Бульдозер для работы в стесненных условиях

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТА

 

Кафедра: «ТТС»

 

Пояснительная записка

к курсовой работе

по дисциплине машины для земляных работ

на тему: Бульдозер для работы в стесненных условиях

 

 

 

Выполнил: студент группы СДМ-10

Панфилов Д.А.

 

 

Проверил: к.т.н., доцент кафедры ТТС

Закирзаков Г.Г.

 

 

 

 

Тюмень 2014

Содержание

Введение

1. Патентный анализ

2. Выбор базовой машины

3. Общий расчет для 2-х вариантов (до и после модернизации)

4. Расчет модернизируемого узла

5. Заключение

6. Список использованной литературы

7. Спецификации

8. Приложения (копии рассматриваемых патентов)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Выполнение больших и возрастающих с каждым годом масштабов строительства обеспечивается применением высокопроизводительных строительных и дорожных машин, комплексной механизации и автоматизации строительного производства. В настоящее время создан большой парк разнообразных строительных и дорожных машин, который систематически пополняется новыми более совершенными машинами.

Для выполнения земляных работ созданы универсальные и специализированные строительные машины - экскаваторы, скреперы, бульдозеры, грейдеры, автогрейдеры с облегченным управлением и удобными кабинами. В данной работе подробнее рассмотрим бульдозеры.

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

Бульдозеры применяют при сооружении насыпей, засыпке траншей и канав, разработке взорванных скальных грунтов, перемещении и штабелировании сыпучих материалов, подаче каменных материалов к питателям дробильных установок, очистке территорий от шлака, мусора и снега, планировке откосов и др.

Бульдозеры как навесное оборудование на тракторы, тягачи и другие базовые машины широко распространены, что объясняется простотой их конструкций, высокой производительностью, возможностью их использования в самых разнообразных грунтовых и климатических условиях и относительно низкой стоимостью выполненных работ.  

Целью данной курсовой работы является модернизация отвала бульдозера для работы в стесненных условиях на базе трактора Т-170.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Патентный анализ

1.1 Бульдозер с перекидным отвалом

Формула изобретения

Бульдозер с перекидным отвалом, включающий базовую машину, толкающие брусья, отвал с верхним и нижним ножами и гидропривод поворота толкающих брусьев, выполненный в виде двух пар гидроцилиндров, корпуса которых шарнирно соединены с базовой машиной, отличающийся тем, что на толкающих брусьях установлены фиксаторы и направляющие, в которых установлены ползуны, к цапфам которых шарнирно присоединены штоки гидроцилиндров.

 

 

Недостатками данного технического решения являются :сложной конструкции поворота толкающих брусьев, вероятность поломки фиксаторов  толкающих брусьев , не надежная работа цапф ползунов.

 

1.2 Рабочее оборудование бульдозера

Формула изобретения

Рабочее оборудование бульдозера, включающее режущий нож с коробкой жесткости, гибкий элемент, выполненный в виде упругой металлической пластины, жестко прикрепленной нижним концом к режущему ножу, коробчатый отвал, в котором установлена упругая подушка, на которую опирается металлическая пластина и толкающие брусья, отличающееся тем, что коробчатый отвал жестко связан с коробкой жесткости, составной отвал шарнирно соединен с толкающими брусьями, при этом к верхней части отвала присоединены корпуса устройств управления положением составного вала, выполненных в виде электромагнитного исполняющего устройства, состоящего из прямоходового электромагнита с втяжным якорем и смонтированного на торцевой поверхности корпуса электромагнита нормально замкнутого колодочного электромагнитного тормоза, а выдвижные элементы устройств управления положением соединены с толкающими брусьями посредством проушин.

 

 

Недостатками данного технического решения являются: отсутствие механизма автоматического изменения кривизны гибкого элемента по высоте отвала, а также невозможность изменения угла резания при разработке грунта на установленной глубине, наличие усложняющих элементов таких как прямоходовой электромагнит  с втяжным якорем.

1.3 Бульдозер с выдвижным отвалом

Бульдозер с выдвижным отвалом, включающий базовую машину, раму с гидроцилиндрами подъема-опускания, состоящую из жесткой основной секции, шарнирно соединенной с базовой машиной, и дополнительной секции, телескопически подвижной относительно основной и гидроцилиндров перемещения, отвал, соединенный с дополнительной секцией шарнирами и наклонными упорами с верхним и нижним шарнирами, отличающийся тем, что основная секция рамы выполнена шарнирно-сочлененной из двух неподвижных толкающих брусьев, поперечной связи и двух горизонтальных раскосов, дополнительная секция выполнена в виде двух подвижных толкающих брусьев прямолинейной формы, телескопически вставленных в неподвижные толкающие брусья основной секции, а гидроцилиндры перемещения секций расположены внутри неподвижных толкающих брусьев, при этом наклонные упоры выполнены в виде гидроцилиндров и установлены в одной вертикальной плоскости с шарнирами отвала, причем нижний шарнир наклонного упора закреплен на неподвижном толкающем брусе, а верхний - на выдвижном отвале.

Недостатками данного технического решения являются: малая накопительная способность отвала такого бульдозера при транспортировании грунта , наличие шарнирно-рычажных многозвенников , расположенных симметрично относительно продольной оси машины, которые сложны в устройстве, ненадежны в работе и быстро выходят из строя при больших силовых скачкообразных нагрузках и абразивной среде, характерных для работы бульдозера.

 

1.4 Рабочий орган бульдозера

Формула изобретения

Рабочий орган бульдозера, включающий отвал с лобовым листом, толкающие брусья, гидроцилиндр, очистной элемент, установленный торцевыми сторонами в боковых криволинейных направляющих, и ролики, установленные на осях, расположенных по торцам очистного элемента, отличающийся тем, что он имеет боковые балки, ползуны и дополнительно снабжен гидроцилиндром, аналогичным указанному, при этом боковые балки, оба гидроцилиндра и ползуны расположены за отвалом по бокам, к боковым балкам шарнирно закреплены штоки указанных гидроцилиндров, гидроцилиндры шарнирно закреплены к толкающим брусьям, в которых установлены ползуны в своих направляющих, ползуны шарнирно закреплены к боковым балкам, которые шарнирно закреплены через оси к очистному элементу.

 

 

 

Недостатками данного технического решения являются: наличие шарнирно-рычажных многозвенников , расположенных симметрично относительно продольной оси машины, которые сложны в устройстве, не надежная работа в процессе эксплуатации ползунов установленных  в толкающих брусьях.

 

1.5 Рабочий орган бульдозера

Формула изобретения

Бульдозер, содержащий базовый трактор и бульдозерное оборудование, включающее отвал, толкающие брусья, шарнирно соединенные одним концом с отвалом, а другим - с рамой трактора и снабженные кронштейнами, нижние концы которых закреплены на толкающих брусьях в средней их части, а верхние концы с помощью гидрораскосов соединены с верхней кромкой отвала, гидроцилиндры подъема-опускания отвала, цилиндры которых соединены с рамой трактора, а штоки соединены с отвалом, отличающийся тем, что оси шарниров, соединяющих отвал с толкающими брусьями и со штоками гидроцилиндров подъема-опускания отвала, расположены на одной прямой, при этом гидрораскосы соединены с верхней кромкой отвала с возможностью выведения последнего в горизонтальное положение и обращения вниз рабочей поверхности лобового листа для очистки от налипшего грунта.

 

Достоинства данного технического решения являются: простота и надежность конструкции крепления  отвала к толкающим брусьям бульдозера , минимальное количество шарнирных соединений, возможность выведения в горизонтальное положение отвал бульдозера  для очистки рабочей поверхности лобового листа от налипшего грунта.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Выбор базовой  машины

Основные требования к выбору базовой машины

1.Тип (малогабаритные.легкие.средние….др.)

2.Мощность

3.Тяговое усилие

4.Ремонтопригодность

5.Приспособленность к разных условиям работы(природные условия)

6.Расространненость  при земляных работах 

 

Бульдозеры классифицируются по назначению, весу и мощности, силе тяги базовой машины и типу движителя; отдельным конструктивным признакам; системе управления рабочим органам и др.

По назначению бульдозеры делятся на бульдозеры общего назначения, приспособленные для выполнения разнообразных землеройно-транспортных 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.).

По мощности двигателя базовых машин современные бульдозеры можно условно разделить на следующие группы (таблица 2.1).

Таблица 2.1  Классификация бульдозеров по мощности двигателя и по номинальному тяговому усилию.

Типы	N в кВт (л.с.)	Тн  в Т
Малогабаритные Легкие Средние Тяжелые Сверхтяжелые	До 15 (20) 15,5 – 60 (21 – 80) 60 – 108 (81 – 147) 110 – 220 (150 – 300) Больше 220 (больше 300)	До 2,5 2,6 –7,5 8,0 –14,5 15,0 –30,0 Больше 30

 

Для работы в стесненных условиях  анализируя таблицу 2.1 выбираем средний тип бульдозера с мощностью N (60-108) кВт или 81-147(л.с.) и Тн (8-14,5).Данными техническими характеристиками обладает бульдозер марки Т-170.

Таблица 2,2 Техническая характеристика бульдозера

Наименование показателей	Показатели
	Т – 170
Базовый трактор, Тип	гусеничный
Модель	Т – 170
Мощность двигателя	140 (180) кВт (л.с.)
Наибольшее тяговое усилие в кгс	15000
Эксплуатационная масса в кг	17300 кг
Тип рамы	внутренняя
Расположение	прямолинейное
Крепление	жесткое
Управление	гидравлическое
Габаритные размеры с базовым трактором, мм, длина	4825
ширина	3230
высота	3145

 

Проанализировав технические характеристики бульдозера Т-170 из таблицы 2.2 можно с уверенностью сказать ,что выбранный прототип  отвечает всем заданным требованиям .Так как является самой выпускаемой машиной для земляных работ , обладает высокой ремонтопригодностью, отличная маневренность, легкость в управлении машиной ,высокие эргономические показатели ,способен работать даже в самых суровых природных условиях.

 

3..Общий расчет

Расчет базовой машины(прототипа)

1.Предварительный выбор  габаритов и масс

Габаритные размеры:

ширина -3230мм

высота-1145мм

масса-17300 кг

2.Тяговый расчет

2.1 Определение  транспортных и технологических  сопротивлений

При транспортировании грунта отвалом бульдозера по горизонтальной площадке возникают сопротивления:

2.2 Wр - сопротивление резанию

2.3 Wпр – сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом

2.4 Wв – сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу

2.5 Wт – сопротивление перемещению бульдозера

2.6 Wтр – сопротивление трению ножа бульдозера о грунт

2.2 Сопротивление  резанию

Wр=k٠B٠h1=150٠3.23٠0.018=9.88 кН

где k—удельное сопротивление лобовому резанию в кН/м2, k=170;

 L—ширина отвала в м;

h1—глубина резания во время перемещения призмы грунта (величина заглубления)

Величина заглубления

 h1=kп٠ Vпр/L=0,025٠2,35/3,23=0,018 м

где  kп  - коэффициент определяющий потери грунта в боковые валики на 1м пути, он зависит от свойств грунта принимаем равным 0,025 для связных грунтов.

Vпр – объем призмы волочения

Объем призмы волочения

Vпр= L٠H2/2٠kпр =3230٠11452/2٠0,90=2,35 м3

где L-ширина отвала принимаем равной 3230 мм

H-высота отвала с учетом козырька принимаем равной 1145 мм

кпр- коэффициент зависящий от характера грунта принимаем равный 0,90

2.3 Сопротивление  перемещению призмы грунта перед  отвалом

Wпр=Gпр٠µ2=41496,3٠0,5=20,74 кН

где µ2—коэффициент трения грунта по грунту  µ2=0,5;

      Gпр—вес призмы волочения (Н)

Вес призмы волочения

Gпр=Vпр ٠γг ٠g=2,35٠1800٠9,81=41496,3 Н

где γг—объемный вес грунта в плотном теле кг/м3, примем  γг=1800;

g—ускорение свободного падения, g=9,81м/с2.

2.4 Сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу

Wв=Gпр٠cos2σ٠µ1=41496,3٠0,3289٠0,50=6,82 кН

где σ—угол резания,  принимаем равным σ=550;

µ1—коэффициент трения грунта по металлу, µ1=0,50 средний суглинок

2.5 Сопротивление  перемещению бульдозера

Wт=G*f=203٠0,15=30,45 кН

где f - коэффициент сопротивления перемещению движителей трактора, для гусеничной машины f=0,15