Скрепер полуприцепной

Вид работы:

Курсовая работа (т)
Предмет:

Строительство
Язык:

Русский
,
Формат файла:
MS Word

2,07 Мб
Опубликовано:

2013-01-27

Все курсовые работы по строительству

Скачать курсовую работу Читать текст online Заказать курсовую
*Помощь в написании! Посмотреть все курсовые работы

Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.

Скрепер полуприцепной

Федеральное агентство железнодорожного транспорта (РОСЖЕЛДОР)

Сибирский государственный университет путей сообщения

Кафедра “Механизация путевых, погрузочно-разгрузочных и строительных работ”

Курсовой проект по дисциплине

²Строительные и дорожные машины²

Скрепер полуприцепной

Разработал

студент гр. 07-М-38

Войкин С.В.

Руководитель

доцент

Куликова Е.Г.

Содержание

1. Назначение, схема общего устройства, описание работы машины

. Описание гидравлической схемы машины

. Определение основных параметров машины

. Определение основных параметров рабочего органа

. Расчет несущей способности и жесткости рамы рабочего органа

. Определение эксплуатационной производительности скрепера

. Список литературы

Приложение

гидравлическая схема жесткость рама скрепер

1. Назначение, схема общего устройства, описание работы машины

Скреперы предназначены для послойного (горизонтальными слоями) копания грунта, транспортирования и отсыпки его в земляные сооружения спланированными слоями заданной толщины. Кроме того, при движении по насыпям скреперы своими колесами уплотняют отсыпаемые слои грунта; благодаря чему сокращается потребность в специальных грунтоуплотняющих машинах.

Скреперы используются для разработки грунтов до IV категории включительно. Очень плотные грунты, III - IV категории предварительно разрабатываются рыхлителями. Возможность применения скреперов определяется дальностью транспортирования грунта.

Полуприцепной скрепер обладает лучшей по сравнению с прицепным уплотняющим свойством грунтов, в связи с распределением части массы на тягач. Скрепер, рисунок 1, оснащен гидросистемой для привода рабочих органов. Состоит скрепер из тягача 1, ковша 2 с заслонкой 3, и задней стенкой 4, тяговой рамы 5 с хоботом, несущей рамы с буфером, гидроцилиндры подъема и опускания ковша 6, гидроцилиндры управления заслонкой 7, гидроцилиндры перемещения задней стенки 8, и шкворневого устройства 9.

Рисунок 1 - Полуприцепной скрепер

1 - тягач, 2 - ковш, 3 - заслонка ковша, 4 - задняя стенка, 5 - тяговая рама с хоботом, 6 -гидроцилиндры подъема и опускания ковша, 7 - гидроцилиндры управления заслонкой, 8 - гидроцилиндр перемещения задней стенки, 9 - шкворневое устройство

При наборе грунта гидроцилиндрами 6 опускается ковш 2, поднимается заслонка 3 гидроцилиндрами 7.

При окончании набора грунта заслонка 3 прикрывается и ковш 2 приподымается гидроцилиндрами 6.

Перед транспортировкой ковш 2 полностью подымается и окончательно закрывается заслонкой 3.

При выгрузке груза заслонка 3 открывается, ковш опускается до 500 мм, в зависимости от высоты отсыпки грунта и конкретных задач, задняя стенка вместе выдвигается гидроцилиндрами 8, освобождая ковш от набранного ранее грунта.

2. Описание гидравлической схемы машины

На схеме СДМ. 08-ВМ-40.00.00 ГЗ показана гидравлическая схема скрепера, которая предназначена для управления ковшом, заслонкой, механизмом разгрузки.

Управление подъемом или опусканием ковша осуществляется с помощью гидроцилиндров Ц5, Ц6 для чего оператор ставит распределитель Р3 в одну из рабочих позиций, при этом жидкость идет:

Управление заслонкой осуществляется цилиндрами Ц3, Ц4. Путь жидкости:

Управление механизмом принудительной разгрузки, осуществляется цилиндрами Ц1, Ц2. Путь жидкости:

В блок первичной защиты КП1, золотниковые распределители Р1, Р2, Р3, манометры для замера давления в напорной и сливной магистралях, фильтр Ф1 - для очистки рабочей жидкости. Блок первичной защиты настроен на Р = 24 МПа. Рабочее давление в системе Р = 16 МПа.

3. Определение основных параметров машины

Вес грунта b_г позволяет нам определить вместимость ковша q:

(1)

где g - ускорение свободного падения (g = 9,81 м/с²); r - плотность грунта, принимаем r=1820 кг/м³ [7].

Вес скрепера b_c равен:

, (2)

где а - коэффициент материалоемкости скрепера, принимаем а = 1,1´10³ кг/м³ [7].

Тогда вес груженого скрепера :

(3)

Внутренняя ширина ковша рассчитывается из условия превышения габаритной ширины движителя тягача:

,(4)

где В_т - ширина тягача; Dв - зазор между наружным краем движителя и внутренней поверхностью боковой стенки ковша. м.

Для скрепера принятого в качестве прототипа, на основании одинаковой вместимости ковша (q = 11 м³), используется гусеничный трактор Т - 170. В расчете принимаем геометрические параметры этого трактора: В_т = 3300 мм. мм.

Габаритная ширина скрепера

,(5)

где Dв₁ - сумма толщин стенки, накладок тяговой рамы и зазора между ковшом и тяговой рамой, Dв₁ = 0,17 … 0,27 м, принимаем Dв₁ =0,2 м.

мм.

Соотношение между длинной и высотой ковша принимаем

H/L = 0,8.(6)

Длину предварительно найдем из соотношения:

.(7)

С учетом (6):

Тогда

(8)

м.

Тогда из соотношения (6):= 1,6 м.

Принимаем H = 1,6 м.

Высота задней стенки принимается:

.(9)

м.

Радиус дугообразной заслонки:

.(10)

м.

Окончательно принятые размеры:

ширина ковша В = 3400 мм

длина ковша L = 2000 мм высота ковша H = 1600 мм.

Размеры и тип пневматических шин колес скрепера подобраны по наибольшей статической нагрузке согласно ГОСТ 8430-85. У полуприцепных скреперов 52% сцепного веса приходится на переднюю ось, отсюда нагрузка на шину равна:

(11)

Н.

Из [2] выбраны шины 27.00-35 со следующими характеристиками:

Размеры шины, мм

наружный диаметр 2220±34

ширина профиля 762±24

статический радиус 1015±17

масса шины, кг 760

внутреннее давление при скорости 50 км/ч, МПа 0,35

нагрузка на шину, кН 155,50

Скорости основных движений

Скорость движения при заполнении, м/с;

V₁=0,7·V.(12)

Скорость движения при транспортировании грунта самоходным скрепером составляет 40-50км/ч, принимаем 50 км/ч, что составляет:

Скорость при разгрузке,

(13)

Скорость холостого хода,

(14)

Внешние сопротивления, законы их изменения

Суммарное сопротивление на заключительной стадии наполнения ковша:

, (15)

где - W_Р - сопротивление резанию; W_H - сопротивление наполнению ковша; - сопротивление перемещения призмы волочения; W_F - сопротивление перемещению груженого скрепера.

Сопротивление резанию:

(16)

где С - число ударов динамического плотномера, (принимаем С=12); h - глубина резания, принимаем h = 7 см; l - длина горизонтальной режущей кромки, l = B = 3400 мм для сплошного пояса; g₀ - угол резания, g₀ = 40°; S - толщина бокового пояса, принимаем S = 150 мм; Y₀ - коэффициент, зависящий от угла заточки лобовых поясов, Y₀ = 0,8 [4]; m - величина, зависящая от условий резания, m = 1 [4].

Н.

Сопротивление наполнению ковша:

,(17)

где W₁- сопротивление вдавливанию срезаемого грунта в заполненный ковш; W₂ - сопротивление трению о грунт продвигающейся в грунт стружки.

(18)

где x - коэффициент, зависящий от высоты грунта в ковше, x = 1,5 [4]; К_сж - удельная сопротивляемость пласта срезу на заключительной стадии положения ковша, К_сж=9 Н/см²[4]; А_с- площадь поперечного сечения стружки.

, (19)

м².

Н.

tg j ₀ , (20)

где g - ускорение свободного падения, м/с², (g = 9,81 м/с²); Н - высота наполнения ковша, Н = 1,6 м; l - ширина стружки, l = 3,4 м; l - длина стружки в конце заполнения ковша, l = 0,25 м [4]; r - плотность грунта, r = 1820 кг/м³; tg j ₀ - коэффициент трения расчетного грунта о грунт, tg j ₀ = 1.

Н.

Сопротивление перемещения призмы волочения:

,(21)

где V_П - объем призмы волочения, м³,

, (22)

м³.

Н.

Сопротивление перекатыванию скрепера:

(23)

где f - сопротивление перекатыванию, f = 0,06 [4]. Н. По формуле (15) суммарное сопротивление:

Н.

Выбор тягача и толкача

Толкач подобран правильно, если соблюдаются два условия:

,(24)

,(25)

где - максимальные кратковременно допустимые силы тяги тягача и толкача (при коэффициенте буксования для колесного движителя =0,3, для гусеничного =0,1); - коэффициент одновременной работы тягача и толкача, (=0,85 [1]); - действительные скорости движения тягача и толкача при соответствующих

().

Построение кривой буксования

,(26)

где - сила тяги движителя , кН; - сила тяжести, приходящаяся на ведущие колеса; - коэффициенты, принимаемые в зависимости от конструкции шин, грунта, давления воздуха в шинах (А=0,09, В=2,34, n=8 [1]),

,(27)

Полученные значения сведем в таблицу 1.

Таблица 1 - Значения

Условия выбора тягача и толкача:

1. ,(28)

. ,(29)

где - максимально кратковременно допустимая сила тяги тягача, (при = 0,3 = 124 кН, = 1,7 м/с); - действительные скорости движения тягача и толкача, м/с;

Необходим толкач обеспечивающий силу тяги в 36,5 кН, например Т-130.

Рисунок 2 - Кривая буксования

4. Определение основных параметров рабочего органа

Выполнена эскизная компоновка, исходными данными являются:

Размеры ковша (В = 3,4 м; Н = 1,6 м; L = 2,0 м; Н_з = 1,76 м; В_ш = 0,762 м).

Рекомендуется выполнение следующих положений:

равенство колеи передней и задней осей;

седельно - сцепное устройство обеспечивает поворот тягача в плане относительно скрепера на 90° в каждую сторону;

зазор между задними колёсами и элементами металлоконструкции не менее 1 м. Остальные размеры приняты конструктивно.

Расчет приводов рабочих органов

Целью расчета является определение усилий и скоростей в соответствующих механизмах, выбор гидроцилиндров.

Расчетная схема показана на рисунке 2.

Рисунок 3- Расчетная схема полуприцепного скрепера

Исходными данными являются известные силы: G_тяг = 118,7 кН; G_к+г = 318,7 кН; G_р = 7 кН.

В соответствии с нагрузками на каждую ось приняты: R_п = 165,724 кН; R₃ = 152,976 кН.

Уравнения связи между неизвестными:

,(30)

,(31)

,(32)

кН;

кН.

Для определения неизвестных необходимо составить и записать систему из двенадцати уравнений. Уравнения равновесия всей машины:

(33)

(34)

(35)

Уравнения равновесия тягача:

(36)

(37)

(38)

Уравнения равновесия тяговой рамы:

(39)

(40)

(41)

Рисунок 4 - Схема сил, действующих на тягач

Рисунок 5 - Схема сил, действующих на тяговую раму скрепера

Из уравнений (27-35):

47,0 кН; 131,4 кН∙м; 36,5 кН; 154,9 кН.

Расчет механизма подъема и опускания ковша

Расчётное положение: скрепер работает на заключительной стадии наполнения ковша; включён механизм подъёма ковша, толщина срезаемой стружки h_с = 0.

Усилие F_п, действующее в механизме подъёма, определяется из уравнений равновесия тяговой рамы.

Из уравнений (33-41):

кН.

Диаметр гидроцилиндров:

,(42)

где р - рабочее давление в гидросистеме, МПа (р = 16 МПа); z - количество гидроцилиндров, (z = 2);

Принимаем 2 гидроцилиндра со следующими параметрами:

Диаметр поршня, мм D_ц = 100;

Диаметр штока, мм d_шт = 60;

Ход поршня (штока), мм Х_шт = 800;

Расчет механизма управления заслонкой

Расчетное положение: происходит подъём заслонки в начальной стадии разгрузки заполненного грунтом (с "шапкой") ковша, при этом с заслонкой поднимается весь находящийся в ней грунт.

Рисунок 6 - Схема сил действующих на заслонку

Необходимое усилие F_ЗАС, преодолеваемое гидроцилиндрами подъёма заслонки определяется из условия равновесия системы

, (43)

где G_ЗАС - сила тяжести заслонки, G_ЗАС = 4 кН; G_Г - сила тяжести грунта, находящегося в заслонке.

Плечи сил берем из прототипа.

Приближенно вес грунта в заслонке G_Г можно найти из выражения:

,(44)

где k₃ - коэффициент, учитывающий конфигурапию заслонки, k₃ = 0,8; В₃, H₃, L₃ - соответственно ширина, высота и длина заслонки; r_Г- плотность грунта; g - ускорение свободного падения.

Трение грунта по плоскости АВ не учитывают, так как при повороте заслонки связь между грунтом в заслонке и грунтом в ковше нарушается.

Выбор гидроцилиндра проводим по усилию:

(45)

Выбран гидроцилиндр с тянущим усилием F = 32,5 кН [7].

диаметр поршня D = 70 мм;

диаметр штока d = 32 мм;

ход штока L = 640 мм;

номинальное давление в гидролинии p = 16 МПа.

Механизм разгрузки

Расчётное положение: начальная стадия изменения положения задней стенки, ковш перед этим был полностью заполнен. Расчётная схема приведена на рисунке 6.

Рисунок 7 - Расчётная схема к определению механизма разгрузки

Сила F, необходимая для выталкивания грунта из ковша, кН:

,(46)

Сила трения грунта о днище ковша F_д, кН:

, (47)

где µ₁ - коэффициент трения грунта о сталь, (µ₁ = 0,7 [2]); G_гр - вес грунта оставшийся в ковше после открытия заслонки, кН; γ_г объемный вес грунта в естественном залегании, Н/м³ g_гр - объёмный вес грунта, кН/м³ (g_гр = 17,8 кН/м³).

кН.

Сила трения грунта о боковые стенки ковша F_б, кН:

, (48)

где Е_а - активное давление грунта на боковую стенку ковша, Па; ϕ₂ - угол трения грунта по грунту, (ϕ₂ = 26,5 [2]).

кН.

Сила сопротивления качению роликов задней стенки по днищу ковша F_к, кН:

, (49)

где - коэффициент сопротивления качению роликов, (= 0,12 [2]); G_ст - вес задней стенки, кН [2] (G_ст = 6 кН); кН.

Сила инерции F_j, кН:

,(50)

где u_с - скорость движения задней стенки (u_с = 0,15 м/с [2]); t - время разгона, с (t = 0,5 с [2]);

кН.

Для нахождения высоты h, м берём сумму моментов относительно точки А:

,(51)

м.

По формуле (23) подбираем гидроцилиндр:

м.

Принимаем два гидроцилиндра [2] со следующими параметрами:

Диаметр поршня, мм D_ц = 90;

Диаметр штока, мм d_шт = 50;

Ход штока, мм Х_шт=840.

5. Расчет несущей способности и жесткости рамы рабочего органа

Расчёт тяговой рамы производим на основании ранее произведённых расчётов. Сечение 1 - 1: Условие расчёта прочности σ_и, МПа:

,(52)

где М_х - момент от силы F_ш, кН∙м;

, (53)

Расчётная схема представлена на рисунке 8.

Рисунок 8 - Расчетная схема

кН∙м, М_у - момент от силы R_ш, кН;

, (54)

кН∙м, W_x, W_y - моменты сопротивления сечения относительно оси х и у, м³;

, (55)

где у - максимальное расстояние от центра тяжести, м (у = 0,6 м); I - момент инерции сечения, м⁴;

м⁴,

м³,

[σ_изг] - допускаемое напряжение на изгиб, МПа (для стали 3 [σ_изг] = 160 МПа [3]);

Условие выполняется, следовательно, расчёт сделан, верно.

Сечение 2-2 проверяется на прочность от крутящего момента:

Условие расчёта прочности на кручение τ_кр, МПа:

,(57)

где М_кр - крутящий момент, кН∙м:

;(58)

кН∙м.

- моменты сопротивлений сечения , м³;

, (59)

где d- средний диаметр сечения, м (d=0,4м); t - толщина стенки, м (t = 0,1 м);

м³.

[τ] - допускаемое напряжение при кручении, МПа (для стали 3 [σ] = 65 МПа [3]).

Условие выполняется, прочность достаточна.

6. Определение эксплуатационной производительности скрепера

Производительность эксплуатационная скрепера П_Э, м³/ч:

П_Э=,(60)

где k_H - коэффициент наполнения ковша, (k_H= 0,9); k_B - коэффициент использования по времени, (k_B = 0,85); k_P - коэффициент разрыхления грунта, (k_P = 1,2); Т_Ц - продолжительность рабочего цикла, с.

Т_Ц =, (61)

где l₁ - длина наполнения ковша, м; l₂ - длина транспортирования грунта, м (принимаем l₂ =3000 м); l₃ - длина пути разгрузки, м; l₄ - длина пути обратного (порожнего) хода, м; t_п - время на переключение передач, t_п = 5 с; t_пов - время на один поворот, t_пов = 10 с.

Длина пути наполнения ковша:

, (62)

где k_п- коэффициент, учитывающий потери грунта при образовании призмы волочения и боковых валиков, k_п= 1,3; 0,7 - коэффициент, учитывающий неравномерность толщины стружки; А_с - площядь стружки в начальный момент резания.