Транспортные машины. Скрепер

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Марта 2014 в 13:08, реферат

Краткое описание

Дорожное строительство в наше время увеличивает объемы производства, и поэтому требует разработки и внедрения новых технологий. Параллельно с дорожным строительством развиваются машиностроение, производство дорожно-строительных материалов, производство новых машин и оборудования.
Машины для земляных работ широко применяются в промышленном и гражданском строительстве, в сельском хозяйстве и горнорудной промышленности строительных материалов. По назначению их разделяют на землеройные, транспортирующие, грунтоуплотняющие, трамбующие, вибрационные и другие машины.

Содержание

Введение 2
1. Выбор и обоснование инженерно-технического сооружения. Технологическая карта. 3
2. Устройство скрепера 6
3. Расчет скрепера 12
4. Проверка скрепера на устойчивость 14
5. Расчет на прочность 17
Список литературы 21

Прикрепленные файлы: 1 файл

Скрепер.docx

— 778.49 Кб (Скачать документ)

Применение элеваторной загрузки обеспечивает высокий коэффициент загрузки ковша и снижение тягового усилия при заполнении скрепера на 20 – 25%.

Автоматизация работы скрепера значительно облегчает условия работы и повышает производительность. С помощью автоматического регулирования можно поддерживать оптимальный режим работы двигателя, а также тяговое усилие машины на постоянном уровне регулированием толщины стружки грунта.

Для повышения точности планировочных работ при отделке дорожных насыпей и выемок применяют систему автоматического управления «Стабилоплан», которая обеспечивает автоматическую стабилизацию продольного углового положения ковша скрепера при выполнении планировочных работ.

 

 

 

Рис. 6 - Принципиальные схемы скреперов со скребковым конвейером:

а - набор грунта; б - выгрузка грунта

 

На тракторе в кабине водителя смонтирован блок и пульт дистанционного управления, а за кабиной размещен электрозолотник управления. На буфере скрепера установлен датчик углового положения, который включен в электросхему управления и регулирует толщину срезаемой стружки грунта.

Технологические схемы работы. Для разработки грунта заранее составляют схему, по которой будет работать скрепер. Производительность скрепера зависит от того, насколько полно используется емкость ковша и рационально выбирается схема резания и набора грунта. Рекомендуется набирать грунт на передаче базовой машины при скорости 2 - 3 км/ч, при толщине срезаемой стружки от 7 до 35 см, что в свою очередь определяется категорией грунта и мощностью базового тягача и толкача. Трактор-толкач обеспечивает полную загрузку ковша скрепера в плотных грунтах. Наполнение ковша с постепенным выглублением ножа производят при постоянной толщине стружки и ширине резания. Этот способ используют при планировке грунта. Для сокращения времени набора грунта используют ступенчатый способ наполнения ковша. Зарезание грунта при устройстве выемок и разработке резервов ведут по ребристо-шахматной схеме, по которой разработка грунта ведется последовательными рядами проходок, одинаковыми по длине и расположению. При работе скрепера по этой схеме между проходами первого ряда оставляют полосы неразработанного грунта шириной не более 1,3 м. Второй ряд разработок ведется на расстоянии половины длины проходки от первого и расположен по оси оставленных полос грунта. Работа по этой схеме увеличивает заполнение ковша до 110% его геометрической емкости, сокращая при этом на 10 - 15% путь и время набора грунта. По этой схеме скрепер может работать без трактора-толкача. При работе в рыхлых сыпучих грунтах применяют способ, называемый «клевок». По этому способу величина заглубления ковша в 2 раза больше той, которая соответствует устойчивой работе двигателя с полной нагрузкой. При работе базового тягача на неустойчивой характеристике двигателя ковш выглубляется, в это время двигатель снова набирает нужные обороты, и так повторяется до тех пор, пока ковш будет полным.

В зависимости от расположения забоев относительно мест отсыпки грунта движение скреперов может быть организовано по различным схемам. Рациональную схему движения скреперов инженерно-технические работники выбирают заранее в проектах производства работ на основании технико-экономических расчетов, а также с учетом следующих требований:

– путь транспортирования грунта должен быть кратчайшим;

– забой должен быть такой длины, чтобы ковш скрепера загружался полностью;

– длина участка разгрузки должна обеспечивать полную разгрузку ковша;

– при возведении полотна должны быть въезды и съезды.

Наиболее распространенными схемами движения скреперов являются: эллиптическая, восьмеркой и зигзагообразная. Кроме этих схем применяют следующие: схему «спираль», поперечно-челночную, продольно-челночную.

Схема гидросистемы скрепера ДЗ-20В показана на рис. 7. Она включает гидрооборудование базового трактора и гидрооборудование прицепного скрепера. В гидрооборудование трактора входит бак для рабочей жидкости, фильтр, гидронасосы, гидрораспределитель с ручным управлением и соединительные трубопроводы. В гидрооборудование скрепера входят два гидроцилиндра двойного действия для подъема и опускания заслонки, два гидроцилиндра для подъема и опускания ковша, одного гидроцилиндра управления задней стенкой, а также оборудование, обеспечивающее управление ковшом при работе системы автоматической стабилизации, реверсивный золотник, предохранительный клапан, обратный клапан и обратный клапан с дросселем.

Рис. 7 - Гидравлическая схема прицепного скрепера 
1 - Сак; 2 - гидронасос; 3 - фильтр; 4 - обратный клапан; 5 - обратный клапан с дросселем;

6 - предохранительный клапан; 7 - гидрораспределитель; 8, 9, 10 - гидроцилиндры;

  1. - реверсивный золотник

 

 

 

 

  1. Расчет скрепера

Исходные данные:

Емкость ковша – q = 8 м3

Категория грунта – 2

Вес скрепера без грунта – G = 4500 кг

Скорость движения во время загрузки – vр = 2 км/ч = 33 м/мин

Толщина стружки h = 14 см

Длина скребка элеватора lэ = 2.3 м

Тяговое усилие – 4900 кгс

Мощность двигателя тягача – N = 110 л.с.

 

Ширина ковша

l = м

Путь наполнения скрепера

м

Время наполнения

мин

Производительность элеватора

м3/мин = 0.25 м3/с

Из конструктивных возможностей, связанных с внутренним размером ковша, назначаем высоту скребка равной hэ = 0.2 м. Принимая коэффициент заполнения пространства между скребками в среднем Кэ = 0.4, получим скорость движения скребков

м/с = 136 см/с.

Принимаем с запасом vэ = 150 см/с, тогда

Пэ = 1.5∙2.3∙0.2∙0.4∙1.5 = 0.4 т/с

Отсюда необходимая мощность для загрузки скрепера срезанным грунтом при помощи элеватора

л.с.,

где:

η – к.п.д.;

Lг – горизонтальная составляющая пути перемещения грунта элеватором;

Н – высота подъема грунта;

К – коэффициент

Величина сопротивления грунта разработке скрепером данной емкости без элеватора

= 11761 кгс,

где

W1 = l∙h∙Kp = 240∙14∙1.15 = 3860 кгс

W2 = W1∙l∙H∙(h+0.44∙H) = 3860∙2,4∙1,25∙(0,14+0,4∙1.25) = 7411 кгс

W2 = 1350∙qп= 400 кгс

Расчеты показывают, что загружать скрепер со свободной загрузкой следует при помощи толкача, т.к. тягового усилия и мощности тягача достаточно только для резания грунта.

Вес грунта в скрепере

т

Сопротивление перемещению машины

Wп = (G+Gг)∙f = (4500+13200)∙0.06 = 1062 кгс

Величина требуемой мощности

л.с.

Суммарная тяговая мощность

л.с.

Мощность, затрачиваемая на резание

л.с.

Тогда NΣ – N1 = 28 л.с., значит в ряде случаев при использовании элеваторной нагрузки возможна работа проектируемого скрепера без толкача, что значительно повышает технико-экономические показатели работы скрепера.

Величина статически полезного окружного усилия на звездочке

кгс

Принимаем жесткость препятствия ориентировочно с1 = 800 кгс/см. Жесткость цепи значительно больше этой величины, поэтому в расчет вводим жесткость препятствия. Ориентировочно вес погонного метра цепи равен 7 кг, общий вес цепи lц = 28 м.

Сила инерции

кгс

Суммарная сила на цепи (с запасом на одну цепь)

кгс

Наибольший рекомендуемый запас прочности – до 20. Разрушающая нагрузка:

Рр = 20∙1459 = 29180 кгс

Выбираем цепь пластинчатую по ГОСТ 588-81 с разрушающим усилием 31.5 кгс и шагом 100 мм. Диаметр звездочки при количестве зубьев z = 16 будет равен

мм

Момент на валу звездочки при спокойной работе

кгс∙см

На тракторе установлен насос НШ-46, ему соответствует по удельной производительности гидромотор МНШ-46, развивающий наибольший крутящий момент 690 кгс∙см.

Необходимое передаточное отношение редуктора равно

Усилия по штокам цилиндров механизма разгрузки ковша

- ковш в нижнем положении  полностью загружен

кгс,

где Gк = 500 кг – вес ковша

- ковш в крайнем верхнем положении, липкий влажный грунт полностью завис в ковше

кгс

По данным справочника выбираем два цилиндра D = 140 мм, Рц. макс = 15390 кгс.

 

  1. Проверка скрепера на устойчивость

В значительной степени безопасность скрепера зависит от его устойчивости. Скрепер при работе испытывает ассиметрично приложенные нагрузки, преодолевает значительные и поперечные уклоны, работает в тяжелых грунтовых условиях. Действие перечисленных факторов может привести к опрокидыванию скрепера либо к его остановке из-за недостаточного сцепления ведущих колес с грунтом ввиду перераспределения нагрузок между осями. С увеличением угла α (рис. 6) уменьшается нагрузка на ведущие колеса. Максимальное тяговое усилие Тmax при движении на подъем характеризуется углом φСЦ при условии сохранения сцепления ведущих колес с грунтом:

где      R – реакция грунта на ведущих колесах

где        LM – база скрепера  

, кН

Необходимое для движения скрепера тяговое усилие

где        f – коэффициент сопротивления передвижению скрепера

, кН

Предельный угол подъема определяем следующим образом:

Предельный угол подъема αМАХ=15˚


 

 

 

 

 

 

 

Рис. 8 - Схема для определения устойчивости по сцеплению

   Устойчивость на  повороте проверяется при движении  по косогору (рис. 9). Появляющаяся в этом случае сила инерции способствует опрокидыванию скрепера:

где        rп – радиус поворота, м

             ν – скорость движения скрепера,

 кН

Уравнение моментов относительно точки А

Из этого уравнения можно найти предельное значение либо угла при известной скорости, либо скорости при заданном косогоре, на которых устойчивость не теряется

м/с

 


 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 9 - Схема для определения поперечной устойчивости

  1. Расчет на прочность

Определение внешних сил и расчет на прочность узлов и деталей проводят для положений скрепера, соответствующих наибольшей нагрузке при нормальной эксплуатации.

Анализ работы скрепера позволяет установить основные положения для транспортного режима груженого скрепера и для режима копания.

Конец заполнения и начало подъема ковша. При расчете скрепера в таком положении конца резания грунта и наполнения ковша принято, что скрепер движется равномерно по горизонтальной поверхности. При этом коэффициент динамики kд=1. На рис. 8 показана схема сил, действующих на скрепер со всеми ведущими колесами.

 


 

 

 

 

 

Рис. 10 – Схема сил, действующих на скрепер в конце заполнения и начале подъема ковша

На машину действуют активные силы – суммарные окружные силы РК1 и РК2 ведущих колес по осям, сила G тяжести скрепера с грузом. Реактивными являются вертикальные реакции R1 и R2 грунта на оси и силы Pf1 и Pf2 сопротивления движению передних и задних колес и вертикальная реакция RВ грунта на ноже скрепера.

Для упрощения расчета в конце наполнения ковша толщину стружки принимаем h = 0.

При определении окружных сил на ведущих колесах

где φмах – коэффициент сцепления.

Вертикальная реакция RВ грунта на нож при подъеме груженого ковша действует вниз. Её значение определяют по соотношению

,

где ψ = 0,37÷0,45.

Из уравнения суммы моментом относительно точки О и суммы проекций сил на оси Х и У, а также учитывая, что

,    ,    ,    ,    ,

получим значения вертикальных реакций грунта на оси и сумму сил сопротивления резанию и наполнению ковша:

;

 кН

 кН

 кН

Нагрузки для расчета отдельных узлов скрепера

Для определения нагрузок, действующих от ковша на гидроцилиндры его подъема и тяговую раму, рассмотрим схему сил (рис. 5). В схеме принято, что усилие в гидроцилиндрах подъема ковша направлено вертикально. Искомые нагрузки:

;


;


 кН

 

Проверим на прочность пальцевое соединение в месте крепления гидроцилиндра, поднимающего заслонку к проушине.

В пальцевом соединении действуют силы Ro H,

Условие прочности на срез:

 

где,  - касательное напряжение, МПа,

i – количество площадей среза,

Аср- площадь среза, мм2,

- допускаемое напряжение  на срез,

Площадь среза Аср, мм2, определяется по формуле; [1]

                        

где d – диаметр пальца, мм.

Допускаемое напряжение на срез , МПа, определяем по формуле

                        

где  - предел текучести, для стали 45 нормализованной  = 409 МПа.

, МПа 

, МПа

 ‹  =123  МПа

Пальцевое соединение на срез прочно.

 

Условие прочности на смятие:

,     

где   - напряжение смятия, МПа,

Асм – площадь смятия, мм2;

[ ] - допускаемое напряжение при смятии, МПа, для стали 45                                                         [ ] =150МПа. [3]

Площадь смятия Асм, мм2, определяется по формуле:

Асм=d*δ      

где, d – диаметр пальца, мм,

               - ширина смятия, мм

Асм=50∙35=1750 мм2

  МПа  ‹  МПа

Пальцевое соединение на смятие прочно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Бородачев И.П. Справочник конструктора дорожных машин – М.: Машиностроение, 1973 – 504 с.

2. Гаркави Н.Г., Аринченков В.И., Карпов В.В. и др. Машины для земляных работ. – М.: Высш.шк.,1982.-335.

3. Полосин М.Д. Машинист дорожных и строительных машин.-М.: Издательский центр «Академия», 2002.-288 с.

4. Методические указания  Машины для земляных работ  – Чита: ЧитГТУ, 1997 – 41 с.

 

 

 

 

 

 

 

 


Информация о работе Транспортные машины. Скрепер