Прицепной скрепер
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.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 11.04.2015 |
| Размер файла | 3,0 M |
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
Пояснительная записка ___ стр., 16 рис., 6 источников, иллюстрированный материал 3 листа формата А1.
Ключевые слова: скрепер, тягач, ковш с ножом, забор грунта.
В курсовой работе представлена конструкция прицепного скрепера, для послойного копания, транспортирования, послойной отсыпки, разравнивания и частичного уплотнения грунтов.
Цель работы - разработка прицепного скрепера.
В процессе работы проведен анализ существующих конструкций, были произведены основные расчеты скрепера.
Проведен расчет и разработаны чертежи скрепера. Основные конструктивные и технико-экономические показатели: грузоподъемность 7т, вместимость ковша 4,5 м3, базовый тягач - трактор кл.4.
Содержание
- Введение
- 1. Обзор литературных и патентных источников по теме проекта
- 1.1 Обзор патентных источников
- 1.2 Обзор литературных источников
- 2. Выбор машины аналога, разработка конструктивной схемы и общего вида машины
- 3. Описание рабочей среды машины (физико-механические свойства грунтов)
- 4. Расчёт и проектирование основных параметров машины, отдельных узлов и рабочих органов
- 4.1 Основные параметры скрепера
- 4.2 Тяговый расчёт скрепера
- 4.3 Разработка механизма открывания заслонки
- 5. Определение производительности машины
- 6. Разработка мероприятий по охране труда и экологической защите
- 6.1 Общие требования безопасности
- 6.1 Охрана окружающей среды при работе дорожных машин
- Выводы
- Список использованных литературных источников
Введение
Цель данного курсового проекта - ознакомить студентов с основами методологии инженерного творчества по созданию новой техники, в данном случае прицепного скрепера. Этой цели можно достичь изучением технологии: создания машин во взаимосвязи и последовательности процессов совершенствования техники с приобретением необходимых знаний и начальных навыков использования научных методов.
В результате изучения данного курса студент должен знать;
I) основные направления научно-технического прогресса в области машиностроения и рационального использования машин;
2) условия работы машин в производстве, общетехнические, эргономические и экологические требования, предъявляемые к ним;
З) структуру и методологию научных исследований рабочих процессов машин, формы и эффективность научно-исследовательской работы;
4) порядок и методику конструирования машин, освоения их производства и испытаний;
5) постановку изобретательства и рационализации в стране, основы международных патентных прав.
прицепной скрепер параметр узел
1. Обзор литературных и патентных источников по теме проекта
1.1 Обзор патентных источников
В данном пункте рассмотрены патентные источники по теме курсового проекта:
Рис. 1. Прицепной скрепер
Прицепные скреперы в агрегате с базовыми гусеничными тракторами используют при дальности транспортирования до 1000 метров. Дальность транспортирования агрегата определяется его вместимостью и быстроходностью базового трактора.
Прицепные скреперы применяют с гусеничными тракторами для работы в условиях переменного рельефа местности при перемещении грунта по бездорожью на расстояние до 0,2 км (скреперы малой емкости) до 0,5 км (скреперы средней и большой емкости). В отдельных случаях прицепные скреперы используют для перемещения грунта на большие расстояния. В последнее время применяют прицепные скреперы с механизированной (элеваторной) загрузкой ковша. Особенность скреперов этого типа - установка скребкового конвейера вместо передней заслонки, что изменяет способ загрузки ковша грунтом. Помимо частичного заполнения ковша обычным способом грунт подается в ковш скребками конвейера. Такие скреперы обеспечивают более высокий коэффициент наполнения ковша в различных грунтах, равномерность тягового усилия (у обычных скреперов тяговое усилие резко возрастает по мере наполнения ковша) и хорошую планировку забоя.
Однако скреперы с механизированной (элеваторной) загрузкой имеют более сложную конструкцию, не могут работать в грунтах с каменистыми включениями и плохо разгружаются при работе на липких и влажных грунтах, так как снабжены свободной донной разгрузкой. Скрепер ДЗ-33 с принудительной разгрузкой ковша (рис.1.1) состоит из серьги, дышла, передней и задней осей, шкворневого устройства шарового типа, рамы, ковша с нижними и боковыми ножами, заслонки ковша, задней стенки ковша и четырех колес с шинами.
Рис. 1.1 Прицепной скрепер ДЗ-33:
1 - базовый трактор, 2 - серьга, 3 - шкворневое устройство, 4 - рама, 5 - рукава и трубопроводы, 6 - гидроцилиндр подъема и опускания ковша, 7 - гидроцилиндр управления заслонкой ковша, 8 - заслонка ковша, 9 - ковш, 10 - задняя стенка ковша, 11 - гидроцилиндр управления задней стенкой ковша, 12 - колесо с шиной, 13, 14 - нижний и боковой ножи, 15 - дышло.
Тяговое усилие от базового трактора передается скреперу через серьгу. В передней части скрепера предусмотрено шкворневое устройство шарового типа, благодаря которому передняя ось поворачивается относительно рамы. Ковш скрепера сварной конструкции и состоит из двух боковых стенок и днища. В передней части к нему приварены проушины для, крепления штока гидроцилиндра подъема и опускания ковша. К передней нижней части ковша приварена подножевая плита, к которой крепят режущие ножи. Для облегчения резания грунта ковш снабжен боковыми ножами. К продольным балкам в задней части крепят заднюю ось скрепера.
В проушинах, приваренных к задней поперечной балке, установлен гидроцилиндр управления задней стенкой 10 ковша. В задней части ковш с помощью осей шарнирно соединен с продольными балками рамы. Ковш поднимается и опускается с помощью гидроцилиндра, установленного в проушинах кронштейна, приваренного к раме скрепера. В передней части ковша предусмотрена заслонка, шарнирно закрепленная на ковше и соединенная с шарнирно-рычажным механизмом подъема заслонки, который приводится в действие с помощью гидроцилиндра. Задняя стенка ковша выдвигается с помощью гидроцилиндра и перемещается внутри ковша на роликах. Рама имеет П-образную форму и состоит из рамы-хобота, поперечной балки трубчатого сечения и двух продольных балок. Гидросистема управления рабочими органами скрепера включает в себя гидронасос шестеренного типа, гидрораспределитель золотникового типа, масляный бак, рукава и трубопроводы и по одному гидроцилиндру. Гидронасос, гидрораспределитель и масляный бак установлены на базовом тракторе. Рабочими органами скрепера управляют из кабины машиниста с помощью рычагов управления трехсекционным гидрораспределителем. С каждой его секцией трубопроводами и рукавами соединен соответствующий гидроцилиндр управления рабочими органами скрепера. Ковш скрепера можно устанавливать в три положения: опускание, подъем, нейтральное (транспортное). Скрепер ДЗ-111 с принудительной разгрузкой ковша (рис. 1.2) состоит из серьги, дышла, шкворневого устройства шарового типа, рамы, ковша с нижними и боковыми ножами, заслонки ковша, задней стенки ковша, передней и задней осей и четырех колес с шинами. Тяговое усилие от базового трактора передается скреперу через серьгу. В передней части скрепера имеется шкворневое устройство шарового типа, обеспечивающее поворот передней оси относительно рамы. Конструкция скрепера ДЗ-111 в основном такая же, как скрепера ДЗ-33.
Управление рабочими органами скрепера включает в себя гидронасос шестеренного типа, гидрораспределитель золотникового типа, масляный бак, рукава и трубопроводы, два гидроцилиндра, два гидроцилиндра и гидроцилиндр управления задней стенкой ковша. Гидронасосы, гидрораспределитель и масляный бак установлены на базовом тракторе. Рабочими органами скрепера управляют из кабины машиниста с помощью рычагов управления трехсекционным гидрораспределителем. С каждой его секцией трубопроводами и рукавами соединены соответствующие гидроцилиндры управления рабочими органами скрепера. Ковш скрепера можно устанавливать в три положения: опускание, подъем, нейтральное (транспортное). Скрепер ДЗ-20 с принудительной разгрузкой ковша (рис. 1.3) состоит из серьги, дышла, передней и задней осей, шкворневого устройства шарового типа, рамы, ковша с нижними 13% и боковыми ножами, задней стенки ковша, заслонки ковша и четырех колес с шинами.
Рис. 1.2 Прицепной скрепер ДЗ-111:
1 - серьга, 2 - дышло, 3 - шкворневое устройство, 4 - рама, 5-рукава и трубопроводы, 6 - гидроцилиидр подъема и опускания ковша, 7 - заслонка, 8 - гидроцилиндр управления заслонкой ковша, 9 - ковш, 10 - задняя стенка ковша, 11 - колесо с шиной, 12, 13 - нижний и боковой ножи
Тяговое усилие от базового трактора передается скреперу через серьгу. В передней части скрепера имеется шкворневое устройство шарового типа, обеспечивающее поворот передней оси относительно рамы. Ковш сварной конструкции и состоит из двух боковых стенок, днища, буфера и передней связи. Боковая стенка выполнена из листовой стали и усилена приваренными продольными и поперечными балками жесткости. К боковым стенкам приварены проушины для крепления рычагов заслонки ковша, кронштейны гидроцилиндров управления заслонкой и шаровые головки продольных тяг рамы. К боковым стенкам ковша крепят боковые ножи. Днище ковша выполнено в виде сварного узла с подножевой плитой, к которой с помощью винтов с потайной головкой крепят нижние ножи. Заслонка ковша выполнена из листовой стали и усилена внизу накладками. С помощью двух рычагов заслонка соединена с ковшом скрепера. В средней части к рычагам приварены кронштейны для крепления штоков гидроцилиндров 8 управления заслонкой. Задняя стенка ковша состоит из щита и хвостовика, соединенных четырьмя раскосами. На щите установлены две пары роликов. Верхние ролики перемещаются по направляющим боковых стенок ковша, а нижние - по направляющим днища. В остальном конструкция скрепера ДЗ-20 такая же, как и скрепера ДЗ-111. Скрепер ДЗ-20Б с принудительной разгрузкой ковша представляет собой модификацию скрепера ДЗ-20. В скрепере ДЗ-20Б применена автоматическая стабилизация заданного положения ковша скрепера "Стабилоплан-1", которая повышает качество планировочных работ.
Рис. 1.3 Прицепной скрепер ДЗ-20:
1 - трактор, 2 - серьга, 3 - шкворневое устройство, 4 - рама, 5 - рукава и трубопроводы, 6 - гидроцилиндр подъема и опускания ковша, 7 - заслонка ковша, 8 - гидроцилиндр управления заслонкой ковша, 9 - ковш, 10 - задняя стенка ковша, 11 - гидроцилиндр управления задней стенкой ковша, 12 - колесо с шиной, 13, 14 - нижний и боковой ножи.
Рис. 1.4 Схема автоматической системы стабилизации заданного положения ковша скрепера, "Стабилоплан-1":
1 - блок управления, 2 - пульт управления, 3 - преобразователь углового положения, 4 - реверсивный гидрозолотник
Система состоит из аппаратуры автоматики и гидравлической системы.
В аппаратуру автоматики (рис.1.4) входят унифицированные приборы: блок управления, пульт управления, преобразователь углового положения и реверсивный гидрозолотник типа ЗСУ-5. Преобразователь с поворотным устройством установлен на кронштейне, приваренном к бункеру ковша, вблизи оси задних колес, и представляет собой прибор, в корпусе которого на подшипниках свободно подвешен маятник, соединенный с подвижным контактом потенциометра. Блок управления установлен в кабине трактора и служит для задания требуемого угла продольного уклона в пределах ±5 градусов и изменения сигнала преобразователя в команду, которая подается на электромагниты реверсивного гидрозолотника. Пульт управления обеспечивает дистанционное управление подъемом и опусканием ковша. На пульте установлены переключатель управления отвалом "Вверх - вниз" и кнопка "Автомат" для включения автоматического режима управления ковшом.
Реверсивный гидрозолотник ЗСУ-5 с электрогидравлическим управлением, установленный с помощью кронштейна на задней стенке корпуса бортовых фрикционов трактора, служит для управления гидроприводом перемещения рабочего органа в соответствии с управляющими сигналами блока управления. Гидрозолотник трехпозиционный, реверсивный, с открытыми входом и выходом и закрытыми полостями гидроцилиндров в среднем положении золотникового плунжера. Гидрозолотник состоит из управляющего золотника, магнитов и главного гидрозолотника. В остальном устройство и техническая характеристика скрепера ДЗ-20Б такие же, как у скрепера ДЗ-20. Скрепер ДЗ-20В с принудительной разгрузкой ковша представляет собой модификацию скрепера ДЗ-20. Скрепер ДЗ-20В отличается от скрепера ДЗ-20 применением шин 16,00-24 вместо шин 14.00-20. В остальном устройство и техническая характеристика скрепера ДЗ-20В такие же, как у скрепера ДЗ-20. Скрепер ДЗ-77С предназначен для выполнения землеройно-транспортных и планировочных работ в тяжелых эксплуатационных условиях при разработке россыпных месторождений полезных ископаемых, а также может применяться в других отраслях промышленности.
Скрепер ДЗ-77С с принудительной разгрузкой ковша (рис. 1.5) состоит из серьги, дышла, передней и задней осей, шкворневого устройства шарового типа, рамы, рукавов и трубопроводов гидросистемы, механизма управления заслонкой ковша, гидроцилиндра управления заслонкой ковша, заслонки ковша, ковша с нижними и боковыми ножами, задней стенки ковша, четырех колес с шинами и гидроцилиндра управления задней стенкой ковша. Тяговое усилие от базового трактора передается скреперу через серьгу. Механизм управления заслонкой состоит из тяги, рычага и двух гидроцилиндров. Поскольку рычаг механизма закреплен на раме скрепера, а заслонка - на боковых стенках ковша, открытие и закрытие заслонки при опускании и подъеме ковша происходят частично автоматически.
Рис. 1.5 Прицепной скрепер ДЗ-77С:
1 - трактор, 2 - серьга, 3 - шкворневое устройство, 4 - рама, 5 - рукава и трубопроводы, 6 - механизм управления заслонкой ковша, 7 - гидроцилиндр управления заслонкой ковша. 8 - заслонка ковша, 9 - ковш, 10 - задняя стенка ковша, 11 - колесо с шиной, 12 - гидроцилиндр управления задней стенкой ковша, 13, 14 - нижний и боковой ножи, 15 - дышломи
Рис. 1.6. Скрепер ДЗ-12:
1 - серьга, 2 - шкворневое устройство шарового типа, 3 - флюгерный блок, 4 - направляющий блок, 5 - рама, 6 - полиспаст подъема ковша, 7 - полиспаст подъема заслонки и опрокидывания днища ковша, 8 - заслонка ковша, 9 - ковш, 10 - днище ковша, 11 - запасное колесо с шиной, 12 - колесо с шиной, 13, 14 - нижний и боковой ножи, 15 - механизм автоматического подъема заслонки, 16 - дышло
Гидросистема управления рабочими органами скрепера состоят из гидронасоса шестеренного типа, гидрораспределителя золотникового типа, масляного бака, рукавов, двух гидроцилиндров управления заслонкой ковша и гидроцилиндра управления задней стенкой ковша.
Гидронасос, гидрораспределитель и масляный бак установлены на базовом тракторе.
Рабочими органами скрепера управляют из кабины машиниста трактора с помощью рычагов управления трехсекционным гидрораспределителем. Ковш скрепера можно устанавливать в три положения: опускание, подъем, нейтральное (транспортное). Скрепер ДЗ-12 (рис. 1.6) выполнен с полупринудительной разгрузкой ковша путем опрокидывания днища, изготовленного заодно с задней стенкой. Рабочими органами скрепера управляют из кабины машиниста трактора с помощью двух рычагов управления двухбарабанной лебедкой Д-323 или Д-148, установленной на задней плоскости трактора. Ковш скрепера можно устанавливать в три положения: отпускание, подъем, открытие заслонки и опрокидывание днища ковша. При движении на большие расстояния рекомендуется пользоваться транспортными подвесками для разгрузки системы канатного управления рабочими органами скрепера.
Патенты на изобретения по теме скрепер [6]: № 2081251 Автор: Ронинсон Э.Г., Стесин А.Б., Жаворонков А.В., Фарафонов В.И., Гольдбухт Е.Е., Солод С.В., Френкель В.Ш., Мостовой В.Д., Косарев Н.Т., Созыкин В.А. Дата публикации: 10 Июня, 1997 Начало действия патента: 1 Января, 1970, "Использование: скрепера с механизированной загрузкой ковша"; № 2112836 Автор: Карпов Б.И. Дата публикации: 10 Июня, 1998. Начало действия патента: 1 Января, 1970, "Скрепер с одноосным тягачем"; № 2209887 Автор: Нилов В.А., Великанов А.В., Косенко А.А., Гаврилов А.В. Дата публикации: 10 Августа, 2003 Начало действия патента: 21 Марта, 2002, "Скрепер буксируемый тягачем"; № 2247194 Автор: Шемякин С.А. (RU), Клигунов Е.С. (RU) Дата публикации: 27 Февраля, 2005 Начало действия патента: 7 Августа, 2003 "Прицепной скрепер"; № 2288328 Автор: Зубаков В.И. (RU) Дата публикации: 27 Ноября, 2006 Начало действия патента: 18 Марта, 2003 "Увеличение возможности скрепера при малых затратах энергоресурсов во время работы"
1.2 Обзор литературных источников
Новый эжекторный скрепер с неподвижным ножом John Deere 2112E. В тандеме со скреперным трактором Jofn Deere 9020 (рис.1.2.1.) с коротким тяговым стержнем этот скрепер перемещает более 32 м3 грунта за один цикл [6].
Рис. 1.2.1 Ссрепер John Deere 2112E
Скрепер John Deere 2112E делает легкой работу, связанную с развитием любого участка, решением горнодобывающих задач или дорожным строительством. Это достигается более мощном двигателем и более вместительном ковшом.
Тягач 9020 может буксировать как единственный скрепер 2112E, так и сцепку из двух скреперов 2112Е. При этом обеспечивается улучшенная вертикальная планировка, а также промышленный уровень прочности сцепного устройства хомутного типа. Все это существенно влияет на увеличение, как долговечности эксплуатации, так и надежности рассматриваемой джондировской новинки.
Кроме того, 2112E характеризуется самой низкой на рынке долей веса сцепного устройства в общем весе тягового стержня. Уменьшение же веса тягового стержня обеспечивает снижение нагрузки на заднюю ось трактора, а значит, уменьшение износа оборудования.
Конструкция сцепного устройства 2112Е обеспечивает максимальную скорость соединения и разъединения сцепного устройства, а также оптимизацию контроля глубины резания грунта. Одноцилиндровая шестироликовая эжекторная система никогда не забивается грунтом.
Конструкция шин способствует оптимальной проходимости независимо от степени сыпучести и вязкости грунта. Гидравлическая магистраль из оцинкованной стали, и фитинги, и рукава не подвержены ни коррозии, ни утечкам. Все это защищено от случайного попадания избыточного грунта щитками. Высокий передний транспортный клиренс обеспечивает более легкую разгрузку и транспортировку. При необходимости скрепер 2112E может быть загружен не только непосредственным зарезанием грунта, но и через верх.
Особенность, 2112E - гидроаккумулятор, нейтрализующий толчки, которые могут иметь место при следовании по плохим дорогам. Устранение воздействия толчков способствует уменьшению напряжений в раме агрегата, еще в большей степени увеличивая его долговечность и надежность.
Скрепер John Deere 2112E может использоваться при решении целого ряда задач, связанных с резанием и перемещением грунта. Машина может выполнять и точные срезы, и перемещение больших грунтовых масс. Хотя в первую очередь 2112Е позиционируется именно как средство для перемещения больших масс грунта.
Рис. 1.2.2 Буксируемый скрепер Caterpillar
Новые модели буксируемых скреперов Caterpillar (рис.1.2.2.), TS180 и TS220, с двумя задними колесами, а также TS185 и TS225, с четырьмя задними колесами, имеют инновационный дизайн, сверхпрочную конструкцию, большую грузоподъемность и долговечность [6]. Всего этого вполне достаточно для использования машин в различных строительных областях. Будучи эксклюзивными в отрасли, буксируемые скреперы Cat стандартно поставляются с сухими дисковыми тормозами. Новые модели представляют собой дальнейшее расширение возможности выбора для клиента, дополняя существующие системы транспортирования грунтов Cat, которые включают сочлененные и жесткорамные самосвалы, загружаемые гидравлическими экскаваторами и колесными погрузчиками, а также самоходные колесные скреперы и гусеничные трактора. Емкости бункеров
новых буксируемых скреперов колеблются от 14,4 кубометров для TS180 и 14,5 кубометров для TS185 до 18,0 кубометров для TS220 и TS225. Эти буксируемые скреперы имеют бункеры долговечной конструкции из высокопрочной, стойкой к истиранию стали. Коробчатая конструкция днища бункера хорошо сопротивляется напряжениям при максимальной нагрузке и обеспечивает жесткость при восприятии нагрузок от случайных толчков. Сотовый дизайн стен бункера одинаково хорошо выдерживает давление груза и сопротивляется образованию вмятин. Люк эжектора изготавливается из одинарного листа высокопрочной стойкой к истиранию стали и перемещается по таким же высокопрочным роликам, что используются в сочлененных эжекторных грузовиках Cat. Направляющие эжектора изготавливаются из пластмассы сверхвысокой молекулярной массы, выравнивают его движение и устраняют износ от трения металла по металлу.
Конструкция бункера предусматривает центральный подъем, что устраняет необходимость внешних опор, используемых в конструкциях большинства обычных скреперов. Конструкция центрального подъема чрезвычайно прочна, менее сложна и способствует снижению веса машины. Задние цилиндры на четырехколесных моделях TS185 и TS225 позволяют оператору регулировать угол резания, чтобы лучше приспосабливаться к различным почвам, что также эксклюзивно для отрасли. Свободная подвеска способствует плавной езде, уменьшению влияния бортовой качки и уклонов.
Поскольку новые скреперы могут использоваться в тандеме, доступны любые конфигурации их сцепки. Независимо от того, какая машина оказывается ведущей, а какая ведомой, неизменно наличие сверхпрочного блока толкания-тяги в задней части для восприятия нагрузок от случайных толчков. Ведущие скреперы имеют потайные стопоры, воспринимающие толчки при одиночной работе.
Идеальными буксирами для новых скреперов являются большие гусеничные тракторы Cat и тракторы Challenger Special Application, но могут использоваться и мощные сельскохозяйственные тракторы, колесные или на резиновых гусеницах. Весь диапазон буксирующей техники легко комплектуется буксирными приспособлениями. Болтовое сцепление уменьшает износ массивного 165-миллиметрового стопорного пальца.
Пространственный сцепочный шарнир имеет шесть степеней свободы, что предотвращает возникновение чрезмерных напряжений. Специальные блоки препятствуют контактам буксира с шинами или гусеницами трактора, устраняя потенциальный источник поломок. Сам буксир имеет прочную прямолинейную конструкцию, способствующую эффективной передаче максимального тягового усилия на лезвие для надежной работы скрепера.
Новые буксируемые скреперы оснащаются гидравлическими шлангами Cat XT-3 ES, в 20 раз более стойкими к трению, чем стандартные шланги. Кольцеобразные фланцы минимизируют утечки. Через полость бункера не проходит никаких гидравлических линий. Патрубки магистралей задних гидравлических контуров и тормозных систем изготавливаются из стали. Все эти магистрали пропускаются внутри стенок бункера для обеспечения стопроцентной защиты патрубков магистралей.
Стандартное оснащение буксируемых скреперов Cat включает радиальные шины, которые обеспечивают плавную езду и комфорт оператора, так же, как и мощные трехклапанные сухие дисковые тормоза. Сверхпрочные ступицы колес заполняются маслом, чтобы гарантировать и этим узлам надлежащую долговечность.
2. Выбор машины аналога, разработка конструктивной схемы и общего вида машины
В качестве прототипа выбран скрепер ДЗ-111 с принудительной разгрузкой ковша, как наиболее подходящий по своим характеристикам к заданию на проектирование. Скрепер состоит из серьги, дышла, шкворневого устройства шарового типа, рамы, ковша с нижними и боковыми ножами, заслонки ковша, задней стенки ковша, передней и задней осей и четырех колес с шинами. Тяговое усилие от базового трактора передается скреперу через серьгу. В передней части скрепера имеется шкворневое устройство шарового типа, обеспечивающее поворот передней оси относительно рамы. Он более схож с параметрами, данными в задании на курсовую работу.
Рис. 2.1 Скрепер ДЗ-111А
Скрепер ДЗ-111 прицепной предназначен для послойной разработки грунтов 1 - 2 категории и разрыхленных грунтов 3 - 4 категории, их транспортировки и отсыпки слоя заданной толщины агрегатируется с трактором Т-4АП2. Для увеличения производительности набор грунта скрепером производится с помощью трактора-толкача или бульдозера. Допускается загрузка экскаватором или ковшовым погрузчиком, что в сочетании с существующим качеством послойной разгрузки слоем заданной толщины расширяет универсальность использования скрепера. Применение скреперов целесообразно для быстрого выполнения нулевого цикла земляных работ и передачи площадей для дальнейших строительных работ.
Для этой цели, как правило, используются недорогие высокопроизводительные скреперы массового выпуска со стабильным качеством, обеспечиваемым уровнем технологии. Основными преимуществами скрепера по сравнению с зарубежными аналогами являются: - цена ниже в 3-4 раза; - доступность агрегата в обслуживании; - низкая энергоемкость транспортировки грунта по сравнению с технологией
"самосвал-экскаватор (погрузчик)"; - сокращение времени выполнения нулевых циклов при строительстве дорог, плотин, водохранилищ и прочих объектов; - возможность использования скрепера для погрузки экскаватором или погрузчиком.
Тяговое усилие от базового трактора передается скреперу через серьгу. В передней части скрепера предусмотрено шкворневое устройство шарового типа, благодаря которому передняя ось поворачивается относительно рамы. Ковш скрепера сварной конструкции и состоит из двух боковых стенок и днища. В передней части к нему приварены проушины для, крепления штока гидроцилиндра подъема и опускания ковша. К передней нижней части ковша приварена подножевая плита, к которой крепят режущие ножи. Для облегчения резания грунта ковш снабжен боковыми ножами. К продольным балкам в задней части крепят заднюю ось скрепера. В проушинах, приваренных к задней поперечной балке, установлен гидроцилиндр управления задней стенкой ковша. В задней части ковш с помощью осей шарнирно соединен с продольными балками рамы. Ковш поднимается и опускается с помощью гидроцилиндра, установленного в проушинах кронштейна, приваренного к раме скрепера. В передней части ковша предусмотрена заслонка, шарнирно закрепленная на ковше и соединенная с шарнирно-рычажным механизмом подъема заслонки, который приводится в действие с помощью гидроцилиндра. Задняя стенка ковша выдвигается с помощью гидроцилиндра перемещается внутри ковша на роликах. Рама имеет П-образную форму и состоит из рамы-хобота, поперечной балки трубчатого сечения и двух продольных балок. Гидросистема управления рабочими органами скрепера включает в себя гидронасос шестеренного типа, гидрораспределитель золотникового типа, масляный бак, рукава и трубопроводы и по одному гидроцилиндру. Гидронасос, гидрораспределитель и масляный бак установлены на базовом тракторе. Рабочими органами скрепера управляют из кабины машиниста с помощью рычагов управления трехсекционным гидрораспределителем. С каждой его секцией трубопроводами и рукавами соединен соответствующий гидроцилиндр управления рабочими органами скрепера. Ковш скрепера можно устанавливать в три положения: опускание, подъем, нейтральное (транспортное).
Рис. 2.2 Трактор Т-4АП2
Таблица 1. Технические характеристики прицепного скрепера ДЗ-111А
|
Наименование показателей |
ДЗ-111А |
|
|
Вместимость ковша, м3 |
||
|
геометрическая |
4,5 |
|
|
номинальная (с "шапкой") |
6 |
|
|
Грузоподъемность, т |
9 |
|
|
Базовый трактор: |
||
|
модель |
Т-4АП2 |
|
|
тяговый класс |
4 |
|
|
мощность, кВт |
96 |
|
|
максимальная скорость, км/ч |
9.32 |
|
|
ширина резания, мм |
2430 |
|
|
максимальное заглубление, мм |
130 |
|
|
Толщина слоя отсыпки, мм |
400 |
|
|
Колесная база, мм |
4440 |
|
|
Колея колес, мм: |
||
|
передних |
1300 |
|
|
задних |
2000 |
|
|
Обозначение шин, дюйм |
14,00-20 |
|
|
Минимальный радиус поворота, мм |
2700 |
|
|
Габариты в транспортном положении (с трактором), мм: длина |
11420 |
|
|
ширина |
2922 |
|
|
высота |
2520 |
|
|
Эксплуатационная масса, кг |
12880 |
|
|
Изготовитель |
Бердянский завод |
|
|
дорожных машин |
3. Описание рабочей среды машины (физико-механические свойства грунтов)
Технологические особенности рабочего процесса скреперов заключаются в воздействии на грунт за счет тягового усилия движителя и в непрерывности собственного перемещения по определенному пути как в зонах заполнения и разгрузки ковша, так и между этими зонами.
В зависимости от траектории перемещения скреперов различают технологические схемы производства земляных работ по эллипсу, по восьмерке, по зигзагу (рисунок 5.1 а, б, в).
Рисунок 3.1 - Схемы движения скреперов при производстве земляных работ: а - по эллипсу; б - по восьмерке; в - по зигзагу; 1 - места забора грунта; 2 - места укладки грунта.
Первая из названных схем используется при условиях, когда требуется образовать одиночную выемку или насыпь ограниченных размеров, вторая и третья схемы - при возведении протяженных земляных сооружений (каналов, дамб, дорожных выемок или насыпей). Наибольшее время на выполнение транспортных операций, в том числе холостых, затрачивается при движении скрепера "по эллипсу". К технологическим мероприятиям по увеличению объема грунта, захватываемого ковшом, относится применение трактора-толкача при загрузке ковша, загрузка при движении под уклон, работа по гребенчатой системе вырезки грунта в забое. К конструктивным мероприятиям относится применение различных решений режущей части ковша и периодическая ее восстановление или замена. Сокращение длительности цикла достигается сокращением дальности возки, увеличением скорости транспортирования, уменьшением потерь времени на излишние переключения скорости и повороты.
Большое значение имеет и квалификация скрепериста, его умение находить оптимальные соотношения между тяговым усилием машины и рабочими сопротивлениями.
Физико-механические свойства гpунтов характеризуются:
гpанулометрическим составом - процентным содержанием по массе частиц различной крупности;
плотностью - массой единицы объема (для большинства гpунтов 1,5.2 т/м3);
пористостью - отношением объема пор к общему объему гpунтa (%);
влажностью - количеством воды, содержащейся в порах гpyнтa (%);
связностью - способностью гpунтa сопротивляться разделению на отдельные частицы под действием внешних наrpузок;
разрыхляемостью - свойством разрабатываемогo гpунтa увеличиваться в объеме при постоянстве собственной массы, которая выражается коэффициентом разрыхления kр, равным отношению объемов гpунтa в разрыхленном и ecтeственном состояниях (kр= 1,1.1,4);
углом eстественного откоса - углом у основания конуса, который образуется при отсыпании разрыхленного грунтa с некоторой высоты;
пластичностью - способностью грунта деформироваться под действием внешних сил и сохранять полученную форму после снятия нагpузки;
сжимаемостью свойством грунтов уменьшаться в объеме под действием внешней нагрузки;
прочностью - способностью грунта сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок;
сопротивлением сдвигу - сцеплением частиц гpyнтa между собой;
коэффициентами трения гpyнтa о сталь (0,55.0,65) и трения грунта по грунту (0,3.0,5);
абразивностью - способностью грунта (породы) интенсивно изнашивать (истирать) взаимодействующие с ним рабочие органы машин;
липкостью - способностью грунтов прилипать к поверхности рабочих opганов.
Различают грунты нескальные (песок, супесь, сyглинок, глина и т.п.), разборноскальные (сцементированные глины оргалиты, гипс, мел, известняки и др.) и скальные (плотные известняки, доломит, мрамор, песчаник и др.). Грунты, имеющие положительную температуру, называют не мерзлыми (талыми), отрицательную мерзлыми, если они содержат лед, и морозными (охлажденными), если лед в их составе отсутствует. Наличие льда в мерзлых грунтах существенно повышает их прочность и затрудняет работу землеройных машин.
Нескальные не мерзлые грунты разрабатывают обычными землеройными средствами, разборноскальные и мерзлые грунты с небольшой глубиной промерзания перед разработкой предварительно разрыхляют механическим способом. Скальные и мерзлые грунты с большой глубиной промерзания предварительно разрыхляют взрывным способом. В некоторых случаях мерзлые грунты разрабатывают специально предназначенными для этих целей землеройными машинами. Для оценки трудности разработки нескальных мерзлых и не мерзлых грунтов, обычно пользуются предложенной А.Н. Зелениным классификацией грунтов, разбитых на восемь категорий по числу ударов (числу С) динамическоro плотномера (ударника) ДорНИИ. Kaтeгoрия гpyнтa определяется числом ударов, необходимых для погружения в гpyнт на глубину 10 см цилиндрическоro стержня плотномера площадью 1 см2 под действием гpуза весом 25 Н, падающего с высоты 0,4 м и производящего за каждый удар работу в 10 Дж. Классификация грунтов по числу С приведена ниже:
В скобках приведены средние значения С для каждой категории гpyнтa.
Рис. 3.2 Геометрия режущих элементов рабочих органов землеройных машин [3]
При отделении гpyнтa от массива механическим способом рабочему органу землеройной машины сообщаются обычно два движения вдоль (главное движение) и поперек (движение подачи) срезаемой стружки грунта, которые могут выполняться раздельно или одновременно. Режущая часть (кромка) рабочего органа, имеющая обычно форму клина, характеризуется следующими геометрическими параметрами (рис.3.2, а): длиной режущей кромки l, углом заострения в, задним углом б, передним углом г, углом резания д = в + б и толщиной стружки с. Эффективность процесса резания обеспечивается при оптимальных углах резания и рациональной геометрии режущего инструмента.
Оптимальные значения угла резания в составляют 30.32о для легких грунтов и 40.43о для тяжелых; угла заострения в = 25.27о для легких и 32.35о для тяжелых грунтов. Задний yгол принимают равным не менее 6.8о. Ножевые рабочие opганы землеройных машин характеризуются также длиной В, высотой Н и радиусом кривизны r отвала, ковшовые - вместимостью q, шириной В, высотой Н и радиусом кривизны r отвала, ковшовые - встимостью q, шириной В и длиной L ковша. На взаимодействующий с грунтом рабочий opган (рис.3.2, б) действует сила сопротивления eгo движению в грунте F0, раскладываемая на две составляющие - касательную F01 и нормальную F02 к траектории движения рабочего opгaна. Силу F01 (кН) можно представить в виде
F01 = Fр + Fт + Fп. в,
гдe Fр - сопротивление грунта резанию, кН; Fт - сопротивление трения рабочегo oргана о грунт, кН; Fп. в - сопротивление перемещению призмы волочения и грунта в рабочем opгане, кН.
Сопротивление грунта резанию представляет собой сопротивление внедрению передней грани рабочего opгана в грунт в направлении главногo движения. Величина Fр зависит от поперечного сечения срезаемой стружки, физико-механических свойств грунта и геометрии режущей части рабочего opгана:
Fр = Rp l c,
гдe Rp - удельное сопротивление грунта резанию, кПа; l и с ширина и толщи на стружки, м.
Отношение величины F01 к поперечному сечению стружки представляет coбой удельное сопротивление грунта копанию Rк = F01/ (lc).
Значения Rр и Rк выбирают по таблице, в которые сведены данные, полученные экспериментальным путем для различных категoрий грунтов и видов рабочих opганов. Значения удельных сопротивлений резанию и копанию растут с увеличением прочности грунта. Нормальная составляющая сопротивления копанию F02, представляющая собой сопротивление внедрению режущей части рабочегo opгана в грунт в направлении, перпендикулярном касательной составляющей F01, определяется из соотношения F02 = шF01, гдe ш = 0,2.0,6 - коэффициент, зависящий от физико-механических свойств гpyнтa и затупления режущей кромки. Более высокие значения ш соответствуют большему затуплению режущей части.
Таблица 3.1 Значения удельных сопротивлений резанию для машин с ножевым рабочим органом [3]
4. Расчёт и проектирование основных параметров машины, отдельных узлов и рабочих органов
4.1 Основные параметры скрепера
Главным параметром скреперов является вместимость ковша qk.
К основным параметрам ковша относят также его ширину Bk, высоту Нk и длину Lk (рисунок 4.1)
Рисунок 4.1 - Основные параметры ковша скрепера
С уменьшением высоты и длины ковша, увеличением ширины, сопротивления грунта снижается. Наиболее применимыми для определения внутренних размеров ковшей вместимостью 3-15 м3 являются размеры определяемые по формулам подобия:
1) Высота ковша
Hk= (0,64ч0,68) к, Нк=0,66 = 1,1 м
2) Ширина ковша
Bk= (1, 20ч1,30) k, Bk=1,25 =2,1м
3) Длина днища
l1= (0,73ч0,79) k,
l1=0,75 =1,3м
4) Длина ковша поверху
l2= (1,27ч1,30) k, l2=1,28 =2,1м
4.2 Тяговый расчёт скрепера
Сила тяги базового тягача должна соответствовать условию
Рт>Рс,
где
Рс - результирующая сила сопротивления в конце копания
Рс=Ркоп+Rпер,
Ркоп - сопротивление копанию
Rпер - сопротивление перемещению машины
1) Сила сопротивления грунта копанию скрепером
Ркоп=Ррез+Ртр+Рпр+Рзап, где
Ррез - сопротивление грунта резанию
Ртр - сила трения ножа о грунт
Рпр - сила сопротивления перемещению призмы волочения грунта
Рзап - сила сопротивления заполнению ковша
а) сопротивление грунта резанию
Ррез=kрез*Fc, где
kрез - удельное сопротивление грунта резанию kрез= 20 кПА (для песка рыхлого);
Fc - проекция площади стружки грунта на плоскость, перпендикулярно к направлению движения скрепера
Fc=Вн*h, где
Вн - длина ножа Вн= Bk=2,1м
h - толщина снимаемого слоя грунта, h=0,22м
Тогда Ррез= kрез* Bk* h=20000*2,1*0,12=9,2кН
б) Сила сопротивления перемещению призмы волочения грунта
Рпр=y*Bk*Hк2*с*fЧЧ, где
y - отношение высоты призмы волочения к высоте грунта в ковше y=0,5ч0,65 для сыпучих принимаем 0,65;
f - коэффициент трения грунта по грунту, f= (0,3…0,5) принимаем 0,5
с - объёмный вес грунта, для песка с=12000Н/м2
Рпр=0,65*2,1*1,12*12000*0,5=9,9кН
Грунт, срезанный ножом стружкой определённой толщины, поступает в ковш и заполняет его заднюю часть до тех пор (рисунок 4.1), пока поверхность его не займёт положение АВ, определяемое углом внутреннего трения . После этого начнёт заполняться заслонка до уровня КС, определяемого углом .
Переменное заполнение ковша будет происходить до тех пор, пока высота грунта не достигнет определённого значения. В момент окончания наполнения ковша грунтом этот процесс можно рассматривать как подъём столба грунта AEDK, сжимаемого призмами BAE и KDC, сползающими на столб по линии естественного откоса.
в) сила сопротивления заполненного ковша
Рзап= k*Нг* с* (Fc+ Вн*z*Нг), где
k - коэффициент учитывающий силу сопротивления вследствие трения поступающей в ковш стружки о грунт, находящийся в ковше при изменении направления движения стружки на некоторый угол, k=1,4
Нг - высота грунта в ковше
Нг= Нк*kн=1,1*1,2=1,32м
kн - коэффициент наполнения, kн=1,2
z - коэффициент учитывающий влияние сил трения при движении столба грунта внутри ковша
z= 0,5sin2=0,43
- угол внутреннего трения (tg=)
Рзап=1,4*1,65*12000* (0,252+2,1*0,43*1,32) =40,03кН
г) сила трения ножа о грунт
Ртр=1*1*kрез* Fc= 1*1* kрез*Вк*h, 1= 0,4ч0,5;
1 - коэффициент трения ножа о грунт; 1=0,65
Тогда
2) Сопротивление перемещению скрепера с грунтом
Rпер= (Gск+Gгр) *f1, где
Gск - вес скрепера,
Gск=аmVg=1,1*4,5*9,81=48,51кН
Gгр - вес грунта в ковше
Gгр=, где
q - ёмкость ковша, q=4,5м3, KH - коэффициент наполнения, KH= 1,2, Кр - коэффициент разрыхления, Кр= 1,2, с - объёмный вес грунта, с= 12000 , f1 - коэффициент сопротивления качения скрепера, f1= 0,09
Rпер= (48,51+54) *0,09=9,2кН,
Общее сопротивление равно
Рс= Ркоп+Rпер=56,57+9,2=65,8кН.
Рисунок 4.2.1 - Силы действующие на машину
При движении машины должно быть обеспечено неравенство
Рт ? R1пер+R2пер+R3пер= (R1+R2+R3) f
Из уравнения моментов сил относительно точки D можно найти значение R1, R2 и R3:
R1l1=Gc+rkдl
R2= Gc+rkд-R1,R3=R1-Gп. м, где
(Gc+r) - вес скрепера с грузом, Gc+r=102,5кН,
kд - коэффициент динамичности, kд=2
Gп. м - сила тяжести переднего моста, Gп. м=24,2кН
Тогда:
Реакция на передние колеса
R1=,
Реакция на задние колёса
R2=116,01*2-122=110,02кН
Реакция на универсальный шкворень
R3=122-24,2=97,7кН
Тогда Рт= (R1+R2+R3) f1,Где f1 - коэффициент качению колес скрепера f1=0,08
Ртяг= (122+110,02+97,7) *0,08=26,38кН
В качестве тягача принимаем Т-4АП2 с мощностью двигателя 96 кВт
Максимальная сила тяги трактора
Рт=
v - минимальная скорость скрепера, v= 3,2
Сила тяги по сцеплению при движению по грунту [4]
Рсц = Gсцfсц = mтgfсц = 12880*9,81*0,8 = 101кН,
Где mт - эксплуатационная масса трактора, mт=12880 кг; fсц - коэффициент сцепления, fсц = 0,8. Условие движения без буксования тягача [4]
Рсц = 101кН > Рm = 90,7 кН > Рс = 69,9 кН
4.3 Разработка механизма открывания заслонки
Заслонка скрепера, представляет собой раму с изогнутым металлическим листом, предназначена для регулирования ширины щели ковша при резании грунта и поступлении его в ковш. Она состоит из соединительной обечайки, изогнутого лобового листа, двух щек и рычага. На концах рычага имеются проушины, посредством которых рычаг заслонки с помощью пальцев соединяется с проушинами, размещенными на боковых стенках ковша. В верхней части рычага приварены стойки, к которым также посредством пальцев шарнирно присоединены головки штоков гидроцилиндров управления заслонкой.
Гидроцилиндры шарнирно подвешены к проушинам, имеющимся на боковых стенках ковша. Лобовой щит заслонки со щеками размещен внутри ковша между боковыми его стенками, а рычаги заслонки и гидроцилиндры ее управления размещаются вне боковых стенок ковша.
Такое размещение рычагов и гидроцилиндров заслонки не мешает наполнению ковша скрепера грунтом. При открывании заслонка увлекает за собой часть грунта, который затем высыпается. Для простоты расчета и для большей надежности принято считать, что заслонка поднимает весь слой грунта, находящийся в ней.
Принимаем, что наибольшие усилия открывания заслонки возникают, когда ковш загружен "с шапкой". Следовательно, при открывании заслонки приходится преодолевать давление грунта, находящегося под заслонкой; трение грунта о грунт; силу тяжести самой заслонки.
Сила тяжести грунта, находящаяся в объеме заслонки, зависит от ширины заслонки В, высоты Н, объема части "шапки" грунта над заслонкой, от длины и формы заслонки. Принимаем ориентировочно массу заслонки в пределах 800 - 900 кг.
Рисунок 4.3.1 - Схема расчета усилий для подъема заслонки
Т.о. силу тяжести грунта определяем по формуле
Gгр=0,8*2,1*1,1*1,3*1,5*9,81=35кН
Где Fгр - площадь сегмента (рис.4.2).
Силу тяжести грунта Е принимаем, что на поднимаемый заслонкой грунт давит объем грунта, находящегося в ковше, на стенку наклоненную под углом в=400 до вертикали (и=45+с/2=45+20=650).
Подобные документы
Назначение 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 17.12.2013Скрепер - 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.
курсовая работа [873,0 K], добавлен 23.11.2011Обзор 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 25.07.2011Назначение, 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 20.12.2014Проект двухступенчатого цилиндрического редуктора как составной части привода тяговой лебедки для транспортирования ЛА по стартовой площадке. Расчет параметров основных узлов механизма; конструктивная разработка деталей корпуса изделия; подбор крепежа.
курсовая работа [767,7 K], добавлен 04.06.2011История 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 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 09.06.2016Исследование 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 11.02.2014Анализ видов и областей применения грузозахватных конвейеров. Определение условий движения базовой машины с рыхлителем, потребной мощности двигателя. Расчет параметров рабочих органов, зуба рыхлительной навески на прочность, производительности рыхлителя.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 17.07.2015
