Курсовая работа по дисциплине:
Строительные машины
Разработка рабочего оборудования одноковшового погрузчика
ЗАДАНИЕ
тема: Расчет рабочего оборудования строительно-дорожной машины и технологической схемы выполнения работ
Исходные данные
Машина: рыхлитель; кусторез; корчеватель; бульдозер (поворотный отвал; неповоротный отвал); скрепер; автогрейдер; экскаватор (прямая лопата); экскаватор (обратная лопата); драглайн; погрузчик; каток; автогудронатор; асфальтоукладчик; роторный снегоочиститель; роторный экскаватор; траншейный экскаватор;
Выполняемые работы: разработка выемки; возведение насыпи; планировочные работы; уплотнение грунта; рыхление; рытье котлована (траншеи); разработка забоя; укладка асфальтобетонной смеси; розлив битума;
Размеры разрабатываемого участка:
длина – ширина – высота (глубина):
Грунт: песок; супесь; суглинок; гравий; глина; сланцы;
Введение
Одноковшовыми погрузчиками называют самоходные подъемно-транспортные машины, у которых основным рабочим органом служит ковш, установленный на конце подъемной стрелы. Зачерпывают насыпной груз ковшом, опущенным вниз, при движении погрузчика вперед в сторону штабеля. Разгружают погрузчик после перемещения его к загружаемому транспортному средству и подъема ковша вверх.
Одноковшовые погрузчики в основном предназначены для погрузки на транспортные средства (автомобили-самосвалы и полувагоны) сыпучих и кусковых грузов и прежде всего заполнителей (песка, гравия, щебня), а также грунта, строительного мусора, каменного угля, кокса и др.
При установке специальных ковшей (на погрузчиках грузоподъемностью свыше 1,5 т) их также применяют для перегрузки скальных пород, разработки и погрузки гравийно-песчаных материалов в карьерах, а при больших грузоподъемностях — и материковых грунтов I—II категории.
Когда вместо ковша устанавливают разное сменное оборудование, погрузчики выполняют ряд вспомогательных работ: монтажных, зачистных, планировочных, снегоуборочных и др.
Исходные данные
разрабатываемый грунт  =1400…1600 
производительность погрузчика 
номинальная грузоподъемность  =2т
Выбор базового трактора.
Ориентировочно масса погрузчика (т)
 [1]
q=0,2 – для гусеничных погрузчиков [1]
Масса базового трактора (т)
 [1]
 - коэффициент; =1,25…1,35 [1]
Подбираем базовый трактор ДТ-75Б-C2 по значению  (таблица 3, стр.90 [1])
Мощность двигателя, кВт(л.с.)55(75)
Скорость, 
вперед 3 – 10,5
назад 3,5 – 4,5
Габаритные размеры, мм
длина 5715
ширина 2048
высота 2034
Номинальная вместимость коша ( )
 [1]
- плотность материала; 
 - коэффициент наполнения ковша; =1,25
Расчет производительности
Теоретическая производительность ( )
 [3]
 - коэффициент заполнения ковша;  =0,5÷1
 - коэффициент разрыхления материала; =1,25
 - время рабочего цикла, с
 [2]
 - коэффициент учитывающий совмещение операций; =0,85÷0,9
 - время подъема/опускания ковша; =20с
 - время передвижения погрузчика; =30с
 - время зачерпывания материала; =20с
 - время разгрузки; =5с
 - время поворота; =20с
 - время, затрачиваемое на управление машиной; =10с
Эксплуатационная производительность ( )
 [3]
 - время работы за смену с учетом технического обслуживания и подготовке погрузчика к работе; =6,82
 - коэффициент использования в течении смены; =0,5÷0,8
При смене 8 часов производительность погрузчика ()
Производительность погрузчика может варьироваться в зависимости от разрабатываемого материала, времени рабочего цикла.
Расчет ковша
Принимаем ширину ковша исходя из ширины базового шасси
В=2100
Радиус поворота (м)
 [1]
 - относительная длина днища ковша; =1,45
 - относительная длина задней стенки; =1,15
 - относительная высота козырька; =0,13
 - относительный радиус сопряжения днища с задней стенкой; =0,37
 - угол между задней стенкой и днищем ковша; 
 - угол между плоскостью козырька и продолжением плоскости задней стенки; 
По расчетному радиусу поворота и оптимальным значениям относительных характеристик определяем основные параметры ковша:
- длина днища 
- длина задней стенки 
- высота козырька 
- радиус сопряжения 
- высота шарнира крепления к стреле 
- ширина зева ковша 
Угловые размеры углов:
- угол раствора между днищем и задней стенкой  ;
- угол наклона боковых стенок относительно днища  ; 
- угол заострения режущих кромок  ; 
- угол между задней стенкой и козырьком  ;
Толщина основного листа ковша (мм)
 [3]
Меньшие значения коэффициента следует применять для погрузчиков больших типоразмеров, и наоборот
Тяговый расчет
Напорное усилие по мощности двигателя (Н)
 [1]
 - мощность двигателя, кВт
 - К.П.Д. трансмиссии; =0,88
 - скорость погрузчика; =0,91
 - коэффициент сопротивления качению; =0,06÷0,1
 - вес погрузчика; 
Максимальное напорное усилие с учетом увеличения крутящего момента двигателя (Н)
 [3]
 - коэффициент перегрузки двигателя; =1,1÷1,15
 - буксование движителей; =0,2
Наибольшее напорное усилие по сцепному весу (Н)
 [3]
 - коэффициент сцепления; =0,9
Определение сопротивлений внедрению ковша материал
Условие движения
 [2]
Общее сопротивление внедрению ковша в материал (Н)
Сопротивление, возникающее на передней режущей кромке и на кромках боковых стенок ковша (Н)
 [2]
 - сопротивление резанью; =0,02МПа
 - коэффициент учитывающий сопротивление на кромках боковых стенок ковша; =1,1
 - ширина кромки ковша
 - глубина внедрения ковша; =0,7
Сопротивление от трения между материалом и внутренними поверхностями днища и боковых стенок ковша (Н)
 [2]
 - коэффициент учитывающий трение материла о боковые стенки ковша;=1,04
- коэффициент трения материала о ковш; =0,4
 - сила зависящая от веса материала  в объеме призмы  и от давления со стороны материала, находящегося за пределами призмы (Н)
 [2]
 - угол естественного откоса материала; 
Сопротивление между днищем коша и основанием штабеля (Н)
 [2]
 - коэффициент учитывающий положение ковша при внедрении, при полном опирании днища ковша на основание штабеля; =1
- коэффициент трения между днищем ковша и основанием штабеля; =0,3÷0,4
 - вес ковша с грунтом;
Проверка условия движения
условие выполняется
В конце внедрения при повороте ковша для зачерпывания материала необходимо преодолеть силу Т сопротивления сдвигу материала по плоскости сдвига  (Н)
 [2]
 - коэффициент внутреннего трения материала по поверхности сдвига; =0,5
 - удельное сопротивление сдвигу материала; =0,02МПа
 - площадь сдвига, 
 - пассивный отпор штабеля при отсутствии подпора материала в заднюю стенку ковша (подпор недопустим, так как увеличивает усилие внедрения)
Решая систему уравнений  относительно Т, получим
 [2]
Определение параметров усилий и скоростей
Усилие на штоке цилиндра поворота ковша (Н)
 [3]
 - выглубляющее усилие на комке ковша; =T=37900Н
- коэффициент запаса, учитывающий потери на трении в шарнирах рычажной системы, гидроцилиндрах, потере в гидросистеме; =1,25
 - вес ковша;
 - число гидроцилиндров механизма поворота ковша;=2
 - мгновенное передаточное отношение механизма погрузочного оборудования при усилии
 [3]
 - то же, при весе ковша
 [3]
Усилие на штоке гидроцилиндра механизма подъема стрелы (Н)
 [1]
 =2.29м
 =1,4м
 =0,2
 =0,6м
 - вес подвижной части оборудования;
 - усилие гидроцилиндра механизма поворота ковша без учета коэффициента запаса; 
 - число гидроцилиндров механизма подъема стрелы;=2
Скорости движения поршней гидроцилиндров
Средняя скорость поршней гидроцилиндров поворота ковша () для положения внедрения
 [3]
 - коэффициент снижения рабочей скорости в процессе внедрения; 
- коэффициент совмещения; 
 - скорость движения погрузчика,  ; 
Средняя скорость поршней гидроцилиндров подъема стрелы ()
 [3]
 - средняя линейная скорость подъема стрелы, отнесенная к шарниру рабочего органа; 
 - ход поршня гидроцилиндра подъема стрелы; 
 - длина стрелы; 
 - угол поворота стрелы; 
Определение параметров гидросистемы
Диаметры исполнительных гидроцилиндров (м)
 [4]
- усилие на штоке, Н
 - механический К.П.Д. гидропривода; 
 - расчетное давление рабочей жидкости, МПа; 
 - номинальное давление гидросистеме, МПа; 
  [4]
Принимаем диаметры из стандартного ряда  ,
Диаметр штока принимаем исходя из диаметров цилиндров и параметра   , 
Рабочее давление жидкости (МПа) для принятого диаметра
 [4]
Расход жидкости подводимой в цилиндр ( )
 [4]
 - скорость движения поршня,
 - объемный К.П.Д. гидропривода, для новых гидроцилиндров с манжетными уплотнениями;
Полны расход ()
Расчетный рабочий объем гидронасоса ( )
 - номинальная частота вращения вала насоса,  ; 
 - объемный К.П.Д. гидронасоса; 
Принимаю два аксиально – поршневых насоса типа МНА:
рабочий объем  125
номинальное давление (МПа) 20
частота вращения ( ) 1500
объемный К.П.Д. 0,95
полный К.П.Д. 0,91
масса (кг) 93
Действительная подача насоса ( )
Рабочая жидкость
марка ВМГЗ
плотность при  С( ) 860
кинематическая вязкость при С ( ) 0,1
температурный предел применения ( ) -40÷ +65
Жидкость выбрана исходя из условии применения при отрицательных температурах
Гидрораспределитель
Принимаю два трехпозиционных реверсивных золотника с соединением нагнетательной линии со сливом и запертыми полостями гидроцилиндров
типоразмер 64БГ74-25
расход жидкости ( ) 140
давление номинальное (МПа) 20
внутренние утечки, не более () 0,3
Предохранительный клапан БГ52-17А
расход () 400
давление номинальное (МПа) 5-20
масса (кг) 38
количество в системе 2
Выбор двух клапанов вызван конструктивными особенностями гидросистемы погрузчика:
- установка в напорной магистрали для защиты насоса от перегрузки
- установка в сливной магистрали для предохранения от повышения давления при засоре фильтра гидросистемы
Фильтр
тип 1.1.40-25
тонкость фильтрации (мкм) 25
номинальный расход ( ) 160
давление номинальное (МПа) 0,63
количество в системе 2
Объем гидробака ( )
Принимаю по рекомендациям ГОСТ 16770-85 объем гидробака 1000
Расчет диаметров гидролиний (м)
Q – расход жидкости на рассматриваемом участке ( )
 - допустимая скорость движения рабочей жидкости в трубопроводе на рассматриваемом участке:
- для всасывающего трубопровода 
- для сливного 
- для напорного при  и  
всасывающий трубопровод
сливной трубопровод
 ;  ;
напорный трубопровод
 ;  ;
Из стандартного ряда по ГОСТ 8732-82 и ГОСТ 8734-82 окончательно принимаем следующие диаметры (мм):
всасывающий трубопровод =67
сливной трубопровод =56
 =56
 =12
напорный трубопровод =36
 =36
 =12
По принятому диаметру действительная скорость движения жидкости в трубопроводах ( ):
всасывающий трубопровод
сливной трубопровод
 ;  ;
напорный трубопровод
 ;  ;
Устойчивость одноковшовых погрузчиков
Продольную устойчивость погрузчика рассчитывают относительно передней и задней оси опрокидывания. Погрузчик располагают так, чтобы его продольная ось была перпендикулярна линии наибольшего склона.
Продольная устойчивость характеризуется предельными углами подъема и уклона, на которых может стоять заторможенный погрузчик под действием силы тяжести, не опрокидываясь.
Определение предельных углов продольной статической устойчивости на подъем
 [3]
Определение предельных углов продольной статической устойчивости на уклон
 [3]
 ; - координаты центров тяжести;=2434мм;=1217мм
 - продольная база; =3806мм
 - межосевое расстояние от ведущей звездочки до заднего опорного катка; =663мм
Заключение
В данной работе был произведен подробный тяговый расчет погрузчика. Была определена производительность погрузчика, определены усилия в конструкциях рабочего оборудования и спроектирован гидропривод, а так же выбраны все основные элементы гидропривода.
Список использованной литературы
1. Проектирование машин для земляных работ /Под ред. А.М. Холодова. –Х.: Вища шк. Изд – во при Харьк. ун – те, 1986. – 272с.
2. Проектирование и расчет перегрузочных машин (погрузчики и виброразгрузчики). Векслер В.М., Муха Т.И. Л., «Машиностроение». 1971 г. 320 стр. Табл. 34. Илл. 169. Библ. 40 назв.
3. Базанов А.Ф., Забегалов Г.В. Самоходные погрузчики. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1979. – 146 с., ил
|