Самоходный скрепер

РЕФЕРАТ

 

Пз. – 38 стр.,         илл. – 6,        табл. – 1,        библ. – 9 наим.

 

Скрепер, мощность, ковш, рама, производительность, прочность, тяговое усилие, оборудование, себестоимость, затраты.

 

Цель курсового проекта: приобретение навыков в расчете и конструирование специфических узлов, главным образом рабочих органов машин для земляных работ по заданным параметрам, выработка умения применять теоретический материал при решение практических задач.

При выполнение курсового  проекта решаются следующие основные задачи:

         - выбор основных параметров скрепера;

- тяговый расчет;

- расчет мощности;

- расчет на прочность  деталей;

- определение основных  технико-экономических показателей.

 

 

В графической части  проекта выполнены следующие чертежи:

-чертеж общего вида машины;

-чертеж скреперного оборудования;

          -деталировочный чертеж.

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 Введение                                                                                                                                                                                                                         

1. Конструкторская часть                                                                                      7

1.1. Выбор прототипа                                                                                             7

1.2. Расчет основных параметров ковша скрепера                                               8

1.3. Тяговый расчет скрепера                                                                                 9

1.4. Расчет мощности привода базовой  машины                                               12

1.5. Проверка скрепера на устойчивость  13

1.6. Расчет производительности скрепера                                                           16

1.7. Расчет на прочность                                                                                       18

2. Экономические расчеты                                                                                   23

2.1. Определение капитальных  вложений                                                          23

2.2. Определение эксплуатационной  производительности                             24

2.3. Определение удельных  капитальных вложений                                        25

2.4. Определение удельного  расхода энергоресурсов                                       26

2.5. Определение удельной  металлоемкости                                                      27

2.6. Определение себестоимости машино-смены                                              28

2.7. Определение себестоимости продукции                                                      31

2.8. Годовой экономический эффект от внедрения проектируемой       машины                                                                                                                   32

3. Специальная часть                                                                                             33

3.1. Толкающее устройство скрепера                                                                  33

Заключение                                                                                                             37                                                                                                      

Список использованных источников 38

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Скрепер является землеройно-транспортной машиной цикличного действия, предназначенной  для послойного резания грунта, транспортирования  его к месту укладки и разгрузки  в сооружение или в отвал. Рациональная дальность продольного перемещения  грунта для прицепных скреперов до 500 м и для самоходных — до 2—3 км и в отдельных случаях — до 5 км.

Скреперы используются при производстве земляных работ  по возведению насыпей, устройству выемок, планировке больших площадей.

Скрепер представляет собой  ковш с передней режущей кромкой, укрепленной на раме с пневмоколесным ходом. Дышлом скрепер присоединяется к гусеничному трактору или пневмоколесному тягачу.

При опускании ковш передней режущей кромкой врезается в  грунт. При движении скрепер непрерывно срезает слой грунта. Заполненный ковш закрывается передней заслонкой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Конструкторская часть

1.1. Выбор прототипа

Выбираем параметры  прототипа по вместимости ковша машины, и эти параметры заносим в табл. 1.

 

Таблица 1 - Технические характеристики скрепера

Показатель	Самоходный скрепер
	ДЗ-13
Тип базовой машины	БелАЗ-531
Масса, кг: эксплуатационная	34000
Двигатель: мощность, кВт	360
Тип трансмиссии	Гидравлическая
Колея колес, мм: передних   задних	2360   2360
Дорожный просвет, мм	600
Ширина резания, мм	2926
Вместимость ковша, м3	15
Габаритные размеры, мм: длина   ширина   высота	12800   3400   3600

 

Предназначен для послойной разработки грунтов, не содержащих каменистых включений размером более 350 мм. Набор грунта производится с помощью трактора-толкача тягового класса 25…35, оборудованного отвалом бульдозера или толкающим устройством.

1.2 Расчет основных параметров ковша скрепера

Главным параметром скреперов является вместимость ковша q_К. К основным параметрам ковша относят также его ширину В_К, высоту Н_К и длину L_К (рис. 1). С уменьшением высоты и длины ковша, увеличением ширины сопротивление грунта снижается. У скреперов с большой вместимостью ковша увеличивать ширину его невозможно по транспортным соображениям. Наиболее приемлемыми для определения внутренних размеров ковшей вместимостью 10< q_К > 25 м³ являются размеры, определяемые по формулам подобия:

где - длина днища;

      - длина ковша поверху.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 - Основные параметры ковша скрепера

 

 

 

1.3 Тяговый расчет скрепера

 

Тяговый расчет скрепера производится при транспортном и тяговом режимах работы скрепера, при этом определяется сопротивления W, возникающие в конце процесса наполнения ковша.

 

где      W_Д- сопротивление движению скрепера, кН;

            W_Р- сопротивление резанью, кН;

            W_Н- сопротивление наполнению ковша скрепера, кН;

            W_П- сопротивление перемещению грунта или призмы волочения, кН.

 

Сопротивление движению скрепера

 

где       - вес скрепера, кН;

            - вес грунта, кН;

f – коэффициент перемещения,  f =0,1, [8,стр 10].

где       m – эксплуатационная масса скрепера, т.   

где       γ - объемная масса грунта, γ=1,6 т/м³, [4,стр 29];

            к_Н – коэффициент наполнения, к_Н = 0,9, [4,стр 29];

            к_Р - удельное сопротивление резанью грунта, к_р=1,3, [6,стр 6].

кН

кН

W_д=(333,54+163)·0,1=49,6 кН

 

Сопротивление резанию

где         к₁ - удельное сопротивление резанию грунта, к₁=120кН/м², [8,стр 9];

               в – ширина отвала, м;

               h – толщина стружки, h=0,3м, [9, стр 45].

кН

Сопротивление наполнению ковша скрепера

где        W′_H – сопротивление силы тяжести грунта, поступающего в ковш, кН;

             W″_H – сопротивление трению грунта в ковш, кН.

где       χ – коэффициент, учитывающий внутреннее трение, χ=0,4, [9,стр 51].

кН

кН

кН

 

Сопротивление перемещению грунта или призмы волочения

где        у -  коэффициент объема призмы волочения перед заслонкой, y=0,27, [4,стр 29].

             μ₂ – коэффициент трения грунта, μ₂=0,6 [9,стр 52].

кН

кН

Для самоходного скрепера при работе без толкача необходимо, чтобы окружная сила на ведущих колесах была равна или несколько превышала суммарное сопротивление

кН

Условие выполняется. Суммарное сопротивление преодолевается тяговым усилием.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.4 Расчет мощности привода базовой машины

   Мощность привода базовой машины N, кВт, можно рассчитать по суммарным сопротивлениям

                                            кВт

где        v_р- скорость движения машины, км/ч;

              η- механический КПД машины, η=0,8..0,9, [8,стр 10].

кВт

В тягаче БелАЗ-531 установлен двигатель, с мощностью 360 кВт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5 Проверка скрепера на устойчивость

В значительной степени безопасность скрепера зависит от его устойчивости. Скрепер при работе испытывает ассиметрично приложенные нагрузки, преодолевает значительные и поперечные уклоны, работает в тяжелых грунтовых условиях. Действие перечисленных факторов может привести к опрокидыванию скрепера либо к его остановке из-за недостаточного сцепления ведущих колес с грунтом ввиду перераспределения нагрузок между осями. С увеличением угла α (рис. 2) уменьшается нагрузка на ведущие колеса. Максимальное тяговое усилие Т_max при движении на подъем характеризуется углом φ_СЦ при условии сохранения сцепления ведущих колес с грунтом:

где      R – реакция грунта на ведущих колесах

где        L_M – база скрепера  

кН

Необходимое для движения скрепера тяговое усилие:

где        f – коэффициент сопротивления передвижению скрепера, f=0,1, [9,стр 233].

кН

Предельный угол подъема  определяем следующим образом:

Предельный угол подъема α_МАХ=15˚

Рисунок 2 - Схема для определения устойчивости по сцеплению

Устойчивость на повороте проверяется при движении по косогору (рис. 3). Появляющаяся сила инерции способствует опрокидыванию скрепера:

где        r_п – радиус поворота, м, r_п=10м, [9,стр 233];

             ν_р – скорость движения скрепера, v_р=3,2 м/с, [4,стр 32].

 

 кН

 

Уравнение моментов относительно точки А

Из этого уравнения  можно найти предельное значение либо угла при известной скорости, либо скорости при заданном косогоре, на которых устойчивость не теряется

м/с