Размещено на http://www.allbest.ru/

					ЭО-1121.00.00.000 ПЗ
Изм	Лист	N докум.	Подп.	Дата
Разраб.	Терехов А.О.			Пояснительная записка	Лит.	Лист.	Листов.
Пров.	Смаляр А. П.							3	38
					БРУ ПДМ-053
Н. контр.
Утв.

Содержание

Введение

1 Общая часть

1.1 Назначение и область применения

1.2 Патентный анализ

2 Расчёт основных параметров

2.1 Выбор и обоснование главных параметров

3 Расчёт гидросистемы

4 Расчёт на прочность

5 Расчёт производительности одноковшового экскаватора

6 Тяговый расчёт

6.1 Баланс мощности

7 Мероприятия по технике безопасности

Заключение

Список использованных источников

Введение

В высокоразвитых странах Европы и Америки наиболее распространенным видом многофункциональных машин являются малогабаритные экскаваторы. Эти машины получили широкое применение, как в дорожно-строительной отрасли, так и в коммунальном хозяйстве. В городских условиях с компактными строительными площадками, малогабаритный экскаватор стал наиболее востребованной техникой, используемой в указанных областях. Увеличение объемов работ в дорожном строительстве, увеличение работ по строительству городской инфраструктуры и ремонту тепловых сетей, кабельных коммуникаций в стесненных городских условиях, а также, увеличение объемов коттеджного строительства, привело к увеличению спроса на универсальные многофункциональные машины, которые одновременно совмещают функции нескольких машин - это все современный малогабаритный экскаватор.

Малогабаритный экскаватор эта машина весом 2 тоны, со специально спроектированной рамой для того, чтобы выдерживать нагрузки, возникающие при работе экскаваторным оборудованием, а также выдерживать увеличенные мощность двигателя и гидравлики. При этом рама экскаватора выполнена разъемной в своей средней части, что позволяет производить ремонт трансмиссии базового шасси без демонтажа экскаваторного оборудования и упрощает техническое обслуживание машины. Экскаваторное оборудование монтируется на универсальном гусеничном шасси. Кабина двух-дверная, что особенно важно при проведении работ вдоль стен и заборов. Для снижения уровня шума и вибрации на рабочем месте, кабину монтируют через упругие элементы. В жаркую погоду окна кабины в открытом положении фиксируются. Открывающееся заднее окно обеспечивает необходимую вентиляцию. Малогабаритный экскаватор оборудован передним и задним пультами управления. Сидение оператора выполнено с регулировкой по высоте. Это существенно улучшает обзор зоны работы при работе экскаваторным оборудованием.

Универсальное шасси служит базой для целого ряда навесного оборудования: планировочный отвал, бетономешалка-миксер с системой самозагрузки, мини-экскаватор с планировочным отвалом, кузов с гидравлической системой опрокидывания и самопогрузочным ковшом, кузов с гидравлической системой вертикального подъема и опрокидывания, погрузчик с бортовым поворотом, молот-бетонолом с наконечником, бур земляной, без наконечника, траншеекопатель со стальными (алмазными) лезвиями, вилочный погрузчик с системой гидравлического наклона вилочного захвата, подъёмник.

1 Общая часть

1.1 Назначение и область применения

Экскаватор (от лат. ехсаvо - долблю, выдалбливаю) - основной тип выемочно-погрузочных машин, применяемых для производства земляных работ и добычи полезных ископаемых при открытой разработке месторождений.

Одноковшовый экскаватор является основной землеройной машиной в строительстве. Этими машинами выполняется около половины объёмов земляных работ. Их используют при строительстве промышленных и гражданских зданий и сооружений, автомобильных и железных дорог, аэродромов, гидротехнических систем и нефтепроводов, в карьерах при добыче строительных материалов и других полезных ископаемых. С их помощью отрывают котлованы, траншеи, каналы, а так же разрабатывают выемки и насыпи и отделывают откосы и стенки.

Рисунок 1.1 - Экскаватор ЭО-1121

Малогабаритные экскаваторы применяются в городских условиях, где большому экскаватору просто не хватит места. Специально для работы в стеснённых условиях стрела мини-экскаватора оснащена дополнительным гидроцилиндром поворота. Это позволяет машине извлекать ровно выкапывать траншеи вдоль заборов, бетонных стен, стен домов, трубопроводов, не повреждая их. Мини-экскаваторы имеют прорезиненные гусеницы, что важно при работе на асфальтных и асфальтобетонных покрытиях. Малый вес этих машин даёт возможность их перемещения на малотоннажных автомобилях, непребегая к большегрузным тягачам.

1.2 Патентный анализ

Целью данного изобретения является создание универсального гусеничного шасси экскаватора. Создание данной разработки позволит повысить производительность строительных работ, снизит себестоимость и уменьшит сроки сдачи объекта, заменяя тем самым целый ряд немногофункциональных машин. А значит, имеет под собой экономический эффект.

По данной задаче имеются похожие разработки.

(21)4376534/03

(22) 15.02.88 (46)15.04.91. Бюл.М: 14

Киевский инженерно-строительный институт и Трест "Строймеханизация" Главки-евгорстроя

А.А.Кисленко, Л.Е.Пелевин, А.С.Логви-нец, Б.В.Свириденко и Н.А.Войтушенко (53)621.879.34(088.8)

(56) Патент США

№ 3829172,кл. Е 02 F3/40, 1987.

Патент США №4279318, кл. Е 02 F 9/28, 1984.

(54) ГУСЕНИЧНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ

В авторском свидетельстве SU 1350078 А1 описывается гусеничное шасси. Изобретение относится к транспортному машиностроению, преимущественно к гусеничным транспортным средствам, и позволяет снизить динамическую нагруженность. Цлью изобретения является уменьшение динамической нагруженности гусеничного движетеля.

1-рама, 2-опорные катки, 3-гусеничная цепь, 4-натяжное колесо, 5-кривошип, 6,12-гидроцилиндр, 7-ведущее колесо, 8-ось, 9-ведущий вал, 10,11-шестерни, 13,14-балансёры, 15,17,28-поршень, 16,19,29-пружина, 18-рабочая полость, 20-картер, 21-гидросвязь, 22-дроссель, 23-запорное устройство, 24-насос, 25-манометр, 26,30-полость, 27-гидроаккумулятор.

2 Расчёт основных параметров

2.1 Выбор и обоснование главных параметров

Основные размеры экскаваторных движителей назначают из условий обеспечения их передвижения в заданных режимах, а также устойчивого равновесия при экскавации грунта. Для гусеничных движителей основными размерами являются его база Lг, колея К и ширина гусениц bг (рис. 2.1)

Рис. 2.1 Основные геометрические параметры экскаватора

По условиям равной устойчивости экскаватора при расположении рабочего оборудования вдоль и поперёк гусеничной тележки базу и колею желательно назначать одинаковыми. В практике проектирования гидравлических экскаваторов принимают а = К \ Lг = 0,76…0,82 [5].

База и ширина гусеницы должны быть достаточными для того, чтобы среднее давление гусениц на грунт не превышало допускаемого для расчётного грунта значения, назначаемого из пределов [pср] = 25…110 кПа:



где g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;

mэ - масса экскаватора

На стадии предварительных расчётов масса экскаватора [5]:

mэ = mуд q Lк,

mуд = 2,3…4,25 т/м4;

где mуд - удельная масса, зависящая от типа ходового устройства и исполнения рабочего оборудования. Для гидравлических экскаваторов

q - вместимость ковша, м3. Определяют методами оптимизации, используемыми при разработке параметрических рядов экскаваторов, положенных в основу построения стандартов на их основные параметры.

Lк - рабочий размер, принимаемый равным максимальной глубине копания Нк для обратных лопат. Нк = 4.1 м [2].

mэ = 3,5 0,05 4,1 = 0.72 т

Тогда

Выбранные значения К и bг проверяют на возможность вписывания опорно-поворотного устройства в пространство между гусеницами с гарантийными зазорами = 100…150 мм с каждой его стороны. Этим требованиям удовлетворяют значения:

mэga / (2[pср] K) bг K - (Dопу + 2),

где Dопу - диаметр опорно-поворотного устройства

К = 0.8 м 0.73 м

0.729,810,85 / (211.73103 0.8) bг 0.8 - (0.4 + 20,1);

0,0034 0,2 0,3.

Другие размеры гусеничных тележек назначают по подобию с наиболее прогрессивными моделями экскаваторов проектируемого типа.

Просвет под поворотной платформой зависит от принятой габаритной высоты гусениц Нг : F = (1,25…1,3)Нг = 1,25 0,5 = 0,625 м

Размеры поворотной платформы определяют конструктивной проработкой по условиям размещения на ней силового оборудования, насосов, аппаратов и других устройств, обеспечивающих функционирование гидравлической системы, кабины управления, стоек или проушин для крепления стрелы и других устройств.

Габаритную ширину базовой части ограничивают габаритной шириной железнодорожного подвижного состава, равной 3,25 м. Транспортную ширину гусеничного экскаватора можно уменьшить путём снятия одной или двух гусеничных лент при его погрузке на железнодорожную платформу.

Форму и размеры ковша определяют в зависимости от его вместимости и особенностей применения.

Кинематическую длину ковша определяют через радиус, описываемый при повороте ковша режущими кромками зубьев, который согласно действующему отраслевому стандарту вычисляют в зависимости от вместимости q (м3) как:

С учётом износа зубьев, в среднем равного 2/3 от предельного износа, Lк=0,95 Rк = 0,95 0.71 = 0.675 м

Размеры стрелы и рукояти определяют необходимой величиной глубины копания и радиусом действия рабочего оборудования.

Длина стрелы обратной лопаты определяется по формуле [7]:

Длина рукояти [7]:

Lрук = (0,38…0,5) Lстр = 0,4 2 = 0.8 м

Массы ковша, рукояти, стрелы, поворотной платформы и гусеничной тележки определяются по данным таблиц 2.12, 2.13 и рекомендациям [7].

3 Расчёт гидросистемы

Расчёт и выбор гидромоторов привода гусеничного движителя одноковшового экскаватора

Расчётным усилием для определения мощности гидромоторов привода гусеничного механизма передвижения при транспортном режиме работы машины является максимальное тяговое усилие на гусеничной цепи, которое можно рассчитать из общего уравнения движения машины: [11]

Тмах = Wвн + Wин + Wк + Wп + Wпов + Wв ,

где Wвн - внутреннее сопротивление передвижению гусеничного движителя;

Wин - сопротивление от сил инерции при трогании машины с места;

Wк - сопротивление качению гусеничного движителя по грунту;

Wп - сопротивление, возникающее при движениии на подъём;

Wпов- сопротивление, возникающее при повороте;

Wв - сопротивление, возникающее от ветровых нагрузок.

Внутреннее сопротивление передвижению Wвн гусеничного движителя определяем по эмпирической зависимости:

Wвн = (0,29…0,49) G,

где G =19130 Н - эксплуатационная масса экскаватора.

Wвн = 0,29 19130 = 5739 Н

Сопротивление от сил инерции Wин при трогании машины с места:

где V = 1.1 м/с - скорость передвижения экскаватора;

g = 9,81 м/с2 - ускорение свободного падения;

tp = 2 c - время разгона экскаватора.

Сопротивление качению гусеничного движителя по грунту:

Wк = f G ,

где f = 0,1 - коэффициент сопротивлению качению гусеничного движителя экскаватора, определяемый по диаграмме (рис. 1.23) [11].

Wк = 0,1 19130 = 1913 Н

Сопротивление, возникающее при движениии на подъём:

Wп = G sin ,

где = 11 - угол подъёма.

Wп = 19130 sin 11 = 3650.17 Н

Сопротивление, возникающее при повороте двухгусеничной машины вокруг одной гусеницы:

где Мтр - полный момент трения одной гусеницы;

Мск - момент сопротивления скалыванию грунта;

B = 0.8 м - расстояние между осями гусениц.

Для двухгусеничной машины:

Мтр = pbL2 / 4,

где = 0,25 - коэффициент трения гусеницы о грунт;

p = 0,065 МПа - фактическое давление на грунт;

b = 0,2 м - ширина гусеницы;

L = 2 м - длина опорной поверхности;

Мтр = 0,250,0651060,222 / 4 = 3250 Н

Мск = 0,29kh L2 ,

где k = 2,5 10-3 - коэффициент сцепления грунта для скальных пород;

h - глубина погружения гусеницы, определяемый по формуле [7]

h = p / p0

где p0 - коэффициент удельного сопротивления грунта сжатию, принимаемый в зависимости от категории и состава грунтов

Мск = 0,29 2,5 10-3 0,022 22 = 0,0000638 Н

Тогда

Сопротивление, возникающее от ветровых нагрузок:

Wв = F Pв ,

где F - подветренная площадь, м2;

Рв - предельное давление ветра, Н/м2 .

Для строительных экскаваторов, имеющих незначительную наветренную площадь, в большинстве случаев сопротивление от ветровых нагрузок не учитывается, так как составляет менее 3% от общего тягового усилия.

Тогда максимальное тяговое усилие

Тмах = 5739 + 1073 + 1913 + 3650.17 + 13912.73 = 26287.9 Н.

Необходимый максимальный крутящий момент на валу гидромотора:

где Тmax1 = 13143.95 Н - максимальное тяговое усилие, приходящееся на одну гусеницу;

rc = 0,2 м - радиус ведущей звёздочки;

i - передаточное отношение механической передачи от гидромотора до

ведущей звёздочки

где nдв = 41,7 с-1 - максимальная частота вращения гидромотора;

nзв - частота вращения ведущей звёздочки

где V = 1.1 м/с - скорость передвижения экскаватора;

D = 0,4 м - диаметр ведущей звёздочки

пер = 0,9 - КПД передачи

Тогда

Мощность на валу гидромотора привода гусеничного движителя можно определить по формуле:

Согласно распечатке (смотри приложение А) на передвижение экскаватора выбираем два одинаковых нерегулируемых аксиально-поршневых гидромотора типа 210.25

Расчёт и выбор гидромотора поворота платформы одноковшового экскаватора

Исходные данные задаются типоразмером машины, её конструктивной схемой и системой гидропривода.

Необходимый максимальный крутящий момент на валу гидромотора [9]:

где ММ - момент гидромотора привода поворотной платформы, приведенный к оси её вращения;

iP - требуемое передаточное число редуктора.

ММ = Мст + Мин ,

где Мст - суммарный статический момент сопротивления повороту;

Мин - момент от сил инерции.

Суммарный статический момент сопротивления повороту:

Мст = Мтр + Мв + Му ,

где Мтр - суммарный статический момент сил трения в опорно-поворотном круге;

Мв - момент, создаваемый силой ветра;

Му - момент сил, возникающих при уклоне.

Момент сил трения определим для двух диаметрально противоположных шариков, так как общее сопротивление практически не зависит от количества шариков, одновременно находящихся под нагрузкой, и закона распределения нагрузки на шарики.

Сила вертикальной нагрузки, действующая на условный шарик:

где VV - наибольшая вертикальная реакция, равная сумме действующих сил (смотри рис. 2.2)

VV = GСТР + GЦстр + GРУК + GЦ рук + GК + GЦ к + GПЛ ,

где GСТР = 1657,9 Н - вес стрелы экскаватора;

GЦстр = 255,6 Н - вес гидроцилиндра стрелы экскаватора;

GРУК = 548,79 Н - вес рукояти экскаватора;

GЦ рук = 267,13 Н - вес гидроцилиндра рукояти экскаватора;

GК = 2943 Н - вес ковша с грунтом;

GЦ к = 215,2 Н - вес гидроцилиндра ковша экскаватора;

GПЛ = 8097,74 Н - вес платформы экскаватора.

Массы элементов рабочего оборудования экскаватора, а также его поворотной платформы и движителя принимаем по рекомендациям (стр. 69) [7].

VV = 1657,9 + 255,6 + 548,79 + 267,13 + 2943 + 215,2 + 8097= = 13985,36 Н

Тогда

Вертикальная сила давления на условный шарик от момента:

где М -наибольший момент, действующий на шариковый опорно-поворотный круг, от весовых нагрузок экскаватора

М = GСТР С + GЦстр В + GРУК F + GЦ рук D + GК E + GЦ к G -GПЛ A ,

где А - расстояние от оси вращения до центра тяжести платформы;

В - расстояние от оси вращения до центра тяжести гидроцилиндра подъёма стрелы;

С - расстояние от оси вращения до центра тяжести стрелы экскаватора;

D - расстояние от оси вращения до центра тяжести гидроцилиндра поворота рукояти;

Е - расстояние от оси вращения до центра тяжести ковша экскаватора;

F - расстояние от оси вращения до центра тяжести рукояти экскаватора;

G - расстояние от оси вращения до центра тяжести гидроцилиндра поворота ковша;

М = 1657,9 2.3 + 255,6 1,6 + 548,79 4.1 + 267,13 3.5 + 2943 3.6 + 215,2 4.2 - 8097,74 0.33 = 16229.06 Н м

Dср = 1,295 м - средний диаметр опорно-поворотного круга по центрам шариков, принимаемый ориентировочно по табл. 44 [9].

Тогда

Рис. 2.2 Схема определения действующих нагрузок

Суммарная вертикальная сила давления на условный шарик:

N' = NV NM ;

на правый шарик N1' = 6992,68 + 12532.09 = 19524.77 Н;

на левый шарик N2' = 12532.09 - 6992,68 = 5539.41 Н.

Поскольку линия контактов беговых дорожек и шариков расположена под углом = 45, то

Определяем моменты от сил качения: правого шарика

левого шарика

где = 0,05 см - плечо трения качения шариков;

d = 2,57 - диаметр шариков в дюймах, принимаемый по табл. 44 [9].

Суммарный момент от сил трения

Мтр = 1391,56 + 394,8 = 1786,36 Н м

Момент от действия сил ветра

МВ = WСТР С + WРУК F + WK E - WПЛ A ,

где WСТР , WРУК , WK , WПЛ - сила давления ветра соответственно на стрелу, рукоять, ковш и поворотную платформу экскаватора;

W = F q0 nВ с 1 ,

где F = L' b - подветренная площадь элементов рабочего оборудования и поворотной платформы экскаватора в м2.

Сила давления ветра:

на стрелу

WСТР = 0.84 15 1,5 1,5 1,7 = 48,132 Н;

на рукоять

WРУК = 0,71 15 1,5 1,5 1,7 = 40,683 Н;

на ковш

WК = 0.35 15 1,5 1,5 1,7 = 20,055 Н;

на поворотную платформу

WПЛ = 3.5 15 1,5 1,5 1,7 = 200,55 Н.

Тогда

МВ = 48,132 2.3 + 40,683 4,1 + 20.055 5,6 - 200,55 0,33 =

= 323,63 Н м

Момент сопротивления вращению от уклона экскаватора:

МУ = М sin = 16229.06 0,001 = 16.229 Н м

Общий статический момент

Мст = 1786,36 + 323,63 + 16.229 = 2126.219 Н м

Момент от сил инерции

где J - суммарный момент инерции масс механизма поворота, стрелы, рукояти, ковша, поворотной платформы экскаватора, приведенный к оси вращения



где - коэффициент, учитывающий момент инерции масс механизма поворота;

mСТР, mРУК, mК, mЦстр, mЦрук, mЦк, mПЛ - массы элементов рабочего оборудования и поворотной платформы экскаватора

= 0,42 с-1 - угловая скорость вращения поворотной платформы;

tР = 3,75 с - время разгона

Тогда

Момент гидромотора привода поворотной платформы

ММ = 2126,219 + 2602,377 = 47285,596 Н м

Требуемое передаточное число редуктора

где QН = 330 л/мин - максимальная подача насоса;

ОБ - объёмный КПД гидропривода поворота платформы;

qМ = 107 см3/об - рабочий объём гидромотора;

wMAX - максимальная угловая скорость вращения поворотной платформы

где r = 0,72 - коэффициент усреднения моментов разгона и торможения;

max = 1,57 - максимальный суммарный угол поворота платформы при работе экскаватора;

т - максимальное допускаемое угловое ускорение торможения поворотной платформы, определяющее максимальные нагрузки на машиниста и на экскаватор в целом и ограничиваемое условием обеспечения сцепления опорной поверхности экскаватора с грунтом.

где Мт - максимальный тормозной момент

Мт = k Мсц ,

где k = 0,8 - коэффициент ограничения моментов;

Мсц - момент сил сцепления опорной поверхности ходового оборудования и выносных опор экскаватора с грузом, определяемый по эмпирической зависимости 1.144 [11]:

Мсц = 1850 G4/3 = 1850 1,954/3 = 4506,9687 Н м

Мт = 0,8 4506,9687 = 3605,52 Н м

Тогда

Максимальная угловая скорость вращения поворотной платформы:

Требуемое передаточное число редуктора

Необходимый максимальный крутящий момент на валу гидромотора:

Согласно распечатке (смотри приложение А) на поворот платформы экскаватора выбираем нерегулируемый аксиально-поршневой гидромотор типа 210.20

Расчёт усилий, действующих на гидроцилиндры рабочего оборудования. Выбор гидроцилиндров

Принципиальная гидравлическая схема ЭО-1121

На экскаваторе ЭО-1121 устанавливается двигатель Mitsubishi L3E.

При передвижении своим ходом, перевозке экскаватора на транспортных средствах или на стоянке поворотная платформа фиксируется с помощью стопора.

Гидросистема машин (рис. 1.2)обеспечивают совмещение рабочих операций. Сдвоенный аксиально-поршневой насос со встроенным регулятором мощности позволяет полностью использовать мощность двигателя в течение рабочего цикла.

Регулируемые секции насоса подают рабочую жидкость в моноблочные распределители 2 и 3, от которых жидкость поступает к определённым исполнительным органам экскаватора или на слив в гидробак.

В зависимости от вида оборудования золотники распределителя 2 управляют гидромоторами 4 привода ходового устройства, и гидроцилиндром поворота рукояти 5; золотники распределителя 3 управляют гидроцилиндром стрелы 6, гидроцилиндром ковша 7 и гидромотором привода поворотной платформы 8.



Рисунок 1.2 - Гидравлическая схема экскаватора ЭО-1121

1 - насосная установка; 2,3 -распределители; 4 - гидромоторы привода хода; 5 - гидроцилиндр рукояти; 6 - гидроцилиндр стрелы; 7 - гидроцилиндр ковша; 8 - гидроцилиндр поворота стрелы; 9-гидромотор привода поворотной платформы; 10 - теплообменник; 11 -фильтр; 12- управления.

Работа исполнительных органов, управляемых разными распределителями, может быть совмещена. Кроме того, движения двух исполнительных органов с управлением от разных распределителей могут быть совмещены с безнасосным опусканием стрелы (под действием массы рабочего оборудования).

При нейтральном положении золотников обоих распределителей рабочая жидкость поступает на слив через теплообменник 10 и фильтр 11 в гидробак.

Для предохранения узлов и элементов гидросистемы от перегрузок она оснащена предохранительными и обратными клапанами.

Органы управления и приборы расположены в кабине.

Цельнометаллическая кабина машиниста экскаватора тепло- и звукоизолирована, оснащена отоплением и вентиляцией. Переднее стекло кабины может быть откинуто и зафиксировано в этом положении. Двери кабины оснащены замком и фиксатором для удержания дверей в открытом положении . Пол покрыт звукоизолирующим ковриком. Подрессоренное сиденье, регулируемое по высоте и длине, имеет изменяемый угол наклона спинки.

Капот экскаватора состоит из съёмных блоков, имеющих откидные дверцы и панели для облегчения доступа к агрегатам и механизмам,

Сменное рабочее оборудование: обратная лопата, оборудование прямого копания, грейферы, гидромолот.

Транспортирование экскаватора осуществляется методом полной погрузки на транспортное средство.

Усилия, действующие на гидроцилиндры рабочего оборудования экскаватора, будем определять графоаналитическим методом. Он заключается в составлении уравнения моментов внешних сил и сил веса звеньев, приложенных в центрах тяжести и действующих относительно осей вращения звеньев рабочего оборудования.

Усилия, действующие в гидроцилиндрах стрелы

Составим уравнение моментов относительно точки О1 (рис. 2.3) :

МО1 = 0;

Ро1L1+GцстрL2+GстрL3+GцрукL4+Gк+гL5+GрукL6+GцкL7-РгцL8 = 0;

где Gцстр,Gстр,Gцрук,Gк+г,Gрук,Gцк - веса элементов рабочего оборудования, причём Gк+г - вес ковша с грунтом;

L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7,L8- плечи действия соответствующих сил относительно шарнира крепления пяты стрелы;

Р01 - сила сопротивления грунта копанию, определяемая по формуле:

Р01 = b h kуд ,

Рис. 2.3 Расчётная схема для определения усилий в гидроцилиндрах стрелы

где b - ширина режущей части ковша, определяется по формуле 1.123 [11]:

h = 0,02 м - толщина стружки;

kуд = 225 кН/м2 - удельная сила копания, принимается по таблице 1.6 [11]

Р01 = 1,25 0,02 225 103 = 5625 Н

Тогда усилие, действующее в гидроцилиндрах

Согласно распечатке (смотри приложение А) на подъём стрелы экскаватора выбираем два одинаковых гидроцилиндра общего назначения по ОСТ 22-1417-79 с диаметром цилиндра 40 мм; штока - 18 мм и ходом поршня 250 мм.

Усилие, действующее в гидроцилиндре рукояти

Рис. 2.4 Расчётная схема для определения усилий в гидроцилиндре рукояти МО1 = 0;

Составим уравнение моментов относительно точки О1 (рис. 2.4) :

Ро1L1+Ро2L2+GцрукL7+Gк+гL3-GрукL4-GцкL5-РгцL6 = 0;

Отсюда

где Р02 = 0,8 Р01=4500Н- составляющая силы сопротивления грунта копанию L1,L2,L3,L4,L5,L6,L7- плечи действия соответствующих сил относительно шарнира крепления рукояти к стреле

Тогда

Согласно распечатке (смотри приложение А) на поворот рукояти экскаватора выбираем гидроцилиндр общего назначения по ОСТ 22-1417-79 с диаметром цилиндра 50 мм; штока - 22 мм и ходом поршня 100 мм.

Усилие, действующее в гидроцилиндре ковша

Составим уравнение моментов относительно точки О1 и найдём усилие в звене Рзв : (рис. 2.5) :

Рис. 2.5 Расчётная схема для определения усилия, действующего на ковш в многозвеннике

МО1 = 0;

Ро1L1-Ро2L2+Gк+гL3-РзвL4 = 0;

Отсюда

где Рзв - усилие, которое действует на ковш со стороны многозвенника;

L1,L2,L3,L4 - плечи действия соответствующих сил относительно шарнира крепления ковша к рукояти.

Тогда

Для нахождения усилия в гидроцилиндре ковша составим уравнение моментов относительно точки Q1 (рис. 2.6):

Рис. 2.6 Расчётная схема для определения усилия, действующего на ковш в многозвеннике

МQ1 = 0;

Ргц А2 - Рзв А1 = 0;

Отсюда

где А1,А2 - плечи действия соответствующих сил относительно

шарнира крепления многозвенника к рукояти.

Тогда

Согласно распечатке (смотри приложение А) на поворот ковша экскаватора выбираем гидроцилиндр общего назначения по ОСТ 22-1417-79 с диаметром цилиндра 80 мм; штока - 36 мм и ходом поршня 400 мм.

Выбор насоса

Выбор насоса осуществляется по наибольшему расходу в одном из контуров гидросистемы. Наибольший расход имеют гидроцилиндры подъёма стрелы - 2403,062 см3/с.

Согласно распечатке (смотри приложение А) для нагнетания рабочей жидкости в гидросистему экскаватора выбираем сдвоенный аксиально-поршневой насос с регулятором мощности серии 323.25

4 Расчёт на прочность

В данном пункте проведём расчёт на прочность двух деталей разрабатываемого универсального шасси, ведомого колеса и трака гусеницы. Проверим сопротивляемость элементов воздействующим нагрузкам.

В первом случае проверим ведомое колесо.



Рисунок 3.1

Максимальное напряжение испытываемое колесом в этом случае при пределе текучести



Рисунок 3.2

Максимальное перемещение колеса в этом случае

Во втором случае проверяем трак гусеницы.

Рисунок 3.2

Максимальное напряжение испытываемое траком в этом случае при пределе текучести

Рисунок 3.2

Максимальное перемещение трака в этом случае

5 Расчёт производительности одноковшового экскаватора

Принято различать три вида производительности: теоретическую, техническую и эксплуатационную. Некоторые авторы вводят ещё для экскаваторов понятие базовой производительности. Теоретическая производительность - это конструктивно-расчетнаяпроизводительность машины. Так как расчетным путем теоретическую производительность определить сложно, то ее определяют экспериментально и называют базовой.

Под базовой производительностью одноковшовых экскаваторов понимают производительность сравнительно новой машины (определяемую экспериментальным путем), срок эксплуатации которой не превышает 2500 машино-часов (м-ч), замеренную в следующих фиксированных условиях: угол поворота рабочего оборудования для разгрузки равен 90, разгрузка грунта производится в отвал, глубина копания является оптимальной, нет пространственных ограничений на строительной площадке, стрела установлена в среднее положение, квалификация оператора хорошая, хорошее состояние режущей кромки и зубьев, работа идет беспрерывно в течение одного часа.

Техническая производительность отличается от базовой тем, что учитывает технические факторы, влияющие на повышение или уменьшение производительности.

Эксплуатационная производительность, часовая, сменная, месячная или годовая, отличается от технической влиянием квалификации оператора и использованием рабочего времени в течение расчетного периода.

Базовая производительность определяется экспериментально для экскаваторов с различной вместимостью ковша и для различных грунтов или разрабатываемых материалов, а также для различных видов рабочего оборудования.

Значение базовой производительности для гидравлических экскаваторов с рабочим оборудованием обратная лопата в зависимости от геометрической вместимости ковша представлено на рис. 2.7.

Для гидравлического экскаватора ЭО-1121 базовая производительность = 9 м3/ч

Техническая производительность определяется по формуле

 = 0,84 - коэффициент, учитывающий глубину копания;

= 1 - коэффициент, учитывающий угол поворота рабочего оборудования при разгрузке;

= 1 - коэффициент, учитывающий условия разгрузки;

= 1 - коэффициент, учитывающий состояние режущей кромки и

зубьев ковша;

= 1 - коэффициент, учитывающий установку стрелы;

= 1 - коэффициент, учитывающий тип загружаемого транспортного средства;

= 1 - коэффициент, учитывающий квалификацию оператора.

Тогда

Эксплуатационная производительность определяется по формуле:

Пэ = Птех kв,

где = 0,83 - коэффициент использования машины по времени;

Тогда

Пэ = 7,56 0,83 =6,2748 м3/ч

6 Тягово-мощностной расчёт

Тяговый расчёт проводится для оценки тяговых качеств машины с заданными конструктивными параметрами для определённых условий эксплуатации. Для экскаватора тяговый расчёт проведём для транспортного режима. Тяговые качества машины в прямолинейном движении оценивается на основании определения сопротивления передвижению. Максимальные нагрузки на машину действуют при её разгоне (Рис. 2.11).

На машину действуют следующие силы:

R - сила сопротивления передвижению, кН;

G - вес машины, кН;

ma - сила инерции, кН;

Р - потребная сила тяги, кН.

Рисунок 2.11 - Силы, действующие на экскаватор при движении

Сила сопротивления передвижению - сопротивление передвижению машины как тележки, определяется по формуле:

где G - вес экскаватора, кН;

f - коэффициент принимаем 0,03 (табл.9.7, [6]);

i - уклон, принимаем равным 0,07.

кН

Максимальное комфортное ускорение машины по рекомендациям [6] не превышает 0,1g. Принимаем 0,7 м/с.

Тогда сила инерции равна:

кН

Потребная сила тяги определяется составлением уравнения суммы сил на ось Ох:

кН

Сила тяги по двигателю определяется по формуле:

,

кН

где Мном - номинальный момент двигателя, Мном=0,26 кН*м;

- КПД трансмиссии, =0,8;

- передаточное число трансмиссии

Сила тяги по сцеплению:

где цсц - коэффициент сцепления, равен 0,8…0,9;

Gсц - сцепной вес, Gсц =*Gм=(2*20)/3=14Кн

кН

Необходимое и достаточное условие движения:

кН

Так как условие выполняется, то машина обладает достаточными тяговыми характеристиками.

Баланс мощности

Расчет мощности произведём для рабочего режима. Мощность двигателя расходуется на привод насоса гидросистемы:

где Nтр - требуемая мощность, кВт;

NН - мощность, потребляемая насосом, кВт

p-номинальное давление в гидросистеме;

Q-действительная подача насоса.

кВт

Так как кВт, то мощности двигателя достаточно для работы машины.

7 Мероприятия по технике безопасности

Для безопасного ведения всех видов работ обслуживающий персонал должен строго соблюдать правила техники безопасности при эксплуатации, техническом обслуживании и ремонте экскаваторов. Нарушение этих правил может привести к несчастным случаям -- получению различных травм (ушибов, ранений, ожогов кислотой, щелочью, от воздействия электрического тока и т. д.) и потере трудоспособности.

К работе на экскаваторах допускаются лица, имеющие соответствующую квалификацию и прошедшие инструктаж по технике безопасности.

Стажировка учащихся проводится под непосредственным наблюдением мастера. Обслуживающий персонал должен работать в специальной одежде, соответствующей климатическим условиям. На машине должна быть аптечка первой медицинской помощи.

Общие сведения.

1. Перед началом земляных работ получают справку об отсутствии подземных коммуникаций. Наличие таких коммуникаций отмечают знаками;

2. В вечернее и ночное время фронт работы экскаватора в забое, место разгрузки грунта и подъездные пути должны быть хорошо освещены;

3. В. населенной местности забои и участки работы экскаватора ограждают и устанавливают щиты с предупредительными надписями. В ночное время ограждения освещают;

4. Обслуживающий персонал должен получать каждый раз точные указания о порядке выполнения нового задания, а также о соблюдении необходимых мер предосторожности;

5. Перед пуском двигателя машинист экскаватора внимательно осматривает машину и убеждается в полной ее исправности. Работа на неисправном экскаваторе запрещается. О всех неисправностях машины или ненормальных условиях эксплуатации, которые могут привести к аварии, машинист немедленно доводит до сведения администрации предприятия;

6. Все вращающиеся детали (зубчатые колеса, цепные передачи, маховики) ограждают кожухами. Пуск в действие механизмов при снятых кожухах не разрешается;

7. Перед пуском в ход двигателя и механизмов машинист дает сигнал предупреждения;

8. При пуске двигателя рычаги управления устанавливают в нейтральное положение, а насосы выключают (если это предусмотрено конструкцией);

9. Пуск двигателей внутреннего сгорания пусковой рукояткой во избежание повреждения руки в результате обратного хода поршня производят при позднем зажигании, а пусковую рукоятку обхватывают так, чтобы все пальцы руки были с одной стороны;

10. При пуске двигателей внутреннего сгорания посредством шнура нельзя наматывать шнур на руку, так как в случае преждевременной вспышки поршень может пойти в обратную сторону, что приведет к несчастному случаю.

Работа экскаватора в забое.

1. Во время работы пребывание на экскаваторе или в радиусе его действия посторонних лиц запрещается;

Опасной является зона, представляющая круг, описанный из центра вращения поворотной платформы максимальным радиусом копания, увеличенным в 1,2 --1,5 раза;

2. В период работы двигателя и механизмов экскаваторов не разрешается крепить какие-либо части, смазывать их и осматривать сборочные единицы, расположенные в тесных и опасных местах;

3. Запрещается регулировать тормоза при поднятом ковше и работать навесным экскаватором без установки фиксатора поворотной колонны в промежуточное положение, ограничивающее поворот на случай обрыва цепи;

4. При работе экскаватор должен стоять на горизонтальной площадке, которую выравнивают до начала работы;

5. Работа навесным экскаватором допускается только при опущенных выносных опорах и отвале бульдозера;

6. При разработке высокого забоя удаляют находящиеся на верху забоя крупные камни и другие предметы, так как грунт может осыпаться, повредить экскаватор и быть причиной несчастного случая. Если сыпучий грунт по каким-либо причинам не осыпается под углом естественного откоса, этот угол следует создать искусственным путем. Во избежание несчастного случая не разрешается подкапывать грунт лопатой, стоя в направлении сползания его, так как грунт может обрушиться. Работать в забое, имеющем «козырек», запрещается;

7. При погрузке грунта в автомашины запрещается проносить ковш экскаватора над людьми и кабиной шофера. При загрузке автомашины, не имеющей над кабиной предохранительного бронированного щита, шофер должен выходить из кабины и находиться на безопасном расстоянии;

8. Подвижной состав разрешается загружать только после сигнала о его готовности под погрузку. Подвижной состав во время погрузки должен перемещаться только по сигналу машиниста экскаватора. Нельзя допускать перегрузку и неравномерную загрузку транспортных средств;

9. Во избежание повреждения рабочего оборудования платформу экскаватора с наполненным ковшом поворачивают только после вывода ковша из забоя;

10. Во время взрывных работ в забое экскаватор отводят на безопасное расстояние и поворачивают к месту взрыва задней частью кабины, а обслуживающий персонал обязан уйти в укрытие;

11. Перед остановкой машины стрелу располагают вдоль оси экскаватора, а ковш опускают на землю;

12. Ковш чистят опущенным на землю с ведома и разрешения машиниста;

13. При обнаружении в грунте электрического кабеля, подземного трубопровода и т. п. немедленно останавливают работу и извещают об этом администрацию;

14. При работе вблизи зданий и сооружений допустимое расстояние от этих объектов до экскаватора устанавливает техническое руководство строительства. Установка и работа экскаваторов под проводами действующих линий электропередачи любого напряжения не разрешается;

15. При работе навесного экскаватора бульдозером рабочее оборудование и поворотную колонну ставят в транспортное положение, а насосы на редукторе выключают;

16. Работать в ночную смену с неисправным электроосвещением и с неполной заправкой топлива, масла и воды запрещается;

17. Если дизель перегрет, то во избежание ожога открывают заливную горловину радиатора в рукавицах, а лицо держат дальше от горловины. Сначала крышку ослабляют, выпускают пар и только потом снимают ее с горловины;

18. В случае аварийной обстановки немедленно останавливают двигатель: выключают подачу топлива, включают декомпрессию у двигателей, имеющих декомпрессионный механизм, у карбюраторных двигателей выключают зажигание;

19. Оставлять работающий двигатель без присмотра запрещается;

20. Сменяющийся персонал обязан предупреждать сменщиков о всех неисправностях экскаватора, замеченных во время работы;

При передвижении экскаватора.

1. Стрела должна быть установлена строго по оси движения, а ковш опущен на высоту не более 1 м от земли. Это правило не распространяется на навесные экскаваторы на базе тракторов. При передвижении экскаватора следует строго соблюдать «Правила дорожного движения».

2. Передвижение экскаватора с наполненным ковшом запрещается.

3. Гусеничный экскаватор перемещается ведомыми колесами вперед; при преодолении подъемов и наледей устанавливают на гусеничных звеньях шпоры.

4. Переход экскаватора через железнодорожные переезды и искусственные сооружения (мосты, трубы) допускается только после получения соответствующего разрешения.

5. Экскаватор может перемещаться своим ходом через топкие или заболоченные места только по заранее уложенным шпалам, брусьям или щитам.

6. Проход экскаватора под проводами электролинии высоковольтной передачи разрешается в том случае, если расстояние между проводами и верхней частью экскаватора не менее 2 м. Более точно это

Противопожарные мероприятия:

1. В кабине машины должен находиться огнетушитель.

2. Топливо и смазочные материалы хранят с соблюдением всех противопожарных правил.

3. Открытые склады горючего должны находиться на расстоянии не менее 20 м от места работы экскаватора.

4. Хранить в кабине экскаватора бензин, керосин и другие легковоспламеняющиеся вещества запрещается.

5. Масляные тряпки и обтирочные концы складывают в специальные железные ящики с крышками и по мере наполнения ящиков удаляют.

6. Категорически запрещается подогревать двигатель внутреннего сгорания зимой непосредственно огнем. Разогревают двигатель, заливая в радиатор горячую воду, а в картер -- подогретое масло.

7. Курить при заправке горючими и смазочными маслами и при контрольном осмотре топливных баков и двигателя запрещается.

8 Метрология и стандартизация

Стандартизация - установление и применение правил с целью упорядочивания деятельности в определенной области на пользу и при участии всех заинтересованных сторон, в частности при соблюдении условий эксплуатации и требований безопасности.

В развитом машиностроении большое значение имеет организация производства машин и других изделий на основе взаимозаменяемости. Стандарты основываются на объединении достижений науки, техники, практического опыта и определяют основы не только настоящего, но и будущего развития производства.

При выполнении данного курсового проекта были использованы следующие ГОСТы :

-ГОСТ 2.105-95 ЕСКД. Общие требования к текстовой документации;

-ГОСТ 2.004-88 ЕСКД. Общие требования к выполнению конструкторских и технологических документов на печатающих и графических устройствах вывода ЭВМ;

-ГОСТ 2.104-68 ст. СЭВ 104-74;

-ст. СЭВ 3657-76 ЕСКД. Основные надписи;

-ГОСТ 2.106-68 ЕСКД. Текстовые документации;

-ГОСТ 2.106-68 ст. СЭВ 2516-80 ЕСКД. Спецификации;

-ГОСТ 2.109-73 ст. СЭВ 858-78;

-ст. СЭВ 1182-78 ЕСКД. Основные требования к чертежам ;

-ГОСТ 2.103-68 ст. СЭВ 1181-78 ЕСКД. Форматы;

-ГОСТ 2.302-68 ст. СЭВ 1187-78 ЕСКД. Масштабы;

-ст. СЭВ 1178-78 ЕСКД. Линии;

-ГОСТ 2.305-68 ЕСКД. Изображения, виды, сечения и разрезы;

-ГОСТ 2.307-68 ЕСКД. Нанесение размеров и предельных отклонений ;

-ГОСТ 2.308-68 ЕСКД. Указание на чертежах допусков, формы и расположения поверхностей;

-ГОСТ 2.311-68 ст. СЭВ 284-76 ЕСКД. Изображение резьбы;

-ГОСТ 2.136-68 ст. СЭВ 856-78 ЕСКД. Правила нанесения на чертежах надписей, технических требований и таблиц;

-ГОСТ 25346-88 ст. СЭВ 145-75. Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений;

-ГОСТ 7796-70. Болты с шестигранной головкой;

-ГОСТ 6401-70. Шайбы.

Заключение

В данном курсовом проекте было разработано универсальное гусеничное шасси малогабаритного экскаватора. При помощи универсального шасси можно менять навесное оборудование мини экскаватора на любое подходящее для данного вида работ. В качестве сменного оборудования можно использовать погрузочное, экскаваторное, бетоносмеситель. Экскаватор оснащён кабиной со звуко и тепло изоляцией, что делает его всесезонным. Так же сзади над силовой установкой установлен дублирующий блок управления для навесного оборудования. Отличный дизайн повышает эргономические свойства машины, делая рабочий процесс менее утомительным, что положительно влияет на производительность.

гусеничный экскаватор привод платформа

Список литературы

1 Щемелёв А.М. Проектирование гидропривода машин для земляных работ: Учеб. пособие. - Могилёв: ММИ, 1995. - 322 с.: ил.

2 Беркман И.Л., Раннев А.В., Рейш А.К. Универсальные одноковшовые строительные экскаваторы. Учебник для проф.-техн. Училищ. - 2-е изд., перераб. - М.: Высшая школа, 1981. - 304 с.: ил.

3 Машины для земляных работ: Учебник для студентов вузов по специальности «Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» /Д.П. Волков, В.Я. Крикун, П.Е. Тотолин и др.; Под общ. ред. П.П. Волкова. - М.: Машиностроение, 1992 - 448 с.: ил.

4 Перель Л.Я. Подшипники качения: Расчёт, проектирование и обслуживание опор: Справочник. - М.: Машиностроение, 1983. - 543 с., ил.

5 Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник - М.: Машиностроение, 1983. - 301 с., ил.

6 Проектирование машин для земляных работ/ Под ред. А.М. Холодова. - Харьков: Выш. шк. Изд-во при Харьк. ун-те, 1986.- 272с.

7 Свешников Станочный гидропривод

8 Металлические конструкции строительных и дорожных машин/ Под ред. Ряхина Н.В. - М.: Машиностроение.,1987 - 326 с.: ил.

9 Строительная механика и металлоконструкции строительных и дорожных машин: Учебник для вузов по специальности “Строительные дорожные машины и оборудование”/ Н.Н. Живейнов, Г.Н. Карасёв, И.Ю. Цвей. - М.: Машиностроение, 1988. - 280 с.: ил.

10 Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъёмных кранов - Минск, 2001.-184 с.

11 Иванов М.Н. Детали машин. - М.: Высш. шк., 1991. - 382 с.

12 Иванченко Ф.А. и др., Расчеты грузоподъемных и транспортирующих машин. - 2 изд. перераб. и доп. - Киев.: Вища школа, 1978. - 574 с.

Размещено на Allbest.ru

...