Проектирование траншеекопателя роторного навесного

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

_____________________________________________________

ГЛАВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ И КАДРОВ

___________________________________________________

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

 

 «БЕЛОРУССКАЯ  ГОСУДАРСТВЕННАЯ 

СЕЛЬКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ»

 

Кафедра мелиоративных  и строительных машин.

 

ТРАНШЕЕКОПАТЕЛЬ МНОГОКОВШОВЫЙ РОТОРНЫЙ НАВЕСНОЙ

 

Курсовой проект по мелиоративным  машинам

 

КП ММ 04.35.313–12 ПЗ

 

 

 

 

 

 

           Исполнитель:

             студент 4 курса 3 группы

         ФМСХ спец. 1-74.06.04

    ТОМ и ВХР (НИСПО) 

   О.М.Таранько

  Руководитель:

   канд. тех.наук, доцент.

                                         Е. И. Мажугин

 

 

 

 

 

 

 

 

Горки 2012

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

	Введение	4
1.	Аналитический обзор  существующих конструкций	6
2.	Описание принципа действия принятой конструкции	18
3.	Расчет основных параметров рабочего органа	22
4.	Расчет мощности и сил, действующих на рабочее оборудование	33
	4.1. Расчет мощности на привод рабочего органа	33
	4.2.  Определение мощности передвижение ротора экскаватора 4.3.  Определение сил девствующих на рабочее оборудование	35 36
5.	Тяговые расчеты	39
	5.1. Определения суммарного тягового сопротивления при навесной схеме агрегатирования	39
	5.2. Тяговые расчеты при транспортном передвижении	42
	5.2.1. Движение по горизонтальному участку пути	42
	5.2. 2.Движение в гору	43
6.	Статические расчеты	46
	6.1. Определение коэффициента запаса устойчивости в вертикальной плоскости	46
	6.2.Расчет проходимости машины	47
	6.3. Определение коэффициентов запаса устойчивости при переводе рабочего органа в транспортное положение	49
	6.4. Определение допустимого уклона при движении машины на подъём	50
	6.5. Определению допустимого уклона при движении машины по косогору	52
7.	Расчет исполнительного  механизма	55
8.	Прочностные расчеты	57
	8.1. Прочностной расчёт зуба ковша	57
	8.2. Расчет болтового соединения	58
	8.3. Расчет сварного шва крепящего кронштейн крепления гидроцилиндра к рабочему органу	59
9.	Особенности эксплуатации машины	60
	9.1. Техническое обслуживание машины	60
	9.2. Требования безопасности при работе машины	62
10.	Технико-экономическая  оценка машины	63
11.	Заключение	65
	Список использованных источников	66
	Приложение	67

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Развитие сельского хозяйства способствует укреплению экономического потенциала Республики Беларусь. Для  достижения этой цели большая роль принадлежит мелиорации земель, которая в сочетании с механизацией сельского хозяйства, обеспечивает повышение плодородия земель, наиболее рациональное использование сельскохозяйственных угодий, материально -  технических и трудовых ресурсов.

Мелиорированные земли составляют 32% сельскохозяйственных земель республики, на них сосредоточено производство 28% продукции растениеводства и 58% кормов. Потенциал этих земель с системами гарантированного регулирования водно-воздушного режима почв при надлежащем уровне агротехники позволяет получать 50-70 ц. корм. ед/га. Однако вследствие недостаточного выполнения ремонтно-эксплуатационных работ, агромелиоративных мероприятий площади мелиоративных систем, не обеспечивающих проектной нормы осушения и нуждающихся в восстановлении, возрастают ежегодно на 20-40 тыс. гектаров и к 2015 г. составят около 880 тыс. гектаров. В связи с этим предусмотрена программа развития мелиорации на 2010 - 2015 г.г.[1]

На выполнение программы развития мелиорации на 2011-2015 годы будет направлено 4,8 трлн. белорусских рублей. На выполнение государственной программы сохранения и использования мелиорированных земель на 2011-2015 годы будет направлено 4,8 трлн. белорусских рублей.  Программа утверждена постановлением Совета Министров от 31 августа 2010 года № 1262 . Финансирование мелиоративных мероприятий будет осуществляться за счет средств, предусмотренных законодательством на финансирование мелиорации земель. В качестве источников финансирования мелиоративных мероприятий госпрограммы предусматриваются средства республиканского и областных бюджетов, кредитные ресурсы, а также средства пользователей мелиоративных систем. Объемы мелиоративных мероприятий, определенные Государственной программой социально-экономического развития и комплексного использования природных ресурсов Припятского Полесья на 2010-2015 годы, также включены в эту программу.  Для проведения мелиоративных мероприятий требуется техническое переоснащение мелиоративных организаций. Будут приобретены машины и механизмы, бульдозеры, экскаваторы, планировщики, очистители каналов, косилки. На эти цели будет привлечено 497,3 млрд. кредитных ресурсов. Реализация программы позволит повысить продуктивность мелиорированной пашни в 1,5 раза и составит 52 ц/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. Стоимость работ составляет 70,7 млрд. Из-за высокой стоимости работ и продолжительного срока окупаемости затрат (25-75 лет) выполнение этих работ предусматривается производить только на основании бизнес-планов, согласованных Минсельхозпродом, Минфином и Минэкономики.

Для производства мелиоративных и водохозяйственных работ применяют строительные и мелиоративные машины. В настоящее время мелиоративное производство страны располагает разнообразными мелиоративными и строительными машинами. Среди них:  экскаваторы, бульдозеры, скреперы, катки, автогрейдеры, подъемные краны, каналокопатели, траншеекопатели, машины для орошения и большое количество других видов машин и средств механизации.

Основными целями данного курсового проекта является — проектирование полунавесного роторного траншеекопателя.

В гражданском и промышленном строительстве отрывку траншей под прокладку разветвленной сети коммуникаций (телефонной сети, высоковольтных кабелей, водопровода и канализации) наиболее эффективно выполняют цепные и роторные траншейные экскаваторы.

Кроме повышения производительности труда на земляных работах экскаваторы непрерывного действия обеспечивают также улучшение качества выполняемых работ. В частности, при прокладке каналов экскаваторами непрерывного действия полностью ликвидируются ручные доделочные работы. Перечисленные преимущества экскаваторов непрерывного действия обусловливают постоянное увеличение их удельного веса в общем парке землеройных машин. На землеройных машинах непрерывного действия существенно облегчен труд машинистов; они лишь наблюдают за правильностью выполнения рабочих процессов и периодически изменяют режимы работы механизмов.

Наряду с указанными выше преимуществами экскаваторы непрерывного действия имеют недостаток - малую универсальность и большую металлоемкость.

Каждый экскаватор непрерывного действия предназначен для выполнения определенных операций и, его нельзя использовать на других работах, как одноковшовые экскаваторы или скреперы.

На основании вышесказанного можно заключить, что данная тема проекта весьма актуальна в условиях Республики Беларусь и необходимо вести работы по совершенствованию и развитию траншеекопателей.

 

1. АНЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Экскаваторы траншейные роторные относятся к  экскаваторам непрерывного действия продольного копания, у которых процесс разработки грунта, подъема его из траншеи и отсыпка в сторону осуществляются одновременно и непрерывно при поступательном движении всей машины с рабочей скоростью. Движитель экскаватора совершает подачу грунта на рабочий орган. Направление движения рабочего органа, как правило, прямое снизу — вверх с постепенным изменением толщины разрабатываемой стружки от нуля до максимального значения.

Экскаваторы траншейные роторные предназначены  для прокладки временных земляных сооружений — траншей под последующую укладку в них различных коммуникаций (трубопроводы, газопроводы, водоводы, дренаж, кабели и т. д.).[8]

Рабочим органом этих экскаваторов является жесткий ротор, состоящий из одного — трех колец, к которым в определенной последовательности присоединяются ковши или зубья.

    Принятая индексация экскаваторов отражает следующие характеристики: экскаватор траншейный роторный, первые две цифры — глубина копания траншеи в дм, третья цифра — порядковый номер модели, буква — очередная модернизация. Например: ЭТР-162— экскаватор траншейный роторный с глубиной траншеи 16 дм, вторая модель.

    Траншейные экскаваторы классифицируют также по типу ходового устройства — на гусеничном, пневмоколесном и колесно-гусеничном ходу; по виду трансмиссии — с механической, гидравлической и электрической; по виду рабочего органа — с ковшовым рабочим органом и последующей гравитационной выгрузкой грунта на отвальный ленточный конвейер с диско-фрезерным рабочим органом и последующей инерционной выгрузкой грунта по обе стороны траншеи — щели.

По типу рабочего оборудования роторные траншейные экскаваторы бывают с ковшовым и фрезерным рабочим оборудованием.

По типу трансмиссии экскаваторы подразделяют на машины с механической, гидромеханической и электрической трансмиссией. Наибольшее распространение получили экскаваторы с одномоторным приводом и механической и гидромеханической трансмиссией.

В Белоруссии наибольшее распространение получили траншейные экскаваторы на базе гусеничных тракторов с механической трансмиссией рабочего органа и гидромеханическим приводом рабочего хода (таблица1.1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Роторные  траншейные экскаваторы ЭТР по сравнению с цепными траншейными экскаваторами ЭТЦ имеют более высокий КПД из-за отсутствия большого числа подвижных шарниров цепи, работающих в абразивной среде; более высокую производительность благодаря большему числу ссыпок (разгрузок) ковшей в единицу времени; меньшую динамику привода и высокую надежность. Недостаток — резкое увеличение габаритов и массы с увеличением глубины отрываемой траншеи.

Рациональная  глубина траншеи для ЭТР — 2,5.. .3 м, в то время как для ЭТЦ  известны модели, прокладывающие траншеи глубиной 7.. .8 м и более.

К основным параметрам ЭТР относятся: размеры поперечного сечения траншеи, установочная мощность двигателя, масса экскаватора и его производительность в грунтах I и IV категории, среднее давление на грунт.

Параметры траншей  и щелей, отрываемых роторными траншейными экскаваторами, представлены на рисунке 1.1.

 

 

 

Рисунок 1.1 — Профили выемок, образуемых роторными траншейными экскаваторами:

а-ЭТР-134 и ЭТР-132А;б-ЭТР-204;в-ЭТР-223;г-ЭТР-224;д-ЭТР-253А

Экскаватор  ЭТР-204 (рисунок1.2) предназначен для рытья траншей глубиной до 2 м и шириной 1,2 м под магистральные трубопроводы[8]. Производительность экскаватора до 650 м³/ч в грунтах I.. .IV категории и в мерзлых грунтах при глубине промерзания до 1 м. В талых грунтах до III категории можно рыть траншеи шириной по верху 2,04 м с откосами. Выполнен он по навесной схеме, агрегатируется с трактором Т-130.1.Г, в конструкцию которого внесены изменения: увеличена опорная площадь гусениц (удлинен ход, увеличена ширина башмаков и число опорных катков доведено до 9; между бортовыми редукторами трактора и ведущими звездочками установлены дополнительные бортовые редукторы.

Для получения  рабочих скоростей передвижения и отбора мощности на привод ротора и конвейера введен гидромеханический раздаточный редуктор.

 

 

 

Рисунке 1.2 — Экскаватор ЭТР-204:

А — общий вид; а — двигатель; б, в — механизм подъема задней и передней частей рабочего оборудования; г — рама тягача; д — двойная цепная передача привода рабочего органа; е — привод конвейера; ж — конвейер; з — рама ротора; и — зачистное устройство; к — направляющий ролик; л— ротор: ж — ковш; н — вал привода ротора; о — редуктор привода ротора; п — муфта предельного момента; р — раздаточный редуктор; с — бортовой редуктор; т — ведущая звездочка.

 

Модель ЭТР-204 является базовой для экскаваторов ЭТР-223 и ЭТР-224, имеющих диаметр  ротора 3830 мм и отрывающих траншеи глубиной до 2,2 м, шириной 1,5 и 0,85 м при вместимости ковшей соответственно 160 и 85 л.[8]

Основная часть рабочего органа — ротор, оборудованный четырнадцатью ковшами вместимостью по 140 л со сменными зубьями, расположенными по несимметричной ступенчато-шахматной схеме, и цепными днищами. Ротор перемещается в направляющих роликах, закрепленных на его раме. При работе в талых грунтах рабочий орган снабжают ножевыми откосниками. Откос формируется на высоте 0,6 м от дна траншеи.

Внутри ротора в поперечном к оси машины направлении  установлен ленточный двухсекционный складывающийся конвейер с лентой шириной 800 мм. Скорость ленты 4 и 5 м/с.