Разработка рабочего оборудования одноковшового погрузчика
Курсовая работа по
дисциплине:
Строительные машины
Разработка рабочего
оборудования одноковшового погрузчика
ЗАДАНИЕ
тема: Расчет
рабочего оборудования строительно-дорожной машины и технологической схемы
выполнения работ
Исходные
данные
Машина:
рыхлитель; кусторез; корчеватель; бульдозер (поворотный отвал; неповоротный
отвал); скрепер; автогрейдер; экскаватор (прямая лопата); экскаватор (обратная
лопата); драглайн; погрузчик; каток; автогудронатор; асфальтоукладчик; роторный
снегоочиститель; роторный экскаватор; траншейный экскаватор;
Выполняемые
работы: разработка выемки; возведение насыпи; планировочные работы; уплотнение
грунта; рыхление; рытье котлована (траншеи); разработка забоя; укладка
асфальтобетонной смеси; розлив битума;
Размеры
разрабатываемого участка:
длина –
ширина – высота (глубина):
Грунт: песок;
супесь; суглинок; гравий; глина; сланцы;
Введение
Одноковшовыми погрузчиками называют самоходные
подъемно-транспортные машины, у которых основным рабочим органом служит ковш,
установленный на конце подъемной стрелы. Зачерпывают насыпной груз ковшом,
опущенным вниз, при движении погрузчика вперед в сторону штабеля. Разгружают
погрузчик после перемещения его к загружаемому транспортному средству и подъема
ковша вверх.
Одноковшовые погрузчики в основном предназначены для погрузки на
транспортные средства (автомобили-самосвалы и полувагоны) сыпучих и кусковых
грузов и прежде всего заполнителей (песка, гравия, щебня), а также грунта,
строительного мусора, каменного угля, кокса и др.
При установке специальных ковшей (на погрузчиках грузоподъемностью
свыше 1,5 т) их также применяют для перегрузки скальных пород, разработки и
погрузки гравийно-песчаных материалов в карьерах, а при больших
грузоподъемностях — и материковых грунтов I—II категории.
Когда вместо
ковша устанавливают разное сменное оборудование, погрузчики выполняют ряд
вспомогательных работ: монтажных, зачистных, планировочных, снегоуборочных и
др.
Исходные
данные
разрабатываемый
грунт 
=1400…1600 
производительность
погрузчика 
номинальная
грузоподъемность 
=2т
Выбор
базового трактора.
Ориентировочно
масса погрузчика (т)
[1]
q=0,2 – для
гусеничных погрузчиков [1]
Масса
базового трактора (т)
[1]
- коэффициент; =1,25…1,35 [1]
Подбираем
базовый трактор ДТ-75Б-C2 по значению 
(таблица 3, стр.90 [1])
Мощность
двигателя, кВт(л.с.)55(75)
Скорость, 
вперед 3
– 10,5
назад 3,5
– 4,5
Габаритные
размеры, мм
длина 5715
ширина 2048
высота 2034
Номинальная
вместимость коша (
)
[1]
- плотность материала; 
- коэффициент наполнения
ковша; =1,25
Расчет
производительности
Теоретическая
производительность (
)
[3]
- коэффициент заполнения
ковша; 
=0,5÷1
- коэффициент разрыхления
материала; =1,25
- время рабочего цикла, с
[2]
- коэффициент учитывающий
совмещение операций; =0,85÷0,9
- время подъема/опускания
ковша; =20с
- время передвижения
погрузчика; =30с
- время зачерпывания
материала; =20с
- время разгрузки; =5с
- время поворота; =20с
- время, затрачиваемое на
управление машиной; =10с
Эксплуатационная
производительность (
)
[3]
- время работы за смену с
учетом технического обслуживания и подготовке погрузчика к работе; =6,82
- коэффициент использования
в течении смены; =0,5÷0,8
При смене 8
часов производительность погрузчика ()
Производительность
погрузчика может варьироваться в зависимости от разрабатываемого материала,
времени рабочего цикла.
Расчет ковша
Принимаем
ширину ковша исходя из ширины базового шасси
В=2100
Радиус
поворота (м)
[1]
- относительная длина днища
ковша; =1,45
- относительная длина
задней стенки; =1,15
- относительная высота
козырька; =0,13
- относительный радиус
сопряжения днища с задней стенкой; =0,37
- угол между задней стенкой
и днищем ковша; 
- угол между плоскостью
козырька и продолжением плоскости задней стенки; 
По расчетному
радиусу поворота и оптимальным значениям относительных характеристик определяем
основные параметры ковша:
-
длина
днища 
-
длина
задней стенки 
-
высота
козырька 
-
радиус
сопряжения 
-
высота
шарнира крепления к стреле 
-
ширина
зева ковша 
Угловые
размеры углов:
-
угол
раствора между днищем и задней стенкой 
;
-
угол
наклона боковых стенок относительно днища 
; 
-
угол
заострения режущих кромок 
; 
-
угол
между задней стенкой и козырьком 
;
Толщина
основного листа ковша (мм)
[3]
Меньшие значения
коэффициента следует применять для погрузчиков больших типоразмеров, и наоборот
Тяговый
расчет
Напорное усилие
по мощности двигателя (Н)
[1]
- мощность двигателя, кВт
- К.П.Д. трансмиссии; =0,88
- скорость погрузчика; =0,91
- коэффициент сопротивления
качению; =0,06÷0,1
- вес погрузчика; 
Максимальное
напорное усилие с учетом увеличения крутящего момента двигателя (Н)
[3]
- коэффициент перегрузки
двигателя; =1,1÷1,15
- буксование движителей; =0,2
Наибольшее
напорное усилие по сцепному весу (Н)
[3]
- коэффициент сцепления; =0,9
Определение
сопротивлений внедрению ковша материал
Условие
движения
[2]
Общее
сопротивление внедрению ковша в материал (Н)
Сопротивление,
возникающее на передней режущей кромке и на кромках боковых стенок ковша (Н)
[2]
- сопротивление резанью; =0,02МПа
- коэффициент учитывающий
сопротивление на кромках боковых стенок ковша; =1,1
- ширина кромки ковша
- глубина внедрения ковша; =0,7
Сопротивление
от трения между материалом и внутренними поверхностями днища и боковых стенок
ковша (Н)
[2]
- коэффициент учитывающий
трение материла о боковые стенки ковша;=1,04
- коэффициент трения
материала о ковш; =0,4
- сила зависящая от веса
материала 
в объеме призмы
и от давления со
стороны материала, находящегося за пределами призмы (Н)
[2]
- угол естественного откоса
материала; 
Сопротивление
между днищем коша и основанием штабеля (Н)
[2]
- коэффициент учитывающий
положение ковша при внедрении, при полном опирании днища ковша на основание
штабеля; =1
- вес ковша с грунтом;
Проверка
условия движения
условие
выполняется
В конце
внедрения при повороте ковша для зачерпывания материала необходимо преодолеть
силу Т сопротивления сдвигу материала по плоскости сдвига 
(Н)
[2]
- коэффициент внутреннего
трения материала по поверхности сдвига; =0,5
- удельное сопротивление
сдвигу материала; =0,02МПа
- площадь сдвига, 
- пассивный отпор штабеля
при отсутствии подпора материала в заднюю стенку ковша (подпор недопустим, так
как увеличивает усилие внедрения)
Решая систему
уравнений 
относительно
Т, получим
[2]
Определение
параметров усилий и скоростей
Усилие на
штоке цилиндра поворота ковша (Н)
[3]
- выглубляющее усилие на
комке ковша; =T=37900Н
- коэффициент запаса,
учитывающий потери на трении в шарнирах рычажной системы, гидроцилиндрах,
потере в гидросистеме; =1,25
- вес ковша;
- число гидроцилиндров
механизма поворота ковша;=2
- мгновенное передаточное
отношение механизма погрузочного оборудования при усилии
[3]
- то же, при весе ковша
[3]
Усилие на
штоке гидроцилиндра механизма подъема стрелы (Н)
[1]
=2.29м
=1,4м
=0,2
=0,6м
- вес подвижной части
оборудования;
- усилие гидроцилиндра
механизма поворота ковша без учета коэффициента запаса; 
- число гидроцилиндров
механизма подъема стрелы;=2
Скорости
движения поршней гидроцилиндров
Средняя
скорость поршней гидроцилиндров поворота ковша () для положения внедрения
[3]
- коэффициент снижения
рабочей скорости в процессе внедрения; 
- коэффициент совмещения; 
- скорость движения погрузчика,
; 
Средняя
скорость поршней гидроцилиндров подъема стрелы ()
[3]
- средняя линейная скорость
подъема стрелы, отнесенная к шарниру рабочего органа; 
- ход поршня гидроцилиндра
подъема стрелы; 
- длина стрелы; 
- угол поворота стрелы; 
Определение
параметров гидросистемы
Диаметры
исполнительных гидроцилиндров (м)
[4]
- усилие на штоке, Н
- механический К.П.Д.
гидропривода; 
- расчетное давление
рабочей жидкости, МПа; 
- номинальное давление гидросистеме,
МПа; 
[4]
Принимаем
диаметры из стандартного ряда 
,
Диаметр штока
принимаем исходя из диаметров цилиндров и параметра 
, 
[4]
Расход
жидкости подводимой в цилиндр (
)
[4]
- скорость движения поршня,
- объемный К.П.Д.
гидропривода, для новых гидроцилиндров с манжетными уплотнениями;
Полны расход
()
Расчетный
рабочий объем гидронасоса (
)
- номинальная частота
вращения вала насоса, 
;
- объемный К.П.Д.
гидронасоса; 
Принимаю два
аксиально – поршневых насоса типа МНА:
рабочий объем
125
номинальное
давление (МПа) 20
частота
вращения (
) 1500
объемный
К.П.Д. 0,95
полный К.П.Д. 0,91
масса (кг) 93
Действительная
подача насоса (
)
Рабочая
жидкость
марка ВМГЗ
плотность при
С(
) 860
кинематическая
вязкость при С (
) 0,1
температурный
предел применения (
) -40÷
+65
Жидкость
выбрана исходя из условии применения при отрицательных температурах
Гидрораспределитель
Принимаю два
трехпозиционных реверсивных золотника с соединением нагнетательной линии со
сливом и запертыми полостями гидроцилиндров
типоразмер 64БГ74-25
расход
жидкости (
) 140
давление
номинальное (МПа) 20
внутренние
утечки, не более () 0,3
Предохранительный
клапан БГ52-17А
расход () 400
давление
номинальное (МПа) 5-20
масса (кг) 38
количество в
системе 2
Выбор двух
клапанов вызван конструктивными особенностями гидросистемы погрузчика:
-
установка
в напорной магистрали для защиты насоса от перегрузки
-
установка
в сливной магистрали для предохранения от повышения давления при засоре фильтра
гидросистемы
Фильтр
тип 1.1.40-25
тонкость
фильтрации (мкм) 25
номинальный
расход () 160
давление
номинальное (МПа) 0,63
количество в
системе 2
Объем
гидробака (
)
Принимаю по
рекомендациям ГОСТ 16770-85 объем гидробака 1000
Расчет
диаметров гидролиний (м)
Q – расход
жидкости на рассматриваемом участке ()
- допустимая скорость
движения рабочей жидкости в трубопроводе на рассматриваемом участке:
-
для
всасывающего трубопровода 
-
для
сливного 
-
для
напорного при 
и 
всасывающий
трубопровод
сливной
трубопровод
; 
;
напорный
трубопровод
; 
;
Из стандартного
ряда по ГОСТ 8732-82 и ГОСТ 8734-82 окончательно принимаем следующие диаметры
(мм):
всасывающий
трубопровод
=67
сливной
трубопровод
=56
=56
=12
напорный
трубопровод
=36
=36
=12
По принятому
диаметру действительная скорость движения жидкости в трубопроводах ():
всасывающий
трубопровод
сливной
трубопровод
; 
;
напорный
трубопровод
; 
;
Устойчивость
одноковшовых погрузчиков
Продольную устойчивость
погрузчика рассчитывают относительно передней и задней оси опрокидывания.
Погрузчик располагают так, чтобы его продольная ось была перпендикулярна линии
наибольшего склона.
Продольная
устойчивость характеризуется предельными углами подъема и уклона, на которых
может стоять заторможенный погрузчик под действием силы тяжести, не
опрокидываясь.
Определение
предельных углов продольной статической устойчивости на подъем
[3]
Определение
предельных углов продольной статической устойчивости на уклон
[3]
;
- координаты центров тяжести;=2434мм;=1217мм
- продольная база; =3806мм
- межосевое расстояние от
ведущей звездочки до заднего опорного катка; =663мм
Заключение
В данной
работе был произведен подробный тяговый расчет погрузчика. Была определена
производительность погрузчика, определены усилия в конструкциях рабочего
оборудования и спроектирован гидропривод, а так же выбраны все основные элементы
гидропривода.
Список
использованной литературы
1. Проектирование машин для
земляных работ /Под ред. А.М. Холодова. –Х.: Вища шк. Изд – во при Харьк. ун –
те, 1986. – 272с.
2. Проектирование и расчет
перегрузочных машин (погрузчики и виброразгрузчики). Векслер В.М., Муха Т.И.
Л., «Машиностроение». 1971 г. 320 стр. Табл. 34. Илл. 169. Библ. 40 назв.
3. Базанов А.Ф., Забегалов
Г.В. Самоходные погрузчики. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение,
1979. – 146 с., ил