86483

Тяговый расчета трактора ДЭТ-250 с неповоротным отвалом и прочностный расчет толкающего бруса

Курсовая

Производство и промышленные технологии

Выполнение больших и возрастающих с каждым годом масштабов строительства обеспечивается применением высокопроизводительных строительных и дорожных машин, комплексной механизации и автоматизации строительного производства. В настоящее время создан большой парк разнообразных строительных и дорожных машин, который систематически пополняется новыми более совершенными машинами.

Русский

2015-04-07

819 KB

25 чел.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение          2

Здание на курсовой проект       3

  1.  Обзор конструкций       5
  2.  Выбор основных параметров      7
  3.  Тяговый расчет        15
  4.  Расчет толкающего бруса      18

Заключение         23

Список используемой литературы      24

ВВЕДЕНИЕ

Выполнение больших и возрастающих с каждым годом масштабов строительства обеспечивается применением высокопроизводительных строительных и дорожных машин, комплексной механизации и автоматизации строительного производства. В настоящее время создан большой парк разнообразных строительных и дорожных машин, который систематически пополняется новыми более совершенными машинами.

Для выполнения земляных работ созданы универсальные и специализированные строительные машины - экскаваторы, скреперы, бульдозеры, грейдеры, автогрейдеры с облегченным управлением и удобными кабинами. В данной работе подробнее рассмотрим бульдозеры.

Бульдозер — землеройная машина, состоящая из базового тягача и бульдозерного (навесного) оборудования, предназначенная для резания и перемещения грунта и планировки разрабатываемой поверхности.

Бульдозеры применяют при сооружении насыпей, засыпке траншей и канав, разработке взорванных скальных грунтов, перемещении и штабелировании сыпучих материалов, подаче каменных материалов к питателям дробильных установок, очистке территорий от шлака, мусора и снега, планировке откосов и др.

Бульдозеры как навесное оборудование на тракторы, тягачи и другие базовые машины широко распространены, что объясняется простотой их конструкций, высокой производительностью, возможностью их использования в самых разнообразных грунтовых и климатических условиях и относительно низкой стоимостью выполненных работ.

Целью данного курсового проекта является проведение  тягового  расчета  трактора ДЭТ-250 с неповоротным отвалом  и  прочностного расчета толкающего бруса, а также выбор и анализ конструкций , выбор основных параметров трактора

1.ОБЗОР КОНСТРУКЦИЙ

Бульдозеры классифицируются по назначению, весу и мощности, силе тяги базовой машины и типу движителя; отдельным конструктивным признакам; системе управления рабочим органом и др.

По назначению бульдозеры делятся на бульдозеры общего назначения, приспособленные для выполнения разнообразных землеройно-планировочных и строительных работ в различных грунтовых условиях, и на бульдозеры специального назначения, которые предназначаются для выполнения определенных видов работ (например, для прокладки дорог, чистки снега, сгребания торфа и т. д.).

По мощности двигателей базовых машин современные бульдозеры можно условно разделить на следующие группы (таблица 1).

Таблица 1. Классификация бульдозеров по мощности двигателя и по номинальному тяговому усилию

Типы

N в кВт (л.с.)

Тн в т

Малогабаритные

Легкие

Средние

Тяжелые

Сверхтяжелые

до 15 (20)

15,5-60 (21-80)

60-108 (81-147)

110-220 (150-300)

больше 220 (больше 300)

до 2,5

2,6-7,5

8,0-14,5

15,0-30,0

больше 30

Классификация бульдозеров по номинальному тяговому усилию представлена в таблице 1.

По типу движителя базовой машины бульдозеры разделяются на гусеничные и колесные. Колесные бульдозеры создаются на базе колесных тракторов, колесных тягачей, автомобилей и специализированных самоходных машин (автогрейдеров и др.).

По размещению рабочего органа бульдозерного оборудования на базовой машине различают бульдозеры с передним и задним расположением отвала.

По типу механизма управления бульдозеры разделяются на бульдозеры с гидравлическим, канатным и смешанным управлением.

В бульдозерах с гидравлическим управлением отвал внедряется в грунт принудительно в результате усилий, развиваемых гидросистемой. Эти усилия могут достичь 40% и более от общего веса трактора. При гидравлическом управлении отвалу могут быть заданы четыре положения: подъем, принудительное опускание, плавающее положение, фиксированное положение.

Различают: бульдозер с неповоротным отвалом, т. е. бульдозер, отвал которого имеет неизменное положение в горизонтальной плоскости, перпендикулярное продольной оси машины; бульдозер с поворотным отвалом, т. е. бульдозер, у которого можно изменять положение отвала в горизонтальной плоскости.

На универсальной раме бульдозера вместо отвала может устанавливаться оборудование кустореза, корчевателя-собирателя или снегоочистителя.                                             

В таблице 2 приведена техническая характеристика рассматриваемого в данной работе бульдозера.

Таблица 2. Техническая характеристика бульдозера

Показатели

Бульдозер Д-384

Марка трактора

ДЭТ-250

Тип отвала бульдозера

Неповоротный

Отвал:

длина по ножу в мм

высота по хорде в мм

угол поперечного перекоса в градусах

угол резания ножа в градусах

высота подъема в мм

наибольшее заглубление в мм

управление

4500

1550

4

50-60

840

350

гидравлическое

Габаритные размеры в мм:

длина

ширина

высота

6690

4500

3180

Вес в кг:

бульдозерного оборудования

бульдозера с трактором

3535

28530

2.ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ

Главным параметром бульдозера является номинальное тяговое усилие базовой машины с бульдозером.

Основными параметрами бульдозера являются: эксплуатационный вес: основные рабочие скорости; среднее статическое удельное давление и смещение центра давления (для гусеничных базовых машин), удельное напорное усилие и удельное вертикальное усилие внедрения на режущей кромке ножа отвала.

К основным параметрам рабочего оборудования бульдозера относятся: длина и высота отвала, параметры профиля отвальной поверхности, углы установки отвала, наибольшая высота подъема и опускания отвала, угол въезда, скорость подъема и опускания отвала.

Номинальное тяговое усилие бульдозера

              (1)

где  - коэффициент использования веса базовой машины с оборудованием по сцеплению, соответствующий допустимому буксованию движителей (для промышленных бульдозеров на гусеничном ходу );  - сцепной вес бульдозера в рабочем состоянии, .

Эксплуатационный вес бульдозера определяется как сумма эксплуатационных весов базовой машины  и бульдозерного оборудования

              (2)

Из таблицы 2:

Скорость рабочего хода при отсутствии автоматизированного управления бульдозерным оборудованием и базовой машиной выбирается в пределах 2,5— 3,0 км/ч. Для последующих расчетов выбираем 2,5 км/ч.

Скорость обратного хода гусеничных базовых машин выбирается с учетом типа подвески гусениц и расположения центра тяжести.

При эластичной и балансирно-звеньевой подвеске принимаем скорость 15 км/ч.

Среднее статическое удельное давление бульдозера для гусеничных базовых машин

              (3)

где  - эксплуатационный вес бульдозера, Н;  - длина опорной поверхности гусениц с учетом полного погружения почвозацепов, м;  - ширина гусеницы,м.

Удельное напорное усилие на режущей кромке

             (4)

где  - длина отвала, м.

Удельное вертикальное давление на режущей кромке

             (5)

где  - наибольшее возможное вертикальное усилие на режущей кромке ножа отвала по условиям опрокидывания базовой машины относительно задних кромок опорных поверхностей гусениц или задних колес;  - опорная площадь режущей кромки ножей отвала.

Усилие  определяют по формуле

             (6)

где значения ,  и

Положение бульдозера при опирании на кромку ножа отвала

Площадь  и удельное вертикальное давление  определяются для двух случаев:

а) для неизношенных ножей

б) для изношенных ножей

При определении  в обоих случаях принимается установка отвала с углом резания .

             (7)

где - ширина режущей кромки, м;  - длина отвала по режущей кромке, м.

для неизношенных ножей:

Тогда ;

для изношенных ножей:

Тогда ;

Длина отвала бульдозера с неповоротным отвалом выбирается минимально возможной из расчета перекрытия габарита базовой машины по ширине или наиболее выступающих в стороны элементов толкающей рамы (не менее 100 мм с каждой стороны).

для неизношенных ножей:

              (8)

где - ширина базового трактора, мм.

Для работы в легких грунтовых условиях, и особенно на сыпучих грунтах, длина отвала может увеличиваться за счет применения съемных удлинителей или открылков, устанавливаемых под углом 15—30° к режущей кромке ножей.

Высота отвала определяется тяговым усилием бульдозера при скорости, подходящей для бульдозерных работ, параметрами отвальной поверхности и грунтовыми условиями.

Для бульдозеров общего назначения высота отвала определяется следующими эмпирическими формулами (для ):

для неповоротных отвалов

              (9)

где  - высота неповоротного отвала, мм.

В табл. 3 приведены рекомендуемые значения высоты отвалов бульдозеров общего назначения для ряда номинальных тяговых усилий базовых машин и бульдозеров, полученные по формуле (9) и скорректированные из соображений унификации. Из этих же соображений выбираем значение высоты отвала 1400мм.

Отвалы бульдозеров общего назначения обеих типов рекомендуется снабжать козырьком, препятствующим пересыпанию грунта через верхнюю кромку.

Высота козырька (по вертикали) должна составлять 0,1—0,25 от высоты отвала.

Параметры профиля и форма отвала. К основным параметрам профиля отвала относятся (рис. 3):

- высота отвала без козырька;

- угол резания при основной установке отвала;

- угол опрокидывания при основной установке отвала;

- угол наклона при основной установке отвала.

К дополнительным параметрам профиля отвала относятся (рис.2 и рис.3).

- высота отвала с козырьком;

- угол установки козырька при основном положении отвала;

- задний угол при основной установке отвала.

                                  

Рисунок  3. Схема профиля отвала

Под основной установкой отвала понимается положение отвала, обеспечивающее его наиболее эффективную работу в средних грунтах, которые разделяются на три основные группы:

а) несвязные грунты, например, песок с влажностью менее 5% в плотном и разрыхленном состоянии;

б) малосвязные грунты, например, пылеватая супесь с влажностью до 10% в плотном и разрыхленном состоянии;

в) связные грунты, например, суглинок с влажностью 10—20% в плотном и разрыхленном состоянии.

Связные грунты как наиболее часто встречающиеся в эксплуатации, являются определяющими при выборе параметров профиля отвала; при этом за средний грунт принимается тяжелый суглинок с объемным весом 1,8—2,0 г/см3, влажностью 10—20%, числом пластичности порядка 14, сцеплением около 0,5 кГ/см2 и содержанием песчаных частиц размером до 0,05мм не более 25%.

В таблице 7 для отвалов общего назначения указаны рекомендуемые значения основных параметров отвальной поверхности.

Форма отвала и козырька. Для бульдозеров общего назначения рекомендуются неповоротные отвалы прямоугольного очертания.

Боковины неповоротных отвалов следует располагать под углом 5—7° к продольной оси бульдозера.

Боковины не должны выступать вперед за отвальную поверхность. Верхнюю сторону козырька  рекомендуется принимать на 200—500 мм больше ширины лобовины капота базовой машины, но не менее  длины отвала .

Нижнюю сторону козырька  следует принимать равной длине отвала.

Неповоротные отвалы бульдозеров общего назначения с номинальным тяговым усилием выше 25 т рекомендуется выполнять сферическими из нескольких частей, располагаемых под углами 15—30°.

Открылки прямых неповоротных отвалов для работы в легких условиях рекомендуется располагать под углом 30°.

Ножи открылков располагаются выше отвала примерно на   высоты отвала.

Рекомендуемый диапазон угла  перекоса отвалов бульдозеров общего назначения рекомендуется от 0 до ± 6-12° при принудительном изменении положения отвала из кабины базовой машины и до ±5° - при ручном (рис. 4).

Для данного бульдозера примем .

Рисунок  4. Схема установки бульдозерного отвала

Рекомендуется высоту подъема отвала выбирать из расчета достижения угла въезда не менее 20—30° для бульдозеров с неповоротными отвалвми. Примем высоту подъема отвала равной 210.

Величину опускания отвалов ниже опорной поверхности базовой машины следует выбирать такой, чтобы угол между опорной поверхностью и линией, соединяющей режущую кромку опущенного отвала с центром давления, был не менее 20°.

Примем величину опускания отвала 350 мм.

Скорость перемещения отвала имеет наибольшее значение в процессе заглубления отвала при врезании. Ее следует выбирать такой, чтобы зарезание производилось только режущей кромкой (коробка жесткости отвала не должна касаться основания забоя)

              (10)

где - вертикальная составляющая скорости перемещения отвала в процессе заглубления, м/с; и - расчетная скорость движения трактора при рабочем ходе, м/с;  - задний угол отвала, соответствующий максимальному углу резания (рис. 2),  . Если скорость , то грунт будет дополнительно срезаться коробкой жесткости отвала, что приведет к неоправданному увеличению усилия на зарезание.

. Принимаем .

3.ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ

Тяговый расчет бульдозера сводится к определению суммарного сопротивления его движению и сравнению полученного значения со значением номинальной силы тяги бульдозера.

Это сравнение можно обозначить так:

              (11)

где - номинальная сила тяги бульдозера, Н;  - суммарное сопротивление движению, Н.

Суммарное сопротивление можно вычислить по формуле

              (12)

где - сопротивление резанию, Н;

- сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом, Н;

- сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу, Н;

- сопротивление перемещению бульдозера, Н;

- сопротивление трению ножа бульдозера о грунт, Н.

              (13)

где - удельное сопротивление лобовому резанию, кг/м2; ;

- длина отвала по ножу, м;

- глубина резания во время перемещения призмы волочения грунта, м.

При перемещении призмы волочения часть ее теряется в боковые валики, поэтому нож бульдозера должен быть заглублен на некоторую величину  для срезания стружки, восполняющей потери грунта в боковые валики. Потери грунта в боковые валики на 1 м  пути могут быть оценены коэффициентом , который зависит от свойств грунта. Для связных грунтов .

Величина заглубления

              (14)

где - фактический объем призмы волочения в плотном теле, м3.

Объем призмы волочения

            (15)

где - ширина отвала, м;

- высота отвала с учетом козырька, м;

- коэффициент, зависящий от характера грунта; .

Тогда

В этом случае

Сопротивление перемещению призмы волочения

              (16)

где - вес призмы волочения, кг;

- объемный вес грунта в плотном теле, кг/м3, ;

- коэффициент трения грунта по грунту, .

               (17)

.

Тогда .

Сопротивление от перемещения грунта вверх по отвалу

              (18)

где - угол резания, ;

- коэффициент трения грунта по металлу, .

Тогда .

Сопротивление перемещению бульдозера

              (19)

где - вес трактора и бульдозера, кг, ;

- коэффициент сопротивления перемещению движителей трактора, .

Сопротивление трению ножа бульдозера о грунт

              (20)

где  и  - горизонтальная и вертикальная составляющие результирующей силы сопротивления копанию;

- угол наклона результирующей сил сопротивления на отвале, град, ;

- вес рабочего оборудования бульдозера, Н ;

              (21)

где - коэффициент использования тягового усилия, ;

- номинальная сила тяги бульдозера, кН.

              (22)

где ;

Тогда

В итоге .

Вычисляем суммарное сопротивление движению бульдозера

Необходимое условие  выполняется

.

4.РАСЧЕТ  ТОЛКАЮЩЕГО  БРУСА

При работе отвал зацепился за препятствие. Машина практически остановилась и оператор пытается поднять отвал. При этом происходит опрокидывание бульдозера вокруг точки A.

                

Рисунок 5. Схема к определению силы, развиваемой механизмом подъема при опрокидывании трактора вокруг точки А

Рассмотрев сумму моментов сил относительно точки A, можно определить значение силы :

;

Откуда ;

Сила

.

Находим силу ,необходимую для опрокидывания трактора

;                                          (23)

Наиболее тяжелым для подъемного механизма будет при этом такое положение , когда на подъем расходуется мощность , необходимая для опрокидывания трактора  относительно точки А , а остальная часть мощности используется на работу ходового механизма.

;                                       (24)

где -скорость подъема в м/сек;

-окружная скорость ведущей звездочки вм/сек;

-к.п.д.механизма подъема, =0,98;

=;

Максимальная сила S в этом случае определяется исходя из условия расходования всей мощности двигателя на подъем

;                                                    (25)

Из условий равновесия рабочего оборудования находим силы в шарнире

;                                   (26)

;                           (27)

где  b=1,64м;

     =35;

 

    

                            

Рисунок 6. Расчетная схема толкающего бруса

Сила  в подкосе (рис. 8) и реакции ,  в шарнире  определяются из условий равновесия толкающего бруса

;                                                (28)

    

;                                      (29)

    

;                                        (30)

    

Найденное значение силы в подкосе соответствует случаю одинакового нагружения правого и левого подкоса . Учитывая возможность неравномерного распределения нагрузок между подкосами, допускаем что работает лишь один из них, и за расчетное значение силы в подкосе принимаем удвоенное значение силы 

     

Проектируя силы  и  на оси  и  (рис. 9) и складывая проекции, получим

 ;                                   (31)

    

 ;                                        (32)

   

                                       

Рисунок 7. Схема к расчету на прочность толкающих брусьев и подкосов

В опасном сечении бруса aa действуют следующие усилия:

изгибающий момент в плоскости  

;                                                     (33)

    

изгибающий момент в плоскости (рис. 9 и 8)

 ;                                                           (34)

    

сжимающая сила

;                                        (35)

     

Проверка прочности бруса в сечении производится по уравнению

;                                         (36)

 где -площадь поперечного сечения бруса, =90;

               []-допустимое напряжение,  []=580МПа;

              -коэффициент уменьшения допускаемых напряжений для сжатых стерней, =0,86;

       

 Необходимое условие < выполняется

     51,5 МПа <580МПа;

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения курсового проекта изучил возможные конструкции бульдозеров, а также классификацию бульдозеров по различным признакам и параметрам. Кроме этого выбрал и рассчитал основные параметры бульдозера, скорректировал их по стандартным значениям. Произвел тяговый расчет бульдозера, в итоге которого  выяснил, что тягового усилия, развиваемого бульдозером, достаточно для выполнения работы в заданных условиях. Произвел расчет механизма управления отвалом; определил усилие, действующее на него при возникновении случайных нагрузок. По полученным данным выбрал гидроцилиндр подъема отвала, а также гидронасос, который будет обеспечивать бесперебойную работу механизма управления отвалом.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Алексеева Т. В., Артемьев К. А., Бромберг А. А. Дорожные машины. Часть 1. Машины для земляных работ. - М.,: Машиностроение, 1972. - 504 с.

Шнейдер В.А. Скреперы, бульдозеры, грейдеры. - М.,: Высшая школа, 1968.- 264 с.

Справочник конструктора дорожных машин. /Ред. И. П. Бородачев. – М.,: Машиностроение, 1965. – 723 с.

  1.  Основные положения расчета объемного гидропривода: Методические указания по курсовому и дипломному проектированию / Сост. Н.С.Галдин, Э.Б.Шерман; СибАДИ. – Омск, 1988. – 32 с.
  2.  Элементы объемных гидроприводов строительных и дорожных
    машин и их выбор при курсовом и дипломном проектировании,
    Часть
    I; Насосы и гидродвигатели: Методические указания /
    Сост.: Т.В.Алексеева, В.С.Башкиров, Н.С.Галдин; СибАДИ.                   - Омск, 1983. - 30 с.
  3.  Машины для земляных работ. Атлас конструкций. Учебное пособие для ВУЗов. /Ред. И. П. Бородачев. – М.,: Машиностроение, 1968. – 135 с.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

2817. Экономика промышленности 694 KB
  Рассмотрены экономические вопросы организации производства: формирование основного и оборотного капитала, себестоимость, цены продукции, основы налогообложения, общественные формы организации производства.
2818. Олiйно-жирова галузь України 307.04 KB
  Згідно підсумковим даним Держкомстату України, виробництво насіння соняшнику в 2009 році зменшилося в порівнянні з 2008 роком за рахунок зменшення збиральніх площ на 2 % і врожайності на 0,1 ц/га. Валовий збір насіння соняшнику за підсумками року склав 6,36 млн. тонн, що на 2,5 % нижче врожаю 2008 року.
2819. Градостроительные нормы, их соблюдение и использование при реконструкции. 25.5 KB
  Градостроительные нормы, их соблюдение и использование при реконструкции. Нормативные требования, предъявляемые к городской территории, и их соблюдение при реконструкции. Вопросы развития застройки, реконструкции застройки регламентируются градостро...
2820. Методика составления рейтинга надежности банков 28.76 KB
  Методика составления рейтинга надежности банков C разрешения автора Профиль (№20(92) от 01.06.1998) приводит более подробное изложение методики к.э.н. В.С.Кромонова. Параметры баланса В качестве исходных данных для составления рейтинга испол...
2821. Современные требования к жилью 90.5 KB
  Современные требования к жилью Качество жилых зданий, сооружений, систем инженерного оборудования и городских территорий Жилище — квартиру, дом, окружающую его территорию — рассматривают как части системы человек — среда обитания. И...
2822. Топливо–измерительные комплексы. Расходомеры 619.54 KB
  Назначение топливо- измерительных комплексов На большинстве самолетов устанавливаются две системы. Одна включает устройства для измерения количества топлива в баках, управления порядком заправки его на земле и выработки в полете, другая...
2823. Инженерное оборудование городских территорий 32 KB
  Инженерное оборудование городских территорий Классификация систем инженерного обеспечения города Инженерные коммуникации бывают подземными, наземными и надземными. К подземным инженерным сетям относятся трубопроводы, кабели и коллекторы. Используютс...
2824. Производственный менеджмент 1.69 MB
  Экономика производства Экономика производства – отрасль знаний, изучающая теорию и практический опыт хозяйствования производственных предприятий. Она включает рассмотрение широкого спектра факторов, участвующих в сфере производства и реали...
2825. Особенности сложившейся застройки разных периодов строительства 27.5 KB
  Особенности сложившейся застройки разных периодов строительства. Характеристика застройки разных периодов с позиций необходимости и возможности ее реконструкции. Результаты и социально-экономический эффект реконструкции сложившейся застройки. Особен...