные грунты. Для этой же цели в некоторых конструкциях бульдозеров устанавливают с тыльной стороны отвала рыхлители заднего хода включающиеся при возвратном движении бульдозера
По мере накопления грунта впереди отвала увеличивается сопротивление его перемещению и уменьшается та часть тягового усилия которая расходуется на резание грунта. Оптимальной позволяющей получить максимальный объем разработанного грунта за минимальное время является треугольная в продольном направлении форма среза получаемая при постепенном уменьшении толщины стружки путем выглубления отвала.
Перемещение грунта бульдозером сопровождается потерями его в боковые валики образуемые одновременно с началом резания. Их сечение пропорционально объему грунта перед отвалом. Потери грунта в боковые валики не заканчиваются и после прекращения резания и составляют 2-3% на каждый метр пути для связных грунтов и 5-7% для несвязных. Для восполнения потерь грунта отвал оставляют немного заглубленным продолжая процесс резания и при транспортировании грунта что конечно не является рациональным.
Большие затраты энергии на перемещение грунта волоком по грунтовой поверхности и значительные потери грунта служат основанием для поисков путей повышения производительности бульдозеров.
Целям повышения производительности служит ряд технологических и конструктивных мероприятий направленных на сокращение потерь грунта технологические мероприятия: 1 производство работ траншейным способом при котором грунт перемещается по одному и тому же следу. Грунт удерживается с торцов отвала стенками траншеи или ранее образовавшимися валиками груша 2)3начительно сокращаются потери грунта при спаренной или строенной работе бульдозеров когда бульдозеры движутся параллельно вблизи друг от друга а отвалы не позволяют грунту просыпаться между ними.
Конструктивные мероприятия:
)Установка на торцах отвала открылков препятствующих потерям фунта в боковые валики. Открылки хотя и не устраняют но сокращают потери грунта.
)Ёще больший эффект дают отвалы совкового типа. Развитием этой конструкции стали сферические отвалы. Как совковый так и сферический отвалы исключают потери грунта в боковые валики но их применение в липких грунтах практически невозможно. Исключение составляют совковые отвалы с подвижной средней секцией созданные в ЦНИИСе. При заглублении отвала в грунт средняя секция свободно поднимаясь относительно крайних не участвует в резании грунта. Копание грунта производится только крайними косо-установленными секциями что позволяет устранить залипание отвала.
Производительность бульдозера зависит от уклона пути по которому он работает.
При движении бульдозера под уклон увеличиваются тяговое усилие и объем тела волочения (рис. 6) а сопротивление перемещению грунта перед отвалом уменьшается. При движении на подъем происходит обратное. Поэтому производительность увеличивается при движении под уклон и уменьшается при движении на подъем.
Длительность рабочего цикла минимальна при движении бульдозера на каждой из операций с максимальной скоростью что соответствует наибольшему использованию мощности машины и проявляется в максимальном развитии тяговой) усилия на данной передаче.
По условиям движения машины тяговое усилие во время каждой из рабочих операций должно быть не меньше суммы внешних сопротивлений.
При транспортировании грунта сопротивление копанию уменьшается по мере уменьшения толщины срезаемой стружки. Вместо него необходимо преодолевать только сопротивление перемещению волоком собравшегося перед отвалом грунта; это сопротивление меньше сопротивления копанию бульдозер может работать на повышенных скоростях.
Наибольшая скорость может быть достигнута при возвратном ходе бульдозера когда единственным сопротивлением оказывается сопротивление перемещению самой машины. Небольшая дальность транспортирования грунта бульдозером и связанная с этим челночная схема его движения требует высоких скоростей движения трактора назад и быстрого реверсирования.
В соответствии с характером рабочего процессов качестве базовой машины бульдозеру наиболее соответствуют тракторы с дизель-электрическим приводом гидравлической или гидромеханической трансмиссией или в крайнем случае с многоступенчатой коробкой передач обладающие широким диапазоном изменения тягового усилия и позволяющие производить переключение передач под нагрузкой.
Рисунок 5 Отвал совкового типа
Рисунок 6 Работа бульдозера на наклонной поверхности: а- под уклон; б- на подъем; G6 Gпр- соответственно силы тяжести бульдозера и тела волочения; - угол естественного уклона грунта
3.Конструкция рабочего оборудования бульдозеров
Конструкция элементов рабочего оборудования бульдозера определяется его назначением. Основным элементом оборудования является отвал (рис.7). Он представляет собой обычно коробчатую сварную конструкцию оснащенную с рабочей стороны гнутым листом 1 а с тыльной стороны ребрами жесткости проушинами (рис.7а) или подпятником (рис.76) для присоединения соответственно к толкающим брусьям или раме и гидроцилиндром. По ширине отвал чаще имеет прямолинейную форму. В таком исполнении он находит применение как на машинах где отвал всегда располагают перпендикулярно к продольной оси так и на машинах с изменяющимся углом между ними. Меньшее применение на бульдозерах получили специальные отвалы 1(рис. 8) Их устанавливают как правило только перпендикулярного к продольной оси машины.
Отвал сферической формы (рис. 8а) применяют для перемещения разрыхленных и непрочных грунтов. Он имеет выступающие вперед концевые участки 2 и позволяет перемещать на 20-25% больший объем грунта чем отвал прямолинейной формы.
Отвал с выдвигающимися вперед боковыми зубьями 4(рис. 86) предназначен для разработки и перемещения крепких каменистых грунтов. Его применяют на бульдозерах большой мощности.
Совкообразиый отвал (рис. 8в) находит применение при разработке и перемещении на большое расстояние слабых грунтов. С помощью его бульдозер может отделить от массива грунт и приподняв отвал переместить к месту отсыпки.
Короткий толкающий отвал (рис.8г) применяют при совместной работе бульдозера со скрепером. Этот отвал снабжен амортизатором и имеет усиленную в средней части конструкцию. С помощью его бульдозер может выполнять функции толкача для скрепера на участке разработки им грунта и производить планировочные работы.
Все отвалы бульдозеров в нижней части имеют ножи 23 (см. рис. 8) и .3 4 (см. рис 7). Последние обычно выполняя из нескольких секций. Передняя рабочая кромка ножей большинстве случаев расположена в одной горизонтальной плоскости. В некоторых случаях для снижения сопротивления при копани в особенности при разработке мерзлого фунта среднюю секцию у ножа делают выступающей вперед (см. рис. 8в). Выступ средней секции обычно принимают в зависимости от ее длины и находится в пределах l12hb 1 3.
Длину средней секции ножа принимают в зависимости от ширины Во отвала и составляют около b=O.3Bu.
В верхней части отвалы прямолинейной формы имеют узкую плоскую полосу-козырек 2 (см. рис. 7). На машинах средней и большой мощности он
Рисунок 7 Конструкции неповоротного (а) и поворотного (б) отвалов бульдозера
Рисунок 8 Формы специальных отвалов бульдозеров
обычно выполнен шириной около 100-200мм и расположен вертикально или с небольшим наклоном вперед.
По концам большинство неповоротных отвалов имеют боковые щитки 5. Они установлены для снижения потерь фунта при транспортировании.
Основными параметрами отвала являются его ширина и высота. Ширина Во должна быть такой чтобы при любом рабочем положении отвала она превышала габаритную ширину ходовой части машины не менее чем на 100мм с каждой ее стороны.
Высоту Н при неповоротном отвале принимают обычно в 2.8-3 раза а при поворотном в 2-22 раза меньше его ширины.
Рабочее оборудование бульдозера с неповоротным отвалом состоит из отвала толкающей рамы н механизма управления (рис. 9а)
Отвал представляет собой жёсткую сварную конструкцию коробчатого сечения. Вдоль нижней кромки переднего изогнутого по дуге окружности листа прикреплены ножи. С тыльной стороны отвал усилен ребрами и имеет проушины для присоединения к балкам толкающей рамы. По бокам отвала приварены теки.
Толкающая рама связывает отвал с базовой машиной и передает ему рабочее усилие. Пространственная жесткость рабочему оборудованию придается раскосами установленными в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Отвал и толкающая рама легких бульдозеров выполняются как правило в виде цельной сваркой конструкции.
В большинстве конструкций бульдозеров длина или положение вертикальных раскосов могут изменяться что позволяет изменить наклон отвала в вертикальной плоскости т. е. задать другой угол резания. Иногда вместо раскосов устанавливают гидравлические цилиндры. В этом случае положение отвала можно изменять в процессе работы машины. При независимом регулировании длины каждого го раскосов и универсальности шарниров связывающих продольные брусья с базовой машиной угол наклона отвала может изменяться в продольной и поперечной вертикальной плоскостях (рис. 9в) что обеспечивает врезание в грунт правой или левой стороной отвала.
Длина поворотных отвалов бульдозеров (рис. 9 б) обычно больше длины неповоротных. Это объясняется тем что отвал в повернутом положении должен перекрывать поперечные габариты базовой машины. Его условия работы требуют иного очертания торцов и не допускают установки щек.
Поворотный отвал также представляет собой жесткую коробчатую металлоконструкцию состоящую из основного изогнутого по окружности листа усиленного ребрами. С тыльной стороны отвала посередине приварен подпятник который входит шаровая пята толкающей рамы.
Концы отвала соединяются с толкающей рамой упорами которые придают жесткость системе отвал — рама. Упоры к раме крепятся через проушины расположенные на боковых сторонах отвала как это показано на рисунке
а- с неповоротным отвалом; б- с поворотным отвалом; в- перекос отвала за счет изменения длины вертикальных раскосов; 1- цилиндр подъема отвала; 2- раскосы; 3- отвал; 4- балка толкающей рамы; 5- опора балки; 6- шаровая пята; 7- боковые упоры; 8- толкающая рама; 9- опора рамы.
Рисунок. 9. Рабочее оборудование бульдозера
или иным образом позволяющим перемешать упоры относительно толкающей рамы. Толкающая рама бульдозеров с поворотным отвалом выполняется в виде жесткой коробчатого сечения арочной металлоконструкции.
Конструкции упоров их крепление к толкающей раме или крепление толкающей рамы к раме трактора предусматривают возможность как горизонтальной установки отвала так и установки его с перекосом.
Параметры отвала по опыту принимают обычно следующие (рис. 10а): угол наклона отвала =75°; угол наклона козырька φ =70°; радиус поверхности отвала R=(0.8-09)H угол резания =55°; задний угол =30-35° (рис. 106).
Отвал присоединяют к базовой машине с помощью толкающих брусьев или толкающей рамы и гидроцилиндров. Первые осуществляют передачу к отвалу тягового усилия от базовой машины а последние проводят подъем и опускание отвала (см. рис. 1). Толкающие брусья 3 (см. рис 1а) применяют при неповоротном отвале и имеют коробчатую сварную конструкцию прямоугольной формы. Связь брусьев с рамой базовой машины и отвалом обычно - шарнирная. Для этого брусья по концам имеют проушины или шаровые подпятники 7 (см. рис. 16). В машинах малой мощности брусья иногда представляют с отвалом одну рамную конструкцию. В этом случае они передними концами жестко (сваркой) соединены с отвалом.
При поворотном отвале (см. рис. 76) применяют толкающую сварную раму аркообразной формы (рис. 1). Передняя криволинейная ее часть 2 для присоединения к отвалу имеет шаровую опору 1. У отвала для соединения с этой опорой имеется шаровой подпятник. Пространственная жесткость отвала с рамой и брусьями достигается установкой между ними подкосных элементов в горизонтальной 3 и вертикальной 4 плоскостях (см. рис. 17.1 а). Подкосы могут быть как постоянной длины так и переменной. Последнее достигается применением на них резьбовых втулок или использованием гидроцилиндров.
При независимом регулировании подкосов лежащих в вертикальной плоскости может меняться угол наклона отвала как в поперечной так и продольной вертикальных плоскостях. Это позволяет создать поперечный перекос отвала (см. рис. 46) или изменить угол его резания (см. рис. 4 в). Параметры; гидроцилиндров подъема и толкающих брусьев выбирают такими чтобы имелась возможность подъема или опускания отвала относительно опорной поверхности базовой машины на нужную величину. Рекомендуется высоту подъема Нп и опускания Но неповоротного отвала выбирать такой чтобы угол въезда п и спуска о машины на гусеничном ходу (см. рис. 4г) относительно ее опорной поверхности был не менее 20°. Угол о спуска измеряется между опорной поверхностью гусениц и линией соединяющей режущую кромку с центром давления его равнодействующей N наибольшее удаление которой от центра гусеницы обычно не превышает 16 длины ее опорной поверхности.
Реально на бульдозерах малой и средней мощности Н =(07-08)Н и Н0 = 03 Н.
У колесных машин опускание отвала ограничивается возможным нижним положением толкающих брусьев которые не могут быть опущены ниже опорной поверхности передних колес.
Рисунок 10 Параметры отвала бульдозера
Рисунок 11 Толкающая рама бульдозера с поворотным отвалом
В качестве базовых машин для бульдозерного оборудования используются гусеничные и пневмоколесные тракторы.
Гусеничные тракторы характеристика которых приведена в приложении 2 выпускаются с мощностью 48 500л.с. и имеют гусеничный ход рамной конструкции (Т-38М Т-54В ТП-4 Т-100М Т-130 ДЭТ-250 Т-330 Т-500) и
а- канатное; б- гидравлическое; 1- лебедка; 2- отклоняющие блоки; 3-подъемный полиспаст; 4- отвал с толкающей рамой; 5- масляный бак; 6- насос; 7- золотниковый распределитель; 8- гидроцилиндр; 9- рабочее оборудование.
Рисунок. 12. Схемы управления бульдозером:
безрамной конструкции (Т-74 ДТ-75 Т-150 Т-180). В первом случае упряжный шарнир толкающей рамы размещается на раме ходовых тележек во втором на поперечной балке крепящейся к раме машины. Трансмиссия всех машин за исключением ДЭТ-250 Т-ЗЗО и Т-500 механическая. Тяговые и скоростные параметры тракторов приведены в приложении 2а параметры тракторов ДЭТ-250 Т-ЗЗО и Т-500 определяются по графическим зависимостям приведенным в приложении 3.
Пневмоколесные тракторы характеристика которых приведена в приложении 4 выпускаются с мощностью двигателя 25 500 л.с. Поворот таких тракторов осуществляется передними колесами (Т-25 Т-40 МТЗ-50 52 80 82 Т-150 к); шарнирным сочленением рамы (К-700 701 702); разностью окружных скоростей левых и правых колес (Т-150 к ТК-330 ТК-500). Толкающая рама расположена между передними колесами машины и крепится при помощи упряжных шарниров к кронштейнам на раме трактора. У машины ТК-330 и ТК-500 толкающая рама внешнего типа крепится к поперечной балке. Трансмиссия всех машин за исключением ТК-330и ТК-500 механическая.
ВЫБОР И РАСЧЕТ ТЯГОВЫХ И ВЕСОВЫХ ПАРАМЕТРОВ
Главный параметр бульдозера — номинальное-тяговое усилие реализуемое базовым трактором со смонтированным на нем рабочим оборудованием на плотном грунте при относительном буксовании менее 7% для гусеничных и 20% для колесных базовых параметров.
Определяем эксплуатационный вес бульдозера по формуле:
где GT = 360900 Н. – эксплуатационный вес трактора;
GБО = К*GT – эксплуатационный вес бульдозерного оборудования; (2)
К = 015 – относительный вес рабочего оборудования.
Сцепной вес бульдозера определяем по формуле:
где - коэффициент использования веса.
Номинальное тяговое усилие по сцеплению определяем по формуле:
где φmax = 082 – максимальное значение коэффициента использования веса бульдозера по тяге.
ВЫБОР И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОТВАЛА
Длина отвала определяется по формуле:
где: Вг - габарит по ширине гусеничного или колесного хода трактора.
min – минимальный угол захвата отвала в плане.
Подставив в форму численные значения получим:
Принимаем В0 = 3500 мм.
Высота отвала определяется по формуле:
где: — положительное тяговое усилие бульдозера кН.
Принимаем Н0 = 1600 мм.
Высота козырька определяется по формуле:
Длина козырька внизу принимается равной В0 а по верху - не менее 12 В0.
Профиль отвала который обеспечивает наименьшую энергоемкость при разработке любых углов приведен на рис. 13 а. Оптимальные значения углов
профиля приведены в табл. 1
-угол наклона отвала град;
- угол отваливания град;
к- угол установки козырька град;
-центральный угол отвала град;
нк- высота козырька м;
Рисунок 13. Профиль отвала бульдозера (а) и вид боковых и средних ножей(б):
Рисунок 14. Зависимость высоты подъема отвала над поверхностью грунта максимальной глубины копания и максимального перекоса отвала от мощности двигателя базового трактора.
Оптимальное значение углов профиля отвала
Радиус криволинейной части отвальной поверхности определяется по формуле:
Длина ножа принимается равной длине отвала ВН = В0. У бульдозеров с мощностью двигателя более 100 л. с. нож состоит из трех частей: левой средней и правой (рис 13 б).
По найденным значениям углов и линейных размеров строится оптимальный профиль отвала.
Высота подъема отвала выбирается из расчета достижения угла въезда не менее 20 30 ° для бульдозеров с неповоротными и 20 25 ° для бульдозеров с поворотными отвалами. Высоту подъема отвала можно также определить по зависимости на рис. 14.
Величина опускания отвала Смах ниже опорной поверхности базовой машины определяется величиной угла не менее 20 ° между опорной поверхностью и линией соединяющей режущую кромку отвала в крайнем нижнем положении с центром давления.
Величину опускания отвала можно также установить по зависимости на рис.14.
Скорость подъема и опускания отвала принимается равной:
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ БУЛЬДОЗЕРА
Работа бульдозера может осуществляться в следующих основных режимах (рис. 15) г активное копание связанное с формированием призмы волочения грунта перед отвалом при непрерывном поступательном движении машины ;
пассивное копание связанное с перемещением призмы грунта и компенсированием потерь грунта из нее в боковые валики путем копания стружкой небольшой толщины; перемещение призмы грунта; перемещение грунта с одновременной его отсыпкой тонким слоем; холостой ход вперед или назад.
В задачи тягового расчета входит выявление всех основных сопротивлений возникающих при работе бульдозера г их сопоставления с тяговым усилием базовой машины при названных режимах работы либо определение основных параметров стружки исходя из известного тягового усилия.
При работе бульдозера с гидравлическим приводом действуют следующие основные сопротивления:
Wк — сопротивление копанию кН ;
Wгр— сопротивление перемещению грунта перед отвалом кН ;
Wo— сопротивление перемещению грунта по отвалу кН ;
W — сопротивление перемещению бульдозера кН.
Формулы для вычисления перечисленных сопротивлений приведены в табл. 3
Составляющие сопротивления при работе бульдозера
Наименование составляющей
Перемещение призмы волочения
Трение грунта по отвалу
Перемещение бульдозера
Примечание: в приведенных формулах приняты следующие обозначения:
К — удельное сопротивление грунта копанию Па
Во — длина отвала м;
с — толщина срезаемой стружки м;
- коэффициент сопротивлению движению по таблице = 01;
Рисунок 15. Положение отвала бульдозера во время работы: а- активное копание ( набор грунта); б- перемещение грунта с одновременным подрезанием; в- перемещение грунта; г- отсыпка грунта; д- окончание работы (холостой ход)
а) теоретическая стружка б) ступенчатая стружка в) клиновидная стружка
Рисунок 16. Схемы различных видов стружки срезаемой отвалом бульдозера.
— угол захвата отвала (60° 90°) град.;
Vпр — объем призмы грунта в плотном состоянии перемещаемый перед отвалом3;
ρгр — объемный вес грунта в плотном теле;
— коэффициент трения фунта о грунт (для связных грунтов 05; для несвязных грунтов 07);
— коэффициент трения фунта о сталь (для песка и супеси 035; для среднего суглинка 050 и для тяжелого суглинка 080);
— угол резания град. (см. табл. 2)
GT—эксплуатационный вес базового трактора
Gгр — вес бульдозерного оборудования Н;
— коэффициент сопротивления движению;
— крутизна местности град. (принято ( + ) — подъем (-) — уклон).
Средние предельные преодолеваемые бульдозером значения крутизны приведены в табл4.
Максимальные значения продольной и поперечной крутизны местности при работе бульдозера
Предельный преодолеваемый подъем
Предельный преодолеваемый уклон
Предельный поперечный уклон
Объем призмы волочения в разрыхленном состоянии без копания стружкой небольшой толщины для компенсации потерь грунта в боковые валики (с = 0) определяется по формуле;
где: Но — высота отвала м ; Во — длина отвала м ;
Кпр — коэффициент зависящий от характера грунта (связности коэффициента разрыхления) и отношения Но Во значения которые приведены в табл.5.
Значения коэффициента
Связные грунты I H категории
1. Активное копание грунта
Теоретическая траектория точек лезвия ножа является квадратная парабола обеспечивающая равномерную полную загрузку двигателя машины в течение всего процесса копания. Однако регулирование заглубления отвала по такому закону либо ступенчато (рис. 16). Принимаем для расчетов линейный закон изменения толщины стружки. В этом случае закон изменения толщины стружки описывается зависимостью:
где: С — заглубление отвала в начале копания м;
С зависит от вида разрабатываемого грунта:
при копании грунтов 2 категории:
С1 = (04 05)Смах м (12)
Смах- максимально возможное заглубление отвала м
устанавливаемое по зависимости рис. 14;
С2— заглубление отвала в конце копания м;
-— путь набора грунта м;
х — текущая координата.
Величину С2 заглубления отвала в конце копания определяют по формуле:
где : — коэффициент потерь грунта в боковые валики ;
Путь набора грунта в призму волочения определяется по формуле:
где: V1 —скорость бульдозера в режиме копания мс; первая скорость для бульдозеров с механической трансмиссией для бульдозеров с гидравлической или электрической трансмиссией — 2 4 кмч;
V0—скорость опускания отвала равная 0 25 мс;
Кр — коэффициент разрыхления фунта;
Сср — средняя толщина срезаемой стружки м ;
V1=083 мc; V0=0.25 мс; Кр=125.
Закон изменения объема призмы волочения (в плотном теле) перед отвалом бульдозера описывается зависимостью:
Определение сопротивлений проводим для значений х = 0 2 и найденные значения сопротивлений заносим в таблицу. Находим и рассматриваем неравенства: «сумма сопротивлений — номинальное тяговое усилие». Если сумма сопротивлений меньше номинального тягового усилия то расчет режима активного копания на этом закончен если больше то расчет необходимо повторить приняв меньше значение заглубления С отвала в начале копания.
Тяговый расчёт бульдозера с неповоротным отвалом на базе трактора Т-500
Наименование параметра
Расстояние перемещения бульдозера м
Сопротивление копанию Н:
перемещению призмы волочения
трению грунта по отвалу
Сумма сопротивлений Н
2. Пассивное копание и перемещение грунта
Этот режим осуществляется при толщине срезаемой стружки С2 величина сопротивлений в этом случае соответствует х= 1Н предыдущего режима. Свободная сила тяги может быть использована на увеличение скорости движения.
Скорость движения бульдозера при пассивном копании и перемещении фунта определяется с учетом суммы сопротивлений
В соответствии с технической характеристикой базового трактора принимаем ближайшее значение скорости V2=6 кмч.
3. Перемещение грунта
При перемещении грунта сопротивление копанию фунта WK = 0 сопротивление Wгр перемещению призмы волочения и сопротивление Wo трения грунта по отвалу снижается.
Сумма сопротивлений при этом режиме работы составляет:
Решая неравенство (18) принимаем соответствующие значения скорости V3= 8 кмч по технической характеристике базового трактора.
4. Отсыпка грунта тонким слоем
Варианты отсыпки грунта бульдозером показаны на рис. 17 При отсыпке грунта тонким слоем сопротивление трения грунта по отвалу Wo = 0 сопротивление Wгр перемещению призмы волочения и сопротивление Wo трения грунта по отвалу уменьшается и стремится к нулю.
В начале процесса отсыпки сумма сопротивлений составляет:
В конце процесса отсыпки когда призма волочения грунта практически вся уложена в слой сумма сопротивлений составляет:
Отсыпка грунта начинается на 4-ой передаче и может быть закончена на 8-ой передаче со скоростью 10 кмч
Путь отсыпки определяется по формуле:
где: Сотс — толщина слоя отсыпки м.
Сумма сопротивлений при холостом ходе бульдозера составляет:
Исходя из сопротивления W перемещению бульдозера определяем возможную скорость бульдозера вперед и назад как правило это будут максимальные значения.
Рисунок 17 Укладка разрабатываемого грунта в отвал: а- горками; б- слоем от себя; в- слоем на себя
РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ БУЛЬДОЗЕРА
Техническая производительность бульдозера при активном копании и перемещении определяется по формуле
где: Vo-объем призмы грунта перед отвалом в плотном состоянии Vo=34м3;
Kцкл — коэффициент учета угла уклона или подъема трассы перемещения грунта;
Кр — коэффициент разрыхления грунта;
Тц — длительность одного рабочего цикла бульдозера с.
Значения коэффициента влияния угла наклона или подъема пути перемещения грунта на техническую производительность бульдозера приведены в табл. 6
Таблица 6 Значения коэффициента учитывающего уклон местности
V1 — скорость активного копания мс;
V2 — скорость пассивного копания (перемещения) грунта мс;
V4—скорость отсыпки грунта мс;
V5 — скорость холостого хода при движении назад мс;
tр — время на реверсирование машины с ; в расчетах принимается tр = 4 5 с.
Анализ формул показывает что величина длительности рабочего цикла зависит от пути перемещения фунта при сохранении постоянства других величин. Зависимость Тц = ф (1Н) выражается уравнением вида:
с (25) где: Т0- постоянная величина времени для данной технологической схемы с;
V2— скорость бульдозера при перемещении грунта мс.
Далее нетрудно определить зависимость Птех= ф (1Н) поскольку при данной технологической схеме объем V0 призмы грунта перед отвалом коэффициенты К и Кр являются постоянными величинами (V0 = const Кукл = const . К = const). Поэтому
где С — постоянная величина для данной технологической схемы.
Техническая производительность бульдозера при грубой планировке поверхности грунта определяется по формуле:
Подставив значения получим:
где: — длина планируемого участка м;
n — число проходов по одному месту принимают n = 1 2 проходов;
— угол захвата отвала град.
Эксплуатационная сменная производительность бульдозера определяется по формуле:
t см — длительность смены ч ; tСМ = 825 ч ;
КВ — коэффициент использования бульдозера по времени; Кв = 08.. .085;
Ку — коэффициент учета особенностей системы управления при ручном управлении
Ку = 082..095 при наличии усилителей Ку = 096 098.
Подставив в формулу значения получим:
Определение производительности и построение графиков зависимостей Тц = f (1Н) и Птех= f (1Н) от пути перемещения грунта осуществляется после анализа заданий технологической схемы работы.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕНИ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО СООРУЖЕНИЯ
Технологические схемы производства земляных работ бульдозера относительно от возводимого сооружения. Рассмотрим примеры наиболее характерных объектов.
1. Возведение насыпи из боковых резервов поперечными ходами
Расчет параметров бульдозерного оборудования тяговый расчет бульдозера и определение параметров производства работ выполняются аналогично как и для ранее рассмотренных схем производства работ. Исходные данные по вариантам при поперечных и продольных проходах бульдозера приведены в табл.10
Площадь поперечного сечения насыпки составляет:
Подставляя в формулу значения получим:
Площадь поперечного сечения резерва равна:
Ширина А выемки (резерва) по низу определится из условия тогда
Исходные данные для обратной засыпки траншеи в таблице 10.
Таблица 10. Исходные данные для расчета.
Угол откоса насыпи и резерва град.
Вычертим в масштабе рассматриваемые сечения и определим их центры тяжести. Соединив полученные центры тяжести прямой линией определим средний путь . Перемещение грунтовой массы который измеряется согласно схемы и с учетом масштаба. Угол данной прямой линии с горизонталью составит средний угол подъема который измеряется транспортиром.
По величине угла подъема принимается коэффициент КУКЛ.
Действительный путь перемещения грунта составит
Где - путь набора грунта м определяемый по формуле
Находим техническую и эксплуатационную производительность бульдозера по формулам 23 и 27.
Площадь сечения срезаемой стружки за один проход определяется по формуле:
Потребное количество заходов для одной заходки определяется по формуле:
Подставляя в формулу значения получим :
где m – коэффициент неравномерности принимают m = 0.7 .08.
Потребное количество заходок определяют по формуле:
где - коэффициент учитывающий перекрытие заходок.
Общее количество проходов бульдозера при возведении насыпи составляет:
Общий объем земляных работ при возведении насыпи составляет:
Время необходимое для возведения насыпи одним бульдозером составит:
Вычислим время необходимое для засыпки траншеи:
РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ БУЛЬДОЗЕРА С ПОМОЩЬЮ ЭВМ
T-FLEX CAD - полнофункциональная система автоматизированного проектирования обладающая всеми современными средствами разработки проектов любой сложности. Система объединяет мощные параметрические возможности трёхмерного моделирования со средствами создания и оформления конструкторской документации. Технические новшества и хорошая производительность в сочетании с хорошим и понятным интерфейсом делают T-FLEX CAD универсальным и эффективным средством проектирования изделий основного производства и комплекса необходимой оснастки. Возможности параметризации в T-FLEX CAD очень широки что обеспечивает максимальную эффективность при проектировании моделей с различными исполнениями и набором типоразмеров.
Начертив бульдозерное оборудование в системе автоматизированного проектирования T-FLEX CAD (см. рис. 20) был произведен экспресс-анализ прочностного расчета.
Рисунок 20 3D модель отвала и толкающей рамы бульдозера
Экспресс-анализ - бесплатный модуль встроенный в T-FLEX CAD . Этот модуль является облегчённой версией пакета «T-FLEX Анализ» специально адаптированной для проведения упрощенных но качественных прочностных расчетов. В распоряжении пользователя имеется необходимый набор типов нагрузок и закреплений. Основываясь на геометрии модели T-FLEX CAD автоматический генератор экспресс-анализа создаёт качественную конечно-элементную сетку. После выполнения расчета в графическом виде выводятся результаты по деформациям напряжениям перемещениям запасу прочности.
Таким образом модуль экспресс-анализа позволяет проектировщику быстро определить расположение концентраторов напряжений степень деформации оценить элементы конструкции с избыточным материалом. Это позволяет серьезно повысить эффективность и качество проектирования.
Поскольку анализ ведется в параметрической системе то от пользователя не потребуются дополнительные действия в случае внесения параметрических изменений в модель и её повторного анализа.
В ходе экспресс-анализа была приложена распределенная нагрузка 158814Нм2 . Нагрузка была приложена в местах крепления толкающей рамы с отвалом.
Результаты проведенного экспресс-анализа приведены на рисунках 21-23.
Рисунок 21 Перемещения толкающей рамы под действием приложенной нагрузки
Рисунок 22 Напряжения возникающие в толкающей раме
Рисунок 23 Коэффициент запаса по эквивалентным напряжениям в толкающей раме
В данном курсовом проекте был проведен расчет тяговых и весовых параметров бульдозера Т-500 которые составили: номинальное тяговое усилие 3403287 Н и вес рабочего оборудования 54135 Н
Кроме того были определены основные параметры отвала: длина составила 3500 мм высота - 1600 мм. Тяговый расчет показал что запас тяги находится в допускаемых пределах т.е. сумма сопротивлений копанию перемещению призмы волочения трения грунта по отвалу а также перемещению бульдозера не превосходит тягового усилия бульдозера.
Техническая производительность составила 818 м3 ч а время возведения насыпи бульдозером с неповоротным отвалом составило 14 смены.
Волков Д.П. Крикун В.Я. Тотолин П.Е. др. Машины для земляных работ- М.: Машиностроение 1992-448с.
Ветров Ю.А. Кархов А.А. Кондра Л.С. и др. Машины для земляных работ- Киев: Высш. школа 1981-384с.
Алексеева ТВ Артемьев К.А. Бромберг А.А. Дорожные машины. Часть I. Машины для земляных работ 1972.
Справочник конструктора дорожных машин. Под редакцией И.П. Боро-дачева.-М.: Машиностроение 1973.
Холодов A.M. Руднев В.К. Ничке 8.В. и др. Проектирование машин для земляных работ. - Харьков: ХГУ 1991. - 320 с.

Содержание.doc

КОНСТРУКЦИЯ И ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ БУЛЬДОЗЕРА 5
2. Рабочий процесс 8
3. Конструкция рабочего оборудования бульдозера .. 15
4. Базовые тракторы 22
ВЫБОР И РАСЧЕТ ТЯГОВЫХ И ВЕСОВЫХ ПАРАМЕТРОВ .23
ВЫБОР И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ОТВАЛА 24
ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ БУЛЬДОЗЕРА 27
1. Активное копание грунта 31
2. Пассивное копание и перемещение грунта 34
3. Перемещение грунта 34
4.Отсыпка грунта тонким слоем . .. ..34
5. Холостой ход . .. ..35
РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ БУЛЬДОЗЕРА 36
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕНИ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО СООРУЖЕНИЯ 39
1. Возведение насыпи из боковых резервов поперечными ходами .. .39
РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ БУЛЬДОЗЕРА С ПОМОЩЬЮ ЭВМ ..42
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 48