Бульдозер с неповоротным отвалом

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФГБОУ ВПО «СИБАДИ»

ФАКУЛЬТЕТ ЗАОЧНЫЙ

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ: НАЗЕМНО ТРАНСПОРТНЫЕ СРЕДСТВА (НТС)

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА

БУЛЬДОЗЕР С НЕПОВОРОТНЫМ ОТВАЛОМ

Работу выполнил: студент НТС-11Z1

Добряк Владимир Дмитриевич

Работу принял:

КТН Доцент Семкин Дмитрий Сергеевич

Омск

2015



Введение

Землеройные и дорожные называют машины с ножевым рабочем органом, выполняющие одновременно послойное отделение от массива и перемещение грунта к месту укладки при своем поступательном движении. К этой группе машин относится: бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдеры. Первые два типа машин, особенно бульдозеры, широко используются в промышленном и гражданском строительстве. В зависимости от вида рабочего оборудования отдельный грунт накапливается перед отвалом или поступает в ковш, в котором транспортируется к месту отсыпки. Основными преимуществами землеройно-транспортных машин является возможность совмещения в одном рабочем цикле всего комплекса операций по копанию, перемещению, отсыпания грунта с предварительным разравниванием и частичным уплотнением, простота конструкции и высокая производительность.



1. Обзор и анализ существующих конструкций бульдозеров

Бульдозеры представляют собой навесное оборудование на базовый гусеничный или пневмоколесный трактор (двухосный колесный тягач), включающий отвал с ножами, толкающее устройство в виде брусьев или рамы и систему управления отвалом. Современные бульдозеры являются конструктивно подобные машины, базовые трактора и навесное оборудование которые широко унифицированы. Главный параметр бульдозеров - тяговый класс базового трактора (тягача). Бульдозеры применяют для послойной разработки и перемещения грунтов 1…4 категории, а также предварительно разрыхленных скальных и мерзлых грунтов. С их помощью выполняют планировку строительных площадок, возведение насыпей, разработку выемок и котлованов, нарезку террас на косогорах, разравнивание грунта, отсыпаемого другими машинами, копание траншей под фундаменты и коммуникации, засыпку рвов, ям, траншей, котлованов и пазух фундаментов зданий, расчистку территорий от снега, камней, кустарника, пней, мелких деревьев, строительного мусора и т.п. Широкое использование бульдозеров в строительном производстве определяется простотой их конструкции, надежностью и экономичностью в эксплуатации, высокой производительностью, мобильностью и универсальностью.

Бульдозеры классифицируются:

по назначению - общего назначения, приспособленные для выполнения разнообразных землеройно-планировочных и строительных работ в различных грунтовых условиях, и на бульдозеры специального назначения, которые предназначаются для выполнения определенных видов работ (например, для прокладки дорог, чистки снега, сгребания торфа и т.д.);

в зависимости от тягового класса (номинальному тяговому усилию) базовых машин малогабаритные (класс до 0,9), легкие (класс 1,4…4), средние (класс 6…15), тяжелые (классов 25…35) и сверхтяжелые (класс свыше 35);

по типу ходовому устройства - гусеничные и пневмоколесные;

по конструкции рабочего органа - с неповоротным отвалом (постоянно расположенным перпендикулярно продольной оси базовой машины), с поворотным отвалом (который может устанавливаться перпендикулярно или под углом до 55 градусов в обе стороны к продольной оси машины. Поворотный отвал устанавливают только на гусеничных тракторах, так как колесные тягачи плохо воспринимают боковые нагрузки;

по типу системы управления отвалом - с гидравлическим и механическим (канатно-блочным) управлением. По 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 опускания отвала осуществляется принудительно одним или двумя гидроцилиндрами двустороннего действия. Бульдозеры с механическим управлением в настоящее время промышленностью не выпускаются.

Отвалы бульдозера представляют собой жесткую сварочную металлическую конструкцию с лобовым листом криволинейного профиля. Поворотный отвал длиннее неповоротного, так как в неповоротном положении он должен перекрывать ширину базовой машины. Применяют поворотный отвал для планировочных работ с перемещением грунта в сторону (грунт при этом сходит с отстающим концом отвала в виде бокового валика), для засыпки траншеи, разравнивания валов и других работ при непрерывном движении машины вдоль фронта работ.

Сферические отвалы, состоящие из трех или пяти секций, которые установлены под углом 10…15 градусов одна к другой, набирают грунта на 15…20 процентов больше, чем прямые отвалы. Сферические отвалы применяются для работ с кусковыми и сыпучими материалами при мощности базовых машин более 130 кВт. Совковый отвал имеет увеличенные боковые щитки и применяются при перемещении сыпучих и слабопрочных материалов на большие расстояния (до 150 м). Отвал рыхлящими боковыми зубьями применяются в крепких каменистых и мерзлых грунтах на гусеничных бульдозерах мощностью не менее 50 кВт и на колесных бульдозерах мощностью не менее 220 кВт. Короткий прямой отвал снабжен амортизатором и предназначен для установки на толкачах, помогающих загружать скреперы.

2. Выбор основных параметров

Эксплуатационный вес определяется как сумма эксплуатационных весов базовой машины и бульдозерного оборудования:

Gб = Gбм + Gбо = 18255 + 2980 =21235 кг.

Сцепной вес бульдозера в рабочем состоянии:

Gсц = 21235 * 9,81 = 208315 Н.

Номинальное тяговое усилие:

Тнб = Gсц * цопт = 208315 * 0,6 =125 кН.

Среднее статическое удельное давление для гусеничных базовых машин:

q = Gб / 2Lb = 18255 / (2 * 5060 * 600) = 0,003 Н.

Если пренебречь лобовым сопротивлением движителя, а также силами инерции, то координата центра давления бульдозера может быть определена по формуле:

x = (Gб d + Rz d1 + Rx hr) / N

где Rz = Rx tg v =62,5 * tg 17 =19,1 Н,

Rx = 0,5 * 125 = 62,5 Н,

N = Gб + Rz = 21235 + 19,1 = 21254,1 Н,

x = (21235 * 5,7 + 19,1 * 5,7 + 62,5 * 0,15) /21254,1 = 5,7 м.

Удельное напорное усилие на режущей кромке:

q H = T нб / В = 125 / 3,640 = 0,029 (1 категория грунта)

где В-длина отвала.

Удельное вертикальное давление на режущей кромке:

qB = Pz / F = 10 Н/м2, (из таблице)

Длину неповоротного отвала выбирают из расчета перекрытия габарита базовой машины по ширине или наиболее выступающих в стороны элементов толкающей рамы не менее 50 мм с каждой стороны.

Высоту отвала определяют в зависимости от номинального тягового усилия тягача при скорости, подходящей для бульдозерных работ, параметров отвальной поверхности и грунтовых условий:

для неповоротного отвала

Н н ? 500 3v Тнб ? 5 Тнб = 500 * 5 ? 5 * 125 = 1875 мм.

Основные показатели отвалов

Наименование показателей	Неповоротный отвал
Углы, град;
резание, г	55
наклона отвала, е	75
опрокидывания, в	70 - 75
установки козырька, вk	90 - 100
здания, и	30 - 35
Радиус кривой части отвальной поверхности, R	(0,8.. 0,9) Н или по формуле
Длина прямой части внизу отвальной поверхности, a	по ширине ножей

Радиус кривой части отвальной поверхности R, высота отвала H и углы резания г, опрокидывания в и наклона е связаны между собой зависимостью:

R = H (sin (е ? г) / sin е (1 ? sin (в + г ? р/ 2))) =

= 1875 (sin (75 ? 55) / sin 75 (1 ? sin (75 + 55 ? 3,14/2))) = 1836,5 мм.

Скорость перемещения отвала следует выбирать такой, чтобы зарезание производилось только режущей кромки. Вертикальная составляющая скорость перемещения отвала в процессе заглубления:

Vcв < V pxp tg и = 4,85 * tg 55 = 6,9 м/с.

3. Тяговый расчет

Суммарное сопротивление движению бульдозера при копании и перемещению грунта по горизонтальной поверхности:

W = Wp + W 1f + W2f + Wпр + Wв,

где сопротивление резанию Wp = k p B h = 40 * 3,64 = 145,6,

сопротивления перемещению базовой машины

W 1f = Gбм f= 15275 * 0,08 = 1222 Н

отвала W2f = Gбо м = 2680 * 0,5 = 1490 Н

призмы волочения Wпр = V ф1 м1 гр = 30 * 1900 * 0,8 = 45600 Н

и грунта вверх по отвалу

Wв = V ф1 м гр cos 2 г = 30 * 1900 * 0,5 * cos 2 55 = 9376,2 Н

W = 57833,8 Н = 57,8 кН.

Фактический объем грунта, перемещаемый бульдозером в конце наполнения и при перемещении:

V ф = (15275 (0,6 ? 0,08) - 2680 * 0,5 ? 3,64 * 0,05 * 40) / 1900 (0,8 + 0,5 * cos 2 55) = 3,2 м. бульдозер отвал вес конструкция

4. Расчет на прочность

Первое расчетное положение. Внезапный упор в препятствие средней точкой отвала при движении по горизонтальной поверхности; цилиндры находятся в запертом положении.

Второе расчетное положение. В процессе заглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на средней точке отвала; в цилиндрах развивается усилие, достаточное для опрокидывания базовой машины, относительно точки А.

Третье положение. В процессе заглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивает на крайней точке отвала; в цилиндрах, развивается усилие достаточное для опрокидывание трактора относительно точки А.

Четвертое расчетное положение. В процессе выглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на средней точке отвала; в цилиндрах развивается усилие, достаточное для опрокидывания трактора относительно точки В.

Пятое расчетное положение. В процессе выглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на крайней точке отвала; в цилиндрах развивается усилие, достаточное для опрокидывания трактора относительно точки В.

Расчет сил, действующих на отвал, в каждом расчетном положении производят по формулам:

Коэффициент жесткости препятствия,

грунт 2-ой группы, С2 = 1 * 15275 = 15275,

угол резания 55 градусов, то С 1 = 520

тогда Со = (С 1 * С 2) / (С 1 + С 2) = (520 * 15275) / (520 + 15275) = 520

Расчетное положение	Горизонтальное усилие	Вертикальное усилие	Боковое усилие
Первое	Py = Gсц цmax + Vv (Gб Со /g)	?	?
Второе	Py = (Gб - Pz) цmax + Vv (Gб Со /g)	Pz = Gбм * (lA /(l + lc))	?
Третье	Py = (Gб - Pz) цmax + Vv (Gб Со /g)	Pz = Gбм * (lА /(l + +lc))	Pх =((Gб ? Pz)* цmax *В)/ (2 (lс + l))
Четвертое	Py = (Gб + Pz) цmax + Vv (Gб Со /g)	Pz = ? Gбм * (lв / lс)	?
Пятое	Py = (Gб + Pz) цmax + Vv (Gб Со /g)	Pz = ? Gбм * (lв / lс)	Pх =((Gмб ? Pz)* цmax *В)/ 2 * lс

1-е положение: Py = 208315,35 * 0,8 + 4,85 v(18255/ 9,81) * 520 = 275,4 кН.

2-е положение: Py = (21235 - 6583,8) * 0,8 + 4,85 v 1860,9 * 520 = 97,1 кН,

Pz = 18255 (2,2/(3,9 + 2,2) = 6,6 кН.

3-е положение: Py = (21235 - 6583,8) * 0,8 + 4,85 v 1860,9 * 520 = 97,1 кН,

Pz = 18255 (2,2/(3,9 + 2,2) = 6,6 кН,

Pх = ((21235 - 6,6) * 0,8 * 3,64) / (2 * (2,2 + 3,9)) = 5,1 кН.

4-е положение: Py = (21235 + 6,6) * 0,8 + 108793,1 = 125,8 кН,

Pz = ? 18255 (2,34/ 3,9) = ? 11 кН.

5-е положение: Py = (21235 + 6,6) * 0,8 + 108793,1 = 125,8 кН,

Pz = ? 18255 (2,34/ 3,9) = ? 11 кН,

Pх = ? (18255 * 0,5) / 2 = ?4,6 кН.

Усилие в гидроцилиндре:

P_г = (Pz * b ? Py * а) / 2S = (6,6 * 6,6 ? 97,1 * 1,5) / (2* 4,5) = ? 11,34

Реакции в шарнире О':

R'z =(? Рх * а ? Рz * сб + Р_г * l * sin л)/ l = (?5,1 * 1,5 ? 6,6 * 5,2 ? 11,34 * 3,6 * 0,7)/3,6 = 19,5

R'y = (? Рх *b + Ру е ? Р_г l cosл) / l = (? 5,1 * 6,6 + 97,1 * 2,7 +11,34 * 3,6 *0,7) / 3,6 = 97,9

Реакция в шарнире О'':

R''z = 2* P_г * sin л ? P z ? R'z = 2 (?11,34) * 0,7 ? 6,6 ? 19,5 = ?41,98

R''y = Py ? 2* P_г cosл ? R'y = 97,1 ? 2* (?11,34)* 0,7 ? 97,9 = 15,1

Для определения боковых реакций, действующих в шарнирах, необходимо рассмотреть усилие, действующие в плоскости рамы отвала.

А. Реакции в шарнирах от действия силы Ру



R'xPy = R''xPy = (^p + ^ip)/ h д1 + (P y о1) / 2 h,

где ko = 0,15 * l/h = 0,15 * 3,6 / 6,6 = 0,08,

д1 = (2/3 (1 ? мІ) + k o (1 ? 4/3 v)) = 2/3 ((1 ? 0,5І) + 0,08 (1 ? 4/3 * 4,85)) = 0,94

l = 3,6 м, h = 6,6 м, v = 4,85, о 1 = 0,15, м =0,5, P y = 97,1

^p = ? 1/3 (1+ k1 * v) о1 * l * P y = ? 1/3 (1+ 0,08 * 4,85)*0,15 *3,6 *97,1 =

= ?21,5

Величина ^ip зависит от соотношений между о и v:

а) при о1 < v

^ip = о1* l * ko ((0,5 ? v)І / 2 + (((0,5 ? о1) +(v (v ? о1))/3v) * оІ1 +

+ (1+ ((v (v ? о1)) /2м) ? ((v+о1) * (vІ ? оІ1) / 2v)) Py =

= 0,15*3,6*0,08 ((0,5 ? 4,85)І /2 +(((0,5 ? 0,15) +(4,85 (4,85? 0,15))/3*4,85)*0,15І + (1 + ((4,85 (4,85 ? 0,15))/2* 0,5) ? ((4,85+0,15) * (4,85І ? 0,15І) / 2* 4,85)) * 97,1 = 34,7

R'xPy = R''xPy =(?21,5 + 34,7)/ (0,94 * 6,6) + (97,1 * 0,15) / (2 * 6,6) = 3,2

Б. Реакции в шарнирах от действия сил Р_г

R'xP_г = R''xP_г = 2 ((^p +^pi)/ (д1 * h) + (P_г * о2 * cos л)/ 2h =

= 2 ((?21,5 + 34,7) / (0,94 * 6,6) + (? 11,34 * 0,15 * 0,7)/ 2 * 6,6 = 2

В. Реакция в шарнирах от действия силы Рх

Боковые реакции от силы Рх

R'xP_х = R''xP_х ? (b /h) * (Px/2) = (6,6 /6,6) / (5,1 /2) = 2,55

Суммарная реакции в шарнирах О' и О''

R'x = ? R'xPi = 3,2 +2 + 2,55= 7,75

R"x = ? R"xPi = 3,2 + 2+ 2,55 = 7,75

Г. Реакция в шарнирах от действия силы Ру

R'xPу = R''xPу = (^p +^pi)/ (д1 * h) + (Ру ?о1) / 2 h =

= (? 21,5 + 34,7) /(0,94 * 6,6) + (97,1 * 0,15) / 2* 6,6 = 3,2

Д. Реакция в шарнирах от действия силы Р_г cosл

R'xP_г = R''xP_г = 2 ((^p +^pi)/ (д1 * h) + Р_г cosл / 2h) =

= 2 ((? 21,5 + 34,7) /(0,94 * 6,6) + (? 11,34 * 0,7)/ 2 * 6,6) = 3

Е. Реакция в шарнирах от действия силы Р_х

R'xP_х = R''xP_х = (Px * b) / (2h) = (5,1 * 6,6) / (2 * 6,6) = 2,55

Суммарная реакция в шарнирах

R'x = ?R'xP_i = 3,2 + 3 + 2,55 =8,75 +7,75 =16,5

R"x = ?R"xP_i = 3,2 + 3 + 2,55 =8,75 + 7,75 = 16,5



Список литературы

1. Машины для земляных работ», Алексеева Т.В., Артемьев К.А., Москва, 1972.

2. http://coolreferat.com/Проект_бульдозера_ДЗ-24А_на_базе_тягача_Т-180

Размещено на Allbest.ru

...