Курсова робота з дисципліни:
Будівельні машини
Розробка робочого обладнання одноковшового навантажувача
ЗАВДАННЯ
тема: Розрахунок робочого обладнання будівельно-дорожньої машини та технологічної схеми виконання робіт
Вихідні дані
Машина: розпушувач; кущоріз; Корчувальник; бульдозер (поворотний відвал; неповоротний відвал); скрепер; автогрейдер; екскаватор (пряма лопата); екскаватор (зворотна лопата); драглайн; навантажувач; каток; автогудронатор; асфальтоукладальник; роторний снігоочисник; роторний екскаватор; траншейний екскаватор;
Виконувані роботи: розробка виїмки; зведення насипу; планувальні роботи; ущільнення грунту; розпушування; риття котловану (траншеї), розробка забою; укладання асфальтобетонної суміші; розлив бітуму;
Розміри розроблюваної ділянки:
довжина - ширина - висота (глибина):
Грунт: пісок; супісок; суглинок; гравій; глина; сланці;
Введення
Одноківшовими навантажувачами називають самохідні підйомно-транспортні машини, у яких основним робочим органом є ківш, встановлений на кінці підйомної стріли. Зачерпують насипний вантаж ковшем, опущеним вниз, при русі навантажувача вперед у бік штабеля. Розвантажують навантажувач після переміщення його до завантажуваного транспортного засобу і підйому ковша вгору.
Одноковшеві навантажувачі в основному призначені для навантаження на транспортні засоби (автомобілі-самоскиди і піввагони) сипучих і кускових вантажів і насамперед заповнювачів (піску, гравію, щебеню), а також грунту, будівельного сміття, кам'яного вугілля, коксу та ін
При установці спеціальних ковшів (на навантажувачах вантажопідйомністю понад 1,5 т) їх також застосовують для перевантаження скельних порід, розробки і навантаження гравійно-піщаних матеріалів в кар'єрах, а при великих грузопод'емностях - і материкових грунтів I-II категорії.
Коли замість ковша встановлюють різне змінне обладнання, навантажувачі виконують ряд допоміжних робіт: монтажних, зачисних, планувальних, снігоприбиральних та ін
Вихідні дані
розробляється грунт = 1400 ... 1600
продуктивність навантажувача
номінальна вантажопідйомність = 2т
Вибір базового трактора.
Орієнтовно маса навантажувача (т)
[1]
q = 0,2 - для гусеничних навантажувачів [1]
Маса базового трактора (т)
[1]
- Коефіцієнт;
= 1,25 ... 1,35 [1]
Підбираємо базовий трактор ДТ-75Б-C2 за значенням (Таблиця 3, стор.90 [1])
Потужність двигуна, кВт (к.с.) 55 (75)
Швидкість,
вперед 3 - 10,5
тому 3,5 - 4,5
Габаритні розміри, мм
довжина 5715
ширина 2048
висота 2034
Номінальна місткість коша ( )
[1]
- Щільність матеріалу;
- Коефіцієнт наповнення ковша;
= 1,25
Розрахунок продуктивності
Теоретична продуктивність ( )
[3]
- Коефіцієнт заповнення ковша;
= 0,5 ÷ 1
- Коефіцієнт розпушення матеріалу;
= 1,25
- Час робочого циклу, с
[2]
- Коефіцієнт враховує суміщення операцій;
= 0,85 ÷ 0,9
- Час підйому / опускання ковша;
= 20с
- Час пересування навантажувача;
= 30с
- Час зачерпування матеріалу;
= 20с
- Час розвантаження;
= 5с
- Час повороту;
= 20с
- Час, що витрачається на керування машиною;
= 10с
Експлуатаційна продуктивність ( )
[3]
- Час роботи за зміну з урахуванням технічного обслуговування та підготовки навантажувача до роботи;
= 6,82
- Коефіцієнт використання протягом зміни;
= 0,5 ÷ 0,8
При зміні 8:00 продуктивність навантажувача ( )
Продуктивність навантажувача може змінюватись в залежності від розроблюваного матеріалу, часу робочого циклу.
Розрахунок ковша
Приймаються ширину ковша виходячи з ширини базового шасі
У = 2100
Радіус повороту (м)
[1]
- Відносна довжина днища ковша;
= 1,45
- Відносна довжина задньої стінки;
= 1,15
- Відносна висота козирка;
= 0,13
- Відносний радіус сполучення днища із задньою стінкою;
= 0,37
- Кут між задньою стінкою і днищем ковша;
- Кут між площиною козирка і продовженням площини задньої стінки;
За розрахунковим радіусу повороту і оптимальним значенням відносних характеристик визначаємо основні параметри ковша:
довжина днища
довжина задньої стінки
висота козирка
радіус сполучення
висота шарніра кріплення до стріли
ширина зіва ковша
Кутові розміри кутів:
кут розчину між днищем і задньою стінкою
;
кут нахилу бокових стінок щодо днища
;
кут загострення ріжучих крайок
;
кут між задньою стінкою і козирком
;
Товщина основного аркуша ковша (мм)
[3]
Менші значення коефіцієнта слід застосовувати для навантажувачів великих типорозмірів, і навпаки
Тяговий розрахунок
Напiрне зусилля по потужності двигуна (Н)
[1]
- Потужність двигуна, кВт
- К. П.Д. трансмісії;
= 0,88
- Швидкість навантажувача;
= 0,91
- Коефіцієнт опору коченню;
= 0,06 ÷ 0,1
- Вага навантажувача;
Максимальне напірне зусилля з урахуванням збільшення крутного моменту двигуна (Н)
[3]
- Коефіцієнт перевантаження двигуна;
= 1,1 ÷ 1,15
- Буксування рушіїв;
= 0,2
Найбільше напірне зусилля по зчіпному вазі (Н)
[3]
- Коефіцієнт зчеплення;
= 0,9
Визначення опорів впровадженню ковша матеріал
Умова руху
[2]
Загальний опір впровадженню ковша в матеріал (Н)
Опір, що виникає на передній ріжучої кромці і на крайках бічних стінок ковша (Н)
[2]
- Опір різанню;
= 0,02 МПа
- Коефіцієнт враховує опір на крайках бічних стінок ковша;
= 1,1
- Ширина кромки ковша
- Глибина впровадження ковша;
= 0,7
Опір від тертя між матеріалом і внутрішніми поверхнями днища і бічних стінок ковша (Н)
[2]
- Коефіцієнт враховує тертя матеріалу про бічні стінки ковша;
= 1,04
- Коефіцієнт тертя матеріалу про ківш;
= 0,4
- Сила залежить від ваги матеріалу
в обсязі призми
і від тиску з боку матеріалу, що знаходиться за межами призми (Н)
[2]
- Кут природного укосу матеріалу;
Опір між днищем коша і підставою штабеля (Н)
[2]
- Коефіцієнт враховує положення ковша при запровадженні, при повному обпиранні днища ковша на основу штабеля,
= 1
- Коефіцієнт тертя між днищем ковша і підставою штабеля; = 0,3 ÷ 0,4
- Вага ковша з грунтом;
Перевірка умови руху
умова виконується
В кінці впровадження при повороті ковша для зачерпування матеріалу необхідно подолати силу Т опору зсуву матеріалу по площині зсуву (Н)
[2]
- Коефіцієнт внутрішнього тертя матеріалу по поверхні зсуву;
= 0,5
- Питомий опір зсуву матеріалу;
= 0,02 МПа
- Площа зсуву,
- Пасивний відсіч штабеля при відсутності підпору матеріалу в задню стінку ковша (підпір неприпустимий, оскільки збільшує зусилля впровадження)
Вирішуючи систему рівнянь щодо Т, отримаємо
[2]
Визначення параметрів зусиль і швидкостей
Зусилля на штоку циліндра повороту ковша (Н)
[3]
- Виглубляющее зусилля на грудці ковша;
= T = 37900Н
- Коефіцієнт запасу, що враховує втрати на терті в шарнірах системи важеля, гідроциліндрах, втрати в гідросистемі;
= 1,25
- Вага ковша;
- Число гідроциліндрів механізму повороту ковша;
= 2
- Миттєве передавальне відношення механізму навантажувального обладнання при зусиллі
[3]
- Те ж, при вазі ковша
[3]
Зусилля на штоку гідроциліндра механізму підйому стріли (Н)
[1]
= 2.29м
= 1,4 м
= 0,2
= 0,6 м
- Вага рухомої частини обладнання;
- Зусилля гідроциліндра механізму повороту ковша без урахування коефіцієнта запасу;
- Число гідроциліндрів механізму підйому стріли;
= 2
Швидкості руху поршнів гідроциліндрів
Середня швидкість поршнів гідроциліндрів повороту ковша ( ) Для положення впровадження
[3]
- Коефіцієнт зниження робочої швидкості в процесі встановлення;
- Коефіцієнт суміщення;
- Швидкість руху навантажувача,
;
Середня швидкість поршнів гідроциліндрів підйому стріли ( )
[3]
- Середня лінійна швидкість підйому стріли, віднесена до шарніру робочого органу;
- Хід поршня гідроциліндра підйому стріли;
- Довжина стріли;
- Кут повороту стріли;
Визначення параметрів гідросистеми
Діаметри виконавчих гідроциліндрів (м)
[4]
- Зусилля на штоку, Н
- Механічний К.П.Д. гідроприводу;
- Розрахунковий тиск робочої рідини, МПа;
- Номінальний тиск гідросистемі, МПа;
[4]
Приймаються діаметри зі стандартного ряду ,
Діаметр штока приймаємо виходячи з діаметрів циліндрів і параметра
,
Робочий тиск рідини (МПа) для прийнятого діаметра
[4]
Витрата рідини подводимой в циліндр ( )
[4]
- Швидкість руху поршня,
- Об'ємний К.П.Д. гідроприводу, для нових гідроциліндрів з манжетні ущільнення;
Повні витрати ( )
Розрахунковий робочий об'єм гідронасосу ( )
- Номінальна частота обертання вала насоса,
;
- Об'ємний К.П.Д. гідронасосу;
Приймаю два аксіально - поршневих насоса типу МНА:
робочий об'єм 125
номінальний тиск (МПа) 20
частота обертання ( ) 1500
об'ємний К.П.Д. 0,95
повний К.П.Д. 0,91
маса (кг) 93
Дійсна подача насоса ( )
Робоча рідина
марка ВМГЗ
щільність при С (
) 860
кінематична в'язкість при С (
) 0,1
температурний межа застосування ( ) -40 ÷ +65
Рідина обрана виходячи з умов застосування при негативних температурах
Гідророзподільник
Приймаю два трипозиційний реверсивних золотника з з'єднанням нагнітальної лінії зі зливом і замкненими порожнинами гідроциліндрів
типорозмір 64БГ74-25
витрата рідини ( ) 140
тиск номінальне (МПа) 20
внутрішні витоку, не більше ( ) 0,3
Запобіжний клапан БГ52-17А
витрата ( ) 400
тиск номінальне (МПа) 5-20
маса (кг) 38
кількість в системі 2
Вибір двох клапанів викликаний конструктивними особливостями гідросистеми навантажувача:
установка в напірній магістралі для захисту насоса від перевантаження
установка в зливний магістралі для запобігання від підвищення тиску при засмітті фільтра гідросистеми
Фільтр
тип 1.1.40-25
тонкість фільтрації (мкм) 25
номінальний витрата ( ) 160
тиск номінальне (МПа) 0,63
кількість в системі 2
Обсяг гідробака ( )
Приймаю за рекомендаціями ГОСТ 16770-85 обсяг гідробака 1000
Розрахунок діаметрів гідроліній (м)
Q - витрата рідини на даній ділянці ( )
- Допустима швидкість руху робочої рідини в трубопроводі на даній ділянці:
для всмоктувального трубопроводу
для зливного
для напірного при
і
всмоктуючий трубопровід
зливний трубопровід
;
;
напірний трубопровід
;
;
З стандартного ряду по ГОСТ 8732-82 і ГОСТ 8734-82 остаточно приймаємо такі діаметри (мм):
всмоктуючий трубопровід = 67
зливний трубопровід = 56
= 56
= 12
напірний трубопровід = 36
= 36
= 12
За прийнятим діаметру дійсна швидкість руху рідини в трубопроводах ( ):
всмоктуючий трубопровід
зливний трубопровід
;
;
напірний трубопровід
;
;
Стійкість одноківшових навантажувачів
Поздовжню стійкість навантажувача розраховують відносно передньої і задньої осі перекидання. Навантажувач розташовують так, щоб його поздовжня вісь була перпендикулярна лінії найбільшого схилу.
Поздовжня стійкість характеризується граничними кутами підйому і ухилу, на яких може стояти загальмований навантажувач під дією сили тяжіння, не перекидаючись.
Визначення граничних кутів поздовжньої статичної стійкості на підйом
[3]
Визначення граничних кутів поздовжньої статичної стійкості на ухил
[3]
;
- Координати центрів ваги;
= 2434мм;
= 1217мм
- Поздовжня база;
= 3806мм
- Міжосьова відстань від провідної зірочки до заднього опорного катка;
= 663мм
Висновок
У даній роботі було проведено докладний тяговий розрахунок навантажувача. Була визначена продуктивність навантажувача, визначено зусилля в конструкціях робочого обладнання і спроектований гідропривід, а так само вибрані всі основні елементи гідроприводу.
Список використаної літератури
Проектування машин для земляних робіт / За ред. А.М. Холодова. -Х.: Вища шк. Вид - во при Харьк. ун - ті, 1986. - 272с.
Проектування і розрахунок перевантажувальних машин (вантажники і віброразгрузчікі). Векслер В.М., Муха Т.І. Л., «Машинобудування». 1971 320 стор Табл. 34. Іл. 169. Бібл. 40 назв.
Базанов А.Ф., Забегалов Г.В. Самохідні навантажувачі. - 2-е вид., Перераб. і доп. - М.: Машинобудування, 1979. - 146 с., Мул