Экскаватор ЭО-752 на базе МТЗ-952

ДИПЛОМ.dwg

Наименование участков
Электро-ремонтное отделение ОГМ
Склад новых запасных частей
Административные помещения
Ремонтно-механическое отделение ОГМ
Склад годных и отремонтированных дет.
Ремонта топливной аппаратуры
Сварочно-металлизационный
Слесарно-механический
Разборка агрегатов на детали
Мойка подразобранных агрегатов
Подразборки агрегатов
Номинальное тяговое усилие
ЭО-705.1.00.00.000 ВО
Заимствованные изделия
Оборудование погрузочное
Техническая характеристика
Технические требования
Вновь разрабатываемые изделия
Оборудование рабочее
ЭО-705.1.01.00.000 СБ
Гидробак ГОСТ 16770-86
Вентиль ВМ1-4500 ТУ 2-053-1706-87
Гидрозамок ГЗМ ТУ 2-053-1828-87
Гидроцилиндры ОСТ 22-1417-79
Насосы ТУ 22-3444-75
Фильтр 1.2.40-250.63 ОСТ 22-883-75
ЭО-705.1.00.00.000 ГЗ
Схема гидравлическая
Блок питания ТУ 22-3456-98
Клапан замедлительный ТУ 62-1775-87
Манометр ТУ 25-02.101293-86
Гидрораспределители ОСТ 22-829-74
Блок фиксаторов ТУ 20-344-99
Остальные технические требования по
*Размеры для справок
Сферический шарнир смазать смазкой
Экскаватор для работы в стесненных условиях
ЭО-705.1.00.00.000 ТП
Схема производства работ
ЭО-705.1.00.00.000 Д1
Кинематика процесса копания
ЭО-705.1.00.00.000 Д2
Схема гидравлическая
ЭО-705.1.00.00.000 Д3
Ведомость технического проекта
Пояснительная записка
ЭО-705.1.00.00.000 П3
ЭО-705.1.01.01.000 СБ
ЭО-705.1.01.03.000 СБ
ЭО-705.1.01.04.000 СБ
Документация по деталям
Сварное соединение класса по СТБ 1016-96
второго разряда по ГОСТ 30021-93
Предельные отклонения по ГОСТ 30021-96
Покрытие эмаль ПФ-115
Сварные швы по ГОСТ 14771-76
ЭО-705.1.01.04.000 СБ
Неуказанные предельные отклонения по
Угол раскрытия стрелы
Угол раскрытия ковша
Транспортная схема производства земляных работ
Бестранспортная схема производства земляных работ
Остальные технические требования по
Поверхность А ТВЧ h0
Размеры в квадратных скобках после сборки
Точность отливки 7-8 ГОСТ 26645-85
Остальные технические требования
к отливке по ГОСТ 26358-84
Неуказанные литейные радиусы 1..3 мм
Сталь 09Г2С ГОСТ 4543-78
Просверлить 2 центр.
ø4 на глубину L=70мм.
Фрезерно-центровальная
ЭО-705.1.01.00.011 Д3

7_Охрана труда.doc

7 Безопасность и экологичность проекта
1 Перспективы охраны труда в области СДМ
В настоящее время намечается тенденция применения в строительно-дорожной технике автоматизации частичной механизации для снижения роли участия оператора машины в производственных процессах тем самым снижается уровень опасности. Также стремятся делать звукоизоляцию рабочего места оператора так как этот фактор в значительной степени влияет на утомляемость и раздражительность оператора. Надо устранять непосредственный контакт оператора машины с материалами полуфабрикатами и отходами производства оказывающих вредное воздействие роль посредника в этом случае выполняет машина. Технологические процессы в производстве с повышенной опасностью стремится заменить по роли аналогичными но с более низким уровнем опасности.
2 Анализ потенциальных опасностей при работе экскаватора
Главными опасностями для оператора экскаватора являются запыленность рабочего места опасность перегрева или переохлаждения оператора из-за чего снижается бдительность оператора повышенный шум в кабине. Повышает склонность оператора к быстрой утомляемости и неправильная организация рабочего места. Не малую опасность представляют движущиеся вращающиеся части и механизмы экскаватора. Также представляет опасность и двигатель внутреннего сгорания так как возникает опасность возникновения пожара в моторном отсеке при попадании на двигатель горючих веществ в частности масла. Токсичность двигателя тоже представляет большую опасность для здоровья оператора и также для природы. Потеря управляемости экскаватора это одна из самых важных опасностей.
3 Технические и технологические решения по снижению выявленных потенциальных опасностей
Защиту от перегрева и переохлаждения оператора осуществляют с помощью установки систем обогрева обеспечивающими внутреннюю температуру воздуха не ниже 14С при наружной температуре до минус 20C. Для уменьшения теплопотерь стенки кабин выполняют двухслойными. Наружный слой представляет собой обшивку из стального листа внутренний – термоизоляционный материал. Летом теплота передаваемая от внешней окружающей среды работающего двигателя нагревает кабину машиниста поэтому экскаватор оснащен системой вентиляции и кондиционером.
Для снижения запыленности кабину экскаватора выполняют герметичной на дверях устанавливают уплотнения а в системе вентиляции – фильтр.
Шум в кабине экскаватора уменьшают с помощью ее установки устанавливают на раму с помощью специальных резиновых амортизаторов.
Планировку рабочего места выполняют так чтобы обеспечивался свободный вход внутрь кабины машиниста в зимней одежде его удобное положение на сидении и свободное действие рычагами и педалями.
Движущиеся и вращающиеся части экскаватора закрывают защитными кожухами а сами части окрашивают в красный цвет.
От пожара в моторном отсеке избавляются с помощью автоматических средств пожаротушения.
Для предотвращения несчастных случаев связанных с потерей управления в результате выхода из строя насосного оборудования устанавливаются дублирующие системы использующие дополнительные источники энергии (гидроаккумуляторы гидроцилиндры находящиеся под нагрузкой и др.). Чтоб снизить уровень вредных выбросов двигателя устанавливают катализатор.
4 Расчет экскаватора на устойчивость
При расчёте на устойчивость принимаем следующие положения:
– устойчивость во время копания грунта;
– устойчивость во время транспортного режима при движении машины поперёк уклона.
Устойчивость при копании грунта проверим для нескольких положений.
Первый случай: рабочее оборудование устанавливаем таким образом чтобы плечи от действия весовых нагрузок были максимальны ковш наполнен грунтом (Рисунок 7.1).
Коэффициент устойчивости :
где - сумма удерживающих моментов кН.м;
- сумма опрокидывающих моментов кН.м.
Сумма удерживающих моментов кН.м относительно точки О:
где – вес машины без экскаваторного оборудования =53 кН;
l1 – плечо действия силы G м.
Сумма опрокидывающих моментов кН.м относительно точки О:
где с цс цр р цк к+г – силы тяжести элементов рабочего оборудования кН;
l2 l3 l4 l5 l6 l7 – плечи действия сил тяжести м.
Рисунок 7.1 – Расчётная схема для определения устойчивости экскаватора
Тогда коэффициент устойчивости равен:
Следовательно условие устойчивости обеспечивается.
Второй случай: ковш выходит из забоя плечи максимальные ковш заполнен грунтом (Рисунок 7.2).
– касательная составляющая сопротивления грунта копанию кН;
l2 l3 l4 l5 l6 l7 l8 – плечи действия сил тяжести м.
Так как скорость движения рабочего оборудования в процессе копания не высокая то расчет был произведен без учета динамических нагрузок.
Рисунок 7.2 – Расчётная схема для определения устойчивости экскаватора (второй случай)
Следовательно условие устойчивости в рабочем положении обеспечивается.
Проверим устойчивость при движении машины поперёк уклона (Рисунок 7.3).
На машину действует сила тяжести. Раскладываем её на две составляющие:
- восстанавливающая составляющая;
- опрокидывающая составляющая;
где α – угол уклона град.
Найдем удерживающий и опрокидывающий моменты относительно
Рисунок 7.3 – Расчётная схема для расчёта устойчивости при движении поперёк уклона
Опрокидывающий момент кН.м:
Удерживающий момент кН.м:
Учитывая что можем записать:
где l1 l2 – плечи действия проекций силы тяжести м.
Из неравенства 7.7 находим допускаемый угол уклона:
В результате расчетов для обеспечения устойчивости экскаватора уклон должен составлять не более .
Следовательно устойчивость экскаватора при всех режимах работы обеспечина.
5 Рекомендации по эксплуатации экскаватора
При эксплуатации экскаватора должны выполняться следующие рекомендации:
Во время работы пребывание на экскаваторе или в радиусе его действия посторонних лиц запрещается;
В период работы двигателя и механизмов экскаваторов не разрешается крепить какие-либо части смазывать их и осматривать сборочные единицы расположенные в тесных и опасных местах;
Запрещается регулировать тормоза при поднятом ковше и работать навесным экскаватором без установки фиксатора поворотной колонны в промежуточное положение ограничивающее поворот на случай обрыва цепи;
При работе экскаватор должен стоять на горизонтальной площадке которую выравнивают до начала работы;
Работа навесным экскаватором допускается только при опущенных выносных опорах и ковше;
При разработке высокого забоя удаляют находящиеся на верху забоя крупные камни и другие предметы так как грунт может осыпаться повредить экскаватор и быть причиной несчастного случая. Если сыпучий грунт по каким-либо причинам не осыпается под углом естественного откоса этот угол следует создать искусственным путем. Во избежание несчастного случая не разрешается подкапывать грунт лопатой стоя в направлении сползания его так как грунт может обрушиться. Работать в забое имеющем «козырек» запрещается;
При погрузке грунта в автомашины запрещается проносить ковш экскаватора над людьми и кабиной шофера. При загрузке автомашины не имеющей над кабиной предохранительного бронированного щита шофер должен выходить из
кабины и находиться на безопасном расстоянии;
Подвижной состав разрешается загружать только после сигнала о его готовности под погрузку. Подвижной состав во время погрузки должен перемещаться только по сигналу машиниста экскаватора. Нельзя допускать перегрузку и неравномерную загрузку транспортных средств;
Во избежание повреждения рабочего оборудования платформу экскаватора с наполненным ковшом поворачивают только после вывода ковша из забоя;
Во время взрывных работ в забое экскаватор отводят на безопасное расстояние и поворачивают к месту взрыва задней частью кабины а обслуживающий персонал обязан уйти в укрытие;
Перед остановкой машины стрелу располагают вдоль оси экскаватора а ковш опускают на землю;
Ковш чистят опущенным на землю с ведома и разрешения машиниста;
При обнаружении в грунте электрического кабеля подземного трубопровода и т. п. немедленно останавливают работу и извещают об этом администрацию;
При работе вблизи зданий и сооружений допустимое расстояние от этих объектов до экскаватора устанавливает техническое руководство строительства. Установка и работа экскаваторов под проводами действующих линий электропередачи любого напряжения не разрешается;
При работе навесного экскаватора бульдозером рабочее оборудование и поворотную колонну ставят в транспортное положение а насосы на редукторе выключают;
Работать в ночную смену с неисправным электроосвещением и с неполной заправкой топлива масла и воды запрещается;
Если дизель перегрет то во избежание ожога открывают заливную горловину радиатора в рукавицах а лицо держат дальше от горловины. Сначала крышку ослабляют выпускают пар и только потом снимают ее с горловины;
В случае аварийной обстановки немедленно останавливают двигатель: выключают подачу топлива включают декомпрессию у двигателей имеющих
декомпрессионный механизм у карбюраторных двигателей выключают зажигание;
Оставлять работающий двигатель без присмотра запрещается;
Сменяющийся персонал обязан предупреждать сменщиков обо всех неисправностях замеченных во время работы.
6 Мотивированные выводы по разделу
В ходе выполнения раздела дипломного проекта безопасность и экологичность проекта были определены задачи охраны труда в области СДМ. Был выполнен анализ потенциальных опасностей при ремонте и эксплуатации СДМ. По выявленным опасностям были разработаны рекомендации по их снижению и предотвращению. Составлен перечень рекомендаций по эксплуатации экскаватора и выполнен расчет на устойчивость. По результатам расчета экскаватора на устойчивость был определен уклон при котором возможно опрокидывание экскаватора.

Содержание.doc

Анализ патентной научно-технической информации обоснование и
описание конструкций ..
1 Назначение и область применения экскаватора
2 Патентно-технический анализ
3 Описание и обоснование выбранной конструкции ..
Выбор и расчеты основных параметров экскаватора .
1 Выбор и обоснование главных параметров ..
4 Расчет гидросистемы
Расчет производительности экскаватора ..
Расчёты на прочность .
1 Расчёт пальца крепления стрелы экскаватора . .
2 Расчет сварного соединения
3 Расчет болтов соединения крепежной планки с рамкой .
Технологический процесс изготовления пальца .
2 Анализ технологичности конструкции и выбор базирующих
3 Определение типа производства
4 Выбор способа получения заготовки
5 Назначение технологического маршрута обработки
6 Расчет припусков .
7 Выбор оборудования и приспособлений ..
8 Расчет режимов резания .
9 Расчет норм времени
Технико-экономическое обоснование проекта
1 Выявление конструкторских и эксплуатационных преимуществ
новой техники и выбор базисного варианта
2 Определение годовой эксплуатационной производительности
3 Определение цены модернизированной машины
4 Определение годовых текущих издержек потребителя ..
5 Расчет экономического эффекта
Безопасность и экологичность проекта .. ..
1 Перспективы охраны труда в области СДМ .
2 Анализ потенциальных опасностей при работе экскаватора ..
3 Технические и технологические решения по снижению выявленных
потенциальных опасностей ..
4 Расчет экскаватора на устойчивость ..
5 Рекомендации по эксплуатации экскаватора
6 Мотивированные выводы по разделу
Метрология и стандартизация

Заключение.doc

В данном дипломном проекте было разработано навесное экскаваторное оборудование которое устанавливается на трактор МТЗ-952. Применение данного оборудования позволяет работать экскаватору в стесненных условиях. В результате повышается эффективность работы экскаватора в труднодоступных местах и в свою очередь увеличивается его производительность. В разделе безопасность и экологичность проекта был проведен поиск и анализ потенциальных опасностей экскаватора а также был выполнен расчет на устойчивость в транспортном и рабочим режимах. Также даны рекомендации по безопасной эксплуатации и ремонту экскаватора. В результате расчета экономической части была выявлена эффективность использования спроектированного рабочего оборудования экскаватора по отношению к базовому варианту.

4_Расчет на прочность.doc

4 Расчеты на прочность
1 Расчет пальца крепления стрелы экскаватора
Расчёт пальца крепления стрелы экскаватора и колонки производим по изгибающему моменту а затем проверяем их на срез [7]. При расчете рассматриваем данное соединение как палец лежащий на двух опорах и к нему приложено усилие (Рисунок 4.1).
Рисунок 4.1 – Расчётная схема для определения диаметра пальца крепления стрелы
Диаметр пальца d м рассчитываем по формуле:
где d – диаметр пальца м;
Мизг – изгибающий момент действующий на палец кН.м;
[]Т – предел текучести материала Па.
Пальцы изготавливаем из стали 45. Предел текучести стали 45 согласно [7] равен 640 МПа.
Изгибающий момент Мизг кН.м равен:
где l – плечо действия силы Р = 119.7 кН м.
Диаметр пальца определим по формуле (4.1):
Принимаем диаметр равный диаметру посадочного отверстия в проушине
стрелы т.е. d=70 мм.
Проверим палец на срез МПа:
F – сила действующая на палец (перпендикулярная оси пальца) Н;
[] – допускаемое напряжение материала на срез Па.
Предел прочности стали на срез МПа определяется по формуле :
где - предел текучести стали МПа.
Сила действующая на палец равна весу рабочего оборудования и усилию на штоке гидроцилиндра Р=119.7 кН.
Значит принятый диаметр пальца удовлетворяет условиям прочности.
2 Расчет сварного соединения
Поперечина соединяется с рамой при помощи ручной дуговой сварки по ГОСТ 14771-76.
Выбираем тавровое соединение Т3. Характер сварного шва – двухсторонний.
Сварные швы угловые без разделки кромок катет шва .
Обозначение сварного шва : ГОСТ 14771-76-Т1-4.
Определим прочность соединения на срез МПа по формуле:
где - горизонтальная сила действующая на соединение кН ;
- катет сварного шва мм;
Рисунок 4.2 – Усилие действующие на сварное соединение
- момент действующий на стойку МПа;
- допускаемое напряжение среза;
Величину изгибающего момента действующего на проушину М кН.м определим по формуле:
где - ширина поперичины;
При ручной дуговой сварке электродами Э-42 и Э-50 допускаемое напряжение среза МПа будет равно:
где - допускаемое напряжение на растяжение материала соединяемых
деталей . Оно определяется по формуле:
где - придел текучести материала;
- запас прочности для металлических конструкций [7]. Проушину будем выполнять из Стали 45 у которой придел текучести .
Допускаемое напряжение найдем по формуле (4.8):
По формуле (4.7) определим допускаемое напряжение среза:
Подставив значение в формулу (4.5) определим прочность соединения на срез:
Следовательно прочность сварного шва на срез выполняется.
3 Расчет болтав соединения крепежной планки с рамкой
Наиболее нагружены болты на верхней поперечине рамки. Болты работают на срез и растяжение. Срез болтов происходит под действием веса рабочего оборудования и центробежной силы инерции.
Определим величину напряжения среза в болтах под действием суммарной силы среза по формуле:
где m – число болтов m=12;
F – площадь сечения болта F=0132м2.
Рисунок 4.3 – Расчетная схема болтов
Определим допускаемое напряжение среза по формуле:
где Т – предел текучести Т=240 МПам2.
[ср]=03*240=72 МПам2.
Определим растягивающее усилие Q кН от действия изгибающего момента по формуле:
Определим напряжение затяжки болта по формуле:
зат=04*240=96 МПам2.
Определим усилие затяжки болта Т кН по формуле:
Определим суммарную величину растягивающего усилия Q Кн по формуле:
где к – коэффициент учитывающий упругость болта и соединяемых деталей к=03.
Qр=03*289+12=2067 кН.

1_Общие сведения.doc

1 Анализ патентной научно-технической информации обоснование и описание конструкций
1 Назначение и область применения экскаватора
Одноковшовый экскаватор является основной землеройной машиной в строительстве. Этими машинами выполняется около половины объёмов земляных работ. Их используют при строительстве промышленных и гражданских зданий и сооружений автомобильных и железных дорог аэродромов гидротехнических систем и нефтепроводов в карьерах при добыче строительных материалов и других полезных ископаемых. С их помощью отрывают котлованы траншеи каналы а так же разрабатывают выемки и насыпи и отделывают откосы и стенки.
Одноковшовые экскаваторы могут успешно работать в грунтах различной прочности. При разработки грунтов категории I—III они не нуждаются в предварительном рыхлении забоя. И только при работе в тяжелых мерзлых и скальных грунтах требуется проводить предварительное рыхление забоя взрывом или с помощью рыхлителей [1].
Одноковшовыми экскаваторами можно разрабатывать грунт как выше так и ниже уровня площадки их установки. Они могут работать в стесненных условиях и разрабатывать грунт под водой выгружая его в транспортное средство или в отвал.
Для эффективного выполнения разнообразных земляных и других работ в строительстве экскаватор может быть снабжен несколькими видами сменного рабочего оборудования. Это послужило основанием называть их универсальными.
Для механизации земляных и погрузочных работ небольших объемов выпускают гидравлические экскаваторы 2-й размерной группы которые монтируют на пневмоколесных тракторах МТЗ. Одноковшовый экскаватор предназначен для разработки грунтов I—III категорий и погрузки сыпучих и
мелкодробленых материалов. Машина имеет два вида рабочего оборудования:
экскаваторное и погрузочное.
Основным рабочим органом экскаваторного оборудования является ковш обратной лопаты вместимостью 04 м3. Кроме того экскаватор может быть оснащен погрузочным ковшом емкостью 06 м3 крановой подвеской вилами оборудованием грейфера и обратной лопаты со смещенной осью копания.
Ковшом обратной лопаты отрывают не большие котлованы ямы с отвесными стенками траншеи для подземных коммуникаций неглубокие каналы оросительных систем.
В передней части трактора устанавливают погрузочное оборудование которое используют для засыпки траншей очистки дорог от снега сгребания строительного мусора. Его можно применять для работы с грунтами до II категории включительно.
Рисунок 1.1 – Одноковшовый экскаватор
Для выполнения земляных работ малых объемов экскаваторное рабочее оборудование 2 (см. рисунок 1.1) устанавливают на тракторах МТЗ. Их крепят к раме трактора с помощью дополнительного устройства 3 которое позволяет перемещать рабочее оборудование относительно продольной оси трактора. Также оно может поворачиваться относительно этого устройства на угол около 1500.
2 Патентно-технический анализ
Одноковшовые экскаваторы предназначены для выемки связных и сыпучих грунтов из массива с погрузкой их на транспортное средство или выгрузкой в отвал. Использование различных видов сменного оборудования значительно расширяет область применения экскаваторов и делает их универсальными машинами способными выполнять самые разнообразные виды земляных работ.
Рабочий цикл одноковшового экскаватора включает следующие операции: копание поворот рабочего оборудования разгрузку поворот в забой. Одновременно с поворотами рабочего оборудования выполняется установка ковша в положение разгрузки и в исходное положение.
Одноковшовые экскаваторы широко применяются для возведения насыпей и рытья выемок в дорожном строительстве отрывки котлованов и траншей в промышленном и гражданском строительстве рытья каналов проходки тоннелей добычи полезных ископаемых открытым и закрытым способами а также для выполнения погрузочных и монтажных работ корчевания пней и для других работ.
Одноковшовые экскаваторы можно классифицировать по следующим основным конструктивным признакам: виду рабочего оборудования системе привода виду ходового оборудования. Существенное значение имеют также исполнение опорно-поворотного устройства и конструкция рабочих механизмов экскаватора. Вид рабочего оборудования и особенности конструктивного исполнения экскаватора определяется его назначением и размерами.
В результате обзора патентов авторских свидетельств изобретений ряда литературных источников а также реферативной информации были найдены несколько изобретений в области оборудования.
Рассмотрим авторское свидетельство SU 1460124.
Сущность изобретения: повышение производительности за счет увеличения ускорения разгона устройства поворота. Устройство поворота рабочего оборудования экскаватора включает опорно-поворотный круг 7 соединенный посредством стойки 15 и симметричных относительно гидроцилиндров (ГЦ) 13 с поворотной колонкой 10. Стойка 15 шарнирно установлена на шестерне 14 поворотной колонки 10 и жестко связана с опорно-поворотным кругом 7. После набора грунта в момент начала транспортной операции т. е. поворота рабочего оборудования ГЦ 13 начинают наклонять опорно-поворотный круг 7 с рабочим оборудованием в сторону поворота. Заканчивают наклон ГЦ 13 в момент достижения рабочим оборудованием необходимой скорости поворота. За определенный промежуток времени до остановки ГЦ 13 начинают перемещаться в обратную сторону т. е. возвращать опорно-поворотный круг 7 в вертикальное положение (рисунок 1.2).
Изобретение относится к машиностроению и может применяться на одноковшовых гидравлических экскаваторах. Целью изобретения является повышение производительности за счет увеличения ускорения разгона устройства поворота.
Устройство содержит ковш 1 рукоять 2 стрелу 3 гидроцилиндр 4 ковша гидроцилиндр 5 рукояти гидроцилиндр 6стрелы 3 опорно-поворотный круг 7 с кронштейном 8 для крепления стрелы 3
и кронштейном 9 для крепления гидроцилиндра 6 стрелы 3 поворотную колонку 10 с кронштейном 11 для крепления опорно-поворотного круга 7 и
двумя кронштейнами 12 для крепления двух гидроцилиндров 13 наклона опорно-поворотного круга 7 совместно с рабочим оборудованием в плоскости проходящей через гидроцилиндры 13 и кронштейн 11 а также шестерню 14 привода колонки 10.
Гидроцилиндры 13 симметричны относительно стойки 15 жестко соединенной с опорно-поворотным кругом 7 и шарнирно с шестерней 14.
Рисунок 1.2 - Устройство поворота рабочего оборудования экскаватора
Устройство работает следующим образом. После набора грунта в момент начала транспортной операции т. е. поворота рабочего оборудования гидроцилиндры 13 начинают наклонять опорно-поворотный круг 7 вместе с рабочим оборудованием в сторону поворота и заканчивают наклон в момент достижения рабочим оборудованием необходимой скорости поворота. За определенный промежуток времени до остановки гидроцилиндры 13 начинают перемещаться в обратную сторону т. е. возвращать опорно-поворотный крут 7 в вертикальное положение. В момент остановки рабочее оборудование находится в вертикальной плоскости.
Рассмотрим авторское свидетельство SU 1647089.
Цель изобретения - упрощение конструкции и снижение металлоемкости. Экскаватор имеет раму на которой смонтированы рабочее оборудование и гидропривод. Рама состоит из продольных балок. 5 и 6 поперечной балки 7 и задней балки с перегородкой 8. Полость балок 6 трубопроводами 9 и 10 соединена с насосами 11 и 12 а полость балок 5 трубопроводом соединена со сливной магистралью гидропривода. При работе рабочая жидкость из полости балки 6 подается к рабочим органам а отработанная рабочая жидкость сливается в полость балки 5. В результате использования рамы базовой машины для циркуляции рабочей жидкости из конструкции исключается ряд узлов гидропривода (рисунок 1.3).
Рисунок 1.3 - Устройство передвижения рабочего оборудования экскаватора
Изобретение относится к землеройным машинам конкретнее к машинам для очистки каналов.
Цель изобретения - упрощение конструкции и снижение металлоемкости.
Экскаватор содержит базовую машину (трактор) полую раму 2 с поворотной колонкой 3 и рабочим оборудованием 4. Рама 2 имеет продольные балки 5 и 6 полости передних концов которых соединены между собой поперечной балкой 7 а задние концы балок 5 и 6 — между собой поперечной полой балкой с перегородкой 8. Внутренняя полость балки 6 трубопроводами 9 и 10 соединена с насосами 11 и 12 которые смонтированы на редукторе 13 а внутренняя полость балки 5 трубопроводом 14 соединена со сливной гидросистемой экскаватора.
При работе рабочая жидкость из полости балки 6 подается к рабочим органам экскаватора. Отработанная рабочая жидкость сливается в полость балки 5. При прохождении рабочей жидкости по внутренним полостям рамы трактора обеспечивается ее охлаждение.
Формула изобретения.
Одноковшовый гидравлический экскаватор включающий ходовую часть со смонтированной на ней поворотной платформой с опорными кронштейнами стрелы и гидроцилиндров управления ею шарнирно присоединенные к стреле рукоять с ковшом и гидроцилиндры управления рабочим оборудованием отличающийся тем что с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения параметров копания и объемом отработки грунта на одной стоянке экскаватора и повышения его производительности поворотная платформа снабжена шарнирно присоединенной к чей стойкой и направляющими и гидроцилиндрами управления положения стойки а опорные кронштейны стрелы и гидроцилиндров управления ею выполнены в виде каретки установленной на стойке с возможностью перемещения при этом стойка выполнена полой и снабжена гидроцилиндром перемещения каретки расположенным в полости стойки.
3 Описание и обоснование выбранной конструкции
Существует множество конструкторских эксплуатационных и ряд других преимуществ новой техники. Выявление данных преимуществ производится путем сравнения характеристик и показателей новой техники с аналогичными показателями уже существующей техники. Сравниваемые характеристики и показатели техники условно подразделяются на две группы:
- характеристики и показатели непосредственно влияющие на формирование экономического эффекта. К ней относят: производительность мощность масса трудоемкость и др. Эти характеристики непосредственно используются в расчетах размеров эксплуатационных затрат эффекта и других показателей эффективности по формулам;
- характеристики непосредственно не связанные с формированием экономического эффекта но влияющие на его размер через другие промежуточные показатели.
Для механизации земляных и погрузочных работ небольших объемов выпускают гидравлические экскаваторы 2-й размерной группы которые монтируют на пневмоколесных тракторах МТЗ. Экскаватор ЭО-705.1 предназначен для разработки грунтов I—III категорий и погрузки сыпучих и мелкодробленых материалов. Машина имеет два вида рабочего оборудования: экскаваторное и погрузочное.
Проведя патентно-технический анализ и обзор существующих конструкций мы приняли следующие решения по совершенствованию проектируемой машины.
Проектируемая машина отличается тем что ходовую часть со смонтированной на ней поворотной платформой с опорными кронштейнами стрелы и гидроцилиндров управления ею шарнирно присоединенные к стреле рукоять с ковшом и гидроцилиндры управления рабочим оборудованием отличающийся тем что с целью расширения функциональных возможностей за счет увеличения параметров копания и объемом отработки грунта на одной стоянке экскаватора и повышения его производительности поворотная платформа снабжена шарнирно присоединенной к ней стойкой и направляющими и гидроцилиндрами управления положения стойки а опорные кронштейны стрелы и гидроцилиндров управления ею выполнены в виде каретки установленной на стойке с возможностью перемещения при этом стойка выполнена полой и снабжена гидроцилиндром перемещения каретки расположенным в полости стойки.
На рисунке 1.4 показан экскаватор работающий в стесненных условиях.
Его преимущество заключается в том что он может работать в стесненных условиях. При копании траншей экскаватор может становиться в более удобное положение чем базовый. Особенно он удобен при работе возле зданий или сооружений. Во время копани траншеи возле зданий он может вплотную подъезжать к нему рабочее оборудование в этом случае может передвигаться относительно базовой машины. Более быстрое и удобное копание происходит за счет того что рабочее оборудование может смещаться вправо или влево относительно продольной оси экскаватора.
Рисунок 1.4 – Экскаватор ЭО-2622
Для выполнения земляных работ малых объемов экскаваторное рабочее оборудование устанавливают на пневмоколесном тракторе (см. рисунок 1.4). Навесным рабочим оборудованием спереди является погрузочный ковш 1. Сзади навешивается оборудование обратной лопаты.
Перемещение стрелы относительно базового трактора осуществляется за счет передвижения рамки 3 по направляющим которые расположены на раме 6. Рамка может перемещаться в обе стороны относительно центра трактора. Также новая конструкция рамы имеет встроенные в нее телескопические аутригеры 5 (рисунок 1.5) которые перемещаются по вертикальной оси. Рама имеет коробчатое сечение.
Рисунок 1.5 – Рабочее оборудование
Во время копания стрела 7 может поворачиваться на угол до 1500. К раме крепится колонка к которой в свою очередь крепится стрела. Это соединение и обеспечивает данное вращение. Поворот обеспечивают два гидроцилиндра. Конструкция и крепление стрелы 7 рукояти 8 и ковша 9 аналогично как и у базового одноковшового экскаватора на базе трактора МТЗ.

6_Экономика.doc

6 Технико-экономическое обоснование проекта
1 Выявление конструкторских и эксплуатационных преимуществ новой техники и выбор базисного варианта техники
Погрузчик-экскаватор предназначен для расширения технологических возможностей при рытье узких траншей в стесненных условиях. Его преимущество заключается в том что он может рыть траншеи которые должны располагаться очень близко к сооружениям. Как и базовый погрузчик-экскаватор во время рабочего процесса он может работать как вместе с самосвалами для вывоза грунта так и без них.
Основная модернизация погрузчика-экскаватора – это поперечное перемещение экскаваторного оборудования во время копания относительно базовой машины.
Предполагаемый экономический эффект достигается за счет увеличения производительности вследствие более быстрой и удобной погрузке транспортных средств.
Таблица 6.1-Характеристика конструкторских изменений
Изменение конструкции
Влияние на формирование экономического эффекта
На его промежуточные показатели
Непосредственно на его размер
экскаватор Амкодор705
Применение нового рабочего оборудования позволяет сократить время на загрузку транспортных средств.
Может работать непосредственно возле сооружений.
Во время копания может находиться в более удобном для работы месте.
2 Определение годовой эксплуатационной производительности экскаватора
Эксплуатационная среднечасовая производительность Пэ м3ч расчитывается по формуле:
где K6 – коэффициент использования машины по времени K6=06 07;
K7 – коэффициент учитывающий квалификацию оператора K7=1.
Техническая производительность отличается от базовой тем что учитывает технические факторы влияющие на повышение или уменьшение производительности. Она определяется Птехн м3ч по формуле:
где Kобщ – коэффициент учитывающий отклонение условий работы машины.
Данный коэффициент определяется по формуле:
где f1 – коэффициент учитывающий глубину и высоту разработки грунта f1=096;
f2 – коэффициент учитывающий угол поворота рабочего оборудования на разгрузку f2=1;
f3 – коэффициент учитывающий условия разгрузки f3=098;
f4 – коэффициент учитывающий состояние режущей кромки зубьев ковша f4=1;
f5 – коэффициент учитывающий установку стелы f5=097;
f6 – коэффициент учитывающий тип транспортного средства f6=1.
Тогда техническая производительность равна:
Базовая производительность Пэ м3ч определяется по формуле:
где - базовая производительность экскаватора с прямой лопатой м3ч;
K – переходный коэффициент для обратной лопаты K=09.
Базовую производительность определяем по графику [3]. Для экскаватора с
вместимостью ковша 04 м3 и третьей категории грунта Пб=50 м3ч.
Все коэффициенты выбираем по рекомендациям [3].
Эксплуатационная среднечасовая производительность базового экскаватора:
Техническая производительность равна:
Годовая эксплуатационная производительность погрузчика Пг м3ч определяется по формуле:
Годовая эксплуатационная производительность базовой машины:
Годовая эксплуатационная производительность модернизированной машины:
Расчетный годовой фонд времени работы машины Тг маш.-час определим по формуле:
где Тф – годовой фонд времени Т=253 дней;
tст – продолжительность рабочей смены час.; tст=8 час.;
Кст – коэффициент сменности; Кст=1;
Др – простои во всех видах ремонтов и техобслуживаний дни.
Простои во всех видах ремонта и техобслуживания в зависимости от характера используемой информации Тр дни рассчитывается по формуле:
где ГУОТ – удельная оперативная трудоемкость технического обслуживания человекочасмоточас;
КОВ – коэффициент перевода оперативного времени в общее время работы;
Б – число рабочих осуществляющих техническое обслуживание;
аТ – число текущих ремонтов в одном ремонтном цикле;
dТ – продолжительность одного текущего ремонта;
dК – продолжительность одного капитального ремонта;
ТР – средний ресурс до капитального ремонта для базовой машины ТР=6000 моточасов для модернизированной машины ТР=6500 моточасов ;
tотк – среднее время на устранение одного отказа tотк=8 маш.час;
Тотк – наработка на отказ для базовой машины Тотк=1500 маш.-час. для модернизированной машины Тотк=1700 маш.-час.;
– продолжительность ожидания ремонта доставки в ремонт и обратно при текущем ремонте дни;
– продолжительность ожидания ремонта доставки в ремонт и обратно при капитальном ремонте дни[8].
Средний ресурс до капитального ремонта продолжительность одного текущего ремонта продолжительность одного капитального ремонта приняты согласно инструкции по эксплуатации погрузчика Амкодор 705.
Определим количество текущих ремонтов и ТО ат за межремонтный цикл с учетом их периодичности:
где tТP – периодичность текущего ремонта;
где tТО-1 – периодичность ТО-1;
Число текущих ремонтов в ремонтном цикле базовой машины определим по формуле (6.8):
Число ТО-1 базовой машины определим по формуле (6.9):
Число текущих ремонтов в ремонтном цикле модернизированной машины определим по формуле (6.8):
Число ТО-1 модернизированной машины определим по формуле (6.9):
Простои во всех видах ремонта и техобслуживания базовой машины определим по формуле (6.7):
Простои во всех видах ремонта и техобслуживания модернизированной машины определим по формуле (6.7):
Расчетный годовой фонд времени работы базовой машины определяем по формуле (6.6):
Расчетный годовой фонд времени работы модернизированной машины определяем по формуле (6.6):
Таблица 6.2-Структура ремонтного цикла
В числителе приведены значения для базовой машины а в знаменателе для модернизированной машины. Трудоемкость обслуживания принята по материалам завода Амкодор.
3 Определение цены модернизированной машины
Единовременные капитальные затраты К тыс.руб рассчитываются по формуле:
где Кт – балансовая стоимость новой техники р.
Кпр – затраты на проектирование р.;
Балансовая стоимость строительных и дорожных машин К тыс.руб определяется по формуле:
где Ц – цена техники р.;
Кб – коэффициент перехода от цены к балансовой стоимости для строительных и дорожных машин не требующих монтажа Кб=1.09.
После модернизации конструкции машины ее цену Ц тыс.руб можно определить по формуле:
где Ц – цена погрузчика до модернизации; (цена принята по материалам предприятия Ц=96 млн.руб цены на 01.01.2006);
Цвв – цена вводимых агрегатов к базовому комплексу расчет приведен ниже.
Цена на вновь вводимые агрегаты Цв тыс.руб определяется по формуле: (6.13)
где С - себестоимость изготовления агрегатов (узлов) тыс.руб.;
П - прибыль в цене агрегата тыс.руб.;
5 – коэффициент учитывающий единого налога в цене.
Величину прибыли в цене агрегата (узла) П тыс.руб можно определить по формуле: (6.14)
где Нп – величина прибыли в долях единицы к себестоимости (принимается в пределах 0.15..0.25) Нп=02.
Расчет себестоимости изготовления агрегатов (узлов) С тыс.руб производится по формуле:
где См – затраты на материалы тыс.руб.;
Ск – затраты на покупные комплектующие изделия входящие в агрегат тыс.руб.;
Зо – основная заработная плата производственных рабочих тыс.руд;
Кпд – коэффициент учитывающий премию и дополнительную заработную плату Кпд=1.4;
Кс – коэффициент учитывающий начисления на заработную плату отчисления в фонд занятости Кс=136;
Кн - коэффициент учитывающий накладные расходы Кн=55;
Ксб - коэффициент учитывающий затраты на сборку агрегата Ксб=11.
Затраты на материалы См тыс.руб определяются по формуле:
где Мск – масса простых сварных конструкций входящих в агрегат;
Ммо – масса деталей простой механической обработки входящих в агрегат т;
Таблица 6.3 – Расчет затрат на покупные комплектующие изделия
цена за единицу тыс.руб.
Расходы на основную заработную пату производственных рабочих Зо тыс.руб определяется по формуле:
где tск – трудоемкость изготовления 1т массы простых сварных конструкций чел.час tск=200 чел.час;
tмо – трудоемкость изготовления 1т массы простой механической обработки чел.час tмо=300 чел.час;
Тср – средняя тарифная ставка тыс.рубчел.час.
Средняя тарифная ставка Тср руб.чел.час:
где S1 – средняя тарифная ставка третьего разряда;
k 1– тарифный коэффициент соответствующего разряда;
Фм – месячный фонд рабочего времени.
Среднюю тарифную ставку определим по формуле (6.18):
Расходы на основную заработную плату производственных рабочих для модернизированной машины определим по формуле (6.17):
Расчет себестоимости изготовления агрегатов для модернизированной машины произведем по формуле (6.15):
Величину прибыли в цене агрегата для модернизированной машины можно определить по формуле (6.14):
Цену вновь вводимых агрегатов определим по формуле (6.13):
После модернизации конструкции машины ее цену определить по формуле (6.12):
Балансовая стоимость базовой машин определяется по формуле (6.11):
Балансовая стоимость модернизированной машин определяется по формуле (6.12):
Затраты на проектирование равны:
где Зк – заработная плата конструкторов на разработку с отчислениями на соцстрах;
Н – накладные расходы ( 50% от заработной платы конструкторов)
Зарплата конструктора:
где Сч – среднечасовая ставка зарплаты конструктора р.;
Тпр – трудоемкость проектных работ час
Кс – коэффициент учитывающий отчисления на соцстрах;
Кпр – коэффициент учитывающий премии.
Рмес – эффективный месячный фонд рабочего времени.
Трудоемкость проектирования Тпр определяют исходя из ленточных графиков Ганта методом вероятностных оценок. Суть его в том что непосредственный руководитель работ имеющий достаточный опыт по их проведению оценивает максимальную tmax и минимальную tmin трудоемкость.
На основе этих оценок определяется наиболее вероятная трудоемкость по формуле:
где tож – ожидаемая трудоемкость чел.дн.
Результаты расчетов заносим в таблицу 6.4.
Таблица 6.4 - Расчет ожидаемой трудоемкости по этапам
Ознакомление с литературой и постановкой задачи
Анализ вариантов технических решений
Продолжение таблицы 6.4
Окончание таблицы 6.4
Разработка схем электрооборудования и кинематики
Конструктор-электрик конструктор
Разработка структурной схемы и расчет надежности
Технико-экономический расчет
Решение вопросов стандартизации
Конструктор экономист
Оформление пояснительной записки
Оформление графической части
После определения трудоемкости отдельных этапов составляется ленточный график выполнения темы дипломного проекта и заносим в таблицу 6.5 [8].
Единовременные капитальные затраты для базовой машины равны ее балансовой стоимости:
Единовременные капитальные затраты для модернизированной машины рассчитаем по формуле (6.10):
Таблица 6.5 - Ленточный график выполнения темы
Трудоемкость чел.дн.
Выполнение работ по месяцам
Ознакомление литературой и поставкой задачи
Разработка схем гидрооборудования и кинематики
Разборка структурной схемы и расчет надежности
4 Определение годовых текущих издержек потребителя
Годовые текущие издержки потребителя при использовании техники И тыс.руб рассчитываются по формуле:
где Са – амортизационные отчисления на реновацию тыс.руб.;
Ср – затраты на выполнение текущих неплановых ремонтов и тех.обслуживаний тыс.руб.;
Скр – затраты на выполнение капитальных ремонтов тыс.руб.;
Сзр – заработная плата рабочих управляющих техникой тыс.руб.;
Сч – затраты на замену быстроизнашивающихся частей р.;
Сэн – затраты на энергию руб.;
Ссмд – затраты на смазочные материалы для техники с электроприводом руб.
Амортизационные отчисления на реновацию Са тыс.руб определяются по формуле:
где Ра – норма амортизационных отчислений на реновацию %;
К – капитальные вложения потребителя связанные с приобретением техники
ее доставкой к потребителю тыс.руб.
Амортизационные отчисления на реновацию по базовому варианту определим по формуле (6.21):
Амортизационные отчисления на реновацию по модернизированному варианту определим по формуле (6.21):
Затраты на выполнение текущих неплановых ремонтов и тех.обслуживаний Ср тыс.руб определяется по формуле:
где Срз – средняя тарифная ставка работ по ремонту машин Срз=03452 тыс.руб.чел.час;
Кп – коэффициент учитывающий премии рабочим Кп=13;
Тг – количество машино-часов работы техники в году; ч
Кч – коэффициент перевода моточасов в машиночасы (1);
аТО-1 – число ТО-1 в одном ремонтном цикле;
tТО-1 – трудоемкость выполнения одного ТО-1 чел.час;
tТ – трудоемкость выполнения одного текущего ремонта чел.час;
Тр – средний ресурс до капитального ремонта моточас;
Бр – количество рабочих занятых устранением отказа Бр=3чел;
Тотк – наработка на отказ моточас;
Сзчр – расход запасных частей на год работы техники р.
Все цифры взяты из методической литераторы [8].
Затраты на выполнение текущих неплановых ремонтов и техобслуживаний по базовому варианту определим по формуле (6.22):
Затраты на выполнение текущих неплановых ремонтов и техобслуживаний по модернизированному варианту определим по формуле (6.22):
Затраты на выполнение капитальных ремонтов Скр тыс.руб определяются по формуле:
где tк – трудоемкость капитального ремонта чел.-ч.;
Сзчкр – расход запасных частей на один капитальный ремонт тыс.руб.; принят по материалам преддипломной практики.
Затраты на выполнение капитальных ремонтов базовой машины определим по формуле (6.23):
Затраты на выполнение капитальных ремонтов модернизированной машины определим по формуле (6.23):
Заработная плата оператора Ззп ты.руб равна:
где ЗО– основная заработная плата руб;
ЗВЫС– выслуга за 1 час руб;
ЗНР– накладные расходы (30% от основной заработной платы) руб.
где ЧТС– часовая тарифная ставка руб;
П– премия (45% от часовой тарифной ставки) руб;
ПР– приработок (200% от часовой тарифной ставки) руб;
К– коэффициент учитывающий неотработанное время к=11.
где Тс1– тарифная ставка 1 разряда руб;
К1– тарифный коэффициент;
К2– отраслевой коэффициент.
Часовую тарифную ставку определим по формуле (6.26):
Основная заработанная плата определяется по формуле (6.25):
Заработанную плату оператора определим по формуле (6.24):
Затраты на энергоносители и сопутствующие материалы определяются на основе утвержденных норм расхода с учетом коэффициентов внутрисменного использования машин и изменения норм расхода в зимний период.
Нормы расхода масел смазок для машин и бензина для пусковых двигателей установлены в процентах от расхода дизельного топлива в следующих размерах: моторного масла – 5%трансмиссионного масла – 1% пластичной смазки – 1.5% бензина – 3% летом и 45% зимой.
Затраты на энергоносители для машин с дизельным двигателем Зэд рубчас определяются по формуле:
ЗЭД=КЗ×Gном×ЦД×КВР×КТ КN(6.27)
где КЗ– коэффициент учитывающий повышение расхода топлива в зимнее время ( принимается в размере 1.035);
GНОМ–часовой расход топлива на номинальном режиме Gном=Nном×gном;
ЦД– цена дизельного топлива на день разработки ПРС. ЦД=1170 рубл;
КВР– коэффициент использования двигателя по времени. КВР=07;
КТ– коэффициент учитывающий транспортно-заготовительные расходы
(принимается в размере 1.1);
КN– коэффициент использования двигателя по мощности КN=08.
ЗЭД=(1035×47142×1170×07×08)×11=3516534 рубчас.
Затраты на смазочные материалы и жидкости для гидросистем Зсо рубчас принимаются в зависимости от стоимости затрат на топливо и рассчитываются по формуле:
где З – затраты на энергоресурсы для машин с бензиновым или дизельным двигателем (рассчитаны выше);
КСО– коэффициент перехода от стоимости топлива к стоимости на смазочные и обтирочные материалы КСО =019.
ЗСО=35165×019=668141 рубчас.
Результаты расчетов сведем в таблицу 6.6.
Таблица 6.6 - Калькуляция годовых текущих издержек потребителя при использовании техники
Условные обозначения
Значение показателей
Амортизационные отчисления на реновацию
Затраты на выполнение текущих неплановых ремонтов и техобслуживаний
Затраты на выполнение капитальных ремонтов
Заработная плата рабочих управляющих техникой
Затраты на смазочные материалы
Итого годовые текущие издержки потребителя
5 Расчет экономического эффекта
Экономический эффект от применения одной машины в течение года Эг тыс.руб определяется по формуле:
где Зг’ и Зг”- стоимость оценка затрат соответственно по базовому и модернизированной машине тыс.руб.год;
Стоимость оценки затрат Зг тыс.руб определим по формуле:
где И – годовые текущие издержки тыс.руб.;
К – капиталовложения тыс.руб.;
Ен – норма приведения разновременных затрат и результатов Ен=01;
Стоимость оценки затрат базовой машины определим по формуле (6.30):
Стоимость оценки затрат модернизированной машины определим по формуле (6.30):
Экономический эффект определим по формуле (6.29):
Технико – экономические показатели по сравниваемым вариантам
представлены в таблице 6.7
Таблица 6.7 - Технико-экономические показатели по сравниваемым вариантам
Наименование показателей
Условное обозначение
Часовая техническая производительность
Эксплуатационная среднечасовая производительность
Годовые текущие издержки потребителя
Капитальные вложения потребителя
Стоимостная оценка затрат
Экономический эффект на одну машину за год работы:
Заключение: в результате расчета было выявлено эффективность использование модернизированного варианта по отношению к базовому за счет увеличения производительности.

Литература.doc

Машины для земляных работ: Учебник для студентов вузов по специальности «Подъёмно-транспортные строительные дорожные машины и оборудование» Под общ. ред. Д.П. Волкова. – М. : Машиностроение 1992. – 448 с. : ил.
Проектирование машин для земляных работ Под общ. ред. А.М. Холодова. – Харьков : Выш. шк. Изд-во при Харьк. ун-те 1986. – 272 с. : ил.
Беркман И.Л. Универсальные одноковшовые строительные экскаваторы И.Л. Беркман А.В. Ранеев А.К. Рейш. – М. : Высшая школа 1981. – 304 с. : ил.
Щемелёв А.М. Проектирование гидропривода машин для земляных работ : учеб. пособие А.М. Щемелев. – Могилёв : ММИ 1995. – 322 с. : ил.
Иванов М. Н. Детали машин : учеб. пособие М.Н. Иванов В.А. Финогенов. – М. : Высш. шк. 2003. – 408 с. : ил.
Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках : справ. Т. 1 Под ред. В.И. Яковлева. – М. : Машиностроение 1967. – 412 с. : ил.
Общемашиностроительные нормативы времени вспомогательного на обслуживание рабочего места и подготовительно-заключительного для технического нормирования станочных работ : справ. Под ред. В.И. Яковлева. – М. : Машиностроение 1974. – 4121 с. : ил.
Методические указания для организационно-экономической части дипломного проекта : учебно-методическое пособие Сост. В.М. Лаврентьев Р.М. Борисенко – Могилев : УО МГТУ 2003. – 25 с.
Методические указания по безопасности и экологичности проекта : учебно-методическое пособие Сост. С.Д. Галюжин С.В. Матусевич. – Могилев : ММИ 1993. – 19 с.

5_Техпроцесс.doc

5 Технологический процесс изготовления пальца
1.1 Чертеж детали и годовая программа. Годовая программа N=2400 штук.
1.2 Назначение детали. Палец ЭО-705.1.01.00.011 предназначен для соединения штока гидроцилиндра и колонки.
1.3Описание конструкции и условий ее работы в механизме. Палец имеет проточки предназначенные для смазки подвижных частей в соединении и отверстия с резьбой для его крепления. Поверхность пальца с 70мм шлифуются так как он должен плотно устанавливаться в соединении. При работе палец испытывает напряжение изгиба.
1.4Материал детали механические свойства и вид ТО. Палец изготовлен из стали 45 ГОСТ1050-74.вала 2.7 кг. Сталь 45 имеет следующие механические свойства:
) твердость отоженной стали 197
) предел прочности 610 МПа;
) предел текучести 360 МПа;
) относительное удлинение 16%;
) относительное сужение 40%;
) ударная вязкость 6 Джсм.
Поверхность пальца с 70 мм подвергается закалке ТВЧ до твердости 50 55 HRC на глубину 08 12 мм.
2 Анализ технологичности конструкции и выбор базирующих поверхностей
Сборочной базой является рабочий диаметр пальца. Установочной базой при обработке являются центровые отверстия. Измерительной базой пальца являет правый торец.
3 Определение типа производства
Тип производства среднесерийный так как годовая программа 2400 штук.
3.1 Расчет величины партии детали. Определим величину партии nзапускаемой в производство одновременно:
где а – периодичность запуска данной детали в днях; а=24;
d – количество рабочих дней в году примем d=253;
N – годовая программа.
n=(2400·24)253 = 227.6 шт;
Примем размер партии равным 228 деталей.
4 Выбор способа получения заготовки
Заготовки изготовляются из проката обычной точности 90 мм по ГОСТ 2590-88. Длина проката с учетом припусков на обработку 200 мм.проката составляет 3 кг.
Тогда заготовка будет иметь вид и размеры в соответствии с рисунком 5.2.
Рисунок 5.2-Эскиз заготовки
5 Назначение технологического маршрута обработки
Разработаем маршрут изготовления детали.
Таблица 5.1-Маршрут обработки детали.
Наименование операции и перехода
Фрезерно-центровальная
Фрезеровать торцы в размер L=195 мм.
Сверлить центровые отверстия 6.3 мм L=15 мм;
Фрезерно-центровальный МР-73
Продолжение таблицы 5.1
Окончание таблицы 5.1
Обточить 90 мм до 70.5 мм L=180 мм t=275 мм за 1 проход;
Закрепить в центрах. Привод 2-х кулачковый патрон.
Сверлить отверстие 4 мм
Сверлить отверстие 4 мм
Сверлить 2 отверстия 5 мм L=15 мм;
Нарезать резьбу М6 L=10 мм;
Вертикально- сверлильный станок 2М125.
Закрепить к столу станка прихватами.
Шлифовать поверхность 705 мм до 70 мм L=180мм;
Кругло-шлифовальный станок 3Б161.
Закрепить в центрах. Привод поводковый патрон.
Так как заготовки отрезаются из проката дисковой пилой то торцовый припуск на одну сторону принимается равным 6 мм.
7 Выбор оборудования и приспособлений
Принимаем для операции 005 фрезерно-центровальный станок МР-73М. Способ установки: в тисках. Режущий инструмент: фреза торцовая 110 мм z=4 сверло 63 мм. Мерительный инструмент: штангенциркуль.
Принимаем для токарной операции 010 токарно-винторезный станок 16К20. Державка резца 25х25 мм. Способ установки: в центрах. Привод: 2-х кулачковый патрон. Режущий инструмент: резец проходной y=90. Мерительный инструмент
Принимаем для сверлильной операции 015 вертикально-сверлильный станок
М125. Мерительный инструмент: калибр-пробка глубиномер калибр-пробка резьбовая калибр-скоба.
Принимаем для шлифовальной операции 020 кругло-шлифовальный станок 3Б161. Частота вращения шлифовального круга 1250 мин. Размер шлифовального круга 600х63 мм. Привод поводковый патрон. Частота вращения детали 50 620 мин. Мерительный инструмент: микрометр.
8 Расчет режимов резания
8.1 Выбор режущего инструмента его материала геометрии и стойкости. Фрезерование торцов осуществляем торцовыми фрезами с пластинками Т15К6. Токарная обработка выполняется резцами с пластинками твердого сплава Т15К6 с главным углом в плане 45 и 90. Сверлильные операции выполняются спиральными сверлами из стали Р18.
8.2 Определение режимов резания составляющих усилия резания и необходимой мощности станка. Операция 005 – Фрезерно-центровальная.
Переход 1. Фрезеровать торцы 90 мм в размер L=195 мм.
По карте 108[5] выбираем подачу на зуб фрезы SZ=009..011ммзуб. Принимаем подачу SZ=0.1ммзуб. По карте 109[5] находим скорость V=280ммин n=810мин279мммин.
Машинная подача станка бесступенчатая 20 400мммин.
Принимаем по паспорту станка n=700мин400мммин.
Фактическая скорость резания V ммин определяется:
где D– диаметр фрезы мм;
Фактическая подача на зуб фрезы S ммзуб:
где z– число зубьев фрезы;
Основное время мин определяется по формуле:
S – минутная подача.
Переход 2. Сверлить два центровочных отверстия 6.3 на L =15 мм.
Скорость резания по карте 42[5] Vрез=32ммин. Подача сверла по карте 4 [5] S=017 ммоб.
Частота вращения сверла n определим по формуле:
где d – диаметр сверла мм;
Принимаем n=1680 мин-1.
Операция 010 – Токарная.
Переход 1. Обточить с 90 до 705 на длине L =180 мм.
По карте 1[5] находим подачу S=08 ммоб. По карте 6[5] находим скорость резания 82 ммин.
Частота вращения шпинделя станка n определяется:
где d – диаметр обрабатываемой поверхности мм;
Принимаем частоту вращения шпинделя станка n=400 мин-1.
Фактическая скорость резания V ммин определим по формуле:
Переход 2. Снять фаску 2х450 20 .
Оперативное время принимаем t0 = 03 мин.
Операция 015 – Сверлильная.
Сверлить отверстия 4 мм на глубину L=70 мм.
По карте 41[5] находим подачу S=027 ммоб. По карте 42[5] находим скорость резания 24 ммин.
Находим частоту вращения по формуле (5.8):
Принимаем частоту вращения шпинделя станка n=1000 мин-1.
Фактическая скорость резания (5.9):
Основное время определяется по формуле (5.10):
Определим скорость резания V ммин при сверлении:
где T-стойкость инструмента; T=45мин;
D-диаметр отверстия; D=4мм;
S-подача; S=027ммоб;
- поправочный коэффициент на скорость резания при сверлении.
Определим поправочный коэффициент на скорость резания при сверлении:
где - коэффициент учитывающий качество обрабатываемого материала; =12;
- коэффициент учитывающий материал инструмента; =065;
Определим усилие резания Р кг:
Определим крутящий момент :
Определим мощность кВт:
Переход 1. Сверлить отверстия 4 мм на глубину L=90 мм.
Переход 2. Сверлить отверстия 5 мм на глубину L=15 мм.
По карте 41[5] находим подачу S=011 ммоб. По карте 42[5] находим скорость резания 32 ммин.
Принимаем частоту вращения шпинделя станка n=2120 мин-1.
Переход 3. Нарезать резьбу М6 метчиком на глубину L=10 мм.
Подача равна шагу резьбы S=1 ммоб. По карте 82 [5] находим скорость резания 118 ммин.
Принимаем частоту вращения шпинделя станка n=680 мин-1.
Термообработка: закалка ТВЧ до твердости 50 55 HRC с последующим отпуском до t =2000С.
Операция 020 – Шлифовальная.
Шлифовать диаметр 705мм до 70мм на длине L=180мм.
Рекомендуемая скорость вращения детали по нормативам (5.8):
где V = 35 ммин - рекомендуемая скорость вращения детали.
Принимаем частоту вращения детали n = 185 мин.
Фактическая скорость вращения детали (5.9):
Продольная подача за один оборот детали ммоб принимается в долях ширины круга :
Поперечную подачу принимаем =001ммдв.ход.
где L - длина хода стола мм; L=L-B2=180-632=1485 мм;
L-длина шлифуемой поверхности; L=180 мм;
k-коэффициент учитывающий точность шлифования; к=15;
h -припуск на шлифовку на сторону; h=025 мм.
9 Расчет норм времени
9.1 Определение подготовительно-заключительного основного вспомогательного операционного штучного и штучно-калькуляционного времени. Для определения количества времени необходимого для изготовления одной детали найдем вспомогательное время по каждой операции tВО мин:
tВ005 = tУС. + tУП + tИЗМ; (5.17)
где tУС. – время на установку (снятие) детали;
tУП – время связанное с переходами;
tИЗМ – время на контрольные измерения.
По картам 36 [6] находим tУС мин для каждой о перации в зависимости от
способа крепления детали.
По картам 18 [6] – токарная 44 [6] – шлифовальная 27 [6] – сверлильная
находим tУП мин для каждой операции соответственно.
По карте 86 [6] находим tИЗМ мин для каждой операции в зависимости от применяемого измерительного инструмента.
tВ005 =046+075+035=156 мин. (5.18)
Время технического обслуживания рабочего места принимаем в процентах от основного времени по картам 19 46 64 [6]. Время организационного обслуживания принимаем 3% от оперативного времени.
Время перерывов для отдыха принимаем в процентах от оперативного времени по карте 88 [6].
Штучное время определим используя формулу:
tШТ005 = tО + tВ + tТ.О. + tО.О. + tОТ=0339+156+0007+006+008= 205 мин.
По картам 193245 [6] находим подготовительно-заключительное время на партию:
Норму штучно-калькуляционного времени на одну деталь определим по следующей формуле:
tШК005 = tШТ + ТП.З. n=205+15228=2.11 мин
где n – число деталей в партии (рассчитано ранее).
Все результаты расчетов времени сведем в таблицу 5.2
Таблица 5.2 – Время обработки детали включая вспомогательное время на выполнение вспомогательных операций.
Время изготовления одной детали

8_Метрология и стандартизация.doc

8 Метрология и стандартизация
Основные задачи метрологии:
Самым эффективным методом поддержания единства системы измерения является использование эталонов.
Согласно ГОСТ 16263-70 (“Государственная система обеспечения единства измерений. Метрология термины и определения”). Эталон - средство измерения. Обеспечивающее воспроизводство и сохранение единицы с целью передачи его размеров по поверочной схеме средствам измерения. Эталон воспроизводится с наивысшей метрологической точностью достаточной на данном этапе развития науки и техники.
Основными задачами метрологии являются:
- развитие общей теории измерений;
- установление единых физических величин и их систем;
- разработка методов и средств измерений;
- установление эталонов.
Основные задачи стандартизации:
Стандартизация - установление и применение правил с целью упорядочивания деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон в частности при соблюдении условий эксплуатации и требований безопасности. В развитом машиностроении большое значение имеет организация производства машин и других изделий на основе взаимозаменяемости. Стандарты основываются на объединении достижений науки техники практического опыта и определяют основы не только настоящего но и будущего развития производства.
При выполнении данного дипломного проекта были использованы следующие ГОСТы :
ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовой документации;
ГОСТ 2.004-88 ЕСКД. Общие требования к выполнению конструкторских и технологических документов на печатающих и графических устройствах вывода ЭВМ;
ГОСТ 2.104-68 ст. СЭВ 104-74;
ст. СЭВ 3657-76 ЕСКД – Основные надписи;
ГОСТ 2.106-68 ЕСКД – Текстовые документации;
ГОСТ 2.106-68 ст. СЭВ 2516-80 ЕСКД – Спецификации;
ГОСТ 2.109-73 ст. СЭВ 858-78;
ст. СЭВ 1182-78 ЕСКД – Основные требования к чертежам ;
ГОСТ 2.103-68 ст. СЭВ 1181-78 ЕСКД – Форматы;
ГОСТ 2.302-68 ст. СЭВ 1187-78 ЕСКД – Масштабы;
ст. СЭВ 1178-78 ЕСКД – Линии;
ГОСТ 2.305-68 ЕСКД – Изображения виды сечения и разрезы;
ГОСТ 2.307-68 ЕСКД – Нанесение размеров и предельных отклонений;
ГОСТ 2.308-68 ЕСКД – Указание на чертежах допусков формы и расположения поверхностей;
ГОСТ 2.309-68 ст. СЭВ 1632-79 ЕСКД – Обозначение шероховатости поверхности;
ГОСТ 2.311-68 ст. СЭВ 284-76 ЕСКД – Изображение резьбы;
ГОСТ 2.136-68 ст. СЭВ 856-78 ЕСКД – Правила нанесения на чертежах надписей технических требований и таблиц;
ГОСТ 2789-73 ст. СЭВ 638-77 – Шероховатость поверхностей
параметры и характеристики;
ГОСТ 25346-88 ст. СЭВ 145-75 – Единая система допусков и посадок; Общие положения ряды допусков и основных отклонений;
ГОСТ 7796-70 – Болты с шестигранной головкой;
ГОСТ 6401-70 – Шайбы;
СТБ 1014-95 – Изделия машиностроения детали;
ГОСТ 14771-76 – Дуговая сварка в защитном газе. Соединения сварные;
СТБ 1016-96 – Сварные соединения;
СТБ 1022-96 – Сборочные единицы;
ГОСТ 30021-93 – Сварные соединения.

Введение.doc

Важнейшим направлением развития строительно-дорожного машиностроения является повышение производительности машин в том числе за счет роста их типоразмеров и мощности.металлоконструкции строительно-дорожных и подъемно-транспортных машин (СД и ПТМ) значительна и в некоторых случаях достигает 40% массы машины. Во всех случаях проектирования металлоконструкций конструктора сталкиваются с задачей экономии металла при обеспечении достаточной прочности надежности и долговечности всей конструкции в целом. В мобильных машинах экономия металла приводит к экономии энергоресурсов так как снижается сопротивление перемещению машин что в настоящее время весьма актуально из-за высоких цен на топливо удельная стоимость которого в стоимости продукции иногда достигает 60%. Важной задачей перед эксплуатационниками из-за низкого обновления техники стала задача продления срока службы старых металлоконструкций. Решение этих проблем требует нового подхода к проектированию и поиску новых эффективных оригинальных технических решений.
Машины для землеройных работ работают в сложных условиях связанных с высокой степенью нагруженности они постоянно находятся под воздействием как статических (собственный вес вес материала) нагрузок так и динамических возникающих при передвижении машины по неровной опорной поверхности и при взаимодействии рабочего оборудования с обрабатываемой средой. Поэтому одним из подходов для повышения надёжности машины и продления её срока службы является применение систем разгрузки. Эти системы позволяют обеспечить снижение динамической нагруженности как при статическом так и при динамическом нагружении машины. Это в свою очередь ведёт к увеличению усталостной прочности а значит и к повышению срока эксплуатации машины.
Одноковшовыми экскаваторами можно разрабатывать грунт как выше так и
ниже уровня площадки их установки. Они могут работать в стесненных условиях и разрабатывать грунт под водой выгружая его в транспортное средство или в отвал.
Для механизации земляных и погрузочных работ небольших объемов выпускают гидравлические экскаваторы 2-й размерной группы которые монтируют на пневмоколесных тракторах МТЗ. Экскаватор ЭО-705.1 предназначен для разработки грунтов I—III категорий и погрузки сыпучих и
мелкодробленых материалов. Машина имеет два вида рабочего оборудования:
экскаваторное и погрузочное.

2_Общий расчет.doc

2 Выбор и расчёты основных параметров экскаватора
1 Выбор и обоснование главных параметров
Основными параметрами являются: размеры базовой части L K B экскаватора линейные размеры rp rc rк y1 y2 l1 l2 l3 l4 l5 l6 l7 l8 и массы рабочего оборудования Gс Gр Gк.
Основные размеры экскаваторных движителей назначают из условий обеспечения их передвижения в заданных режимах а так же устойчивости при экскавации грунта. Для пневмоколёсных движителей основными размерами являются его база L и K ширина колёс В (Рисунок 2.1) [3].
Рисунок 2.1 – Схема базовой машины
Проектируемой машиной является экскаватор второй размерной группы а их конструктивной особенностью является то что они монтируются на пневмоколёсных тракторах МТЗ-82.2 и МТЗ-952 поэтому основные размеры движителя принимаем по технической характеристике базовой машины:
Расчёт остальных параметров производим на основании рекомендаций [2] по
где А – искомый размер м;
- коэффициент вариации [2];
Результаты расчётов заносим в таблицу 2.1
На рисунке 2.2 показаны линейные размеры рабочего оборудования.
Рисунок 2.2 – Конструктивная схема экскаваторного оборудования
Массу ковша mk кг находим в зависимости от его вместимости [2]:
где V – вместимость ковша ориентировочно принимаем 04 м3 .
Принимаем mk=200 кг.
Таблица 2.1 – Размеры элементов рабочего оборудования
Обозначе ние на рисунке 2.2
Высота шарнира цилиндра поворота стрелы
Расстояние от пяты стрелы до шарнира штока цилиндра стрелы
Расстояние от шарнира штока цилиндра стрелы до шарнира поворота рукояти
Длина консоли рукояти
Расстояние между шарнирами
Расстояние от пяты стрелы до шарнира цилиндра рукояти
Массы рукояти mр кг и стрелы mс кг выбирают в зависимости от массы ковша [2].
Принимаем mс=240 кг.
Принимаем mр=210 кг.
Кинематическую длину ковша Rк м определяют через радиус описываемый при повороте ковша режущими кромками зубьев который согласна действующему отраслевому стандарту вычисляется в зависимости от вместимости q (м3):
С учётом износа зубьев в среднем равного от предельного износа
Тяговый расчёт проводится для оценки тяговых качеств машины с заданными конструктивными параметрами для определённых условий эксплуатации. Для экскаватора тяговый расчёт проведём для транспортного режима. Тяговые качества машины в прямолинейном движении оценивается на
основании определения сопротивления передвижению. Максимальные нагрузки
на машину действуют при её разгоне (Рисунок 2.3).
На машину действуют следующие силы:
R – сила сопротивления передвижению кН;
ma – сила инерции кН;
Р – потребная сила тяги кН.
Рисунок 2.3 – Силы действующие на экскаватор при движении
Сила сопротивления передвижению – сопротивление передвижению машины как тележки R кH определяется по формуле:
где G – вес экскаватора кН;
f – коэффициент сопротивления качению колёс машины принимаем 003 [2];
i – уклон принимаем равным 007.
Максимальное ускорение машины по рекомендациям [3] не превышает 01g. Принимаем 07 мс.
Тогда сила инерции ma кН равна:
Потребная сила тяги Р кН определяется составлением уравнения суммы сил на ось Ох:
Сила тяги по двигателю Рдв кН определяется по формуле:
где Nдв – мощность двигателя Д-240 Nдв=75 кВт;
- КПД трансмиссии =076;
- максимальная транспортная скорость согласно технической характеристике 20 кмч.
Сила тяги по сцеплению Рсц кН определяется по формуле:
где φсц – коэффициент сцепления равен 08 09;
Необходимое и достаточное условие движения:
Так как условие выполняется то машина обладает достаточными тяговыми характеристикам.
Расчет мощности произведём для рабочего режима. Мощность двигателя расходуется на привод насосов гидросистемы поэтому мощность Nтр кВт расходуемую в рабочем режиме найдём как сумму мощностей насосов [1]:
где Nтр – требуемая мощность кВт;
NН1 NН2 – мощности потребляемые первым и вторым насосами соответственно кВт.
Так как кВт то мощности двигателя достаточно для работы машины.
4 Расчёт гидросистемы
На рисунки 2.4 показана принципиальная гидравлическая схема одноковшового экскаватора ЭО-705.1.
Рисунок 2.4 – Гидравлическая схема экскаватора ЭО-705.1
Принципиальная гидравлическая схема навесного экскаваторного оборудования включает гидробак нерегулируемые насосы моноблочные распределители гидроцилиндр подъема и опускания стрелы гидроцилиндр рукояти гидроцилиндры рабочего оборудования гидроцилиндры выносных опор гидроцилиндр подъема и опускания погрузочного ковша. Кроме того в гидросистему входят контрольно-регулирующие агрегаты: вентиль обратный клапан гидрозамки дроссель с обратным клапаном манометры клапан предохранительный. На сливной линии установлен фильтр с переливным золотником.
С помощью гидроцилиндров погрузочный ковш может быть установлен на разной высоте. Кроме основного назначения ковш выполняет также и роль противовеса. Для повышения устойчивости экскаватора в работе используют выносные опоры которые крепят к раме. С помощью двух гидроцилиндров опоры могут быть опущены на грунт или во время движения машины подняты вверх. На раме смонтированы также поворотная колонна и механизм поворота экскаваторного рабочего оборудования состоящего из стрелы рукояти и ковша. Каждым из этих узлов управляют с помощью одного гидроцилиндра.
Жидкость к гидроцилиндрам подают под давлением от насосной установки. Запас рабочей жидкости для гидросистемы находится в баке. Машиной управляют путем перемещения золотников гидрораспределителей.
4.1 Расчёт усилий на штоках гидроцилиндров. Усилия действующие на гидроцилиндры рабочего оборудования можно определить графическим методом. При этом методе составляют уравнения моментов внешних сил и сил веса звеньев приложенных в центрах тяжести относительно осей вращения звеньев рабочего оборудования [4].
Определим усилие на штоке гидроцилиндра стрелы. Гидроцилиндр испытывает наибольшее нагружение когда стрела максимально опущена рукоять вытянута а ковш наполнен грунтом (Рисунок 2.5). В данном случае гидроцилиндр работает на втягивание.
Составим уравнение моментов относительно точки О:
Выражая Рцс кН (усилие на штоке гидроцилиндра стрелы) получаем:
где Gс Gцс Gцр Gр Gцк Gк+г – веса элементов рабочего оборудования причём Gк+г – вес ковша с грунтом кН;
а1 а9 – плечи действия соответствующих сил м;
Р01 – касательная составляющая сопротивления грунта копанию кН;
Р02 – нормальная составляющая сопротивления грунта копанию кН.
Рисунок 2.5 – Расчётная схема для расчёта усилия в гидроцилиндре стрелы
Касательная составляющая Р01 кН определяется по формуле [3]:
где b – ширина режущей части ковша м;
h – толщина стружки м;
kуд – удельная сила копания Нм2.
Ширину режущей чисти ковша b м определим по формуле [3]:
где q – вместимость ковша м3.
Согласно рекомендациям [1] максимальная толщина стружки h м равна (025 03)b.
h=(025 03)0.75=018 022 м.
Удельная сила копания для III-ей категории грунтов 160 280 кНм2 [3].
Для расчётов примем kуд=200 кНм2.
По рекомендациям Холодова нормальную составляющую сопротивления грунта копанию Р02 кН можно принимать равной:
Р02=01.Р01=01.30=3 кН. (2.14)
Рассчитаем усилие на штоке гидроцилиндров рукояти. Наибольшая нагрузка действующая на шток гидроцилиндра возникает при копании рукоятью (зубья ковша лежат на продолжении рукояти) когда шток гидроцилиндра полностью втянут (Рисунок 2.6).
Составим уравнение моментов относительно точки А:
Выражая Рцр кН (усилие на штоке гидроцилиндра рукояти) получаем:
где b1 b6 – плечи действия соответствующих сил м;
z – количество гидроцилиндров рукояти (z=1).
Рисунок 2.6 – Расчётная схема для расчёта усилия в гидроцилиндре рукояти
Подставляя значения получаем :
Определим усилие на штоке гидроцилиндра ковша. Данный расчёт производится в два этапа: находим усилие (Рзв) в тяге CD (Рисунок 2.7) составляя уравнение относительно точки В; составляя уравнение моментов относительно точки А (Рисунок 2.8) находим усилие на штоке гидроцилиндра (Рцк).
Рисунок 2.7 – Расчетная схема для определения усилия в тяге CD
Выражая Рзв кН получаем:
где с1с2с3 – плечи действия сил
Найдём усилие на штоке гидроцилиндра ковша (Рисунок 2.8):
Выражая Рцк кН получаем:
где с4с25 – плечи действия сил
Расчёт усилия на штоках гидроцилиндров поворота произведём исходя из
потерь возникающих в подшипниках поворотной колоны.
Момент трения в подшипниках М кН.м можно определить по формуле:
где – коэффициент трения определяемый в зависимости от типа подшипника для роликового радиально-упорного конического =00018 [3].
Р – эквивалентная нагрузка на подшипник Н;
d – диаметр отверстия подшипника мм.
Эквивалентная нагрузка на подшипник Р кН равна осевой нагрузке которая в свою очередь равна весу рабочего оборудования и грунта:
где Gро=9 кН – вес рабочего оборудования;
Рисунок 2.8 – Расчетная схема для расчёта усилия в гидроцилиндре ковша
Gгр=4 кН – вес грунта III-ей категории при полном ковше.
Тогда момент трения равен:
Усилие на штоке гидроцилиндра Рцп кН определим по формуле:
где r – радиус поворотного круга r=0.2 м.
Расчёт усилия на штоках гидроцилиндров аутригеров производим из условия
вывешивания машины относительно передней оси (Рисунок 2.9).
На аутригер действует вертикальное усилие Рцв. Найдём Рцв составив уравнение моментов относительно точки Е. Силу тяжести экскаватора прикладываем в центре масс.
Уравнение моментов относительно точки Е (Рисунок 2.9):
Выражая Рцв кН получаем:
где L1L2 – плечи действия сил;
G – вес экскаватора;
z – число аутригеров (z=2).
Рисунок 2.9 – Схема расчёта вертикальной силы действующей на гидроцилиндры аутригеров
4.2 Определение мощности гидропривода и насоса. Полезная мощность гидродвигателя возвратно-поступательного действия (цилиндра) Nдв кВт определяется по формуле:
где Р – усилие на штоке кН
V – скорость движения штока мс.
Скорость движения штока принимаем равную 01 мс.
Расчёты сводим в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 – Расчёт мощности гидродвигателя
Потребная мощность кВт
Полезная мощность насоса Nнш кВт определяется исходя из мощности гидродвигателя с учётом потерь энергии при её передаче от насоса к гидродвигателю по формуле:
где kзу – коэффициент запаса по усилию kзу=11 12;
kзс – коэффициент запаса по скорости kзс=11 13.
Расчёт мощности насоса ведём по максимальной мощности гидроцилиндров при чём гидроцилиндры стрелы рукояти и ковша питаются от одного насоса (первый контур) а поворота аутригеров и отвала – от другого (второй контур).
Для первого контура по мощности потребляемой гидроцилиндром стрелы:
Второй контур в основном работает на механизм поворота поэтому расчёт ведём для гидроцилиндров поворота:
4.3 Расчёт гидроцилиндров. В целях унификации и снижения затрат на обслуживание и ремонт на экскаватор будем устанавливать гидроцилиндры с одинаковыми диаметрами штоков и поршней но разным ходом штоков. Поэтому расчёт будем вести по наиболее нагруженному гидроцилиндру стрелы.
Диаметр гидроцилиндра с односторонним выходом штока. Диаметр гидроцилиндра D мм вычисляется по формуле:
где F – усилие на штоке Н;
– коэффициент мультипликации =125;
- перепад давления между напорной и сливной полостями Па;
- механический КПД гидроцилиндра =095.
Перепад давления МПа принимают равным:
где РН – номинальное давление в гидросистеме МПа.
Принимаем равным 14 МПа.
Определим диаметр поршня из условия неразрывности потока. Так как у большинства гидроцилиндров рабочей полостью является поршневая то диаметр D мм определим по формуле:
где - действительная подача насоса м3с;
V – скорость штока гидроцилиндра мс.
Скорость штока рекомендуется принимать равной 01 мс.
Найдём средний диаметр:
По ОСТ 22-1417-79 выбираем гидроцилиндры с диаметром поршня 110 мм.
Ход штока для каждого гидроцилиндра принимаем из условия выполнения необходимых технологических операций. Гидроцилиндры всех механизмов приведены в таблице 2.3.
Таблица 2.3 – Обозначение гидроцилиндров
Обозначение гидроцилиндров по ОСТ 22-1417-79
Определим действительную скорость штока Vд мс :
Sэф – эффективная площадь поршня м2.
Для поршневой рабочей полости эффективная площадь Sэф м2 определяется по формуле:
Тогда действительная скорость равна:
Определяем отклонение действительной скорости штока:
Данное расхождение в скорости является приемлемым так как допустимая разбежка равна 10%.
4.4 Подбор насосов. Определим требуемую подачу насоса исходя из максимального расхода жидкости в контуре. Из расчетов видно что максимальный расход рабочей жидкости Q м3с будет при подачи в поршневую полость гидроцилиндра стрелы и будет равна:
где hОЦ- объемный КПД гидроцилиндра;
V- заданная скорость движения гидроцилиндра;
z- число параллельно установленных гидроцилиндров;
Максимальная подача для гидроцилиндра стрелы равна:
Рабочий объём qНТ cм3 определяем по формуле:
где nн – частота вращения насоса;
- объемный КПД привода.
Номинальное давление в гидросистеме принимаем стандартное для тракторов МТЗ равное 16 Мпа.
Частоту вращения вала насоса принимаем равной номинальной частоте коленчатого вала двигателя т.е. =1920 мин-1 (=32 с-1) с учетом того что =096 получим:
По номинальному давлению и рабочему объёму [5] выбираем насос НШ 310 имеющий следующую характеристику:
рабочий объём см3: 56;
давление на выходе МПа:
частота вращения вала с-1:
номинальная подача дм3с: 144;
номинальная потребляемая мощность кВт: 262;
С целью унификации и снижения затрат на содержание и ремонт для второго контура принимаем такой же насос как и для первого контура т.е. НШ310:
Проверим обеспечивает ли выбранный насос расход потребляемый гидроцилиндрами. Расход гидроцилиндров Qц дм3с определяется по формуле:
где V – скорость штока гидроцилиндра мс;
D – диаметр цилиндра мм;
- объёмный КПД гидроцилиндра =098.
Так как все гидроцилиндры имеют одинаковую скорость и диаметр то расход будет одинаков:
Действительную подачу насоса Qнд дм3с уточняем по формуле:
где – действительный рабочий объём насоса дм3;
- действительная частота вращения вала насоса с-1;
- объёмный КПД насоса =094.
Данный насос вполне удовлетворяет потребностям гидросистемы по расходу т.е. дм3с.
4.5 Определение внутренних диаметров гидролиний скоростей движения жидкости. Расчёт трубопроводов гидросистемы произведём для гидролинии гидроцилиндра стрелы так как они требуют большую пропускную способность.
Определение скоростей движения жидкости по трубопроводам произведем в соответствии со значениями предельных скоростей указанными в таблице 2.2
Минимальный внутренний диаметр dр м определяется по формуле:
где QНД – действительный расход жидкости дм3с;
[V] – допускаемая средняя скорость движения жидкости на участке мс.
Допускаемую скорость рабочей жидкости принимаем равной 5 мс.
Диаметр трубопровода полученный при расчете округляем до ближайшего стандартного (d=20 мм) по ГОСТ 16516-80. В целях унификации диаметры остальных трубопроводов принимаем такого же диаметра. Длина трубопроводов определяется исходя из расположения на машине.
Определим действительные скорости движения жидкости во всасывающей
напорной и сливной гидролиниях по формуле:
где d – действительное значение внутреннего диаметра гидролинии м.
Скорость меньше допускаемой поэтому выбранный диаметр трубопроводов удовлетворяет необходимому условию.
4.6 Выбор гидроаппаратов. Гидроаппаратуру (распределители обратные клапаны гидрозамки предохранительные клапаны и др.) выбирают по условному проходи и номинальному давлению. Дополнительным параметром для гидроаппаратуры является номинальный расход жидкости.
Выбор будем производить согласно рекомендациям [5].
Выбор рабочей жидкости.
В качестве рабочей жидкости принимаем масло ВМГЗ (ТУ 38-101479-74) предназначено для внесезонной эксплуатации в строительных дорожных коммунальных лесозаготовительных и других мобильных машинах с гидроприводом и в промышленном гидрооборудовании. Температурный интервал использования масла от минус 43 до плюс 35 0С. Кинематическая вязкость при температуре 50 0С 10-5 м2с. Применение гидравлического масла ВМГЗ позволяет значительно расширить географическую зону надёжной эксплуатации машины отказаться от использования более 110 сортов масел созданных для других целей. Срок эксплуатации масла без замены составляет 3500-4000 ч. работы т.е. в 2 – 3 раза превышает срок эксплуатации других неспециальных масел.
Выбор направляющих гидроаппаратов.
В качестве направляющих гидроаппаратов выбираем гидрораспределители рассчитанные на номинальное давление 16 МПа (ОСТ 22-829-74). Для управления гидроцилиндрами стрелы рукояти и ковша принимаем распределитель VD8A-1D270.
Для гидроцилиндров поворота и аутригеров:VD8-1D270.
Для гидроцилиндров погрузочного оборудования стандартный гидрораспределитель устанавливаемый на базовой машине Р80-34-222.
Для фиксации рамки принимаем блок фиксаторов ТУ 20-344-99.
Для исключения утечек жидкости из поршневых полостей гидроцилиндров выносных опор с целью обеспечения устойчивого положения экскаватора в период копания устанавливаются гидрозамки 61800.
Для уменьшения скорости опускания отвала и избежания его падения при
разрушении трубопровода устанавливают дроссель с обратным клапаном 62800.
Выбор фильтрующих элементов осуществляем из необходимости обеспечения тонкости фильтрации не более 40 мкм так как в гидросистеме используются шестерёнчатые насосы и пропускной способности не менее 200 лмин. Выбираем фильтр 1.2.40-250.63 (ОСТ 22-883-75).