Корчеватель-рыхлитель

Ковш с корчевателем _ КП-08.00.00.000 ВО.spw

Палец.cdw

Крепёжный элемент.cdw

Втулка.cdw

Контр-гайка.cdw

Ковш с корчевателем Сборочный чертёж.cdw

Технические требования:
Крепёжный элемент"Рогатка" во время транспортировки и работы
необходимо обворачивать резьбовые соединения прорезиненой тканью и
закреплять её с обеих сторон хомутами
Резьбовые соединения должно смазывать Литол-24 ГОСТ 21150-2017

Планка.cdw

Корчеватель.docx

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Тверской государственный технический университет (ТвГТУ)
Кафедра: строительные дорожные машины и оборудование
По дисциплине «Теория Наземно-транспортных Технологических Маши»
Тема: «Корчеватель-рыхлитель»
Конструкторская часть
1 Расчёт основных параметров корчевателя
1.1. Выбор главных параметров машины 16
2 Тягово-мощностной расчёт корчевателя 17
3 Расчёт производительности корчевателя 19
4 Расчет на прочность
4.1 Расчет на прочность стойки зуба 20
4.2 Расчёт рамы корчевателя 21
Список использованных источников 25
Грандиозные масштабы дорожного строительства в современном мире требуют непрерывного увеличения выпуска специализированных дорожных машин современной конструкции комплексной механизацией автоматизацией строительного производства. Использование этих машин обеспечивает достижение необходимой производительности труда и выполнение задач поставленных перед дорожниками-строителями.
Для конструирования освоения производства и организации правильной эксплуатации машин для земляных работ требуется большое количество инженерных кадров подготовка которых осуществляется рядом вузов страны по специальности “Строительные и дорожные машины и оборудование”.
Интенсивное развитие строительного производства и сокращения сроков ввода в эксплуатацию новых жилых домов заводов и фабрик железных и автомобильных дорог газо- нефтепроводов требуют ускоренного выполнения больших объёмов и комплексной механизации земляных работ значительную долю которых выполняют бульдозеры бульдозеры – рыхлители бульдозеры – погрузчики скреперы и грейдеры.
Отраслью строительного и дорожного машиностроения проводится работа по усовершенствованию конструкций бульдозеров бульдозеров – рыхлителей бульдозеров – погрузчиков скреперы и грейдеров улучшению технико-экономических показателей повышению единичной мощности гидрофицированию управления увеличению надёжности и ресурса в эксплуатационных условиях облегчению технического обслуживания и ремонта улучшению условий труда машиниста и эргономических показателей.
В данном курсовом проекте будет рассмотрена такая дорожная машина как – корчеватель-рыхлитель на базе трактора Б-10М. Он применяется для корчевки пней уборки с дорожной полосы: камней пней корней кустарника и мелкого леса. Они обычно используются в комплекте с другими машинами- бульдозерами.
Задача курсового проекта состоит в закреплении теоретических знаний студентов и выработки навыков самостоятельного расчёта и проектирования машин.
В качестве базовой машины используется бульдозер Челябинского тракторного завода (ЧТЗ) Б-10М.
Рисунок 1-Исходные данные базовой машины
Таблица 1- Сопротивление пней корчеванию
МПК A01G 2306 (2006.01)
Корчеватель работает следующим образом.
При поступательном движении агрегата подрезающий нож заглубляется на заданную глубину регулируемую опорными колесами и производится подрезание в горизонтальном и вертикальном направлениях слоя почвы и корней пней в пределах своей ширины захвата за счет силы тяги трактора развиваемой его движителями (гусеничными колесными или комбинированными). При встрече с корнями большого диаметра что имеет место при корчевании пней имеющих мощные корневые лапы (дуб клен и др.) или центральный корень большого диаметра (осина сосна и др.) когда силы тяги не достаточно то для предотвращения буксования движителей тракторист-оператор останавливает агрегат и приводит в действие гидроцилиндры 14 которые реализуют часть мощности двигателя через гидросистему трактора создают дополнительную силу производят поворот верхних рычагов стоек подрезающей скобы назад а нижние рычаги вместе с подрезающим ножом вперед т.е. из положения I в положение II (фиг.1). В результате происходит перерезание крупных корней после чего скоба возвращается в исходное положение до касания верхних рычагов упоров 15 с помощью которых регулируется угол вхождения подрезающего ножа в почву. Если силы развиваемой гидроцилиндрами 13 не достаточно то используется комбинированный вариант включаются дополнительно движители трактора создающие силу тяги. В результате мощность двигателя трактора одновременно используется по двум каналам - через движители и вал отбора мощности или его гидросистему. Подрезанный слой почвы вместе с пнем перемещается по поверхности ножа и поступает на подъемники 8 поднимаясь по ним вверх происходит крошение пласта и частичное очищение пня от почвы а затем попадает под действие бил 12 вращающегося ротора 11 где производится окончательная очистка пня от почвы и выброс его на поверхность.
При работе на вырубках естественных лесов где пни размещены хаотично непрерывный процесс корчевания пней исключен. В этих условиях процесс корчевания пней происходит следующим образом. За 15-2 м до пня в процессе движения агрегата производится заглубление скобы подвод ножа под пень и перерезание корней до возникновения пробуксовки движителей трактора. Включают гидроцилиндры поворота скобы и одновременно с поступательным движением агрегата осуществляют полную подрезку корней и его извлечение подъемниками и билами ротора на поверхность после чего корчеватель переводят в транспортное положение. На заглубление скобы перерезание корней пня извлечение его и выход скобы из почвы требуется не более 3 м.
Корчеватель включающий раму механизм навески опорные колеса подрезающую скобу дополнительную раму с ротором гидромеханизмы управления дополнительной рамой с ротором отличающийся тем что стойки подрезающей U-образной скобы соединены с рамой шарнирно выполнены в виде двухплечих гидроуправляемых рычагов позволяющих направлять часть мощности двигателя трактора для поворота подрезающей скобы и перерезания крупных корней разных пород одновременно усиливая движущую силу агрегата создаваемую движителями трактора.
Рисунок 2 –Корчеватель RU 2 537 558 C1 (Вид справа)
Рисунок 3 –Корчеватель RU 2 537 558 C1 (Вид сверху)
Изобретение относится к рабочим органам машин для производства культуртехнических работ в частности к рабочим органам корчевателей. Целью изобретения является повышение эффективности работы рабочего органа корчевателя путем снижения необходимого усилия привода двуплечих рычагов корчевателя. В процессе корчевания пень зажимается клещевым захватом при помощи дополнительного рычага управляемого гидроцилиндром. Движением базовой машины в направлении противоположном пню создающим крутящий момент производится надрыв корней с одной стороны пня. Поворотом двуплечих рычагов осуществляется окончательное извлечение пня. Новым является: наличие дополнительного управляемого гидроцилиндром рычага обеспечивающего возможность захвата и предварительного надрыва корней с одной стороны пня. Предлагаемый рабочий орган обеспечивает эффективную работу машины при выполнении корчевания одиночных пней за один подход с использованием меньшего усилия.
Изобретение относится к рабочим органам машин для производства культуртехнических работ в частности к рабочим органам корчевателей.
Известен корчеватель включающий раму домкраты с расположенным между ними корчующим челюстным захватом [1].
Недостатком данного рабочего органа является вертикальное направление усилия корчевания пней создаваемое подъемом рабочего органа домкратами так как корчеванию вертикальным усилием соответствует максимальное сопротивление пней корчеванию.
Наиболее близким техническим решением к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является корчеватель включающий толкающую раму брус с корчующими клыками гидроцилиндры подъема и опускания рамы и гидроцилиндры поворота корчующих зубьев [2].
Недостатком такого рабочего органа является направление усилия корчевания не обеспечивающее минимального сопротивления корчеванию со стороны пня а так же создание небольшого корчующего момента из-за малого расстояния между точкой приложения корчующего усилия и осью поворота пня.
Целью изобретения является снижение необходимого усилия привода двуплечих рычагов корчевателя за счет предварительного надрыва корневой системы у выкорчевываемого пня.
Поставленная цель достигается тем что в рабочем органе корчевателя включающем двуплечие рычаги с корчующими клыками установлен дополнительный управляемый гидроцилиндром рычаг обеспечивающий возможность захвата и предварительного надрыва корней с одной стороны пня.
На чертеже изображен корчеватель (вид сбоку).
Корчеватель состоит из стрелы 1 навешенной на базовую машину 2 гидроцилиндров 3 и 4 управления стрелой и рукоятью 5 гидроцилиндров 6 и 7 управления двуплечими рычагами 8 и дополнительным рычагом 9 а также рамы 10.
В процессе корчевания рабочим органом корчевателя гидроцилиндром поворачивают дополнительный рычаг и производят захват пня. Движением корчевателя от пня осуществляется его наклон и надрыв корней с одной стороны а поворотом двуплечих рычагов - пень извлекается на поверхность.
Предлагаемый рабочий орган обеспечивает эффективную работу машины при выполнении корчевания одиночных пней за один подход с использованием меньшего усилия.
Источники информации
Авторское свидетельство СССР №441010 A 01 g 2306 1973.
Авторское свидетельство СССР №422384 кл. 45 f 2306 1965.
Формула полезной модели
Рабочий орган корчевателя включающий двуплечие рычаги с корчующими клыками отличающийся тем что содержит дополнительный управляемый гидроцилиндром рычага обеспечивающий возможность захвата и предварительного надрыва корней с одной стороны пня.
Рисунок 4 –Корчеватель RU 64 474 U1(Вид справа)
Полезная модель относится к лесной технике и может применяться для проведения корчевания садовых деревьев. Задачами создания данной полезной модели - является повышение производительности корчевания пней размещенных рядами. Техническим результатом достигнутым при реализации полезной модели является обеспечение скоростной корчевки пней деревьев расположенных преимущественно рядами. Решение указанных задач достигнуто в корчевателе включающем основную раму поворотную раму с корчующими клыками к которой прикреплен гидроцилиндр соединяющий ее с основной рамой тем что рама установлена на двух металлических колесах клыки выполнены с возможностью ограниченного взаимного перемещения и поворота при возникновении неравномерной нагрузки на них. На основной раме может быть выполнен силовой элемент и гидроцилиндр соединен с силовым элементом и поворотной рамой при помощи верхнего и нижнего шарнира соответственно. Гидроцилиндр может быть установлен под углом к вертикальной плоскости проходящей через продольную ось корчевателя. Клыки могут быть установлены веером друг относительно друга. Угол между соседними клыками может составляет от 7 до 15 град. Клыки могут быть выполнены С-образной формы. Может быть выполнено нечетное число клыков но не мене трех. Клыки могут быть установлены на общей оси. В качестве общей оси может быть применен трос. Между клыками могут быть установлены пружинные компенсаторы. 1 с. п-кт ф.-лы 9 зав. п-ов илл. 18.
Полезная модель относится к рабочим органам машин для производства культуртехнических работ в частности к корчевателям предназначенным для выкорчевывания пней размещенных рядами. Может использоваться в садах и полосах лесонасаждения.
Известен корчеватель по А. Св. СССР №441010 МПК A01G 1006 опубл. 1973 г. включающий раму домкраты с расположенным между ними корчующим челюстным захватом.
Этот корчеватель содержит челюсти захвата привод поворота челюстей захвата установленный внутри рамы устройства. Привод захвата выполнен в виде силового цилиндра с двумя штоками имеющими на концах пальцы.
Недостатком данного корчевателя является низкая производительность выкорчевывание одиночных пней простои при переходе от одного пня к другому вертикальное направление усилия корчевания пней создаваемое подъемом рабочего органа домкратами так как корчеванию вертикальным усилием соответствует максимальное сопротивление пней корчеванию.
Известен корчеватель по А. Св. СССР №42386 кл. 45F 2306 опубл. 1965 г. включающий толкающую раму брус с корчующими клыками гидроцилиндры подъема и опускания рамы и гидроцилиндры поворота корчующих зубьев.
Известен корчеватель по патенту РФ на полезную модель №64474 МПК A01G 23406 опубл. 10.07.2007 г. прототип.
Этот корчеватель содержит двуплечие рычаги с корчующими клыками дополнительный управляемый гидроцилиндром рычаг обеспечивающий возможность захвата и предварительного надрыва корней с одной стороны пня.
Недостатки низкая производительность неприспособленность для выкорчевывания пней размещенных рядами и низкая прочность и малая надежность при интенсивной эксплуатации.
Задачами создания полезной модели является обеспечение прочности надежности и большого ресурса корчевателя при интенсивной эксплуатации.
Технические результат обеспечение более равномерного распределение нагрузки возникающей при извлечение пня на максимально возможное число элементов конструкции.
Решение указанных задач достигнуто в корчевателе характеризующемся тем что он имеет навешенную н базовую машину и установленную на колесах основную раму с силовым элементом поворотную раму шарнирно соединенную с основной рамой и гидроцилиндр установленный под углом к вертикальной плоскости проходящей через продольную ось корчевателя и шарнирно соединяющий между собой силовой элемент и поворотную раму причем на поворотной раме закреплены клыки «С»-образной формы и подрезающий нож клыки размещены веером для охвата выкорчевываемого пня оптимальный угол между соседними клыками равен 7-15° клыки установлены на общей оси с возможностью их взаимного поворота и перемещения на небольшой угол и между соседними клыками установлены пружины для обеспечения их ориентации при сборке взаимном перемещении при неравномерных боковых нагрузках во время корчевания и для гашения вибронагрузок при этом для создания симметричной нагрузки на корчеватель число клыков должно быть нечетным но не менее трех.
Гидроцилиндр может быть соединен с силовым элементом и поворотной рамой при помощи верхнего и нижнего шарнира соответственно. В качестве общей оси может быть применен трос.
Корчеватель характеризующийся тем что он имеет навешенную на базовую машину и установленную на колесах основную раму с силовым элементом поворотную раму шарнирно соединенную с основной рамой и гидроцилиндр установленный под углом к вертикальной плоскости проходящей через продольную ось корчевателя и шарнирно соединяющий между собой силовой элемент и поворотную раму причем на поворотной раме закреплены клыки «С»-образной формы и подрезающий нож клыки размещены веером для охвата выкорчевываемого пня оптимальный угол между соседними клыками равен 7-15° клыки установлены на общей оси с возможностью их взаимного поворота и перемещения на небольшой угол и между соседними клыками установлены пружины для обеспечения их ориентации при сборке взаимном перемещении при неравномерных боковых нагрузках во время корчевания и для гашения вибронагрузок при этом для создания симметричной нагрузки на корчеватель число клыков должно быть нечетным но не менее трех.
Корчеватель по п. 1 отличающийся тем что гидроцилиндр соединен с силовым элементом и поворотной рамой при помощи верхнего и нижнего шарниров соответственно.
Корчеватель по п. 1 отличающийся тем что в качестве общей оси применен трос.
Рисунок 5- Корчеватель RU 165 230 U1 (Вид Справа)
1.1 Выбор главных параметров машины
Техническая характеристика корчевателя на базе бульдозера Б-10М:
- мощность двигателя Nдв = 1397 кВт;
- максимальное тяговое усилие Тдв = 1676 кН;
- угол корчевания при наибольшем заглублении ;
- задний угол въезда ;
- габаритные размеры:
~ длина L = 7220 мм;
~ ширина B = 3310 мм;
~ высота H =3250 мм;
- масса корчевателя с базовым трактором 20345т;
- масса корчевателя 800 кг.
Основные параметры корчевателя :
- максимальное заглубление зуба ниже
опорной поверхности гусениц hma
- наибольшая ширина наконечника bma
- расстояние от кромки наконечника зуба
до оси ведущей звездочки трактора Lн =2420 мм.
Расстояние от нижней точки рамы до опорной поверхности при максимальной глубине корчевания должно быть не менее Lp=(065..075)hmax=0.7450=315мм.
- вперед Vв = 2.58 10.4 кмч;
- назад Vн = 2.58 10.2 кмч.
Число зубьев принимаем z = 5 .
Рациональная глубина корчевания: hк =300мм
Глубину зоны развала принимаем по зависимости h1=(065..085)hк=225мм.
2 Тягово-мощностной расчёт корчевателя
При работе корчевателя возникают следующие сопротивления[1.стр 217]:
Сопротивление перемещению машины как тележки:
- вес навесного оборудования;
f – коэффициент сопротивления движению гусениц трактора (f = 008..015);
Сопротивление рыхлению грунта :
где к- коэффициент сопротивления рыхлению грунта(к= 100 200);
b- ширина отвалаb=3.31 м;
h- глубина рыхления зубьямиh=0.3 м;
- коэффициент неполноты рыхления учитывающий что часть грунта между зубьями остается неразрыхленной =0.4 0.6
Сопротивление волочению кустарников и т. п. по грунту :
где - вес кустарника деревьев и т.д.( кг);
- коэффициент сопротивления перемещению кустарника и т.д. (=0.4 0.5).
Сила тяга необходимая для перемещения корчевателя определяется как сумма всех сопротивлений:
Сила тяги по сцеплению:
где СЦ – коэффициент использования веса базовой машины с оборудованием по сцеплению для гусеничного промышленного трактора СЦ=090;
Gсц – сцепной вес машины в рабочем состоянии (вес рыхлителя);
Уравнение тягового баланса:
Подставив полученные значения получим:
Следовательно условие движения выполняется.
Определим требуемую мощность двигателя корчевателя:
где рабочая скорость движения корчевателя;
КПД силовой передачи;
Сравним эту мощность с мощностью двигателя установленного на базовой машине: кВт. Из этого следует что мощности двигателя установленного на корчевателе достаточно.
3 Расчёт производительности корчевателя
При рыхлении грунтов производительность рыхлителя зависит от объема разрыхленного грунта скорости передвижения рыхлителя при рабочем и холостом ходах. Времени на развороты и опускание зуба рыхлителя а также от применяемой схемы рыхления. Объем одновременно разрыхляемого грунта зависит от глубины рыхления шага между зубьями глубины рыхления и длины заезда.
Техническая производительность навесного корчевательного оборудования:
где V – объем кустарника пней и т.д. перемещаемых отвалом м3 (V=);
Кв – коэффициент использования машины по времени (Кв = =0.8 0.85);
Кукл – коэффициент учитывающий влияние уклона местности на производительность(Кукл =1 1.33)
ТЦ – продолжительность цикла с;
Продолжительность цикла корчевания:
где tЗ – время необходимое для заглубления и выглубления зуба корчевателя в грунт. Определяется в зависимости от скорости движения штока гидроцилиндра и хода штока:
с – время рабочего хода при длине пути корчевания
м и при скорости корчевания мс;
tП =25с – время затраченное на два поворота корчевателя.
Часовая эксплуатационная производительность:
где КТ =06 – коэффициент перехода от технической производительности к эксплуатационной.
4.1 Расчет на прочность стойки зуба
Рисунок 6 - Расчетная схема зуба
Горизонтальная составляющая сопротивления грунта корчеванию:
где КД – коэффициент динамичности(КД =1.5).
Вертикальная составляющая сопротивления грунта корчеванию:
Расчет на прочность стойки зуба проведем из условия прочности по напряжениям изгиба:
где -допускаемое напряжение изгиба =350МПа;
M- изгибающий момент определяемый по формуле:
W-момент сопротивления сечения изгибу определяется для прямоугольного сечения:
где b-толщина стойки зубаb=40мм;
h-ширина стойки h=316 мм.
Находим напряжения действующие на стойку зуба:
Условие прочности выполнено.
4.2 Расчёт рамы корчевателя
Рисунок 7- схема рамы
При выполнении данного курсового проекта были закреплены знания полученные за прошедший период обучения не только по дисциплине Модуль «Теория наземно-транспортные технологические машины» но и по сопротивлению материалов строительной механике.
Целью данного курсового проекта является проектирование корчевателя-рыхлителя с последующей модернизацией навесного рабочего оборудования.
В ходе решения поставленной передо мной задачи был получены навыки проектирования позволяющие обеспечить необходимый технический уровень надежность и долгий срок службы машины.
Опыт и навыки полученные в ходе выполнения курсового проекта будут востребованы при выполнении дипломного проекта.
Список использованных источников
1 Алексеева Т.В. Артемьев К.А. Бромберг А.А. и др. Дорожные машины. Часть 1. Машины для земляных работ. Изд. 3-е перераб. и доп. М. “Машиностроение” 1972 504 стр.
Иванов М. Н. Детали машин. Учебник для студентов вузов. Изд. 5-е перераб. М.: Высшая школа 1991-383 с.: ил.
Строительные и дорожные машины : учеб. пособие для студ. Высш. учеб. заведений К.К. Шестопалов. – М. :Издательский центр «Академия» 2008- 384с