Разработка рабочего оборудования одноковшового погрузчика по дисциплине: Строительные машины Разработка рабочего оборудования одноковшового погрузчика ЗАДАНИЕ тема: Расчет рабочего оборудования строительно-дорожной машины и технологической схемы выполнения работ Исходные данные Машина: рыхлитель; кусторез; корчеватель; бульдозер (поворотный отвал; неповоротный отвал); скрепер; автогрейдер; экскаватор (прямая лопата); экскаватор (обратная лопата); драглайн; погрузчик; каток; автогудронатор; асфальтоукладчик; роторный снегоочиститель; роторный экскаватор; траншейный экскаватор; Выполняемые работы: разработка выемки; возведение насыпи; планировочные работы; уплотнение грунта; рыхление; рытье котлована (траншеи); разработка забоя; укладка асфальтобетонной смеси; розлив битума; Размеры разрабатываемого участка: длина – ширина – высота (глубина): Грунт: песок; супесь; суглинок; гравий; глина; сланцы; Введение Одноковшовыми погрузчиками называют самоходные подъемно-транспортные машины, у которых основным рабочим органом служит ковш, установленный на конце подъемной стрелы. Зачерпывают насыпной груз ковшом, опущенным вниз, при движении погрузчика вперед в сторону штабеля. Разгружают погрузчик после перемещения его к загружаемому транспортному средству и подъема ковша вверх. Одноковшовые погрузчики в основном предназначены для погрузки на транспортные средства (автомобили-самосвалы и полувагоны) сыпучих и кусковых грузов и прежде всего заполнителей (песка, гравия, щебня), а также грунта, строительного мусора, каменного угля, кокса и др. При установке специальных ковшей (на погрузчиках грузоподъемностью свыше 1,5 т) их также применяют для перегрузки скальных пород, разработки и погрузки гравийно-песчаных материалов в карьерах, а при больших грузоподъемностях — и материковых грунтов I—II категории. Когда вместо ковша устанавливают разное сменное оборудование, погрузчики выполняют ряд вспомогательных работ: монтажных, зачистных, планировочных, снегоуборочных и др. Исходные данные разрабатываемый грунт =1400…1600 производительность погрузчика номинальная грузоподъемность =2т Выбор базового трактора. Ориентировочно масса погрузчика (т) [1] q=0,2 – для гусеничных погрузчиков [1] Масса базового трактора (т) [1] - коэффициент; =1,25…1,35 [1] Подбираем базовый трактор ДТ-75Б-C2 по значению (таблица 3, стр.90 [1]) Мощность двигателя, кВт(л.с.)55(75) Скорость, вперед 3 – 10,5 назад 3,5 – 4,5 Габаритные размеры, мм длина 5715 ширина 2048 высота 2034 Номинальная вместимость коша ( ) [1] - плотность материала; - коэффициент наполнения ковша; =1,25 Расчет производительности Теоретическая производительность ( ) [3] - коэффициент заполнения ковша; =0,5÷1 - коэффициент разрыхления материала; =1,25 - время рабочего цикла, с [2] - коэффициент учитывающий совмещение операций; =0,85÷0,9 - время подъема/опускания ковша; =20с - время передвижения погрузчика; =30с - время зачерпывания материала; =20с - время разгрузки; =5с - время поворота; =20с - время, затрачиваемое на управление машиной; =10с Эксплуатационная производительность ( ) [3] - время работы за смену с учетом технического обслуживания и подготовке погрузчика к работе; =6,82 - коэффициент использования в течении смены; =0,5÷0,8 При смене 8 часов производительность погрузчика ( ) Производительность погрузчика может варьироваться в зависимости от разрабатываемого материала, времени рабочего цикла. Расчет ковша Принимаем ширину ковша исходя из ширины базового шасси В=2100 Радиус поворота (м) [1] - относительная длина днища ковша; =1,45 - относительная длина задней стенки; =1,15 - относительная высота козырька; =0,13 - относительный радиус сопряжения днища с задней стенкой; =0,37 - угол между задней стенкой и днищем ковша; - угол между плоскостью козырька и продолжением плоскости задней стенки; По расчетному радиусу поворота и оптимальным значениям относительных характеристик определяем основные параметры ковша: - длина днища - длина задней стенки - высота козырька - радиус сопряжения - высота шарнира крепления к стреле - ширина зева ковша Угловые размеры углов: - угол раствора между днищем и задней стенкой ; - угол наклона боковых стенок относительно днища ; - угол заострения режущих кромок ; - угол между задней стенкой и козырьком ; Толщина основного листа ковша (мм) [3] Меньшие значения коэффициента следует применять для погрузчиков больших типоразмеров, и наоборот Тяговый расчет Напорное усилие по мощности двигателя (Н) [1] - мощность двигателя, кВт - К.П.Д. трансмиссии; =0,88 - скорость погрузчика; =0,91 - коэффициент сопротивления качению; =0,06÷0,1 - вес погрузчика; Максимальное напорное усилие с учетом увеличения крутящего момента двигателя (Н) [3] - коэффициент перегрузки двигателя; =1,1÷1,15 - буксование движителей; =0,2 Наибольшее напорное усилие по сцепному весу (Н) [3] - коэффициент сцепления; =0,9 Определение сопротивлений внедрению ковша материал Условие движения [2] Общее сопротивление внедрению ковша в материал (Н) Сопротивление, возникающее на передней режущей кромке и на кромках боковых стенок ковша (Н) [2] - сопротивление резанью; =0,02МПа - коэффициент учитывающий сопротивление на кромках боковых стенок ковша; =1,1 - ширина кромки ковша - глубина внедрения ковша; =0,7 Сопротивление от трения между материалом и внутренними поверхностями днища и боковых стенок ковша (Н) [2] - коэффициент учитывающий трение материла о боковые стенки ковша; =1,04 - коэффициент трения материала о ковш; =0,4 - сила зависящая от веса материала в объеме призмы и от давления со стороны материала, находящегося за пределами призмы (Н) [2] - угол естественного откоса материала; Сопротивление между днищем коша и основанием штабеля (Н) [2] - коэффициент учитывающий положение ковша при внедрении, при полном опирании днища ковша на основание штабеля; =1 - коэффициент трения между днищем ковша и основанием штабеля; =0,3÷0,4 - вес ковша с грунтом; Проверка условия движения условие выполняется В конце внедрения при повороте ковша для зачерпывания материала необходимо преодолеть силу Т сопротивления сдвигу материала по плоскости сдвига (Н) [2] - коэффициент внутреннего трения материала по поверхности сдвига; =0,5 - удельное сопротивление сдвигу материала; =0,02МПа - площадь сдвига, - пассивный отпор штабеля при отсутствии подпора материала в заднюю стенку ковша (подпор недопустим, так как увеличивает усилие внедрения) Решая систему уравнений относительно Т, получим [2] Определение параметров усилий и скоростей Усилие на штоке цилиндра поворота ковша (Н) [3] - выглубляющее усилие на комке ковша; =T=37900Н - коэффициент запаса, учитывающий потери на трении в шарнирах рычажной системы, гидроцилиндрах, потере в гидросистеме; =1,25 - вес ковша; - число гидроцилиндров механизма поворота ковша; =2 - мгновенное передаточное отношение механизма погрузочного оборудования при усилии [3] - то же, при весе ковша [3] Усилие на штоке гидроцилиндра механизма подъема стрелы (Н) [1] =2.29м =1,4м =0,2 =0,6м - вес подвижной части оборудования; - усилие гидроцилиндра механизма поворота ковша без учета коэффициента запаса; - число гидроцилиндров механизма подъема стрелы; =2 Скорости движения поршней гидроцилиндров Средняя скорость поршней гидроцилиндров поворота ковша ( ) для положения внедрения [3] - коэффициент снижения рабочей скорости в процессе внедрения; - коэффициент совмещения; - скорость движения погрузчика, ; Средняя скорость поршней гидроцилиндров подъема стрелы ( ) [3] - средняя линейная скорость подъема стрелы, отнесенная к шарниру рабочего органа; - ход поршня гидроцилиндра подъема стрелы; - длина стрелы; - угол поворота стрелы; Определение параметров гидросистемы Диаметры исполнительных гидроцилиндров (м) [4] - усилие на штоке, Н - механический К.П.Д. гидропривода; - расчетное давление рабочей жидкости, МПа; - номинальное давление гидросистеме, МПа; [4] Принимаем диаметры из стандартного ряда , Диаметр штока принимаем исходя из диаметров цилиндров и параметра , Рабочее давление жидкости (МПа) для принятого диаметра [4] Расход жидкости подводимой в цилиндр ( ) [4] - скорость движения поршня, - объемный К.П.Д. гидропривода, для новых гидроцилиндров с манжетными уплотнениями; Полны расход ( ) Расчетный рабочий объем гидронасоса ( ) - номинальная частота вращения вала насоса, ; - объемный К.П.Д. гидронасоса; Принимаю два аксиально – поршневых насоса типа МНА: рабочий объем 125 номинальное давление (МПа) 20 частота вращения ( ) 1500 объемный К.П.Д. 0,95 полный К.П.Д. 0,91 масса (кг) 93 Действительная подача насоса ( ) Рабочая жидкость марка ВМГЗ плотность при С( ) 860 кинематическая вязкость при С ( ) 0,1 температурный предел применения ( ) -40÷ +65 Жидкость выбрана исходя из условии применения при отрицательных температурах Гидрораспределитель Принимаю два трехпозиционных реверсивных золотника с соединением нагнетательной линии со сливом и запертыми полостями гидроцилиндров типоразмер 64БГ74-25 расход жидкости ( ) 140 давление номинальное (МПа) 20 внутренние утечки, не более ( ) 0,3 Предохранительный клапан БГ52-17А расход ( ) 400 давление номинальное (МПа) 5-20 масса (кг) 38 количество в системе 2 Выбор двух клапанов вызван конструктивными особенностями гидросистемы погрузчика: - установка в напорной магистрали для защиты насоса от перегрузки - установка в сливной магистрали для предохранения от повышения давления при засоре фильтра гидросистемы Фильтр тип 1.1.40-25 тонкость фильтрации (мкм) 25 номинальный расход ( ) 160 давление номинальное (МПа) 0,63 количество в системе 2 Объем гидробака ( ) Принимаю по рекомендациям ГОСТ 16770-85 объем гидробака 1000 Расчет диаметров гидролиний (м) Q – расход жидкости на рассматриваемом участке ( ) - допустимая скорость движения рабочей жидкости в трубопроводе на рассматриваемом участке: - для всасывающего трубопровода - для сливного - для напорного при и всасывающий трубопровод сливной трубопровод ; ; напорный трубопровод ; ; Из стандартного ряда по ГОСТ 8732-82 и ГОСТ 8734-82 окончательно принимаем следующие диаметры (мм): всасывающий трубопровод =67 сливной трубопровод =56 =56 =12 напорный трубопровод =36 =36 =12 По принятому диаметру действительная скорость движения жидкости в трубопроводах ( ): всасывающий трубопровод сливной трубопровод ; ; напорный трубопровод ; ; Устойчивость одноковшовых погрузчиков Продольную устойчивость погрузчика рассчитывают относительно передней и задней оси опрокидывания. Погрузчик располагают так, чтобы его продольная ось была перпендикулярна линии наибольшего склона. Продольная устойчивость характеризуется предельными углами подъема и уклона, на которых может стоять заторможенный погрузчик под действием силы тяжести, не опрокидываясь. Определение предельных углов продольной статической устойчивости на подъем [3] Определение предельных углов продольной статической устойчивости на уклон [3] ; - координаты центров тяжести; =2434мм; =1217мм - продольная база; =3806мм - межосевое расстояние от ведущей звездочки до заднего опорного катка; =663мм Заключение В данной работе был произведен подробный тяговый расчет погрузчика. Была определена производительность погрузчика, определены усилия в конструкциях рабочего оборудования и спроектирован гидропривод, а так же выбраны все основные элементы гидропривода. Список использованной литературы 1. Проектирование машин для земляных работ /Под ред. А.М. Холодова. –Х.: Вища шк. Изд – во при Харьк. ун – те, 1986. – 272с. 2. Проектирование и расчет перегрузочных машин (погрузчики и виброразгрузчики). Векслер В.М., Муха Т.И. Л., «Машиностроение». 1971 г. 320 стр. Табл. 34. Илл. 169. Библ. 40 назв. 3. Базанов А.Ф., Забегалов Г.В. Самоходные погрузчики. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1979. – 146 с., ил