Модернизация бульдозера т 180

Содержание

Содержание

Введение

1. Общая часть

1.1 Обзор способов разработки грунтов

1.2 Обзор и анализ зарубежных и отечественных машин и конструкций

1.2.1 Бульдозеры отечественного производства

1.2.2 Бульдозеры зарубежных производителей

1.2.3 Анализ рыхлителей

1.2.4 Анализ показателей бульдозеров с рыхлителя

1.2.5 Постановка вопроса курсового проектирования

1.2.6 Назначение, область применения и техническая характеристика машины

1.2.7 Обзор существующей конструкции рыхлителя

2. Специальная часть

2.1 Выбор основных параметров рыхлителя

2.2 Тяговый расчет рыхлителя

2.3 Расчет мощности привода базовой машины

2.4 Проверка рыхлителя на устойчивость

2.5 Расчет производительности рыхлителя

3. Прочностные расчеты

3.1 Расчет на прочность рыхлителя

3.2 Расчет на прочность элемента соединения

3.3 Расчет зуба на прочность

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Наиболее распространённым и трудоёмким видом строительных работ являются земляные. Механизация земляных работ играет первостепенную роль в повышении производительности труда, улучшении условий труда и снижении стоимости выполняемых работ.

В общем объёме строительных работ земляные работы занимают значительный удельный вес. Около 20 % общего объёма земляных работ, производимых за год, приходится на разработку мёрзлых грунтов, стоимость же этих работ такая, как и всего остального объёма земляных работ, выполняемых на немёрзлых грунтах. К мёрзлым относят грунты, которые при отрицательной температуре содержат лёд и в связи с этим изменяют свою структуру, т. е. они теряют вязкость, сыпучесть, и другие свойства, присущие этим грунтам до замерзания. Технология разработки грунтов во многом определяется климатическими условиями. Применяются два различных метода разработки грунтов: в немёрзлом состоянии; в мёрзлом состоянии.

Для создания высокоэффективных машин, разрабатывающих грунт в немёрзлом и мёрзлом состояниях, одним из наиболее важных вопросов является метод расчёта сопротивлений, которые могут возникнуть на рабочем оборудовании при разработке грунтов.

В соответствии с общей методологией познания для решения этого вопроса необходимо комплексное использование экспериментальных и аналитических исследований процессов взаимодействия рабочих органов землеройных машин с грунтами любого состояния. Необходимо комплексное использование таких направлений науки, как разработка физических и аналитических основ теории разрушения грунтов различными механическими способами.

Машины для земляных работ широко применяются в промышленном и гражданском строительстве, в сельском хозяйстве и горнорудной промышленности, а так же при добыче сырья для промышленности строительных материалов. По назначению их разделяют на землеройные (экскаваторы, бульдозеры, скреперы, грейдеры, грейдеры - элеваторы, рыхлители), транспортирующие (автомобили - самосвалы, землевозные тележки, конвейеры, грунтометатели) и грунтоуплотняющие (катки, трамбующие, вибрационные и другие машины). Землеройными машинами разрабатывают сыпучие и связные грунты, а также рыхлят и погружают мёрзлые и скальные грунты.

Перед инженерно-техническими кадрами стоят актуальные задачи, связанные с совершенствованием и разработкой машин и рабочего оборудования, применением научно обоснованных прогрессивных технологий строительства, улучшением технического обслуживания и повышением эффективности эксплуатации техники в зимних условиях.

Общая часть

1.2.4. Анализ показателей бульдозеров с рыхлителями.

Каждый серьёзный изготовитель, стремясь сделать свою продукцию более привлекательной, постоянно совершенствует конструкцию машин, улучшая технические характеристики и дизайн, расширяя номенклатуру и комфорт оператора. Конечно, основным направлением развития бульдозеров с рыхлителями является повышение его производительности и эффективности:

-увеличение скорости рабочих операций и усилий рыхления, что обеспечивает повышение цикловой производительности;

-совершенствование геометрии и кинематики стрелы и рукояти, что увеличивает рабочую зону работ;

-автоматическое программирование режимов работы двигателя;

-использование быстродействующих захватов для навесного оборудования;

-снижение частоты и объёма технических обслуживаний;

-улучшение проходимости и безопасности при транспортном перемещении и в рабочих режимах;

В современных бульдозерах с рыхлителями большое внимание уделяется также условиям работы оператора. Машину нельзя представить без защиты кабины конструкциями системы ROPS – от повреждения при опрокидывании и FOPS – от предметов, падающих сверху. Обязательны звуко -, вибро- и теплоизоляция кабины, вентиляция, кондиционирование и отопление (автомат климат-контроля), эргономичность рабочего места оператора.

Но самое главное в современном бульдозере с рыхлителем, как и сто лет назад – надёжность, долговечность и удобство обслуживания.

Энергоёмкость и металлоёмкость бульдозеров с рыхлителем напрямую зависит от:

-габаритов машины, от которых важно будет ли бульдозер маневренным и сможет ли производить рыхлительные работы в труднодоступных местах;

-оборудования машины пультом управления (преимущественно на русском языке) с режимами настройки гидравлической системы под конкретный вид работы, причём автоматика бульдозера сама выбирает режим работы. На ряде моделей предусмотрены электронные системы регистрации основных систем;

-высокая продуктивность и работоспособность обеспечиваются благодаря электронной системе управления EPOS южно-корейской фирмы DAEWOO;

-оборудования машин бортовыми компьютерами, которые фиксируют работу систем машины и упрощают диагностику неисправностей; данные системы автоматически выбирают режимы работы и быстрого перевода двигателя из режима полной нагрузки на холостой ход и обратно.

Из выше перечисленного следует, что чем машина более оснащена автоматикой, тем энергоёмкость и металлоёмкость её уменьшается; так как автоматизированное управление уменьшает количество всевозможных узлов, рычагов и тяг в управлении бульдозером, что влияет на металлоёмкость. Также при таком управлении уменьшаются энергозатраты, что влияет на энергоёмкость бульдозера.

В наше время широко развита замена отдельных узлов и деталей машин, изготовленных из сталей более лёгкими сплавами металлов, а также различными полимерными веществами (пластмассами).

Не стоит на месте и совершенствование ходовой части бульдозеров.

Основная рама поворотной части бульдозера EX5500 имеет коробчатую конструкцию. Нагрузки, действующие на опорно-поворотное устройство, выровнены, за счёт чего удалось увеличить срок службы.

На отечественных бульдозерах применены новые прогрессивные энергоснабжающие системы с введением автоматического регулирования двигателя в зависимости от его нагрузки, с комбинированным управлением гидронасосами для рекуперации энергии при холостых движениях, оптимизации режимов и циклов работы и др. эти системы обеспечивают экономию топлива до 20 % и повышение производительности труда, а также значительно облегчают труд машиниста. Из всего этого следует понижение энергоёмкости и металлоёмкости бульдозеров.

В настоящее время при разработке мёрзлых грунтов и прочих грунтов встаёт вопрос о создании эффективной и производительной машины, надёжно работающей в любых условиях, поэтому работа, направленная на проектирование навесного оборудования на базе массового промышленного бульдозера с рыхлителем является актуальной.

1.2.5 Постановка вопроса курсового проектирования.

Целью данной курсовой работы является совершенствование рыхлительного оборудования на базе трактора Т180КС. Создание базовых машин большой единичной мощности даёт возможность использовать рыхлители в любых грунтовых условиях. Однако значительные динамические нагрузки, возникающие в процессе резания и достигающие 2…5 кратного значения от статических, приводят к рассеянию части энергии в деталях и узлах базовой машины и рыхлительного оборудования, что вызывает не только преждевременный выход деталей и узлов из строя, но и снижение эффективности рыхления.

Рабочий орган рыхлителя представляет собой зуб или несколько зубьев, расположенных рядом либо уступами. Зубья при движении разрушают грунт не только впереди себя, но и по бокам. Оптимальные значения геометрических параметров зуба зависят от физико-механических свойств разрушаемого грунта. Число зубьев принимается от одного до пяти в зависимости от назначения рыхлителя необходимой ширины захвата, глубины рыхления, мощности тягача и физико-механических свойств грунта.

Эффективность рыхления во многом зависит от формы и размеров наконечника. Для слабых высокоабразивных горных пород рекомендуются более длинные наконечники, короткие – для мерзлых. Для увеличения ширины полосы рыхления применяют уширители с жестким или шарнирным креплением.

Поэтому в данной курсовой работе мы изменим форму наконечника и плиты применимо для своего типа грунта.

1.2.6 Назначение, область применения и техническая характеристика машины

Под рыхлителем в соответствии с установившимися представлениями понимается землеройная машина, состоящая из базового трактора и заднего навесного рыхлительного оборудования, предназначенная для послойного рыхления скальных и мёрзлых грунтов, а также других прочных грунтов, а также других прочных материалов в различных климатических условиях.

Рыхлительное навесное оборудование содержит навесное устройство в виде системы тяг и рабочей балки, обеспечивающих ориентированную подвижность и фиксированное положение рабочего органа- зуба.

Рыхлитель на базе трактора 15 тягового класса ( Т180, Т-180КС) широко применяется для механического разрушения грунтов 1-4 категории на больших площадях рыхления, при разработке котлованов, широких траншей, выемок в строительстве, при проведении вскрышных работ на горных предприятиях, а также при строительстве гидрофицированных сооружений и автомобильных дорог общего пользования.

Всё более эффективное использование рыхлителей на базе трактора 15го тягового класса при разработке скальных и мёрзлых грунтов обусловлено, с одной стороны значительным ростом мощности базового трактора и, с другой, - модернизацией навесных устройств и конструкции рабочих органов.

Использование этих рыхлителей при разработке высокопрочных, мёрзлых и скальных грунтов, экономически целесообразнее, чем при проведении буровзрывных работ; это тоже обуславливает их широкое применение.

Техническая характеристика рыхлителя

Базовый трактор Т180КС

Мощность, кВт 132

Тяговый класс 15

Бульдозерное оборудование ДЗ-35Б

Размеры машины в транспортном положении:

Длина, мм 6840

Ширина, мм 3640

Высота, мм 2825

Масса машины, кг 21580

Рыхлительное оборудование:

Вид четырёхзвенный

Число зубьев 1-3

Наибольшая глубина рыхления, мм 700

Масса оборудования, кг 2580

Задний угол въезда, 20

Технико-экономические показатели

4.1 Описание узла инициативы.

В курсовом проекте в качестве узла инициативы было выбрано изменение геометрических параметров наконечника и лобовой пластины рыхлительного оборудования. Для того чтобы уменьшить сопротивление грунта резанию рыхлителем, увеличить за счет этого производительность и уменьшить энергоемкость рыхлителя.

Зубья всех типов конструируют так, чтобы при сохранении необходимой прочности их лобовая поверхность была меньшей, для этого их заостряют под углом до 60º с перемычкой между стенками 1,5…3,0 см.

Эффективность рыхления во многом зависит от формы и размеров наконечника. Для слабых высокоабразивных горных пород рекомендуются более длинные наконечники, короткие - для мерзлых. Для увеличения ширины полосы рыхления применяют уширители с жестким или шарнирным креплением.

Для изготовления высокопрочных наконечников и увеличения их износостойкости используют магниевомаргонцовистые или никелевые стали. Обычно изготавливают кованые, литые или ковано-сварные наконечники.

Конструкция характерна тем, что наконечник имеет трехгранную форму. Боковые грани заостренные, с углом 40…60º при вершине.

Разрушение грунта таким наконечником происходит следующим образом. Под воздействием силы тяги трактора первым в контакт с грунтом вступают заостренные кромки треугольного выступа, которые создают опережающие деформации и трещины в направлении поверхности. Дальнейшее развитие деформаций и расчленение зоны рыхления на отдельные участки происходит под воздействием на грунт боковых наклонных поверхностей треугольного выступа. Окончательное разрушение грунта, уже частично потерявшего первоначальную прочность, происходит под воздействием плоских участков передней грани.

Таким образом, наконечник разрушает грунт раздельно тремя силовыми потоками, в результате чего уменьшается среднемаксимальная сила рыхления и коэффициент динамичности.

Далее в грунт заглубляется лобовая пластина, которая имеет боковые грани скошенные к середине, за счет чего уменьшается сопротивление грунта резанию. Пластина разделяет грунт на две части.

Т.к. при резании тупым профилем процесс стружкообразования связан с периодическим формированием отдельных элементов стружки, то при резании заостренным профилем основная масса грунта, деформированная симметрично заостренным профилем, вдавливается в боковые стенки прорезаемой щели.

Из этого следует что изменение геометрических параметров улучшит работу рыхлителя не только по производительности и энергоемкости, но и обеспечит более плавное движение при рыхлении без динамических нагрузок. И улучшит не только технико-экономические показатели работы рыхлителя, но и эксплуатационные.

Заключение

Модернизация бульдозера с рыхлительным оборудованием, путём изменения геометрических параметров наконечника и лобовой плиты на рыхлительном оборудовании позволит разрушать мёрзлый грунт с более сниженой энергоёмкостью. Разработанная конструкция позволяет эффективно разрабатывать мёрзлые грунты IV категории, позволяет увеличить производительность рыхлителя за счет улучшения технико-экономических и эксплуатационных показателей.