Проектирование прицепного скрепера

Курсовая(Арзуманян).docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего образования
«Ростовский государственный университет путей сообщения
Кафедра «Транспортные машины и триботехника»
Проектирование прицепного скрепера и его узлов
Пояснительная записка
«Строительные и дорожные машины и оборудование (практикум)»
Студент Арзуманян Т. Г. Группа ТДС – 4 – 237
Проект содержит пояснительную записку 30 с. 5 рис. 4 источника 1 приложение 1 чертеж графического материала.
СКРЕПЕР КОВШ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ЗАСЛОНКА БАЗА
КОЛЕЯ МОЩНОСТЬ УСТОЙЧИВСТЬ РАСЧЕТ ЧЕРТЕЖ
Выполнены основные расчеты и разработан сборочный чертеж прицепного скрепера. Основные конструктивные показатели – вместимость ковша 4 м3.
Назначение и устройство прицепного скрепера6
Расчет основных параметров скрепера8
Расчет ковша скрепера9
Определение мощности двигателя трактора-тягача 12
Определение производительности 13
Расчет устойчивости скрепера 15
Силы действующие на прицепной скрепер 16
Расчет механизма подъема заслонки 18
Расчет задней стенки 21
Методика определения себестоимости машино-смены машин и себестоимости разработки 1 м3 грунта 23
Основные правила техники безопасности при эксплуатации машин 25
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 29
Скрепер является землеройно-транспортной машиной выполняющей послойное копание транспортирование выгрузку разравнивание (кроме моделей с разгрузкой назад) и частичное уплотнение грунта.
Скреперы используются в дорожном промышленном гидротехническом и ирригационном строительствах на вскрышных работах в карьерах при послойной разработке грунта успешно конкурируя с экскаваторами по стоимости разработки грунта. Скреперы применяются при разработке грунтов до четвертой категории включительно. Чтобы облегчить копание скрепером тяжелые грунты предварительно разрыхляют рыхлителями бульдозерами с зубьями на отвале или плугами.
Для повышения коэффициента наполнения ковша скрепера применяются толкачи. Скреперы не рекомендуется использовать на очень вязких и липких грунтах.
Рабочий процесс скрепера состоит из следующих операций: набор грунта транспортирование груженого скрепера разгрузка транспортирование порожнего скрепера к забою. Транспортирование грунта прицепными скреперами целесообразно на расстоянии до 300 м и самоходными до 7500 м. В зависимости от размеров скрепера наибольшая толщина срезаемого слоя составляет 012 053 м а толщина отсыпаемого слоя в рыхлом состоянии 015 060 м.
У прицепных и полуприцепных скреперов прибавляется сцепное устройство а у самоходных кроме того и силовое оборудование.
Скреперы классифицируются по емкости ковша способу передвижения схеме подвески ковша способу загрузки и разгрузки по виду передней заслонки по системе управления.
Назначение и устройство прицепного скрепера
Прицепной скрепер с гидравлическим приводом с принудительной разгрузкой ковша предназначен для послойной разработки и планирования грунтов не содержащих каменных включений и транспортирования их на расстояние до 500 м с выгрузкой в возводимые земляные сооружения.
– сцепное устройство; 2 – передок; 3 – шаровой шкворень; 4 – дышло;
– гибкие рукава; 6 – гидроцилиндр подъема и опускания ковша;
– гидроцилиндр подъема и опускания заслонки; 8 – заслонка; 9 – ковш;
– задняя стенка; 11 – заднее колесо; 12 – гидроцилиндр привода задней стенки; 13 – нож ковша; 14 – боковой нож; 15 – гусеничный трактор
Рисунок 1.1 – Схема прицепного скрепера:
Скрепер работает в прицепе за гусеничным трактором. Скрепер представляет собой двухосный прицепной агрегат на пневмоколесном ходу с гидравлической системой управления заслонкой задней стенкой и ковшом.
Скрепер состоит из ковша у которого на выступающих назад балках закреплены задние колеса заслонки задней стенки и тягового дышла установленного с помощью шарового шкворня на передке оборудованном сцепным устройством и колесами.
Ковш сварен из листового металла для жесткости усилен профилями. Внутренняя поверхность его гладкая. Передняя кромка ковша оканчивается режущими ножами. Снизу на боковых стенках также закреплены ножи заточенные с двух сторон. Задняя стенка расположена в торце ковша и перемещается вперед во время разгрузки грунта. Заднюю стенку перемещает гидроцилиндр установленный сзади ковша на раме. Передняя сторона ковша перекрыта изогнутой по радиусу заслонкой. Опорные кронштейны заслонки закреплены шарнирно снаружи с боков ковша.
Заслонку перемещает вверх и вниз гидроцилиндр у которого щиток закреплен на заслонке а корпус – на раме ковша.
Ковш поднимает и опускает гидроцилиндр установленный на кронштейнах дышла.
Шаровой шкворень позволяет передку поворачиваться относительно дышла в вертикальной плоскости на угол . Сцепка в свою очередь обеспечивает свободный поворот машины по двум взаимно перпендикулярным осям.
Ковш опирающийся сзади на пневмошинные колеса шарнирно укреплен на концах продольных балок П-образной части дышла а спереди удерживается гидроцилиндром подъема. Такая схема позволяет опускать переднюю часть ковша при загрузке и выгрузке и транспортировать в поднятом его положении. Ковш загружается в опущенном состоянии при отведенной назад стенке и поднятой заслонке. После окончания загрузки ковш поднимается а заслонка опускается перекрывая его полость. В таком положении грунт транспортируется. При разгрузке заслонка поднимается одновременно с опусканием ковша а задняя стенка передвигаясь вперед внутри ковша по роликам выталкивает грунт. Разгрузка ведется на ходу машины.
Гидравлическая система управления скрепером состоит из гидронасоса гидрораспределителя бака для рабочей жидкости и трубопроводов установленных на базовом тракторе и трех гидроцилиндров двойного действия с системой гибких рукавов и трубопроводов расположенных на скрепере. Эти три гидроцилиндра (для ковша заслонки и задней стенки) обеспечивают все рабочие операции на скрепере.
Расчет основных параметров скрепера
где – масса скрепера кг;
Колея передних колес:
Расчет ковша скрепера
Емкость ковша скрепера «с шапкой»:
где – емкость ковша .
Высота боковой стенки:
Дорожный просвет перед ножом ковша:
Общее сопротивление при рабочем режиме скрепера:
– общее сопротивление при рабочем режиме скрепера Н;
– сопротивление перемещению груженого скрепера Н;
– сопротивление резанию Н;
– сопротивление наполнению Н;
– сопротивление перемещению призмы волочения Н.
Сила тяжести грунта в ковше:
где – средняя плотность грунта в естественном залегании кг;
– коэффициент наполнения ковша грунтом;
– коэффициент разрыхления грунта в ковше скрепера.
Сопротивление перемещению скрепера с грунтом:
– сила тяжести скрепера Н;
– сила тяжести грунта в ковше скрепера Н;
– коэффициент сопротивления перемещению.
Сопротивление резанию:
где – удельное сопротивление резанию Н;
– ширина резания скрепера м;
– толщина стружки м.
Сопротивление наполнению:
где – сопротивление силы тяжести поднимаемого столба грунта Н;
– сопротивление трению грунта о грунт в ковше Н.
Сопротивление силы тяжести поднимаемого столба грунта:
где – высота наполнения ковша м.
Сопротивление трению грунта о грунт в ковше:
где – угол внутреннего трения грунта .
Сопротивление перемещению призмы волочения:
где – коэффициент объема призмы волочения перед заслонкой и ножами ковша;
– коэффициент трения грунта о грунт.
Определение мощности двигателя трактора-тягача
Мощность двигателя тягача скрепера:
где – мощность двигателя тягача кВт;
– сила тяжести тягача Н;
– коэффициент сопротивления качения тягача;
– рабочая скорость мс;
Определение производительности
Техническая производительность скрепера
где – техническая производительность ч;
– число рабочих циклов за минуту;
– коэффициент наполнения;
– коэффициент разрыхления.
Время рабочего цикла:
где – время набора грунта в ковш с;
– время перемещения грунта с;
– время выгрузки грунта с;
– время обратного хода с;
– время переключения передач и маневрирования с.
Время набора грунта в ковш:
где – длина пути резания м;
– рабочая скорость мс.
– средняя величина глубины резания м;
– ширина резания скрепера м.
Время перемещения грунта:
где – длина пути перемещения (транспортирования) грунта м;
– скорость скрепера при транспортировании грунта мс.
Время выгрузки грунта:
где – длина пути выгрузки м;
– скорость выгрузки мс.
Время обратного хода:
где – длина пути обратного хода м;
– скорость движения порожнего скрепера мс.
Время переключения передач и маневрирования:
где – время на переключение передач с;
– время на один поворот с.
Расчет устойчивости скрепера:
Потеря устойчивости скрепера может произойти относительно линии опрокидывания АВ проходящей через опору шкворня соединяющую трактор-тягач с прицепным скрепером (рисунок 7.1).
Угол опрокидывания скрепера определяется из следующего соотношения:
где – колея задних колес м;
– расстояние от задней оси до вертикали проходящей через центр тяжести машины м;
– высота центра тяжести м;
- высота опоры универсального шарнира м.
Рисунок 7.1 – Схема к расчету скрепера на устойчивость
Силы действующие на прицепной скрепер
На прицепной скрепер действуют следующие силы (рисунок 8.1):
активные – сила тяжести скрепера с грунтом сила тяги трактора-тягача толкающая сила толкача;
реактивные – реакции грунта на режущий орган и на колеса.
Рисунок 8.1 – Схема сил действующих на прицепной скрепер
Расчетная сила тяги:
где – реактивная величина силы тяги Н;
– максимальная сила тяги по сцеплению Н;
– коэффициент динамичности.
Реакция грунта на режущий орган:
где – коэффициент несущей способности грунта Нсм2;
– ширина нижней площадки трущейся о грунт см;
Сила трения нижней кромки ножа о грунт:
где – коэффициент трения ножа о грунт 05.
Вертикальная составляющая давления стружки грунта на переднюю плоскость заглубленных ножей:
где – горизонтальная составляющая давления стружки грунта на переднюю плоскость заглубленных ножей Н;
– коэффициент зависящий от свойств грунта угла резания состояния режущей кромки.
Сила сопротивления качению колес скрепера:
где – вес скрепера с грунтом Н;
– коэффициент сопротивления качению колес скрепера.
Реакция грунта на передние колеса скрепера:
Сила трения о дно ковша:
где – вес грунта в ковше Н;
– коэффициент трения грунта о дно ковша.
Сила трения о боковую стенку ковша:
где – коэффициент бокового давления.
Расчет механизма подъема заслонки
Для определения усилий действующих на заслонку принимаем что наибольшие усилия при открытии заслонки возникают когда ковш загружен «с шапкой». Следовательно при открытии заслонки приходится преодолевать давление грунта находящегося над заслонкой трение грунта о грунт вес самой заслонки.
Вес грунта находящегося в объеме заслонки зависит от ширины заслонки высоты объема части «шапки» грунта над заслонкой от длины и формы заслонки.
Рисунок 9.1 – Схема к расчету механизма подъема заслонки
Вес грунта в объеме заслонки:
где – коэффициент учитывающий конфигурацию заслонки;
– ширина заслонки м;
– высота объема грунта находящегося над заслонкой м;
– плотность грунта кгм3.
Для определения сил трения грунта о грунт принимаем что на поднимаемый заслонкой грунт давит объем находящегося в ковше грунта.
где – длина объема грунта расположенного над заслонкой м.
где – угол внутреннего трения грунта град.
где – коэффициент трения грунта о грунт.
Усилие которое должно развивать гидравлическое устройство для подъема заслонки определяется из уравнения моментов относительно оси поворота заслонки:
где – сила трения Н;
– плечо действия силы м;
– вес грунта в объеме заслонки Н;
– усилие необходимое для подъема заслонки Н;
– плечо действия силы м.
Расчет задней стенки
Сила необходимая для выталкивания грунта:
где – сила трения грунта о днище ковша Н;
– сила трения грунта о боковые стенки ковша Н;
– сила сопротивления качению роликов задней стенки по днищу ковша Н;
– сила инерции поступательно движущейся массы грунта и задней стенки при включении механизма разгрузки ковша скрепера Н.
Рисунок 10.1 – Схема к расчету усилий действующих при разгрузке на заднюю стенку
Сила трения о днище ковша:
где – коэффициент трения грунта о днище ковша.
Сила трения грунта о боковые стенки ковша:
где – активное давление грунта на боковую стенку ковша.
где – высота ковша м;
– угол внутреннего трения грунта град.
Сила сопротивления качению роликов задней стенки по днищу ковша:
где – коэффициент сопротивления качению роликов;
– вес задней стенки Н.
где – скорость движения задней стенки мс;
Мощность необходимая для разгрузки ковша скрепера:
где – коэффициент полезного действия привода.
Методика определения себестоимости машино-смены машин и себестоимости разработки 1 м3 грунта
Себестоимость машино-смены машин определяется как полная сумма денежных затрат отнесенных к одной смене на подготовительные работы обслуживание содержание и управление машиной.
Себестоимость машино-смены равна сумме постоянных расходов (т. е. независящих от состояния машины) расходов по подготовке машины на объекте и расходов по обслуживанию машин.
К первой группе расходов относятся амортизационные отчисления на погашение первоначальной стоимости машины изнашивающейся в процессе работы и на ее капитальный ремонт а также отчисления на содержание машинопрокатной базы.
Во второй группе расходов учитываются расходы на транспортировку машины с одного объекта на другой и на перемещение машины в пределах данного объекта.
К расходам по обслуживанию машины относятся расходы на выполнение средних и текущих ремонтов на энергетические ресурсы и на вспомогательные и смазочные материалы а также заработная плата рабочих обслуживающих машины. Себестоимость машино-смены определяется по формуле:
где – расчетная стоимость (цена) машины руб;
– процент отчислений на амортизацию машины;
– процент отчислений на содержание машинопрокатных баз;
– число дней работы машины в году;
– число смен работы машины в течении суток;
– расходы на сборку и разборку машины руб.;
– число перестановок машины на объекте без сборки и разборки;
– расходы на перестановку машины на объекте;
– расходы на транспортировку машины с одного объекта на другой руб.;
– число смен работы машины на одном объекте без перебросок;
– коэффициент учитывающий накладные расходы на материалы (
– коэффициент интенсивности работы машины в течении смены (равный отношению фактической производительности к паспортной);
– расходы на средние и текущие ремонты отнесенные на 1 машино-смену руб.;
– расходы на энергетические ресурсы (электроэнергию топливо и пр.) в течение 1 смены руб.;
– расходы на смазочные материалы за 1 смену руб.;
– коэффициент учитывающий накладные расходы на заработную плату (
Зп – заработная плата рабочих управляющих машиной за смену.
Себестоимость разработки 1 м3 грунта определяется отношением себестоимости машино-смены к эксплуатационной производительности машины в смену т. е.
где – эксплуатационная производительность машины
где – техническая производительность
– продолжительность смены ч;
– коэффициент использования машины по времени.
Основные правила техники безопасности при эксплуатации машин
К самостоятельному управлению машинами допускаются лица достигшие совершеннолетия имеющие специальное удостоверение на право управления машиной и прошедшие инструктаж по технике безопасности. При этом каждая машина должна быть закреплена за водителем специальным документом.
Водитель машины должен иметь спецодежду защитные очки и индивидуальный пакет первой медицинской помощи. Перед началом работы машина должна быть осмотрена и проверено ее техническое состояние: исправность тормозов электроосвещения системы управления ходового оборудования и т. п. Работа на неисправной машине запрещается.
Во избежание пожара при заправке топлавом нельзя курить и пользоваться открытым огнем.
Уровень топлива следует проверять только мерной линейкой. Нельзя подносить к горловинам бака огонь для освещения.
В случае воспламенения топлива пламя надо засыпать песком грунтом или накрыть брезентом. Нельзя заливать пламя водой.
При пуске двигателей нельзя охватывать пусковую рукоятку большим пальцем или наматывать шнур на руку во избежание повреждения руки при обратном ударе.
Перед началом движения машины следует убедиться что путь свооден а на машине нет посторонних предметов. При транспортировании машин за пределы строительной площадки надо согласовать маршрут движения с механиком.
При движении и работе машин на них запрещается находится посторонним лицам.
Нельзя оставлять работающую машину без присмотра.
Перед движением машины на подъем и при спусках необходимо убедиться в возможности их преодоления. Особое внимание при этом следует обратить на исправность тормозов хода.
Нельзя транспортировать и работать на машине ночью без освещения.
При движении колонны машин интервал между ними должен быть не менее 10 м.
При работе машин на свежеотсыпанной насыпи колесный ход не должен находиться ближе 1 м от края насыпи.
Запрещается производить ремонтные работы на машине во время ее движения.
Все работы по техническому обслуживанию машин должны выполняться при остановленном двигателе.
При подъеме машины домкратом необходимо устанавливать ее на надежные подставки.
Кабины машин должны быть чистыми и свободными от посторонних предметов.
После остановки машины даже на короткое время необходимо ее надежно затормозить и установить подкладки под ходовое оборудование.
Если по производственной необходимости машина остановлена на обочине дороги она должна быть ограждена знаками: днем – красными флажками а ночью – красными фонарями.
С водителями машин периодически должен производиться инструктаж по вопросам охраны труда и техники безопасности.
Кроме перечисленных общих правил ниже изложены специальные правила безопасной работы на отдельных типах машин.
Запрещается смазывать регулировать или устранять неисправности при поднятом ковше а также производить работы в ковше при поднятой заслонке удерживаемой только канатами.
При движении скрепера нельзя находиться между тягачом и скрепером стоять на дышле или раме перевозить людей в ковше.
Допустимые уклоны при работе скрепера не должны превышать: продольный 25о и поперечный 30о.
Не разрешается остановка скрепера на уклонах.
Сцепка тягача со скрепером разрешается только заводской серьгой и пальцем.
При работе скрепера он не должен приближаться к откосу выемки ближе чем на 05 м и к откосу свеженасыпанной насыпи ближе чем на 1 м.
В данной курсовой работе рассчитаны общие параметры прицепного скрепера и его вес. Длина составляет 562 м вес 48 кН. Ширина резания грунта составляет 195 м; диаметр передних и задних колес соответственно 094 м и 152 м. Максимальная скорость передвижения 36 кмч. Определена силовая мощность при работе прицепного скрепера она составляет . Тяговые усилия при наполнении ковша – 125 кН. Производительность – . В данной работе приведена методика определения себестоимости машино-смены машин и себестоимости разработки 1 м3 грунта и основные правила техники безопасности при эксплуатации машин.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Добронравов С. С. Строительные машины и оборудование С. С. Добронравов М. С. Добронравов. – М.: Высшая школа. 2006 – 445 с.
Белецкий Б. Ф. Строительные машины и оборудование Б. Ф. Белецкий - Ростов-на-Дону: Феникс 2002 – 592 с.
Бобриков В. Б. Строительные работы и машины в мосто- и тоннелестроении: Учебник для вузов. В 2-х ч. Часть 2. – М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на ж.-д. транспорте» 2008. – 694 с.
Бураков А. А. Проектирование строительных машин. Учебное пособие: в 2-х частях. А. А. Бураков Ю. А. Евдокимов Е. А. Ковалев. РИИЖТ. – Ростов-на-Дону 1992.

Чертеж.dwg

Емкость ковша геометрическая
Емкость ковша "с шапкой"
СДМиО 04.00.00.000 СБ