Расширение технологической возможности минипогрузчика МКСМ-800 с разработкой устройства для фрезерования дорожных покрытий

 

Уборная машина (рисунок 2.11) предназначен для очистки от мусора производственных помещений, дворов, тротуаров и пешеходных дорог в агрегате с многоцелевой коммунально-строительной машиной МКСМ-800.

Основные параметры и размеры:

Ширина подметания, мм: 200;

Частота вращения, об/мин

- центральной щетки: 280;

-боковой: 220;

Скорость подметания, км/ч: 5

Ширина, мм: 2360;

Высота, мм: 1100;

Длина, мм: 2300;

Масса машины уборочной с ворсом из полиамида, закрепленным тросом, кг: 500;

Масса машины уборочной с щёткой из дисков, кг: 508;

Температура эксплуатации уборочной  машины:

- с применением ворса из полиамида, не ниже: -5 °С;

- с применением щебёнки из дисков от-30°с до + 30°С.

 

Рисунок 2.11. Уборная машина

 

Экскаватор ковшовый (рисунок 2.12) предназначен для рытья ям, котлованов и траншей в грунтах: лёгкая песчаная глина, растительная земля, торф, сырой песок и мелкий гравий в агрегате с многоцелевой коммунально-строительной машиной МКСМ-800.

Основные параметры и размеры:

Масса, кг: 790;

Емкость ковша геометрическая, м3: 0,075;

Производительность рабочего цикла, с: 30;

Габаритные размеры:

Высота с поднятым ковшом, мм: 3100+30;

Высота в транспортном положении, мм: 2100±20;

Длинас машиной МКСМ-800, мм: 4300±40;

Высота загрузки, мм: 2000+20;

Глубина копания, мм: 2400±25;

Рабочее давление, МПА (кгс/см²): 16+1,6(160+16);

Угол въезда, не более: 13°;

Угол спуска, не более: 13°;

Работа на уклоне, не более: 5°.

Штырь грузовой (рисунок 2.13) предназначен для перемещения, погрузки и перевозки крупногабаритных грузов в агрегате с многоцелевой коммунально-строительной машиной МКСМ-800.

Основные параметры и размеры:

Масса, кг: 64;

Габаритные размеры, мм

Длина: 920;

Ширина: 1080;

Высота: 430;

Грузоподъемность, H (кбс), кг, не более

На конце штыря: 6000(600);

Максимальная высота подъема, м, не менее: 3;

Обслуживающий персонал, чел: 1.

 

Рисунок 2.12. Экскаватор ковшовый

 

Рисунок 2.13. Штырь грузовой.

 

Агрегат для приготовления бетонных смесей АБС-250 (рисунок 2.14) предназначен для приготовления подвижных бетонных смесей на различных строительных объектах с небольшим объёмом работ (строительство коттеджей, гаражей, дачных домиков, ремонтные работы) при температуре окружающего воздуха не ниже +5 °с, в агрегате с многоцелевой коммунально-строительной машиной МКСМ-800.

Основные параметры и размеры:

Объём смесительной ёмкости (барабана), л: 250±5%;

Объём готового замеса бетонной смеси, л: 155±5%;

Крупность заполнителей, мм, не более: 70;

Время приготовления смеси (полный цикл), мин, не более: 25;

Обороты барабана (1400± 100 об/мин двигателя  МКСМ-800), об/мин: 16±4;

Габаритные размеры, мм, не более

Длина: 1300;

Ширина: 1100;

Высота: 1100;

Масса, кг: 220.

 

Рисунок 2.14. Бетоносмеситель

 

Стрела грузовая (рисунок 2.15) предназначается для перемещения, погрузки и перевозки крупногабаритных грузов в агрегате с многоцелевой коммунально-строительной машиной МКСМ-800.

Основные параметры и размеры:

Масса, кг: 83;

Габаритные размеры, мм

Длина: 918;

Ширина: 1080;

Высота: 900;

Грузоподъёмность, Н (кгс), не более

При максимальном вылете крюка: 4000(400);

При минимальном вылете крюка: 8000(800);

Максимальная высота подъёма груза, м, не менее: 3;

Обслуживающий персонал, чел: 2;

Работа на уклоне, не более: 5°.

Агрегат РПМ-04 (рисунок 2.16) предназначен для разбрасывания сухих сыпучих  противогололедных материалов на аэродромах, улицах и дорогах, в агрегате многоцелевой коммунально-строительной машиной  МКСМ-800.

Основные параметры и размеры:

Масса, кг.: 230;

Габаритные размеры, мм:

Длина: 1230;

Ширина: 1550;

Высота: 1030;

Объем бункера, квадратные метры, не более: 0,4;

Ширина разбрасывания, м (в зависимости  от скорости вращения): 2-15;

Эксплуатационная температура, градусов по Цельсию, не ниже: 10°С;

Принцип разбрасывания: центробежный.

 

 

Рисунок 2.15. Стрела грузовая

 

Рисунок 2.16. Агрегат РПМ-04

 

Снегоочиститель фрезерно-роторный (рисунок 2.17) предназначен для уборки свежевыпавшего снега в агрегате с многоцелевой коммунально-строительной машиной МКСМ-800.

Основные параметры и размеры:

Масса, кг, не более: 320;

Длинна, мм, не более: 1080;

Высота, мм, не более: 730;

Ширина, мм, не более: 1745;

Диаметр фрезы, мм, не более: 500;

Частота вращения вентилятора (ротора), об/мин, не более: 650;

Частота вращения фрез, об/мин, не более: 270;

Расчётная производительность, т/ч: 80;

Высота убираемого снега, мм, не более: 250;

Дальность отброса основной массы  снега, м, не менее: 5.

 

Рисунок 2.17. Снегоочиститель фрезерно-роторный

 

Гусеница (рисунок 2.18) предназначена для установки на много целевую коммунально-строительную машины МКСМ-800 с целью повышения тягово-сцепных свойств на грунтах с низкой несущей способностью и по бездорожью. Гусеницы устанавливаются с шинами 10,0/75-15,3.

Комплект эксплуатируется при  температуре окружающего воздуха от +40 до -40 градусов по Цельсию.

Основные параметры и размеры:

Тип: Металлическая;

Ширина габаритов, мм: 340;

Количество траков. шт: 35;

Масса, кг, не более: 117.

 

Рисунок 2.18. Гусеница

 

 

2.3 Обоснование разработки и устройство рабочего органа для фрезерования дорожных покрытий

 

 

Фрезы становятся все более востребованы в дорожном строительстве. По данным специалистов, в странах Европы и США до 80% дорог реставрируются с использованием данного оборудования. На сегодняшний день наиболее оптимальной техникой для проведения реконструкции дорожного полотна, в том числе и для «ямочного» ремонта являются холодные дорожные фрезы.

Суть работы дорожной фрезы заключается в следующем: фреза снимает старое асфальтобетонное полотно, текстурирует его поверхность, подготавливая тем самым к укладке нового слоя поверх остатков старого.

Полученный в результате снятия старого полотна материал современные  модели дорожных фрез смешивают со свежим вяжущим и укладывают подготовленную смесь на фрезерованную поверхность. Кроме того, дорожные фрезы позволяют аккуратно вскрывать места прокладки подземных трубопроводов и линий связи, освобождать от старого покрытия люки колодцев и даже выравнивать бетонные полы в производственных помещениях.

Среди ключевых преимуществ холодного  фрезерования - возможность значительного  увеличения темпов дорожно-строительных работ за счет того, что в процессе ремонта нет необходимости снимать  дорожное полотно полностью. Кроме того, профилировка поверхности полотна с помощью высокоточной автоматики дает возможность получать качественную поверхность для укладки нового слоя поверх остатков дорожного полотна, которая имеет более длительный срок службы.

Рост темпов проведения дорожных работ, возможность вторичного использования получаемого в результате фрезерования материала, меньшие расходы на персонал и агрегаты, незначительные ограничения транспортного движения во время проведения работ позволяют сэкономить значительные средства.

Предлагаемый на работе фрезерный рабочий орган представляет собой цилиндрический барабан со сменными зубьями. Твердосплавные режущие зубья расположены по многозаходной винтовой линии, их рабочий ход направлен навстречу движению машины. Ось вращения фрезерного барабана перпендикулярно направлению движения машины. Привод фрезерного барабана осуществляется от гидромотора через планетарный редуктор.

 

 

 

2.4 Расчет кинематических параметров

 

 

Частоту вращения фрезерного барабана определяем по выражению

 

, (2.1)

 

где V_рез – скорость резания, м/с.

D – диаметр фрезы по концам режущих элементов, D=0,334 м.

Скорость резания асфальтобетона роторами дорожных фрез выбирают в пределах 3…7м/с. Принимаем V_рез=5м/с, тогда

 

 об/мин.

 

Определение скоростного параметра

 

, (2.2)

 

где  V_о – окружная скорость по концам режущих элементов, м/с;

V_п – поступательная скорость передвижения фрезерующего устройства, м/с.

 

, (2.3)

 

где w – частота вращения рабочего органа, рад/с.

 

рад/с.

 м/с.

 

Рабочая поступательная скорость фрезы

 

, м/ч, (2.4)

 

где S – задаваемая толщина стружки, см.

 – число зубьев в сечении барабана, шт.

 

 м/ч=0,238 м/с.

.

 

Подача фрезы на один режущий  элемент

 

, (2.5)

 

где z – число зубьев в плоскости резания, шт.

 

=0,012 м.

 

Угол входа режущего элемента в  асфальтобетон

 

, (2.6)

 

где h – задаваемая глубина фрезерования, h=0,04 м

 

 рад.=40,5 град.

 

Радиус кривизны траектории движения режущего элемента с момента контакта зуба с асфальтобетоном

 

, (2.7)

 

где - длина заглубления фрезы, м.

 

 м.

 м.

 

Относительная подача

 

.

 

Относительная глубина фрезерования

 

.

 

Угол выхода режущего элемента из асфальтобетона

 

, (2.8)

 

где h_г – высота стружки на выходе, h=0,01 м

 

 рад.=19,9 град.

 

Скорость резания

 

, (2.9)

 м/с.

 

 

 

2.5 Расчет баланса мощности

 

 

Мощность, необходимая для обеспечения  работы дорожной фрезы, складывается из следующих мощностей:

 

, (2.10)

 

где - мощность, затрачиваемая на резание асфальтобетона;

- мощность, затрачиваемая на  отбрасывание разрыхленного асфальтобетона;

- мощность, затрачиваемая на  передвижение фрезы;

- мощность, затрачиваемая на  преодоление трения в передаче.

Мощность, затрачиваемая на резание асфальтобетона, определяется по следующей формуле:

 

, (2.11)

 

где r - удельное сопротивление резанию, кг/см²;

b – ширина резца, см;

S – толщина стружки, см;

h – глубина обработки, см;

z – количество зубьев на роторе, шт;

n – частота вращения ротора, об/мин.

 

 л.с.=27,75 кВт.

 

Мощность, затрачиваемая на отбрасывание разрыхленного асфальтобетона, определяется из выражения:

 

, (2.12)

 

где k – коэффициент, принимаемый от 0,75…1,0;

B – ширина захвата фрезы;  В = 0,8 м;

h – глубина обработки; h = 0,05м;

V_окр – окружная скорость по концам режущих элементов.

 

0,00068 л.с.=0,0005 кВ.

 

Мощность, затрачиваемая на передвижение фрезы, определяется из следующего выражения:

 

, (2.13)

 

где f – коэффициент, f = 0,03;

G – вес фрезы (3040 кг);

V_п – скорость подачи в км/ч.

 

 л.с=0,46 кВт.

 

Мощность, затрачиваемая на преодоление трения в передаче, определяется из следующего выражения:

 

, (2.14)

 

где h - механический КПД передачи, h=0,8.

 

 л.с.=5,55 кВт.

 

Таким образом, суммарная мощность, необходимая для обеспечения  работы дорожной фрезы:

 

 л.с.=33,76 кВт.

 

Мощности двигателя N_дв=34 кВт достаточно для выполнения операции по фрезерованию и перемещения данной машины.

Крутящий момент на валу барабана

 

, (2.15)

 

где N_тр – требуемая мощность, кВт;

n – число оборотов барабана в минуту;

h - КПД передачи.

 

 кг×м.

 

Максимальный крутящий момент с  учетом динамических нагрузок (до значения воспринимаемого предохранительными нагрузками)

 

, (2.16)

 

где К – коэффициент динамичности, К = 1,5.

 

 кг×м=2320 Н×м.

 

Таким образом произведенные расчеты  позволили установить геометрические, кинематические, силовые и мощностные параметры процесса фрезерования и подобрать привод.

 

 

 

 

2.6 Проверка проушин крепления фрезы к базовой машине на смятие

 

 

Проверка проушин крепления  фрезы к базовой машине на смятие проводится по условию прочности:

 

, (2.17)

 

где – максимальное, действующее усилие, =366 кН;

R – радиус проушины, R =30 мм;

d – диаметр пальца, d =35 мм;

п – количество проушин, п =4;

b – ширина проушины, b =30 мм;

 – допускаемое напряжение на смятие для материала проушины Ст3 =280 МПа.

 

 МПа< =280 МПа.

Условие прочности проушины на смятие выполняется.

 

 

 

2.7 Проверка прочности сварного шва между проушинами и кожухом фрезы

 

 

Расчет на прочность сварного шва  проводят по эквивалентным нормальным напряжениям s_экв.

Условие прочности:

 

.  (2.18)

 

где s – нормальное напряжение сварного шва;

t – касательное напряжение сварного шва;

 – допускаемое нормальное напряжение для материала сварного шва, =290 МПа.

Нормальное напряжение сварного шва

 

,   (2.19)

 

где Р – действующее усилие, Р =366 кН;

a – угол между плоскостью шва и линией действия силы, a=0;

h – расстояние от точки приложения силы до шва, h=347 мм;

k – катет шва, k=7 мм.

 

,  (2.20)

 

где п – количество швов, n=8;

L – длина шва, L=384 мм.

 

 мм=3,072 м. 

 МПа

 

Касательное напряжение сварного шва

 

,  (2.21)

 

где b – коэффициент неравномерности распределения нагрузки, b=0,7.