Землеройные машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

АТЫРАУСКИЙ ИНСТИТУТ НЕФТИ И ГАЗА

Факультет «Механический»

Кафедра «Строительство и стандартизация»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

на тему: «Землеройные машины»

Специальность: 5В072900 - Строительство

Группа: СГНХ - 11 р/о

Выполнил: студентка Мулдагалиева А.

Руководитель: старший преподаватель

Айманова Г.Р.

Атырау 2013

Содержание

Введение

1. Одноковшовые экскаваторы

1.1 Устройство экскаватора

1.2 Работа одноковшового экскаватора

1.3 Определение производительности одноковшовых экскаваторов

2. Многоковшовые экскаваторы

2.1 Устройство многоковшового экскаватора

2.2 Работа многоковшового экскаватора

2.3 Определение производительности многоковшового экскаватора

2.3.1 Определение мощности силовой установки

3. Прицепные колесные скреперы

3.1 Устройство и работа прицепных колёсных скреперов

3.2 Определение производительности скреперов

3.3 Определение мощности двигателя лебедки

4. Бульдозеры

4.1 Устройство и работа бульдозеров

4.2 Определение конструктивных параметров

4.3 Определение производительности бульдозера

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Землеройно-транспортными называют машины с ножевым рабочим органом, выполняющие одновременно послойное отделение от массива и перемещение грунта к месту укладки при своем поступательном движении. К этой группе машин относятся: бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдеры. Первые два типа машин, особенно бульдозеры, широко используются в промышленном и гражданском строительстве. Каждая модель землеройно-транспортной машины имеет индекс, включающий буквенные и цифровые обозначения. Две началь­ные буквы индекса ДЗ обозначает группу машин, последующие за ними цифры -- порядковый номер регистрации модели, буквы после цифровой части индекса -- порядковую модернизацию (А, Б, В, ...) и климатическое (северное С и ХЛ) исполнение машины. В индекс модернизированных самоходных скреперов кроме указанных выше букв могут быть включены буквы М и П. В индекс бульдозеров и скреперов с автоматизированной системой управления наличие последней обозначается цифрой 1, следующей через тире за основными цифрами индекса, а у модернизированных машин -- после букв, обозначающих модернизацию. В индекс автогрейдеров после указанных выше цифр и букв включаются через тире цифры 1, 2, 4, 6, обозначающие их модификации. Рабочий процесс ЗТМ цикличного действия состоит из операций отделения грунта от массива, его транспортирования к месту укладки, разгрузки и возвращения машины на исходную позицию. Грунт отделяют от массива гладкими или оснащенными зубьями ножами за счет тягового усилия тягача.

Все операции рабочего цикла ЗТМ непрерывного действия совмещаются во времени. При этом для копания используется землеройный рабочий орган, а для перемещения и отсыпки грунта - специальный транспортирующий орган в виде ленточного конвейера.

ЗТМ особенно эффективны на массовых разработках грунтов. Производительность машины при разработке грунта скреперами с дальностью возки 0,5…1,5 км составляет в среднем 5…40 тыс. м³ грунта 0,6…0,19 руб. и удельном расходе энергии 6…3,2 кВт·ч/м³. При работе бульдозеров с дальностью возки 50…100 м соответственно: 6…76 тыс. м³ грунта в год, 0,25…0,085 руб. на 1 м³ грунта и 2,4…1,6 кВт·м³. По этим показателям ЗТМ не уступают самой дешевой экскаваторной разработке грунта с его транспортированием по железной дороге. Для машин очень большой мощности производительность труда повышается в 2…2,5 раза, а стоимость разработки грунта снижается в 1,5…2 раза.

ЗТМ просты по конструкции и высокопроизводительны. Для управления требуется один водитель, дополнительные транспортные средства не нужны. Удельная производительность на водителя достигает 1000 м³/ч. Стоимость работ в 3-4 раза меньше стоимости работ, выполняемых экскаваторами с автосамосвалами.

1. Одноковшовые экскаваторы

а - конструктивная схема; б - схема системы поворота; в - зона действия; 1 - поворотная платформа; 2 - опорно-поворотное устройство; 3 - рама; 4 - гидроцилиндр; 5 - цепь; 6 - звездочка

Одноковшовый экскаватор - землеройная машина циклического действия для разработки (копания), перемещения и погрузки грунта. Рабочим органом является подвижный ковш, закреплённый на стреле, рукояти или канатах. Ковш загружается за счет перемещения относительно разрабатываемого грунта. При этом корпус экскаватора относительно грунта остается неподвижным - тяговое усилие создаётся механизмами экскаватора. Это отличает экскаватор от скрепера и погрузчика, где тяговое усилие при загрузке ковша создаётся перемещением корпуса машины. Одноковшовый экскаватор - наиболее распространённый тип землеройных машин, применяемых в строительстве и добыче полезных ископаемых.

Одноковшовые экскаваторы могут быть также оборудованы: стрелой с крюком и использоваться в качестве подъемного крана, трамбовкой для уплотнения грунта, дизель-молотом с клин-молотом для рыхления мёрзлого грунта, захватом-корчевателем для корчевки пней, дизель-молотом (сваебойной установкой) для забивка свай.

Строительными называют одноковшовые универсальные экскаваторы с основными ковшами вместимостью 0,25...2,5 м³, оснащаемые различными видами сменного рабочего оборудования. Строительные экскаваторы предназначены для земляных работ в грунтах I...IV категорий. Одноковшовые строительные экскаваторы классифицируют по следующим признакам:

по типу ходового устройства -- на гусеничные с нормальной и увеличенной опорной поверхностью гусениц, пневмоколесные, на специальном шасси автомобильного типа, на шасси грузового автомобиля или трактора;

по типу привода -- с одномоторным (механическим и гидромеханическим) и многомоторным (гидравлическим и электрическим) приводом;

по исполнению опорно-поворотного устройства -- на полноповоротные (угол поворота рабочего оборудования в плане не ограничен) и неполноповоротные (угол поворота рабочего оборудования в плане ограничен 270°);по способу подвески рабочего оборудования -- с гибкой подвеской на канатных полиспастах и с жесткой подвеской с помощью гидроцилиндров;

по виду исполнения рабочего оборудования -- с шарнирно-рычажным и телескопическим рабочим оборудованием. Кроме перечисленных признаков строительные экскаваторы различаются между собой размерами, массой, мощностью и вместимостью ковшей. К основным параметрам одноковшовых экскаваторов относятся: вместимость ковша, продолжительность рабочего цикла, радиусы копания и выгрузки, высота и глубина копания, высота нагрузки.

1.1 Устройство экскаватора

Основными частями строительных экскаваторов являются гусеничное или пневмоколесное ходовое устройство, поворотная платформа и сменное рабочее оборудование. Поворотная платформа опирается на ходовое устройство через унифицированный роликовый опорно-поворотный круг и может поворачиваться относительно него в горизонтальной плоскости.

Рабочее оборудование обеспечивает заполнение рабочего органа разрабатываемым или загружаемым материалом,его перемещение вертикальной плоскости к месту выгрузки и выгрузку.Оно включает стрелу, рукоять и ковш.Стрелу рабочего оборудования монтируют на поворотной платформе шарнирно в проушинах.Ходовое устройство предназначено для восприятия и передпчи на опорную площадку силы тяжести экскаватора и сил взаимодействия рабочего органа с грунтом,стопорения машины в забое при ее работе,маневрирования экскаватора в забое и перемещения его между объектами работ.Ходовое устройство включает в себя раму,гусеничный или колесный движитель и механизм их привода и стопорения.На раму ходового устройства через унифицированный роликовый опорно-поворотный круг оприается повортная платформа.Опорно-поворотный круг дает возможность вращать платформу с рабочим оборудованием относительно ходового устройства.Экскаваторы с гибкой подвеской рабочего оборудования представляют собой полноповоротные машины с одномоторным и многомоторным приводом. На поворотной платформе таких машин смонтирована двуногая опорная стойка, несущая стрелоподъемный полиспаст.

Основными видами сменного рабочего оборудования таких экскаваторов являются прямая и обратная лопаты, драглайн, грейфер и кран. Кроме указанных видов экскаваторы оснащаются также оборудованием для погружения свай и шпунта, планировки и зачистки площадок и откосов, засыпки траншей, корчевания пней, рыхления мерзлых и скальных грунтов, взламывания дорожных покрытий, разрушения старых фундаментов зданий и стен и т. п. экскаватор землеройный бульдозер

Экскаватор с рабочим оборудованием прямой лопаты разрабатывает грунт в забое, расположенном выше уровня стоянки машины.

Экскаватор с оборудованием драглайна разрабатывает грунт ниже уровня своей стоянки и применяется для рытья котлованов, водоемов и траншей, а также для разработки различных выемок под водой.

Экскаватор с крановым оборудованием -- экскаватор-кран используют на различных монтажных и погрузочно-разгрузочных работах.

Экскаватор с грейферным оборудованием применяют при погрузке и выгрузке сыпучих и мелкокусковых материалов, очистке траншей и котлованов от обрушившегося грунта и снега, для рытья колодцев и узких глубоких котлованов в легких грунтах, а также для рытья траншей под водой.

1.2 Работа одноковшого экскаватора

Для осуществления рабочего процесса каждый экскаватор с механическим приводом имеет следующие исполнительные механизмы: главную лебедку, приводящую в действие рабочий орган прикопаний, стрелоподъемную лебедку для изменения угла наклона стрелы, механизм поворота платформы с рабочим оборудованием вокруг вертикальной оси, механизм передвижения, реверсивный механизм (реверс) для изменения направления движения исполнительных механизмов. Для работы с обратной лопатой, драглайном и грейфером главная лебедка имеет два канатных барабана -- подъемный для подъема ковша и тяговый для подтягивания ковшей обратной лопаты и драглайна, замыкания челюстей грейфера. При крановом оборудовании используют один подъемный барабан для подъема крюковой подвески. При работе с прямой лопатой тяговый барабан главной лебедки заменяется звездочкой цепной передачи, приводящей в действие напорный механизм для выдвижения (напора) и втягивания (возврата) рукояти с ковшом. Оба барабана лебедки свободно сидят на валу главной трансмиссии экскаватора, постоянно вращаемой двигателем, и плавно подключаются к ней индивидуальными ленточными фрикционными муфтами с пневматическим или гидравлическим управлением. Торможение барабанов обеспечивается управляемыми ленточными тормозами. Назначение и устройство механизмов подъема стрелы, поворота платформы и передвижения экскаватора такие же, как у полноповоротных стреловых самоходных кранов с одномоторным приводом.

Поворотом ковша производят не только копание, но и выгрузку грунта, а также зачистку основания забоя. Толщину срезаемой при копании стружки регулируют путем подъема или опускания стрелы. Составная стрела дает возможность изменять глубину и радиус копания (а также высоту выгрузки), что в сочетании со сменными профильными ковшами различной вместимости позволяет расширить область применений экскаватора и использовать его с максимальной производительностью в различных грунтовых условиях.

Основная и удлиняющая части составной стрелы соединены шарниром и тягой, установкой которой в различные положения на удлиняющей части достигается изменение длины стрелы. На основную часть стрелы устанавливают оборудование прямой лопаты, грейфера и погрузчика. При работе вблизи фундаментов зданий и других сооружений, а также при копании траншей, ось которых не совпадает с продольной осью экскаватора, в оборудовании обратной лопаты применяют специальную промежуточную вставку, позволяющую устанавливать рукоять с гидроцилиндром под углом в плане к продольной оси стрелы. Вставка обеспечивает смещение оси копания до 1,5 м относительно продольной оси машины. Оборудование со смещенной осью копания является одним из преимуществ гидравлических экскаваторов.

1.3 Определение производительности одноковшовых экскаваторов

Таблица 1-Данные для одноковшовых экскаваторов

№ варианта	емкость ковша, q, м3	число разгружаемых ковшей, n	коэффициент наполнения ковша, Кн	коэффициент использования во времени, Ки	коэффициент разрыхления грунта, Кр
20	1	3	0,47	0,72	1,07

Производительность экскаваторов зависит главным образом от ёмкости ковша и времени полного оборота ковша, т.е. продолжительности одного цикла. Последняя складывается из времени, затрачиваемого на отрыв породы, поворот машины, выгрузку породы и возвращение ковша в исходное положение. Продолжительность цикла колеблется от 15 до 60 сек. (от 1 до 4 циклов в 1 мин.), в зависимости от ёмкости ковша и свойств породы. Эффективная производительность определяется по формуле:

П_эф=60qnК_н К_и / К_р=60qnК_э К_и м³/час, (1)

где q - ёмкость ковша в м³;

n - число разгружаемых ковшей (число циклов) в 1 мин.

К_и - коэффициент использования экскаватора во времени;

К_н - коэффициент наполнения ковша, зависящий от типа экскаватора, конструкции и ёмкости ковша, физико - механических свойств грунта и других факторов; К_н зависит также от квалификации машиниста экскаватора;

К_р - коэффициент разрыхления грунта; отношение объема единицы веса разрыхленного грунта к объему единицы веса грунта в естественном состоянии; для одного и того же грунта К_р может иметь различные значение; так, при копании грунта он больше, чем при транспортировке;

К_э= К_н /К_р - коэффициент экскавации грунта.

q=1 л=0,001 м³

К_э=0,47/1,07=0,439

П_эф=60х0,001х3х0,439х0,72=0,0568944 м³/час

2. Многоковшовые экскаваторы

Многоковшовые погрузчики относятся к машинам непрерывного действия и применяются для погрузки сыпучих и мелкокусковых материалов (песок, гравий, щебень, шлак и т.п.) в транспортные средства. Кроме того, их используют для засыпки траншей и фундаментных пазух свеженасыпным грунтом, для обвалования площадок и т.д. Производительность многоковшовых погрузчиков при одной и той же установленной мощности на 40...60% выше, чем одноковшовых, и составляет 40, 80, 160, 250 м3/ч. Высота разгрузки 2.4 .4,2 м. По сравнению с одноковшовыми экскаваторами характеризуются большей производительностью, но менее универсальны. Применяются для выполнения больших объемов земляных работ в дорожном, мелиоративном и гидротехническом строительстве, для разработки траншей при прокладке трубопроводов и кабельных линий, в военном деле для рытья окопов, для добычи полезных ископаемых, при проведении дноуглубительных работ на водоёмах.

Многоковшовые погрузчики различаются по типам ходового устройства, питателя и транспортирующих органов. В качестве ходового устройства используют самоходные гусеничные или пневмоколесные шасси. Для разработки материала и порционной его подачи к конвейеру применяют шнеки, роторы, диски, подгребающие лапы. В первом случае материал разрабатывается и подается с помощью одного или нескольких шнеков, установленных впереди машины. Роторные погрузчики разрабатывают материал шаровыми или ковшовыми фрезами. В дисковых погрузчиках материал подается двумя дисками, вращающимися во встречном направлении. Подгребающие лапы подают материал благодаря специальной кинематике их движения.

В качестве транспортирующего органа, как правило, используют ковшовые, скребковые и ленточные конвейеры. Наибольшее распространение в строительстве получили пневмоколесный погрузчик с питателем шнекового типа и ковшовым конвейером (рис.). Он состоит из пневмоколесного самоходного шасси 1, на котором смонтирован наклонный многоковшовый конвейер 3 с питателем 4 шнекового типа, и поворотного в плане и в вертикальной плоскости ленточного разгрузочного конвейера 2. Для лучшей подачи материала к питателю на раме ковшового конвейера установлен отвал 5.

У экскаваторов продольного копания направление движения режущей кромки ковша совпадает с направлением движения машины. Применяются для разработки узких траншей.

У экскаваторов поперечного копания направление движения режущей кромки ковша перепендикулярно направлению движения машины. Применяются для разработки котлованов, копания каналов, добычи полезных ископаемых. Перемещение рабочих органов производится поворотной телескопической стрелой.

У экскаватора роторного радиального копания ковши закреплены на жестком роторе. Отвал грунта может производиться как непосредственно из ковшей, так и посредством транспортера. Быстроходная траншейная машина - роторный экскаватор военного назначения.

2.1 Устройство экскаватора

Цепные многоковшовые траншейные экскаваторы с наклонным расположением ковшовой рамы применяются для рытья траншей в грунтах I, II и III группы без крупных включений. Экскаватор состоит из основной рамы, силового оборудования, трансмиссии, ходового оборудования, рабочего оборудования и транспортера. На нижней раме смонтированы двигатель с баком для горючего, коробка передач, механизм подъема ковшовой рамы, транспортер, рычажное управление. Верхняя рама имеет изогнутые направляющие, на верхние полки которых опираются ролики, поддерживающие ковшовую раму, на нижние полки изогнутых швеллеров опираются ролики рамы. Кроме того, на верхней раме расположены блоки полиспаста подъема и опускания ковшовой рамы и промежуточный вал цепной передачи на поперечный вал ковшовой цепи.

Для производства работ ковшовую раму опускают на грунт и включают ковшовую цепь. Перемещающиеся ковши зубьями разрабатывают грунт. Срезанный грунт ковшами поднимается в бункер. При огибании цепей вокруг звездочек верхнего поперечного вала происходит перегрузка грунта на ленточный транспортер. При достаточном заглублении ковшей лебедку механизма подъема затормаживают и включают механизм передвижения экскаватора, передающий вращение ведущим звёздочкам гусеничного хода.

Более мощным многоковшовым цепным траншейным экскаватором ЭТЦ-401 можно рыть траншеи глубиной до 4 м и шириной 0,8-1,2 м. На экскаваторе предусмотрена установка шнеков-откосообразоватёлей. При их применении профиль траншеи получается комбинированным: низ траншеи имеет очертания прямоугольника с шириной основания 1,2 м, высотой 0,8 м, откуда начинаются откосы; общая глубина отрываемой траншеи составляет 4 м при ширине траншеи поверху 3,8 м.

Скорость ковшовой цепи постоянная и составляет 0,755 или 1,07 м/сек. Максимальная скорость движения транспортерной ленты 2,5 м/сек. Экскаватор имеет четыре транспортные скорости от 1,25 до 7,6 км/ч.

Многоковшовые цепные экскаваторы изготовляются для рытья траншей глубиной 1,25; 1,6; 2; 2,5; 4 и 6 м и соответственно шириной 0,15-0,25; 0,2-0,4; 0,2-0,5; 0,5-1; 0,6-1,2 и 0,8-1,6 м.

Ходовое устройство экскаваторов для разработки траншей глубиной 1,25 м -- пневмоколесное; глубиной 1,6 и 2 м -- пневмоколесное и гусеничное; более 2 м -- гусеничное. Производительность траншейных экскаваторов составляет от 50 до 200 мг/ч.

2.2 Работа экскаватора

Цепные многоковшовые траншейные экскаваторы. Для производства работ, ковшовую раму опускают на грунт и включают ковшовую цепь. Перемещающиеся ковши зубьями разрабатывают грунт. Срезанный грунт ковшами поднимается в бункер. При огибании цепей вокруг звездочек верхнего поперечного вала происходит перегрузка грунта на ленточный транспортер. При достаточном заглублении ковшей лебедку механизма подъема затормаживают и включают механизм передвижения экскаватора, передающий вращение ведущим звёздочкам гусеничного хода.

Более мощным многоковшовым цепным траншейным экскаватором ЭТЦ-401 можно рыть траншеи глубиной до 4 м и шириной 0,8…1,2 м. На экскаваторе предусмотрена установка шнеков-откосообразователей. При их применении профиль траншеи получается комбинированным: низ траншеи имеет очертания прямоугольника с шириной основания 1,2 м, высотой 0,8 м, откуда начинаются откосы; общая глубина отрываемой траншеи составляет 4 м при ширине траншеи поверху 3,8 м.

При перемещении экскаватора своим ходом в транспортном положении крутящий момент от двигателя передается ведущим колесам гусеничного хода через четыре зубчатые цилиндрические, одну коническую и две цепные передачи. При рабочем ходе экскаватора крутящий момент на ходовую часть передается от установленного на раздаточной коробке гидромотора НПА-64 через четыре ступени раздаточной коробки и те же две цепные передачи.

Гидромотор получает масло от гидронасоса НШ-40В, установленного на раздаточной коробке. Наличие гидромотора в трансмиссии экскаватора позволяет осуществлять бесступенчатое изменение скоростей рабочего хода в пределах 3,4…12 км/ч.

Крутящий момент на приводной вал ковшовой цепи передается от вала раздаточной коробки через цепную передачу. От раздаточной коробки также цепной передачей приводится во вращение червячная лебедка полиспаста подъема и опускания ковшовой рамы.

Ленточный транспортер, обеспечивающий удаление вынутого из траншеи грунта, приводится в движение двумя гидромоторами НПА-64 через зубчатую и цепную передачи. Масло к гидромоторам подается гидронасосом, установленным на валу. От приводного вала вращение на шнеки откосообразователя передается двумя цепными передачами и бортовыми коническими редукторами, на которых установлены пружинно-кулачковые муфты, отключающие редукторы при возникновении перегрузок.

2.3 Определение производительности многоковшового экскаватора

Таблица 2- Данные для многоковшовых экскаваторов

№ варианта	емкость ковша, q, л	n, м/мин	Кэ	Ки	хц	t, мм
20	50	22	0,75	0,9	0,73	1000

Эффективная производительность многоковшовых экскаваторов определяется по формуле:

П_эф=60qnК_э К_и м³/час, (2)

где q - ёмкость ковша в м³;

n - число ковшей, разгружаемых в 1 мин.

К_э - коэффициент экскавации грунта;

К_и - коэффициент использования экскаватора во времени;

q=20л=0,02 м³

П_эф=60·0,05·22·0,75·0,9=44,55 м³/мин

Скорость ковшовой цепи определяется по формуле:

v_ц=nt м/с,

где t - шаг ковшей мм;

t=1000 мм=1м

n=22

v_ц=22·1=22 м/с

2.3.1 Определение мощности силовой установки

Таблица 3- Данные для многоковшовых экскаваторов

№	Н, м	Н1,м	з	в	d	f1	Dзв	dв	зn	f	G, т	ц
20	6	6	0,8	1,37	0,2	0,27	0,52	0,05	0,82	0,17	19	0,12

Таблица 4-Данные многоковшового экскаватора

№	ширина ковша в, м	толщина стружки h, м	урез , кг/м2	г, кг/м3	б 10
20	0,7	0,8	5000	1,5	30

Значение N определяется по величине тягового усилия на приводных звездочках Р_зв, необходимого и достаточного для определения всех сопротивлений УР, возникающих при копании грунта, и усилия Р₅, необходимого для преодоления сопротивлений перемещению экскаватора.

Тяговое усилие на приводных звездочках должно быть достаточным для определения следующих сопротивлений:

1) Сопротивление грунта резанию и волочению

Р₁= (2ч2,5) bhnу_рез кг, (3)

где 2ч2,5 - коэффициент, учитывающий усилия, необходимые для преодоления сопротивления трению грунта при заполнении ковшей, сопротивления грунта волочению ковшей по откосу карьера и в лотке экскаватора;

b - ширина ковша в м;

h - толщина стружка грунта в м;

n - число ковшей, одновременно срезающих грунт с откоса выемки;

у_рез - сопротивление грунта резанию в кг/м²;

2) Сопротивление подъему грунта в ковшах экскаватора

Р₂= (q₁+q₂) sinб₁ кг, (4)

где q₁ - вес грунта, поднимаемого на участке Н (Н - высота забоя по вертикали от дна выемки до уровня путей экскаватора);

q₂ - вес грунта, поднимаемого на участке Н₁ (Н₁ - высота подъема грунта от уровня путей экскаватора до уровня опрокидывания ковша);

б₁ - угол наклона ковшовой рамы.

Так как на участке Н нижний ковш еще не загружен, а верхний загружен полностью, то средняя величина заполнения ковша составляет:

0+ q/2= q/2. (5)

При числе ковшей Н/t sinб₁

q₁= q/2хH/t sinб₁хК_нг кг, (6)

и соответственно

q₂= qхН₁/t sinб₁х К_нг кг, (7)

где q - ёмкость ковша в м³;

г - объемный вес грунта в кг/м³;

К_н - коэффициент наполнения ковша;

t - шаг ковшей.

Подставив значения q₁ и q₂ в формулу (4) получим

Р₂= qК_нг/t(0,5Н+Н₁) кг.

3) Сопротивление в шарнирах цепи при огибании ею ведущих звездочек:

Р₃= (S_раб+S_х)*dѓ₁/D_зв кг, (8)

где S_раб - натяжение рабочей ветви (S_раб ? Р₂) в кг;

S_х - натяжение холостой ветви (S_х=0,25 S_раб) в кг;

d - диаметр пальца цепи в м;

ѓ₁ - коэффициент трения в шарнирах цепи;

D_зв - диаметр приводных звездочек в м.

4) Сопротивление трению в подшипниках приводных звездочек и натяжных - направляющих колес

Р₄= 1,2 (S_раб+S_х)*d_в ѓ/D_зв кг, (9)

где d_в - диаметр цапфы вала;

ѓ - коэффициент трения скольжения в подшипниках.

5) Сопротивление перемещению экскаватора на гусеничном ходу складывается из усилий, затрачиваемых на перекатывание гусеничной ленты и преодоление сопротивления воздуха - определяется по формуле:

Р₅=Gц+0,005Fv_экс² кг, (10)

где G - вес экскаватора в кг;

ц - коэффициент сопротивления передвижению по неровной дороге;

F - лобовая поверхность экскаватора в м²;

v_экс - скорость передвижения экскаватора в км/час.

Таким образом, тяговое усилие на валу ведущих звездочек

Р_зв= Р₁+Р₂+Р₃+Р₄+Р₅ кг. (11)

Необходимая мощность на валу приводных звездочек определяется по формуле:

N₁= Р_зв v_ц /75з_п л.с. (12)

где v_ц - скорость ковшовой цепи в м/сек;

з_п - коэффициент полезного действия передачи от электродвигателя до приводного вала цепи, которым учитывается также сопротивление передвижению холостой ветви цепи.

Мощность привода ходового оборудования

N₂=P₅ v_экс /75з л.с. (13)

где з - коэффициент полезного действия приводного механизма.

Таким образом, общая мощность силовой установки определяется по формуле:

N=в (N₁+N₂) л.с. (14)

где в - коэффициент, учитывающий добавочную мощность, необходимую на преодоление инерционных усилий и неучтенных сопротивлений. /4/

Р₁=2х0,7х0,8х22х5000=123200 кг

Р₂=0,05х0,47х1,5(0,5х6+6)/1=0,317 кг

Р₃=(0,317+0,07925)0,2х0,27/0,52=0,1363 кг

S_раб=0,317 кг; S_х=0,25х0,317=0,07925 кг

Р₄=1,2 (0,317+0,07925)0,05х0,17/0,52=0,00777 кг

v_экс=22х0,7/1=15,4 км/час

Р₅=19х0,12+0,005х2,7х15,4=2,4879 кг

Р_зв=123200+0,317+0,1363+0,00777+2,4879=123202,95 кг

N₁=123202,95х22/75х0,82=44072,6л.с.

N₂=2,4879х15,4/75х0,82=0,622986 л.с.

N=1,37 (44072,6+0,622986)=60380,315 л.с.

3. Прицепные колесные скреперы

Скрепер - землеройно-транспортная машина, предназначенная для послойного копания грунтов, транспортирования и отсыпки их в земляные сооружения слоями заданной толщины. Кроме того, при движении по насыпи скреперы своими колесами уплотняют отсыпанные слои грунта, благодаря чему сокращается потребность в специальных грузоуплотняющих машинах.

Скреперы используют для разработки разнообразных грунтов I...IV категорий от чернозема до тяжелых глин. Очень плотные грунты предварительно разрабатывают рыхлителями. Применение скреперов определяется дальностью возки грунта. Наиболее эффективно скреперы работают на непереувлажненных средних грунтах (супесях, суглинках, черноземах), не содержащих крупных каменистых включений. При разработке скреперами тяжелых грунтов их предварительно рыхлят на толщину срезаемой стружки. Главным параметром скреперов является геометрическая вместимость ковша (м³), которая лежит в основе типоразмерного ряда этих машин.

Прицепные скреперы в агрегате с базовыми гусеничными тракторами используют при дальности транспортирования от 100 до 800 и максимально до 1000 м. Чем больше вместимость скрепера, чем быстроходнее его базовый трактор, тем на большей дальности транспортирования целесообразно применять агрегат. Однако уже при дальности транспортирования 1 км прицепные скреперы уступают в рентабельности автомобилям-самосвалам, загружаемым одноковшовыми экскаваторами. Если дальность транспортирования грунта менее 100 м, выгоднее применять более простые и дешевые землеройные машины, такие как бульдозеры на базе гусеничных тракторов.

Самоходные скреперы, агрегатируемые с базовыми, быстроходными колесными тягачами применяют в благоприятных условиях при дальности транспортирования от 300 до 3000 м и более. При дальности транспортирования более 3000 м по бездорожью скреперы рентабельнее самосвалов, загружаемых экскаватором.

По типу ходовой части базовой машины различают скреперы на гусеничном и колесном ходу. По способу загрузки ковша грунтом различают скреперы с загрузкой движущим усилием, то есть тягой базовой машины и тягача (в случае применения последнего) и скреперы с принудительной загрузкой скребковым элеватором, установленным на самом скрепере.

3.1 Устройство и работа прицепных колесных скреперов

Рабочим органом скрепера служит ковш, ограниченный днищем, боковыми и задней стенками и оснащенный ножами. Спереди ковш закрыт заслонкой, соединенной с ним шарнирно. Задней частью ковш опирается на ось задних колес, а в передней части он соединен упряжными шарнирами с боковыми балками тяговой рамы, относительно которой он может изменять свое положение в вертикальной плоскости. Тяговая рама своей передней балкой, чаще всего изогнутой в вертикальной плоскости, соединена с тягачом непосредственно или через тележку. Опорой тяговой рамы служит универсальный шарнир, позволяющий прицепной части поворачиваться относительно тягача или тележки в любых направлениях.

Рабочий цикл скрепера состоит из последовательно выполняемых операций копания грунта и заполнения им ковша, транспортирования грунта в ковше к месту укладки, разгрузки ковша и возвращения машины на исходную позицию следующего рабочего цикла.

При наборе грунта ножи опущенного на грунт ковша срезают слой грунта толщиной h, который поступает в ковш при поднятой подвижной заслонке. Наполненный грунтом ковш на ходу поднимается в транспортное положение , а заслонка опускается, препятствуя высыпанию грунта из ковша. При разгрузке ковша заслонка поднята, а грунт вытесняется принудительно из приспущенного ковша выдвигаемой вперед задней стенкой ковша, причем регулируемый зазор между режущей кромкой ковша и поверхностью земли определяет толщину с укладываемого слоя грунта, который разравнивается (планируется) ножами ковша и частично уплотняется колесами скрепера. При холостом ходе порожний ковш поднят в транспортное положение, а заслонка опущена. Для увеличения тягового усилия скрепера при наполнении ковша в плотных грунтах обычно используют бульдозер-толкач. При наполнении ковша скорость движения скреперов составляет 2...4 км/ч, при транспортном передвижении -- 0,5...0,8 максимальной скорости трактора или тягача.

В зависимости от вида и объема выполняемых земляных работ применяют различные схемы движений скрепера в плане -- по эллипсу, восьмеркой, челночно-поперечное и др.

В строительстве используют самоходные скреперы с ковшами вместимостью 4,5, 8,3, 15, 16 и 25 м³.

На скреперах с ковшами вместимостью 16 и 25 м³ установлен второй дополнительный задний двигатель для привода задних колес через гидромеханическую трансмиссию, что позволяет выполнить все колеса машины ведущими. Управление дополнительным двигателем и гидромеханической трансмиссией синхронизировано с управлением тягачом и ведется из кабины машиниста. Одновременную работу обоих двигателей используют при заполнении ковша и транспортировании грунта к месту разгрузки; при выгрузке ковша и обратном ходе используется один двигатель тягача.

3.2 Определение производительности скреперов

Таблица 5- Данные скреперов

№	q, м3	Кэ	Ки	L, м	хр	хх	А	t0	з
20	2,25	0,7	0,71	110	12,7	3,1	1,22	17	0,81
а, м	h, м	урез , кг/м2	fг	fк	б0	f	qг, кг	Gк, кг	G, кг
2,590	0,30	9000	0,7	0,5	37	0,3	1,2	562,5	450

Производительность скреперов можно определить по формуле /1/:

П=3600 qК_э К_и /Т м³/час, (15)

где q - ёмкость ковша в м³;

К_э - коэффициент экскавации грунта;

К_и - коэффициент использования установки во времени;

Т - время, затрачиваемое на один оборот скрепера, с.

Т=L (1/v_p+1/v_x)+2t_o сек, (16)

где L - длина перемещения ковша в м;

v_p - скорость рабочего хода ковша м/с;

v_x - скорость холостого хода ковша м/с;

t_o - время, затрачиваемое на переключение барабанов лебедки сек.

Т=130 (1/1,30+1/3,3)+2х19=177,4 с

П=3600х7х0,82х0,73/177,4=85,03 т

3.3 Определение мощности двигателя лебедки

Мощность двигателя лебедки скреперной установки можно определить по формуле /1/:

N=АР v_p / з л.с. (17)

где А - коэффициент, учитывающий потери мощности на преодоление сил инерции в начале рабочего хода ковша, на преодоление сопротивления трения боковых стенок ковша о грунт, в блоках рабочего хода ковша в м/сек;

v_p - скорость рабочего хода ковша м/с;

з - коэффициент полезного действия лебедки;

Р - наибольшее тяговое усилие, затрачиваемое на преодоление сопротивлений, определяемое из равенства:

Р= Р₁+Р₂+Р₃ кг. (18)

Р₁ - сопротивление грунта резанию - вычисляется по формуле:

Р₁=аh у_рез кг, (19)

где а - ширина режущей части ковша в м;

h - глубина резанию в м;

у_рез - коэффициент сопротивления грунта резанию в кг/м²;

Р₂ - сопротивление трению ковша о грунт и сопротивление перемещению груженого ковша по уклону определяется по формуле:

Р₂= (q_гѓ_г+G_кѓ_к)cosб+(q_г+G_к)sinб, (20)

где q_г - вес грунта в ковше в кг;

G_к - вес ковша в кг;

ѓ_г - коэффициент трения грунта о почву выработки;

ѓ_к - коэффициент трения ковша о почву выработки;

б - угол подъема выработки («+» при движении вверх по уклону, «-» при движении вниз по уклону);

Р₃ - сопротивление трению головного и хвостового канатов о почву выработки - определяется из равенства:

Р₃=Gѓ (21)

где G - вес канатов, трущихся о почву выработки, в кг;

ѓ - коэффициент трения канатов о почву выработки;

N= 1,22х8149,1029 х12,7/0,81=155879,25967 л.с.

Р= 6993+582,1029 +574=8149,1029 кг

Р₁=2,590х0,3х9000=6993 кг

Р₂= (2,7+562,5х0,5)х0,798+(2,7+562,5)х0,629=582,1029 кг

Р₃=450х0,3=574 кг

q_г=1,2х2,25=2,7 кг

4. Бульдозеры

Бульдозер - самоходная землеройная машина, представляющая собой гусеничный или колёсный трактор, тягач и т. п. с навесным рабочим органом - криволинейным в сечении отвалом (щитом), расположенным вне базы ходовой части машины. Служит для послойного копания, планировки и перемещения (на расстояние 60-200 м) грунтов, полезных ископаемых, дорожно-строительных и др. материалов при строительстве и ремонте дорог, каналов, гидротехнических и т. п. сооружений. История создания Слово "бульдозер" появилось в конце XIX века - оно относилось к любой силе, способной сдвинуть большую массу. В 1929 году появился именно первый бульдозер - огромная и шумная машина. Они были сделаны на базе тракторов путём монтажа спереди металлической пластины.Челночная схема наиболее рациональна при малых объемах работ в стесненных условиях, продольно-поворотная. на участках большой протяженности. Максимальные величины глубины и ширины захвата рыхления, рабочих скоростей движения и число зубьев рыхлителя определяются тяговым классом базовой машины.Наименьшая глубина рыхления за один проход должна на 20...30% превышать толщину стружки грунта, разрабатываем; землеройно-транспортными машинами, в комплексе с которыми работает рыхлитель. Рыхление высокопрочных грунтов осуществляется, как правило, одним зубом.Рабочий орган рыхлителя состоит из несущей рамы, зубьев, подвески и гидроцилиндров управления. Зубья имеют сменные наконечники, лобовая поверхность которых защищена износо стойкими пластинами для защиты от абразивного износа. для послойной разработки грунтов с их последующим перемещением перед рабочим органом по поверности земли на небольшие расстояния. Их используют при сооружении выемок и насыпей, обратной засыпке траншей и котлованов, грубой планировке земляной поверхности, разравнивании грунтовых отвалов при работе экскаваторов и землевозов, устройстве террас на косогорах, штабелировании и перемещении сыпучих материалов, подготовительных работах для валки отдельных деревьев, срезки кустарника, корчевки пней, удаления камней, расчистки поверхности от мусора, снега, на вскрышных работах, а также в качестве толкачей скреперов. Эффективность работы бульдозеров в значительной мере зависит от проходимости базового трактора и его тяговосцепных свойств. Широкое использование бульдозеров в строительном производстве определяется простотой их конструкции, надежностью и экономичностью в эксплуатации, высокими производительностью, мобильностью и универсальностью.

Разновидности бульдозеров;

- с неповоротным отвалом, установленным перпендикулярно продольной оси базовой машины;

- с поворотным отвалом, который в горизонтальной плоскости можно устанавливать под углом в обе стороны от продольной оси машины или перпендикулярно к ней;

- универсальные с отвалом из двух шарнирно сочленённых половин, устанавливаемых в горизонтальной плоскости под различными углами к продольной оси машины или перпендикулярно к ней (путепрокладчик). Отвалы всех типов бульдозеров оснащаются механизмами с гидравлическим, канатным или электромеханическим приводом для подъёма-опускания, поворотов в плане, перекосов в поперечной плоскости, наклона вперёд-назад по ходу. Бульдозеры снабжаются сменным оборудованием (рыхлителями, откосниками, уширителями, открылками и др.), расширяющим область их применения и повышающим эффективность на отдельных работах.

При канатно-блочной системе управления подъем отвала осуществляется зубчато-фрикционной лебедкой через канатный полиспаст, опускание -- под действием собственной силы тяжести отвала. При гидравлической системе управления подъем и опускание отвала осуществляются принудительно одним или двумя гидроцилиндрами двустороннего действия. Бульдозеры с механическим управлением в настоящее время промышленностью не выпускаются.

4.1 Устройство и работа бульдозеров

Бульдозеры выполняют как навесное оборудование на пневмоколесных и гусеничных тракторах. Рабочее оборудование в виде отвала с ножами в его нижней части навешивают на трактор через два толкающих бруса или универсальную раму, которые имеют шарнирные соединения с боковыми балками ходовых тележек трактора или кронштейнами его нижней рамы. Вместе с толкающими брусьями и раскосами отвал образует жесткую систему, которая с помощью одного или двух гидравлических цилиндров может подниматься и опускаться, поворачиваясь в вертикальной плоскости относительно шарниров. При этом режущая кромка ножей отвала всегда остается перпендикулярной продольной оси машины. По второй схеме отвал соединяют с универсальной рамой шаровым шарниром и двумя толкателями, задние шарниры которых закреплены в ползунах, перемещающихся по направляющим боковых балок подковообразной универсальной рамы и фиксируемых в требуемых положениях закладными штырями. Горизонтальный поворот отвала с отклонениями в каждую сторону на угол до 30…36є выполняют двумя гидроцилиндрами. Отвалы, навешенные на базовый трактор по этой схеме, называются поворотными в отличие от неповоротных отвалов. Их применяют для обратной засыпки траншей и котлованов, на планировочных работах, для очистки площадей от строительного мусора и т.п. Замена раскосов постоянной длины винтовыми стяжками или гидроцилиндрами, способными изменять свою длину, обеспечивает регулирование угла резания и поперечный перекос отвала на угол 12є в каждую сторону. Угол резания регулируют одинаковым изменением длин обоих раскосов, а для установки отвала с поперечным перекосом каждому раскосу задают разную длину. С теми же целями в схеме поворотных отвалов изменяют положение шарниров по высоте ползунов. За счет поперечных перекосов отвала удается сократить число повторных проходок при планировке поверхностей с поперечными уклонами и на косогорах и повысить тем самым производительность.

Бульдозеры могут быть дополнительно оборудованы навешиваемыми в задней части базового трактора рыхлителями для предварительного рыхления мерзлой корки грунтов перед их разработкой отвалом, рыхления прослоек плотных грунтов и т.п. Рыхлители обеспечивают автономную работу бульдозера в широком диапазоне грунтовых условий без привлечения для этого других машин и оборудования.

Бульдозеры с поворотным отвалом, выполняющие планировочные работы, а также очистку поверхностей от строительного мусора, снега, работают в режиме машин непрерывного действия. В этом случае отделенный от массива грунт перемещается по отвалу вверх и в сторону его наклона в плане по винтовым траекториям. При этом призма волочения, увлекаемая потоками грунта, непрерывно перемещается в сторону наклона отвала за его край и укладывается в виде валика параллельно с направлением движения машины. Такое взаимодействие рабочего органа с грунтом, которое приводит в сдвигу грунта вдоль режущей кромки, называют косым резанием.

4.2 Определение конструктивных параметров

Высота отвала нормального бульдозера может быть определена по следующей эмпирической формуле:

Н= (200ч 250)³vN мм, (22)

где N - мощность трактора в л.с.

Практически высота отвала составляет от 575 до 1200 мм. Для универсальных бульдозеров высота отвала уменьшается на 20%.

Длина отвала определяется по формуле:

В= (2,8ч 3) Н мм, (23)

Для универсальных бульдозеров длина отвала приминается несколько больше

В= (3,8ч 4) Н мм, (24)

Практически она доходит до 4 м.

Удлиненные отвалы обеих конструкций могут иметь длину, которая на 12 - 15% превышает нормальную.

4.3 Определение производительности бульдозера

Таблица 6 - Данные бульдозера

№	хпер, м/сек	В, мм	Н, мм	Кп	б0	Ки	Кр	L1, м	хрез, м/сек	L2, м	хвозв, м/сек	t4 , сек
20	1,2	3030	1100	0,6	31	0,81	1,16	8	0,7	70	2,54	10

Производительность бульдозера может быть определена по следующей формуле:

П=3600 q К_и /ТК_р м³/час, (25)

где q - объем грунта, перемещаемого отвалом, определяемый по формуле:

q= ВН²К_п /2tgб, (26)

В - длина отвала в м;

Н - высота отвала в м;

К_п - коэффициент, учитывающий потери материала при транспортировке, зависящий от L_т - дальности транспортировки в м.

К_п= 1- 0,005 L_т

б - угол естественного откоса грунта;

К_и - коэффициент использования бульдозера во времени;

К_р - коэффициент разрыхления;

Т - продолжительность одного цикла в секундах.

Т= t₁+t₂+t₃+t₄, (27)

где t₁ - продолжительность резания грунта в секундах;

t₁= L₁/0,8v_рез

v_рез - скорость передвижения трактора при резании (на I и II скоростях);

L₁ - длина пути резания м;

t₂ - продолжительность перемещения грунта.

t₂= L₂/v_пер, (28)

L₂ - длина пути перемещения грунта в м;

v_пер - скорость передвижения трактора в м/сек (на II и III скоростях);

t₃ - продолжительность обратного хода;

t₃= L₁+ L₂/v_возв сек, (29)

где v_возв - скорость обратного хода трактора (на IV и V скоростях);

t₄ - продолжительность разворотов (по 10 сек. на разворот).

П=3600х3,05525 х0,81/113,32467 х1,16=67,7722 м³/час

q=3,03х1,1²х0,6/2х0,6=3,05525 м³

t₁=8/0,8х0,7=14,286 сек.

t₂=70/1,2=58,33 сек.

t₃=8+70/2,54=30,70867 сек.

Т=14,286 +58,33 +30,70867 +10=113,32467 сек.

Заключение

В данной курсовой работе я узнала многое о землеройных машинах: про их классификацию, из чего они состоят, как они работают. Решила инженерные задачи: рассчитала производительность машин, мощность силовой установки, мощность двигателя. Разработана классификация факторов, влияющих на интенсивность изнашивания режущих элементов землеройных машин, и установлено, что физико-механические свойства грунтов и режимы взаимодействия режущих элементов с грунтом определяют изменение интенсивности изнашивания и величину расхода режущих элементов землеройных машин. Создана экспериментальная установка для испытания рабочих органов землеройных машин на износ при резании грунтов естественного залегания и с нарушенной структурой, которая наиболее полно моделирует процесс изнашивания режущих элементов землеройных машин.

В данной работе были рассмотрены одноковшовые и многоковшовые экскаваторы, скреперы, бульдозеры.

В первом пункте рассмотрены одноковшовые экскаваторы. Производительность экскаватора равна 0,1225 м³/час.

Во втором пункте рассмотрены многоковшовые экскаваторы, его производительность равна 16,5888 м³/час. Мощность силовой установки равна 144832,2 л.с.

Скреперы рассмотрены в третьем пункте. Производительность скреперов равна 85,03 м³/час. Мощность двигателя лебедки равна 11236,967 л.с.

В последнем пункте рассмотрены бульдозеры. Их производительность равна 4,86 м³/час.

Цели и задачи данной курсовой работы достигнуты и решены.

Список использованной литературы

1.Добронравов С.С., Дронов В.Г. Строительные машины и основы автоматизации.-М.:Высш.шк.,2001,-575 с.

2.Добронравов С.С., Сергеев В.П. Строительные машины. - М.:Высш.шк.,1981,-320 с

3.Мартынов Н.И., Алешин Н.И.и др. Строительные машины и монтажное оборудование. - М.: Машиностроение, 1990. - 352 с.

4.Строительные машины. Волков Д.П. (ред.). - М.: Высшая школа, 1988 -319 с.

5.Сергеев В.П. Строительные машины и оборудование. - М.: Высшая школа, 1987. -376 с.

Размещено на Allbest.ru

...