Расчет бульдозера рыхлителя для работы с грунтом IV категории прочности

Дата добавления: 26 Октября 2012 в 17:06
Автор работы: C************@yandex.ru
Тип работы: дипломная работа
Скачать архив (2.41 Мб)
Файлы: 1 файл
Скачать файл  Просмотреть файл 

ДИПЛОМ 3.docx

  —  2.64 Мб

;     (3.15)

 

 

Рисунок 3.2.2 Сечение универсальной рамы.

 

После нахождения значений по формулам (3.14) и (3.15) составляем условия  прочности. Это условие означает что наибольшее действительное напряжение должно быть не больше допускаемого.

где [σ] – допускаемое напряжение.

  , где n (n=1…1,5) – коэффициент запаса прочности (учитывая тяжесть условий работы возьмем n=1,4)

для стали 20 σв =500 МПа. Получим МПа

 Подставляя в формулу  (3.15) параметры коробчатого сечения получим:

м3.

Найдем напряжение в опасном  сечении (рис.10):

МПа ≤[σ]

Что удовлетворяет пределу  прочности.

 

 

4. Расчет рыхлительного оборудования

4.1 Выбор параметров

 
Выбираем трехзвенчатую подвеску, она отличается простой конструкцией, но не обеспечивает постоянного угла рыхления при подъеме и заглублении зуба.                                                                                                                          .

Для определения максимальных усилий, действующих при работе машины, исходной величиной является максимальная сила тяги по сцеплению Тφ:


 

Gсц — сцепной вес рыхлителя в рабочем состоянии (по эксплуатационному  весу   рыхлителя); φ — коэффициент сцепления. Сцепной вес рыхлителя Gсц определяют: при навешивании на базовую машину только рыхлителя


 

 

при навешивании на базовую  машину спереди бульдозерного сзади  рыхлительного  оборудования


 

Количество зубьев, шт

3

Расстояние между зубьями, мм

1050

Масса, кг

2240

Вылет, мм

1300

Наибольшая  глубина   рыхления  от опорной поверхности , мм

700





Gбм — эксплуатационный вес базовой машины без навесного оборудования; Gр.0 и Gб .0 — соответственно   эксплуатационные   веса рыхли-

тельного   и   бульдозерного   оборудования.

                               Gсц=12500+2500+2240=19740кг 
 
Основными параметрами рыхлителя являются: максимальная глубина рыхления; эксплуатационный вес рыхлителя; основные рабочие скорости; среднее статическое давление и смещение центра давления; удельное напорное усилие и удельное вертикальное давление на режущей кромке наконечника зуба, определяющие мощность разработки рыхлителем грунтов и пород с различным сопротивлением рыхлению.

Глубина рыхления рыхлителей общего назначения зависит от минимального тягового усилия.

Скорость рабочего хода рыхлителя  при отсутствии автоматизированного  управления оборудованием и трактором  выбирается в пределах 2,5—3,0 км/ч. Скорость маневрирования, а также обратного хода (при невозможности разворотов рыхлителя) выбирается с учетом типа подвески ходовой части базового трактора и расположения центра тяжести машины.

Вследствие значительных продольных и поперечных колебаний  эти скорости при полужесткой и балансирной подвеске гусениц, не могут быть более 6 — 7 км/ч, а при эластичной и балансирно-звеньевой — более 8 — 15 км/ч. Для колесных машин они составляют 10 — 20 км/ч.

Среднее статическое удельное давление гусениц трактора на грунт

 

 

 

где    Gр — вес рыхлителя;

Lоп — длина опорной поверхности гусениц; b — ширина гусеницы.

 

p=17240∙9,8\2∙3050∙250=0,11

 

Для рыхлителей общего назначения среднее удельное давление может  превышать такой же показатель базовой  машины в 1,15 — 1,25 раза.

Координата центра давления рыхлителя определяется по формуле(рисунок  4.1.1, а),:

где    d1— расстояние   от   центра   тяжести   рыхлителя   до   оси

ведущей звездочки; Р1 — горизонтальная  составляющая  результирующей  сил сопротивления рыхлению; hmax — наибольшая глубина рыхления;

Р2 — вертикальная составляющая результирующей сил сопротивления рыхлению; d2 — расстояние от точки приложения результирующей сил сопротивления рыхлению до оси ведущей звездочки; Тр.т — расчетное толкающее усилие толкача; hт — плечо действия сил Трт.

 

Горизонтальная   составляющая   результирующей   сил   сопротивления рыхлению

где Тн — номинальное тяговое усилие рыхлителя;

kг — коэффициент использования   тягового   усилия   рыхлителя, kт = 0,8.

 

P1=17240∙0,8=13792 Н 

Вертикальная составляющая результирующей сил сопротивления

где v — угол наклона результирующей сил сопротивления рыхлению,  его  принимают равным при рыхлении:

немерзлых грунтов — 0°;

мерзлых грунтов — 20°  вниз и вверх;

скальных пород — 30°  вниз и вверх.

 

P2=13792∙0,36=4965 Н

 
Расчетное  толкающее   усилие  толкача

где    km — коэффициент использования тягового усилия толкача; Тн-т — номинальное тяговое усилие толкача.

 

 

Рисунок 4.1.1 Схема сил, действующих на рыхлитель, для определения:

a - смещения  центра  давления;   б — вертикального усилия на зубе при выглублении; то же при заглублении; г — нагрузок при выглублении с центральным нагруженном; то же при заглублении; е — нагрузок при выглублении с боковым нагружением; ж — то же при заглублении

 

 

Смещение центра давления от середины опорной поверхности  гусениц, определяемое в соответствии со значением х, не должно превышать х/6 от длины опорной поверхности гусениц.

При определении положения  центра давления с учетом работы под  уклон принимают значения угла наклона, близкие к такому показателю по базовому трактору, но не менее 15°.

Для колесных рыхлителей определяют нагрузки на передние и задние колеса, которые сопоставляют с нагрузочными характеристиками шин.

Удельное горизонтальное усилие на режущей кромке наконечников зубьев

где b — ширина наконечника; п — количество зубьев.

 

Pг=17240/8,3∙3=692,37 Н

 

Удельное вертикальное давление на режущей кромке наконечников зубьев

где Р2mах — вертикальная сила на режущих кромках наконечников, направленная вниз, наибольшая по условиям опрокидывания базовой машины относительно задних кромок опорных поверхностей гусениц или задних колес (рисунок  4.1.1, в),

Lоп — длина опорной поверхности гусениц; F — опорная площадь режущей кромки наконечника.

    Площадь F и удельное вертикальное давление рв определяют для различной степени износа наконечников.

   Величины рг и рв определяют для разного количества зубьев и сопоставляют с прочностными характеристиками грунтов и других материалов, подлежащих рыхлению.

   К основным конструктивным параметрам рыхлителя относятся: количество, шаг и вылет зубьев, высота и скорость их подъема, угол рыхления, угол заострения наконечников, расстояние от зубьев до ходовой части трактора и др.

Вылет зубьев определяется в зависимости от наибольшей глубины рыхления и области применения:

где hmах — наибольшая глубина рыхления.

    Высота подъема зубьев обеспечивает задний угол въезда, который должен быть не менее 20°. Наибольший подъем на легких рыхлителях составляет 300 — 500 мм, средних 600 — 900 мм, а тяжелых — свыше 900 мм.

    Угол рыхления зубьями при максимальном заглублении выбирают в пределах 30—40° для изогнутых зубьев и 40 — 50° для прямых.

При трехточечной подвеске в начале заглубления угол рыхления может составлять 70 — 800, а при четырехточечной — 35—500.

    Угол отгиба наконечника для разработки мерзлых грунтов на 150 - 20° больше угла рыхления.

    Угол заострения наконечников зубьев выбирают таким образом, чтобы при любом заглублении задний угол был бы не меньше — 7° при рыхлении грунтов и скальных пород и 8 — 10° при рыхлении мерзлых грунтов.

Толщину зубьев и наконечников выбирают минимальной по условиям прочности. Толщина наконечников должна как можно меньше превышать толщину зубьев.

Расстояние между зубьями  и гусеницами или колесами базового трактора (вынос зубьев) у рыхлителей общего назначения должно превышать максимальную глубину рыхления не меньше чем в 1,3 - 2 раза, а у специальных рыхлителей в 1,1 — 1,5 раза.

     Скорость подъема зубьев выбирают в пределах 0,3 — 0,5 м/сек.

При этом скорость опускания зубьев с учетом действия собственного

веса рыхлительного оборудования будет в пределах 0,4 — 1,0 м/сек,

без учета (при обычном  расположении гидроцилиндров штокам вниз) — несколько   меньше,   чем  скорость  подъема.

    Усилия подъема и заглубления зубьев навесных рыхлителей определяются из расчета опрокидывания базового трактора вперед назад в статическом положении.

Вертикальная сила, действующая  на зуб, равна:

при выглублении рыхлителя (рис. 93, б)

при заглублении рыхлителя (рис.  93, в)

    Вес ходовой части современных гусеничных тракторов составляет 25—50% общего конструктивного веса тракторов.

    Учитывая необходимость точного управления рыхлителем при наличии динамических нагрузок, а также при работе с толкачом, усилия выглубления и заглубления зубьев должны быть больше полученных статическим расчетом.

    Наибольшим является усилие Р2, действующее вниз, а поэтому диаметр гидроцилиндров определяется из условия опрокидывания тракторов назад. Коэффициент динамичности при этом принимается

   По полученному вертикальному усилию с учетом необходимой скорости подъема зубьев, конструктивной схемы рыхлителя и возможного давления в гидросистеме определяют усилия и скорость движения поршня, а также диаметр гидроцилиндров.

     При определенных размерах разрыхляемого участка, возможности разворота на его концах и работе без поперечных проходов эксплуатационная производительность рыхлителя определяется выражением

 

4.2. Определение реакций действующих на рыхлитель

Спроектируем рабочее  оборудование навесного рыхлителя грунтов IV категории на образце трактора Т-170М1.

Исходные данные: 
          - номинальное тяговое усилие трактора ;

- наибольшая глубина рыхления 0,7 м;

- расстояние между зубьями 1050мм;

- количество зубьев 3 шт. ;

- рабочая скорость 2,38 км/ч;

- управление гидравлическое.

Разработаем раму и механизмы  ее управления.

Подвеску рамы выбираем трехшарнирную (трехточечную) ввиду ее простоты конструкции. Раму конструируем для установки на ней от одного до трех зубьев. Для укрепления зуба под нужным углом к плоскости рамы, в зависимости от глубины рыхления, предусматриваем переустановку пальца в отверстиях. Рама имеет проушины для соединения с трактором, гидроцилиндрами управления и для крепления зубьев. К раме трактора прикрепляют два кронштейна, к которым шарнирно присоединяются гидроцилиндры.

В процессе работы на зуб  рыхлителя (без толкача) действуют  следующие нагрузки:

горизонтальная составляющая сопротивления грунта

;

где - коэффициент использования тягового усилия;

- коэффициент динамичности;

вертикальная составляющая , действующая вверх или вниз (заглубление или выглубление), определяемая с учетом ;

боковая составляющая, равна 

или с учетом      .

Усилие заглубления  (рисунок 4.2.1) определим из условия вывешивания задней части трактора на зубе рыхлителя:

– вес отвала; – вес трактора;

 – вес рыхлителя.

Рисунок 4.2.1 Схема заглубления рыхлителя

 

 

 

, по этому соотношению

С учетом коэффициента динамичности

Определим усилие выглубления рыхлителя (рис. 4).

Рисунок 4.2.2 Схема выглубления рыхлителя

По уравнению  находим

с учетом коэффициента динамичности

Определим опорные реакции в шарнирах крепления зуба (рисунок 4.2.3). Принимаем, что нагрузки приложены в конце зуба; на центральный зуб при максимальной глубине рыхления действуют максимальные величины , и половина от максимального значения .

Описание работы
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;
Содержание работы
.Введение……………………………………………………………………………….…..3
1.1. Обзор и анализ существующих конструкций бульдозеров рыхлителей …………3
1.2 Назначение……………………………………………............................................... ..9
1.3Конструкция…………………………………………………………………………....9
1.4 Рабочий процесс……………………………………………………………...............10
1.5 История развития……………………………………………………………………..11
1.6 Тенденции развития бульдозера в целом…………………………………………...13
1.7 Тенденция развития отдельных узлов……………………………………………...17
1.8. Мировые производители и марки бульдозеров…………………………………...26
2. Общий расчет бульдозера…………………………………………………………….….29
2.1Подбор прототипа бульдозера………………………………………………………..29
2.2Выбор параметров отвала…………………………………………………………….29
2.3Определение сопротивлений копания при перемещений грунта………………….31
2.4Общая схема сил, действующая на бульдозер…………………………...................34
3.Прочностные расчеты…………………………………………………………………….44
3.1Выбор расчетных положений рамы бульдозера…………………………………….44
3.2 Расчет рамы бульдозера на прочность…………………………………...................46
4.Расчет рыхлительного оборудования…………………………………………………….53
4.1 Выбор параметров………………………………………….………………………....53
4.2. Определение реакций действующих на рыхлитель……………………………......61
4.3. Расчет прочности зуба……………………………………………………………….65
5.Безопасность жизнедеятельности……………………………………….……………..…68
5.1. Основные правила эксплуатации, технического обслуживания и ремонта……...68
5.2 Техника безопасности при работе бульдозера………………………………………69
Список литературы…………………………………………………………………………..74