Назначение, область применения и виды скреперов. Выбор основных параметров скрепера, тяговый расчет и баланс мощности. Определение нагрузок, действующих на скрепер и усилий в гидроциклах подъема ковша и заслонки. Охрана труда, метрология и стандартизация.
Для выполнения наиболее трудоемких земляных работ в строительстве широко применяются бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, экскаваторы, автосамосвалы и другие машины. Поэтому для обеспечения строительного процесса наряду с землеройными машинами требуются специализированные машины для транспортирования грунта с помощью которых можно было бы уменьшить затраты на постройку автодороги, одной из таких машин является скрепер. Скреперы применяются в основном для постройки полотна дорог, планирование строительных площадок, на земляных работах на легких и средних грунтах, при перевозке грунта по бездорожью или грунтовым дорогам на расстояние от 0,15 до 5 км с его выгрузкой на значительной площади. 1.2) различают скреперы прицепные I к гусеничным или колесным тракторам и тягачам; полуприцепные II одноосные, передающие часть нагрузки двухосному колесному тягачу, колесному или гусеничному трактору; самоходные III пневмоколесные или гусеничные, у которых тягач и скрепер представляют собой единую машину и использование тягача без скрепера невозможно; самоходные скреперные поезда IV, состоящие из двух или более скреперных агрегатов. По способу разгрузки ковша бывают скреперы со свободной (самосвальной) разгрузкой вперед или назад; с полупринудительной разгрузкой; принудительной разгрузкой.Необходимую силу тяги для заполнения ковша определяют по формуле Петерса: , где W1 - сопротивление грунта резанию, КН; Сопротивление грунта резанию W1, КН, определяется по формуле: , где KP - коэффициент сопротивления грунта резанию, КН/м2 (стр.78 /7/); Сопротивление перемещению груженого скрепера W2, КН, определяется по формуле: , где GC - вес скрепера, КН; Вес грунта в ковше GГР, КН, определяется по формуле: , где KH - коэффициент наполнения ковша, определяемый по таблице 2.5 /6/; Сопротивление наполнению ковша скрепера W4, КН, определяется по формуле: , где - сопротивление от силы тяжести поднимаемого столба грунта, КН, , - сопротивление от сил трения, КН, , x - коэффициент, учитывающий внутреннее трение грунта, по рекомендации /6/ x=0,37…0,44.При определении номинальной мощности N, КВТ, двигателя скрепера определяющим режимом работы является установившееся движение груженого скрепера по горизонтальной поверхности. , где 1,1 - коэффициент, учитывающий потери мощности на привод вентилятора, сопротивление на всасывание, выхлоп и другие факторы;Движение скрепера осуществляется под воздействием силы тяги на ведущих колесах , а также толкающей силы . На ножевую систему скрепера действуют сопротивление копанию грунта , нормальная реакция грунта на нож . Рисунок 4.1 - Нагрузки, действующие на скрепер.Для определения силы, развиваемой гидроцилиндрами подъема ковша, составим уравнение моментов относительно шарнира крепления боковых тяг (точки О), в результате чего получим формулу(1.39)[3]: где - вес ковша с грунтом (вес ковша принимаем равным 341,6 КН),КН; Горизонтальная составляющая сопротивления копанию для данного расчетного положения определяется по формуле (1.41)[3]: . Вертикальная составляющая сопротивления копанию определяется по формуле (1.41)[3]: Усилия, действующие на гидроцилиндры задней стенки равны: где - количество гидроцилиндров задней стенки; сила трения грунта о боковые стенки, которая определяется по формуле (1.48)[3]: . где - сила, действующая со стороны грунта в ковше на боковую стенку, которая определяется по формуле (1.49)[3]: где - высота боковой стенки ковша, м;У скрепера данной конструкции радиус вращения заслонки больше радиуса ее кривизны , следовательно, при открывании заслонки она смещается внутрь ковша и испытывает пассивное давление со стороны грунта. Определяем усилия при открывании заслонки из уравнения моментов относительно точки О подвеса заслонки (рисунок 4.3): Рисунок 6.3 - Расчетная схема для определения усилия в гидроцилиндре при открывании заслонки В результате чего получим формулу(1.52)[3]: . где - количество гидроцилиндров заслонки; нормальная сила, действующая на заслонку со стороны грунта в ковше, которая определяется по формуле (1.53)[3]: . где - коэффициент бокового давления, (табл.1.1)[3]Для расчета размера пальца примем его за брус, закрепленный на двух опорах, на который действует сила Sп, со стороны гидроцилиндра, которая вызывает изгибающие моменты, т.к. изгибающий момент действует в плоскости , проходящей через главную центральную ось, то вид нагрузки будет прямым изгибом. Длина пальца l=0,12 м , сила приложена в середине пальца.Мужчины не моложе 18 лет, прошедшие соответствующую подготовку, имеющие профессиональные навыки, удостоверение на право управления скрепером, перед допуском к самостоятельной работе должны пройти: обязательные предварительные (при поступлении на работу) и периодические (в течении трудовой деятельности) медицинские осмотры (обследования) для признания годными к выполнению работ в порядке, установленном Минздравом Беларуси; Машинисты обязаны соблюдать требования безопасности труда для обеспечения защиты от воздействия опасных и вредных производственных факторов, связанных
План
Содержание
Введение
1. Назначение,область применения и классификация скреперов
2. Анализ научно-технической литературы и патентный обзор
3. Выбор и расчет основных параметров скрепера
3.1 Тяговый расчет скрепера
3.2 Баланс мощности
4. Расчеты на прочность
4.1Определение нагрузок, действующих на скрепер
4.2Определение усилий в гидроцилиндрах подъема ковша
4.3Определение усилий в гидроцилиндрах заслонки
4.4 Расчет пальца
5. Охрана труда
6. Метрология и стандартизация
Список использованных источников
Введение
В строительстве, гидромелиорации, на открытых горных разработках массовые земляные работы занимают одно из ведущих мест. По мере возрастания сложности сооружений, масштабов промышленного, гражданского, транспортного строительства, развития добывающей промышленности объемы таких работ непрерывно увеличиваются. Быстрыми темпами совершенствуются техника и технология производства земляных работ.
Для выполнения наиболее трудоемких земляных работ в строительстве широко применяются бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, экскаваторы, автосамосвалы и другие машины. Наибольший объем таких работ приходится на строительство автомобильных дорог при возведении земляного полотна от качества, которого зависят эксплуатационная надежность дороги, ее устойчивость и долговечность. Данный процесс составляет до 80% всего объема земляных работ, что предполагает большие затраты и является наиболее дорогой операцией при сооружении автомобильной дороги. Поэтому для обеспечения строительного процесса наряду с землеройными машинами требуются специализированные машины для транспортирования грунта с помощью которых можно было бы уменьшить затраты на постройку автодороги, одной из таких машин является скрепер. Перед конструкторами землеройных и землеройно-транспортных машин возникают новые, все более сложные задачи по осуществлению технического прогресса в данной отрасли машиностроения.
Задача конструктора - создать машину, обеспечивающую выполнение определенного технологического процесса и обладающую лучшими технико-экономическими показателями по сравнению с существующими машинами (устройствами, приспособлениями) аналогичного назначения. Объем работы и сложность поставленной задачи зависят от того, проектируется ли новая машина с оригинальным принципом действия или модернизируется ранее выпускавшаяся, поручено ли конструктору проектирование всей машины или отдельного ее узла, является ли машина обособленной единицей или частью механизированного комплекса, а также от того, в какой мере изучены условия работы и технологический процесс. Для успешного ее решения, в первую очередь, необходимо знать современное состояние, пути и перспективы развития не только данной отрасли техники и технологии, но и смежных отраслей, продукция которых привлекается при комплектовании сложных машинных агрегатов, какими являются машины для земляных работ.
1. Назначение и область применения
Скрепер - землеройно-транспортная машина, приводимая в движение тягачом или собственным двигателем и предназначенная для послойного срезания грунта, транспортирования и его загрузки с последующим разравниваем и уплотнением.
Скреперы применяются в основном для постройки полотна дорог, планирование строительных площадок, на земляных работах на легких и средних грунтах, при перевозке грунта по бездорожью или грунтовым дорогам на расстояние от 0,15 до 5 км с его выгрузкой на значительной площади.
Скреперы используются при разработке грунтов до четвертой категории включительно. Чтобы облегчить копание скрепером, тяжелые грунты предварительно разрыхляют рыхлителями, бульдозерами с зубьями на отвале или плугами. Скреперы не рекомендуются использовать на вязких и липких грунтах. Для повышения коэффициента наполнения ковша скрепера применяется толкачи.
Рабочий процесс скрепера и состоит из следующих операций: набор грунта, транспортирование груженого скрепера, разгрузка, транспортирование порожнего скрепера к забою.
Рисунок 1.1 - Скрепер
Скреперы классифицируют по следующим основным признакам.
По способу передвижения (рис. 1.2) различают скреперы прицепные I к гусеничным или колесным тракторам и тягачам; полуприцепные II одноосные, передающие часть нагрузки двухосному колесному тягачу, колесному или гусеничному трактору; самоходные III пневмоколесные или гусеничные, у которых тягач и скрепер представляют собой единую машину и использование тягача без скрепера невозможно; самоходные скреперные поезда IV, состоящие из двух или более скреперных агрегатов.
По емкости ковша различают скреперы малой емкости - до 3 м ; средней емкости - свыше 3 до 10 м ; большой емкости - свыше 10 м .
По способу загрузки ковша различают скреперы, загружающиеся под воздействием силы тяги при движении машины; с механизированной (элеваторной) загрузкой.
По способу разгрузки ковша бывают скреперы со свободной (самосвальной) разгрузкой вперед или назад; с полупринудительной разгрузкой; принудительной разгрузкой.
Свободную (самосвальную) разгрузку ковша применяют на скреперах малой емкости. При такой разгрузке ковш скрепера крепят шарнирно к раме. Ковш разгружается опрокидыванием вперед или назад с помощью канатного или гидравлического привода под действием силы тяжести. Преимущества скреперов со свободной разгрузкой - простота конструкции, а недостаток -неполная разгрузка ковша при работе на влажных и липких грунтах.
Полупринудительную разгрузку используют главным образом на скреперах средней емкости. Ковш скрепера состоит из двух боковых стенок, которые выполнены заодно с задней частью рамы скрепера. Днище и задняя стенка ковша представляют собой единую жесткую конструкцию и крепят шарнирно к боковым стенкам. При разгрузке ковша днище и задняя стенка специальным механизмом поворачивается вперед, а боковые стенки остаются неподвижными. Грунт разгружается из ковша под действием задней стенки, днища и силы собственной тяжести, высыпается перед ковшом и разравнивается ножом и днищем ковша.
Недостаток скреперов с полупринудительной разгрузкой - неполная разгрузка ковша при работе на влажных и липких грунтах.
Принудительную разгрузку применяют на скреперах средней и большой емкости. Заднюю стенку ковша выполняют подвижной, и ковш разгружается выдвижением задней стенки вперед. Грунт высыпается впереди ножа. Принудительная разгрузка - самая надежная, так как ковш полностью разгружается даже при работе скрепера на влажных и липких грунтах.
Принудительную разгрузку применяют на скреперах средней и большой емкости. Заднюю стенку ковша выполняют подвижной, и ковш разгружается выдвижением задней стенки вперед. Грунт высыпается впереди ножа. Принудительная разгрузка - самая надежная, так как ковш полностью разгружается даже при работе скрепера на влажных и липких грунтах.
П о с и с т е м е у п р а в л е н и я различают скреперы с канатным и гидравлическим управлением.
У скреперов с канатной системой управления подъем ковша производится принудительно, а опускание ковша и заглубление ножа в грунт - под действием его силы тяжести.
У скреперов с гидравлической системой управления ковш поднимают и опускают с помощью гидравлических цилиндров.
Гидравлическая система управления по сравнению с канатной отличается принудительным заглублением ковша в грунт, более надежной и легкой работой.
Рисунок-1.2 Типы скреперов
2. Анализ научно-технической литературы и патентный обзор. Рессора на заднем бампере
Агрегат работает следующим образом. При ударе отвала 6 о пакет упругих пластин 10 амортизируется удар, а серьги 11 поворачиваются вниз. При этом отвал 6 входит в контакт с пакетом пластин 10 всей площадью наружной пластины пакета, что и обеспечивает площадочный контакт отвала с амортизирующими элементами.
Рисунок 2.1 - Скреперный агрегат
Рисунок 2.2 - Вид А рис. 8.9
Рисунок 2.3 - сечение Б-Б на рис. 8.10
Такой буфер обеспечивает повышение долговечности скреперного агрегата за счет адаптации кривизны пакета упругих пластин к кривизне поверхности отвала, вследствие чего контакт между ними осуществляется по плоскости, а это приводит к снижению давлений, действующих на отвал, и, следовательно, к снижению деформаций и износа отвала. Кроме того, обеспечивается гашение ударных нагрузок в широком диапазоне и передача усилий на наиболее жесткие части отвала.
3. Выбор и расчет параметров скрепера
Главным параметром скрепера является геометрическая вместимость ковша. Ряд других параметров являются основными. Параметры скреперов регламентируют ГОСТ 10055-75, ГОСТ 5738-73.
Важными характеристиками скрепера также являются радиус поворота, максимальный угол подъема, показатели устойчивости, т.е. основные характеристики технического уровня машины.
Основные параметры скрепера определяем в зависимости от главного параметра, которым является геометрическая емкость ковша.
Ширину ковша определяем по формуле (236)[2]:
где - колея колес тягача, [5];
- ширина пневматической шины, [5];
- зазор между ходовыми устройствами тягача и стенкой траншеи при разработке скреперами траншей , = 30...60 мм(стр.279)[2].
.
Конструктивно принимаем .
Определим длину и высоту ковша по формуле (2.4)[1]:
Где - отношение длины ковша к его высоте, (таблица).
Принимаем =2570 мм, =1800 мм.
Рисунок 3.1 - Схема ковша скрепера и ступенчатой ножевой системы
Высоту заслонки ковша , принимаем не менее 0,8Н; задней стенки - (рисунок 3.1 ).
.
Для определения остальных параметров воспользуемся формулами в функции от геометрической емкости ковша (таблица 40)[2].
Вместимость ковша с " шапкой ": , Конструктивно принимаем .
