Расчет параметров ковша погрузчика

Расчет параметров ковша погрузчика

Министерство образования Российской Федерации

Томский государственный архитектурно-строительный университет

Кафедра: «Строительные и дорожные машины»

Курсовая работа

по дисциплине

Машины и оборудование в строительстве

Вариант 23

Выполнил: студент МФ гр.328-2,

Тонкоглаз. В.А

Проверил: Ковалев. А.А

Томск - 2011

Содержание

1. Расчёт параметров ковша

2. Расчёт параметров рычажной системы управления

3. Выбор и расчёт основных параметров

. Расчёт элементов гидропривода

. Техническая производительность

Список использованной литературы

1. Расчёт параметров ковша

Внутренняя ширина основного ковша:

где величина режущей кромки или шина базовой машины

Высота разгрузки ковша - наибольшее расстояние от опорной поверхности до режущей кромки основного ковша при максимальном угле разгрузки и номинальном давлении в шинах. Высоту разгрузки ковша определяем по формуле:

где наибольшая высота бортов транспортных средств, с которыми может работать погрузчик;

 дополнительный зазор, выбираемый с учётом опрокидывания ковша и работы на неподготовленном основании (300…500).

Наибольший угол разгрузки ковша - угол наклона днища ковша к горизонту, он определяется так:

 Принимаем

Внутреннюю ширину  принимаем на 70 мм больше величины следа или ширины базовой машины.

Расчётный радиус поворота ковша - расстояние между осью шарнира и режущей кромкой. Расчётный радиус поворота ковша определится по формуле:

ковш рычажный гидропривод грузоподъемность

где номинальная вместимость ковша;

относительная длина днища ковша,

относительная длина задней стенки,

относительная высота козырька,

относительный радиус сопряжения днища и задней стенки,

угол между плоскостью козырька и продолжением плоскости задней

стенки,  Принимаем

угол между задней стенки и днищем ковша,

Высота шарнира крепления ковша к стреле:

Длина днища - расстояние от передней кромки ковша до его пересечения с задней стенкой. Длину днища определим по формуле:

Длина задней стенки - расстояние от верхнего края задней стенки или основания козырька до пересечения с днищем ковша. Длину задней стенки определим по формуле:

Высота козырька определяется по формуле:

Радиус сопряжения определим по формуле:

Угол наклона режущих кромок боковых стенок относительно днища  Принимаем

Угол заострения режущих кромок,  Принимаем

Рисунок 1 - Параметры ковша

2. Расчёт параметров рычажной системы управления

Размеры рычажной системы выбираем по показателям погрузочного оборудования и основного ковша, а также выбранной точки под учётом обеспечения наилучшей видимости при управлении (рисунок 2).

Высота подвески шарнира стрелы:

где относительная высота шарнира подвески стрелы,

Длина стелы:

Расстояние от шарнира подвески стрелы до наиболее выступающей передней части машины. Для колёсных погрузчиков принимаем:

где диаметр колеса погрузчика. Для погрузчика ТО-18

Угол наклона радиуса ковша определиться по формуле:

Угол поворота стрелы  обычно составляет 85…90⁰. Принимаем

Вылет ковша L - расстояние от передних выступающих частей базовой машины до режущей кромки ковша, находящегося на максимальной высоте при наибольшем угле разгрузки. Высоту ковша определяем по формуле:

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

Ориентировочно размеры элементов перекрестных рычажных систем составляют (рисунок 3);

Расстояние от шарнира подвески стрелы до шарнира подвески коромысла:

Высота установки среднего шарнира коромысла определится так:

Длина верхнего плеча коромысла:

Длина нижнего плеча коромысла:

Расстояние между шарнирами ковша:

Построение кинематической схемы рычажной системы

Сектор движения стрелы от нижнего до верхнего положения разбивают на пять равных частей, выделяем положение максимального вылета. В нижнем положении ковш устанавливаем под рекомендуемым углом запрокидывания . В положении разгрузки между точкой А и линией В₅Д₅ обеспечивают определенное расстояние. Величину этого расстояния можно определить по формуле:

Длину тяги  определяем графическим способом, в положении разгрузки:

Для каждого промежуточного положения стрелы параллельно отрезку А₁Д₁ откладываем линии А_iД_i, характеризующие поступательное движение запрокинутого ковша в процессе подъёма. Затем согласно принятым размерам элементов рычажного механизма определяем положение точек С_i в верхней части коромысла. Подбирая окружность, проходящую через точки С_i, находим координаты точки крепления гидроцилиндров поворота Х_К и У_К. Обеспечивают также постоянное запрокидывание ковша в процессе подъёма. Допускаемая разница углов запрокидывания в крайних положениях стрелы составляет 15⁰.

Радиус окружности является наибольшим размером гидроцилиндра ковша с выдвинутым штоком. Для определения хода гидроцилиндра ковша из того же центра подбираем окружность, проходящую через точку С₅ и соответствующую положению разгрузки ковша. Верхнюю точку крепления коромысла С_i устанавливают в промежуточных положениях стрелы на максимальной и минимальной окружностях гидроцилиндра поворота и с учётом принятых размеров рычажного механизма получают действительные положения линий А₁Д₁ для разгруженного и запрокинутого ковшей.

Ковш в положении разгрузки на любой высоте должен иметь угол не менее 45⁰. Точки крепления гидроцилиндра стрелы определяем конструктивно.

Грузоподъёмность по допускаемым нагрузкам Р на ходовую часть базовой машины (рисунок 4) определим по следующей формуле:

где Допускаемые нагрузки на ходовую часть базовой машины,

конструктивная масса погрузочного оборудования,

продольная координата центра тяжести базовой машины,

горизонтальная координата центра тяжести груза в ковше,

горизонтальная координата центра тяжести оборудования,

Рисунок 4 - Схема сил действующих на погрузчик, для определения грузоподъемности

. Выбор и расчёт основных параметров

Рациональность использования массы базовой машины и совершенство ходовой части определяем по коэффициенту удельной грузоподъёмности:

где грузоподъёмность оборудования;

масса базовой машины;

Для колёсных погрузчиков рекомендуют

Эксплутационная масса погрузчика равна сумме эксплутационных масс базовой машины и погрузочного оборудования:

Напорное усилие по двигателю приближенно определяем по формуле:

где наибольшая эффективная мощность двигателя;

рабочая скорость внедрения в км/ч;

КПД гидромеханической трансмиссии,

коэффициент сопротивления качению;

при колёсной ходовой части

расчётное буксование, при колёсной ходовой части

Напорное усилие по сцепной части:

где коэффициент сцепления движителя;

для колёсных движителей.

Определим скорость запрокидывания:

где коэффициент снижения рабочей скорости в процессе внедрения за счёт падения частоты вращения вала двигателя, снижения производительности гидронасосов, буксования и т.д.

коэффициент смещения;

Угловая скорость запрокидывания ковша;

Скорость подъёма стрелы, выбираем так, чтобы подъём груза был завершен к моменту окончания операции отхода погрузчика на разгрузку:

где длина пути шарнира крепления ковша при подъёме стрелы, и она определяется:

средняя длина пути рабочего хода погрузчика;

Скорость опускания стрелы определяем по скорости подъёма с таким расчётом, чтобы в полости опускания гидроцилиндров стрелы не образовался вакуум:

Величину выглубляющего усилия определяем по условию продольного опрокидывания машины относительно ребра опрокидывания, проходящего под осью опорных колёс:

где эксплутационная масса базовой машины;

масса погрузочного оборудования;

плечи соответствующих сил;

Удельное напорное усилие на кромке ковша:

где наибольшее тяговое усилие по двигателю или по сцепной массе;

наружная ширина режущей кромки ковша;

Удельное выглубляющее усилие на кромке ковша:

где выглубляющее усилие

4. Расчёт элементов гидропривода

Усилие на штоке одного гидроцилиндра ковша:

где

масса ковша;

количество гидроцилиндров поворота ковша;

мгновенные передаточные числа механизма погрузочного оборудования, определяемые соотношением плеч рычажной системы, для силы и массы ковша

коэффициент запаса, учитывающий потери в гидроцилиндрах и шарнирах;

Мгновенные передаточные отношения механизма вычисляем для положения ковша, соответствующего внедрению в материал:

где плечи приложения сил в нагруженных элементах механизма;

При кинематической схеме механизма с перекрестной системой (рисунок 5) усилия в одном гидроцилиндре стрелы определяют по формуле:

где выглубляющее усилие;

масса погрузочного оборудования без портала;

усилие гидроцилиндра ковша без учёта коэффициента запаса;

количество гидроцилиндров поворота ковша;

количество гидроцилиндров подъёма стрелы;

коэффициент запаса, учитывающий потери в шарнирах и гидроцилиндрах;

плечи сил

Скорости движения, поршней гидроцилиндров ковша и стрелы, определяем исходя из требуемых скоростей движения ковша и стрелы. Среднюю скорость движения поршней гидроцилиндров ковша вычисляем для положения внедрения:

где мгновенное передаточное отношение от режущей кромки ковша к гидроцилиндрам поворота;

Средняя скорость движения поршней гидроцилиндров стрелы:

где поступательная скорость движения стрелы, отнесенная к шарниру ковша;

ход поршня гидроцилиндра стрелы;

длина стрелы;

угол поворота стрелы;

Рабочее давление (наибольшее давление, возникающее в гидроцилиндрах в процессе равномерного подъёма ковша с номинальным грузом) для наиболее распространённых схем погрузочного оборудования определяем при верхнем положении ковша, когда гидроцилиндры подъёма стрелы имеют наименьшее плечо (рисунок 6):

. Техническая производительность

Техническая производительность одноковшового погрузчика при выполнении погрузочно - разгрузочных работ определяется по формуле:

где вместимость основного ковша;

средняя объёмная масса,

расчётный коэффициент наполнения ковша,

коэффициент, учитывающий условия работы,

глубина днища ковша;

скорости внедрения и обратного холостого хода;

диаметр гидроцилиндра поворота ковша;

ход штока гидроцилиндра ковша из положения внедрения до замкнутого положения и полный ход;

теоретическая подача насоса;

объёмный к.п.д;

коэффициент замедления наполнения ковша,

величины пути движения при отходе машины для погрузки и возвращения к штабелю;

время маневрирования транспорта;

время переключения передач и золотников распределителя;

Список использованной литературы

. Васильев А.А. Дорожные машины: Учебник для автомобильно-дорожных техникумов. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987. -496с.: ил.

. Справочник конструктора дорожных машин. Изд. 2-е, перераб. и доп. /Под ред. д-ра техн. наук проф. И.П. Бородачева. М.: Машиностроение, 1973. - 504с, ил.

. Фохт Л.Г Одноковшовый погрузчик. М.: Стройиздат, 1986. - 110 с., ил.

. Дорожные машины. Теория, конструкция и расчёт. Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1976. -427 с., ил.