Скрепер полуприцепной

 

Федеральное агентство железнодорожного транспорта (РОСЖЕЛДОР)

Сибирский государственный университет путей сообщения

Кафедра Механизация путевых, погрузочно-разгрузочных и строительных работ











Курсовой проект по дисциплине

²Строительные и дорожные машины²

Скрепер полуприцепной




Разработал

студент гр. 07-М-38

Войкин С.В.

Руководитель

доцент

Куликова Е.Г.





Содержание


1. Назначение, схема общего устройства, описание работы машины

. Описание гидравлической схемы машины

. Определение основных параметров машины

. Определение основных параметров рабочего органа

. Расчет несущей способности и жесткости рамы рабочего органа

. Определение эксплуатационной производительности скрепера

. Список литературы

Приложение

гидравлическая схема жесткость рама скрепер


1. Назначение, схема общего устройства, описание работы машины


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

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

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


Рисунок 1 - Полуприцепной скрепер

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

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

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

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

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


2. Описание гидравлической схемы машины


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

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



Управление заслонкой осуществляется цилиндрами Ц3, Ц4. Путь жидкости:


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



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


3. Определение основных параметров машины


Вес грунта bг позволяет нам определить вместимость ковша q:


(1)


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



Вес скрепера bc равен:


,(2)


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

Тогда вес груженого скрепера :


(3)


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


,(4)


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

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

Габаритная ширина скрепера


,(5)


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

мм.

Соотношение между длинной и высотой ковша принимаем


H/L = 0,8.(6)


Длину предварительно найдем из соотношения:

.(7)


С учетом (6):

Тогда


(8)

м.


Принимаем L = 2,0 м.

Тогда из соотношения (6):= 1,6 м.

Принимаем H = 1,6 м.

Высота задней стенки принимается:


.(9)

м.


Радиус дугообразной заслонки:


.(10)

м.


Окончательно принятые размеры:

ширина ковша В = 3400 мм

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

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


(11)

Н.


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

Размеры шины, мм

наружный диаметр 2220±34

ширина профиля 762±24

статический радиус 1015±17

масса шины, кг 760

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

нагрузка на шину, кН 155,50

Скорости основных движений

Скорость движения при заполнении, м/с;


V1=0,7·V.(12)



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

Скорость при разгрузке,


(13)

Скорость холостого хода,

(14)


Внешние сопротивления, законы их изменения

Суммарное сопротивление на заключительной стадии наполнения ковша:


, (15)


где - WР - сопротивление резанию; WH - сопротивление наполнению ковша; - сопротивление перемещения призмы волочения; WF - сопротивление перемещению груженого скрепера.

Сопротивление резанию:


(16)


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


Н.


Сопротивление наполнению ковша:


,(17)

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

(18)


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


,(19)


м2.

Н.


tg j 0 , (20)


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

Н.

Сопротивление перемещения призмы волочения:


,(21)


где VП - объем призмы волочения, м3,


,(22)

м3.

Н.

Сопротивление перекатыванию скрепера:


(23)


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

Н.

Выбор тягача и толкача

Толкач подобран правильно, если соблюдаются два условия:


,(24)

,(25)


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


().


Построение кривой буксования

Кривую буксования построим пользуясь эмпирической зависимостью:


,(26)

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


,(27)


Полученные значения сведем в таблицу 1.


Таблица 1 - Значения


Условия выбора тягача и толкача:


1. ,(28)

. ,(29)


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



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

Рисунок 2 - Кривая буксования


4. Определение основных параметров рабочего органа


Выполнена эскизная компоновка, исходными данными являются:

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

Рекомендуется выполнение следующих положений:

равенство колеи передней и задней осей;

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

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

Расчет приводов рабочих органов

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

Расчетная схема показана на рисунке 2.


Рисунок 3- Расчетная схема полуприцепного скрепера


Исходными данными являются известные силы: Gтяг = 118,7 кН; Gк+г = 318,7 кН; Gр = 7 кН.

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

Уравнения связи между неизвестными:


,(30)

,(31)

,(32)


кН;

кН.

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


(33)

(34)

(35)


Уравнения равновесия тягача:


(36)

(37)

(38)


Уравнения равновесия тяговой рамы:


(39)

(40)

(41)


Рисунок 4 - Схема сил, действующих на тягач

Рисунок 5 - Схема сил, действующих на тяговую раму скрепера


:

:

:

:

:

:

:

:


:

Из уравнений (27-35):

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

Расчет механизма подъема и опускания ковша

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

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

Из уравнений (33-41):

кН.

Диаметр гидроцилиндров:


,(42)


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


м,


Принимаем 2 гидроцилиндра со следующими параметрами:

Диаметр поршня, мм Dц = 100;

Диаметр штока, мм dшт = 60;

Ход поршня (штока), мм Хшт = 800;

Расчет механизма управления заслонкой

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


Рисунок 6 - Схема сил действующих на заслонку

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


,(43)


где GЗАС - сила тяжести заслонки, GЗАС = 4 кН; GГ - сила тяжести грунта, находящегося в заслонке.

Плечи сил берем из прототипа.

Приближенно вес грунта в заслонке GГ можно найти из выражения:


,(44)


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

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



Выбор гидроцилиндра проводим по усилию:


(45)


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

диаметр поршня D = 70 мм;

диаметр штока d = 32 мм;

ход штока L = 640 мм;

номинальное давление в гидролинии p = 16 МПа.

Механизм разгрузки

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


Рисунок 7 - Расчётная схема к определению механизма разгрузки


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


,(46)


Сила трения грунта о днище ковша Fд, кН:


,(47)


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

кН.

Сила трения грунта о боковые стенки ковша Fб, кН:


,(48)


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


кН.


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


,(49)


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

Сила инерции Fj, кН:


,(50)


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

кН.

кН.


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


,(51)

м.


По формуле (23) подбираем гидроцилиндр:


м.


Принимаем два гидроцилиндра [2] со следующими параметрами:

Диаметр поршня, мм Dц = 90;

Диаметр штока, мм dшт = 50;

Ход штока, мм Хшт=840.


5. Расчет несущей способности и жесткости рамы рабочего органа


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


,(52)


где Мх - момент от силы Fш, кН?м;

,(53)

Расчётная схема представлена на рисунке 8.


Рисунок 8 - Расчетная схема


кН?м, Му - момент от силы Rш, кН;


,(54)


кН?м, Wx, Wy - моменты сопротивления сечения относительно оси х и у, м3;


,(55)


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


,(56)

м4,

м3,


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


,


Условие выполняется, следовательно, расчёт сделан, верно.

Сечение 2-2 проверяется на прочность от крутящего момента:

Условие расчёта прочности на кручение ?кр, МПа:


,(57)


где Мкр - крутящий момент, кН?м:


;(58)

кН?м.


- моменты сопротивлений сечения , м3;


, (59)


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

м3.


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


.


Условие выполняется, прочность достаточна.


6. Определение эксплуатационной производительности скрепера


Производительность эксплуатационная скрепера ПЭ, м3/ч:


ПЭ=,(60)


где kH - коэффициент наполнения ковша, (kH = 0,9); kB - коэффициент использования по времени, (kB = 0,85); kP - коэффициент разрыхления грунта, (kP = 1,2); ТЦ - продолжительность рабочего цикла, с.


ТЦ =, (61)


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

Длина пути наполнения ковша:

,(62)


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



где - толщина стружки в начальный момент резания, м ( = 0,3 м).

Длина пути разгрузки ковша:


,(63)


где - толщина отсыпаемой стружки, принимаем из условия наиболее полного уплотнения грунта колесами скрепера.

Длинна пути порожнего хода:


,(64)


ТЦ =.

По формуле (60):

ПЭ=

Сменная производительность:

,(65)


t- продолжительность смены, t= 8 ч.

.


Список литературы


1. Курсовой и дипломный проекты. Требования к оформлению СТП СГУПС 01.01.2000. С 44.

. Проектирование землеройно-транспортных машин. Методические указания. Новосибирск. 2003. 39с.

. Забегалов Г.В., Ронинсон Э.Г., Бульдозеры и скреперы. М., 1986. 303с.

. Машины для земляных работ. Гаркави Н.Г. М., 1982. 333с.

. Строительные машины. Задания и методические указания к лабораторным и практическим занятиям. Новосибирск. 1997. 43с.

. Дорожные мащины. Часть 1. Машины для земляных работ./ Т.В. Алексеева, К.А. Артемьев, А.А. Бромберг и др. М., 1972. 504 с.


Приложение


Эскизная компоновка прицепного скрепера с принудительной разгрузкой


Кривая буксирования




Федеральное агентство железнодорожного транспорта (РОСЖЕЛДОР) Сибирский государственный университет путей сообщения Кафедра Механизация путевых, погрузочн

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2018 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ