Расчет рабочего оборудования строительно-дорожной машины и технологической схемы выполнения работ. Выбор базового трактора, расчет производительности и конструкции ковша. Тяговый расчет, определение параметров усилий и скоростей, устройство гидросистемы.
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. 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.Была определена производительность погрузчика, определены усилия в конструкциях рабочего оборудования и спроектирован гидропривод, а так же выбраны все основные элементы гидропривода.
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-С2 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
- 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
Вывод
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 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.
