46342

Модернизация бульдозерного оборудования

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Земляные работы являются самым распространенным видом работ строительного производства. Они применяются в транспортном, гидротехническом, промышленном и городском строительстве, а также в сельском хозяйстве. Вместе с тем они принадлежат к весьма важным видам работ, от качества которых во многом зависит устойчивость и продолжительность службы устроенных на грунтовых основаниях таких инженерных сооружений, как автомобильные и железные дороги, плотины, дамбы.

Русский

2013-11-22

2.98 MB

216 чел.

Титульник.

Задание

Содержание.

Введение                                                                                                                      6

Цель и задача дипломного проекта                                                                      7

1.Общая часть

  1.   Назначение и классификация бульдозеров                                             8

     1.2  Рабочее бульдозера оборудование                                                           12

1.2.1 Отвал                                                                                                          13

1.2.2 Универсальная толкающая рама бульдозера                  14

1.2.3 Гидроцилиндр                                                                  15

1.3 Свойства грунтов                                                                                        17

1.4 Технология работ бульдозера                                                                   18

2. Специальная часть

2.1 Расчет рабочего оборудования                                                                  32

2.1.1 Определение рабочих усилий                                                                 32

  1.  Выбор основных параметров отвал                                                    36

2.1.3  Классификация отвалов                                                                        38

2.2 Прочностной расчет                                                                                    46

2.3  Выбор  гидроцилиндров                                                                            52

2.4 Тяговый расчет бульдозера                                                                                54

2.5 Расчет производительности бульдозера                                                          58

3. Разработка системы управления рабочих органов бульдозера           60

3.1 Аппаратура разрабатываемой системы                                                  60

3.2 Разработка электрогидравлической системы                                       63

3.3 Структурная схема системы автоматического управления рабочим процессом бульдозера                                                                                      66

4. Расчет рамы трактора Т-130 с поворотным отвалом в системе  автоматизированного проектирования АПМ WinMachine                           68

5. Экономико-организационный раздел                                                      76

5.1.Оценка технической целесообразности конструкции изделия         76

5.1.1. Выбор перечня показателей, оценки технического уровня конструкций      

5.1.2 Оценка технической целесообразности конструкции изделия

5.1.3 Оценка весомости (значимости) показателей

5.2 Расчет трудоемкости ОКР                                                                         84

5.3 Расчет временных и стоимостных затрат на проектирование

изделия                                                                                                              92

5.4 Проектирование себестоимости изделия                                               96

5.4.1 Расчет затрат на основные материалы                                               97

5.4.2 Затраты на комплектующие покупные изделия и

полуфабрикаты                                                                                                 99

5.4.3 Расчет затрат на основные материалы и комплектующие в целом по изделию                                                                                                        100

5.4.4 Расчет затрат на заработную плату производственных

рабочих                                                                                                             102

5.4.5 Расчет полной себестоимости изделия                                               104

5.5 Определение лимитной цены изделия                                                  106

5.6 Расчет уровня капитальных вложений в НИОКР и освоение производства                                                                                                    108

5.7 Оценка эффекта от производства и использования  изделия          105

5.8 Сводные показатели оценки экономической целесообразности

проекта                                                                                                              106

6. Охрана труда                                                                                                111

6.1 Анализ условий труда машиниста                                                         111

6.2 Основные методы уменьшения вибрации следующие                      114

6.3 Защита машиниста от шума                                                                   115

6.4 Отопление и охлаждение кабины                                                          116

6.5 Светотехнические приборы                                                                    123

6.6 Техника безопасности при работе бульдозеров                                   123

6.7.1 Требования безопасности перед началом работы                           125

6.7.2 Требования безопасности во время работы                                      126

6.7.3 Требования безопасности в аварийных ситуациях                        128

6.7.4 Требования безопасности по окончании работы                            129

6.7.5 Пожарная безопасность                                                                       130

Заключение                                                                                                     132

Список литературы                                                                                      133

Введение

Земляные работы являются самым распространенным видом работ строительного производства. Они применяются в транспортном, гидротехническом, промышленном и городском строительстве, а также в сельском хозяйстве. Вместе с тем они принадлежат к весьма важным видам работ, от качества которых во многом зависит устойчивость и продолжительность службы устроенных на грунтовых основаниях таких инженерных сооружений, как автомобильные и железные дороги, плотины, дамбы.

Наиболее трудоемкими в дорожном строительстве являются работы по сооружению земляного полотна, составляющих до 70% общего объема работ. На одном километре дороги с шириной проезжей части 7 метров укладывается в земляное полотно в среднем 20 – 40 тыс. м3 грунта.

При сооружении земляного полотна широко применяются бульдозеры, базовыми машинами для которых служат мощные тракторы и тягачи на гусеничном или пневматическом ходу.

Для выполнения всевозможных объемов работ необходимо применение современных дорожных машин, повышение их производительности, улучшение использования дорожной техники.

Цель и задача дипломного проекта.

Цель настоящего дипломного проекта состоит в  модернизации бульдозерного оборудования.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

  1.  Расчет рабочего оборудования
  2.  Определение рабочих усилий
  3.  Выбор основных параметров отвала
  4.  Прочностной расчет
  5.  Выбор  гидроцилиндров
  6.  Тяговый расчет бульдозера
  7.  Расчет производительности бульдозера

1.Общая часть

1.1  Назначение и классификация бульдозеров

Бульдозеры  являются землеройно-транспортными машинами с отвальным рабочим органом. Их основное назначение - послойная разработка грунта с последующим его перемещением по поверхности земли на небольшие расстояния до 150 м и до 300м при благоприятных условиях (попутных уклонах путей перемещения, легких грунтах, отсутствии значительных потерь грунта на стороны).

Чаще всего отвал размещают впереди, криволинейной отвальной поверхностью в сторону от базовой машины, габарит которой по ширине он полностью перекрывает. Навесное бульдозерное оборудование состоит из отвала с ножами; толкающей рамы с подкосами, к которым крепится отвал; привода, обеспечивающего подъем и опускание отвала во время работы, а в отдельных моделях бульдозеров также и изменение положения отвала в плане.

Бульдозеры  применяют для снятия плодородного поверхностного слоя  грунта при подготовке строительных площадок; перемещения грунта в зону действия одноковшового экскаватора при погрузке его в транспортное средство или отвал; разработки неглубоких каналов с транспортированием грунта в отвалы; зачистки пологих откосов; при сооружении насыпей из резервов; на планировочных работах при зачистке оснований под фундаменты зданий и сооружений и планировке площадей и трасс; устройстве и содержании в исправности подъездных дорог, устройстве въездов на насыпи и выездов из выемок; для разработки грунта на косогорах; при обратной засыпке траншей и пазух фундаментов; разравнивании грунта в отвалах;  штабелировании и перемещении сыпучих материалов; подготовительных работах для валки отдельных деревьев, срезки кустарника, корчевки пней, удаления камней, расчистки поверхностей от мусора, снега; на вскрышных работах, а также в качестве толкачей скреперов. Эффективность работы бульдозера в значительной мере зависит от проходимости базового трактора и его тягово-сцепных свойств.

В зависимости от мощности и конструкции бульдозеры могут работать на различных грунтах: от болотистых и песчаных до разборных, взорванных или разрыхленных пород и руд. Экономически выгодная дальность перемещения грунта бульдозером зависит от класса базового трактора, вида и прочности грунта и эксплуатационных условий. Обычно она не превышает 60 метров.

При возможности перекоса отвала и достаточном тяговом усилии бульдозерами с неповоротным отвалом можно разрабатывать до 70% всех видов грунтов, включая мерзлые и горные породы, для которых обычно требуется предварительное рыхление. Бульдозеры с поворотным отвалом имеют ограниченную область применения. Их в основном используют для нарезки террас на косогорах, засыпки траншей поперечными ходами и прокладки пионерных дорог. При этом повернутый в плане отвал дает некоторые преимущества. Положение центра давления базовых тракторов не позволяет использовать отвал, повернутый в плане на угол менее 60° от продольной оси. В связи с этим непрерывный сход грунта в сторону не обеспечивается и поэтому работа непрерывными продольными проходами неэффективна. До 90 – 95% времени такие бульдозеры работают с прямой установкой отвала.

Бульдозеры классифицируют по назначению, номинальному тяговому усилию и различным конструктивным признакам.

По назначению различают бульдозеры общего назначения и специальные.

Бульдозеры общего назначения выполняют копание и разработку грунтов, пород и материалов в средних грунтовых (супесчаные, суглинистые и глинистые грунты, трещиноватые сланцы, легкие известняки, мергели и т.п.) и умеренных климатических условиях с температурой окружающей среды от –40 до +40°С. Чаще всего их снабжают неповоротным в горизонтальной плоскости отвалом. Поворотным отвалом оборудуют чаще всего легкие и малогабаритные тракторы.

Специальные бульдозеры предназначены для выполнения таких работ, как прокладка путей и пионерных дорог, сгребание торфа, выравнивание кавальеров, подземная или подводная разработка грунтов, разработка легких материалов типа угля и др., а также для работы в особых климатических и эксплуатационных условиях (при низких отрицательных температурах до
–60°С, тропической влажности и температуре до +60°С, в сухом и жарком климате пустынь, в опасных и загазованных местах, на грунтах с пониженной несущей способностью и т. д.). На специальных бульдозерах используют отвалы различных типов, соответствующих их назначению. Некоторые отвалы позволяют экономически выгодно работать при дальности перемещения более 100 метров.

По номинальной  тяговой силе и мощности двигателей различают бульдозеры малогабаритные с силой тяги до 25 кН и мощностью до 45 кВт, легкие – 25-135 кН и 45-120 кВт, средние – 135-200 кН и 120-150 кВт, тяжелые 200-300 кН и 150-225 кВт и сверхтяжелые - более 300 кН и 225 кВт.

По конструктивным признакам бульдозеры классифицируют по типу ходовой части, рабочих органов, рам и управлению.

По ходовой части различают бульдозеры гусеничные и колесные.

По типу рамы различают бульдозеры с охватывающей и внутренней рамой. Внутреннюю раму используют для бульдозеров-толкателей, жесткость которых должна быть повышенной.

По типу механизма управления различают бульдозеры с гидравлическим и канатно-блочным управлением (рис. 1.1). Управление последнего типа в настоящее время почти не используют. Автоматизированное управление бульдозерами применяют в основном на планировочных работах. С целью расширения области применения бульдозеры снабжают дополнительным быстросъемным оборудованием: рыхлительными зубьями, откосниками, открылками, уширителями, удлинителями, канавными наставками, лыжами, вилами и т.д.

Рисунок 1.1- управление бульдозерным оборудованием

а – с механическим приводом, б – с гидравлическим приводом, 1 – базовый трактор; 2 – передняя стойка; 3 – полиспаст канатно-блочной системы; 4 – козырек от вала; 5 – отвал; 6 – ножи; 7 – подкосы; 8 – толкатели; 9 – универсальная толкающая рама; 10 – опорные шарниры крепления толкающей рамы к раме трактора; 11 – опоры; 12 – приводная однобарабанная лебедка; 13 – гидроцилиндры управления отвалом; 14 – шаровое соединение отвала с универсальной толкающей рамой

    В определенных условиях наиболее эффективны открылки, удлинители, уширители. Область применения бульдозеров может характеризоваться отношением тягового усилия к длине режущей кромки и возможного (по опрокидыванию) вертикального усилия к опорной  площадке ножей. Использование гидравлически управляемого из кабины механизма перекоса обеспечивает повышение этих показателей.

Отличительной особенностью бульдозеров является неизменяемое или изменяемое положение их рабочих органов.

Отвал бульдозера, как рабочий орган, может быть повернут в плане (вправо или влево) на угол до 25° в каждую сторону.

  1.  Рабочее бульдозера оборудование

К бульдозерному оборудованию относятся: отвал, как основное рабочее оборудование; толкающие устройства (рама); система управления отвалом.

1.2.1 Отвал

Отвал представляет собой сварную конструкцию, состоящую из лобового листа криволинейного очертания, козырька, нижней и верхней коробок жесткости, вертикальных ребер жесткости и боковых стенок. У бульдозеров с поворотным отвалом (рис.1.2.1.1) тыльная часть отвалов в средней их части снабжена шаровым гнездом для соединения отвала с олкающей рамой, имеющей шаровую пяту.

Рисунок. 1.2.1.1- Отвал бульдозера

1– вертикальная связь; 2 – козырек; 3 – крышка; 4 – гнездо; 5, 7 – крайние ножи; 6 – средний нож; 8 – уголок верхней коробки жесткости; 9 – проушина; 10 – пальцы крепления раскоса и толкателя; 11 – лобовой лист; 12 – нижняя коробка жесткости

      Лобовой лист сварен из двух продольных частей, одна, нижняя, имеет плоское очертание, другая, верхняя – криволинейное очертание. Торцы отвалов у большинства бульдозеров закрыты боковыми щеками, к которым приварены вертикальные ножи. На щеках предусмотрены отверстия для крепления уширителей отвала. В большинстве случаев верхняя часть отвалов снабжается козырьком, препятствующим потере перемещаемого грунта через отвал. Нижняя сварная коробка, к которой крепится нижняя сварная часть отвала, в поперечном сечении имеет вид трехгранной призмы. Верхняя коробка также сварная, к которой крепится верхняя часть отвала, представляет собой балку квадратного сечения.

К нижнему листу отвала болтами с потайными головками крепятся ножи – один средний и два боковых. Ножи имеют двустороннюю заточку, главным образом боковые, для того, чтобы при затуплении их можно было переставлять. 

Соединение отвала с толкающей рамой осуществляется посредством шарового гнезда, шаровой пяты и запорной пластины.

 

1.2.2 Универсальная толкающая рама бульдозера

По способу установки рабочего органа различаю бульдозеры с неповоротным и поворотным отвалами.  Бульдозеры с неповоротным отвалом имеет неизменное положение рабочего органа, перпендикулярное к продольной оси трактора, у бульдозеров с поворотным отвалом рабочий орган может быть установлен под углом в обе стороны к оси трактора. Оба типа бульдозеров могут быть оборудованы механизмом перекоса отвала.

У бульдозеров с поворотным отвалом толкающее устройство выполняется в виде толкающей рамы, на которую кроме бульдозерного можно установить  другое сменное оборудование (кусторезы, корчеватель и другие). Такая универсальная рама (рис.1.2.2.1) представляет собой сварную конструкцию из двух балок 1,5 коробчатого сечения, соединенных между собой листом и шаровой головкой 4. Для соединения со штоками гидроцилиндров сверху на балки приварены проушины 2,3,6, для соединения с толкателями используются кронштейны 7. С опорами 9, приваренными к рамам гусеничных тележек, раму соединяют проушинами 8 и пальцами.

Рисунок 1.2.2.1− Универсальная толкающая рама:

1 и 5 – балки коробчатого сечения; 2, 3 и 6 – проушины с пальцами для крепления толкателей и раскосов; 4 – шарообразная головка рамы; 7 – проушины для присоединения толкателей; 8 – разрезные проушины для присоединения рамы к трактору; 9 – опоры тележек тракторов

Толкатели выполнены в виде брусьев коробчатого или трубчатого сечения и винтовых раскосов, которые связаны между собой шарнирными соединении, обеспечивающими возможность изменения расстояний между местами крепления к раме и отвалу. Толкатели соединены с проушинами на отвале при помощи пальцев и крестовин. В трубу раскоса спереди вварен вкладыш с внутренней резьбой, а сзади втулка с проушиной; в середине через трубу проходит рукоятка, с помощью которой изменяют длину раскос. Резьбовая часть винта раскоса защищена от пыли уплотнением.

При помощи винта с вилкой брус соединен со шкворнем, укрепленным в кронштейне на раме. Изменение угла резания и перекоса отвала производят путем изменения длины раскосов толкателей вручную, а изменение угла в плане  путем перестановки шкворней на раме.

Главные рабочие движения бульдозера состоят из опускания и подъема отвала при помощи гидравлического привода.

1.2.3 Гидроцилиндр

Подъем и опускание отвала возможно при помощи гидроцилиндров.

Гидроцилиндр (рис. 1.2.3.1) состоит из корпуса (гильзы) 4 с тщательно обработанной внутренней поверхностью, поршня 7, уплотненного резиновыми манжетами 8, штока 1 и крышки 2 с манжетами 9 и грязесъемником 10. Гильза и шток имеют на своих концах проушины со сферическими подшипниками для соединения с приводимыми гидроцилиндром элементами машины. Подшипники обычно смазывают через прессмасленки 6. Рабочая жидкость подводится к гидроцилиндру и отводится от него через штуцеры 3 и 5.

Рисунок 1.2.3.1- Гидроцилиндр

Кроме рассмотренного гидроцилиндра двустороннего действия (управляемое движение поршня со штоком в двух направлениях) в приводах строительных машин применяют также гидроцилиндры одностороннего действия, в которых поршень со штоком выдвигается из гильзы под действием подаваемой в поршневую полость рабочей жидкости, а возвратное движение осуществляется пружиной. Реже применяют гидроцилиндры с двусторонним штоком.

Для пуска, остановки, изменения направления движения, регулирования скорости и усилий исполнительных механизмов машин с гидроприводом используют направляющие и регулирующие гидроаппараты. Направляющие гидроаппараты предназначены для изменения направления потока рабочей жидкости путем полного открытия или полного закрытия рабочего проходного сечения. К ним относятся гидрораспределители,  гидроклапаны (обратные, выдержки времени, последовательности, логические) и гидрозамки. Регулирующие гидроаппараты предназначены для изменения давления, расхода и направления потока рабочей жидкости путем частичного открытия рабочего проходного сечения. К ним относятся гидроклапаны давления (напорные, редукционные, разности и соотношения давления), соотношения расходов (делители и сумматоры потока) и дросселирующие гидрораспределители. Основными параметрами гидроаппаратов являются номинальный расход, номинальное давление и диаметр условного прохода

1.3 Свойства грунтов

Грунтами называют выветрившиеся горные породы, образующие кору земли. По происхождению, состоянию и механической прочности различают грунты скальные- сцементированные водоустойчивые породы с переделом прочности в водонасыщенном состоянии не менее 5 МПа (граниты, песчаники, известняки), полускальные- - сцементированные водоустойчивые породы с переделом прочности в водонасыщенном состоянии до 5 МПа (мергели, окаменевшие глины, гипсоносные конгломераты), крупнообломочные- куски  скальных и полускальных пород, песчаные- состоящие из песцементных мелких частиц, разрушенных горных пород размером 0.05-2 мм, глинистые- с размером частиц менее 0.005 мм.

Уплотняемость грунтов характеризуется увелечением их плотности вследствие вытеснения из пор воды и воздуха и компактной укладки твердых частиц. После снятия внешней нагрузки сжатый в порах воздух расширяется, вызывая обратимую деформацию грунта. При повторных нагружениях из пор удаляется все больше воздуха, вследствие чего обратимые деформации уменьщаются. Степень уплотнения грунта характеризуется остаточной деформацией,  основная доля которой приходится на первые циклы нагружения. Ее оценивают коэффициентом уплотнения, равным отношению фактической плотности к ее максимальному стандартному значению, соответствующему оптимальной влажности.

Изнашиванием называется царапание твердыми грунтами частиц рабочих поверхностей режущего инструмента и других элементов рабочего органа и, как вследствие  изменение его формы.

Абразивность – способность грунтов изнашивать рабочие органы землеройных машин.

Согласно классификации проф. А.Н.Зеленина грунты распределены по категориям следующим образом:  

  1.  категория – песок, супесь, мягкий суглинок средней крепости влажный и разрыхленный без включения;
  2.  категория – Суглинок без включений, средний и мелкий гравий, мягкая влажная или разрыхленная глина;  
  3.  категория - плотный суглинок, Глина средней крепости влажная или разрыхленная, аргиллиты и алевролиты;
  4.  категория  - Тяжелая глина, сланцы, суглинок со щебнем, гравием, конгомераты;
  5.  категория - сланцы, конгомераты, отвердевшие глина и лесс, очень крепкий мел, гипс, песчаники, мягкие известняки, скальные и мерзлые породы;
  6.  категория – ракушечники и конгомераты, крепкие сланцы, известняки, песчаники средней крепости;
  7.  категория – известняки, мерзлый грунт средней крепости;
  8.  категория – скальные и мерзлые породы, очень хорошо взорванные (куски не более 1/3 ширины ковша).

В данном дипломном проекте принимаем разработку грунтов IIII грунтов.

1.4 Технология работ бульдозера

Технологический процесс рекультивационных работ состоит из подготовительных, основных и отделочных операций.

Подготовительные работы включают в себя расчистку полосы отвода от деревьев, пней, кустарника, валунов. Выполняют операции механизированные отряды, снабженные гусеничными тракторами, оборудованными бульдозерными отвалами, корчевателями, древовалами, кусторезами.

Важный этап подготовительных работ - тщательный отвод поверхностных и грунтовых вод, без чего не разрешается приступать к основным работам по возведению земляного сооружения.

Все виды выемок, а также грунтовые карьеры ограждают для стока поверхностных вод водоотводными канавами. Поверхностные воды, поступающие к насыпям с нагорной стороны, отводят по продольному водоотводу, в состав которого входят резервы и водоотводные канавы.

В равнинной местности при высоте насыпи менее 2 м, а также на болотах продольные водоотводные канавы устраивают с обеих сторон насыпи. Для отвода грунтовых вод устраивают дренажные сооружения.

После расчистки зоны работ от леса, кустарника, пней производят геодезическую разбивку земляных сооружений в продольном и поперечном направлениях. Рабочую разбивку выполняют на основании проекта сооружения. Вначале закрепляют ось сооружения выноской характерных точек за пределы сооружения с помощью металлических или железобетонных разбивочных знаков. Остальные разбивочные знаки делают из деревянных кольев. При геодезической разбивке линейных сооружений (дорожных насыпей, выемок, каналов, дамб) закрепляют ось сооружения, бровки и подошвы откосов насыпей и выемок. Разбивочные знаки рекомендуют ставить не реже чем через 50 м, а на кривых участках - через 20 м. Линии пересечения откосов с поверхностью земли размечают бороздой, проводимой отвалом автогрейдера или плугом. Уровень отметки сооружения определяют высотой разбивочных колышков и надписями на них. Положение откосов фиксируют установкой в местах разбивки инвентарных лекал.

К подготовительным работам относят также устройство временных землевозных дорог и организационные мероприятия, включающие в себя подготовку временных помещений для приема пищи, хранения одежды и других нужд обслуживающего персонала, комплектование парка машин, оборудование складов и мест для хранения и заправки машин топливно-смазочными материалами, подведение освещения, телефонной или радиосвязи.

Основные работы - это возведение насыпей, разработка грунта в выемках, устройство водоотводных канав, т.е. работы, непосредственно связанные с устройством земляного сооружения. Для таких работ используют парк землеройных, землеройно-транспортных и уплотняющих машин, к основным из которых относятся бульдозеры, скреперы, экскаваторы, грейдеры, катки.

Отделочные работы включают в себя планировку поверхности сооружения, срезку ступенек на откосах, обеспечение заданных поперечных уклонов. На таких работах используют бульдозеры, скреперы, грейдеры.

Бульдозеры широко применяют практически во всех отраслях народного хозяйства: гражданском, промышленном, сельскохозяйственном, дорожном, гидротехническом строительстве, лесной промышленности, при добыче полезных ископаемых, в промышленности строительных материалов, в мелиорации и ирригации, водном хозяйстве, сельскохозяйственном производстве, городском хозяйстве, металлургической и угольной промышленности, на строительстве нефте и газопроводов, производстве рекультивационных работ. Бульдозеры выполняют основные виды работ, схемы которых показаны на (рис. 1.4.1)  

Рисунок 1.4.1- Основные виды работ, выполняемых бульдозерами:

а - разработка траншей, котлованов, каналов с отсыпкой грунта в кавальеры, насыпи: б - срезка косогоров и засыпка выемок, в - снятие плодородного слоя или пустой породы, г — планировка передним ходом, д - разравнивание при переднем .ходе машины, е - планировка при заднем ходе машины, ж - засыпка траншей. з - толкание скрепера при наполнении ковша грунтом, и - погрузка грунта в автотранспорт с эстакады, к - погрузка материалов в автотранспорт с лотка, л - валка деревьев, м - корчевка пней, н - срезка кустарников и мелколесья, о - снегоочистительные работы; 1 - исходное положение бульдозера, 2 - резка и транспортирование грунта, 3 - бульдозер на насыпи. 4 - насыпь или кавальер, 5 - траншея, 6 -косогор, 7 - выемка. 8 - плодородный слой или пустая порода, 9 - полезные ископаемые или строительные материалы, 10 - скрепер, 11 - эстакада. 12 -автотранспорт. 13 - погрузочный лоток.

При выполнении земляных работ  бульдозерами выполняются следующие операции:  зарезание и набор грунта перед отвалом бульдозера, перемещение грунта, разгрузка и укладка грунта, холостой ход и возвращение к месту зарезания. Перечисленные операции составляют полный цикл работы этого типа машин.

Разработка грунта бульдозером начинается с операций зарезания и набора грунта. Для эффективной работы бульдозера тяговое усилие трактора, на котором смонтировано бульдозерное оборудование, должно быть переменным, близким к максимальному, которое сначала расходуется на зарезание и снятие стружки, а затем на перемещение призмы волочения грунта отвалом. Начинать зарезание следует при максимальном заглублении отвала h, уменьшая это заглубление по мере образования перед отвалом достаточного количества грунта. Стружка зарезания при этом получает форму клина (рис. 1.4.2-а).

Рисунок 1.4.2- Формы срезаемых бульдозером стружек грунта при работе в различных условиях (стрелкой показано направление движения бульдозера)

При разработке тяжелого грунта сопротивления резанию могут быть настолько значительными, что из-за снижения числа оборотов двигателя трактора потребуется выглубление отвала даже при недостаточном наборе грунта перед ним. В этом случае следует повторить заглубление отвала, как только двигатель трактора наберет нормальные обороты, причем повторение может быть многократным. Стружка зарезания при этом будет иметь гребенчатую форму (рис. 1.4.2-б).

Для бульдозеров с базовыми тракторами других классов по тяговым усилиям (меньших или больших) размеры снимаемых стружек грунта соответственно будут меньшими или большими.

Для легких грунтов, когда тяговые усилия трактора, как правило, недоиспользуются, грунт разрабатывается при постоянной максимальной глубине стружки h. Стружка зарезания при этом получается ленточной (рис. 1.4.2-в). Длина участка зарезания L и время набора грунта перед отвалом будут минимальными. Ленточное зарезание применяется, когда заглубление по условиям производства требуется относительно небольшим, например, при снятии растительного слоя. Заглубление отвала в этом случае не превышает 10 – 15 см (рис1.4.2-г). Для разработки грунта такой способ зарезания не рекомендуется

Наиболее производительным является зарезание с образованием стружки клиновидной формы. Однако этот способ в ряде случаев не может быть применен. Так, в твердых и пересохших грунтах, особенно когда бульдозер оборудован канатно-блочной системой управления, нож отвала часто не погружается в грунт на требуемую глубину. В этих случаях резание следует выполнять по гребенчатой схеме.

Когда позволяет рельеф местности, разрабатывать грунты бульдозерами следует под уклон, так как это значительно повышает их производительность. При работе под уклон увеличивается сила тяги машины, уменьшается сопротивление перемещению грунта и увеличивается его объем перед отвалом. При разработке грунта на подъем наблюдается обратное явление – сила тяжести машины и перемещаемого грунта значительно снижает силу тяги трактора, соответственно объем перемещаемого отвала грунта резко уменьшается.

Увеличение тягового усилия при работе под уклон позволяет вести зарезание грунта более мощной ленточной или клиновой стружкой при несколько меньшей скорости, в результате чего путь и время зарезания и набора грунта сокращаются, а производительность увеличивается. При работе под уклон наиболее часто применяют прямое зарезание с получением стружки ленточной формы, при которой первоначальная максимально возможная толщина стружки может быть выдержана на всем пути набора грунта. Это обеспечивается тем, что в результате увеличения развиваемого трактором бульдозера тягового усилия и уменьшения сопротивления грунта при перемещении его под уклон объем грунта перед отвалом увеличивается не менее чем на 50 %. Бульдозер может работать на участках с уклоном до 30°, двигаясь при зарезании грунта сверху вниз и поднимаясь в гору задним ходом, без поворота, особенно на коротких участках.

На операции по зарезанию и набору грунта при работе бульдозером в среднем затрачивается 12 – 18 с. При разработке наиболее часто встречающихся грунтов (IIIII групп) рекомендуется ступенчатый способ зарезания с получением отделяемых от массива грунта стружек (пластов) гребенчатой формы. Для повышения производительности бульдозера при зарезании и наборе грунта машинист должен стремиться к использованию всей длины ножа.

Операции по перемещению грунта к месту укладки начинают сразу же по окончании набора его перед отвалом, причем выполняют на II и Ш передачах базовой машины. При перемещении грунт осыпается по краям отвала, вследствие чего получаются значительные потери. Во избежание потерь и в целях повышения производительности бульдозера грунт перемещают двумя способами – по траншее в грунте (рис. 1.4.3.-а) и по траншее, образованной из валов грунта, осыпавшегося во время предыдущих проходов бульдозера (рис. 1.4.3.-б).

Для получения траншей в грунте зарезание выполняют бульдозером по одному и тому же следу несколько раз. В результате получается траншея глубиной 30 – 60 см с валиками по бокам до 20 – 30 см. Объем грунта, перемещаемого по траншее за один проход бульдозера, увеличивается в среднем на 20 %. Когда траншею в грунте получить почему-либо невозможно (разработка песчаных, супесчаных, насыпных грунтов), грунт перемещают по одному и тому же следу несколько раз, в результате чего из осыпающегося по краям отвала грунта образуются валики, между которыми получается траншея. Высота валиков при этом может достигать 30 – 60 см, что в дальнейшем при разработке и перемещении грунта почти полностью исключает его потери. Для того чтобы обеспечить постоянный объем грунта перед отвалом при перемещении грунта без траншеи, целесообразно небольшое заглубление отвала – на 1 – 2 см. Объем земляных работ, выполняемый бульдозерами траншейным способом, достигает 60 % от всего объема выполняемого этими машинами.

Рисунок 1.4.3-Схемы перемещения грунта бульдозером и по траншеям

Для уменьшения потерь грунта отвал бульдозера часто оборудуют открылками, которые позволяют значительно увеличить объем грунта, перемещаемого перед отвалом за один цикл, а это дает возможность примерно в 1,25 – 1,5 раза повысить производительность бульдозера. Применение козырьков исключает возможность пересыпания грунта через верх отвала. К недостаткам бульдозеров, отвалы которых оборудованы открылками и другими уширителями, относится уменьшение их маневренности.

Применяют также способ перемещения грунта в два этапа, обеспечивающий увеличение производительности до 10 %. При этом способе разрабатываемый грунт сначала перемещают до половины пути и оставляют в куче – I этап. По мере накопления грунта в куче (до 100 – 200 м3) бульдозер перемещает его до места укладки – II этап (рис. 1.4.4-а). Этот способ разработки обеспечивает меньшие потери грунта в пути и более высокую производительность бульдозера по сравнению с разработкой и перемещением грунта в один этап.

Такой же эффективности можно добиться, применяя способ перемещения грунта с одним или двумя промежуточными валами. Перемещение грунта с одним промежуточным валом (рис.1.4..4-б) заключается в том, что машинист, разрабатывая выемку или карьер траншейным способом, перемещает грунт при первом зарезании только на ½ или 1/3 часть пути. 

Рисунок 1.4.4- Схемы перемещения грунта бульдозерами в несколько этапов

а – перемещение в два этапа; б – перемещение с одним промежуточным валом; в – перемещение с двумя промежуточными валами; в – промежуточный вал

При втором зарезании набранный перед отвалом грунт перемещается к месту укладки, при этом по пути захватывается также грунт, оставленный от предыдущего зарезания. В такой же почти последовательности перемещают грунт с двумя промежуточными валами (рис.1.4.4-в) с той лишь разницей, что машинист первый набор грунта перед отвалом перемещает на 3/4 пути до места укладки, а второй набор – на 1/2 пути; потом при третьем наборе грунта и перемещении его к месту укладки машинист захватывает отвалом бульдозера также грунт, оставленный за первые два прохода.

Операции по укладке перемещаемого грунта могут выполняться различными способами. Наиболее распространены способ послойного размещения (рис. 1.4.5-а, б) и способ накапливания отдельными кучами с последующей планировкой (рис 1.4..5-в, г, д).

Рисунок 1.4.5- Основные схемы укладки грунта бульдозером

При укладке грунта отвал бульдозера во время движения поднимают на высоту 15 – 20 см, и грунт отсыпается ровным слоем. При этом уложенный грунт предварительно уплотняется гусеницами трактора и в последующем окончательно уплотняется катками или трамбующими машинами. Этот способ называется укладкой слоем "от себя" ( рис. 1.4.5-а).

При другом способе послойной укладки — укладке слоем "на себя" (см. рис. 2.5-б) машинист, доставив грунт к месту укладки и не останавливая бульдозера, быстро поднимает отвал и на 1,0 – 1,5 м продвигается вперед, после чего останавливает машину, опускает на грунт отвал, переключает заднюю скорость и, двигаясь задним ходом, тыльной стороной отвала разравнивает доставленный грунт.

Применяется способ укладки грунта кучами – отдельными, вполуприжим и вприжим. При укладке грунта отдельными кучами их доставляют к месту укладки и отсыпают на таком расстоянии, чтобы подошвы их откосов касались друг друга . При укладке грунта вполуприжим вторую и последующие кучи при отсыпке надвигают на ранее отсыпанные так, что расстояние между вершинами куч примерно равно их высоте. При укладке грунта вприжим расстояние между вершинами отсыпаемых куч должно быть 0,5 – 0,75 их высоты.

При укладке грунта отдельными кучами высота  их равна примерно 0,6 – 0,7 м, после разравнивания (планировки) получается слой толщиной около 0,25 – 0,30 м. При укладке грунта вполуприжим высота куч равна 0,7 – 0,9 м, после их разравнивания получается слой толщиной 0,4 – 0,6 м. При укладке грунта вприжим высота куч достигает 1,0 – 1,2 м, после их разравнивания получается слой до 0,6 – 0,8 м.

После завершения операции по освобождению отвала от грунта машинист возвращает бульдозер в исходное положение – выполняет холостой ход. В зависимости от дальности перемещения грунта машина возвращается в исходное положение задним ходом (без разворота машины) или передним ходом (с разворотом машины). При перемещении грунта более чем на 50 м и широком фронте работ, когда имеется возможность свободного разворота машины в месте укладки и в месте зарезания грунта, холостой ход бульдозера выполняют передним ходом на IV – V передачах. При перемещениях грунта менее чем на 50 м холостой ход бульдозера выполняют задним ходом на III – IV передачах.

К основным схемам выполнения работ бульдозерами относятся прямая и боковая разработки грунта, разработка грунта ступенями, срезка возвышенностей (холмов, бугров), засыпка оврагов, ям, траншей и пазух, планировка площадок, срезка откосов в выемках, возведение насыпей, устройство каналов при поперечном перемещении грунта.

При прямой разработке грунта бульдозер, двигаясь по прямой линии, срезает и перемещает грунт к месту отсыпки, после чего, подняв отвал, возвращается задним ходом в исходное положение. Грунт срезают и перемещают до тех пор, пока он не будет выбран на требуемую глубину. Работа бульдозера будет наиболее производительной при перемещении грунта на расстояние 15 – 25 м.  Эта схема работы бульдозера применяется при разработке траншей по ширине, равной ширине отвала, при засыпке оврагов и т. п.

При боковой разработке грунта бульдозер, двигаясь сначала по прямой, срезает грунт, накапливая его перед отвалом, затем делает поворот в правую или в левую сторону, где отсыпает грунт. Оставив грунт в месте отсыпки, бульдозер возвращается задним ходом в исходное положение и повторяет ту же операцию. Эта схема применяется при срезке бугров, засыпке впадин и траншей, планировочных работах.

При разработке грунта ступенями бульдозер, двигаясь по прямой вперед, срезает и перемещает грунт в возводимую насыпь с одной позиции, а обратно возвращается для следующего забора грунта в другое место, находящееся рядом с первой позицией.

Для забора следующей партии грунта бульдозер возвращается задним ходом. Эта схема работы бульдозера наиболее распространена при возведении насыпей.

При срезке бугров, холмов и отдельных неровностей, а также при разработке выемок набор грунта осуществляется при движении бульдозера под уклон, причем общая высота срезки может достигать 3 м и больше, а уклон, под которым срезается грунт, – до 30°.

Засыпка оврагов, ям и траншей выполняется аналогично рассмотренной выше схеме по срезке холмов, бугров и различного рода неровностей. Эти работы часто совмещаются – срезая бугры и неровности, засыпают ямы, траншеи и др.

При выполнении планировочных работ проходы бульдозера должны перекрывать друг друга в среднем на 0,5 м. Машинист бульдозера обязан тщательно следить за ходом планировочных работ, срезая бугры и делая досылки в ямы срезанным грунтом.

Кроме того, машинист должен так регулировать положение отвала, чтобы не образовывалось, неровностей и волнистой поверхности. Планируемая поверхность может быть горизонтальной или иметь требуемый по проекту продольный или поперечный уклон.

После окончания планировки выполняется чистовая отделка участка, при этом бульдозер движется задним ходом со свободно опущенным отвалом для машин с канатным управлением и при "плавающем положении" – с гидравлическим управлением. Планировка откосов выполняется бульдозером, оборудованным откосником. Откосы выемок и насыпей крутизной до 35° можно планировать бульдозером при поперечных проходах под уклон.

Срезка откосов в глубоких выемках выполняется в два приема. Сначала срезают откос при движении бульдозера под уклон, перемещая грунт в выемку, а затем срезанный грунт из выемки перемещают в насыпь или под откос насыпи. Уклон откоса, по которому может спускаться бульдозер, перемещая грунт, во избежание сползания не должен превышать 25°.

При устройстве каналов с поперечным перемещением грунта нож отвала бульдозера срезает грунт по всей ширине канала и перемещает его на противоположную бровку, возвращаясь задним ходом в исходное положение.

Такой способ применим при устройстве каналов относительно небольшой ширины глубиной до 2,0 м и крутизне его откосов не более 20°. Окончательная доводка профиля канала выполняется откосниками.

Установка и наладка рабочих органов бульдозеров. Меняя при установке положение отвала, можно уменьшить или увеличить усилие резания, соответственно увеличить или уменьшить скорость рабочего хода машины, а также в известных пределах и мощность ее двигателя. Положение отвала бульдозера определяется углами: резания; положения отвала в плане; наклона отвала.

Угол резания грунта g – угол между передней гранью отвала и плоскостью резания, которая у бульдозеров совпадает с плоскостью движения режущей кромки ножей. При разработке легких грунтов отвал следует устанавливать с углом резания g = 60-65°, а при разработке тяжелых грунтов g = 52-57°. Для изменения угла резания g бульдозеры оборудованы устройствами (механическими или гидравлическими), посредством которых меняют положение отвала. У бульдозеров с механическим приводом для изменения угла g предусмотрены регулировочные винты на раскосах или специальная планка с отверстиями, а также особая конструкция опорных шарниров толкающих брусьев, обеспечивающих зазор в их соединениях: у бульдозеров с гидравлическим приводом – отдельно установленные гидроцилиндры.

Угол положения отвала в плане a – угол между осью движения бульдозера и плоскостью отвала. Изменение положения отвала в плане может быть обеспечено только в бульдозерах с поворотным отвалом (в универсальных бульдозерах – путем его перестановки при остановке машины). В бульдозерах с канатно-блочным, механическим приводами перестановка выполняется вручную с закреплением штырями подкосов бульдозерного оборудования на основной толкающей раме бульдозера; в бульдозерах с гидравлическим приводом – посредством гидроцилиндров из кабины машиниста.

Угол положения отвала в плане должен соответствовать характеру выполняемых работ. Рекомендуются следующие значения угла a: при перемещении грунта — 90°; при разравнивании грунта — 120°; при засыпке траншей, канав и др. — 135°.

Угол наклона отвала j – угол между плоскостью движения кромки ножей отвала и плоскостью движения бульдозера. В большинстве случаев наклон отвала является нежелательным, так как возникающее неравномерное распределение усилий резания неблагоприятно отражается на управляемости бульдозера (машину уводит в сторону) и его техническом состоянии. В отдельных случаях (работа на косогорах и т. п.) наклон отвала является необходимым. Принимаются следующие углы наклона отвала: на тяжелых, а также связных грунтах 4 – 8°; при работе на косогорах и неровностях – 4°.

2. Специальная часть

2.1 Расчет рабочего оборудования

2.1.1 Определение рабочих усилий

Рисунок  2.1.1- Расчетная схема бульдозера

Gсц = 1,2Gт;

Gсц = 1,2 ∙ 16594 =  199 кН.

– Наибольшее тяговое усилие по сцеплению:

Тсц = Gсц ∙ φ;

Тсц = 1,2 ∙ 16594 ∙ 0,7 ∙ 9.81 = 97.6 кН.

– Наибольшее возможное тяговое усилие по двигателю:

;

= 70 кН.

– Ориентировочные величины вертикальной и горизонтальной составляющих сил сопротивления на отвале при обычной работе:

Wp = Rx = 0,7 Тсц;  Wp = 0,7 ∙ 97.6 = 70 кН;

Rz = Rxtg17°;  Rz = 70 ∙ 0,3 = 21 кН.

– По литературным данным расстояние центра тяжести бульдозера от оси ведущей звездочки гусеницы d = 1,5 м.

– Высота расположения линии действия Rx над опорной поверхностью:

h = 0,17 Нотв;

h = 0,17 ∙ 1,3 = 0,22 м.

– Координаты центра давления машины на грунт в общем случае работы:

Х = (Gсцd + Rzd1Rxh) / (Gсц + Rz);

Х = (97,6 ∙ 1,5 + 21 ∙ 5 – 70 ∙ 0,22) / (97,6 +21) = 1,25 м.

Центр давления лежит на расстоянии от середины опорной поверхности меньше, чем 1/6 длины опорной поверхности, что допустимо.

– Определение усилий ведем для трех расчетных случаев:

  1.  В процессе заглубления в движении трактор вывешивается на отвале (реакция В = 0), тогда:

;

= 50 кН.

– Суммарная жесткость препятствия и навесного оборудования:

,

где С1 = 0,18 кН/м – жесткость препятствия;

 С2 = 1,5 кН/м – жесткость оборудования;

= 0,16 кН/м.

Рабочая скорость движения V = 4.4км/ч.

;

= 320кН.

  1.  В процессе выглубления отвала в движении трактор вывешивается на отвале (реакция А = 0), при этом:

;  = 123 кН.

;  = 360кН.

  1.  На той же рабочей скорости V = 4.4км/ч. Бульдозер внезапно уперся незагруженным отвалом в жесткое препятствие, гусеницы забуксовали. Препятствие - кирпичный фундамент, коэффициент жесткости с1 = 1,8кН; суммарная жесткость

,               = 0,8 кН/м.

= 620кН.

Два первых случая можно отнести к действию постоянных и случайных нагрузок, третий – к действию аварийных.

2.1.2  Выбор основных параметров отвала

Простота конструкции отвальных рабочих органов, высокая производительность машин, оборудованных отвалом, при наибольших дальностях транспортирования грунта, простота технического обслуживания, монтажа и демонтажа, низкая себестоимость работ и возможность использования на различных земляных работах обусловили их широкое применение в народном хозяйстве

Параметры отвала находятся из следующих условий. Рациональное значение длины В (м) и высоты Н (м) поворотного отвала устанавливается в зависимости:

L= (1.2 – 1.4);

Н = (0.4 – 0.45) ,

где  т – масса бульдозера в тоннах.

Длина отвала должна перекрывать наиболее выступающие  в стороны элементы толкающей рамы не менее чем на 100 мм с каждой стороны.

L = (1.2 – 1.4) = 3.8 – 4.5 м. 

Н = (0.4 – 0.45)  = 1– 1.85 м.

Отвал бульдозеров рекомендуется снабжать козырьком, препятствующим пересыпанию грунта через верхнюю кромку при динамических толчках, на подъемах и в случаях, если процесс движения стружки по отвальной поверхности нарушается.

Высота козырька по вертикали составляет (0.1 – 0.25)Н = 0.3 м. козырек при основном положении отвала устанавливается вертикально.

Общая высота отвала с козырьком должна быть такой, чтобы в транспортном положении обеспечивались видимость пространства перед бульдозером и требуемый угол въезда.

Удельное напорное усилие на режущей кромке ножа отвала:

qг = Tnб / B,

Где  Тнб номинальное тяговое усилие бульдозера кН;

       В – длина ножей отвала, м.

qг = 100 / 4.1 =24 кН.

Вертикальное давление на режущей кромке ножа отвала:

Qв = 2500 кПа.

По удельному напорному усилию и вертикальному давлению на режущей кромке ножей бульдозера судят о возможности разработки грунтов различной прочности. Проектируемый бульдозер способен разрабатывать грунт категории III. К основным параметрам профиля отвала относят:

Н – высота отвала без козырька (расстояние по вертикали между режущей кромкой среднего ножа и верхней кромкой отвальной поверхности);

а – угол резания при основной установке отвала;

β – угол опрокидывания при основной установке отвала;

ε – угол наклона при основной установке отвала.

Экспериментально доказано целесообразность создание отвалов с постоянным радиусом кривизны.

Радиус кривизны определяется зависимостью:

R = (0,8 … O,9)H = 0,96 м.

Основные параметры профиля отвальной поверхности для отвала проектируемого бульдозера

отвал – поворотный угол,

  •  –резания – 55°
  •  – наклона отвала – 75°
  •  – опрокидывания – 70°
  •  радиус кривой части поверхности – 0,96 м.

Задний угол θ отвала имеет большее значение для работ с резкими изменениями уклона поверхности, по которой движется бульдозер (рытье каналов, траншей, штабелирование). При этом необходимо обеспечить условие:

θ – a20о.

Для бульдозеров с гидравлическим управлением значение угла θ следует увязать со скоростью опускания режущей кромки при заглублении отвала:

θarctg(ν3 / ν),

где  ν3 скорость опускания кромки при заглублении отвала, км/ч;

       ν – скорость движения бульдозера на основной рабочей передачи, км/ч.

θarctg(1,4 / 4) = 25о.

2.1.3 Классификация отвалов

Традиционная конструкция бульдозерного оборудования с поворотным  отвалом предусматривает соединение отвала  U-образной толкающей рамы, охватывающей гусеничные тележки снаружи, сферическим шарниром, расположенным в центре задней стенки  отвала. Боковые края задней стенки отвала крепятся к  толкающей раме подкосами  и  раскосами. Подкос крепится к корпусу раскоса  либо они сходятся к  общему шарниру. Поворот  отвала в плане производится  перестановкой шарниров крепления раскосов и подкосов в три расположенных друг  за другом гнезда, специально для этого предусмотренных на толкающей раме. Когда подкосы с раскосами установлены в средние гнезда, отвал перпендикулярен направлению движения бульдозера. Штоки гидроцилиндров подъема/опускания шарнирно соединены с толкающей рамой, а их корпуса - с рамой тягача.

Прямой отвал или отвал для общих бульдозерных работ (рис.2.1.3.1) используется практически на любых работах. Наиболее эффективен при разработке грунтов нормальной и повышенной прочности. Имеет наибольшие значения удельной мощности и тяги на режущей кромке, быстро заглубляется в грунт и быстро наполняется. Может работать с перекосом в поперечной плоскости, что увеличивает его универсальность и эффективность на прочных грунтах.

                    

                 2                          3                               4

 

         

        1                     6                                              5

Рисунок 2.1.3.1- Прямой бульдозерный отвал общего назначения:

1 – боковой нож; 2 – правая боковая щека; 3 – лобовой лист; 4 – левая боковая щека; 5 – угловой нож; 6 – сменные ножи режущей кромки

Прямой отвал- буфер (рис. 2.1.3.2) устанавливается на бульдозеры, толкающие скреперы для улучшения заполнения их ковшей. Усиленная дополнительным листом лобовая часть отвала прикрыта реновой подушкой, амортизирующей удары о буферное устройство скрепера. Относительно небольшая длина отвала исключает возможность повреждения пневмоколес скрепера его угловыми ножами и делает бульдозер более маневренным при работе в стесненных условиях. В перерывах между загрузками скреперов бульдозер с таким отвалом используется для подготовки и зачистки карьера и общих бульдозерных работ. Благодаря повышенной прочности и большей удельной мощности на режущей кромке может приняться при разработке тяжелых грунтов, но при перемещении грунта малоэффективен из-за низкой накопительной способности.

                     

                             2                     3                         4

                                                       

                  1                                                    6         5      

Рисунок 2.1.3.2- Прямой отвал- буфер для бульдозера-толкача:

1 – боковой нож; 2 – боковая косынка; 3 – лист усиления с резиновой подушкой; 4 – лобовой лист; 5 – сменные ножи режущей кромки; 6 – угловой нож

        Поворотный отвал (рис. 2.1.3.3) монтируется на базовой машине с помощью универсальной  или С-образной рамы, благодаря чему может поворачиваться на угол до 250 в плане от прямого положения. Используется для укладки грунта в боковые валки при пионерном профилировании дорог, нарезке и обратной засыпки траншей. Из-за большой длины отличается меньшей жесткостью и низкой удельной мощностью, поэтому не рекомендуется для тяжелых работ и скальных грунтов.                             

                                         

                                                1                                 2

Рисунок 2.1.3. 3- Поворотный бульдозерный отвал:

1 -  лобовой лист; 2 - боковой нож;  3 - угловой нож; 4 – сменные ножи режущей кромки

Отвальная поверхность сферического или универсального отвала (рис.1.4) состоит из одной центральной и двух боковых секций с цилиндрической поверхностью. Центральная секция занимает не более 40% площади отвала, а края боковых секций, расположенных в плане под тупым углом к центральной, выступают вперед на 20…40% расстояния между их краями. Сферический отвал обладает хорошей накопительной способностью, поэтому он применяется для перемещения больших масс грунта на значительные расстояния, планировки больших площадей, штабелирования сыпучих материалов, загрузки бункеров с эстакады. Отвал малоэффективен при копании грунтов 2- ой  категории  и выше, так как из-за длинной режущей кромки плохо заглубляется.

                                   

                                           1                  2                  4

Рисунок 2.1.3.4- Сферический (универсальный) отвал:

1 – центральная секция лобового листа; 2 – боковая секция лобового листа; 3 – боковая косынка; 4 – угловой нож; 5 – сменные ножи режущей кромки

        Полусферический (полууниверсальный) отвал (рис.1.5) отличается от сферического соотношением размеров элементов. Центральная секция занимает 40% и более площади отвала, а края боковых секций  выступают вперед не более, чем на 20% расстояния между их краями. Боковые секции с краев закрыты боковыми косынками с вертикальными ножами. Косынки повышают его накопительную способность, а ножи облегчают нарезку траншей и позволяют работать с перекосом. По накопительной способности и прочности разрабатываемых грунтов полусферический отвал занимает промежуточное положение между прямым и сферическим.

   

 

    1             2                            3          4

Рисунок 2.1.3.5- Полусферический (полууниверсальный)  отвал:

1 – боковая косынка; 2 – центральная секция лобового листа; 3 – боковая секция лобового листа; 4 – боковой нож; 6 – сменные ножи режущей кромки

К числу специальных относятся сферичесике отвалы увеличенной на 50…100% вместимости (рис. 1.6) для легких материалов.

Рисунок 2.1.3.6. Сферический отвал повышенной вместимости для очень легких материалов

Рисунок 2.1.3.8-Сферические отвалы переменной кривизны с улучшенной накопительной способностью

Поворотные отвалы, применяемые как вспомогательное рабочее оборудование на машинах иного назначения, обычно устанавливают с постоянным углом захвата (углом наклона режущей кромки к направлению движения машины), жестко закрепляя на подъемной раме.

Бульдозеры с поворотным отвалом, выполняющие планировочные работы, а также очистку поверхностей от строительного мусора, снега и т. п., работают в непрерывном режиме. Отделенный от массива грунт (или другие материалы) перемещается по отвалу вверх и в сторону его наклона в плане по винтовым траекториям 1 (рис. 1.10). При этом призма волочения, увлекаемая потоками грунта, непрерывно перемещается в сторону наклона отвала (направление 2) за его край и укладывается в виде валика параллельно с направлением призмы волочения на поворотном движения машины. Такое взаимодействие рабочего органа с грунтом, которое приводит к сдвигу грунта вдоль режущей кромки, называют косым резанием. При косом резании возникают дополнительные сопротивления перемещению грунта вдоль отвала.

Рисунок 2.1.3.10 - Схема формирования волочения на поворотном в плане отвале

Благодаря универсальной толкающей раме можно применять различные виды отвалы, что позволяет использовать данный бульдозер в обширной области. Так как большая часть работ производимых дорожно-строительными машинами происходит с грунтами  I -  III  категории целесообразно принять отвал общего назначения

2.2 Прочностной расчет

2.2.1 Определение усилий при работе в суглинистых грунтах  III категории

– Объем грунта в призме волочения при наибольшем заполнении отвала:

,

где L = 4,1 м – длина отвала;

Н = 1,3 м – высота отвала;

К1 = 0,85 – для связных грунтов;

= 4м3.

  1.  Определение толщины листа кронштейна

Проведем расчет опасного сечения II-II кронштейна на изгиб от наибольшей силы Рц.

– Изгибающий момент в сечении:

М = Рц ∙ С;

М = 226000 ∙ 120 = 27120000 Н∙мм.

– Для материала  09Г2С  ГОСТ 380-71 допускаемое напряжение будет:

;

= 17,14 МПа,

где σт = 240 МПа – предел текучести.

– Момент сопротивления:

= 1582000 мм3.

– Момент инерции:

;

= 229390000 мм4.

– В соответствии  с размерами на рисунке 3 момент инерции сечения II-II:

.

– Толщина листа стенки:

;

= 24,6 мм.

Принимаем δ = 25 мм.

Проверка сечения I-I:

– на срез:

;

= 11,9 МПа < [τ] = 90 МПа,

где F – площадь сечения без учета наваренных шайб;

– на смятие:

;

= 32,3 МПа < [σ] = 120 МПа,

где [σ] и [τ] – допускаемые напряжения .

  1.  Проверка сварного соединения

Для сварки материала марки  09Г2С  ГОСТ 380-71 применяем электроды типа ЭЧ2 ГОСТ 9467-75.

Сварку конструкции производим угловыми швами У4- 25 по ГОСТ 5264-69.

Все соединения с угловыми швами при работе на осевую продольную силу проверяют на срез:

– Разложим силу F = 196,3 кН (max усилие, развиваемое гидроцилиндром) на вертикальную и горизонтальную составляющие:

Fвер = Fsinα; Fвер = 199∙ sin60° = 172 кН;

Fгор = Fcosα; Fвер = 196,3 ∙ cos60° = 99 кН.

– Перенесем силы Fвер и Fгор в центр стыка сварных швов и добавим момент:

М = Fгор ∙ ;

М = 99 ∙ 103 ∙ 120 = 11880000 Н∙мм.

– Определяем напряжения в сварных швах от силы Fверт:

;

= 20,4 МПа,

где К = δ = 25 мм – катет шва;

 Lш – длина сварного шва.

– Определяем напряжения в сварных швах от силы Fгор:

;

= 11,7 МПа.

– Определяем напряжения в сварных швах от момента М:

,

где W – момент сопротивления.

;

= 336000 мм2.

= 35 МПа.

– Расчетным случаем является т. А и для нее напряжение среза равно:

,

где [τ] – допускаемое напряжение на срез для сварного шва;

[σ] = 100 МПа по табл.I.5.19[4];

[τ] = 0,6 ∙ 100 = 60 МПа;

= 60 МПа.

2.3 Выбор гидроцилиндров

Наибольшее усилие создается при действии на отвал максимальной составляющей Rx в процессе выглубления отвала.

Таким образом, Рц = Rx = 360 кН (на два цилиндра).

Принимаем гидроцилиндр поршневой двустороннего действия

по ОСТ 22-1417-79  [2] с параметрами:

диаметр поршня

D = 140 мм

диаметр штока

d = 63 мм

максимальное расчетное усилие на штоке

215,4 кН

номинальное давление

14 МПа

ход поршня

L = 900 мм

Объем масла поступающего в цилиндр при заглублении

где:

D – диаметр поршня, L – ход поршня

Расход рабочей жидкости для гидроцилиндров при подаче рабочей жидкости в поршневую полость:

где:

V – скорость движения поршня, D – диаметр поршня гидроцилиндра.

 = 6,34·10-3 м3

Расход рабочей жидкости для гидроцилиндров при подаче рабочей жидкости в штоковую полость:

 = 1,9·10-3 м3

Время полного опускания отвала с помощью двух цилиндров, при величине объемного КПД = 0,97.

 = 3 с.

2.4 Тяговый расчет бульдозера

Принимаем трактор Т - 130, длина отвала l= 4.1

м, высота отвала h = 1,3 м. Выемка 40х100х1 .    Масса    трактора    с    навесным оборудованием m=19294 кг. Разрабатываемый грунт - суглинок  у = 1900 кг/м3.  Отвал  перпендикулярен  оси трактора  =90°.

где:

     TN  – Тяговое усилие, развиваемое бульдозером, Н

     Nдв – мощность бульдозера равная  118 кВт  (160 л. с.)

     м  – КПД машины   равный 0,8

     V – скорости движения равная 4.4 км/ч = 1,2 м/с

Сила тяги по сцеплению  Тсц =Gсц·.

При движении бульдозера по песку  = 0,5.

Определяем вес бульдозера      

Gcu=l,2m·g

где: Gсц – сцепной вес бульдозера,  Н

       m – масса бульдозера, кг

Тсц =1,2·16594 ·9,81 ·0,5 =97,6 кH.

Условие движения без буксования Тсц > TN > W.

Сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала на горизонтальной площадке

где:

      – угол естественного откоса грунта (),  y – плотность грунта  кг/м3,

     g – ускорение свободного падения, м\с2,   – коэффициент трения по грунту (= 0,4...0,8, причем меньшие значения берут для влажных и глинистых грунтов);  i – уклон пути.

W2 = = 30.9 кH

     Сопротивление от трения грунта по отвалу по формуле

W3=0,5·b·h2·y·g·sinI

где:

       – угол резанья (=50…550),   I – коэффициент трения грунта по стали (I =0,35…0,5 – для песка).

W3=0,5·4.1·1,32·1900·9,81·cos2550·0,4=6 kH

Сопротивление движению бульдозера по формуле

где:

     G – вес бульдозера,  кг,  - удельное сопротивление движению =0,05

W4=16594·9,81·(0,050) = 24 кН

Свободная сила тяги (запас тягового усилия):

T=97,6-(30,9+6+24)=36,8 кН

Свободная сила тяги по мощности

T=70,-(30,9+6+24)=9,9 кН

Для дальнейших расчетов принимаем меньшее значение  Т=25,9 кН.

Расчетная глубина резания (толщина стружки грунта) из формулы:

где:

     l – длина отвала, м,  – угол поворота отвала в плане относительно оси трактора град; с – толщина срезаемого слоя, м; k – коэффициент сопротивления грунта резанию для бульдозеров, для разрабатываемого грунта – суглинка k = 0,04 МПа.

Расчетная глубина резания (толщина стружки грунта)  в конце набора грунта:

                               

В начале копания, когда все тяговое усилие расходуется только на резание грунта и перемещение бульдозера. Свободная сила тяги

T = TN -W4 = 70,8-24 =46,8кН

Отвал бульдозера может быть опущен на глубину:

Средняя толщина срезаемого слоя:

Объем грунта в призме волочения:

Длина участка набора грунта:

2.5. Расчет производительности бульдозера

Выбираем скорости движения на участках: набор грунта vн=4,4  км/ч,

транспортирования vm=6,45 км/ч, движение задним ходом vзх=8,87км/ч.

Продолжительность элементов цикла t=li/vi

где: li – длина участка  м, vi – скорость движения машины м/с.

Продолжительность набора грунта:      

транспортирования грунта:                

движения задним ходом:                     

Дополнительное время на переключение скоростей, разгрузку и распределение грунта t4=30c

Продолжительность цикла:        

Число циклов за один час работы:  

Коэффициент, учитывающий потери грунта:

Производительность бульдозера по формуле:

Производительность бульдозера  м3/ч, при разработке и перемещения грунта:

где a = h/tgширина призмы грунта впереди отвала  м; угол естественного откоса грунта в движении  град;  – коэффициент,  учитывающий потери грунта, принимается равным 1-0,005L;  L – дальность перемещения грунта м; n – число циклов за 1 ч работы; t – продолжительность цикла с;

t1 – время резания грунта, с; v1 – скорость движения  трактора при резании грунта м/с; t2 –  время перемещения грунта, с; l2 – путь перемещения грунта  м;

v2 – скорость движения трактора при перемещении грунта  м/с; t3 –  время обратного хода трактора с; v3 – скорость движения трактора при обратном ходе  м/с;

         t4 – дополнительное время с, (в дополнительное время входит время на переключение скоростей до 5 с, на подъем и опускание отвала до 4 с, на разворот трактора до 10 с, на распределение грунта и др.);

         kp – коэффициент разрыхления грунта, т.е. отношение объема рыхлого фунта к объему того же грунта в плотном теле.

Объем работ, которую необходимо выполнить бульдозеру, сделать выемку объемом 40х100х1=4000 кубических метров. Следовательно ему  понадобиться 4000/108 =37 часа.


3 Разработка системы управления рабочих органов бульдозера

3.1 Аппаратура разрабатываемой системы

Разрабатываемая система состоит из следующих устройств:

1) Автоматической стабилизации угла наклона толкающего бруса отвала в широком диапазоне рабочих уклонов;

2) Контроля режима двигателя по нагрузке (оборотам).

Оба эти устройства связаны между собой таким образом, что при работе двигателя трактора в зоне оптимальных (по производительности) оборотов работает автомат стабилизации, обеспечивающий планирование продольного профиля обрабатываемой поверхности.

В случае возрастания усилия на рабочем органе до величины, вызывающей недопустимое снижение оборотов двигателя, прибор контроля отключает автомат стабилизации, одновременно подавая командный сигнал на автоматическое выглубление отвала. Работа автомата стабилизации восстанавливается после увеличения оборотов двигателя до оптимальных.

В систему входит также задатчик величины оборотов, при которых должно осуществляться выглубление отвала вне зависимости от команды автомата стабилизации.

В аппаратуру входят: датчик углового перемещения ДУП-Р с поворотным устройством, датчик числа оборотов дизеля ДУС-ТГ, пульт управления ДБ-П, блок управления БУП-1, блок перегрузки БП (рис.3.1.1), реверсивный золотник с электрическим  управлением ЗСУ-5, обратный  клапан  КО-36/70  и предохранительный клапан КП-70 (рис.3.1. 2).

Датчик ДУП устанавливается в защитном кожухе на толкающем брусе бульдозера, датчик ДУС-ТГ закрепляется на специальном кронштейне и кинематически соединяется с приводом работомера.

Блок управления БУП-1 помещается в кабине бульдозериста и служит для дистанционного задания требуемого положения отвала. Пульт управления помещается там же и служит для переключения управления рабочим органом с автоматического на дистанционное и обратно.

Реверсивные золотники и предохранительный клапан размещаются на специальном кронштейне, прикрепленном к задней стенке корпуса бортовых фрикционов трактора.

Обратный клапан устанавливается на реверсивных гидрозолотниках в нижних трубопроводах цилиндров и служит для уменьшения скорости опускания отвал

Рисунок 3.1.1- Блок перегрузки разрабатываемой системы


.

Рисунок 3.1.2- Клапаны:

а – предохранительный клапан: 1 – корпус; 2 – золотник; 3 и 4 – пружины; 5 – шарик (предохранительный клапан); 6 – регулировочной винт; 7 – гайка;

б – обратный клапан; в – обратный клапан с дросселем.

3.2 Разработка электрогидравлической системы

Гидросхема разрабатываемой системы изображена на рис.3.2.1 Рассмотрим устройство реверсивного золотника с электрогидравлическим управлением.

Реверсивный золотник с электромагнитным управлением включается в гидравлическую систему бульдозера для автоматического управления гидроприводом отвала.

Золотник (рис. 3.2.2) трехпозиционный состоит из корпуса 1, плунжера 2. шайб 3, фланцев 5, сальниковых уплотнений 8, пружин 4 и электромагнитов постоянного тока 7.

Рисунок 3.2.2- Аппаратура разрабатываемой системы:

А – блок управления; Б – пульт управления; В – датчик углового положения; Г-реверсивный золотник.

Плунжер 2 перемещается в крайнее положение во время подачи питания на катушку электромагнита 7, который крепится на фланце 5 и в котором смонтированы сальниковые уплотнения. Просачивающееся масло из камер фланцев отводится через резьбовые отверстия, расположенные перед сальниковыми уплотнениями. С помощью пружин 4 плунжер устанавливается в среднее положение из любого крайнего при отсутствии питания в обмотках (выключении) электромагнитов. Точность установки обеспечивается отсутствием влияния одной пружины на другую, так как ход пружины ограничивается шайбой 3. Крепится золотник к бульдозеру с помощью трех болтов М10. Для подсоединения золотника к гидравлической системе бульдозера служат резьбовые отверстия.

Предохранительный клапан предназначен для предохранения системы от перегрузки. Обратный клапан устанавливается на реверсивных золотниках и служит для уменьшения скорости опускания отвала.

Работа гидросхемы. Если отсутствует электрический сигнал от маятникового датчика и датчика оборотов, золотники 5, 6 и 7 находятся в среднем положении, при этом рабочая жидкость, нагнетаемая насосами 2, 3, 4 по магистралям 77, 18, 19 и каналам золотников 5, 6, 7, через распределитель 16 по магистрали 20 сливается в бак 1.

При подаче электрического сигнала через блок стабилизации от маятникового датчика на правый или левый электромагнит золотник 5 перемещается, рабочая жидкость от насоса 2 по магистрали 17 и каналам золотника 5 подается в соответствующие полости рабочих цилиндров 15, а рабочая жидкость от насосов 3 и 4 по магистралям 18 и 19 через каналы золотников 6, 7 и распределитель 16 по магистрали 20 сливается в бак 1. Обратные клапаны с дросселем КО-36/70, установленные в трубопроводах нижних полостей гидроцилиндров, уменьшают скорость опускания отвала.

При подаче электрического сигнала от датчика оборотов двигателя рабочая жидкость от трех насосов через золотники 5, 6, 7 поступает к нижним полостям цилиндров 15.

Если максимальное давление в гидросистеме превышено, предохранительные клапаны 11, 12, 13 срабатывают и рабочая жидкость от насосов 2, 3, 4 по магистралям 21, 22, 23 сливается в бак 1.

Ручное управление гидроприводом отвала можно производить с помощью распределителя 16.

3.3 Структурная схема системы автоматического управления рабочим процессом бульдозера.

Для управления положением отвала используют систему электрогидравлического управления.

При автоматизации технических операций в качестве параметров управления могут использовать  скорость машины, частота вращения вала ее двигателя,  угловое положение тяговой или толкающего бруса либо сочетание их при буксовании движителя. Стабилизация каждого из выбранных параметров осуществляется при заданных ограничениях на остальные.  

При реализации режима копания грунта устанавливается предельные значения углового положения толкающего бруса,  действительной скорости машины или  буксования и обеспечивается стабилизация частоты вращения вала двигателя на заданном уровне. В процессе работы системы управления сигнал датчика частоты вращения сравнивается с заданным значением частоты, а вырабатываемый при этом сигнал ошибки, превышающий некоторую заранее установленную зону нечувствительности, используется для перемещения рабочего органа. Одновременно ведется непрерывное изменение и сравнение  углового положения толкающего бруса,  действительной скорости машины или буксования с их предельными значениями. При достижении хотя бы одного граничного значения этими переменными подается команда на выглубление рабочего органа. В режиме транспортирования грунта обеспечивается поддержание действительной скорости машины или буксования на заданном уровне.

Сточки зрения технической эксплуатации двигателя и понижения приведенных удельных затрат, т.е. с точки зрения экономической эффективности использования машины, наиболее рационально выбирать в качестве параметра управления ее тяговую мощность, которая и есть теоретическая производительность машины.

Тяговая мощность – это мощность, непосредственно идущая на копания грунта. Однако при одном и том же значении можно получить различную фактическую производительность,  при больших скоростях и меньших тяговых усилиях или при малых скоростях и больших тяговых усилиях. В конечном итоге способ реализации тяговой мощности определяет вид траектории резания грунта рабочим органом машины.  В свою очередь траектория копания определяет энергоемкость самого процесса копания.

Чтобы получить максимальную производительность, необходимо работать на максимуме тяговой характеристики, реализуя при этом копание определяет энергоемкость по оптимальной траектории.

Поддержание максимальной тяговой мощности позволит выполнить одно из важнейщих условий оптимальности процесса копания. Скорость же, выбираемая оператором переключением передач для работы в различных грунтовых условия, при автоматическом поддержании максимальной тяговой мощности будет определять траекторию резания грунта.

4. Расчет рамы трактора Т-130 с поворотным отвалом в системе  автоматизированного проектирования АПМ WinMachine

Рисунок 4.1- Модель рамы трактора.

Рама (рис.4.1) выполнена из cтали 09Г2С, имеющей следующие характеристики: плотность 7800 кг/кб.м; модуль Юнга 210000 МПа; коэф. Пуассона 0.300; предел текучести – 320 МПа.

Рисунок 4.2. Расчетная схема рамы трактора.

Нагрузки на узлы конечно-элементной модели, согласно расчетной схеме, указаны в таблице 4.1.

Таблица 4.1.

Нагрузки на узлы.

N

Тип

Номер узла

Проекции

Модуль

на x

на y

на z

0

сила , Н

1

160000.00

120000.00

-114000.00

230208.60

1

сила , Н

7

0.00

0.00

-23000.00

23000.00

2

сила , Н

8

-20000.00

0.00

-23000.00

30479.50

Поперечное сечение рамы трактора (рис.4.2) имеет следующие параметры:

Площадь   29788.51     кв.мм

Центр масс: X=    138.460 Y=    -66.180    мм

Момент инерции

относит. оси X   267153716.35    мм4

относит. оси Y   313252277.69    мм4

полярный  580405994.03    мм4

Угол наклона главных центральных осей   -0.00    град

Рисунок 4.2- Поперечное сечение рамы трактора в носовой части.

Результаты расчетов на статическую прочность приведены в таблицах 2-4. Общая масса конструкции 2300 кг. Эпюра максимального изгибающего момента в плоскости XYxм] показана на рис.4: ММАХ=51,2 кНхм.  Эпюра максимального изгибающего момента в плоскости XZxм] показана на рис.5: ММАХ=250 кНхм. Максимальное перемещение 10.36 мм (рис.6). Максимальное напряжение 119.6 МПа. Распределение полей напряжений в опасном сечении оси показано на рис.8.

Таблица 4.3.

Перемещения узлов.

N

Линейное перемещение [мм]

Угловое перемещение [Град]

x

y

z

x

y

z

0

0

10.3

0

0

0.00484

0

1

-0.206

9.96

-1.42

0.00012

-0.103

0.0109

2

-0.0111

10.1

0.54

-0.0126

-0.00301

0.00639

3

-0.0814

10.1

0

-0.0164

-0.0578

0

4

0

0

0

0

0.0148

0

5

0.0882

9.62

0.483

0.00382

-0.00982

-0.123

6

-0.72

10.3

0

0.0114

-0.0611

0

7

-0.00556

10.3

0.231

-0.00629

0.0132

0.00319

8

0.0807

9.01

0.513

0.00352

-0.00452

-0.156

Рисунок 4.4- Эпюра изгибающего момента в плоскости XY.

Рисунок 4.5-Эпюра изгибающего момента в плоскости XZ.

Рисунок 4.6 - Карта перемещений, мм (масштабный коэффициент х30).

Рисунок 4.7 - Карта напряжений, МПа.

Таблица 4.8.

Эквивалентное напряжение в раме трактора.

N

Название

Узлы

Экв. напряжение

0

Rod 9

1,3

34.7

1

Rod 14

3,2

32.4

2

Rod 15

4,8

 120

3

Rod 16

6,5

83.7

4

Rod 17

1,6

68.7

5

Rod 20

0,7

6.33

6

Rod 21

7,2

17.1

7

Rod 22

8,5

87.3

Таблица 4.9.

Реакции в опорах.

N

Узел

Сила [Н]

Момент [Н*м]

x

y

z

x

y

z

1

0

20478.2304

0.0000

6995.60

2122.4919

-0.0000

-2160.6102

2

3

0.0000

-0.0000

83175.5

0.0000

0.0000

-35228.583

3

4

-160478

-120000

-1435.5

-642.1238

0.0000

245643.723

4

6

0.0000

0.0000

97526.3

0.0000

-0.0000

12838.7625

Запас прочности по пределу текучести:

nT = [σТ] / σMAX ,

где [σТ] –предел текучести, для стали Ст3пс [σТ] = 245 МПа;

nT = 245 / 120 = 2,04 > [nT] = 1,4.

Условие прочности выполняется.

        

 Рисунок 4.8. Распределение напряжений по поперечному сечению оси.

Вывод

В данной части дипломного проекта был произведен расчет рамы трактора Т-130  в системе  автоматизированного проектирования АПМ WinMachine. Были определены нагрузки на узлы; эквивалентные напряжения в раме трактора; графически показаны распределение напряжений по поперечному сечению оси и  карта напряжений.

 

5. Экономико-организационный раздел

Введение

Научно-технические нововведения являются существенным стимулом развития общества и определяют экономический успех предприятий и их реализующих.

В связи с ограничением финансовых ресурсов и конкуренции в условиях рыночных отношений, крайне важно на ранних стадиях конструкторской проработки оценить техническую и экономическую целесообразность проектов и своевременное прекратить финансирование неперспективных вариантов.

Эффективность принятых решений зависит от качества прогнозирования таких показателей как объем спроса на разрабатываемое изделие, размеры финансирования на разработку и развертывания производства, срок реализации проекта, величина прибыли.     

5.1.Оценка технической целесообразности конструкции изделия

Сравнительный анализ проектируемого изделия на техническом уровне является первым этапом оценки и отбора лучших вариантов.

Его цель:

  •  – установить техническую целесообразность спроектированной конструкции на основе сравнения с аналогом по основным группам функционально-технических показателей;
  •  – обеспечить расчет минимальной цены изделия.

5.1.1. Выбор перечня показателей, оценки технического уровня конструкций

Все показатели используемые для оценки технического уровня конструкции можно классифицировать на:

  •  – показатели назначения и тактико-технические данные изделия;
  •  – конструкторские (специальные) показатели, влияющие на функционирование изделия;
  •  – общие конструкторские (технические) показатели, влияющие на условия производства.

В качестве показателей значения выбраны: мощность двигателя, номинальное тяговое усилие; в качестве технических показателей: габаритные размеры и масса; в качестве технологических показателей: трудоемкость, материалоемкость, коэффициент использования материалов.

Таблица экономических показателей

Таблица 5.1.1

Показатель

Ед. изм.

Базовая модель.

Проектируемая модель.

1.Мощность двигателя,

(кВт)

108

118

2.Номинальное тяговое усилие,

(кН)

64.8

70.8

3.Высота отвала,

(мм)

802

1300

4.Габаритные размеры,

(мм×мм)

5822×3022×9840

5690×4100×3130

5.Масса,

(кг)

21943

16594

6.Рабочая скорость

км/ч

2.3

4.4

7.Уровень стандартизации

-

0.4

0.5

8.Уровень унификации

-

0.3

0.4

5.1.2 Оценка технической целесообразности конструкции изделия

Сравнительный анализ проектируемого изделия на техническом уровне является первым этапом оценки и отбора лучшего варианта.

Его целью является:

  •  оценка технической целесообразности спроектированной конструкции на основании сравнения с аналогом по основным группам функционально-технических показателей;
  •  обеспечение расчета лимитной цены изделия.

Оценка выполняется в следующей последовательности:

5.1.3 Оценка весомости (значимости) показателей

Оценка весомости показателей изделия осуществляется на основе экспертных оценок. Наиболее простым методом индивидуальной экспертизы, используемым для оценки весомости показателей, является метод попарных сравнений.

Результаты экспертизы представляются в виде матрицы (таблица 6), в которой на пересечении строки и столбца фиксируются индексы тех показателей, которые являются более важными в оценке качества изделия при их попарном сравнении.

Далее для каждого показателя определяется количество предпочтений, полученных им по отношению ко всем остальным показателям (в первой строке подсчитывается количество 1, во второй – 2, в третьей – 3 и т.д.). Полученное значение увеличивается на единицу.

Количественное представление весомости (значимости) показателей ri вычисляется по формуле

,

где Кi – количество предпочтений i – го показателя;

ΣКi – сумма количества предпочтений i – го показателя.

Таблица 5.1.2– Матрица попарного сравнения показателей

j

i

Индексы показателей

Кi

ri

1

2

3

4

5

6

7

8

Индексы показателей

1

-

2

1

1

5

1

1

8

5

0.138

2

2

-

2

2

2

2

7

2

7

0.194

3

1

2

-

3

5

6

7

8

2

0.055

4

1

2

3

-

5

6

7

8

1

0.027

5

5

2

5

5

-

5

5

8

6

0.166

6

1

2

6

6

5

-

7

8

3

0.083

7

1

7

7

7

5

7

-

7

6

0.166

8

8

2

8

8

8

8

7

-

6

0.166

36

1,00

5.1.3 Расчет комплексного показателя технического уровня и качества конструкции

Комплексный показатель позволяет дать обобщенную оценку совокупной технической ценности изделия. В основе оценки лежит сравнение значений выбранного набора показателей базового и проектного варианта с эталонными значениями. В качестве эталонных могут использоваться наилучшие (идеальные) технически достижимые значения рассматриваемых показателей.

Комплексный показатель Wi вычисляется по формуле

,

где qi – безразмерный (относительный) показатель качества по i-му параметру;

ri – коэффициент весомости i-го параметра;

n – число единичных показателей качества.

Относительный показатель качества по i-му параметру qi, вычисляется по формуле

где - количественные значения i-го показателя соответственно сопоставляемых вариантов проектируемого и базового значения.

Первая формула используется для показателей, при увеличении абсолютных значений которых возрастает обобщающий показатель, в противном случае – вторая формула.

Сопоставление комплексных показателей качества по потенциально возможным вариантам конструкции позволяет сделать вывод о технической целесообразности новой разработки, определить коэффициент изменения качества при сравнении изделия с аналогом.

,

где , – комплексный показатель качества проектируемого изделия

Таблица 5.1.3 – Оценка технической целесообразности конструкции.

Наименование показателей по группам

Коэффициент значимости показателя

ri

Оценка значимости показателя проектированного по отношению к базовому qi

Оценка вклада показателя

1

2

3

4

1. Мощность двигателя

0.138

1.09

0.15

2. Номинальное тяговое усилие

0.194

1.11

0.21

3. Высота отвала

0.055

1.6

0.088

4 .Габаритные размеры

0.027

0.71

0.019

5. Масса

0.166

0.75

0.1245

6.Рабочая скорость

0.083

1.6

0.1328

7. Уровень стандартизации

0.166

1.25

0.2075

8. Уровень унификации

0.166

1.3

0.2158

Коэффициент изменения качества

1.14

Данный коэффициент используется при определении лимитной цены проектируемого изделия.

Проектировать данное изделие технически целесообразно, так как коэффициент изменения качества Ки=1,14 больше 1.

5.2 Расчет трудоемкости ОКР

Многообразие существующих методов нормирования трудоемкости ОКР можно свети к трем основным: экспертному, опытно-статистическому и расчетно-аналитическому. Первый метод базируется на экспертных оценках, второй – на сравнении нормируемого объекта с аналогичным, нормативы на который известны, третий – на корреляционных зависимостях трудоемкости работ от основных технических параметров изделия.

В основу предложенной методики по определению трудоемкости ОКР положен бальный метод.

С помощью бальных оценок по отдельным факторам определяется суммарный показатель объема работ в единицах сложности (баллы), который затем с помощью удельного норматива переводится в трудоемкость. Оценка факторов выполняется дифференцированно по главным узлам и видам работ. При определении состава и значимости факторов использовались данные работы.

Выделено два вида работ: расчетно-аналитические и чертежно-графические, для которых порядок расчета объемных показателей различен.

Расчет выполняется в следующей последовательности.

  1.  Осуществляется сбор исходной информации о проектируемом объекте:
  •  наличие аналога или прототипа, оценка общей сложности схемы объекта;
  •  состав главных узлов объекта;
  •  характеристика узлов (степень новизны конструкции, количество кинематических пар, количество оригинальных деталей, объем конструкции по внешним контурам, количество сложных деталей в узлах).
  1.  На основании значений исходных показателей таблицы 5.2.1, 5.2.2  , 5.2.3, 5.2.4, 5.2.5, 5.2.6 выбираются по каждому узлу нормативы работ в баллах для первой и второй групп , а также корректирующие коэффициенты, К0, К1, К2, К3, К4. Результаты сводятся в таблицу 14.о
  2.  Осуществляется расчет показателей.

Показатель объема работ первой группы по i-му узлу , вычисляется по формуле

где  - нормативное значение объема работ, (первой группы в баллах), выбираемое в зависимости от группы новизны узла (таблица 8);

К1 – корректирующий коэффициент, учитывающий влияние сложности узла по числу кинематических пар (таблица 10).

Показатель объема работ второй группы по i-му узлу , вычисляется по формуле

где - нормативное значение объема работ второй группы в баллах, выбираемое в зависимости от количества оригинальных деталей в узле (таблица 9);

К2, К3, К4 – корректирующие коэффициенты, учитывающие влияние группы сложности по числу кинематических пар, группы объемности по внешним контурам, насыщенности узла сложными деталями .

Суммарная трудоемкость ОКР определяется по формуле:

где tН – норматив удельной трудоемкости, чел.-дни/бал;

К0 – коэффициент, учитывающий сложность и степень автоматизации управления объектом в целом

Таблица 5.2.1 – Показатель объема работ 1-й группы в единицах сложности (баллах)

Группы новизны

Характеристика группы новизны

Количество баллов

1

Имеется близкий аналог (отличия не более 20%).

1

2

Имеется аналог с небольшими отличиями (20 – 50%).

1,5

3

Имеется прототип, похожий по принципу действия и конструкции отдельных узлов. Отличается по многим параметрам.

2,0

4

Известен прототип из информационных и патентных источников. Нет чертежей.

3,0

5

Прототипа нет или он неизвестен.

4,0

6

Нет прототипа, в основе конструкции лежит новая идея.

6,0

Таблица 5.2.2  – Показатель объема работ 2-й группы в единицах сложности (баллах)

Группа насыщеннос-ти узла деталями

1

2

3

4

5

6

7

8

Примерное число ориги-нальных деталей

0 - 5

От 6 до 10

11 - 18

19 - 30

31 - 50

51 - 60

81 - 120

121 и  более

Показатель

3

5

7

11

17

24

35

50

Таблица 5.2.3   – Коэффициенты К12

Группа сложности по числу кинематических пар

1

2

3

4

5

6

Без пар

2 пары

3 - 4

5 - 8

9 - 15

15

К1

1,0

1,2

1,6

1,9

2,4

3,0

К2

1,0

1,1

1,2

1,4

1,6

1,7

Таблица 5.2.4  – Коэффициент К3

Группа объемности конструкции узла

Объем по внешним контурам, дм3

К3

1

До 10

1

2

11 – 20

1

3

21 – 40

1

4

41 – 80

1,01

5

81 – 160

1,02

6

161 – 320

1,05

7

321 – 600

1,08

8

601 – 1600

1,13

9

1601 - 2400

1,2

10

2401 – 3600

1,3

11

3601 – 50000

1,43

12

50001 – 63000

1,56

13

63001 - 80000

1,72

Таблица 5.2.5   – Коэффициент К4

Группа насыщенности узла сложными деталями*

1

2

3

4

5

6

7

8

Примерное количество сложных  деталей

0

1 – 2

3 – 4

5 - 8

9 - 13

14 - 19

20 - 26

27

Показатель

К4

1

1,05

1,1

1,2

1,3

1,5

1,7

19

* К сложным, относятся детали, имеющие сложную форму, требующие при конструировании специальных расчетов, а также расчеты размерных цепей.

Таблица 5.2.6- Коэффициент К0, учитывающий сложность и степень автоматизации схемы объекта

Группа сложности схемы

Характеристика

К0

1

Простейшая схема с одним энергопотоком без управления процессом.

0,8

2

Простая схема с разветвлением энергопотока с частично автоматическим или ручным управлением

1,0

3

Схема средней сложности с ветвящимся энергопотоком, наличием блокировочных, регулирующих и других элементов.

1,2

4

Сложная схема с автоматизацией рабочего цикла, имеются взаимодействия механических, электрически, гидравлических и других связей в конструкции

1,4

5

Схема повышенной сложности с полной автоматизацией, наличием обратных связей, управление от устройства автоматики по заданной программе.

1,6

После определения всех необходимых для дальнейших расчетов коэффициентов их следует занести в обобщающую таблицу.

Таблица 5.2.7 – Исходные данные для расчета трудоемкости ОКР

Характеристика объектов

Объекты изделия

Общая схема

Толкающая рама

Гидросистема

Отвал

Сложность схемы изделия

№ группы

4

-

-

-

К0

1.4

-

-

-

Новизна конструкции

№ группы

-

2

3

1

-

1.5

2

1

Сложность узла по количеству кинематических пар

Количество

-

1

9

3

К1

-

1

2.4

1.6

К2

-

1

1.6

1.2

Насыщенность оригинальными деталями

Количество

-

5

20

3

,баллы

-

3

11

3

Объем конструкции по внешним контурам

Дм3

150

100

2626

К3

-

1.02

1.02

1.3

Насыщенность сложными деталями

Количество

-

1

5

0

К4

-

1.05

1.2

1

Расчет трудоемкости ОКР проводится в табличной форме (таблица 5.2.8).

Таблица 5.2.8 – Расчет трудоемкости ОКР

Группы работ

Объем работ по группам в баллах

Пока-

зате-

ли

Узлы

Расчетно-аналитические

Чертежно-графические

К1

К2

К3

К4

Толкающая рама

1.5

1

1.5

3

1

1.02

1.05

3.21

Гидросистема

2

2.4

4.8

11

1.6

1.02

1.2

21.5

Отвал

1

1.6

1.6

3

1.2

1.3

1

4.68

= 29.3

37.2

Норматив удельной трудоемкости на 1 балл, чел - дн

25

Коэффициент сложности схемы К0

1302

Трудоемкость ОКР       чел – дн

чел-час

10416

5.3 Расчет временных и стоимостных затрат на проектирование изделия

Важными показателями, используемыми при технико-экономическом анализе изделия, являются стоимостные затраты на разработку и срок реализации проекта.

Ниже рекомендуется укрупненный способ расчета, основанный на данных о трудоемкости ОКР (смотри пункт 2), известной структуре распределения трудозатрат по стадиям проектирования (таблица 5.3.1) и нормативов длительности стадий (таблица 5.3.2).

Расчет реализуется в табличной форме (таблица 5.3.3) в следующей последовательности:

  1.  из таблицы 5.3.1 выбирается по типу производства, в условиях которого осуществляется выпуск изделия, соотношение трудоемкости стадий проектирования, ,%;
  2.  трудоемкость отдельных стадий проектирования , чел – час вычисляется по формуле

,

где ТОКР – трудоемкость ОКР (таблица 15);

- удельная трудоемкость i-й стадии, %;

- удельная трудоемкость ОКР, %.

  1.  по суммарной трудоемкости ОКР из таблицы 5.3.2 выбирается нормативная длительность цикла технического и рабочего проектирования ;
  2.  длительность цикла технологической подготовки производства , мес, вычисляется по формуле

  1.  потребная численность исполнителей по стадиям проектирования, чел, вычисляется по формуле

где - месячный фонд времени работника;

КВН – коэффициент выполнения нормы;

  1.  фонд заработной платы на разработку проекта З, руб, вычисляется по формуле

,

где - средняя месячная заработная плата исполнителей i -й стадии;

НСН – коэффициент отчисления на социальные нужды, НСН = 26%;

  1.  полные затраты на разработку проекта Спп, руб вычисляются пл формуле

где КЗП – удельный вес заработной платы в общей структуре себестоимости, выбирается по статистическим данным (КЗП = 0,35 – 0,4);

  1.  оценка срока реализации проекта, , мес, вычисляется по формуле

,

где КПАР – коэффициент параллельности, учитывающий величину совмещения стадий.

Таблица 5.3.1– Соотношение трудоемкости стадий проектирования в %

Стадии и этапы работ

Тип производства

К

С

С

М

С

Е

Разработка ТЗ и эскизное проектирование

8

12

16

17

Техническое проектирование (ТП)

14

18

24

26

Рабочее проектирование (РП)

18

25

35

37

Технологическая подготовка

60

45

25

20

В том числе:

Проектирование технологических процессов

Проектирование спецоснастки

24

18

15

11

36

27

10

9

Таблица 5.3.2–Нормативы длительности стадий конструкторской подготовки производства

Общая трудоемкость проектирования, н–ч.

Длительность цикла, мес.

ТЗ, ЭП, ТП

РП

ВСЕГО*

До 2000

1,5

1,5

2

2001 – 4000

2,5

1,5

3

4001 – 6000

2,5

2,5

4

6001 – 8000

3,0

3,0

5

8001 – 10000

3,5

3,5

6

10001 – 15000

4,0

4,5

7

15001 - 20000

4,5

5,0

8

* - с учетом совмещения стадий

Таблица 5.3.3 - Расчет временных и стоимостных затрат на проектирование изделия

Стадии

Показатели

ОКР

ТПП

ТЗ, ЭП, ТП

РП

1

2

3

4

Соотношение трудоемкости стадий проектирования, %

30

25

45

Трудоемкость, нормо-час

5681

4734

8522

Длительность производственного цикла, мес.

4

4.5

5.7

Потребное количество исполнителей, чел

7

5

5

Средняя заработная плата исполнителей, руб.

12000

12000

12000

Фонд заработной платы по стадиям, руб.

336000

270000

342000

Общий фонд заработной платы на проектирование, руб.

948000

Оценка затрат на разработку проекта, руб.

2654400

Оценка срока реализации проекта, мес.

8.4

5.4 Проектирование себестоимости изделия

На стадии конструкторской подготовки производства, когда отсутствуют необходимые технологические документы и нормативы, для расчета себестоимости приходится применять различные методы прогнозирования: удельных весов и коэффициентов приведения, известной структуры себестоимости аналогов.

Прямыми статьями, определяющими себестоимость конструкции являются:

  •  затраты на основные материалы;
  •  затраты на комплектующие покупные изделия;
  •  заработная плата производственных рабочих.

5.4.1 Расчет затрат на основные материалы

Расчет затрат на основные материалы при небольшом количестве деталей и узлов можно выполнять в целом по изделию или с помощью метода коэффициентов приведения при большом количестве деталей. Согласно этому методу проектируемое изделие расчленяется на блоки и узлы, по одному из которых, принятому за базовый, возможен прямой расчет затрат на материалы.

Затраты по остальным узлам определяются через коэффициенты приведения, рассчитанные методом экспертных оценок с учетом их конструктивно-технологических особенностей.

Затраты на материалы для остальных узлов (Мj) вычисляются по формуле

где - коэффициент приведения затрат j – го узла к базовому узлу, определяемый на основе экспертных оценок.

Стоимость основных материалов определяется на основе норм расхода каждого вида материала и прейскурантных цен за вычетом стоимости отходов (см. задание).

Затраты на основные материалы по базовому узлу вычисляются по формуле

,

где Рij – применяемость i детали в j узле;

- масса детали i в соответствии с чертежом кг;

ЦМ – цена материала (руб.);  Ц0 – цена отходов руб.;

КОТХ – средний процент реализуемых отходов (таблица 19);

КТЗ – коэффициент транспортно-заготовительных расходов.

Таблица 5.4.1.1- Нормы планируемых отходов, %

Тип производства

Вид материала

М, КС

СС

МС, Е

Черные

15 – 25

18 – 30

23 – 37

Цветные

10 – 20

12 – 24

15 – 30

Пластмасса

1 – 15

12 – 18

15 – 22

Расчет затрат на основные материалы по базовому узлу выполняется в таблице 5.4.2

Таблица 5.4.1.2 - Расчет затрат на основные материалы по базовому узлу

Деталь

 Применя-

 емость

Материалы

Норма расхода, кг

Цена, руб/кг

Сумма, руб.

Возвратные отходы 1

Цена, руб/кг

Общая

сумма

Норма, кг.

Цена,

руб

Сумма, руб.

1.Рама

1

09Г2С

2300

25

57500

192

2

384

57116

2.Раскос

2

09Г2С

150

30

4500

40

2.5

100

4400

4.Нож

1

09Г2С

500

30

15000

12

2.5

30

14970

Итого по базовому узлу, руб.

76486

С расчетом транспортно-заготовительных расходов, руб.

80310

5.4.2 Затраты на комплектующие покупные изделия и полуфабрикаты

Затраты на комплектующие покупные изделия и полуфабрикаты по базовому узлу , осуществляется на основе спецификаций применяемости Рij и прейскурантных цен  и вычисляются по формуле

.

Результаты расчетов заносятся в таблицу 5.4.2.1  .

Затраты по прочим узлам , вычисляются по формуле

Так как комплектующих в целом по изделию не много, то затраты на комплектующие изделия будем вести не через базовый узел, а в целом по изделию.

Таблица 5.4.2.1  – Расчет затрат на комплектующие покупные изделия и полуфабрикаты.

Наименование

Применяемость

Цена за единицу, руб.

Сумма, руб.

Пальцы крепления

4

520

2800

Вкладыши разъемные

2

350

700

Болты крепления

8

150

1200

Итого по базовому узлу, руб.

3980

С учётом транспортно-заготовительных расходов

4110

5.4.3 Расчет затрат на основные материалы и комплектующие в целом по изделию

Расчет затрат на основные материалы и комплектующие в целом по изделию выполняется на основании использования коэффициентов приведения для 1-го и 2-го узлов (см. задание)  и данные заносятся в таблицу 5.4.3.1.

Таблица 5.4.3.1. – Расчет затрат на основные материалы и комплектующие в целом по изделию

Статьи затрат

Части изделия

Основные материалы

Комплектующие изделия

КjПР

Затраты,руб.

КjПР

Затраты,руб.

Толкающая рама (базовый узел)

1

100103

1

1302

Гидросистема и гидронасосы

0,7

70072

0,6

781

Отвал

0,8

80082

0,5

651

Трактор Т-130

Итого по изделию

-

-

-

1120000

Итого по изделию

250257

1122734

5.4.4 Расчет затрат на заработную плату производственных рабочих

На стадии конструкторской подготовки производства расчет заработной платы базируется на показателе удельной трудоемкости на 1 кг массы конструкции изделия аналога. При отсутствии таких данных для приближенных расчетов можно использовать усредненные отраслевые значения, приведенные в таблице 5.4.4.1..

Таблица 5.4.4.1. - Удельная трудоемкость на 1 кг массы конструкции

Тип производства

М

КС

СС

МС

Е

Удельная трудоемкость,

Н-час.

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

Данные расчета заработной платы целесообразно оформить в виде таблицы 5.4.4.2.

Таблица 5.4.4.2. – Расчет заработной платы (основной и дополнительной) производственных рабочих.

Показатель

Формула расчета

Обозначение

Расчет (условные данные)

1

2

3

4

Трудоемкость изделия

- удельная трудоемкость 1 кг массы конструкции,

н-ч.

G- масса проек-тируемой конструкции

Трудоемкость годового вы-пуска

- прогнози-руемый объем выпуска, шт.

Потребное ко-личество основных производствен-ных рабочих

- годовой действительный фонд времени одного рабочего

Годовой фонд ЗП основной и дополнитель-ной

-средняя за-работная плата ОПР

ЗП с учетом отчислений на социальные нужды

НСН – коэффи-циент расходов на социальные нужды (26%)

5.4.5 Расчет полной себестоимости изделия

Расчет полной себестоимости изделия, руб, вычисляется по формуле

где НОП, НОХ, НВП, НСН – нормативы соответственно общепроизводственных, общехозяйственных, внепроизводственных расходов (таблица 5.4.5.1) и отчисления на социальные нужды, %;

-основная заработная плата производственных рабочих на единицу изделия.

Таблица 5.4.5.1 – Нормативы общепроизводственных, общехозяйственных и непроизводственных расходов

Тип производства

Расходы, %

Общепроизвод-ственные

Общехозяйст-венные

Внепроизвод-ственные

МС

200 – 250

130 – 160

7

СС

160 – 190

90 – 130

5

КС

120 – 150

70 - 100

3

5.5 Определение лимитной цены изделия

Лимитная цена выражает предельно допустимый уровень цены проектируемого изделия с учетом улучшения потребительских свойств замещаемого изделия, при котором обеспечивается относительное удешевление его для потребителя.

При наличии аналога лимитная цена может определяться на основе оценки изменения совокупности технико-эксплутационных параметров (смотри раздел 1) по формуле:

где 0,9 – коэффициент, характеризующий моральное старение базового изделия за период проектирования и освоения нового изделия;

ЦБ – цена базового изделия, принимаемого в качестве аналога;

КИ – коэффициент изменения качества изделия (таблица 7).

При отсутствии аналогов для сопоставления и невозможности определить полезный эффект от принципиально нового изделия лимитная цена определяется на основании укрупненных нормативов материальных и трудовых затрат и повышенной по сравнению с нормативным уровнем рентабельности до 1,5 раз.

В этом случае цена ,руб, вычисляется по формуле

где SП – плановая себестоимость изделия;

nР – плановый уровень рентабельности к себестоимости изделия.

5.6 Расчет уровня капитальных вложений в НИОКР и освоение производства

В условиях ограничения финансовых ресурсов технический и коммерческий успех проекта во многом определяется величиной новых капитальных вложений при его разработке и реализации. Капитальные затраты на всех этапах жизненного цикла изделия являются важной оценкой экономической эффективности и новых проектов.

Единовременные затраты в сфере производства КП включают непроизводственные затраты КППЗ и капитальные вложения в производственные фонды завода изготовителя КПФ и вычисляются по формуле

КПППЗ + КПФ

Капитальные вложения в производственные фонды, КПФ, руб, вычисляются по формуле

КПф = КОБ + КОС

где КОБ – капитальные вложения в оборудование и оснастку руб;

КОС – капитальные вложения в оборотные средства.

Капитальные вложения в оборудование и оснастку КОБ, руб, вычисляются по формуле

,

где ЦЛ – лимитная цена изделия;

NГ – прогнозируемый годовой объем выпуска изделия;

КНОБ – отраслевой норматив удельных капитальных вложений в оборудование на один рубль объема реализации новых изделий, руб. (таблица5.6.1);

- коэффициенты, учитывающие соответственно годовой объем производства в стоимостном выражении и тип производства (таблица 26).

Капитальные вложения в оборотные средства Кос, руб, вычисляются по формуле

КОС = 0,3КОБ

КОС = 0,320075290=6022587

КПф = 80301162

КП = 80301162+2654400=82955562

Значения коэффициентов  приводятся в таблице 5.6.1.

Таблица 5.6.1 – Значения коэффициентов  и КНОБ

Тип производства

КНОБ

М

1,0

0,75

0,5

КС

1,05

0,90

0,6

СС

1,10

1,0

0,84

МС

1,25

1,15

1,1

Е

1,35

1,35

1,2

5.7 Оценка эффекта от производства и использования изделия

Расчет экономической эффективности новых изделий основан на сопоставлении результатов и затрат в сфере производства и в сфере использования.

Экономический эффект Эт, руб, вычисляется по формуле

где П – прибыль на одно изделие, руб;

ЕН – нормативный коэффициент экономической эффективности;

КУ – удельные капитальные вложения в производство, руб./шт;

– прогнозируемый годовой объем выпуска, шт.

Прибыль на одно изделие П, руб, вычисляется по формуле

П = ЦлSП

П =724217

Удельные капитальные вложения в производство КУ, руб, вычисляются по формуле

Так как экономический эффект положительный, то производить данное изделие целесообразно.

5.8 Сводные показатели оценки экономической целесообразности проекта

Заключительным этапом технико-экономического обоснования конструкции изделия является составление таблицы показателей оценки экономической целесообразности изделия (таблица 5.8.1).

Таблица 5.8.1 - Сводные показатели оценки экономической целесообразности проекта

Наименование

показателя

Единица измерения

Проектируемое изделие

Прогнозируемый объем выпуска

шт.

100

Единовременные капиталовложения

Предпроизводственные затраты

руб.

2654400

Вложения в производство

руб.

82955562

Всего

руб.

85609962

Текущие издержки на производство изделия

На материалы

руб.

250257

На заработную плату

руб.

181732

Полная себестоимость

руб.

1448433

Лимитная цена

руб.

2172650

Прибыль на единицу изделия

руб.

724217

Экономический эффект

руб.

309439

Срок реализации проекта

мес.

8.4

 Проведенное технико-экономическое обоснование производства бульдозера выявило перспективность осуществления этого проекта. Проектируемое изделие по ряду технических показателей будет превосходить существующие аналоги. Проведенные экономические расчеты себестоимости и цены изделия, позволяют определить планируемую прибыль и рентабельность, а также годовой экономический эффект осуществления проекта. Принимаемый срок окупаемости капитальных вложений также свидетельствует о перспективности производства бульдозера.

   


6 Охрана труда

6.1 Анализ условий труда машиниста

Условия труда машиниста анализируются на начальной стадии проектирования. При этом выявляются уровни потенциальных вредностей и опасностей. В ходе анализа рассматриваются такие вредные факторы: отклонение параметров микроклимата от нормы; проникновение на рабочее место пыли и выхлопных газов двигателя; повышенные шум и вибрацию. Оценивается достаточность освещения и обзорности рабочей площадки из кабины, затраты мускульной энергии оператора. Сопоставление имеющихся или назначаемых данных с уровнями, допускаемыми санитарными нормами.

Характеризуя условия использования машины, устанавливается возможная, климатическая зона ее эксплуатации.

Машины обычного исполнения, предназначены для работ в районах с умеренным климатом, где температура окружающего воздуха изменяется от  –40°С зимой и +40°С летом, а относительная влажность воздуха оставляет 60...95%.

В. зависимости от предполагаемой климатической зоны эксплуатации назначают такие способы обеспечения заданного микроклимата в кабине, как отопление, вентиляцию, кондиционирование воздуха.

Микроклимат

Работа операторов машин для земляных работ характеризуется повышенной затратой мускульной энергии. При выполнении рабочих, процессов мускульная энергия расходуется на перемещение рычагов и педалей. Управляя бульдозером машинист производит 2000 – 6800 включений механизмов в течении одного часа. Это составляет затраты энергии за 1 смену более 290 Вт. Таким образом, при оценке микроклимата в кабине управления машиной следует учитывать выделение человеком теплоты в  количестве  за 1 смену.

Вредные вещества

Проектируемые машины универсального использования (бульдозеры) могут разрабатывать сильно пылящие грунты материалы, среды; обладающие повышенной токсичностью, неприятными запахами. В средних условиях при разработке суглинистых и супесчаных грунтов на открытых площадках содержание пыли в воздухе возле работающей землеройной машины составляет 40...50.

Правильно отрегулированный и исправный двигатель обычно дает содержание оксида углерода СО в выхлопах газа не более 0,2%. Поэтому при работе на открытых площадках ввиду естественного их проветривания уровень концентрации СО и других веществ в воздухе не превышает предельно допустимую концентрацию ПДК-6.

Обзорность рабочей площадки из кабины

Обзорность рабочей площадки из кабины машиниста машины определяется конструкцией самой кабины, местоположением последней относительно рабочих органов и элементов конструкции тягача. Хорошая обзорность не вызывает дополнительных движений машиниста, обеспечивает удобство позы. Это снижает утомляемость, повышает степень безопасности труда и производительность. Если установка рабочих органов на серийно выпускаемых тягачах ведет к сокращению площадки видимой части рабочей зоны, уменьшает коэффициент обзорности, то в первую очередь следует рассмотреть возможности изменить конструкцию оборудования и расположить то без ущерба для эксплуатационных свойств машины. Обычно коэффициент обзорности у бульдозеров – 0,5-0,6.

Шум и вибрация

Шум - это совокупность звуков, неблагоприятно воздействующих на человека, мешающих его работе и отдыху.

    Во время работы, шум неблагоприятно воздействует на организм человека: повышает расход энергии при одинаковой физической нагрузке, значительно ослабляет внимание рабочего, увеличивает число ошибок в работе, замедляет скорость психических реакций, в результате чего снижается производительность труда и ухудшается качество работы. Шум затрудняет своевременную реакцию рабочего, что способствует возникновению несчастных случаев. Так же оказывает вредное влияние на физическое состояние человека: угнетает центральную нервную систему; вызывает изменение скорости дыхания и пульса; способствует нарушению обмена веществ, возникновению сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической болезни; может приводить к профессиональным заболеваниям.

    Шум, с уровнем звукового давления, 30...35 дБ является привычным для человека и не беспокоит его. Повышение уровня звукового давления до 40 - 70 дБ создает значительную нагрузку на нервную систему, вызывая ухудшение самочувствия, снижение производительности умственного труда, а при длительном действии может явиться причиной невроза,  язвенной и гипертонической болезни.

    Длительное воздействие шума, свыше 75 дБ может привести к резкой потере слуха - тугоухости или профессиональной глухоте. Однако  более ранние нарушения наблюдаются в нервной и сердечно-сосудистой системе, других внутренних органах.

Основным источником шума являются двигатель. Если отсутствуют глушитель и дверь кабины открыта, уровень интенсивности звука в ней достигает 105 ... 115 дБ. В связи с этим, необходимо устанавливать на  двигателях глушители и предусматривать шумоизоляцию кабины. Допускаемый уровень интенсивности шума на рабочем месте – 80 дБ.

Одним из средств защиты от шума является шлем. Шлемы применяют при воздействии шумов с уровнями более 120 дБ, так как в этом случае шум действует непосредственно на мозг человека (через черепную коробку) и вкладыши и наушники не обеспечивают необходимой защиты.

Помимо рассмотренных вредных факторов, в ходе выполнения рабочих операций, в процессе ее обслуживания и ремонта возникают опасности, которые могут привести к несчастному случаю. Чтобы обеспечить максимальную безопасность эксплуатации проектируемой машины, анализируются возможные опасности и последствия их возникновения.   

Вибрация

Вибрация – механические колебательные движения объекта, передаваемые человеческому телу или отдельным его частям при непосредственном контакте.  По характеру воздействия на человека вибрации делятся на общие и локальные. Общие (низкочастотные) вибрации приложены к опорным поверхностям тела человека в положении стоя или сидя, когда вибрация вызывает сотрясение всего организма. Локальная высокочастотная вибрация обычно воздействует на отдельные части тела: руки, ноги человека. Люди, работающие на автогрейдере, подвергаются общей вибрации. Общая вибрация с частотой менее 0,7 Гц (качка) хотя и неприятна, но не приводит к вибрационной болезни. Следствием такой вибрации является морская болезнь, которая наблюдается из-за нарушения нормальной деятельности органов равновесия (вестибулярного аппарата). Наиболее опасными для человека частотами колебаний являются 6 ... 9 Гц вследствие того, что они совпадают с собственной частотой внутренних органов (может наступить явление резонанса). Колебания рабочих мест с этими частотами весьма опасны, так как могут вызвать механические повреждения или даже разрыв органов. При систематическом воздействии на человека общей вибрации с частотой более 1 Гц могут возникнуть стойкие нарушения опорно-двигательного аппарата, центральной и периферической нервной системы, системы пищеварения и др. Они проявляются в виде головных болей, головокружения, плохого сна, пониженной работоспособности, нарушения сердечной деятельности, возможно появление радикулита.

    По источнику возникновения общая вибрация делится на следующие категории:

1-й категории - транспортная вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах самоходных и прицепных машин, транспортных средств при движении по местности, агрофонам и дорогам (в том числе при их строительстве);

2-й категории - транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах машин, перемещающихся по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышленных площадок, горных выработок;

3-й категории - технологическая вибрация, воздействующая на человека на рабочих местах стационарных машин или передающаяся на рабочие места, не имеющие источников вибрации.

6.2 Основные методы уменьшения вибрации следующие:

снижение вибраций воздействием на источник возбуждения посредством снижения или ликвидации возмущающих сил;

отстройка от резонансных режимов в системе рациональным

выбором приведенной массы т или жесткости q колеблющейся системы;

вибродемпфирование уменьшением вибраций за счет увеличения силы.трения демпфирующего устройства, т. е. перевод энергии колебаний в теплоту;

виброгашение - динамическое гашение колебаний - введением в колебательную систему дополнительных масс или увеличение жесткости системы;

виброизоляция - введением в систему дополнительной упругой связи с целью ослабления передачи вибраций смежному элементу конструкции или рабочему месту;

использование средств индивидуальной защиты.

При работе на бульдозере целесообразно использовать виброизоляцию.

Виброизоляция заключается в уменьшении передачи колебаний от источника возбуждения защищаемому объекту при помощи устройств, помещаемых между ними. Для виброизоляции стационарных машин с вертикальной вынуждающей силой в машиностроении чаще всего применяют виброизолирующие опоры типа упругих прокладок или пружин. Возможно использование их сочетания (комбинированные виброизоляторы).

Пружинные виброизоляторы по сравнению с прокладками имеют ряд преимуществ. Они могут применяться для изоляции как низких, так и высоких частот, дольше сохраняют постоянство упругих свойств во времени, хорошо противостоят действию масел и температуры, относительно малогабаритны. Однако они могут пропускать высокочастотные колебания, поэтому пружинные виброизоляторы рекомендуется в этом случае устанавливать на прокладки из упругих материалов типа резины.

6.3 Защита машиниста от шума

    Источники шума в машинах для землеройных работ – двигатели внутреннего сгорания, компрессоры, воздуходувки, вибраторы, раздаточные коробки, коробки передач, агрегаты гидропривода. Уровень интенсивности основного источника шума – двигателя равен 105... 115 дБ. Этот показатель для компрессоров и воздуходувок составляет 100 дБ, для вибраторов 105-..110дБ.

    В кабину машиниста шум проникает несколькими путями: через воздушную среду, преодолевая звукоизолирующие преграды ограждений, через металлоконструкции при жестком креплении к ним источников шума и кабины. Эти конструкции могут усиливать действие первичных источников шума за счет присоединения к ним вторичных. Такое усиление возникает в случае, если появляется резонирование отдельных элементов металлоконструкции и стенок ограждений (капот двигателя, стенки кабины, приборные щитки), при недостаточно надежном креплении агрегатов к раме или в результате износа шарнирных соединений деталей-

    С чрезмерным шумом необходимо бороться, подавляя его в первую очередь в источнике возникновения. Интенсивность шума двигателя резко снижается после установки глушителей, однако в результате уменьшается эффективная мощность двигателя. Замена прямозубых зубчатых пар редукторов косозубыми, крепление вибрирующих агрегатов и кабины к раме через эластичные вставки (виброизоляторы) также снижают эффективность шума, распространяющегося по воздушной среде, осуществляется путем звукоизолировання кабины и рационального размещения относительно кабины агрегатов, создающих шум.

    Если уровень интенсивности звука вблизи источника его возникновения достигает Lи (дБ), то на рабочем месте оператора в отсутствии звукоизолирующих преград он составит:

L = Lи – 20lgr.

где

        r – расстояние между источником шума и рабочим местом водителя, м.                            

             При одновременном звучании нескольких источников шума:

Lобщ =

где  

        Lобщ общий уровень интенсивности шума п источников                                      

                     в рассматриваемой точке кабины, дБ;

        L1уровень интенсивности в той же точке кабины,                                       

                создаваемый 1-ым источником, дБ.

Lобщ = 101g(100,1·110 + 100,1·100 + 100,1·105+100,1·100) = 85 Дб.

Стенки и остекленные кабины машины ослабляют звук.                                                 

Обычно изолирующая способность такого ограждения (дБ):

Rи = 13,51gG –13,

где

        Gмасса 1 м ограждения, кг;  G = 33 кг .

Rи = 13,5 g 33 – 13 = 8 дБ.

Согласно требованиям санитарных норм:

где

        [L] – допускаемый уровень интенсивности шума на рабочем месте, дБ.

[L] = 80 дБ,

85 – 8 = 77 ≤ 80 дБ.

Уровень интенсивности шума в кабине не превышает допустимые значения.


6.4
Отопление и охлаждение кабины

Чтобы поддерживать в холодное время года температуру воздуха, отвечающую санитарным нормам, в кабине предусматривают отопление. Погретый отопителем воздух подается не только в кабину, но и на ее лобовые текла с целью предотвратить образование наледи. В качестве нагревательных приборов на машинах для земляных работ устанавливают автомобильные калориферы, использующие теплоту, которая выделяется из системы охлаждения двигателя.

     Расчет отопления кабины сводится к определению теплопотерь и выбору отопителя. Теплопотери кабины за 1с (Вт) находят суммированием теплопотерь через стенки, потолок, пол, остекление:

где

       Fi – площадь i-ой поверхности кабины, м2;

       kiкоэффициент теплоотдачи через i-oe ограждение, Вт / (м2/c);

      ni – поправочный коэффициент, равный. 0,7...0,8;

      tBHтемпература внутри кабины, назначаемая по СН 245 – 71,  tBH20°С;

       tHтемпература воздуха снаружи, принимается в зависимости

              от климатического исполнения машины,  =15 °С.

Для многослойных ограждений с воздушными прослойками между ними коэффициент теплопередачи равняется;

где

       RBкоэффициент термического сопротивления теплопереходу

              от воздуха внутри кабины к поверхности стенки,

             для наиболее часто употребляемых материалов  RB = 0,108...0,173 м2c / Вт;

      δ – толщина термоизоляционного слоя стенки кабины либо ее остекления, мм;

     λ – коэффициент теплопроводности, Вт/(м2c);

     a2 – коэффициент теплообмена между наружной поверхностью

            стенки кабины и окружающим машину воздухом, Вт/(м2c):

a2= λв = Nи / l,

где

        Хв коэффициент теплопроводности воздуха, Вт(м2c);

       Nu – критерий Нульсена;

       l – размер пластины вдоль которой осуществляется движение воздуха, м.

Критерий Нульса зависит от критериев Пекле Ре, Рейнольдса Re, Гросхофа Gr, Прандтля Рг:

Nи =f(Pe, Re, Pr).

Для случаев смывания пластинки газом:

Nи =

В турбулентном режиме:

Nи = 0,035(Re)0,8.

Критерии Прандтля и Рейнольдса определяются равенствами:

где

         v – кинематическая вязкость воздуха; м /с;

       а – коэффициент температуропроводности воздуха , м2/с;

       v – скорость движения воздуха вдоль пластины, м/с;

       l – размер пластины, вдоль которой движется воздушный поток, м.       

Минимальное значение v соответствует скорости движения машины в cпокойном воздухе, а максимальное в худшем случае представляет собой сумму скоростей ветра и машины.

Рr = 14,66 · 105 / 2,072 · 106 = 0.71.

Минимальное значение скорости (v = 0,85 м/с);

Re = 1,8 – 0,85 / 14,66 · 105 = 1 · 10-6.

Максимальное значение скорости (v = 10,85 м/с);

Re = 1,8 – 10,85 / 14,66 · 105 = 1,3 · 10-5.

а2 = 2,514 · 102 · 6 · 10-4 / 1,8 = 0,084

Q = (14 – 10)(1,8 · 1,5 · 0,084 · 0,75 + 1,8 · 1,3 · 0,084 · 0,75 +

+ 1,8 · 1,3 · 0,084 · 0,75 +  2 · l,3 · l,5 · 0,084 · 0,75) = 2.8 Bт.

    Выбираем отопительную систему типа 0,15, т.к. бульдозер предназначен для работы в условиях умеренного климата.

   В летний период теплота, передаваемая от внешнего воздуха, работающего двигателя и посредством солнечной радиации, нагревает кабину оператора. Если отсутствует охлаждающая система, температура в кабине может превысить уровень, рекомендуемый санитарными нормами. Чтобы снизить утомляемость оператора и повысить производительность труда оператора машины, предназначенные для работы в умеренной климатической зоне, необходимо снабжать кабину воздухоохладителями.

  Выбор воздухоохладителя по хладопроизводительности путем расчета теплоты, поступающей за одну смену в кабину оператора.

  При температуре воздуха большей, чем температура воздушной среды в кабине:

Qизб =Qr + + Q,сp.

где

        Qrколичество тепла, выделяемое оператором за 1 с,  Qr =290 Вт;

        – теплота, поступающая за одну смену в кабину через

                  стенки от их соприкосновения с атмосферным воздухом, Вт;

     tвнтемпература воздуха в кабине, назначаемая по санитарным нормам.

             По СП – 245.71  tвн =14 – 20°С;

    tн – температура атмосферного воздуха, принимается

           по наиболее жаркому летнему месяцу,   tн < 40 °С;

 Qcpтеплота, поступающая за 1с в кабину посредством солнечной радиации (Вт):

Qcp = Fост · gост · Aост + F0 · Δt0 · k,

где

        Fоcmнаибольшая площадь остекленной части кабины,

                  попадающая под действием прямых солнечных лучей, м2;

       gocmрадиация за 1с через 1м2 остекления для наихудших условий

                 gocm = 209 Вт/м2;

      Аосткоэффициент, зависящий от характера остекления,  Аост = 1,45;

      F0площадь крыши и стенок кабины,

              попадающая под действие прямых солнечных лучей, м2;

     Δt0 – перепад температур между поверхностью   ограждения

           и окружающим воздухом вследствие солнечной радиации,  Δt0 = 20°С,

     k – коэффициент теплопередачи стенок крыши, k = 0,084 Вт/(м2 °С).

Qср = 1,3 · 0,9 · 209 · 1,45 + (1,8 · 1,5 + 1,8 · 1,3) · 20 · 0,084 = 363 Вт.

Qизб = 290 + [(1,8 · 1,5 · 0,084 · 0,75 + 2 · 1,8 · 1,3 · 0,084 · 0,75 +

+ 2 · 1,3 · 1,5 · 0,084 · 0,75)(35 – 14)] + 363 = 680 Вт.

  В кабине поддерживается постоянная температура заданного уровня, если

Quзб = Qхл.

где

        Qхлхладопроизводительность воздухоохладителя, Вт.

Количество охлажденного воздуха (м3/ч), подаваемого в кабину, рассчитывают с помощью равенства:

где

        γ – плотность воздуха при t = tвн,  γ = 1,127 кг/м3 

   Чтобы уменьшить проникновение солнечной радиации в кабину, ее крышу и стенки покрывают светлой краской.

   Возможная концентрация пыли в воздухе кабины при работающем воздухоохладителе не должна превышать предельно допустимой концентрации:

С = Сн(1 – η) ≤ Спдк,

где

        Сн – концентрация пыли в наружном воздухе, Сн = 45 мг/м3;

        η – коэффициент эффективности пылеулавливания

               фильтров воздухоочистителя, η = 0,92;

     Спдк – предельно допустимая концентрация в воздухе кабины,

     Спдк = 4 мг/м3 – при содержании в пыли двуокиси кремния от 2 до 10%.

     С = 45(1 – 0,92) = 3,6 ≤ Спдк = 4 мг/м3.

На бульдозер устанавливаем воздухоочиститель с характеристиками:

6.5 Светотехнические приборы

   Чтобы обеспечить безопасность движения и выполнения работ в темное время суток, машины оборудуют осветительными приборами. Недостаточная освещенность утомляет машиниста, приводит к удлинению рабочего цикла машин, снижению производительности машин, а также резко повышает вероятность возникновения аварийной ситуации.

  В темное время суток участок дороги на расстояние 10м перед машиной должен иметь освещенность не менее 0,5лк. Освещенность места взаимодействия рабочего органа с обрабатываемой средой должна составлять не менее 5лк.

Расчет освещенности указанных зон поверхностей движения ведется точечным методом, согласно которому:

где

        I – сила света оптического элемента [1, стр.222, табл.5.4] лк;

         h –  высота установки оптического элемента, h = 2,5 м;

                    η – коэффициент использования оптического элемента,  

                          η = 0,5…0,7%;

                    l – расстояние по горизонтали между

                      оптическим элементом и рассчитываемой точкой. 1 =10 м:

       k – коэффициент запаса, учитывающий запыленность воздушной

             среды и снижение напряжения питания лампы,  k= 1,5.

6.6  Техника безопасности при работе бульдозеров

6.6.1  Требования безопасности перед началом работы

1.1. Перед началом работы машинист обязан:

  •  предъявить руководителю удостоверение на право управления бульдозером и пройти инструктаж на рабочем месте с учетом специфики выполняемых работ; 
  •  надеть спецодежду, спецобувь установленного образца;
  •  получить задание у бригадира или руководителя работ.

1.2. После получения задания на выполнение работы машинист обязан:

  •  осмотреть с руководителем место расположения подземных сооружений и коммуникаций, которые должны быть обозначены флажками или вешками;
  •  уточнить последовательность выполнения работы и меры по обеспечению безопасности;
  •  произвести ежесменное техническое обслуживание согласно инструкции по эксплуатации бульдозера;
  •  предупредить о запуске двигателя работников, обслуживающих машину или находящихся в зоне ее работы, и убедиться, что рычаг переключения скоростей находится в нейтральном положении;
  •  произвести запуск двигателя (при наличии устройств, выключающих трансмиссию и исключающих обратный ход вращаемых элементов - вне кабины);
  •  после запуска двигателя проверить на холостом ходу работу всех механизмов и на малом ходу работу тормозов.

1.3. Машинист обязан не приступать к работе в случае следующих нарушений требований безопасности:

  •  при неисправностях или дефектах, указанных в инструкции завода-изготовителя, при которых не допускается его эксплуатация;
  •  при обнаружении подземных коммуникаций, не указанных руководителем работ, при выполнении работ по срезке или планировке грунта;
  •  при уклоне местности, превышающем указанный в паспорте завода-изготовителя.

1.4. Обнаруженные нарушения требований безопасности следует устранить собственными силами, а при невозможности сделать это машинист обязан сообщить о них руководителю работ и лицу по надзору за безопасной эксплуатацией машины.

6.7.2. Требования безопасности во время работы

2.1. Перед началом движения машины машинист обязан убедиться в отсутствии людей в зоне движения и подать звуковой сигнал.

2.2. При работе на пересеченной местности машинист обязан:

  •  выключить первую скорость при движении машины под уклон;
  •  затормозить машину при остановке ее на уклоне.

2.3. При засыпке выемок в грунте машинист обязан убедиться в отсутствии в них людей, оборудования, инструмента и строительных материалов и не допускать выход отвала бульдозера за край откоса. Запрещается передвижение бульдозера в пределах призмы обрушения откосов.

2.4. Работа бульдозера в опасной зоне работающего экскаватора не допускается. Производство работ бульдозером в зоне действия экскаватора разрешается только при остановке экскаватора и нахождении ковша на земле.

2.5. Одновременная работа двух бульдозеров с прицепными скреперами допускается при расстоянии между ними не менее 20 м. Интервал между работающими бульдозерами без скреперов должен быть не менее 10 м.

2.6. При работе бульдозера в местах проведения взрывных работ перед каждым взрывом грунта бульдозер следует удалить на безопасное расстояние, указанное руководителем. Возвращение бульдозера к месту производства работ после взрыва разрешается только после соответствующего сигнала.

2.7. При необходимости очистки отвала бульдозера машинист обязан опустить отвал на землю и выключить двигатель.

2.8. При транспортировании машины своим ходом с одного места работы на другое машинист обязан:

  •  поднять отвал бульдозера на ограниченную высоту, обеспечивающую необходимую видимость машинисту по ходу движения;
  •  следить за тем, чтобы нож отвала не врезался и не задевал встречающиеся на пути предметы;
  •  соблюдать правила дорожного движения;
  •  пересекать железнодорожный путь только на действующем переезде, руководствуясь соответствующими сигналами;
  •  устанавливать сигнальные красные фонари в случае вынужденной остановки бульдозера на дороге в ночное время.

2.9. Буксировать или вытаскивать бульдозером застрявшую машину допускается с применением жесткого буксира, без сильных рывков. Применение для этих целей стального каната разрешается только при защищенности стекол кабины машиниста решеткой или проволочной сеткой.

2.10. При выполнении сцепки машинист обязан:

  •  осуществлять маневрирование на первой передаче и внимательно следить за работником, выполняющим сцепку машины;
  •  избегать резких рывков;
  •  по первому сигналу быть готовым затормозить машину;
  •  осуществлять сцепку только после остановки машины.

2.11. Перед погрузкой бульдозера на трайлер машинист обязан убедиться в том, что трайлер устойчив и заторможен. После погрузки бульдозера следует опустить его отвал и закрепить бульдозер. Во время перевозки бульдозера машинисту не разрешается находиться в кабине.

2.12. Машинисту в процессе работы не разрешается:

  •  передавать управление машиной лицам, не имеющим на это прав;
  •  оставлять машину с работающим двигателем;
  •  перевозить в кабине посторонних лиц;
  •  выходить из кабины и входить в нее на ходу.

2.13. При техническом обслуживании бульдозера машинист обязан остановить двигатель и снять давление в гидросистеме.

2.14. Во время заправки бульдозера горючим машинисту и лицам, находящимся вблизи, не разрешается курить и пользоваться огнем. После заправки машину необходимо вытереть от подтеков топлива и смазки, а замасленную обтирочную ветошь положить в металлический закрывающийся ящик. Разведение огня на расстоянии менее 50 м от места работы или стоянки машины не допускается.

2.15. При необходимости ремонта или профилактического осмотра бульдозера отвал следует заблокировать в поднятом состоянии страховочными цепями или опустить на прочную и устойчивую опору. При промывке деталей пользоваться этилированным спиртом не допускается.

2.16. При обнаружении на участке выполнения земляных работ, не указанных при получении задания, подземных коммуникаций и сооружений, машинист обязан немедленно приостановить работу и сообщить об этом руководителю.

2.17. При работе на косогорах машинисту не следует:

  •  делать резких поворотов машины;
  •  поворачивать машину с заглубленным рабочим органом;
  •  передвигать машину поперек склонов, угол которых превышает указанный в паспорте машины.

2.18. При передвижении машины по льду водоема машинисту следует: 

  •  трогать машину с места плавно на пониженной скорости без пробуксовки;
  •  осуществлять повороты осторожно и на сниженной скорости;
  •  держать двери кабины открытыми.

6.7.3 Требовант безопасности в аварийных ситуациях

3.1Вблизи от места аварии (при утечке нефтепродуктов) машинист должен:

  •  прекратить работы,
  •  заглушить двигатель бульдозера
  •  покинуть опасную зону и доложить о случившемся руководителю работ, диспетчеру или оператору ближайшей ЛПДС, ПС (НС),
  •  вызвать аварийную бригаду, действовать в соответствии с планами ликвидации аварий и пожаров.

3.2.При возникновении пожара на бульдозере при работающем двигателе, машинист должен:

  •  немедленно перекрыть подачу топлива и погасить пламя огнетушителем,
  •  засыпать песком или землей, либо накрыть брезентом (войлоком).
  •  Если погасить пожар первичными средствами пожаротушения самостоятельно не удалось необходимо вызвать пожарную охрану.

6.7.4.Требования безопасности по окончании работы

4.1. По окончании работы машинист обязан:

  •  поставить машину на стоянку;
  •  поставить рычаг переключения скорости в нейтральное положение и включить тормоз;
  •  предварительно подложив подкладки, опустить на них отвал;
  •  выключить двигатель;
  •  закрыть кабину на замок;
  •  сообщить руководителю работ или ответственному за исправное состояние машины о всех неполадках, возникших во время работы.
  •  при длительной стоянке необходимо подложить под гусеницы или колеса подкладки;
  •  перекрыть краны подачи топлива к двигателю.

4.2. В тех случаях, когда работа проходит на удаленных от базы объектах, где охрану обеспечить невозможно, машинист бульдозера обязан в перерывах или после работы поставить бульдозер в положение, исключающее возможность его пуска и использования посторонними лицами, для чего пусковые приспособления следует выключить, а дверь кабины закрыть на замок.

4.3. На отведенных для стоянки площадках запрещается: держать бульдозер с открытой горловиной топливного бака, а также при наличии течи горючего без предварительного слива топлива. Слитое из бака бульдозера топливо разрешается хранить в металлических бочках в местах, расположенных на расстоянии не менее 50 м от места стоянки бульдозера;

4.4.подогревать двигатели открытым огнем (костры, факелы, паяльные лампы), курить, а также пользоваться открытыми источниками огня для освещения во время проведения ремонтных и других работ;

4.5. оставлять в бульдозере промасленные обтирочные материалы и ветошь и спецодежду по окончании работы.

4.6. по окончании работы принять теплый душ, тщательно вымыть лицо и руки теплой водой с мылом. Переодеться.

4.7. спецодежда и спецобувь должны храниться отдельно от личной одежды.

4.8. при передаче бульдозера машинисту другой смены, необходимо сделать запись в сменном журнале о техническом состоянии машины и принятых мерах по устранению неисправностей.

6.7.5. Пожарная безопасность

5.1.  При работе бульдозера имеется вероятность замыкания электропроводки. В результате чего возможно  появление очагов возгорания. Наличие в кабине машиниста огнетушителя, его своевременное и правильное применение обеспечивает должный уровень пожарной безопасности.


Заключение

В данной работе спроектирован бульдозер с поворотным отвалом на базе трактора Т – 130 со следующими техническими параметрами:

  •  мощность двигателя 118 кВт;
  •  номинальное тяговое усилие 70.8 кН;
  •  производительность бульдозера 108 м /ч;
  •  высота отвала1300 мм.

С точки зрения производственной безопасности спроектированный бульдозер удовлетворяет санитарно-техническим нормам по шумоизоляции, освещенности и обзорности рабочей площадки, запыленности внутри кабины оператора, а также бульдозер оборудован отопительной и охладительной системами.

Все выше перечисленные факторы положительно влияют на состояние оператора, что способствует увеличению производительности, улучшению качества работ, а также меньшей утомляемости оператора.

Экономическое обоснование выявило перспективность производства бульдозера. Спроектированный бульдозер по ряду технических показателей превосходит существующие аналоги.


Список литературы.

1.Проектирование машин для земляных работ. Богатырев A.M. M.: Высш. Шк. 1985 г, 298 с.

2.Хархута Н.Я., Капустин М.И. Дорожные машины. Теория, конструкция и расчет. Л., «Машиностроение», 1976 г.

3.Шмаков А.Т. Бульдозеры, скреперы, грейдеры в дорожном строительстве – M.:Транзит, 1991 г.

4.Абрамов Н.Н. Курсовое и дипломное проектирование по дорожно-строительным машинам. M., «Высш. школа», 1972 г.

5.Васильев А.А. Дорожно-строительные машины. Справочник. M., «Машиностроение», 1972 г.

6.Баловнев В.И., Ермилов А.Б. Дорожно-строительные машины и комплексы.

7.Методические указания по экономике. Для выполнения дипломных проектов, 1999 г.

8.Рабочие органы землеройных машин. Забегалов Г.В. – M.: Высш. Шк., 1986 г., 302.

9.Технике – экономическое обоснование дипломных проектов / под ред. В. И. Беклешова. – M.: Высш. Шк., 1991 г. Абрамов Н.Н. Курсовое и дипломное проектирование по дорожно-строительным машинам.–М.: Высшая школа, 1972.–120с.

10.Александров М.П. Подъемно-транспортные машины. Атлас конструкций.–М.: Машиностроение, 1987.–122с.

11.Волков Д.П. Крикун В.Я. Машины для земляных работ. М.: Машиностроение, 1992–448с.

12.Гоберман Л.А., Степняк К.В. Строительные и дорожные машины. Атлас конструкций.–М.: Машиностроение, 1985.–96с.

13.Войнич Л.К., Прикащиков Р.Г. Справочник молодого машиниста бульдозера, скрепера, грейдера.–М.: Высшая школа. 1979.–200с.

13.Забегалов Г.В., Ронинсон Э.Г. Бульдозеры и скреперы.–М.: Высшая школа. 1986.–304с.

PAGE   \* MERGEFORMAT 3


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

62936. Historical sites and museums 16.54 KB
  Which historical sites and museums do the leaflets recommend people to visit? What can visitors get acquainted with in these places?