Проектирование одноковшового гидравлического экскаватора ЕК-8

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ

УЧРЕЖДЕНИЕ  ОБРАЗОВАНИЯ

 «БЕЛОРУССКАЯ  ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ  АКАДЕМИЯ»

Факультет механизации  сельского хозяйства 

Кафедра мелиоративных и строительных машин.

 

Пояснительная записка к курсовому проекту 

 

По дисциплине: «машинам для земляных работ»

По теме: Проектирование одноковшового гидравлического экскаватора ЕК-8

САКП 043504.411 – 11ПЗ

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент 4 курса 3 группы

ФМСХ специальность 1-74.06.04

ТОМ и ВХР (НИСПО) 

Мороз М. В.

1-74.06.04

«__» __________ 201_ г.

Руководитель:

канд. тех.наук, доцент.

Купченко А. И.

 

 

 

 

 

 

Горки 2011

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение	3
1. Обзор и анализ существующих конструкций рабочего оборудования одноковшового экскаватора	5
2. Описание принятой конструкции	16
3.  Расчет и обоснование оптимальных конструктивных и технологических параметров экскаватора	19
3.1 Определение параметров платформы	19
3.2 Определение параметров рабочего оборудования	21
4. Расчет усилий, возникающих при копании грунта	23
4.1 Определение усилий в гидроцилиндрах экскаватора. Выбор гидроцилиндров по ГОСТу	23
4.1.1 Расчёт усилия поворота ковша	23
4.1.2 Расчет усилия поворота рукояти	25
4.1.3 Расчет усилия складывания стрелы	25
4.1.4 Расчет цилиндра поворота стрелы	26
4.2 Определение потребной производительности насосов	29
4.3 Расчёт трубопроводов	29
4.4 Расчёт мощности двигателя экскаватора и его выбор	31
4.5 Расчёт механизма передвижения	32
4.6 Расчёт механизма поворота платформы	34
5 . Статический расчёт  экскаватора	37
5 .1 Определение веса  противовеса	37
5 .2 Проверка экскаватора на устойчивость	39
6 . Расчет технико-экономических показателей экскаватора	41
7 . Гидравлическая схема экскаватора и особенности ее устройства	42
8 . 1 Техническое обслуживание  экскаватора	44
9. Техника безопасности при эксплуатации экскаватора	47
10. Охрана природы	48
Литература	50
Приложения	51

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Основной отраслью народного хозяйства в Республике Беларусь является сельское хозяйство. Большое внимание, для получения больших урожаев, отводится на улучшение земель.  Этим вопросом занимается мелиоративное хозяйство.

Основной целью сельскохозяйственной мелиорации является создание оптимальных условий для производства продукции сельского хозяйства и, в первую очередь, продукции растениеводства.

Наиболее ценными и продуктивными землями сельскохозяйственного назначения являются пахотные. В мире в среднем на душу населения приходится около 0,2 га пашни. Беларусь достаточно хорошо обеспечена пахотными землями.

В целях повышения эффективности использования осушенных земель разработаны программы сохранения и использования мелиорированных земель на 2011-2015 годы. На выполнение государственной программы будет направлено 4,8 трлн. рублей. Финансирование мелиоративных мероприятий будет осуществляться в установленном порядке за счет средств, предусмотренных законодательством на финансирование мелиорации земель [1].

Для проведения мелиоративных мероприятий требуется техническое переоснащение мелиоративных организаций. Будут приобретены бульдозеры, экскаваторы, планировщики очистителей каналов, косилки и др.. На эти цели будет привлечено 497,3 млрд. рублей кредитных ресурсов.

Реализация программы  позволит повысить продуктивность мелиорированной  пашни в 1,5 раза и составит 52ц/га, а луговых земель - 35 ц/га. Восстановление оросительных систем позволит увеличить  продуктивность одного гектара сельскохозяйственных земель на 10-18%. Будет дополнительно вовлечено в сельскохозяйственное использование 34,6 тыс.га высокоплодородных земель.

К 2015 году планируется  обеспечить оптимальный водный режим  на площади около 2,8 млн.га. Планируется  провести агромелиоративные мероприятия  на мелиорированных землях на 192,6 тыс.га. Будут реконструированы и восстановлены осушительные и осушительно-увлажнительные системы на 421,4 тыс.га, отремонтированы мосты, шлюзы, а также будет закончено строительство начатых гидротехнических сооружений. За счет выполнения мелиоративных работ предусматривается ввести в сельскохозяйственное использование новые земли на площади 34,6 тыс.га. В Беларуси насчитывается 46,9 тыс.га орошаемых сельскохозяйственных земель, из них 7,6 тыс.га требуют реконструкции. По предложениям облисполкомов в рамках госпрограммы предусмотрено восстановить оросительные системы на площади 5,3 тыс.га. [1].

 В связи с возрастающими объемами мелиоративных работ в нашей стране в последнее время вызывает необходимость активизации работ по созданию более совершенной, высокопроизводительной и экономической техники.

Для производства мелиоративных  и водохозяйственных работ применяют  строительные и мелиоративные машины. В настоящее время мелиоративное  производство страны располагает большим  количеством разнообразных мелиоративных и строительных машин.

Среди них:  экскаваторы, бульдозеры, скреперы, катки, автогрейдеры, подъемные краны. Около половины земляных работ в различных отраслях народного хозяйства выполняют одноковшовыми экскаваторами, выпуск которых с каждым годом увеличивается.

Наибольшее распространение при  производстве земляных, погрузочно –  разгрузочных, мелиоративных и других видов работ получили одноковшовые гидравлические экскаваторы. Эти машины, составляющие до 90% от общего объёма производства экскаваторов, выпускают с различными ходовыми устройствами и снабжают разнообразными сменными рабочими органами.

В настоящее время экскаваторы  с механическим приводом заменены гидравлическими экскаваторами более совершенной конструкции. По сравнению с канатными экскаваторами новые машины имеют в 1,5…2 раза более высокую производительность, их удельная материалоёмкость снизилась на 40…50%, а удельная энергоёмкость – на 15 – 25%. Увеличилось число сменных видов рабочего оборудования и рабочих органов, устанавливаемых на экскаваторах, что значительно расширяет область их применения. В конструкциях экскаваторов (в основном в системах управления) применяются элементы электроники и автоматики.

Однако опыт показывает, что большое  разнообразие и специфические условия производства работ требуют непрерывного улучшения эксплуатационных качеств применяемых машин, создания новых более универсальных.

Поэтому целью данного проекта является обоснование оптимальных параметров одноковшового гидравлического экскаватора с новым универсальным рабочим оборудованием, у которого рабочий орган – челюстной ковш, имеет возможность осевого вращения на 180⁰, и тем самым может использоваться как прямая, или обратная лопата. Составная конструкция ковша позволяет работать им как грейфером, а также для погрузки и разгрузки штучных грузов. Именно благодаря такому техническому решению экскаватор будет универсальным, а также такой механизм позволяет сократить время цикла, что увеличит его производительность.

 

1.ОБЗОР И АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ОДНОКОВШОВОГО ЭКСКАВАТОРА

 

Анализ технической  информации о новых научных исследованиях, технических предложениях, конструкциях и патентных решениях в области  проектировании, создания и внедрения  экскаваторов показывает, что в настоящее время нет рациональной конструкции рабочего оборудования одноковшового экскаватора, удовлетворяющего мелиоративному строительству.

В данном разделе рассматриваются  конструкции, которые были изобретены с целью повышения производительности.

Предложена следующая конструкция рабочего оборудования одноковшового экскаватора [2], представленная на рисунке 1.1.

Рабочее оборудование относится к  области горнодобывающей и дорожно–строительной промышленности, а именно к одноковшовым гидравлическим экскаваторам, и может быть использовано для разработки прочных и мерзлых грунтов и в качестве монтажного устройства, а также погрузки и укладки грунта.

Целью модернизации является расширение технологических возможностей рабочего оборудования.

Рабочее оборудование гидравлического экскаватора устроено следующим образом: к рукояти 3 шарнирно прикреплён двуплечий рычаг 4, одно плечо которого выполнено в виде рыхлительной стойки (РС) 5 и связано с гидроцилиндром (ГЦ) 19 управления механизма поворота ковша 8. Посредством шарниров, выполненных в виде цапф 7, ковш 8, имеющий боковые стенки, днище и верхний 14 и нижний 15 режущие ножи, присоединен к другому плечу 6 рычага 4.

Рабочее оборудование снабжено механизмом вращения ковша 8, который состоит  из ГЦ 11 и зубчатой реечной передачи (РП). Одним концом ГЦ11 шарнирно закреплен на рычаге 4, а другим концом прикреплен к зубчатой рейке 10 РП. С цапфой 7 жёстко соединена шестерня 9 РП. К рукояти 3 жестко прикреплен рыхлительный зуб 16, направленный в сторону, противоположную РС5. Развернув с помощью РП ковш 8 на 1800, рабочее оборудование можно преобразовать в прямую лопату. Расположив плечо 6 рычага 4 с помощью ГЦ19 примерно горизонтально, можно разрабатывать прочные и мерзлые грунты РС 5 или зубом 16. Устанавливая ковш 8 с помощью РП ножами 14 и 15 вверх можно производить захват штучных грузов с помощью РС5 или зуба 16.

Выдвигая или втягивая шток гидроцилиндра 11, и вращая при этом ковш 8 против часовой стрелки либо по часовой  стрелке, можно производить захват штучных грузов (бревна, трубы и т. д.) как рыхлительной стойкой 5 и передней челюстью ковша 8, так и рыхлительным зубом 16 совместно с тыльной стороной верхнего режущего ножа 14 с последующей их транспортировкой или манипуляцией.

Установив ковш 8 зубьями вниз, можно  производить скол старых дорожных и бетонных покрытий, прочных и мерзлых грунтов.

                           а                                                              б

Рисунок 1.1 а) Рабочее оборудование, обратная лопата; б) Трамбование грунта по а.с.№1514877

 

Повернув ковш 8 тыльной  стороной днища к поверхности  грунта, осуществляют его трамбование (рисунок 1.2 б).

Рабочее оборудование гидравлического  экскаватора, включающее рукоять, связанный  с ней с возможностью поворота ковш, содержащий боковые стенки, днище и верхний и нижний режущие ножи, механизм поворота ковша относительно рукояти с гидроцилиндром управления, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей оборудования, связь ковша с рукоятью выполнена из промежуточного двуплечего рычага, одно плечо которого шарнирно соединено со средними частями боковых стенок ковша, а другое – с гидроцилиндром управления механизма поворота ковша и выполнено в виде рыхлительной стойки, при этом рабочее оборудование снабжено механизмом вращения ковша, выполненного из гидроцилиндра, одним концом шарнирно закрепленного на двуплечем рычаге, из реечной зубчатой передачи, зубчатая рейка которой соединена с другим концом гидроцилиндра, а шестерня жёстко прикреплена к боковым стенкам ковша и расположена соосно с шарниром вращения ковша, причем рукоять снабжена рыхлительным зубом, жестко закрепленным на последней и направленным в противоположную сторону от рыхлительной стойки.

Недостатком данной конструкции  является сложность изготовления и  малая надёжность.

Предложена конструкция [3], представленная на рисунке 1.2.

Рабочее оборудование одноковшового  экскаватора включающее рукоять, шарнирно присоединенный к ней ковш, содержащий выполненные в виде секторов боковые  стенки, жестко соединенную с нижними  кромками боковых стенок цилиндрическую переднюю стенку, смонтированное на шарнире крепления ковша поворотное днище и ограничители поворота последнего, гидроцилиндр управления ковшом и шарнирно присоединенный одним концом к рукояти дополнительный гидроцилиндр управления, отличающееся тем, что, с целью расширения  технологических возможностей, рабочее оборудование снабжено установленной на шарнире крепления ковша и размещенной в полости последнего рыхлительной стойкой с противоположно направленными зубьями,    с которой соединен другой конец дополнительного гидроцилиндра управления, при этом поворотное днище выполнено про дольной прорезью для свободного поворота рыхлительной стойки.

Изобретение относится  к дорожно-строительному машиностроению, в частности к рабочему оборудованию землеройных машин, применяемых при строительстве и ремонте дорог.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей рабочего оборудования.

Рисунок 1.2а Рабочее  оборудование, вид спереди по а. с. №1263757

 

 

Рисунок.1.2 б Рабочее оборудование одноковшового экскаватора вид сбоку по а. с. №1263757