Расчет скрепера самоходного
Скрепер - землеройно-транспортная машина цикличного действия для послойного резания грунта, транспортирования к месту укладки и разгрузки. Выбор прототипа, параметры и производительность скрепера. Экономический эффект от внедрения проектируемой машины.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.11.2011 |
| Размер файла | 873,0 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Реферат
Пз. - ___ стр., илл. - 4, табл. - 1, библ. - 4 наим., прил. - 1.
Скрепер, мощность, ковш, рама, производительность, прочность, тяговое усилие, оборудование, себестоимость, затраты.
Целью курсового проекта является расчет скрепера со следующими исходными данными:
Масса машины - 34 т;
Вместимость ковша - 15 м3.
При выполнении курсового проекта были решены следующие основные рычаги:
выбор основных параметров скрепера;
тяговый расчет;
расчет мощности;
расчет на прочность деталей;
определение основных технико-экономических показателей.
В графической части проекта выполнены следующие чертежи:
чертеж общего вида машины;
чертеж скреперного оборудования;
деталировочный чертеж.
Содержание
- Введение
- 1. Конструкторская часть
- 1.1 Выбор прототипа
- 1.2 Расчет основных параметров скрепера
- 1.3 Тяговый расчет скрепера
- 1.4 Расчет мощности привода базовой машины
- 1.5 Проверка скрепера на устойчивость
- 1.6 Расчет производительности скрепера
- 1.7 Расчет на прочность
- 2. Экономические расчеты
- 2.1 Определение капитальных вложений
- 2.2 Определение эксплуатационной производительности
- 2.3 Определение удельных капиталовложений
- 2.4 Определение удельного расхода энергоресурсов
- 2.5 Определение удельной металлоемкости
- 2.6 Определение себестоимости машино-смены
- 2.7 Определение себестоимости продукции
- 2.8 Годовой экономический эффект от внедрения проектируемой машины
- Заключение
- Список литературы
Введение
Скрепер является землеройно-транспортной машиной цикличного действия, предназначенной для послойного резания грунта, транспортирования его к месту укладки и разгрузки в сооружение или в отвал. Рациональная дальность продольного перемещения грунта для прицепных скреперов до 500 м и для самоходных - до 2-3 км и в отдельных случаях - до 5 км.
Скреперы используются при производстве земляных работ по возведению насыпей, устройству выемок, планировке больших площадей.
Скрепер представляет собой ковш с передней режущей кромкой, укрепленной на раме с пневмоколесным ходом. Дышлом скрепер присоединяется к гусеничному трактору или пневмоколесному тягачу.
При опускании ковш передней режущей кромкой врезается в грунт. При движении скрепер непрерывно срезает слой грунта. Заполненный ковш закрывается передней заслонкой.
1. Конструкторская часть
1.1 Выбор прототипа
Выбираем параметры прототипа по массе базовой машины [3, стр.106], и эти параметры заносим в табл.1.
Таблица 1 - Технические характеристики скрепера
|
Показатель |
Самоходный скрепер |
|
|
ДЗ-13 |
||
|
Тип базовой машины |
БелАЗ-531 |
|
|
Масса, кг: эксплуатационная |
34000 |
|
|
Двигатель: мощность, кВт |
360 |
|
|
Тип трансмиссии |
Гидравлическая |
|
|
Колея колес, мм: передних задних |
2360 2360 |
|
|
Дорожный просвет, мм |
600 |
|
|
Ширина резания, мм |
2926 |
|
|
Вместимость ковша, м3 |
15 |
|
|
Габаритные размеры, мм: длина ширина высота |
12800 3400 3600 |
Предназначен для послойной разработки грунтов, не содержащих каменистых включений размером более 350 мм. Набор грунта производится с помощью трактора-толкача тягового класса 25…35, оборудованного отвалом бульдозера или толкающим устройством.
скрепер самоходный землеройный транспортный
1.2 Расчет основных параметров скрепера
Главным параметром скреперов является вместимость ковша qК. К основным параметрам ковша относят также его ширину ВК, высоту НК и длину LК (рис.1). С уменьшением высоты и длины ковша, увеличением ширины сопротивление грунта снижается. У скреперов с большой вместимостью ковша увеличивать ширину его невозможно по транспортным соображениям. Наиболее приемлемыми для определения внутренних размеров ковшей вместимостью 10< qК > 25 м3 являются размеры, определяемые по формулам подобия:
где - длина днища,
- длина ковша поверху.
Рисунок 1 - Основные параметры ковша скрепера
1.3 Тяговый расчет скрепера
Тяговый расчет скрепера производится при транспортном и тяговом режимах работы скрепера, при этом определяется сопротивления W, возникающие в конце процесса наполнения ковша.
где WД - сопротивление движению скрепера, кН;
WР - сопротивление резанью, кН;
WН - сопротивление наполнению ковша скрепера, кН;
WП - сопротивление перемещению грунта или призмы волочения, кН.
Сопротивление движению скрепера
где - вес скрепера, кН
- вес грунта, кН
f - коэффициент перемещения, f =0,1, [2]
где m - эксплуатационная масса скрепера, т
где г - объемная масса грунта, г=1,6 т/м3
кН - коэффициент наполнения, кН = 0,9
кР - удельное сопротивление резанью грунта
, кН
, кН
, кН
Сопротивление резанию
где к1 - удельное сопротивление резанию грунта,
в - ширина отвала, м
h - толщина стружки, м
, кН
Сопротивление наполнению ковша скрепера
где W?H - сопротивление силы тяжести грунта, поступающего в ковш, кН
W?H - сопротивление трению грунта в ковш, кН
,
где ч - коэффициент, учитывающий внутреннее трение, ч=0,4
, кН
, кН
, кН
Сопротивление перемещению грунта или призмы волочения
где у - коэффициент объема призмы волочения перед заслонкой
м2 - коэффициент трения грунта
, кН
, кН
Для самоходного скрепера при работе без толкача необходимо, чтобы окружная сила на ведущих колесах была равна или несколько превышала суммарное сопротивление
, кН
Условие выполняется. Суммарное сопротивление преодолевается тяговым усилием.
1.4 Расчет мощности привода базовой машины
Мощность привода базовой машины N можно рассчитать по суммарным сопротивлениям
, кВт
где v - скорость движения машины, км/ч;
з - механический КПД машины, з=0,8.0,9
, кВт
В нашем тягаче БелАЗ-531 установлен двигатель, с мощностью 360 кВт.
1.5 Проверка скрепера на устойчивость
В значительной степени безопасность скрепера зависит от его устойчивости. Скрепер при работе испытывает ассиметрично приложенные нагрузки, преодолевает значительные и поперечные уклоны, работает в тяжелых грунтовых условиях. Действие перечисленных факторов может привести к опрокидыванию скрепера либо к его остановке из-за недостаточного сцепления ведущих колес с грунтом ввиду перераспределения нагрузок между осями. С увеличением угла б (рис.2) уменьшается нагрузка на ведущие колеса. Максимальное тяговое усилие Тmax при движении на подъем характеризуется углом цСЦ при условии сохранения сцепления ведущих колес с грунтом:
где R - реакция грунта на ведущих колесах
где LM - база скрепера
, кН
Необходимое для движения скрепера тяговое усилие
где f - коэффициент сопротивления передвижению скрепера
, кН
Предельный угол подъема определяем следующим образом:
Предельный угол подъема бМАХ=15?
Рисунок 2 - Схема для определения устойчивости по сцеплению
Устойчивость на повороте проверяется при движении по косогору (рис.3). Появляющаяся в этом случае сила инерции способствует опрокидыванию скрепера:
где rп - радиус поворота, м
н - скорость движения скрепера,
кН
Уравнение моментов относительно точки А
Из этого уравнения можно найти предельное значение либо угла при известной скорости, либо скорости при заданном косогоре, на которых устойчивость не теряется
м/с
Рисунок 3 - Схема для определения поперечной устойчивости
1.6 Расчет производительности скрепера
Длина участка заполнения ковша:
где kH - коэффициент наполнения ковша,
kПР - коэффициент, учитывающий наличие призмы волочения
kP - коэффициент разрыхления грунта
, м
Время, затрачиваемое на заполнение ковша:
где kg - коэффициент, учитывающий время движения скрепера без копания
, сек
Продолжительность движения груженого и порожнего скрепера:
где ? - длина участка
ky - коэффициент условий работы
, сек
, сек
Требуемое тяговое усилие:
, кН
Длина участка разгрузки зависит от толщины отсыпаемого слоя грунта:
, м
Время на разгрузку:
где нР - скорость движения при разгрузке
, сек
Продолжительность рабочего цикла:
,
где tпов - время, затрачиваемое на повороты
сек
Сменная эксплуатационная производительность:
где ТСМ - время смены
м3/ч
1.7 Расчет на прочность
Определение внешних сил и расчет на прочность узлов и деталей проводят для положений скрепера, соответствующих наибольшей нагрузке при нормальной эксплуатации.
Анализ работы скрепера позволяет установить основные положения для транспортного режима груженого скрепера и для режима копания.
Конец заполнения и начало подъема ковша. При расчете скрепера в таком положении конца резания грунта и наполнения ковша принято, что скрепер движется равномерно по горизонтальной поверхности. При этом коэффициент динамики kд=1. На рис.4 показана схема сил, действующих на скрепер со всеми ведущими колесами.
Рисунок 4 - Схема сил, действующих на скрепер в конце заполнения и начале подъема ковша
На машину действуют активные силы - суммарные окружные силы РК1 и РК2 ведущих колес по осям, сила G тяжести скрепера с грузом. Реактивными являются вертикальные реакции R1 и R2 грунта на оси и силы Pf1 и Pf2 сопротивления движению передних и задних колес и вертикальная реакция RВ грунта на ноже скрепера.
Для упрощения расчета в конце наполнения ковша толщину стружки принимаем h = 0.
При определении окружных сил на ведущих колесах
где цмах - коэффициент сцепления.
Вертикальная реакция RВ грунта на нож при подъеме груженого ковша действует вниз. Её значение определяют по соотношению
,
где ш = 0,37ч0,45.
Из уравнения суммы моментом относительно точки О и суммы проекций сил на оси Х и У, а также учитывая, что
, , , , ,
получим значения вертикальных реакций грунта на оси и сумму сил сопротивления резанию и наполнению ковша:
;
кН
, кН
кН
Нагрузки для расчета отдельных узлов скрепера.
Для определения нагрузок, действующих от ковша на гидроцилиндры его подъема и тяговую раму, рассмотрим схему сил (рис.5). В схеме принято, что усилие в гидроцилиндрах подъема ковша направлено вертикально. Искомые нагрузки:
;
;
кН
Проверим на прочность пальцевое соединение в месте крепления гидроцилиндра, поднимающего заслонку к проушине.
В пальцевом соединении действуют силы Ro H,
Условие прочности на срез:
где, - касательное напряжение, МПа,
i - количество площадей среза,
Аср - площадь среза, мм2, - допускаемое напряжение на срез,
Площадь среза Аср, мм2, определяется по формуле; [1]
где d - диаметр пальца, мм.
Допускаемое напряжение на срез , МПа, определяем по формуле
где - предел текучести, для стали 45 нормализованной = 409 МПа.
, МПа
, МПа
‹ =123 МПа
Пальцевое соединение на срез прочно.
Условие прочности на смятие:
,
где - напряжение смятия, МПа,
Асм - площадь смятия, мм2;
[] - допускаемое напряжение при смятии, МПа, для стали 45 [] =150МПа. [3]
Площадь смятия Асм, мм2, определяется по формуле:
Асм=d*д
где, d - диаметр пальца, мм,
- ширина смятия, мм
Асм=50*35=1750 мм2
МПа ‹ МПа
Пальцевое соединение на смятие прочно.
2. Экономические расчеты
2.1 Определение капитальных вложений
Расчетно-балансовая стоимость машины К, руб. определяется по формуле:
где Цоп - оптово-отпускная цена,1 000 000 руб.;
Кб - коэффициент перехода от оптовой цены к расчетно-балансовой стоимости,1,09.
2.2 Определение эксплуатационной производительности
Сменная производительность Псм, м3/см определяется по формуле:
,
где Пт - техническая производительность, 907 м3/ч; tсм - число часов работы машины в смену,8,2 ч; Кэ - коэффициент перехода от эксплуатационной к сменной производительности,0,75; Кв - коэффициент перехода от часовой технической производительности к эксплуатационной,0,3.
м3/ч
Определяем годовую эксплуатационную производительность Пэг, м3/год:
где zсмг - число смен работы машин в году с учетом выходных и праздничных дней, продолжительности простоев по метеоусловиям на все виды ремонта и обслуживания.
Тчг - число часов работы в году (годовой фонд времени), 2025 ч.
смен
м3/год
2.3 Определение удельных капиталовложений
Удельные капитальные вложения КУ, руб. год/м3 на единицу продукции или выполняемых работ определяют по расчетно-балансовой стоимости машины и ее годовой производительности при использовании на различных видах работ или операций определяем по формуле
где К - расчетно-балансовая стоимость машины, 1 090 000 руб;
Zcмг оп - число смен работы машины на отдельной операции, 247;
Zcмг - число смен работы машины в год на всех операциях, 247;
Пэг - годовая эксплуатационная производительность машины на отдельных операциях, 413333 м3/год.
руб. год/м3
2.4 Определение удельного расхода энергоресурсов
Данный показатель характеризует экономичность машины по разным видам энергоресурсов или расход энергии на заданный объем работ.
Удельный расход энергоресурсов Эуд, кВт ч см/м3, определяется по формуле:
где Э - суммарный расход энергоресурсов машиной в смену, кВт ч,
где Nн - номинальная мощность двигателя, 360 кВт.
кВт ч
кВт ч см/м3
2.5 Определение удельной металлоемкости
Удельной металлоемкостью называется отношение общего веса машины к ее производительности за весь период службы, Муд кг/м3, определяется по формуле:
где МВ - масса металла в машине и вспомогательных устройствах, 34000 кг; Т - срок службы машины, 8 лет;
кг/м3
2.6 Определение себестоимости машино-смены
Себестоимость машино-смены руб. /м·см, рассчитываем по формуле:
где Сед - сменные единовременные затраты, руб/м·см. Сам - сменные затраты по амортизационным отчислениям, приходящиеся на одну машино-смену, руб/м·см; Собс сменные затраты на обслуживающий персонал, руб/м·см; Сэн - сменные энергетические затраты, руб/м·см; Сосн - сменные затраты на износ и ремонт сменной оснастки, руб/м·см; Сто - сменные затраты на ТО и ТР машины, руб/м·см. Сменные единовременные затраты определяем Ссд, руб/м·см, по формуле:
где Кзс - коэффициент, учитывающий заготовительно-складские расходы, 1,04; Стр - стоимость транспортных расходов 1 тонны машины, 225000 руб; Gэ - масса машины, 34т; Кнп - коэффициент учитывающий плановые накопления на монтажных работах, 1,13; Смон - стоимость монтажа, 10000 руб.; n - число перебазирования машины с объекта на объект в году с монажом и демонтажем, 1.
т. руб/м·см
Сменные затраты на амортизационные отчисления Сам руб/м см, приходящейся на одну машину-смену определяем по формуле:
где 1,1 - коэффициент учитывающий косвенные расходы; A - амортизационные отчисления на полное восстановление и капитальный ремонт машин, руб.
где а - норма амортизационных отчислений, 12%.
руб, руб/м·см
Сменные затраты на обслуживающий персонал Собс, руб/м·см, принимаем в соответствии с числом и квалификацией персонала. Эти затраты определяют с учетом косвенных расходов (25%) и премиальных надбавок в размере 12,5%, определяются по формуле:
где 3тч - часовая тарифная ставка, 10 руб;
руб/м·см
Сменные энергетические затраты Сэн руб/м см, определяются по формуле:
где Nдв - номинальная мощность двигателя, 360 кВт, Свсп - стоимость вспомогательных смазочных и обтирочных материалов, принимается 1,7% от расчетно-балансовой стоимости машины, 18530 руб.
руб/м·см
Сменные затраты на ТО и ТР принимают в размере 13% от расчетно-балансовой стоимости машины:
руб/м·см
Сменные затраты на износ и ремонт сменной оснастки, принимаем в размере 5% от расчетно-балансовой стоимости машины:
руб/м·см
Подставим все найденные значения в формулу (46):
руб/м·см
2.7 Определение себестоимости продукции
Себестоимость единицы продукции определяем по величине ее себестоимости и сменной производительности машины Су, руб/м3 определяем по формуле:
руб/м·см
2.8 Годовой экономический эффект от внедрения проектируемой машины
Годовой экономический эффект от внедрения проектируемой машины Э, руб/год, определяем по формуле:
где Сун - себестоимость единицы продукции машины,1305 руб/м3;
Ен - нормативный коэффициент капиталовложений, 0,15;
Кун - удельные капиталовложения машины, 2.32 руб год/м3.
руб/год
Заключение
В данном курсовом проекте спроектирован скрепер с вместимостью ковша 15 м3.
В процессе проектирования были определены основные параметры скрепера.
В проекте проведены тяговый расчет и расчет на устойчивость, условия этих расчетов выполняются.
В экономической части проекта определяются основные технико-экономические показатели спроектированной машины. Кроме того, в результате экономического расчета был определен годовой экономический эффект от внедрения спроектированной машины, он составляет 61442777 руб/год.
Список литературы
1. Бородачев И.П. Справочник конструктора дорожных машин - М.: Машиностроение, 1973 - 504 с.
2. Гаркави Н.Г., Аринченков В.И., Карпов В.В. и др. Машины для земляных работ. - М.: Высш. шк., 1982. - 335.
3. Полосин М.Д. Машинист дорожных и строительных машин. - М.: Издательский центр "Академия", 2002. - 288 с.
4. Методические указания Машины для земляных работ - Чита: ЧитГТУ, 1997 - 41 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Конструкция прицепного скрепера, предназначенного для послойного копания, транспортирования, послойной отсыпки, разравнивания и частичного уплотнения грунтов. Расчет и проектирование основных параметров машины, отдельных узлов и рабочих органов.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 11.04.2015Назначение и область применения скреперов, особенности их классификации. Обзор конструкции скрепера, расчет его параметров. Определение типа тягача, используемого для привода прицепного скрепера. Проведение расчета гидравлической системы скрепера.
курсовая работа [518,5 K], добавлен 17.12.2013Назначение, область применения и виды скреперов. Выбор основных параметров скрепера, тяговый расчет и баланс мощности. Определение нагрузок, действующих на скрепер и усилий в гидроциклах подъема ковша и заслонки. Охрана труда, метрология и стандартизация.
курсовая работа [523,5 K], добавлен 17.12.2013Определение основных параметров скрепера. Расчет скрепера на устойчивость. Расчет механизма подъема-опускания ковша, механизма сдвижного днища, механизма подъема заслонки, задней стенки. Направления совершенствования рабочего процесса скреперов.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 20.12.2014Обзор назначения и принципа действия гидропривода опрокидывания ковша скрепера. Выбор рабочей жидкости с учетом климатических условий эксплуатации гидросистемы. Определение проходных сечений и диаметров всех трубопроводов, толщины стенки и размеров труб.
курсовая работа [255,7 K], добавлен 09.06.2016Расчет тахограммы подъемной установки, ее часовая производительность и грузоподъемность сосуда. Выбор объема и типа скипа, головного каната подъемной машины и подъемной машины. Предварительный выбор редуктора, расчет емкости бункера разгрузки скипа.
курсовая работа [213,6 K], добавлен 24.06.2011История создания скреперов, их назначение, применение и классификация. Устройство рабочего органа и технологические схемы работы. Определение конструктивных параметров ковша и тяговый расчет. Техническая и эксплуатационная производительность оборудования.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 07.11.2014Обзор способов копания грунтов скреперами, его современные отечественные и зарубежные конструкции. Выбор основных геометрических параметров. Расчет сопротивления копанию. Описание узла модернизации, определение эффекта от применения новой техники.
дипломная работа [247,1 K], добавлен 25.07.2011Исследование видов картофелеочистительных машин. Анализ основных параметров, влияющих на качество очистки, производительность и мощность машины. Технологический расчет конусной картофелеочистительной машины периодического действия и дискового механизма.
контрольная работа [133,8 K], добавлен 11.02.2014Определение силы тяги базовой машины. Выбор основных параметров отвала. Тяговый расчет машины при работе с отвалом и ее производительность. Мощность необходимая для работы плужного снегоочистителя. Производительность и мощность цилиндрической щетки.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 20.04.2012
