Разработка рабочего оборудования бульдозера для выполнения выемки в суглинке 50х20х1

Иванов2.dwg

Пояснительная записка.doc

ФГБОУ ВО «Тульский государственный университет»
Кафедра «Подьёмно-транспортные машины и оборудование»
Разработка рабочего оборудования бульдозера для выполнения выемки в суглинке 50х20х1
на курсовой проект по дисциплине
«СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ»
тема: Расчет рабочего оборудования строительно-дорожной машины и технологической схемы выполнения работ
Размеры разрабатываемого участка:
Задание выдал преподаватель
Выбор бульдозера и схемы работы5
Определение параметров выработки8
Определение производительности бульдозера10
Определение подъемной силы12
Проектирование гидропривода14
Список использованной литературы20
Землеройно-транспортными машинами называют машины копающие грунт и затем транспортирующие его к месту укладки или в отвал. К таким машинам относятся бульдозеры скреперы грейдеры и др. Эти машины широко используются во всех видах строительства включая транспортное и гидротехническое. С их помощи возводят насыпи делают выемки и котлованы профилируют земляное полотно планируют площадки и выполняют многие виды других работ.
Рабочий процесс землеройно-транспортных машин состоит из следующих элементов: копание грунта его транспортировки и выгрузки. Характерной чертой таких машин является то что элементы рабочего процесса выполняются при их движении.
Бульдозер представляет собой базовый тягач оснащенный ножевым навесным рабочим органом в который входит отвал с ножами толкающие брусья подкосы и гидроцилиндры. Отвал изготавливают в виде коробчатой сварной конструкции с накладками жесткости приваренными к тыльной стороне. Толкающие коробчатые брусья передними концами шарнирно соединены с проушинами тыльной стороны отвала а задними – с упряжными шарнирами плиты которых приварены к балкам гусеничной тележки трактора. Подкосы соединяют верхнюю часть отвала с проушинами толкающих брусьев; перестановкой подкосов можно изменять угол резания в пределах 45-600. Вследствие трудоемкости операции по перестановке подкосов их заменяют гидроцилиндрами.
Цель данной работы заключается в подборе бульдозера для отработки выемки заданного размера и расчета основных параметров бульдозера.
Выбор бульдозера и схемы работы.
В качестве базового принимаю трактор Т-130 со следующими техническими характеристиками:
Марка двигателяДВ-220
Мощность двигателя кВт(л.с.)1765(240)
Трансмиссиягидромеханическая
Скорость движения кмч0 122
Масса трактора с навесным оборудованием кг17280
В качестве схемы разработки принимаю послойную отработку выемки с разворотом трактора.
Параметры отрабатываемого грунта:
Объемная масса в плотном теле кгм31400 1600
Коэффициент разрыхления11 12
Удельное сопротивление грунта резанию МПа002 003
Тяговый расчет бульдозера.
Номинальное тяговое усилие по сцеплению для гусеничной машины:
где: - вес трактора с навесным оборудованием Н;
- коэффициент сопротивления движению по грунту. Принимаю для гусеничного хода;
Тяговое усилие развиваемое бульдозером при номинальной мощности двигателя 240 л.с. (1765 кВт):
где: - номинальная мощность двигателя кВт;
- КПД трансмиссии. Для гидромеханической трансмиссии принимаю ;
- скорость движения машины мс;
Условие движения бульдозера без пробуксовки:
Определение величины сопротивления движению.
Сопротивление грунта резанию определяется по формуле:
где: - соответствующее данному отвалу удельное сопротивление грунта лобовому резанию. Принимаю ;
- толщина стружки. Предварительно задаемся заведомо большей величиной толщины стружки которую принимаем равной 01 м;
Сопротивление от перемещения грунта вверх по отвалу:
где: - сила тяжести грунта в призме волочения;
- коэффициент трения грунта о сталь. Принимаю ;
Сила тяжести призмы волочения определяется по формуле:
где: - объем призмы волочения;
- объемная масса в плотном теле. Принимаем для суглинка .
Объем призмы волочения может быть найден в предположении что грунт перед отвалом располагается в виде призмы высотой длиной с углом равный углу естественного откоса. С учетом поправочного коэффициента зависящего от соотношения высоты призмы грунта к ее длине и свойству (принимаю для несвязных грунтов ) объем призмы волочения можно найти по формуле:
Сила тяжести грунта в призме волочения:
Тогда сопротивление от перемещения грунта вверх по отвалу будет равно:
Сопротивление от перемещения призмы волочения перед отвалом:
где: - коэффициент трения грунта о грунт. Так как грунт весьма подвижный то принимаю ;
Сопротивление от перемещения бульдозера как тележки:
где: - удельное сопротивление движению зависящий от свойств грунта и типа ходового устройства. Для свеженасыпанного грунта и гусеничного хода примем ;
- уклон площадки движения бульдозера;
Суммарное сопротивление:
Проверка условия движения без пробуксовки:
Условие выполняется.
Определение параметров выработки.
Для определения максимального уклона на который может заехать бульдозер перемещая перед собой грунт определим запасы мощности бульдозера по сцепному весу и тяговому усилию без учета сопротивления с учетом сопротивления резания т.к. перемещая грунт бульдозер одновременно обустраивает и съезд:
Запас тягового усилия по мощности:
Для дальнейших расчетов принимаем наименьшее значение. Определим уклон для условия движения бульдозера с грузом. В этом случаи к весу бульдозера добавляется вес призмы перемещаемого груза:
Проекция участка подъема равна:
Максимальный угол подъема равен:
Для дальнейших расчетов принимаем осредненное значение угла равное . Следовательно величина наклонного участка равна 1154 метра длина проекции равна 1136 метра.
Вследствие весьма малого уклона и больших запасов тяговых усилий повторную проверку условия движения без пробуксовки не делаем.
Определим фактическую толщину срезания грунта при максимально длинном участке резания составляющего 6154 метра.
Длина участка набора грунта:
где: - угол естественного откоса. Принимаю для суглинка ;
Так как полученная величина значительно меньше принятой ранее пересчет сопротивления резания можно не делать.
Определим коэффициент потери грунта:
Определение количества проходов необходимых для разработки выемки заданного размера.
С учетом количества проходов по ширине и глубине а также увеличения на 30% числа проходов в следствии потери грунта окончательно принимаем:
Определение производительности бульдозера.
Принимаю: скорость набора грунта ; скорость перемещения с грунтом ; Скорость движения к месту забора грунта .
Определение времени цикла:
где: - время набора грунта;
- время транспортирования груза;
- время на движение назад;
Дополнительное время на разворот дополнительное время на разгрузку распределение грунта и переключения передач .
Тогда общее время цикла будет равно:
Число циклов за один час работы:
где: - ширина призмы грунта впереди отвала м;
- длина и высота отвала м;
- угол естественного откоса грунта в движении град;
- коэффициент учитывающий потери грунта принимается равным;
- коэффициент разрыхления грунта. Для суглинистых грунтов ;
Определения подъемной силы.
Для проектирования гидропривода бульдозера следует рассмотреть момент соответствующий окончанию процесса копания грунта когда призма волочения уже сформировалась но вместе с тем отвал еще заглублен на какую-то величину. Этот момент соответствует наибольшему сопротивлению. Схема сил действующих на навесное оборудование при неповоротном отвале представлена на рисунке 1.
Рис. 1 Схема сил действующих на бульдозер в начале подъема груженого грунтом отвала.
Горизонтальная составляющая силы сопротивления копанию при максимальном усилии следует принять:
Согласно схеме сила подъема определяется из условия равновесия относительно упряжного шарнира О:
где: - сила тяжести навесного оборудования бульдозера Н;
- сила тяжести поднимаемого с отвалом грунта:
- объем призмы волочения м3;
- объемная масса грунта ;
- сила сопротивления грунта сдвигу которая действует по поверхности раздела поднимаемого грунта и части призмы остающейся на месте:
где: - коэффициент трения грунта о грунт. Принимая ;
- коэффициент сцепления грунта при сдвиге. Принимаем ;
- высота и ширина отвала см;
Проектирование гидропривода.
К основным задачам проектирования гидропривода можно отнести следующие: расчет и подбор диаметров гидроцилиндра и штока расчет и подбор гидронасоса выбор рабочий жидкости управляющей аппаратуры расчет объема гидробака.
В предыдущем расчете мы определили величину усилия которая необходима для подъема отвала с грунтом. Так как в гидросистеме подъема отвала включены два гидроцилиндра то на каждый из них приходится половина этого усилия:
Так как гидроцилиндры аналогичны дальнейший расчет будем производить для одного гидроцилиндра. Номинальное давление в гидросистеме частота вращения вала гидронасоса скорость движения поршня длина напорного трубопровода
Расчетное значение диаметра гидроцилиндра определяется по формуле:
где: - расчетное значение рабочей жидкости на входе в гидроцилиндр. Давление предварительно принимается равным:
- механический КПД гидроцилиндра ;
Давление жидкости в штоковой полости не учитывается из-за его малого значения.
Из стандартного ряда принимаю диаметр каждого гидроцилиндра диаметр штока параметр .
Для принятого диаметра рабочее давление жидкости у гидроцилиндра составит:
Расход жидкости подводимую в поршневую полость гидроцилиндра составит:
где: - заданная скорость движения поршня;
- объемный КПД гидроцилиндра который для новых гидроцилиндров с манжетными уплотнителями можно принять ;
Так как гидроцилиндров два то полный расход жидкости подводимой в поршневую полость составляет:
Расчетный рабочий объем гидронасоса определяется по формуле:
где: - номинальная частота вращения вала насоса с-1;
- объемный КПД гидронасоса который предварительно можно принять равным ;
Принимаю два аксиально-поршневых гидронасоса типа МНА: рабочий объем 125 см-3. номинальное давление 20 МПа частота вращения 1500 мин-1 объемный КПД Полный КПД масса 930 кг.
С учетом фактических параметров принятых гидронасосов действительная их подача будет равна:
В качестве рабочей жидкости принимаю жидкость марки ВМГЗ: плотность при 500С кинематическая вязкость при 500С температурные пределы применения аксиально-поршневых насосов -40 +650С.
В качестве гидрораспределителя принимаю моноблочный типа 32 рассчитанного на номинальное давление 32 МПа расход жидкости 360 внутренние утечки не более 0115 . Потеря давления 04 МПа.
Принимаю предохранительный гидроклапан типа БГ 52-17 рассчитанного на расход 560 и давление 5-20 МПа масса гидроклапана 38 кг.
В связи с конструктивными особенностями гидросистемы бульдозера гидрозамок устанавливаем на каждом гидроцилиндре. Принимаю два гидрозамка типа КУ-32 рассчитанного на расход 160 номинальное давление 32 МПа потери давления не более 04 МПа утечки в сопряжении клапан-седло 798 масса 174 кг.
Для очистки рабочей жидкости принимаю фильтр типа 1.1.40-25 имеющий тонкость фильтрации 25 мкм номинальный каждого расход 160 давление каждого 063 МПа.
Объем гидробака ориентировочно определяется по формуле:
где: - подача гидронасосов ;
Номинальную вместимость бака принимаю в соответствии с рекомендациями ГОСТ 16770-85 которая равна 800 .
Расчетный диаметр гидролиний определяется по формуле:
где: - расход жидкости на рассматриваемом участке;
- допустимая скорость движения рабочей жидкости в трубопроводе: для всасывающего трубопровода ; для сливного трубопровода ; для напорного трубопровода при и .
Всасывающий трубопровод:
Сливной трубопровод:
Напорный трубопровод:
Из стандартного ряда по ГОСТ 8732-82 и ГОСТ 8734-82 окончательно принимаем следующие диаметры: для всасывающего трубопровода ; для сливного трубопровода ; для напорного трубопровода .
По принятому диаметру определяется действительная скорость движения жидкости в напорном сливном и всасывающем трубопроводе:
В данной работе был произведен подробный тяговый расчет бульдозера определены основные параметры выработки включающие в себя определение максимального уклона на который может заехать бульдозер с грузом. Также была определена производительность бульдозера и количество проходов необходимых для отработки выемки заданных размеров спроектирован гидропривод а так же выбраны все основные элементы гидропривода.
Список использованной литературы.
Гоберман Л. А. Основы теории расчета и проектировании строительных и дорожных машин. – М.: машиностроение 1988 г.
Машины для земляных работ. Н. Г. Гаркави – М.: Высшая школа 1982 г.
Плешков Д. И. и др. Бульдозеры скреперы грейдеры. М.: Высшая школа 1980 г.
Методические указания по выполнению практических работ для студентов специальности 170900 «Подъемно-транспортные строительные дорожные машины и оборудование» по предмету «Строительные дорожные и коммунальные машины» Тула 2000 г.
Юшкин В. В. Основы расчета объемного гидропривода. М.: Высшая школа 1982 г.
Гидравлика гидромашины и гидроприводы Т. М. Башта С. С. Руднев и др. М.: Машиностроение 1982 г.

Иванов3.dwg

Подача мороженого в стаканчики
Пневмоцилиндр дозатора
Подача мороженого в цилиндр
- границы работы бульдозера
- траектория движения бульдоззера
КПСДМ 620781 00.00.000 С3

Иванов1.dwg

Наибольшая скорость движения
Управление гидравлическое
Базавый трактор T-130
Техническая характеристика
КПСДМ 620781 00.00.000 ВО