66618242424

Размещено на http://www.allbest.ru/

10

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

Факультет дорожных и технологических машин

Кафедра дорожно-строительных машин

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

на тему: Определение основных параметров бульдозера ДЗ-171 на базе трактора Т-170

Разработал - Сидоров

Руководитель - Сердобов

Москва

2000

Содержание

Введение

1. Главный параметр бульдозера

2. Основные параметры бульдозера

3. Среднее статическое давление на грунт

4. Положение центра давления

5. Давление на передней и крайней кромке опорной поверхности

6. Параметры отвала бульдозера

7. Тяговый расчет

8. Усилия в гидроцилиндрах

9. Расчет гидроцилиндров

10. Выбор насоса для гидросистемы

11. Производительность бульдозера

12. Расчет на прочность

Введение

Бульдозер - землеройная машина, остоящая из базового тягача и бульдозерного (навесного) оборудования, предназначенная для резания и перемещения грунта и планировки разрабатываемой поверхности.

Бульдозеры как навесное оборудование на тракторы, тягачи и другие базовые машины широко распространены, что объясняется простотой их конструкции, высокой производительностью, возможностью их использования в самых разнообразных грунтовых и климатических условиях и относитнльно низкой стоимостью выполненных работ. Применяются они в дорожном, железнодорожном, горнорудном, мелиоративном и ирригационном строительстве.

Для большинства современных гусеничных бульдозеров экономически выгодная дальность дальность перемещений в настоящее время не превышает 60-80м, колесных 100-150м.

Бульдозеры классифицируются по назначению, весу и мощности, силе тяги базовой машины и типу движетеля; отдельным конструктивным признаком; системе управления рабочим органом и др.

По назначению бульдозеры делятся на:

бульдозеры общего назначения, приспособленные для выполнения разнообразных землеройно-планировочных и строительных работ в различных грунтовых условиях;

бульдозеры специального назначения, которые предназначаются для выполнения определенных видов работ (например для прокдадки дорог, чистки снега, сгребания торфа и т.д).

По мощности двигателя и номинальному тяговому усилию бульдозеры делятся на:

малогабаритные;

лёгкие;

средние;

тяжёлые;

сверхтяжёлые.

По типу движетеля базовой машины бульдозеры делятся на гусеничные и колесные.

По размещению рабочего органа бульдозерного об-ия на базовой машине различают бульдозеры с передним и задним расположением отвала.

По типу механизма управления бульдозеры разделяются на:

бульдозеры с гидравлическим;

канатным;

смешанным управлением.

Различают: бульдозерс неповоротным отвалом, т.е отвал которого имеет неизменное положение в горизонтальной плоскости, перпендикулярное продольной оси машины; бульдозер с поворотным отвалом, т.е бульдозер у которого можно изменять положение отвала в горизонтальной плоскости.

На у ниверсальной раме бульдозера вместо отвала может устанавливаться оборудование кустореза, корчевателя-собирателя или снегоочистителя.

Имеются следующие возможности повышения эффективности бульдозеров: совершенствование формы отвала путём обеспечения косого резания грунтов; применение или совершенствование параметров режущей системы, позволяющей осуществлять ступенчатое резание грунта; использование газовой смазки поверхности отвала. В данной работе основное внимание уделено определению параметров бульдозеров, соответствующих действующему ГОСТ 7410-79Е.

1. Главный параметр бульдозера

Главный параметр бульдозера-номинальное тяговое усилие Тн т.е усилие развиваемое базовым трактором на плотном грунте с учетом догрузки от силы тяжести навесного об-ия при буксовании не выше 7% для гусеничных машин на низшей скорости. Это усилие определяется зависимостью:

Тн=Rсц сц,

бульдозер трактор тяговый

где Rсц-нормальная реакция грунта на движителе бульдозера в рабочем состоянии Rсц=(1,17…1,22)Gбм, где Gбм-сила тяжести базовой машины; сц-коэффициент сцепления движителя с грунтом. Для промышленных тракторов на гусеничном ходу = 0,9 [26стр].

Rсц=(1,17*14500)*9,8=166200Н

Тн=166200*0,9=149кН

Если двигатель базовой машины не обеспечивает получение тягового усилия по сцеплению, то номинальным тяговым усилием условно считается наибольшее усилие, определенное по мощности двигателя на низшей рабочей скорости V=2,58км/ч Тн=3,6Nтр/V=3,6*128,6*0,8/2,58=144 кН

2. Основные параметры бульдозера

Основными параметрами бульдозера являются являются: эксплуата-ционный вес; основные рабочие скорости; среднее статическое удельное давление и смещение центра давления (для гусеничных базовых машин), удельное напорное усилие и удельное вертикальное усилие внедрения на режущей кромке ножа отвала.

К основным параметрам рабочего оборудования бульдозера относятся: длина и высота отвала, параметры профиля отвальной поверхности, углы установки отвала, наибольшая высота подъема и опускания отвала, угол вьезда, скорость подьема и опускания отвала.

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

Gб=Gбм+Gбо=(14500+2450)*9,8/1000=166,1кН.

3. Среднее статическое давление на грунт

q=G/F , где

G-сила тяжести бульдозера,

F-опорная площадь движетелей, для гусеничного бульдозера F=2LBг

(L-длина опорной пов-ти гусениц-2517, Bг-ширина гусениц-500)

F=2*0.5*2.517=2.517м2

q=((1,17*14500)*9.8/1000)/2.517=142.1/2.517=66кН/м2

4. Положение центра давления

Положение центра давления, т.е точки приложения равнодействующей всех нормальных реакций грунта на движитель базовой машины, определяется для следующих основных случаев (рис1 а,б,в):



а) бульдозер стоит на горизонтальной поверхности, отвал поднят в транспортное положение на максимальную высоту (рис1,а);

б) бульдозер движется по горизонтальной поверхности с максимально возможным объемом призмы волочения при одновременном резании грунта с оптимальной глубиной резания (рис1, б);

в) бульдозер движется в траншее по горизонтальной поверхности без срезания грунта, но с максимально возможным объемом призмы волочения (рис 1, в).

Если пренебречь лобовым сопротивлением движетеля, возникающим вследствие вертикального прессования грунта, а также действием сил инерции деталей движетеля и трансмиссии, установленных на поперечных валах, то в общем случае координата центра давления бульдозера может быть определена по формуле (рис 2):

где Gб-эксплуатационный вес бульдозера; Rz-вертикальная составляющая результирующей сил сопротивления на отвале; N=Gб+Rz-реакция от вертикальных сил; Rx--горизонтальная составляющая результирущей сил сопротивления на отвале:



где Тнб - номинальное тяговое усилие бульдозера; kм-коэффициент использования тягового усилия = 0,7.

,

где -угол наклона результирующей сил сопротивления на отвале.

При определении координаты центра давления угол наклона результирующей силы R сопротивления принимается:

а) при копании грунта плотной структуры (рис3) '=17о вниз;

б) при копании грунта в разрыхленном состоянии и перемещении

разрыхленного грунта в траншее (рис2) ''=0

Принимаем копание грунта плотной структуры т.е =17о.

Расстояние от режущей кромки ножа отвала до точки приложения результирующей сил сопротивления на отвале (Н-высота отвала без козырька=1,11м):

а) при копании грунта плотной структуры (рис 2) hR=0,17H

б) при копании грунта в разрыхленном состоянии и перемещении разрыхленного грунта в траншее (рис 2) hR=0,27H.

Принимаем метод “а” hR=0,17H=0,17*1.11=188мм

Расстояние d1 определено конст-руктивно и = 4732мм.

Rz=100tg17о=100*0,306=30,6кН

N=166.1+30.6=196.7кН

По координате х для гусеничных базовых машин находится смещение центра давления от середины опорной поверхности гусениц, которое для всех расчетных случаев не должно превышать 1/6 от длины этой опорной поверхности (420мм), что подтверждено расчетом. Для всех указанных случаев отрыв передней или задней кромок опорной поверхности гусениц не допустим.

5. Давление на передней и крайней кромке опорной поверхности

Максимальное давление на передней кромке опорной поверхности

qmax==[(142.1+30)/(0,5*2,517)]*[3(1,7/2,5)-1)=109кН/м2

минимальное на задней кромке

qмин==136,5-109=27,5кН/м2

Основными параметрами отвала бульдозера являются: ширина отвала В; высота отвала Н; угол резания ; угол заострения ножа и задний угол ; угол захвата , т.е угол поворота отвала в плане; угол зарезания , т.е угол поперечного перекоса отвала (угол между режущей кромкой ножа отвала и горизонталью). При проектировании отвала необходимо определить также параметры профиля поверхности отвала:

Параметры отвала были найдены из следующих условий:

Высота отвала Н - расстояние по вертикали между режущей кромкой ножа и верхним краем отвальной поверхности при основном угле резания и горизонтальном положении опорных поверхностей базовой машины

Н=(0.45…0.4)*m1/3, где m-масса бульдозера=17,480т

Н=0,43*17,4801/3=1,11м

Длина отвала В - для бульдозера с неповоротным отвалом выбирается минимально возможной из расчета перекрытия габарита базовой машины по ширине или наиболее выступающих в стороны элементов толкающей рамы (не менее 100мм с каждой стороны). Или по формуле В=(1,2…1,4)*m1/3 = 1,23*17.4801/3= =3.2м. Для работы в легких грунтовых условиях, и особенно на сыпучих грунтах, длина отвала может увеличиваться за счет применения сьемных удлинителей или открылков, устанавливаемых под углом 15-30о к режущей кромке ножей.

Отвал бульдозера оснащается козырьком, высота которого составляет (0,1..0,25)Н=0,17*1,11=0,19м. Общая высота отвала с козырьком такова, что в транспортном положении обеспечивает видимость пространства перед бульдозером и требуемый угол въезда и = 1,3м.

6. Параметры отвала бульдозера

Параметры отвала бульдозера задаются: углом резания (угол между плоскостью ножа и горизонталью). Угол резания оказывает большое влияние на энергоемкость процесса резания, поскольку при уменьшении его значительно снижается сила сопротивления резанию. С учетом этих обстоятельств угол резания, измеренный в исходном положении бульдозера (при стоянке бульдозера на горизонтальной площадке с отвалом, опущенным до касания лезвия ножа с грунтом) принимаем =550; углом наклона (угол между линией, соединяющей режущую кромку ножа и верхнюю кромку отвальной поверхности (без учета козырька), и горизонталью) - от которого в значительной степени зависит форма призмы волочения. При малом угле наклона грунт может пересыпаться через отвал, при большом угле ухудшаются условия движения грунта вверх по отвалу, увеличивается прилипание грунта и повышается энергоемкость =750; и углом опрокидывания - который выбирается таким образом, чтобы исключить возможность пересыпания грунта через отвал, которая может иметь место при завышенном угле =750. Эксперементально доказана целесообразность создания отвалов с постоянным радиусом кривизны, который выбирается в диапазоне R=(0,8-0,9)Н=0,85*1,11=0,94м. Значение а принимается равным ширине ножа=350мм. Этот участок оказывает значительное влияние на формирование стружки. Задний угол по условию работы бульдозера траншейным способом должен быть не меньше углов подъема и спуска, т.е. углов, образуемых поверхностью земляного откоса с горизонтом. Задний угол определяет в значительной мере конструкцию тыльной стороны отвала, элементы которой, в частности коробка жесткости, не должны входить в пределы этого угла. выбирается из условия ( - )>200 принимаем угол =300. Угол заострения в значительной степени определяет характер изменения удельного давления ножа на грунт по мере износа его режущей кромки, =(-)=(55-30)=250.

Возможность изменения углов поперечного перекоса отвала (угла зарезания) позволяет повысить эффективность бульдозеров при копании тяжёлых грунтов, работах на косогорах и перемещении грунта. Назначаем угол перекоса отвала в каждую сторону по 120. Т.к отвал бульдозера в данной работе не поворотный то угол захвата (угол поворота в плане) = =0.

Максимальные высота подъема и глубина опускания отвала от уровня опорной поверхности находятся из условия обеспечения рабочего перемещения бульдозера под уклон с последующим движением на подъем и перемещения на подъем с последующим опусканием под уклон. Высоту подъема отвала выбираем так, чтобы угол въезда составлял не менее 200 т.е 935мм над опорной поверхностью. Исходя из класса базового трактора по ГОСТ7410-79Е устанавливаем глубину опускания = 400мм относительно опорной пов-ти.

7. Тяговый расчет

Тяговый расчет бульдозера позволяет вычислить максимальную глубину резания в заданных грунтовых условиях, оценить возможности тягача при транспортировании грунта с подрезанием стружки минимальной толщины, определить подъем который может преодолевать машина с максимальной призмой волочения. Расчеты выполняются с соблюдением условия: W<T<Tн, где W-сопротивление перемещению бульдозера в процессе копания грунта, Т-тяговое усилие трактора на выбранной передаче.

Расчет производится при лобовом толкании грунта при бестраншейном способе работ.

Объём призмы волочения зависит от геометрических размеров отвала и св-в грунта

Vпр=LH2/2kпр,

Vпр=3,2*1,32/2*0,9=3м3

Где Н-высота отвала с учетом козырька=1300мм; L-ширина отвала, kпр-коэффициент, зависящий от характера грунта (связности, коэффициента рыхления) и от отношения Н/L=1300/3200=0,4kпр=0,9 [236стр]

При транспортировании грунта отвалом бульдозера по горизонтальной площадке возникают сопротивления:

Wр-сопротивление резанию

Wпр-сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом;

Wв-сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу;

Wт-сопротивление перемещению бульдозера

Wтр-сопротивление трению ножа бульдозера о грунт;

Сопротивление резанию:

Wр=kBh1

Wр=(11000*9,8/1000)*3,2*0,028=9,6кН

где k-удельное сопротивление лобовому резанию в кГ/м2

h1-глубина резания во время перемещения призмы грунта.

Средние значения k = 11000кГ/м2 [237стр]

При перемещение призмы волочения часть ее теряется в боковые валики, поэтому нож бульдозера должен быть заглублен на некоторую величину h1 для срезания стружки, восполняющей потери грунта в боковые валики. Потери грунта в боковые валики на 1м пути могут оценены коэффициентом kп:

kп=Vв/Vпр, где

Vв-объем грунта в боковых валиках в плотном теле на 1 м пути: Vпр-объем призмы волочения в плотном теле в м3. kп зависит от св-в грунта: для несвязных грунтов принимаем 0,03

Величина заглубления

h1=kпVпр/B=0.03*3/3,2=0,028 м

Сопротивление перемещению призмы волочения

Wпр=Vпрг2=Gпр*2 кГ, где

Wпр=3*1900*0,5=2850кГ=27,93кН

Gпр-вес призмы волочения в кГ;

г-объемный вес грунта в плотном теле в кГ/м3 (принимаем 1900кГ/м3)

2-коэффициент трения грунта по грунту, для связных грунтов 2=0,5

Сопротивление от перемещения грунта вверх по отвалу:

Wв=Gпр*cos2 1,

Wв=5700*cos255*0.5=0.329*0.5*5700=937.65кГ=9,2кН

где - угол резания=550

Gпр-вес призмы волочения в кГ

1-коэффициент трения грунта по металлу: принимаем 0,5 [237стр]

Сопротивление перемещению бульдозера

Wm=Gf,

Wm=17480*0.11=1922 кГ=1922*9,8/1000=18,8кН

где G-вес трактора и бульдозера в кГ;

f-коэффициент сопротивления перемещению движителей трактора f=0,11

Сопротивление трению ножа бульдозера о грунт Wтр:

Wтр=1(Rz+G1)=1(Rxtg+G1),

где Rx и Rz - горизонтальная и вертикальная составляющие результирующей силы сопротивления копанию, - угол наклона результирующей сил сопротивления на отвале в град; при резании и перемещении плотного грунта =170

Горизонтальная составляющая результирующей силы сопротивления копанию

Rx=kтТн,

где kт-коэффициент использования тягового усилия~0,7

Rx=0.7*144=100кН (определено ранее).

Wтр=0,5(100*tg170+(2450*9.8/1000))=0.5(30+24)=27кН

Суммарное сопротивление движению

W=Wр+Wпр+Wв+Wм+Wтр=9,6+27,9+9,2+18,8+27=92,5кН

При работе бульдозера на подъемах в тяговом расчете необходимо учесть составляющие от веса бульдозера, которые будут изменять величину Wм (сопротивление перемещения). В этом случае величина Wм определится по уравнению W'м=G(fi),

Где i - уклон местности в %. При угле наклона местности > 100 расчет следует производить по более точному уравнению W'м=G(fCosSin).

Исследованиями, проведенными в ЦНИИСе и МАДИ, установлено, что наиболее вероятными условиями работы машин общего назначения, которые следует класть в основу расчета, можно считать разработку характерного грунта II категории.

Анализ отечественного и зарубежного опыта бульдозеростроения, а также литературные рекомендации позволяют полагать, что мощность необходимая для управления рабочим органом, составляет 20..40% установленной мощности двигателя базового тягача. Скорости управления рабочим органом должны обеспечивать нормальный ход рабочего процесса. Увеличив скорости управления отвалом, можно несколько повысить производительность машины, но это приводит к росту динамических нагрузок и повышению утомляемости машиниста. Скорость заглубления 3 выбирается такой, чтобы заглубление ножа на горизонтальной поверхности осуществлялось на основной рабочей передаче под углом к горизонтали, не превышающим затылочного угла ножа, а также что бы грунт не сминался коробкой жесткости отвала. Для выполнения этого условия необходимо соблюдение неравенства:

3 < tg,

где - расчетная скорость движения трактора при рабочем ходе; -задний угол отвала, соответствующий максимальному углу резания. Если з > , то грунт будет дополнительно срезаться коробкой жесткости отвала, что приведет к неоправданному увеличению усилия на зарезание. з=2,58*tg300=0.938 принимаем скорость кромки ножа при заглублении отвала = 0,9км/ч

8. Усилия в гидроцилиндрах

Усилие в исполнительном механизме привода управления (в гидроцилиндрах) определяется исходя из условия статического равновесия трактора относительно передней и задней кромок опорной поверхности гусениц.

При заглублении рис.4



Рцз=G*a(l-b)/l*s-GPO*lPO/s

При выглублении рис.5

Pцв=G*a1c/l1s+GPO*lPO/s, где

GPO-сила тяжести рабочего оборудования = 24.01kH

G-сила тяжести бульдозера без рабочего об-ия = 142.1 kH

Остальные величины указоны на рис.4 и 5:

По рис 4:

a=1,12 м

l=4,3м

b=1,19м

s=1,86м

lpo=2,47м

Pцз=[142.1*1,12(4,3-1.19)]/(4,3*1.86)-[(24.01*2,47)/1,86]=29.4kH

По рис 5:

s=1,89м

lpo=2,405м

l1=2,005м

a1=1,09м

с=3,04 м

Pцв=[(142,1*1,09*3,04)/(2,005*1,89)] + +[(24.01*2,405)/1,89]=150,8 kH

При этом необходимо, чтобы выполнялись следующие условия:

Pц.з > P'цз ; Рц.в > Р'ц.в,

Где Р'ц.з-усилие заглубления, найденное из условия преодоления несущей способности грунта; Р'ц.в-усилие выглубления при нормальных условиях копания грунта.

Усилие заглубления рассчитывается по ф-ле:

Р'ц.з=[K1s1B(l-b)-GPOlPO]/s ,

где К1-коэффициент несущей способности грунта, для средних условий К1=0,5…0,6Мпа; s1-ширина площадки ножа, трущейся о грунт, s1=1..1,5см, принимаем 1,2см

Р'ц.з=[550000*0,012*3,2(4,53-1,27)-(24,01*2,6)]/1,955=35186Пa=35kH

В соответствии с рис 6

P'цв=,

Gг=0.35рVg=0.35*1,42*3=1.49т

р-плотность разрыхленного грунта (т/м3) = плотность грунта/коэфф разрыхления (таб 2.2) = =1,85/1,3=1,42т/м3

Q=0.65рVgtg2 =0,65*1,42*3*12,16=33,6м3 Rv=0.3RH=0.3*100=30kH

P'цв=[24,01*2,52+(1490*9,8/1000)*2,88+33,6*3,18+30*3,18+100*0.44]/

/1.86=69kH

Скорость движения поршня гидроцилиндра находится в зависимости от принятой скорости перемещения отвала. На рис 7 показана расчетная схема для определения скорости поршня. Как следует из схемы, угол поворота толкающих брусьев при полном заглублении отвала

м=

6,770 , где

m-высота расположения точки поворота брусьев над уровнем опорной поверхности = 0,44м

hmax-максимальная глубина резания = 0,4м

c- расстояние от оси поворота до кромки ножа =3,36м



Ход исполнительного механизма определится зависимостью

Sп=

Sп=0,54м

Средняя скорость поршня

п=Sп/tз=0,54/3=0,18м/с

Здесь tз-время подъема, заглубления отвала.



Исходными данными при проектировании гидравлического привода являются максимальное усилие, развиваемое цилиндром, Рц, скорость перемещения поршня п, ход поршня Sп, номинальное рабочее давление жидкости в системе р.

Усилие в исполнительном механизме поперечного перекоса отвала должно быть достаточным для поворота базовой машины в обе стороны вокруг оси, проходящей вдоль края опорной поверхности движителя, при упоре краем отвала в жесткое препятствие (рис8). Усилие в механизме изменения угла резания определяют при уменьшении и увеличении последнего. В случае уменьшения угла резания, усилие в исполнительном механизме должно быть достаточным для того, чтобы преодолеть действующую на режущую кромку горизонтальную и вертикальную составляющие сопротивления копанию (рис 9). Эти составляющие рассчитываются по формулам:

RH=T-G(fcosпsinп)=144-171(0.11cos12+sin12)=90kH

RH=144-171(0.11cos12-sin12)=161kH

Rv= 0.3RH=0.3*161=48.3kH

В случае увеличения угла резания усилие в исполнительном механизме должно вызывать опрокидывание бульдозера вокруг задней кромки опорной поверхности при упоре кромкой ножа в жесткое препятствие (рис9.).

Усилие в механизме изменения угла захвата должно быть достаточным для преодоления силы, приложенной к краю отвала и способной вызвать разворот машины. Эта сила рассчитывается так:

P=Gсц k/B

где k-колея трактора. P=171*0,9*1.8/3.2=86.5kH, -для поворотного отвала.

9. Расчет гидроцилиндров

Выбираем для гидропривода насос развиваемый давление 16Мпа.

Внутренний диаметр гидроцилиндра dц (мм) вычисляется в зависимости от значений действующего усилия Pц (Н) и расчетного давления жидкости в системе рр (Мпа). С учетом гидравлических потерь от насоса до цилиндра для предварительных расчетов принимаем рр=0,85р=0,85*16=13,5Мпа. При выдвижении штока:

dц=

для гидроцилиндров подьема/опускания отвала, исходя из с того что при выглублении затрачивается усилие 150,8кН, т.к гидроцилиндров 2, то усилие 150,8/2=75,4кН.

dцп/о===0.084м=84мм

Полученное значение диаметра округляем в большую сторону до рекомендуемых размеров ОСТ22-1417-79 :

Внутренний диаметр гидроцилиндра 100мм

Диаметр штока - 45мм.

Для гидроцилиндра перекоса отвала развиваемое усилие в котром достигает 86,5 кН находим:

dцпер===0.09м=90мм

Полученное значение диаметра округляем в большую сторону до рекомендуемых размеров ОСТ22-1417-79

Внутренний диаметр гидроцилиндра 100мм

Диаметр штока - 45мм.

10. Выбор насоса для гидросистемы

Для правильного выбора типоразмера насоса необходимо обеспечение максимальных нагрузок и скоростей в гидроцилиндрах. Поэтому насос должен соответствовать выбранному давлению Рном , а подача рабочей жидкости Qнас должна быть определена по заданным скоростям перемещения.

При этом потери жидкости за счет утечек принимаем в пределах 5% от расхода жидкости, необходимого для работы 3-х гидроцилиндров одновременно.

Тогда: Qн=4,46*10-4 м3/с=

=4,46*10-4*60*1000=26,76л/мин

Требуемый рабочий объем насоса.

где nн = nдв - частота вращения вала насоса: ?он - объемный КПД насоса.

Выбираем типоразмер гидронасоса из номенклатуры серийно выпускаемых гидромашин таким образом, чтобы требуемая частота вращения была близка к номинальной для выбранного типа насоса.

Насос шестеренный, серия НШ

НШ-32 q = 32 см3/об

Рн/Рmax =16/20 МПа

nн = 1500 об/мин

nmax = 2000 об/мин

Qном = 43,2 л/мин

Nном = 14,8 кВт hо = 0,9

hэфф = 0,78 m=6,65 кг D--=--4_мкм

Мощность привода насоса определяется как.

Qнас = 43,2л/мин = 0,72*10-3 м/с

где hнас - полный КПД насоса.

Окончательно: Тип гидравлической системы : раздельно-агрегатная

Вид фильтра - полнопоточный фильтрующий элемент

Гидронасос: шестеренчатого типа

Давление в гидросистеме - 16Мпа

Распределитель: трехзолотниковый, четырехпозиционный.

11. Производительность бульдозера

Производительность бульдозера при резании и перемещении грунта определяется :

П=3600Vф*kВ*kУКЛ/Тц м3/ч, где

kВ-коэффициент использования бульдозера по времени kВ=0,8-0,85, принимаем kВ=0,8

kУКЛ-коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность бульдозера определяется по табл35[2]. =0,8

Тц-длительность цикла в сек;

Vф-объем грунта (в плотном теле) перед отвалом;

Vф=ВН2/[2*kПРkP];

kр-коэффициент разрыхления грунта-1.3

kпр=0,9 (стр236[1])

Vф=3.2*1.32/(2*0.9*1.3)=2.3м3

Длительность цикла определяется выражением

Тц=, где

lп-длина пути перемещения грунта в м - принимаем 50м

lр-длина пути резания в м = 6-10м, принимаем 8м

v1-скорость движения бульдозера при копании грунта в м/сек;= 2.58/3.6~0,7м/с

v2-скорость движения бульдозера при перемещении грунта в м/с, v2=1м/с

v3-скорость обратного холостого движения трактора в м/с v3=2.3м/с

to-время на опускание отвала, to=1-2 сек, принимаем 2сек.

tc-время на переключение передач tc~5сек

tп-время необходимое на разворот, в сек, tп=10сек

Тц=8/0,7+50/1+(50+8)/2,3+2*10+2+5=113,6сек

П=3600*2,3*0,8*0,8/113,6=46,6м3/ч

12. Расчет на прочность

Рассмотрев действие внешних сил, можно сделать выводы в отношении положений и условий работы бульдозера, наиболее опасных с точки зрения его прочности. Можно наметить следующие основные расчетные положения и соответствующие условия работы:

Первое расчетное положение. (рис 10, а). Внезапный упор в препятствие средней точки отвала; бульдозер движется по горизонтальной поверхности; цилиндры находятся в запертом положении.

Второе(рис 10,б). В процессе заглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на средней точке отвала; цилиндры развивают усилие, достаточное для опрокидывания базовой машины, относительно точки А (рис 11).

Третье (рис 10, б). В процессе заглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности, трактор вывешивается на крайней точке отвала; цилиндры развивают усилие, достаточное для опрокидывания базовой машины относительно точки А.

Четвертое (рис 10, в). В процессе выглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на средней точке отвала; цилиндры развивают усилие, достаточное для опрокидывания базовой машины относительно точки В (рис 11).



Пятое (рис 10, в). В процессе выглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на крайней точке отвала; цилиндры развивают усилие, достаточное для опрокидывания базовой машины относительно точки В (рис11).

Силы действующие на отвал в каждом расчетном положении, определяются по формулам [277стр,2].

,

(Gб+Pz)мах > Тмб, то

или

(Gб+Pz) мах > Тмб.

Где Gбм - суммарный вес базовой машины и навесного оборудования; мах = 0,9-0,95 - максимальное значение коэффициента использования сцепного веса для гусеничных базовых машин; - скорость базовой машины вмомент встречи с препятствием; g- ускорение земного тяготения; lА=1620, l=2525мм, lc=2285, lв=903 - размеры определяемые по схеме (рис 11), В-ширина отвала бульдозера; Тмб-максимальное свободное тяговое усилие по двигателю на рассчитываемой передаче; =0,65-0,7 - коэффициент бокового сдвига; со-суммарная жесткость препятствия и системы навесного оборудования. Со=с1с2/(с1+с2). Предположим в качестве препятствия кирпичный столб, тогда с1=18150кГ/см. Жесткость системы навесного оборудования с2 можно ориентировочно определить по ф-ле с2=Gбм, где =0,9-1 кГ*см/кГ - коэффициент жесткости навесного оборудования на кг веса трактора., тогда с2=0,95*166100/9,8=16101кГ/см со=16101*18150/(16101+18150)=8532.

Pz= - 166,1*0,903/2,285= - 65,6кН

(Gб+Pz)мах=(142,1+65,6)*0,8=166,16кН < Тмб=144кН, тогда:

Px= - [(166,1-65.6)0.9/2]*[3,2/2.285]= - 63,3кН

Py=(166.1-65.6)0.9+2,58[142.1*85,32/9.8]0.5=90,75кН

Усилия в шарнирах крепления рамы бульдозера к базовой машине.

Пусть на отвал бульдозера (рис 12) действуют внешние усилия Рх, Ру, Рz - в общем случае не приводимые к одной равнодействующей.

В шарнирах О' и О'' возникают реакции Rx', Ry', Rz' и Rx'', Ry'', Rz''.

Величины реакций Rz и Ry не зависят от вида бульдозерного оборудования.

Усилие в гидроцилиндре

Рг=[Рzb-Pya]/2S,

Где b=3,46, a=0,4 и S=2,045 - размеры определенные по чертежу (рис12).

c=1,6; e=1,6; =0,420, l=3,2; h=2,98; =0,7; 1=0,5; =0,46.

Pг=[-65.6*3.46-90,75*0.4]/[2*2.045]=-64,37кН

Реакции в шарнире О':

=[Px*a-Pz*c+Pг*l*Sin]/l;

Rz'=[-63,3*0.4+65.6*1,6+(-64,37)*3,2*Sin42]/3.2=[79.66-138]/3.2=-18.2кН

Ry'=[-Px*b+Py*e-Pг*l*Cos]/l

Ry'=[63.3*3.46+90,75*1,6+64,37*3,2*0.74]/3,2=161кН

Реакции в шарнире О'':

Rz''=2PгSin-Pz-Rz';

Rz''=2*(-64,37)*0.67+65.6+18,2=-2,45кН

Ry''=Py-2PгCos-Ry'

Ry''=90,75+2*64,37-161=58,49кН



Для определения боковых реакций, действующих в шарнирах, необходимо рассмотреть усилия действующие в плоскости рамы бульдозера. Схема рамы бульдозера и силы, действующие в ее плоскости показаны на рис 14.

Раскрыв статическую неопределимость и учтя только эпюры от изгибающих моментов (подкосы принимаются абсолютно жесткими), найдем реакции, действующие в шарнирах О' и О''.

А:Реакции в шарнирах от действия силы Рy записываются в виде:

R'xPy=R''xPy=1/h*,

;

, где ko=J1*l/(J*h),

J1-момент инерции толкающих брусьев; J-условный момент инерции части отвала.

В первом приближении можно принимать

J1/J=0.15 ko=0.15*3,2/2.98=0,161

Величина ip зависит от соотношений между 1 и . Т.к 1=0,5м > =0,46м то

вр=0,161*3,2*90,75{0.33[0.5*0,5-(1-0,5)0,46](0.5-0,46)+0.5(0.5-0,46)(0.5-0,5)+0,5(0.5-0,46)(0,5-0,46)[1-[0.5*0,5-(1-0,5)0,46]/(0.5-0,46)]}=46,75(0,0067*0,04+0,0008*(1-0,5))=0,03

р= - 0,5*3,2[(1-0,7)2/3+0,161(0,5-0,5)(0,5-0,46/3)/2]*90,75=-145,2*0,03=-4,35

1=[2/3(1-0,7)2+0.161(1-4/3*0,46)]=0,26

R'xPy=R''xPy=1/2.98*-5,57+7,6=2,02кН,

Б. Реакции в шарнирах от действия сил Рг.

2=0,387, РгСоs=-64,37*0,74=-47,63

Rx'Pг=Rx''Pг=2[(р+ip)/1h+(Pг2Сosl)/2h]

р=-0,387*3,2*[(1-0.7)2/3+0.161*(0.5-0.387)(0.5-0.46/3)/2]*-47.63=1.946

вр=0161*3,2*(-47,63){1/3[0.5*0.387-(1-0.387)*0.46]*(0.5-0.46)+1/2*(0.5-0.46)(0.5-0.387)+0.387(0.5-0.46)(0.387-0.46)[1-(0.5*0.386-(1-0.386)*0.46)/ /(0.5-0.46)}=-25.54{-0.0012+0.002-0.0035}=0.07

=2/3*(1-0..7)2+0.161(1-4*0.46/3)=0.123

Rx'Pг=Rx''Pг=2[(1.946+0,07)/0,123*2,98+((-64,4)*0.387*(0,74)*3.2/ /2*2,98)]=2*[5.67+(-0.2)]=-9.1кН

В. Реакции в шарнирах от действия силы Рх.

Боковые реакции от силы Рх:

h=1.165 =0.36; h=0.54 =0,17; m=0.831.

Rx'Px=Rx''Pxb/h*Px/2=(3.46/2.98)*(-63.3/2)=-36.7кН

Суммарные реакции в шарнирах О' и О''

Rx'=Rx'Pi=2.02-9.1-36.7= - 47.82кН

Рама неповоротного бульдозера состоит из толкающих брусьев 1, раскосов 2, и боковых тяг 3 (рис 15). Пусть в точке О - месте крепления толкающего бруса к трактору - действуют реакции Rx, Ry, Rz; Величины этих реакций определены ранее.

Расчетными сечениями толкающего бруса будут: сечение I-I - у места крепления раскоса 2 к толкающему брусу; сечение II-II - у места крепления боковой тяги 3 к толкающему брусу; сечение III-III - у места крепления толкающего бруса к отвалу..

T.к сечение бруса прямоугольное F=b*h, Wx=Jx/Ymax; Jx=bh3/12; Ymax=h/2Wx=bh2/6 (b=0.12x0.14) []=620Мпа.

Напряжения в опасных точках расчетных сечений:

1=[47.82*2.89*(1-0.36)/Wz]+[18.2*2.89(1-0.36)/Wx]+[(-0.36*2.98*18.2/ /0.83+161)/F]<[]

0.532/0.002+0.202/0.0023+0.138/0.0168=362<620

[47.82*2.89(1-0.36)/Wz]+[(18.2*2.89*(1-0.36)*0.17)/(Wx*0.36)]+[(161-47.82*0.17*2.89/1.225-18.2*1.165/0.831)/F]=0,532/0,002+0,0158/0,0023+0,116/0,0168=266+6,87+6,9=280<[]

[161+47.82*0.54/1.225+18.2*0.54/0.831]/0.0168=0.194/0.0168=11,5

Список использованной литературы

Алексеева Т.В., Артемьев К.А., Бромберг А.А. и др. «Машины для земляных работ». М., «Машиностроение», 1972.

Холодов А.М. «Проектирование машин для земляных работ». Изд ВШ., 1986г.

Бородачев И.П и др., «Справочник конструктора дорожных машин». М., «Машиностроение», 1965.

Н.Н. Живейнов, Г.Н. Карасев, И.Ю.Цвей, «Строительная механика и металлоконструкции строительных и дорожных машин.», М, «Машиностроение», 1988.

Бромберг А.А. «Дорожные машины», Атлас конструкций. Машиностроение 1969г.

Л.А Гоберман, К.В. Степанян «Строительные и дорожные машины». Атлас конструкций, Москва, «Машиностроение», 1985г.

В.И. Феодосьев «Сопротивление материалов», М., «Наука», 1986г.

Размещено на Allbest.ru

...