Траншейный роторный экскаватор на базе ТТ-4

РО.dwg

Рабочее оборудование
Размеры для справок.
Полости подшипников заполнить смазкой Литол-24.
После сборки ротор должен вращаться свободно от руки без
Остальные ТТ по СТБ 1022-96.

Спецификация рама сварка.dwg

Спецификация РО.dwg

Вид общий.dwg

Мощность двигателя базовой машины
Экскаватор траншейный
Техническая характеристика
Технические требования
Размеры для справок.

Спецификация Вид общий.dwg

рама сварка.dwg

Обознаечние сварного шва
Сварные соединения II класса по СТБ 1016-96.
Сварные швы по ГОСТ 14771-76.
*Размеры для справок.

ПЗ траншейный роторный.doc

В данном курсовом проекте рассмотрен траншейный роторный экскаватор на базе ТТ-4.
Пояснительная записка содержит страниц рисунков 3 листа А1 – общий вид рабочее оборудование и рама ротора.
Содержание записки рассматривает следующие вопросы:
Обзор литературных источников по теме проекта и выбор прототипа;
Определение основных параметров;
Расчет производительности;
Охрана труда при работе траншейного роторного экскаватора.
Ключевые слова: грунт ротор скребок траншея.
В процессе выполнения данного курсового проекта изучен принцип действия и алгоритм расчета основных параметров траншейного роторного экскаватора.
Траншейные экскаваторы применяют на строительстве линейных подземных коммуникаций открытым способом для рытья траншей прямоугольного и трапецеидального профиля под газо- нефте- водо- и продуктопроводы канализационные и теплофикационные системы кабельные линии связи и электроснабжения а также рытья траншей под протяженные ленточные фундаменты зданий и сооружений и оконтуривания котлованов и выемок. Они представляют собой самоходные землеройные машины непрерывного действия с многоковшовым или бесковшовым (скребковым) рабочим органом которые при своем поступательном перемещении разрабатывают сзади себя за один проход траншею определенной глубины ширины и профиля с одновременной транспортировкой грунта в сторону от траншей. Производительность траншейных экскаваторов постоянно передвигающихся во время работы и отделяющих грунт от массива с помощью группы непрерывно движущихся по замкнутому контуру ковшей или скребков в 2 25 раза выше чем у одноковшовых машин при более высоком качестве работ и меньших энергозатратах на 1м3 разработанного грунта. Причем траншейные экскаваторы способны эффективно разрабатывать как немерзлые так и мерзлые грунты. Типы и параметры траншейных экскаваторов определены ГОСТ 19618-85.
Целью курсового проекта является разработка траншейного роторного экскаватора на базе трелевочного трактора ТТ-4.
Анализ литературных источников по теме проекта.
Каждый траншейный экскаватор состоит из трех основных частей: базового пневмоколесного или гусеничного тягача обеспечивающего поступательное движение (подачу) машины; рабочего оборудования включающего рабочий орган для копания траншей и поперечное (к продольной оси движения машины) отвальное устройство для эвакуации разработанного грунта в отвал или транспортные средства; вспомогательного оборудования для подъема-опускания рабочего органа и отвального устройства.
Классификация и индексация. Траншейные экскаваторы классифицируют по следующим основным признакам: по типу рабочего органа — на цепные (ЭТЦ) и роторные (ЭТР); по способу соединения рабочего оборудования с базовым тягачом - с навесным и полуприцепным рабочим оборудованием; по типу ходового устройства базового тягача — на гусеничные и пневмоколесные; по типу привода — с механическим гидравлическим электрическим и комбинированным приводом. Наибольшее распространение получили гусеничные траншейные экскаваторы с комбинированным приводом.
В индексе траншейных экскаваторов (рис. 1) первые две буквы ЭТ означают — экскаватор траншейный а третья - тип рабочего органа (Ц — цепной — роторный). Первые две цифры индекса обозначают наибольшую глубину отрываемой траншеи (в дм) третья — порядковый номер модели. Первая из дополнительных букв после цифрового индекса (А Б В и т. д.) означает порядковую модернизацию машины последующие — вид специального климатического исполнения (ХЛ—северное —тропическое ТВ—для работы во влажных тропиках). Например индекс ЭТЦ-252А обозначает: экскаватор траншейный цепной глубина копания 25 дм вторая модель — 2 прошедшая первую модернизацию — А.
Рисунок 1- Схема индексации траншейных экскаваторов
Рабочим органом цепных экскаваторов (рис. 2) является однорядная или двухрядная свободно провисающая бесконечная цепь 5 огибающая наклонную раму 7 и несущая на себе ковши 6 или скребки.
Рабочим органом роторных экскаваторов (рис. 3) является жесткий ротор (колесо) 12 с ковшами 11 или скребками вращающийся на роликах 8 рамы 9. Ширина отрываемых рабочими органами ЭТЦ и ЭТР траншей прямоугольного профиля зависит от ширины ковша или скребка и расположения на них режущих элементов. На один и тот же базовый тягач могут быть навешены сменные рабочие органы с различной шириной и количеством ковшей (скребков) для рытья траншей с различными параметрами профиля. Для получения траншей трапецеидального профиля рабочие органы ЭТЦ и ЭТР оборудуют активными и пассивными откосообразователями.
Активные откосообразователи двухцепных ЭТЦ (см. рис. 2. а) представляют собой наклонно расположенные цепи 8 с поперечными резцами совершающие возвратно-поступательное движение. Пассивные откосообразователи роторных машин выполнены в виде двух наклонных сменных ножей 13 (рис. 3. а) жестко закрепленных по бокам рамы ротора. Откосообразователи применяют при работе в немерзлых грунтах с низкой несущей способностью. Для разработки мерзлых грунтов цепные экскаваторы оборудуют специальными сменными рабочими органами. Ковши ЭТР при разработке мерзлых грунтов оснащаются специальными сменными зубьями армированными твердосплавными износостойкими пластинами. Копание мерзлых грунтов ведется на пониженных скоростях тягача и рабочего органа и поэтому производительность экскаваторов снижается в 3 5 раз.
Рисунок 2- Схема цепного траншейного экскаватора
Рисунок 3- Схема роторного траншейного экскаватора
Во время работы цепь или ротор движутся в плоскости передвижения тягача. Отделение грунта от массива и заполнение им рабочего органа осуществляются в результате сообщения цепи или ротору двух совмещенных движений копания: основного — поступательного относительно рамы (для цепи) или вращательного вокруг своей оси (для ротора) и подачи поступательного в направлении движения машины. Основное движение способствует отделению слоя грунта и направлено по касательной к траектории копания. Движение подачи регулирует толщину отделяемого слоя грунта и направлено перпендикулярно (нормально) касательному. Соотношение скоростей этих движений определяет траекторию движения режущих элементов рабочего органа в продольно-вертикальной плоскости которая представляет собой наклонную прямую у цепных экскаваторов (рис. 3 б) и трахоиду — у роторных (рис. 3 в).
Толщина стружки отделяемая цепным рабочим органом практически постоянна по всей высоте забоя. Роторный рабочий орган отделяет стружку переменной толщины достигающей максимального значения на уровне оси вращения ротора. Скорость движения копания рабочего органа и скорость подачи (передвижения машины) подбирают такими чтобы независимо от глубины траншей обеспечивалось 100%-ное наполнение ковшей. Рабочая скорость передвижения экскаваторов при копании траншей бесступенчато регулируется в широком диапазоне в зависимости от условий работы физико-механических свойств грунтов и составляет 5 800 мч у цепных машин и 10 500 мч - у роторных. Для получения таких скоростей трансмиссии ходовых устройств базовых тягачей ЭТЦ и ЭТР оборудуют гидромеханическими ходоуменьшителями. Скорость движения рабочего органа во многом определяется способом разгрузки ковшей у роторных экскаваторов и динамическими нагрузками действующими на цепь у цепных. Скорость рабочего органа цепных машин не превышает 24 мс у роторных — 2 мс. Рабочие органы современных траншейных экскаваторов имеют несколько скоростей движения причем пониженные скорости используют при копании траншей в тяжелых талых и мерзлых грунтах. На обоих типах машин применяют гравитационный способ разгрузки под действием собственного веса грунта.
Разгрузка отделенного от массива и поднятого из траншеи грунта производится у двухцепных ЭТЦ на поперечный отвальный ленточный конвейер 3 (см. рис. 2 а) при повороте ковшей 6 или скребков относительно приводных звездочек 4 цепей. Эвакуация поднятого скребками на поверхность грунта по обе стороны от траншеи у одноцепных ЭТЦ осуществляется двумя шнеками 9 (рис.2 в) винтового отвального конвейера приводимого во вращение от цепи рабочего органа или скребковым конвейером. У роторных экскаваторов (см. рис. 3 а) грунт из ковшей 11 разгружается при достижении ими верхнего крайнего положения над поперечным отвальным ленточным конвейером 7 расположенным внутри ротора 12. Преждевременному высыпанию грунта из ковшей во внутреннюю полость ротора при их подъеме препятствует передний донный щит 6. Ленточные конвейеры ЭТЦ и ЭТР отбрасывают грунт в правую или левую сторону параллельно траншее в отвал или в транспортные средства (см. рис. 2 а и 3 в). Обычно конвейеры имеют криволинейную форму что в сочетании с довольно большой скоростью ленты (35 5 мс) обеспечивает необходимую высоту подъема и дальность отброса грунта.
Глубина отрываемой траншеи у ЭТЦ и ЭТР регулируется гидравлическим подъемным механизмом которым осуществляется также перевод рабочего органа из транспортного положения в рабочее и наоборот. Рабочий орган ЭТЦ соединен с гидроцилиндрами 1 (см. рис. 2 а) подъемного механизма рычажной системой 2 и заглубляется ими в грунт удерживается в заданном положении и выглубляется из грунта принудительно.
Рабочий орган ЭТР подвешен на пластинчатых цепях 4 и 5 (см. рис. 3 а) подъемного механизма и заглубляется в грунт до заданной отметки под действием собственной силы тяжести а удерживается в заданном положении и выглубляется из грунта принудительно гидроцилиндрами 2 и 3. Независимый принудительный подъем и опускание обоих концов рабочего органа позволяют заглублять ротор и выводить его из траншеи при неподвижно стоящем экскаваторе и вести работы в стесненных городских условиях характеризующихся наличием густой сети дорог подземных коммуникаций и т. п. Задняя часть рабочего органа ЭТР при копании находится в подвешенном состоянии или опирается на пневмоколесо. Позади ротора установлено зачистное устройство 10 для зачистки дна траншеи от осыпающегося грунта.
Роторные траншейные экскаваторы представляют собой навесное или полуприцепное к переоборудованному гусеничному трактору или специальному тягачу землеройное оборудование и предназначены для разработки траншей прямоугольного и трапецеидального профиля в однородных немерзлых грунтах I IV категорий не содержащих крупных каменистых включений (до 300 мм) а также в мерзлых грунтах при различной глубине промерзания верхнего слоя.
Глубина отрываемых ЭТР траншей определяется диаметром ротора. Увеличение глубины копания связано со значительным возрастанием диаметра и массы ротора и поэтому рациональный предел глубины копания для ЭТР не превышает 3 м. Передача энергии от дизеля тягача к основным исполнительным механизмам (роторному колесу отвальному конвейеру гусеничному движителю) и вспомогательному оборудованию (механизмам подъема рабочего органа и конвейера) осуществляется с помощью механической гидравлической или электромеханической трансмиссии.
Промышленность выпускает роторные траншейные экскаваторы ЭТР-134 ЭТР-204А ЭТР-223А ЭТР-224А ЭТР-253А и ЭТР-254А. Экскаваторы ЭТР-204А и ЭТР-223А способны разрабатывать мерзлые грунты с промерзанием на глубину до 1м ЭТР-224А—до 12м ЭТР-134—до 13м ЭТР-253А и ЭТР-254А—до 25м.
Экскаватор ЭТР-134 на базе трактора 1 модели ТТ- 4 (рис. 4) предназначен для рытья траншей и щелей шириной 028м и глубиной до 13м в мерзлых и плотных грунтах. Навесное рабочее оборудование экскаватора включает дисковый ротор с гидравлическим приводом раму 8 с зачистным устройством 10 и гидравлический механизм подъема — опускания ротора. Ротор состоит из диска 13 на котором с помощью зубодержателей 11 установлены 18 зубьев 12 разрабатывающих грунт и выносящих его на поверхность. Ротор установлен на опоре 14 рамы и приводится во вращение от высокомоментного гидромотора 6 через зубчатый редуктор 7. Выходная шестерня 16 редуктора входит в зацепление с зубчатым венцом 9 жестко прикрепленным к диску ротора.
Рабочий орган не имеет специального оборудования для транспортирования разработанного грунта; вынесенный зубьями на поверхность грунт отодвигается в обе стороны от бровки траншеи плужками 15 рамы 8 и располагается валиком вдоль отрываемой траншеи. Подъем и опускание рабочего органа осуществляется гидравлическим подъемным механизмом включающим два гидроцилиндра 3 раму 4 и телескопические тяги 5. Рабочие скорости экскаватора при копании траншей обеспечиваются гидромеханическим ходоуменьшителем и бесступенчато регулируются в диапазоне 10 480 мч.
Для получения транспортных скоростей передвижения машины (22 98 кмч) используется тракторная коробка передач. Привод насосов гидросистемы экскаватора и гидромотора ходоуменьшителя осуществляется от раздаточной коробки 2. Ряд узлов трансмиссии экскаваторов ЭТР-134 и ЭТЦ-252А унифицирован.
Экскаваторы ЭТР-204А ЭТР-223А ЭТР-224А предназначены для рытья траншей прямоугольного и трапецеидального профиля в грунтах I IV категорий а также в мерзлых грунтах при глубине промерзания верхнего слоя не более 10 12 м. Они представляют собой группу максимально унифицированных машин с одинаковой кинематической схемой и механическим приводом рабочего органа которые различаются между собой в основном размерами разрабатываемых траншей и базируются на тягаче выполненном с использованием узлов трактора Т-130МГ.
Экскаватор ЭТР-204А (рис. 5 а) состоит из гусеничного тягача 1 и навесного рабочего органа для рытья траншей и отброса грунта шарнирно соединенных между собой в вертикальной плоскости. Рабочий орган машины— опирающийся на четыре пары роликов 13 жесткий ротор 12 с 14 ковшами 11 внутри которого помещен поперечный двухсекционный ленточный конвейер 10 состоящий из горизонтальной и наклонной (откидной) секций. Позади ротора установлен зачистной башмак 9 для зачистки и сглаживания дна траншей. У тягача уширен и удлинен гусеничный движитель для повышения устойчивости и проходимости машины и исключения возможного обрушения стенок траншеи при движении над ней тягача.
В трансмиссию тягача включен гидромеханический ходоуменьшитель для бесступенчатого регулирования рабочих скоростей движения машины при копании траншей. На тягаче установлена дополнительная рама 2 с размещенными на ней механизмами привода 7 и подъема — опускания рабочего органа.
Рисунок 4 -Экскаватор ЭТР-134:
а-общий вид; б-кинематическая схема привода рабочего органа.
Рисунок 5- Экскаватор ЭТР-204А:
а-одщий вид; б-схема механизма подъема рабочего органа и откидной части конвейера
Рисунок 6 - Ротор экскаваторов ЭТР-204А ЭТР-223А ЭТР-224А
Рама имеет две наклонные направляющие 14 по которым с помощью пары гидроцилиндров 3 и двух пластинчатых цепей 4 гидравлического подъемного механизма перемещаются ползуны 15 переднего конца рамы 8 рабочего органа при переводе его из транспортного положения в рабочее и наоборот. Подъем и опускание задней части рабочего органа (рис. 5 б) осуществляются парой гидроцилиндров 5 штоки которых шарнирно прикреплены к верхней части стоек 16 связанных с задним концом рамы 8 цепями 6. При копании траншей задняя часть рабочего органа находится в подвешенном состоянии. Установка откидной части ленточного конвейера в наклонное рабочее положение и опускание ее при транспортировке машины производятся гидроцилиндром 19 через полиспаст 17 с траверсой 18. Изменением угла наклона откидной части конвейера достигается различная дальность отброса грунта в сторону от траншеи.
Роторное колесо состоит из двух кольцевых обечаек 6 (рис. 6) связанных между собой ковшами 1 и поперечными стяжками 3. Каждый ковш открыт с двух сторон и имеет в передней части карманы 4 для крепления сменных зубьев 5 а в задней — цепное днище 2 способствующее лучшей разгрузке ковша особенно при разработке вязких и увлажненных грунтов. С наружной стороны колец ротора приклепаны секции круговых зубчатых реек 7 находящиеся в постоянном зацеплении с двумя ведущими шестернями 8 механизма привода роторного колеса. В зависимости от грунтовых условий ковши ротора оснащаются сменными зубьями-клыками двух типов: с наплавкой передней режущей грани для разработки немерзлых грунтов и армированных твердосплавными износостойкими пластинами для мерзлых. Специальная расстановка зубьев на ковшах позволяет вести разработку тяжелых и мерзлых грунтов крупным сколом и обеспечивает хорошую наполняемость ковшей при работе в легких грунтах.
Привод ходового устройства экскаватора при движении на рабочих скоростях осуществляется от гидромеханического ходоуменьшители включающего насос 7 (рис. 7) переменной производительности гидромотор 18 и понижающий редуктор. Гидрообъемный привод ходоуменьшителя выполнен по схеме гидронасос — гидромотор. Вращение от гидромотора через понижающие передачи раздаточного редуктора 6 передается сначала на средний а затем на нижний валы коробки передач 2 тягача далее через коническую передачу 20 бортовые фрикционы 3 и бортовые редукторы 4 на ведущие звездочки 21 гусеничного движителя.
Скорость рабочего хода в диапазоне от 10 до 300 мч регулируется изменением производительности насоса 7. При передвижении машины на транспортных скоростях (от 15 до 62 кмч) крутящий момент от дизеля 1 передается ведущим звездочкам 21 гусениц 5 через главную муфту сцепления тракторную коробку передач 2 коническую пару 20 бортовые редукторы 4 и фрикционы 3. Привод ротора 13 осуществляется от вала отбора мощности тягача через раздаточный редуктор 6 конический редуктор 9 с дифференциальным механизмом цепные шарнирные передачи 10 и консольные одноступенчатые редукторы 11. От редукторов 11 движение передается полувалам привода ротора на которых закреплены приводные шестерни 17 зацепляющиеся с зубчатым венцом 14 ротора. В трансмиссию привода ротора включена предохранительная муфта 8 предельного момента.
Роторное колесо может вращаться с двумя скоростями (013 и 016 с-1) вперед и с одной скоростью назад. Пониженная частота вращения ротора необходима при разработке талых грунтов с крупными каменистыми включениями и мерзлых грунтов. Привод верхнего и нижнего барабанов отвального конвейера 12 обеспечивается индивидуальными гидромоторами 15 питающимися через гидрораспределитель от насоса 19. Для натяжения ленты конвейера барабаны снабжены винтовыми натяжными устройствами 16.
Экскаватор ЭТР-253А предназначен для рытья траншей под магистральные трубопроводы диаметром до 1420мм в талых грунтах III IV категорий а также в мерзлых грунтах. Экскаватор (рис. 8) состоит из базового дизель-электрического трактора 1 ДЭТ-250М и полуприцепного рабочего органа шарнирно соединенных между собой в вертикальной и горизонтальной плоскостях с помощью узла сопряжения 4. На тракторе установлен генератор 2 с приводом от вала отбора мощности тягача питающий током электродвигатели привода ротора и отвального ленточного конвейера. Ротор 9 с ковшами опирается на две пары поддерживающих и две пары направляющих роликов и получает вращение от индивидуального электродвигателя 10 через редуктор 13 с дифференциалом и реечное зацепление. Дифференциал равномерно распределяет нагрузку между правым и левым реечным зацеплением.
Рисунок 7 - Кинематическая схема экскаваторов ЭТР204А ЭТР-223А ЭТР-224А
Привод ротора снабжен предохранительной муфтой предельного момента 11. Рабочий орган оснащен двумя ножевыми откосниками 12 для рытья траншей трапецеидального сечения и опирается на заднюю опору 8 с двумя пневматическими колесами. Задняя опора имеет подборный щит с уширителями для зачистки дна траншей от грунта. Подъем и опускание рабочего органа и фиксация его в заданном положении обеспечиваются гидроцилиндрами 3.
Ленточный складывающийся конвейер 6 состоит из двух частей - горизонтальной секции расположенной внутри ротора и наклонной отвальной секции подвешенной на гидроцилиндрах 7. Конвейер имеет два ведущих барабана с приводом от индивидуальных электродвигателей 5 через планетарные редукторы. На откидной секции установлены два электродвигателя на горизонтальной — один. В транспортном положении откидная секция конвейера опускается вниз. Гидроцилиндры рабочего оборудования питаются от аксиально-поршневого насоса базового трактора.
Экскаватор ЭТР-254А предназначен для рытья траншей прямоугольного и трапецеидального профиля в талых грунтах I IV категорий и мерзлых грунтах с промерзанием на всю глубину траншеи и прочностью до 420 ударов ударника ДорНИИ под магистральные газонефтепроводы диаметром 1220 и 1420мм а с применением сменного оборудования — под трубопроводы диаметром 720 820 1020мм. Тягач экскаватора выполнен с использованием узлов тракторов К-701 и Т-100М. Полуприцепной к тягачу рабочий орган включает раму ротор с двумя рядами ковшей отвальный ленточный конвейер заднюю опору с пневмоколесами и зачистным устройством. Ротор имеет механический привод от силовой установки базового тягача. Привод механизма подъема — опускания ротора — гидравлический и обслуживается насосами гидросистемы базового трактора.
Рисунок 8 - Экскаватор ЭТР-253А.
Основные тенденции развития экскаваторов непрерывного действия.
Основными направлениями развития экскаваторов непрерывного действия являются повышение их производительности надежности универсальности уровня автоматизации уменьшение энергоемкости выполняемых ими работ. Повышение производительности и снижение энергоемкости достигаются совершенствованием рабочих процессов. Перспективными являются новые способы разработки грунта использование рабочих органов с гравитационной и инерционной разгрузкой повышение рабочих скоростей. Использование эффекта обрушения грунта снижает энергетические затраты на его разработку. Увеличение показателей надежности возможно применением более совершенных конструктивных решений современных материалов и унифицированных комплектующих изделий. Расширение области их применения достигается использованием различных видов сменного рабочего оборудования обеспечивающих разработку мерзлых грунтов траншей различной ширины и т.д. а также созданием малогабаритных машин. Повышение уровня автоматизации - важный фактор роста производительности и облегчения труда оператора - достигается применением систем автоматического регулирования положения рабочего оборудования и лазерных систем управления курсом машины.
По исходным данным и по проведенному анализу литературных источников прототипом выбран траншейный роторный экскаватор ЭТР-134.
Роторный траншейный экскаватор ЭТР-134 (рис. 9) предназначен для разработки узких траншей шириной 038 м и глубиной до 13 м в мерзлых грунтах. На раме трактора расположены трансмиссия и механизм подъема и опускания рабочего органа. Вместо ротора для разработки мерзлых грунтов на экскаваторе может быть установлен ковшовый рабочий орган. Привод ротора и ходового устройства обеспечивающего рабочий ход машины — гидромеханический.
Рисунок 9 – Экскаватор траншейный роторный ЭТР-134:
а — схема; б — общий вид; 1—базовый трактор ТТ-4; 2— гидроцилиндры подъема рабочего оборудования; 3 —основная рама; 4— шланги высокого давления; 5—штанги; 6 — гидромотор типа МР-1800А; 7 — редуктор привода ротора; 8— рама рабочего оборудования; 9 — боковые открылки; 10 — рабочий орган в сборе; 11 — зачистной нож; 12 — ось рабочего органа
Таблица 1 – Техническая характеристика траншейного роторного экскаватора ЭТР-134:
Номинальная мощность двигателя кВт
Частота вращения коленчатого вала обмин
Удельный расход топлива гкВт
Ширина отрываемой траншеи мм
Глубина отрываемой траншеи мм
Окружная скорость ротора мс
Расчет основных параметров.
В данном пункте курсового проекта произведем расчет геометрических и кинематических параметров рабочего оборудования (рис.10).
Рисунок 10 – Основные параметры ротора и ковшей экскаватора.
Диаметр ротора экскаватора зависит от максимальной глубины отрываемой траншеи
Значение окружного усилит ротора определяется по формуле
Окружная скорость бескамерного ротора определяется с учетом что окружная скорость составляет 40 60% от критической скорости ротора
Частота вращения ротора равна
Рисунок 10 – Форма и параметры стружки срезаемых скребком ротора.
Параметры и форма стружки приведена на рис. 10. Коэффициент наполнения и он характеризует наполнение ковша равной шагу ковшей по ширине траншеи и высоте ковша . Тогда объем грунта транспортируемый один скребком равен
Скорость экскаватора рассчитывается по формуле
Расчет гидроцилиндров подъема рабочего оборудования.
Расчетная схема гидроцилиндров приведена на рис.11.
Рисунок 11 – Расчетная схема гидроцилиндров.
Масса ротора с ковшами
где - глубина траншеи м ;
- ширина траншеи м ;
-удельное сопротивление копанию МПа
где Экспериментальные величиныМПа ;
- толщина стружки м .
Усилие в цилиндре находим из выражения
где - вес рабочего оборудования Н ;
- количество гидроцилиндров ;
- плечи действия сил .
Выбираем давление в системе примерно равное давлению в контуре подъема рабочего оборудования гидравлической системы прототипа
По данному усилию и давлению в системе находим необходимую площадь поршня гидроцилиндра:
Диаметр поршня гидроцилиндра:
По данному давлению в системе по необходимому диаметру поршня и конструктивным особенностям механизма выбираем гидроцилиндр:
ЦГ1-110.200.500.32А:
диаметр штока – 110 мм;
диаметр поршня – 200 мм;
ход поршня - 500 мм;
максимальное давление – 32 МПа.
Расчет производительности роторного экскаватора.
Техническая производительность роторного траншейного экскаватора равна
где - емкость грунта транспортируемый между двумя скребками м ;
- частота вращения ротора обмин ;
- коэффициент наполнения ;
- коэффициент разрыхления грунта .
Эксплуатационная производительность экскаватора находится по формуле
Построим график зависимости эксплуатационной производительности от коэффициента разрыхления грунта
Результаты расчетов сводим в табл.
Рисунок – График зависимости эксплуатационной производительности от коэффициента разрыхления грунта.
Тяговый расчет экскаватора.
Целью тягового расчета является расчет необходимой мощности двигателя для работы экскаватора и сравнение ее с мощностью прототипа посредством коэффициента использования мощности.
Сопротивление движению возникающие при работе экскаватора преодолеваются касательной силой гусеничного движителя т.е. .
Значение можно подсчитать по формуле
где - горизонтальная составляющая усилий в шарнире А Н (рис. 11);
- коэффициент сопротивления движению гусеничного хода экскаватора;
- угол наклона поверхности грунта к горизонту;
- вес базового тягача Н;
- вертикальная составляющая усилий в шарнире Н;
- коэффициент сопротивления качению опорного колеса или башмака рабочего органа;
- вертикальная нагрузка на опорное колесо или башмак рабочего органа Н.
Рисунок 11 – Схема сил действующих на ротор при копании грунта.
Усилие в шарнире представленное составляющими и и нагрузка на ось опорного колеса возникают от нормальной и касательной составляющих сил разрезания действующих на зубья ковшей а также от веса ротора . Реакции и определяются на основании сил действующих на экскаватор. Эти методы расчета предложенные пр. Гарбузовым З.Е. довольно громоздки.
Первый член уравнения учитывает сопротивление движению создаваемого ротором при копании грунта второй – сопротивление движению экскаватора третий – сопротивление от перемещения опорного органа.
Для тягового расчета траншейных роторных экскаваторов пользуются балансом мощности т.е. находят необходимую для нормальной работы мощность и сопоставляют ее с мощностью похожей по характеристикам машины.
Баланс мощности роторного траншейного экскаватора имеет следующий вид
где - мощность развиваемая двигателем экскаватора Вт;
- мощность затрачиваемая на копание грунта Вт;
- мощность затрачиваемая на преодоление сопротивления движению экскаватора Вт;
Мощность идущая на копание грунта
где - окружное усилие копания ;
- окружная скорость вращения ротора мс
Мощность затрачиваемая на преодоление сопротивления движению экскаватора
где - вес тягача кН ;
- коэффициент сопротивления движению гусеничного движителя ;
- скорость рабочего хода экскаватора мс
Баланс мощности роторного траншейного экскаватора численно равен
Коэффициент использования мощности двигателя равен
где - мощность двигателя кВт (мощность двигателя А-01М установленного на ТТ-4);
Такое значение коэффициента использования мощности говорит о том что машина работает с наибольшей экономической выгодой для эксплуатирующей организации.
Основные виды выполняемых работ траншейными экскаваторами.
Многоковшовые экскаваторы эффективно применяют при прокладке инженерных коммуникаций. Комплексная механизация земляных работ осуществляется при совместной работе этих экскаваторов со скреперами бульдозерами грейдерами землеройно-транспортными и грунтоуплотнительными машинами.
До разработки грунта на трассе траншеи или канала выполняют следующие операции: переносят проект в натуру; отводят полосы отчуждения земель под траншеи места складирования материалов подъезды; расчищают трассу от кустарника камышей пней; снимают растительный слой грунта и планируют трассу или вскрывают дорожные покрытия (в городских условиях); выполняют разбивочные работы. В необходимых случаях отводят поверхностные воды и понижают уровень грунтовых вод.
Грунт по трассе траншеи или канала разрабатывают как правило непосредственно по окончании подготовительных работ в темпе обеспечивающем бесперебойную укладку коммуникаций.
Работы по отрывке траншей не должны опережать работы по укладке коммуникаций за исключением случаев когда траншеи отрывают заранее (осенью в немерзлом грунте) под укладку коммуникаций в зимнее время. На участках где намечается рытье траншеи зимой предохраняют грунт от промерзания.
В зависимости от глубины и грунтовых условий траншеи разрабатывают с вертикальными стенками или откосами.
Роторными и цепными траншейными экскаваторами в связных грунтах (суглинках глинах) для укладки трубопроводов плетями разрабатывают траншеи на глубину до 3 м с вертикальными стенками без креплений (рис. 12).
В местах спуска рабочих в траншею для выполнения работ устраивают на необходимом расстоянии откосы или крепления.
Ширина траншей с вертикальными стенками для укладки трубопроводов определена СНиП 3.02.01-87.
Ширину траншей под специальные трубопроводы (например магистральные теплотрассы) а также траншей прокладываемых в особых условиях (в мокрых или обрушающихся грунтах) указывают в проекте.
Рисунок 12 - Размеры траншей отрываемых экскаваторами непрерывного действия м: а — ЭТЦ-165А; 6 — ЭТЦ-202Б; в — ЭТЦ-208Б; г д — ЭТЦ-252А; е — ЭТР-134; ж — ЭТР-204А; з — ЭТР-223А; и — ЭТР-224А; к — ЭТР-253А
Наименьшая ширина траншеи по дну должна соответствовать ширине режущей кромки рабочего органа землеройной машины с добавлением для песчаных и супесчаных грунтов 015 м а глинистых и суглинистых — 01 м.
Траншеи в которых должны работать люди (например при укладке трубопроводов) отрывают с откосами или крепят стенки щитами причем ширина между основаниями откосов или между щитовыми креплениями должна быть не менее 07 м.
На разработку участков траншей пересекающих подземные коммуникации необходимо получить письменное разрешение организации эксплуатирующей эти коммуникации и вести разработку в присутствии ответственных представителей строительных организаций и организаций эксплуатирующих подземные коммуникации. Эти организации обязаны до начала работ обозначить на местности хорошо заметными знаками оси и границы этих коммуникаций. Для точного определения расположения подземных коммуникаций используют трассоискатели.
В местах пересечения траншеи с действующими коммуникациями разработка грунта механизированным способом разрешается на расстоянии не менее 2 м от боковой стенки и не менее 1 м над верхом трубы или кабеля. Грунт оставшийся после механизированной разработки дорабатывают вручную без применения ударных инструментов и принимают все меры исключающие возможность повреждения этих коммуникаций. В случае обнаружения действующих подземных коммуникаций и других сооружений не обозначенных в проектной документации земляные работы приостанавливаются а на место работ вызывают представителей организаций эксплуатирующих эти коммуникации или сооружения. Обнаруженные коммуникации или сооружения ограждают и принимают меры по предохранению их от повреждения.
В устойчивых грунтах траншеи разрабатывают цепными и роторными экскаваторами отрывающими траншеи с вертикальными и малонаклонными стенками а в неустойчивых грунтах — двухроторными и шнекороторными экскаваторами отрывающими траншеи с откосами.
Роторные экскаваторы могут работать в комплекте с механизмами осуществляющими укладку инженерных коммуникаций. Так кабели связи прокладывают комплектом машин состоящим из роторного траншейного экскаватора и кабелеук-ладочной тележки на пневмоколесном ходу передвигающейся на прицепе к экскаватору.
При разработке траншей большой протяженности одновременно применяют несколько роторных или цепных экскаваторов. Каждому экскаватору выделяют захватку длиной 1 5 км. Перемычки между захватками разрабатывают одноковшовыми экскаваторами.
Обратную засыпку траншеи производят после монтажа и испытаний коммуникаций а в некоторых случаях непосредственно после укладки коммуникаций. Засыпают траншеи в обычных условиях бульдозерами с использованием грунта отвала.
Строительство каналов. Применяют плужно-роторные двух- и шнекороторные экскаваторы-каналокопатели. Для строительства каналов глубиной до 12 м в торфяных грунтах используют экскаваторы МК-23; ЭТР-125А; для строительства каналов глубиной до 3 м — экскаваторы ЭТР-206А и ЭТР-301 (рис. 13).
Строительство канала состоит из следующих операций: разбивка трассы; срезка растительного слоя грунта; разравнивание трассы бульдозером (при наличии на машине автоматических устройств для выдерживания заданного уклона дна канала) или планировка трассы автогрейдером под нивелир с уклоном равным проектному уклону дна канала; установка машины и разработка проектного сечения канала; формирование отвалов грунта.
Экскаваторы непрерывного действия отрывают каналы точных размеров причем так что откосы их не требуют никакой доработки.
Перед строительством канала.глубиной превышающей технические возможности машины предварительно разрабатывают выемку («корыто») скреперами или бульдозерами чтобы обеспечить нормальные условия для работы экскаваторов непрерывного действия.
Рисунок 13 - Размеры каналов отрываемых экскаваторами непрерывного действия м: а — МК-23; б — ЭТР-125А; в — ЭТР-206А; г — ЭТР-301
При строительстве каналов в полувыемке-полунасыпи предусматривается отсыпка «подушки» необходимых размеров.
Комплексная механизация производства работ. Строительные работы выполняют комплектами машин обеспечивающих комплексную механизацию работ сокращение стоимости и трудоемкости их выполнения. Так например при производстве работ по нарезке сечения канала в полувыемке-полунасыпи с применением высокопроизводительных землеройных машин непрерывного действия расчищают трассу разравнивают насыпи и кавальеры мощными бульдозерами на пневмоколесном или гусеничном ходу отсыпают насыпи из резервов грейдер-элеваторами уплотняют дамбы катками. Сечение канала нарезают двух- и шнекороторным экскаватором отрывающим за один проход канал полного профиля.
Состав комплекта машин рассчитывают с учетом их производительности и объема работ подлежащего выполнению. Например чем больше высота (и соответственно объем) насыпи тем больше нужно бульдозеров грейдер-элеваторов и грунтоуплотнительных машин на одну машину нарезающую сечение канала. Если ложе канала подлежит облицовке комплекс дополняют специальными облицовочными машинами (виброформами бетоноукладчиками).
В данном курсовом проекте произведено проектирование траншейного роторного экскаватора на базе трелевочного трактора ТТ-4.
В курсовом проекте произведен расчет геометрических и кинематических параметров рабочего оборудования составлен мощностной баланс при работе экскаватора и технической производительности.
В графической части курсового проекта представлен общий машины рабочее оборудование и рама рабочего оборудования.
Список использованных источников
Ветров Ю.А. Расчеты сил резания и копания грунтов. Изд-во Киевского университета 1965.167с.
Заднепровский Р.П. Рабочие органы землеройных и мелиоративных машин и оборудование для разработки грунтов и материалов. М.: Машиностроение 1992.176 с.
Добронравов С.С. Строительные машины и оборудование: Справочник для строит. спец.вузов и инж.-техн. работников. М.: Высш. шк. 1991. 456. с.
Строительные машины: Отраслевой каталог: 5-е изд. ЦИИТ-строймаш. М. 1988.
Холодов А.М. Ничке В.В. Назаров Л.В. Землеройно-транспортные машины: Справочник.Харьков: Высш. шк. Изд-во Харьк. ун-та 1982. 192 с.