Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки РФ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-петербургский государственный архитектурно-строительный университет

Факультет автомобильно-транспортный

Кафедра наземных транспортно-технологических машин

Дипломный проект

Усовершенствование экскаватора-погрузчика JCB 4 CX

Дипломник: студент группы МАС-V

Шипин С.В.

Руководитель - к.т.н., доцент

Степина П.А.

2014г.

Введение

Современный экскаватор-погрузчик серьезно конкурирует и с традиционным пневмоколесным экскаватором, и с погрузчиком средней грузоподъемности. С тех пор, как в конструкции экскаваторов-погрузчиков появились такие особенности, как смещаемая ось копания и телескопическая рукоять, аргументов в пользу специализированной техники поубавилось. Немаловажным преимуществом, особенно для компаний, работающих в больших городах с интенсивным транспортным потоком, стал тот факт, что транспортная скорость экскаватора-погрузчика достигает 40 км/ч, тогда как пневмоколесные модели экскаваторов передвигаются по дорогам общего пользования со скоростью не более 20…25 км/ч. Этот фактор значительно повышает спрос на Bachoe Loader (как называется экскаватор-погрузчик в англоязычных странах) со стороны арендных компаний, для которых возможность быстрой транспортировки с одной рабочей площадки на другую имеет важное значение.

Что касается функциональных возможностей экскаваторов-погрузчиков, то современные модели могут качественно выполнять таких виды строительных работ, как перегрузка материалов, выемка траншей, рытье котлованов под фундамент, установка дренажных подушек, засыпка, планировка и т. д.

Не стоит также забывать, что на относительно небольших строительных площадках среди жилых зданий маневр обычных погрузчиков или экскаваторов среднего класса сильно затруднен. Применение тяжелой техники иногда оказывается вообще невозможным из-за неспособности развернуться на ограниченной площади. Следовательно, применение одной единицы техники вместо двух позволяет не только значительно экономить топливо, но и предоставить больше пространства для маневрирования самосвалов.

В общем, пока экскаватор с погрузчиком маневрируют, их гибрид работает.

Какой будет дальнейшая судьба пневмоколесных экскаваторов, сказать трудно. Производители не исключают, что легкие модели колесных экскаваторов постепенно исчезнут как класс подобно тому, как развитие гидроманипуляторов привело к исчезновению автокранов грузоподъемностью до 10 т. Практика показывает, что лишь только универсальная техника становится достаточно эффективной, чтобы заменить узкоспециализированную, потребитель выбирает именно ее. Уже сегодня в ряде регионов экскаваторы-экскаваторы-погрузчики практически полностью вытеснили не только легкие колесные экскаваторы, но и легкие фронтальные экскаваторы-погрузчики, которые ранее широко применяли в коммунальном хозяйстве.

Особой популярностью у потребителей сейчас пользуются полноприводные экскаваторы -погрузчики с равновеликими колесами и модели с четырьмя управляемыми колесами, которые благодаря своей конструкции обладают уникальной маневренностью, позволяющей им разворачиваться даже в очень ограниченном пространстве. При этом разница в цене полноприводных моделей и машин с двумя ведущими колесами не более 15%. В связи с этим многие производители в принципе отказываются от производства техники с колесной формулой 4х2. Также все ведущие производители повсеместно перешли на выпуск телескопических рукоятей и применение аксиально-поршневых гидронасосов, что, собственно, и позволило увеличить не только глубину копания, но и производительность экскаваторного оборудования.

Модели с сочлененной рамой (угол поворота полурам этих машин достигает 40є) пользуются пока не столь высоким спросом, хотя именно в такой комплектации экскаватор-погрузчик может в полной мере сочетать в себе возможности и фронтального одноковшового погрузчика, и обычного экскаватора. Продавцы связывают это с более высокой стоимостью машин.

Глава 1. Конструкторская часть

1.1 Характеристики погрузчиков- экскаваторов

В табл. 1.1. приведены характеристики экскаваторов-погрузчиков

Таблица 1.1 Сравнительные характеристики экскаваторов-погрузчиков

Модель	Производитель	Грузо-подъемность, кг	Емкость ковша погрузчика, м3	Ширина режущей кромки ковша, м	Мах высота погрузки, м	Вылет кромки ковша, м	Емкость ковша экскаватора, м3	Мах глубина копания, м	Мах радиус копания, м	Мощность двигателя, КВт	Мах скорость, км/ч	Масса, кг	Габаритные размеры, м
30-2681 В-3 ЛТЗ-60АВЭ	ОАО "САРЭКС"	н/д	н/д	н/д	н/д	н/д	0,25	4,15	5,3	44,1	20	6000	7,0x2,5x3,8
30-2681 В-3 МТЗ-80,82	ОАО "САРЭКС"	н/д	н/д	н/д	н/д	н/д	0,25	4,15	5,3	57,4	20	6100	7,0x2,5x3,8
ЭО-2621 В-3	ОАО "САРЭКС"	н/д	н/д	н/д	н/д	н/д	0,25	4,15	5,3	44,5	20	6000	7,0x2,5x3,8
ЭО-2621 С	ОАО "САРЭКС"	н/д	н/д	н/д	н/д	н/д	0,25	4,15	5,3	57,4	20	6100	7,0x2,5x3,8
Э0-2626 МТЗ-80,82	ОАО "САРЭКС"	1000	0,7	2,2	2,52	2,2	0,25	4,15	5,3	57,4	20	7120	8,0x2,5x3,8
Э0-2626 МТЗ-80,82	ОАО "САРЭКС"	1000	0,7	2,2	2,52	2,2	0,25	4,15	5,3	57,4	20	7400	8,0x2,5x3,8
ЭП-2421	ОАО "САРЭКС"	1400	0,7	2,2	2,7	2,2	0,25	5,8	7,2	88,2	43,6	12000	6,3x2,2x3,8
ЭО-2628	ОАО "САРЭКС"	1400	0,7	2,2	2,7	2,2	0,25	4,35	5,6	55,1	30	7600	6,3x2,2x3,8
580 Super M	CASE	3800	1	2,36	3,49	0,62	0,08-0,31	5,45	6,53	68,6	34,5	7820	5,58x2,36x3,42
590 Super M	CASE	3800	1	2,36	3,49	0,62	0,08-0,31	5,45	6,53	75,3	35,3	8180	5,58x2,36x3,42
1СХ	JCB	н/д	0,34	н/д	2,35	н/д	0,02 - 0,08	2,55	н/д	35	н/д	2790	3,4x2,21x1,56
2СХ	JCB	н/д	0,6	н/д	3,74	н/д	0,028 - 0,11	4,31	н/д	56	н/д	5130	4,72x1,8x2,6
3СХ	JCB	н/д	1,1	н/д	4,72	н/д	0,06-0,30	5,64	н/д	68,5	н/д	8070	5,6x2,36x3,6
4СХ	JCB	н/д	1,3	н/д	4,73	н/д	0,06-0,30	4,67	н/д	74,6	н/д	8660	5,91x2,36x3,54
4СХ SUPER	JCB	н/д	1,3	н/д	5,03	н/д	0,06-0,30	5,35	н/д	74,6	н/д	8880	5,91x2,36x3,9
WB93К-2	KOMATSU Ltd.	3250	1,03	2,32	3,2	3,4	н/д	4,95	5,55	67,7	40	8580	5,89x2,32x3,66
WB93К-2	KOMATSU Ltd.	н/д	1,03	2,32	3,2	3,4	н/д	4,95	5,55	67,7	40	8580	5,89x2,32x3,66
LВ90	New Holland	2755	1,2	2,28	2,73	1,98	0,175	5,5	6,64	90	36	6950	5,7x2,3x3
LВ95	New Holland	2755	1,2	2,28	2,73	1,98	0,175	5,8	6,94	95	36	7270	5,7x2,3x3
LВ110	New Holland	2950	1,2	2,28	2,73	1,98	0,175	5,8	6,94	106	36	7280	5,7x2,3x3
LВ115	New Holland	3270	1,2	2,28	2,73	1,38	0,175	5,82	6,95	108	36	8400	6,0x2,4x3
BL-71	Volvo	2000	1	2,350	2,630	н/д	0,2	5,370	6,880	70	38,5	8594	5,8х2,4х3,7

1.2 История развития

Первый в мире экскаватор-погрузчик появился совсем недавно.

После создания мощных паровых и бензиновых машин, человек только тем и занимался, что перестраивал свою планету. Но его интересовали лишь масштабные проекты. Он прорывал в пустыне каналы, прокладывал железные дороги в тайге и туннели в горах. И при этом уходили в тень и оставались немеханизированными самые обычные и привычные операции.

Все началось в 1917 году, когда некий Евгений Кларк из США изобрел первый фронтальный погрузчик. Вероятно, ему же пришла в голову и гениальная идея совместить эту машину с обычным экскаватором, что воплотилось в комбинированном универсальном экскаваторе-погрузчике.

Скорее всего, это было именно так. По крайней мере, фирма, выпустившая в свет экскаватор-погрузчик, называлась «Кларк». Кстати, произошло это относительно недавно, ведь самый первый, поступивший в продажу экскаватор погрузчик, был реализован в 1954 году.

Современный экскаватор погрузчик -- универсальное многофункциональное устройство. Экскаватор погрузчик способен работать даже с самыми тяжелыми грунтами. Он мобилен, маневрен, легок в управлении, а небольшие габариты экскаватора-погрузчика делают его незаменимыми в самых немыслимых условиях.

Имеющиеся в продаже экскаваторы Экскаваторы-погрузчики обладают огромным спектром характеристик, а потому так востребованы сегодня практически во всех областях человеческой деятельности.

1.3 Технико-экономические требования к машине (по ГОСТ 15.001-88*)

Экскаваторы-погрузчики следует изготавливать в соответствии с требованиями настоящего стандарта и нормативного документа на Экскаваторы-погрузчики конкретных моделей по рабочим чертежам, утвержденным в установленном порядке.

Климатическое исполнение и категория размещения экскаваторов-погрузчиков -- по ГОСТ 15150.

Конструкция экскаватора-погрузчика должна обеспечивать:

- устойчивую работу на уклонах не менее 5? и преодоление подъема (спуска) на твердом грунте не менее:

20? -- для колесных погрузчиков;

30? -- для гусеничных погрузчиков;

- работоспособность со сменными рабочими органами (ковш двухчелюстной, увеличенный ковш для легких материалов, уменьшенный ковш для тяжелых материалов, грузовые вилы для штучных грузов, крановая безблочная стрела, бульдозерный отвал, челюстной захват, бадья для бетона);

- буксировку, строповку для подъема краном и закрепление на железнодорожном подвижном составе;

- возможность закрепления рабочего оборудования в транспортном положении;

- возможность передвижения колесных погрузчиков по всей сети автомобильных дорог;

- работу без дозаправки топливом не менее 10 мото-часов;

- установку приборов для эксплуатации по ГОСТ 28634;

- установку счетчика мотто-часов;

- дистанционный контроль уровня топлива в баке;

- установку устройства для запуска двигателя при отрицательных температурах;

- техническое обслуживание двигателя, шасси, трансмиссии без демонтажа кабины;

- возможность агрегатного ремонта;

- возможность установки механического опорного устройства стрелы, если - работы по техническому обслуживанию и ремонту могут проводиться только при поднятой стреле.

Опорное устройство должно выдерживать фактическую нагрузку, равную рабочему давлению гидроконтура, создающего усилие опускания (или подъема) плюс масса подвижной части погрузочного оборудования, увеличенная в 1,5 раза;

Экскаваторы-погрузчики с максимальной скоростью передвижения более 30 км/ч должны быть оснащены крыльями по ГОСТ Р ИСО 3457

Рулевое управление по ГОСТ 27254.

Угол поворота (люфт) рулевого колеса до начала действия основной гидравлической системы управления передвижением погрузчика не должен превышать 250. Максимальный угол поворота экскаватора-погрузчика из края в край должен достигаться не более чем за шесть оборотов рулевого колеса.

Тормозные системы колесных экскаваторов-погрузчиков, имеющих скорости более 25 км/ч. должны соответствовать ГОСТ Р ИСО 3450.

Применение систем групповой и картерной смазок.

Допускается применение:

- индивидуальной долговременной смазки;

- ежесменное техническое обслуживание одним оператором;

- диагностирование в соответствии с ГОСТ 27518 и ГОСТ 25044. При этом

- конкретные требования по приспособленности к диагностированию и уровню автоматизации процессов диагностирования должны быть установлены в нормативном документе на Экскаваторы-погрузчики конкретных моделей.

Конструкция гидросистемы должна обеспечивать:

- соответствие требованиям ГОСТ 17411;

- герметичность;

- работу со сменными рабочими органами, имеющими гидравлический привод.

Гидроцилиндры по ГОСТ 16514.

Размеры наливных горловин топливных баков по ГОСТ 27533.

Спускные, наливные и контрольные пробки по ГОСТ 27720.

Смазочные масленки по ГОСТ 19853.

Примечание -- Допускается применение на комплектующих изделиях, покупаемых в других отраслях, пробок размерами, соответствующими отраслевому нормативному документу.

В конструкции экскаватора-погрузчика, по согласованию с заказчиком, рекомендуется предусматривать оснащение автоматизированными средствами управления.

Окраску погрузчиков осуществляют в соответствии со схемами окраски для погрузчиков конкретных моделей. Класс покрытия IV для Внутренних поверхностей кабины и класс VI по ГОСТ 9.032 для остальных поверхностей; группа условий эксплуатации VI по ГОСТ 9.104.

Комплектность

В комплект экскаватора-погрузчика входят:

- основной ковш;

- запасные части инструмент и материалы согласно ведомости ЗИП;

- эксплуатационная документам по ГОСТ 2.601;

- ремонтная документация по ГОСТ 2.602 (через 18 нес после начата серийного производства на партию машин по заказам эксплуатирующих и ремонтных организаций).

Комплект поставки но согласованию с заказчиком может быть дополнен другими рабочими органами за отдельную плату.

Маркировка.

На каждом погрузчике должна быть прикреплена маркировочная табличка по ГОСТ-12909, содержащая следующие данные:

- наименование предприятия-изготовителя или его товарный знак;

- индекс экскаватора-погрузчика;

- заводской номер экскаватора-погрузчика;

- условное обозначение года изготовления;

- надпись с указанием страны изготовители, например «Сделано в России».

На Экскаваторы-погрузчики, прошедшие сертификацию, наносят Знак соответствия по ГОСТ Р 50460.

На каждое грузовое место должна быть нанесена транспортная маркировка по ГОСТ 14192.

Упаковка

Требования к упаковке должны быть установлены в нормативной документе на Экскаваторы-погрузчики конкретных моделей и должны соответствовать требованиям ГОСТ 9.014 и ГОСТ 27252.

Требования эргономики, безопасности и охраны окружающей среды

Требования эргономики и безопасности по ГОСТ 12 2.011

Конструкция экскаваторов-погрузчиков должна обеспечивать защиту машиниста при опрокидывании (ROPS) в соответствии с ГОСТ Р ИСО 3471 и or падающих предметов (FOPS) в соответствии с ГОСТ 27719.

Сиденья экскаваторов-погрузчиков с ROPS м FOPS должны быть снабжены местами крепления ремней безопасности.

Конструкция кабины должна обеспечить возможность установки (по согласованию с заказчиком) систем кондиционирования.

Экскаваторы-погрузчики со скоростью до 25 км/ч должны быть снабжены, как минимум, рабочей и стояночной тормозными системами. Эти системы должны быть взаимно независимы: при неисправности одной из них тормоза должны действовать, как минимум, на один мост (одну ось) машины.

Конструкция экскаватора-погрузчика должна обеспечивать видимость рабочих органов во всех технологических положениях.

Номенклатура внешних световых приборов экскаваторов-погрузчиков, имеющих скорость более 25 км/ч, должна соответствовать ГОСТ 8769 и обеспечивать необходимую освещенность при движении по дороге, а также обеспечивать уровень освещенности рабочего органа в зоне его действия и окружающего пространства в зоне работы машины не менее 5 лк.

Звуковая сигнализация погрузчика по ГОСТ 29292.

При движении экскаватора-погрузчика задним ходом должен, автоматически включаться световой сигнал 6.U Для сохранения устойчивости экскаватора-погрузчика на всех вилах работ и обеспечения наибольшей эффективности работы следует учитывать номинальную грузоподъемность при применении различных типов рабочего оборудования.

Транспортирование и хранение

Транспортирование экскаватора-погрузчика осуществляют любым видом транспорта в соответствии с правилами, действующими на данном виде транспорта, и требованиями ГОСТ 27252.

Требования к хранению экскаваторов-погрузчиков устанавливают о нормативном документе на Экскаваторы-погрузчики конкретных моделей в соответствии с требованиями ГОСТ 7751 и ГОСТ 27252.

Требования к консервации экскаваторов-погрузчиков устанавливают в нормативном документе на экскаватор-погрузчик конкретной модели в соответствии с ГОСТ 27252 и ГОСТ 9.014.

Указания по эксплуатации

Требования к эксплуатации погрузки по ГОСТ 25646.

В эксплуатационной документации должен быть приведен перечень инструментов и приборов для обслуживания по ГОСТ 28983 и ГОСТ 27253. а также перечень приспособления для ремонтов по ГОСТ 27718.

Гарантии изготовителя

Изготовитель должен гарантировать соответствие экскаваторов-погрузчиков обязательным требованиям настоящего стандарта и нормативного документа на Экскаваторы-погрузчики конкретных моделей при соблюдении условий эксплуатации, хранении и монтажу.

Гарантийный срок эксплуатации экскаваторов-погрузчиков -- 12 мес. со дня ввода и эксплуатацию, но не более 15 мес со дня отгрузки предприятием-изготовителем.

1.4 Анализ видов навесного оборудования

Таблица 1.2 Навесное оборудование экскаваторов

	Гидромолот для экскаваторов Компания «АГЕМА» предлагает гидромолоты Delta Fine (Южная Корея) для экскаваторов и экскаваторов-погрузчиков как отечественного, так и импортного производства.
	Гидробур для экскаваторов Основное назначение гидробура для экскаваторов является бурение круглых отверстий в земле и асфальто-бетоне. Особенной популярностью гидробуры пользуются при строительстве зданий, фундамент которых состоит из свай.
	Цепной траншеекопатель для экскаваторов Является незаменимым навесным оборудованием экскаватора, т.к. идеально подходит для рытья узких траншей под кабель, газ и прочих коммуникаций. Устанавливается на рукоять обратной лопаты экскаватора и приводится в действие от гидроразводки экскаватора, за счет движения потока гидравлического масла.
	Быстросменный адаптер для экскаваторов Предназначен для быстрой смены навесного оборудования обратной лопаты экскаватора. За счет быстросменного адаптера (квикаплера) машинисту экскаватора достаточно вытащить всего один палец, для того чтобы отсоединить одно оборудование и прикрепить другое.
	Ковши для экскаваторов Ковш планировочный применяется для планировки грунта на откосах дорог, каналах и насыпях. Ковш трапециевидный используется для рытья сточных каналов трапециевидной формы. Ковш-грохот ротационный применяется для погрузки твердых материалов с предварительным измельчением Ковш-грейфер применяется для выемки грунта из глубоких котлованов, траншей или ям.
	Грейферы для экскаваторов Грейфер сортировочный является идеальным оборудованием для широкого спектра операций, таких как перемещение и погрузка камней, выемка грунта и засыпка, демонтажные и сортировочные работы Грейфер многоцелевой является незаменимым средством на строительных площадках для сбора, погрузки, сортировки и перемещения различных видов материалов. Грейфер лесной очень востребован в лесном хозяйстве и позволяет осуществлять погрузку, выгрузку и складирование таких лесоматериалов как бревна, доски и срезанные ветки. Основное предназначение грейфера лепесткового - погрузка/разгрузка металлолома.
	Тилт-ротатор для экскаваторов
	Захват для блоков для экскаваторов Захват для блоков предназначен для перемещения бетонных блоков, захватывая их с двух сторон. Надежное перемещение бетонных элементов благодаря сильному прижимному усилию
	Отвал поворотный для экскаваторов Поворотный отвал устанавливается на раму фронтального погрузчика экскаватора и применяется при планировочных работах, для засыпки траншей и ям, а также для уборки дорог и площадей от снега, мусора и грязи. Нож отвала поворачивается в левую и правую сторону, фиксируясь пальцем на раме.
	Щетка уборочная для экскаваторов Предназначена для подметания дорог, улиц и площадей от пыли, грязи и прочего мусора. Дополнительно может комплектоваться баком для воды, чтобы подметаемая пыль предварительно смачивалась и не поднималась в воздух.
	Щетка с бункером для экскаваторов Предназначена для подметания дорог, улиц и площадей от пыли, грязи и прочего мусора. Весь подметаемый мусор складывается в специальный бункер, а затем грузится в автотранспорт или специально предназначенную емкость.
	Паллетные вилы для экскаваторов Применяются на строительных площадках для разгрузки/погрузки материалов, сложенные на поддоны. Вилы легко перемещаются по каретке и могут легко регулироваться по ширине. Сделаны из сверхпрочного материала, способного выдерживать грузы до 10 тонн.
	Быстросменный адаптер для экскаваторов Быстросменный адаптер устанавливается на раму фронтального погрузчика экскаватора и используется для оперативной замены навесного оборудования. С помощью быстросменного адаптера машинист экономит массу времени, тем самым увеличивая производительность экскаватора.
	Захват для круглого леса для экскаваторов Применяется при загрузке или разгрузке круглого леса и лесоматериалов. Захват для круглого леса просто незаменим в лесных хозяйствах, где ежедневно грузятся тысячи тонн круглого леса и прочих лесоматериалов.

1.5 Быстросъемное соединительное устройство замены рабочего оборудования (БСУ)

Это устройство необходимо для быстроты и упрощения замены рабочего органа, например, заменить ковш на стрелу или на вилы, что влияет на скорость проведения работ.

Это устройство представляет собой сварную металлическую конструкцию

1, с ребрами жесткостями в центре, зафиксированная на стреле шарнирно пальцами, с низу внутри защитного кожуха 13 установлен гидроцилиндр двух стороннего действия 20, сверху гидроцилиндра установлен верхний защитный кожух 6, на штока гидроцилиндра устанавливаются пальцы 15,и вилки 17,30, с помощью пальцев 22, подвод масла осуществляется по нагнетательным трубопроводам 18,29 из общей гидросистемы машины.

Рис.1.1. - Быстросъемное соединительное устройство замены рабочего оборудования

Принцип действия.

Управление устройством осуществляется с рабочего места оператора погрузчика - кабины. При включении гидрораспределителя с гидравлическим управлением 3 поток рабочей жидкости через гидрозамок 1 и клапан 2 поступает в рабочие полости гидроцилиндра 4. Тем самым штока задвигаются или выдвигаются. При выдвижении штоков гидроцилиндра 4 с помощью пальцев 15 (рис.2) входят в нижние проушины рабочего органа (например, ковша), тем самым происходит шарнирное фиксирование рабочего органа. В верхней плоскости рабочий орган фиксируется с помощью крюков, которые также находятся на рабочем органе. Эти крюки входят в зацепление в неразъемные верхние пальцы быстросъемного устройства.

Техническая характеристика устройства (БСУ).

Гидроцилиндр двух стороннего действия НL - С100х500.000 «Hidrolats»,

Ход штока - 170 мм.

Диаметр поршня и штока - 65 мм.,45 мм.

Диаметр рабочих пальцев 15 (рис.2) - 50 мм.

Вес конструкции - 320 кг.

1.6 Гидравлическая система управления

Рис. 1.2. Гидравлическая система управления экскаватора-погрузчика Volvo BL-71: Б - бак рабочей жидкости

Гидросистема состоит из двух параллельных насосов, гидрораспределителя погрузчика, исполнительных гидроцилиндров, гидрораспределителя экскаватора, бака, фильтра, обратных, предохранительных и перепускных клапанов, всасывающей и напорной магистралей.

Система является двухпоточной. Рабочая жидкость от двух насосов подается в две напорные гидролинии и нагнетается в гидрораспределитель 1 и 2, 3 и в зависимости от положения рычагов управления в гидроцилиндры механизмов или через фильтр на слив в бак. установлены следующие гидроцилиндры :гидроцилиндр подъема стрелы погрузчика, ковша погрузчика, поворота стрелы экскаватора, аутригера , рукояти и ковша экскаватора. Золотники гидрораспределителей после включения принудительно возвращаются в нейтральное положение.

1.7 Описание устройства, принципа действия машины и технологии производства работ.

1.7.1 Описание рабочей зоны

Рис. 1.3 Схема рабочей зоны экскаватора-погрузчика VOLVO BL-71.

Габаритные размеры в рабочем положении

А Высота поворотной оси..........3485 мм

B Угол разгрузки............................... 45°

С Вылет при разгрузке................895 мм

D Высота разгрузки ..................2630 мм

E Наклон назад на грунте................. 40°

F Глубина выемки грунта.............159 мм

G Высота по верхней кромке ковша.....................................4434 мм

Макс. угол выемки при планировании грунта................ >120°

Размеры обратной лопаты со стандартной рукоятью

H Макс. глубина выемки...........4300 мм

Глубина выемки с плоским дном 610 мм.........................4244 мм

I Макс. высота разгрузки........3980 мм

J Вылет при разгрузке..............2220 мм

K Макс. высота по зубьям ковша.....................................5530 мм

L Вылет от оси каретки..............5860 мм

M Вылет от заднего моста.........7320 мм

Боковое смещение стрелы от оси машины.........................590 мм

Зазор при работе у стены.............190 мм

А Общая длина..........................5800 мм

B Общая ширина.......................2470 мм

С Общая высота........................3730 мм

D Колесная база.......................2150 мм

E Дорожный просвет по раме..... 340 мм

F Высота по ROPS (кабине).......2917 мм

G Ширина по стабилизаторам .. 2335 мм

Размеры обратной лопаты с раздвижной рукоятью

Рукоять сложена....................4300 мм

Рукоять раздвинута...............5370 мм

Глубина выемки с плоским дном 610 мм

Рукоять сложена....................4244 мм

Рукоять раздвинута...............5314 мм

I Макс. высота разгрузки

Рукоять сложена....................4030 мм

Рукоять раздвинута...............4800 мм

J Вылет при разгрузке

Рукоять сложена....................2220 мм

Рукоять раздвинута...............2540 мм

K Макс. высота по зубьям ковша

Рукоять сложена....................5830 мм

Рукоять раздвинута...............6650 мм

L Вылет от оси поворота каретки

Рукоять сложена....................5910 мм

Рукоять раздвинута...............6880 мм

M Вылет от заднего моста

Рукоять сложена....................7320 мм

Рукоять раздвинута...............8290 мм

1.7.2 Тип хода экскаваторов-погрузчиков

Тип хода экскаватора погрузчика - пневмоколесный с осевыми формулами

Гидростатическая трансмиссия Привод на все колеса.

1.8 Технологические схемы производства работ

1.8.1 Способы наполнения ковша погрузчика

В зависимости от мощности и грузоподъемности погрузчиков, физико-механических свойств разрабатываемых грунтов ковш погрузчика можно наполнять раздельным, совмещенным, экскавационным и комбинированным способами.

При раздельном способе (рис.1.4., а) ковш устанавливают режущей кромкой горизонтально или под углом 3 - 5°. При движении со скоростью. 1,4 ... 1,8 км/ч ковш внедряют в грунт на глубину 0,85 ... 1 длины ковша. После внедрения ковша и остановки машины его запрокладывают до упора и поднимают стрелу в транспортное положение.

При высокой квалификации машиниста процесс подъема стрелы в транспортное положение и движения к месту разгрузки можно совместить. Во избежание ударных нагрузок на конструкции и большого износа шин не рекомендуется превышать скорость движения свыше 4 км/ч. Кроме того, для погрузчиков грузоподъемностью до 6 т нежелательно производить слишком глубокое внедрение ковша, так как происходит перенапряжение гидросистемы подъема стрелы. Этот способ наиболее широко применим при погрузке сыпучих стройматериалов

Рис.1.4 - Основные схемы разработки грунта погрузчиками а - раздельный; б - совмещенный; в - экскавационный

При совмещенном способе (рис.1.4. б) внедрение ковша в грунт происходит на глубину 0,5 ... 0,6 длины ковша, при скорости 2,5 ... 5 км/ч ковш запрокидывают постепенно. Для наилучшего заполнения ковша необходимо, чтобы скорость движения погрузчика была близка к средней линейной скорости запрокидывания режущей кромки ковша. Тогда напорное усилие внедрения снижается в 2 - 3 раза по сравнению с раздельным способом. Данный способ копания наиболее эффективен для погрузчиков грузоподъемностью до 10 т при разработке грунтов I - II групп из целика и в разрыхленном состоянии, а также погрузке строительных материалов.

Экскавационный способ (рис.1.4. в) заключается в том, что ковш наклоняют к основанию забоя на угол 3 - 5°. После внедрения ковша на глубину до 0,4 - 0,5 глубины ковша производят подъем стрелы. При выходе из забоя во избежание потерь грунта ковш запрокидывают. При разработке тяжелых грунтов, когда не обеспечивается необходимая глубина внедрения, следует производить дополнительные внедрения. Этот способ целесообразен при разработке плотного и связного грунта при высоте забоя 1,5 м и выше.

1.8.2 Технологические схемы работы погрузчиков

Схема работы зависит от типа погрузчика. Для фронтальных погрузчиков на пневмоколесном ходу (рис.1.5.) наиболее распространена схема с частичным разворотом погрузчика на различные углы при отходе от забоя. Загружаемые самосвалы при этом устанавливают параллельно или под нужным углом к фронту забоя.

Рис.1.5. - Основные схемы работы погрузчиков в комплекте с автосамосвалами а, в, - с поворотом на 40 - 50°; б - челночным способом; г - с поворотом на 90°; д - при спаренной установке транспортных средств; е - челночным способом с разгрузкой в сторону 1.13. Определение параметров рабочего оборудования

1.6 Погрузочное оборудование

Расчетная вместимость ковша подсчитывают по формуле:

м3

Где - расчетный коэффициент наполнения ковша, равный 1,25.

Ковш предназначен для работы с сыпучими материалами. Плотность материала =1,6 т/м3

Номинальная грузоподъемность равняется:

Н

Go - конструктивный вес погрузочного оборудования;

Xт - продольная координата центра тяжести базового трактора;

aг и bo - горизонтальные координаты центров тяжести груза в ковше и оборудования соответственно.

Расстояние aг обычно составляет:

для гусеничных погрузчиков aг = (0,7...1,0)Lт,

для пневмоколесных погрузчиков aг = (0,6...0,95) Lт. ,

где Lд -база погрузчика .

Конструктивный вес погрузочного оборудования определяют по весу базового трактора Gт:

Н

гдеko - безразмерный коэффициент, равный 0,25-0,35 (меньшие значения коэффициента принимают при использовании качественных сталей).

Рациональность использования веса базовой машины и совершенство ходовой части определяют по коэффициенту удельной грузоподъемности:

.

Рекомендуются следующие значения коэффициента удельной грузоподъемности:

для гусеничных погрузчиков равно 0,20...0.22;

для колесных погрузчиков равно 0,25...0,3.

Расчетная вместимость ковша подсчитывают по формуле:

м3

где - расчетный коэффициент наполнения ковша, равный 1,25.

1.7 Экскаваторное оборудование

Конструктивный вес РО определяется по весу базовой машины

Н

где ko - безразмерный коэффициент, равный 0,35-0,4

Рис. 1.6 Схема для определения конструктивного веса рабочего оборудования

Рациональность использования веса базовой машины и совершенство ходовой части определяют по коэффициенту удельной грузоподъемности:

.

Рекомендуются следующие значения коэффициента удельной грузоподъемности:

для колесных экскаваторов равно 0,24

Расчетная вместимость ковша подсчитывают по формуле:

м3

1.8. Тяговый баланс и баланс мощности

1. На тяговом режиме работы погрузчика сумма всех сопротивлений:

где WBH - сопротивление внедрению ковша в штабель

Wf - сопротивление качению колес

Wh - сопротивление при движении на подъем

где KBH - удельное сопротивление внедрению (20 кПа для известняка)

KФ - коэф. формы ковша

В - ширина ковша

LВН - глубина внедрения

a - коэф. учитывающий плотность и аброзивность материала

С - коэф. крупности (1,25 для кусков 200 мм)

где f - коэф. сопротивления качению

G - вес погрузчика

- угол наклона поверхности движения к горизонту

Расчет ведется при работе погрузчика на горизонтальной площадке.

Сопротивление преодолеваются окружной силой движителя Рк,

Поэтому, приравнивая Рк=, получаю

На преодоление сопротивления внедрению расходуется часть силы тяги движителя, т.е. свободная сила тяги Тс. Тогда, пологая, что Wк=Тс, получается:

Напорное усилие погрузчика по двигателю:

где Ne max - наибольшая эффективная мощность двигателя

Vp - рабочая скорость внедрения погрузчика

- расчетное буксование

- КПД трансмиссии

GП - вес погрузчика

f - коэф. сопротивления качению

Напорное усилие по сцепному весу:

где - коэф. сцепления движителя с опорной поверхностью

Напорное усилие по двигателю Тн=91,4кН

Зависимость между мощностью двигателя Ne и мощностью, подводимой к движителю Nк:

где - механический КПД трансмиссии привода колесного движителя

где NT - тяговая мощность, расходуемая на внедрение ковша в штабель

Nf - тяговая мощность, расходуемая на преодоление сопротивления качению

Nб - тяговая мощность, расходуемая на буксование движителя

Nh - тяговая мощность, расходуемая на преодоление сопротивления подъему

где VД - действительная скорость ведущих колес (0,8VT)

Где VT - теоретическая скорость ведущих колес

Подставляю значения в общее выражение баланса мощности:

Машина работоспособна

2.На транспортном режиме работы погрузчика сумма всех сопротивлений:

где - сопротивление воздуха движению

где - коэф. обтекаемости =0,06-0,07

F - площадь лобового сопротивления ширина колеи х высоту машины

++

Баланс мощности на транспортном режиме

где - мощность на преодоление сопротивления воздуха движению

При движении на высшей передаче буксованием можно пренебречь ()

Подставляю значения в общее выражение баланса мощности:

15(л.с)

Вывод: Машина работоспособна.

1.9 Расчет устойчивости

1.9.1 Устойчивость по погрузочному оборудованию

Во время рабочего процесса погрузчик перемешается на почти горизонтальных площадках, допустимый уклон которых не должен превышать 3° (СНиП IIIA -- 11--70). Расчет продольной устойчивости погрузчиков ведется из условия опрокидывания вперед (рис. 5.26) с учетом того, что деформируются пневматические шины, если ход пневмоколесный.

Рис.1.7 - Схема при опрокидывании вперёд

Угол дополнительного наклона погрузчика вперед вследствие деформации опор определяется соотношением

где Gп - сила тяжести погрузчика с грузом;

Сп, С3 -- жесткость грунта под передним и задним катками гусеничного хода либо радиальная жесткость передних и задних пневматических шин погрузчика на пневмоколесном ходу;

l - база погрузчика;

lц.т - расстояние между центром тяжести погрузчика и вертикальной осью, проходящей через точку опрокидывания.

Обычно наибольшее значение гупр не превышает 1,5°. Поэтому при расчете продольной устойчивости гусеничного и пневмоколесного погрузчиков

Здесь го - уклон погрузочной площадки;

гупр - дополнительный наклон погрузчика вследствие деформации опор.

Наименьшим запасом продольной устойчивости обладает погрузчик в случае движения под уклон с одновременным торможением машины и рабочего оборудования при его опускании. Положение рабочего оборудования при этом соответствует максимальному вылету (см. рис. 5.26). Тогда

Где Gm - сила тяжести тягача с противовесом и неподвижными частями навесного оборудования погрузчика;

Gг - сила тяжести груза (с учетом веса виброплиты);

Gc - сила тяжести подвижных частей рабочего оборудования (ковш, стрела, тяги, рычаги, гидроцилиндры);

lц.т,lг, lс, hц, hг, hс-плечи соответствующих усилий (см. рис. 5.26);

Мин - момент сил инерции относительно ребра опрокидывания;

Мв -- момент, вызванный ветровой нагрузкой.

Здесь kз -- коэффициент заполнения контура наветренной площади погрузчика, kз = 0,9...0,95;

Fбр - наветренная площадь погрузчика, ограниченная его контуром,м2;

k - коэффициент аэродинамических сопротивлений, k =1,2;

рв - расчетное давление ветра, принимаемое по ГОСТ 1451--77, рв = 450 Па ;

r - плечо приложения ветровой нагрузки.

Момент сил инерции находится по соотношению

где Mт - тормозной момент остановочных тормозов;

i, з - передаточное число и к. п. д. части трансмиссии между тормозом и ведущим колесом;

mп - общая масса погрузчика с рабочим оборудованием и грузом,

rк - радиус ведущего колеса;

f - коэффициент сопротивления движению;

mг, mс, mт -- массы груза, подвижных частей рабочего оборудования и

v - скорость опускания груза;

tт -время торможения стрелы, tт = = 0,2...0,3 с.

Тогда

Условие выполнено, монтаж дополнительного противовеса не нужен.

1.9.2 Устойчивость по экскаваторному оборудованию

Выход ковша из забоя

Сила копания при послойном заполнении ковша определяется как сумма трех составляющих сил:

Рк=Р+Рз+Рпр

где Р - сила резания

Рз - сопротивление заполнению ковша грунтом

Рпр - сопротивление призмы волочения

Для определения касательной составляющей сопротивления грунта копанию, в этом случаи, пригодна зависимость:

где С - число ударов динамического плотномера

h - толшина срезаемой стружки , см

B - ширина ковша, м

- угол резания, град

z - коэф. учитывающий схему установки зубьев на вертикальном профели

- коэф. учитывающий технологию разработки грунта

Расчетная толщина стружки одинаковой по всей дуге траектории ковша определяют по формуле:

где q - емкость ковша, м3

lр - длина рукояти, м

lк - длина ковша, м

- угловое перемещение рукояти за одну операцию копания, для обратных лопат

- угловое перемещение рукояти

Силу сопротивления заполнению можно найти как:

=164500*0,69*0,095=10783Н

где - удельное сопротивление стружки продольному сжатию

где С - число ударов динамического плотномера

Сопротивление призмы волочения зависит от технологических факторов: откоса забоя, направления движения ковша (вверх или вниз). Приближенно его можно определить по формуле:

q=0,3*0,28=0,084 м3

где q - объем призмы, м3

- плотность рыхлого грунта, кг/м3

- коэф. внешнего трения грунта о грунт

Ориентировочно объем призмы можно принять равным 0,3…0,4 от геометрической емкости ковша.

Рк=

Рис.1.8. - Схема для расчёта устойчивости по экскаваторному оборудованию

Экскаватор устойчив.

1.9.3 Разгрузка

Экскаватор устойчив.

1.9.4 Движение под уклон

Рис.1.9. - Движение под уклон

Экскаватор устойчив

1.9.5 Движение на подъем

Рис.1.10. - .Движение на подъем

Экскаватор устойчив

1.10 Определение нагрузок на рабочее оборудование

Выглубляющее усилие Nв - усилие, развиваемое гидроцилиндрами поворота и приложенное на режущей кромке основного ковша, обычно существенно превосходит грузоподъемность машины.

Для погрузчиков на стреле выглубляющее усилие в соответствии с номинальной грузоподъемностью составляет:

Nв = (2,0...3,0)Qн Н.

Принимаем Nв=30000 Н.

Подъемное усилие Nп - усилие на режущей кромке ковша, развиваемое гидроцилиндрами стрелы и определяемое по устойчивости машины, приближенно может быть определено по номинальной грузоподъемности:

Nп = (1,8...2,3)Qн, Н

Принимаем Nп=25000 Н.

Удельное напорное усилие на кромке ковша

,

Где Тсц - наибольшее тяговое усилие по двигателю или сцепному весу;

В - наружная ширина рабочего органа.

Удельное выглубляющее усилие на кромке ковша:

.

Рекомендуемые значения удельных напорных и выглубляющих усилий для основного ковша в зависимости от типоразмеров и типа ходовой части приведены в таблице 1.5

Таблица 1.5. Рекомендуемые значения удельных напорных и выглубляющих усилий.

Параметры	Ходовая часть	Грузоподъемность, кН,
		До 30	40..60	Свыше 60
Удельное напорное усилие, кН/см,	Гусеничная Колесная	0,25…0,4 0,15…0,3	0,4…0,6 0,25…0,4	Свыше 0,6 Свыше 0,4
Удельное выглубляющее усилие, кН/см	Гусеничная Колесная	0,20…0,35	0,25…0,4	Свыше 0,3

Рекомендуемые значения qT и qВ, превосходят значения несущей способности материалов и грунтов благодаря чему строительные погрузчики могут быть использованы не только для погрузочных и для землеройно-транспортных работ.

Высота разгрузки ковша Нр - наибольшее расстояние от опорной поверхности до режущей кромки основного ковша при максимальном угле разгрузки и полностью погруженных грунтозацепах для гусеничных машин или номинальном давлении в шинах для колесных машин.

Высоту разгрузки выбирают в зависимости от типоразмера и транспортных средств, с которыми предназначен работать погрузчик. Для строительных одноковшовых погрузчиков она регламентируется техусловиями.

Для типоразмеров погрузчиков, не предусмотренных этими техусловиями, высоту разгрузки определяют по формуле:

, мм

Где hт - наибольшая высота бортов транспортных средств, с которыми может работать погрузчик;

hр - дополнительный зазор, выбираемый с учетом опрокидывания ковша и работы на неподготовленном основании и равный 300...500 мм.

Вылет рабочего органа L - расстояние от передних выступающих частей базового трактора до режущей кромки ковша, находящегося на максимальной высоте при наибольшем угле разгрузки.

, мм

Где Вт - ширина кузова наиболее тяжелого транспортного средства, с которым предназначен работать погрузчик;

b - расстояние между погрузчиком и транспортным средством при разгрузке, необходимое по условиям безопасности работы и равное 150-200 мм.

Угол запрокидывания ковша в нижнем положении и угол разгрузки в верхнем положении выбираются по ГОСТ 12568-67. Рекомендуемая величина угла запрокидывания при нижнем положении стрелы 4246. При подъеме допускается дальнейшее запрокидывание ковша до 15. Разгружать ковш можно при любой высоте стрелы, включая нижнее положение. Угол разгрузки основного ковша при промежуточных значениях высот должен быть не менее 45.

1.11 Определение усилий в исполнительных гидроцилиндрах погрузчика

Усилия на штоках исполнительных гидроцилиндров определяются в установившемся режиме работы по величинам наибольшего выглубляющего усилия Nв - для гидроцилиндров ковша и подъемного усилия Nп - для гидроцилиндров стрелы, приложенных на режущей кромке ковша в положении внедрения. Усилие на штоке одного гидроцилиндра ковша :

где Gк - вес ковша; nп - количества гидроцилиндров поворота ковша;

iп и iк - мгновенные передаточные числа механизма погрузочного оборудования, определяемые соотношением плеч рычажной системы, для силы Nв и силы тяжести ковша Gк; k1 - коэффициент запаса, учитывающий потери в гидроцилиндрах и шарнирах (принимают равным 1.25).

Мгновенные передаточные отношения механизма вычисляют для положения ковша, соответствующего внедрению в материал /13/:

где li - плечи приложения сил в нагруженных элементах механизма.

; .

Рис.1.11 Схема для определения усилий гидроцилиндров погрузочного оборудования

Усилия, реализуемые гидроцилиндрами стрелы, зависят от кинематической схемы погрузочного оборудования.

При кинематической схеме механизма с перекрестной системой усилия в одном гидроцилиндре стрелы определяются по формуле:

где Gр - вес погрузочного оборудования без портала; - усилие гидроцилиндра ковша без учета коэффициента запаса; nn и nc - количество гидроцилиндров поворота ковша и подъема стрелы; k2 - коэффициент запаса, учитывающий потери в шарнирах и гидроцилиндрах и равный 1.25; l3, l4, l10 - плечи сил.

Для экскаваторного оборудования

При копании рукоятью

Рис. 1.12. - Схема усилий при копании рукоятью

Из условия выбираем Р1=38,3 кН

Наибольшее реактивное усилие в цилиндре рукояти будет возникать в положении 11

При копании ковшом

Рис. 1.13 Схема усилий при копании ковшом

Усилие на режущей кромке ковша будет максимальным в положении 3, т.к

В этом положении максимальное плечо гидроцилиндра.

В качестве гидропривода ковша экскаватора-погрузчика используют такие же гидроцилиндры что для рукояти с одинаковым усилием на штоке.

Реактивное усилие в гидроцилиндрах стрелы

1.12. Прочностной расчет

1.12.1 Прочностной расчет стрелы

Воспользовавшись методом плана сил, мы определили значение и направление силы Р1 = 790.6 кН.

Рис. 1.14 - План сил возникающих в стреле

Выполним проверку:

УFx = 0;

УFy = 0;

УFx = 0

Р4 = 555.1 · cos 54є = -324 кН;

Р3 = 492.5 · cos 51.5є = 308.6 кН;

Р2 = 824.6 · cos 47є = -560 кН;

Р1 = 790.6 · cos 43.5є= 575.4 кН.

308.6 - 324 + 575.4 - 560 = 0

УFy = 0

Р4 = 555.1 · cos36є = -448 кН;

Р3 = 492.5 · cos 38.5є = 387 кН;

Р2 = 824.6 · cos 43є = 604 кН;

Р1 = 790.6 · cos 46.5є = -543 кН;

Исходные данные для расчета стрелы:

Р1 = 790.6 кН;

Р2 = 824.6 кН;

Р3 = 492.5 кН;

Р4 = 555.1 кН;

Р1X = 790.6• cos 20є = 742.9 кН;

Р1Y = 790.6• cos 80є = 137.28 кН;

Р2X = 824.6 • cos 85.5є = 800 кН;

Р2Y = 824.5 • cos 4.5є = 199.48 кН;

Р3X = 492.5 • cos 4є = 491.3 кН;

Р3Y = 492.5 • cos 86є = 34.3 кН;

Р4X = 555.1 • cos 7.5є = 550.3 кН;

Р4Y = 555.1 • cos 82.5є = 72.45 кН;

М1 = 492.5• 0.422 = 207.8 кНм;

q1 = 5.36 кНм - распределенная нагрузка от веса стрелы (для второго участка);

q2 = 8.99кНм - распределенная нагрузка от веса стрелы (для второго участка);

1.12.2 Произведем расчет пальцев проушин стрелы

Расчет пальца проушины стрелы для крепления рукояти

Расчет производится на срез и изгиб.

Исходные данные:

DПАЛ = 75 мм - диаметр пальца;

LПАЛ = 376 мм - длина пальца (определяется исходя из ширины рукояти);

Определим площадь сечения пальца, мм2:

А ПАЛ = 0.785 • d2 = 0.785 • 752 = 4415.625 мм2

Определим момент осевой сопротивления пальца, мм3:

W ПАЛ = 0.785 • r3 = 0.785 • 37.53 = 41396.48 мм3

Зная значение усилия в шарнире стрелы РРУК = 555.1 кН, определим фПАЛ, МПа:

фПАЛ = Ррук / 2• А ПАЛ = 555100 / 2• 4415.625 = 62.85 МПа

Определим напряжение возникающие в пальце стрелы, МПа:

уПАЛ = Ррук • L ПАЛ /2 • 2 • W ПАЛ = 1260 МПа

В качестве материала пальца используем сталь 40ХН утек = 1450 МПа (термообработка - закалка и средний отпуск). Напряжение в пальце от среза и изгиба не превышает допустимых. Напряжение среза и изгиба действуют в разных местах (изгиб - по середине пальца, срез - сбоку от проушины, поэтому напряжения действуют совместно.)

Расчет пальца проушины стрелы для крепления гидроцилиндра рукояти:

Расчет производится на срез и изгиб.

Исходные данные:

DПАЛ = 70 мм - диаметр пальца;

LПАЛ = 236 мм - длина пальца;

Определим площадь сечения пальца, мм2:

А ПАЛ = 0.785 • d2 = 0.785 • 702 = 3846.5 мм2

Определим момент осевой сопротивления пальца, мм3:

W ПАЛ = 0.785 • r3 = 0.785 • 353 = 33656.875 мм3

Зная значение усилия гидроцилиндра стрелы РГЦР = 492.5 кН, определим фПАЛ, МПа:

фПАЛ = Ргцр / 2• А ПАЛ = 492500 / 2• 3846.5 = 64 МПа

Определим напряжение возникающие в пальце рукояти, МПа:

уПАЛ = Ргцр • L ПАЛ /2 • 2 • W ПАЛ = 702 МПа

В качестве материала пальца используем сталь 40Х утек = 900 МПа (термообработка - закалка и средний отпуск). Напряжение в пальце от среза и изгиба не превышает допустимых. Напряжение среза и изгиба действуют в разных местах (изгиб - по середине пальца, срез - сбоку от проушины, поэтому напряжения действуют совместно.)

Расчет пальца проушины стрелы для крепления гидроцилиндра стрелы:

Расчет производится на срез и изгиб.

Исходные данные:

DПАЛ = 120 мм - диаметр пальца;

LПАЛ = 376 мм - длина пальца (определяется исходя из ширины стрелы);

Определим площадь сечения пальца, мм2:

А ПАЛ = 0.785 • d2 = 0.785 • 1202 = 11304 мм2

Определим момент осевой сопротивления пальца, мм3:

W ПАЛ = 0.785 • r3 = 0.785 • 603 = 169560 мм3

Зная значение усилия гидроцилиндра стрелы РСТР = 824.6 кН, определим фПАЛ, МПа:

фПАЛ = Рстр / 2• А ПАЛ = 824600 / 2• 11304 = 36 МПа

Определим напряжение возникающие в пальце стрелы, МПа:

уПАЛ = Рстр • L ПАЛ /2 • 2 • W ПАЛ = 457 МПа

В качестве материала пальца используем сталь 40Х утек = 900 МПа (термообработка - закалка и средний отпуск). Напряжение в пальце от среза и изгиба не превышает допустимых. Напряжение среза и изгиба действуют в разных местах (изгиб - по середине пальца, срез - сбоку от проушины, поэтому напряжения действуют совместно.)

Расчет пальца проушины для крепления стрелы к базе экскаватора:

Расчет производится на срез и изгиб.

Исходные данные:

DПАЛ = 120 мм - диаметр пальца;

LПАЛ = 595 мм - длина пальца (определяется исходя из ширины стрелы);

Определим площадь сечения пальца, мм2:

А ПАЛ = 0.785 • d2 = 0.785 • 1202 = 11304 мм2

Определим момент осевой сопротивления пальца, мм3:

W ПАЛ = 0.785 • r3 = 0.785 • 603 = 169560 мм3

Зная значение усилия в шарнире стрелы РБ = 790.6 кН, определим фПАЛ, МПа:

фПАЛ = Рб / 2• А ПАЛ = 790600 / 2• 11304 = 34.9 МПа

Определим напряжение возникающие в пальце стрелы, МПа:

уПАЛ = Рб • L ПАЛ /2 • 2 • W ПАЛ = 693.5 МПа

В качестве материала пальца используем сталь 40Х утек = 900 МПа (термообработка - закалка и средний отпуск). Напряжение в пальце от среза и изгиба не превышает допустимых. Напряжение среза и изгиба действуют в разных местах (изгиб - по середине пальца, срез - сбоку от проушины, поэтому напряжения действуют совместно.)

Определим сечение стрелы в шарнире соединения стрелы с гидроцилиндром стрелы

Определим размеры поперечного сечения стрелы. Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

1. F1 = b • (H - h) = 0.298 • (0.200 - 0.120) = 0.02384 м2

X1 = b / 2 = 0.149 м

Y1 = H / 2 = 0.1 м

F2 = Bh+2b • (H - h) = 0.340 • 0.023 + 2 • 0.021 • (0.1675 - 0.023) =

= 0.013889 м2

X1 = B / 2 = 0.17 м

Y1 = Bh2+2b • (H2 - h2) / 2(Bh+2b • (H - h)) = 0.0483 м

Y1' = H - Y1 = 0.1192 м

F3 = Bh+2b • (H - h) = 0.340 • 0.023 + 2 • 0.021 • (0.1675 - 0.023) =

= 0.013889 м2

X1 = B / 2 = 0.17 м

Y1 = Bh2+2b • (H2 - h2) / 2(Bh+2b • (H - h)) = 0.0483 м

Y1' = H - Y1 = 0.1192 м

Определим моменты инерции сечения в отдельности и всего сечения в целом:

1. JX1 = b / 12 • (H3 - h3) = 0.298 / 12 • (0.23 - 0.123) = 0.000155754 м4

2. JX2 = Bh3 + 2 b • (H - h) 3/ 12 + Bh(Y1 - h/2) 2 + 2 b • (H - h) (H - h / 2 + h - Y1)= = 0.000306433 м4

3. JX3 = Bh3 + 2 b • (H - h) 3/ 12 + Bh(Y1 - h/2) 2 + 2 b • (H - h) (H - h / 2 + h - Y1)= = 0.000306433 м4

Учитывая поправку Штейнера получим:

JX2 + ( y2)2 F2 = 0.000446 м4

JX3 + ( y3)2 F3 = 0.000446 м4

JX общ =?JXi = 0.00105 м4

Определим момент сопротивления относительно нейтральной линии:

W = JX общ / YC = 0.00461 м3

Определим напряжения возникающие в сечение:

у max= Mизг /W = 73.18 МПа,

где Мизг = 337.4 кНм

ф = Q / ?Fст = 31.5 МПа,

где Q = 49.6 кН;

?Fст = 0.0015918 м2

у = N /Fвсего сечения = 1.1 МПа,

где N = 57.1 кН;

Fвсего сечения = 0.051618 м2

у ЭКВ = = 74.3 МПа

Определим сечение стрелы в шарнире соединения стрелы с базой экскаватора

Определим размеры поперечного сечения стрелы Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

1. F1 = b • (H - h) = 0.595 • (0.234 - 0.120) = 0.06783 м2

X1 = b / 2 = 0.2975 м

Y1 = H / 2 = 0.117 м

Определим момент инерции сечения:

JX1 = b / 12 • (H3 - h3) = 0.595 / 12 • (0. 2343 - 0. 1203) = 0.0005536 м4

Определим момент сопротивления относительно нейтральной линии:

W = b / 6Н • (H3 - h3) =0.00469 м3

Определим напряжения возникающие в сечение:

у = N /Fвсего сечения = 10.9 МПа,

где N = 742.9 кН;

Fвсего сечения = 0.06783 м2

у ЭКВ = = 10.9 МПа

Определим сечение стрелы в шарнире соединения стрелы с рукоятью.

Определим размеры поперечного сечения стрелы. Рассмотрим сечение, его геометрические характеристики, размеры сечения, исходя из условий прочности.

F = hb = 0.067 • 0.064 = 0.004288 м2

X1 = b / 2 = 0.032 м

Y1 = h / 2 = 0.0335 м

Определим моменты инерции сечения в отдельности и всего сечения в целом:

Учитывая поправку Штейнера получим JX :

JX = (b h3 / 12+ F • (y) 2) • 4 = 0.000352268 м4

Определим момент сопротивления относительно нейтральной линии:

W = JX / YC = 0.0033709 м3

Определим напряжения возникающие в сечение:

ф = Q / ?Fст = 7.23 МПа,

где Q = 124 кН;

?Fст = 0.017152 м2

у = N /Fвсего сечения = 27.05 МПа,

где N = 463.9 кН;

Fвсего сечения = 0.017152 м2

у ЭКВ = = 29.8 МПа

По окончанию расчетов рукояти, стрелы и ковша примем сталь марки 09Г2С ГОСТ 19282-73 с пределом текучести 305 МПа, которая рекомендуется в «РД 2201…86» для проектирования металлоконструкции экскаватора.

Расчет привода рабочего оборудования

Исходные данные:

Усилия на штоке гидроцилиндров

Погрузочное оборудование

Sк=12,09 кН

Sс=49,93 кН

Экскаваторное оборудование

Sк=90,9 кН

Sс=204,5 кН

Sр=90,9 кН

Номинальное давление в системе 16 МПа

V- скорость перемещения штоков

V=0,08 м/c

Выбор гидроцилиндров

Гидроцилиндры выбирают по величине хода и диаметру поршней. Ход определяют из кинематики РО машины