Проектирование прицепного катка на пневмошинах

колесо.dwg

Ширина уплотняемой полосы
Толщина уплотняемой полосы
с независимой подвеской
Техническая характеристика
Технические требования

титул-содер.doc

Министерство образования РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Ивановская государственная архитектурно-строительная академия
Автомобильно-дорожный факультет
Курсовой проект по дисциплине «Строительные и дорожные машины»
На тему «Проектирование прицепного катка на пневмошинах»
Принял: Данилин А. П.
Рабочие характеристики проектируемой машины 5
Характеристики уплотняемой поверхности 6
Выбор основных размеров элементов машины 7
Расчет рабочего органа- колеса . 8
1 Для рабочего режима .9
2 Для транспортного режима . .10
Расчет производительности катка .11
Расчет катка на устойчивость .. ..13
1 Коэффициент устойчивости для транспортного режима .. ..13
2 Коэффициент устойчивости для рабочего режима 14
Проектирование привода рабочего органа .. ..16
Проектирование узла подшипника колеса .. ..17
Заключение .. . ..18
Литература . .. ..19
Проектирование прицепного катка на пневмошинах

РПЗ.doc

Рабочие характеристики проектируемой машины 5
Характеристики уплотняемой поверхности 6
Расчет основных размеров элементов машины .. 7
Расчет рабочего органа - кулачка .. .. ..9
Расчет производительности катка ..12
Расчет катка на устойчивость ..14
Проектирование привода рабочего органа 17
Проектирование узла качения барабана катка ..18
Целью курсового проекта является расчет прицепного катка на пневмошинах
Применяемые для уплотнения грунтов гравийных смесей путем послойного
уплотнения дорожных покрытий и оснований.
Долговечность и устойчивость земляных сооружений возведенных на грунтах зависят от качества уплотнения от правильного выбора и использования уплотнительного оборудования определяемого характером грунтов и условиями производства работ.
В данной курсовой работе разрабатывается каток массой 16 тонн на пневмошинах с независимой подвеской прицепной конфигурации с 9 колесами.
При этом должны быть решены следующие задачи:
- выбор основных размеров элементов машины;
- тяговый расчет машины;
- расчет на устойчивость;
- расчет рабочего органа;
- расчет производительности;
- проектирование привода рабочего органа;
- проектирование узла подшипника;
- чертеж катка (общий вид);
- чертеж пневмоколеса с узлом подвески
РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЕКТИРУЕМОЙ
В качестве машины – прототипа взят прицепной пневмоколесный каток марки ДУ-39 который имеет следующие технические характеристики:
-тип катка с независимой подвеской;
-тягач гусеничный трактор;
-вес катка без балласта кг 6300;
-вес катка с балластом кг 16000;
-ширина укатываемой полосы м 27;
-толщина укатываемой полосым 045;
-скорость передвижения мс:
ХАРАКТЕРИСТИКИ УПЛОТНЯЕМОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Проектируемый каток предназначен для послойного уплотнения грунтов несвязанных грунтов I категории грунтов II и III категории (связанных суглинков). Причем влажный грунт уплотнению таким образом не подлежит из-за повышенного налипания грунта на рабочий орган. Применяется для строительства дорог автомобильных аэродромных и других инженерных сооружений.
Уплотнение грунтов достигается укаткой. При этом происходит уплотнение под статическим уплотнением веса тяжести перекатываемого катка по поверхности уплотняемого материала. В результате чего слой материала преобретает остаточную деформацию h. Эта деформация по мере увеличения плотности будет уменьшаться и к концу укатки будет приближаться к нуля. Дальнейшее увеличение плотности материала может быть достигнуто увеличением нагрузки на каток. Схема уплотнения грунта представлена на рисуне 1.
Рисунок 1-Схема уплотнения грунта
ВЫБОР ОСНОВНЫХ РАЗМЕРОВ ЭЛЕМЕНТОВ МАШИНЫ
Определяем основные размеры прицепного катка на пневмошинах с
Независимой подвеской колеса.Основные размеры элементов машины
Представлены на рисунке 2.
Рисунок 2- Основные размеры элементов машины
РАСЧЕТ РАБОЧЕГО ОРГАНА -КОЛЕСА
Прицепные пневмоколесные катки выпускаются: с жесткими креплениями колес осей к раме и общим балластным кузовом с независимым креплением колес осей.
Подвеска колес имеет большое значение. Если колеса закреплены на осях так что их смещение друг относительно друга является невозможным то при наезде даже одного колеса на незначительное препятствие оно будет перегружено. В этих случаях обычно шины не выдерживают перегрузки и выходят из строя. Поэтому подвеска колес должна быть не зависимой при которой каждое колесо может перемещаться в вертикальной полости независимо от остальных. Принципиальна схема независимой подвески колес представлена на рисунке 3
Рисунок 3-Принципиальная схема независимой подвески колес
По аналогии с существующими катками принимаем величину отклонения колеса от средней опорной поверхности катка по вертикали в пределах плюс минус 10 см.На каждое колесо катка в работе приходится нагрузка GН которая определяется по формуле
где Gт.р.- вес катка в рабочем состоянии кг;
n – количество колес;
g– ускорение свободного падения мс2;
Тяговый расчет ведется для проверки способности тягача двигать каток в условиях наибольшей нагруженности и для нахождения наибольшей потребной мощности двигателя тягача. Из [1] сила тяги
где F1 – сопротивление грунта перекатыванию;
F2 – сопротивление от уклона дороги;
F3 – сопротивление разгону;
F4 – сопротивление сдвиганию грунта при повороте.
1 Для рабочего режима
где - масса катка кг;
- коэффициент сопротивления перекатыванию. По [1] . Выберем согласно рекомендациям
где - предельный уклон дороги. По [5] . Выберем согласно рекомендациям
где - рабочая скорость движения катка мс;
- время разгона с. По [1]
где - коэффициент характеризующий сдвиг грунта в площадке контакта. По [1] . Выберем согласно рекомендациям
2 Для транспортного режима
Расчет тяговых усилий ведется по тем же расчетным формулам коэффициенты не изменяются. Изменятся величины:
Выбор базовой машины производим по тяговому усилиюнеобходимому для движения прицепного катка при рабочем режиме так как онобольше чем при транспортном .При выборе базовой машины должно выполнятся условие
где --номинальная тяга базовой машиныН;
Выбираем гусеничный трактор Т-180 с номинальной тягой Рб.м.=150000 Н
Условие (8) выполняется.
РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ КАТКА
Суть расчета производительности катка состоит в том что бы определить число проходов по уплотняемому грунту за конкретный промежуток времени до необходимой плотности грунта. Расчет проводим для промежутка времени равного одному часу. Схема производительности представлена на рисунке 4.
Рисунок 4-Схема производительности
Глубина уплотнения составляет 450 мм для грунтов I категории и 250 мм для грунтов III категории [4]. Эта глубина уплотняется за несколько проходов за один проход уплотняется порядка 60 мм. Число проходов для грунтов I категории составляет 8-10 для грунтов III категории 4-6.
Циклическая производительность Пцикл м3ч определяется по формуле
где H – глубина уплотнения м;
B – ширина уплотняемой полосы м;
Lцикл – длина уплотняемой полосы за один цикл м.
Длина уплотняемой полосы за один цикл м для I категории грунта определяется по формуле
где - рабочая скорость мс ;
где - рабочая скорость мс .
=0.45·2.250450=455 м3ч
=0.25·2.250630=354 м3ч
РАСЧЕТ КАТКА НА УСТОЙЧИВОСТЬ
Потеря устойчивости выражается в опрокидывании или скольжении катка. Более вероятно и поэтому более нарушение поперечной устойчивости возникающее под действием боковых сил – центробежной и силы тяжести.
На рисунке 5 показано два положения на кривой постоянного радиуса R м.
Каток B движется по внутреннему каток А – по внешнему краю дороги.
Рисунок 5 - Силы действующие на каток
Разложим силу веса G на силу Gz нормальную к плоскости дороги и силу Gy параллельную этой плоскости. Боковую составляющую Рц центробежной силы разложим по этим же направлениям на Рц.у и Рц.z.
У катка А движущегося по внешнему краю дороги силы Рц.у и Gz действуя в одном направлении складываются. Вероятность потери устойчивости катка А больше чем у катка Б. Делаем расчет устойчивости катка А.
По предварительным расчетам центр тяжести находится на высоте 09 м. Опрокидывание будет происходить вокруг точки К.
1 Коэффициент устойчивости для транспортного режима
Определим величину центробежной силы Рц Н предполагая что наибольшая транспортная скорость V=83 мс
Задаемся допустимым значением угла поворота колес b=40° Rп - радиус поворота м находим по формуле
где L-база катка м L=36 м.
Угол наклона полотна дороги принимаем a=12°.
Расчет остальных действующих на каток сил ведется следующим образом:
где - масса катка в транспортном режиме кг
Коэффициент устойчивости в транспортном режиме находим по формуле
где - расстояние от точки К до середины катка м.
Таким образом на скорости 83 мс каток устойчивт.к где по [1]. Следовательно проектируемый каток с такой транспортной скоростью будет устойчив.
2 Коэффициент устойчивости для рабочего режима
Максимальная рабочая скорость – V=1 мс.
Масса катка в транспортном режиме
Таким образом на скорости 01 мс каток устойчивт.к . Следовательно проектируемый каток с такой рабочей скоростью будет устойчив.
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИВОДА РАБОЧЕГО ОРГАНА
Т.к. при трогании и движении катка возникают высокие динамические нагрузки целесообразно спроектировать сцепку с демпфирующим элементом. В процессе проектирования был предложен вариант со сдвигающейся проушиной сцепки 1 (рисунок 6) которая соединена со стержнем 2 который в свою очередь проходит через отверстие в дышле 3. На стержень одета пружина 6 которая одним своим концом упирается в дышло а другим - в опорную шайбу 4. Шайба крепится на стержне гайкой 5(на стержне нарезана резьба). Таким образом при страгивании с места или при движении катка под действием нагрузок пружина сжимается и разжимается чем и вызывается демпфирование.
Рисунок 6 – Сцепка с пружинным демпфером
ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛА ПОДШИПНИКА КОЛЕСА
При проектировании данного узла было учтено что этот узел является наиболее нагруженным поэтому был выбран роликовый конический подшипник качения 1(рисунок 7) [1]. Подшипник сажается с натягом на вал 2 на который накладывается прокладка 3. Эта прокладка выполняет роль пыльника а также препятствует свободной выпрессовке подшипника. После пыльника устанавливается втулка 4она не дает подшипнику свободно перемещаться по концу вала. Вал крепится к вилке с помощью конического штифта5.
Рисунок 7 – Узел подшипника колеса
В результате выполненной курсовой работы были спроектированы основные узлы прицепного катка на пневмошинах с независимой подвеской колеса а также проведены расчеты по его производительности устойчивости .
В ходе проектирования было изучено устройство рабочего органа привода и принцип их действия.
Хархута Н.Я. Машины для уплотнения грунтов. Л. «Машиностроение» 1973 с.176.
Домбровский Н.Г. Гальперин М.И. Строительные машины (в2-х ч.):
Учеб для студентов вузов обучающихся по спец. «Строительные и дорожные машины и оборудование» М.: Высш. Школа 1985.
Анурьев В.И. Справочник конструктора машиностроителя: В 3-х т. Т.3 – 6-е изд.перераб. и доп. – М.: Машиностроение 1982. - 576с. ил.
Абрамов Н.Н. Курсовое и дипломное проектирование по дорожно-строительным машинам. Учеб. Пособие для студентов дорожно-строительных вузов. М.: Высш. школа 1972. – 120с.
Вайсон А.А. Cтроительные и дорожные машины - М.: Машиностроение 1975

Спец1 .doc

Расчётно - пояснитель-
Подвеска пневмоколеса
Каток прицепной на пневмошинах