Научно-исследовательский раздел

Введение

 

Землеройно-транспортными называют машины с ножевым рабочем органом, выполняющие одновременно послойное отделение от массива и перемещение грунта к месту укладки при своем поступательном движении. К этой группе машин относится: бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдеры. Первые два типа машин, особенно бульдозеры, широко используются в промышленном и гражданском строительстве. В зависимости от вида рабочего оборудования отдельный грунт накапливается перед отвалом или поступает в ковш, в котором транспортируется к месту отсыпки. Основными преимуществами землеройно-транспортных машин является возможность совмещения в одном рабочем цикле всего комплекса операций по копанию, перемещению, отсыпания грунта с предварительным разравниванием и частичным уплотнением, простота конструкции и высокая производительность.

 

 

Научно-исследовательский раздел

 

Рис. 1. Основные типы бульдозерных отвалов: 1 – прямой поворотный; 2 – прямой неповоротный; 3 – полусферический; 4 – сферический; 5 – сферический для сыпучих материалов; 6 – с толкающей плитой

 

Для расширения области применения бульдозеров отвала оборудуют специальными приспособлениями – окрылками, уширителями, выступающими средними ножами, грузовыми вилами, траверсами, подъемными крюками и др.

 

Цели и задачи курсового проекта

 

Спроектировать бульдозер ДЗ–24А на базе тягача Т–180, для определения грунтовых условий и режимов работы.

 

Конструкторский отдел

 

Назначение, устройство и принцип действия бульдозера

 

Бульдозеры представляют собой навесное оборудование на базовый гусеничный или пневмоколесный трактор.

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.).

Устройство: отвал состоит из отвала, толкающего бруса, гидроцилиндра, раскоса, проушины и рамы.

Полный цикл работ бульдозера при вырезании и перемещении грунта состоит из следующих этапов: внедрения отвала в грунт и набор призмы волочения, перемещение грунта к месту укладки, укладка грунта слоями или грудами, возвращение в забой, опускания отвала и установка его в положение для очередного внедрения. Наиболее распространенной схемой циклической работы бульдозера является челночная схема, при которой обратный (ходовой) ход выполняют задним ходом без разворота машин.

Бульдозер ДЗ-24А.

Базовый трактор: Т – 180.

Тип отвала: неповоротный.

Размер отвала: длина 3640 мм, высота 1480 мм.

Наибольший подъём отвала: 1200 мм.

Наибольшее заглубление отвала: 1000 мм

Объём грунта перемещаемого отвалом: 55 м^2.

Габаритные размеры бульдозера: длина 6660 мм, ширина 3690 мм.

Масса: бульдозера 18255 кг, оборудования 2980 кг.

Габаритные размеры тягача: длина 5420 мм, ширина 2740 мм, высота 2825 мм.

 

Тяговый расчет

 

Суммарное сопротивление движению бульдозера при копании и перемещению грунта по горизонтальной поверхности:

 

W = W_p + W _1f + W_2f + W_пр + W_в,

 

где сопротивление резанию W_p = k _p B _h = 40 ∙ 3, 64 = 145, 6,

сопротивления перемещению базовой машины

W _1f = G_бм f= 15275 ∙ 0, 08 = 1222 Н

отвала W_2f = G_бо μ = 2680 ∙ 0, 5 = 1490 Н

призмы волочения W_пр = V _ф1 μ ₁ γ _р = 30 ∙ 1900 ∙ 0, 8 = 45600 Н

и грунта вверх по отвалу

W_в = V _ф1 μ γ _р cos ² γ = 30 ∙ 1900 ∙ 0, 5 ∙ cos ² 55 = 9376, 2 Н

W = 57833, 8 Н = 57, 8 кН.

Фактический объем грунта, перемещаемый бульдозером в конце наполнения и при перемещении:

V _ф = (15275 (0, 6 − 0, 08) – 2680 ∙ 0, 5 − 3, 64 ∙ 0, 05 ∙ 40) / 1900 (0, 8 + 0, 5 ∙ cos ² 55) = 3, 2 м^2.

 

Расчет на прочность

 

Первое расчетное положение. Внезапный упор в препятствие средней точкой отвала при движении по горизонтальной поверхности; цилиндры находятся в запертом положении.

Второе расчетное положение. В процессе заглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на средней точке отвала; в цилиндрах развивается усилие, достаточное для опрокидывания базовой машины, относительно точки А.

Третье положение. В процессе заглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивает на крайней точке отвала; в цилиндрах, развивается усилие достаточное для опрокидывание трактора относительно точки А.

Четвертое расчетное положение. В процессе выглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на средней точке отвала; в цилиндрах развивается усилие, достаточное для опрокидывания трактора относительно точки В.

Пятое расчетное положение. В процессе выглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на крайней точке отвала; в цилиндрах развивается усилие, достаточное для опрокидывания трактора относительно точки В.

Расчет сил, действующих на отвал, в каждом расчетном положении производят по формулам:

Коэффициент жесткости препятствия,

грунт 2-ой группы, С₂ = 1 ∙ 15275 = 15275,

угол резания 55 градусов, то С ₁ = 520

тогда С_о = (С ₁ ∙ С ₂) / (С ₁ + С ₂) = (520 ∙ 15275) / (520 + 15275) = 520

 

Расчетное положение	Горизонтальное усилие	Вертикальное усилие	Боковое усилье
Первое	Py = Gсц φ max + V√ (Gб Со /g)	−	−
Второе	Py = (Gб - Pz) φ max + V√ (Gб Со /g)	Pz = Gбм ∙ (lA /(l + lc))	−
Третье	Py = (Gб - Pz) φ max + V√ (Gб Со /g)	Pz = Gбм ∙ (lА /(l + +lc))	Pх =((Gб − Pz)∙ φ max ∙ В)/ (2 (lс + l))
Четвертое	Py = (Gб + Pz) φ max + V√ (Gб Со /g)	Pz = − Gбм ∙ (lв / lс)	−
Пятое	Py = (Gб + Pz) φ max + V√ (Gб Со /g)	Pz = − Gбм ∙ (lв / lс)	Pх =((Gмб − Pz)∙ φ max ∙ В)/ 2 ∙ lс

 

1-е положение: P_y = 208315, 35 ∙ 0, 8 + 4, 85 √ (18255/ 9, 81) ∙ 520 = 275, 4 кН.

2-е положение: P_y = (21235 – 6583, 8) ∙ 0, 8 + 4, 85 √ 1860, 9 ∙ 520 = 97, 1 кН,

P_z = 18255 (2, 2/(3, 9 + 2, 2) = 6, 6 кН.

3-е положение: P_y = (21235 – 6583, 8) ∙ 0, 8 + 4, 85 √ 1860, 9 ∙ 520 = 97, 1 кН,

P_z = 18255 (2, 2/(3, 9 + 2, 2) = 6, 6 кН,

P_х = ((21235 – 6, 6) ∙ 0, 8 ∙ 3, 64) / (2 ∙ (2, 2 + 3, 9)) = 5, 1 кН.

4-е положение: P_y = (21235 + 6, 6) ∙ 0, 8 + 108793, 1 = 125, 8 кН,

P_z = − 18255 (2, 34/ 3, 9) = − 11 кН.

5-е положение: P_y = (21235 + 6, 6) ∙ 0, 8 + 108793, 1 = 125, 8 кН,

P_z = − 18255 (2, 34/ 3, 9) = − 11 кН,

P_х = − (18255 ∙ 0, 5) / 2 = − 4, 6 кН.

Усилие в гидроцилиндре:

P_г = (P_z ∙ b − P_y ∙ а) / 2S = (6, 6 ∙ 6, 6 − 97, 1 ∙ 1, 5) / (2∙ 4, 5) = − 11, 34

 

Реакции в шарнире О':

 

R'_z =(− Р_х ∙ а − Р_z ∙ с_б + Р_г ∙ l ∙ sin λ )/ l = (− 5, 1 ∙ 1, 5 − 6, 6 ∙ 5, 2 − 11, 34 ∙ 3, 6 ∙ 0, 7)/3, 6 = = 19, 5

 

R'_y = (− Р_х ∙ b + Р_у е − Р_г l cosλ ) / l = (− 5, 1 ∙ 6, 6 + 97, 1 ∙ 2, 7 +11, 34 ∙ 3, 6 ∙ 0, 7) / 3, 6 = = 97, 9

 

Реакция в шарнире О'':

 

R''_z = 2∙ P_г ∙ sin λ − P _z − R'_z = 2 (− 11, 34) ∙ 0, 7 − 6, 6 − 19, 5 = − 41, 98

 

R''_y = P_y − 2∙ P_г cosλ − R'_y = 97, 1 − 2∙ (− 11, 34)∙ 0, 7 − 97, 9 = 15, 1

 

Для определения боковых реакций, действующих в шарнирах, необходимо рассмотреть усилие, действующие в плоскости рамы отвала.

А. Реакции в шарнирах от действия силы Р_у

 

R'_xPy = R''_xPy = (▲ _p + ▲ _ip)/ h δ ₁ + (P _y ξ ₁) / 2 h,

 

где ko = 0, 15 ∙ l/h = 0, 15 ∙ 3, 6 / 6, 6 = 0, 08,

δ ₁ = (2/3 (1 − μ ² ) + k _o (1 − 4/3 v)) = 2/3 ((1 − 0, 5² ) + 0, 08 (1 − 4/3 ∙ 4, 85)) = 0, 94

l = 3, 6 м, h = 6, 6 м, v = 4, 85, ξ ₁ = 0, 15, μ =0, 5, P _y = 97, 1

▲ _p = − 1/3 (1+ k₁ ∙ v) ξ ₁ ∙ l ∙ P _y = − 1/3 (1+ 0, 08 ∙ 4, 85)∙ 0, 15 ∙ 3, 6 ∙ 97, 1 =

= − 21, 5

Величина ▲ _ip зависит от соотношений между ξ и v:

а) при ξ 1 < v

▲ _ip = ξ ₁∙ l ∙ k_o ((0, 5 − v)² / 2 + (((0, 5 − ξ ₁) +(v (v − ξ ₁))/3v) ∙ ξ ² ₁ +

+ (1+ ((v (v − ξ ₁)) /2μ ) − ((v+ξ ₁) ∙ (v² − ξ ² ₁) / 2v)) P_y =

= 0, 15∙ 3, 6∙ 0, 08 ((0, 5 − 4, 85)² /2 +(((0, 5 − 0, 15) +(4, 85 (4, 85− 0, 15))/3∙ 4, 85)∙ 0, 15² + (1 + ((4, 85 (4, 85 − 0, 15))/2∙ 0, 5) − ((4, 85+0, 15) ∙ (4, 85² − 0, 15² ) / 2∙ 4, 85)) ∙ 97, 1 = 34, 7

 

R'_xPy = R''_xPy =(− 21, 5 + 34, 7)/ (0, 94 ∙ 6, 6) + (97, 1 ∙ 0, 15) / (2 ∙ 6, 6) = 3, 2

 

Б. Реакции в шарнирах от действия сил Р_г

 

R'_xPг = R''_xPг = 2 ((▲ _p +▲ _pi)/ (δ ₁ ∙ h) + (P_г ∙ ξ ₂ ∙ cos λ )/ 2h =

= 2 ((− 21, 5 + 34, 7) / (0, 94 ∙ 6, 6) + (− 11, 34 ∙ 0, 15 ∙ 0, 7)/ 2 ∙ 6, 6 = 2

 

В. Реакция в шарнирах от действия силы Р_х

Боковые реакции от силы Р_х

 

R'_xPх = R''_xPх ≈ (b /h) ∙ (P_x/2) = (6, 6 /6, 6) / (5, 1 /2) = 2, 55

 

Суммарная реакции в шарнирах О' и О''

 

R'_x = ∑ R'_xPi = 3, 2 +2 + 2, 55= 7, 75

 

R" _x = ∑ R" _xPi = 3, 2 + 2+ 2, 55 = 7, 75

 

Г. Реакция в шарнирах от действия силы Р_у   

 

R'_xPу = R''_xPу = (▲ _p +▲ _pi)/ (δ ₁ ∙ h) + (Р_у ∙ ξ ₁) / 2 h =

= (− 21, 5 + 34, 7) /(0, 94 ∙ 6, 6) + (97, 1 ∙ 0, 15) / 2∙ 6, 6 = 3, 2

 

Д. Реакция в шарнирах от действия силы Р_г cosλ

R'_xPг = R''_xPг = 2 ((▲ _p +▲ _pi)/ (δ ₁ ∙ h) + Р_г cosλ / 2h) =

= 2 ((− 21, 5 + 34, 7) /(0, 94 ∙ 6, 6) + (− 11, 34 ∙ 0, 7)/ 2 ∙ 6, 6) = 3

 

Е. Реакция в шарнирах от действия силы Р_х

 

R'_xPх = R''_xPх = (P_x ∙ b) / (2h) = (5, 1 ∙ 6, 6) / (2 ∙ 6, 6) = 2, 55

 

Суммарная реакция в шарнирах

 

R'_x = ∑ R'_xPi = 3, 2 + 3 + 2, 55 =8, 75 +7, 75 =16, 5

 

R" _x = ∑ R" _xPi = 3, 2 + 3 + 2, 55 =8, 75 + 7, 75 = 16, 5

 

Технический раздел

 

Выводы

 

Бульдозер ДЗ-24 предназначен для разработки и перемещения грунтов I–III категорий без рыхления и IV категории с предварительным рыхлением. На этом бульдозере установлен неповоротный отвал с гидравлическим приводом. Он оснащен сверху козырьком, а с боков – боковинами, создающими перед изогнутым лобовым листом ковшеобразную полость. С нижней стороны на лобовом листе закреплены режущие ножи.

Бульдозер ДЗ-24А предназначен для тех же целей, что и бульдозер ДЗ-24. Его особенностью является канатно-блочная система управления отвалом, в связи с чем он оснащен лебедкой и передней стойкой, установленной перед радиатором, для подвески отвала.

Канатно-блочная система имеет лебедку, установленную на заднем мосту трактора Т-180, и шестикратный полиспаст, закрепленный на передней стойке. Управление лебедкой пневматическое.

 

 

Список литературы

 

1. «Машины для земляных работ», Алексеева Т.В., Артемьев К.А., Москва, 1972.

2. Захарчук Б.З., Телушкин В.Д. «Бульдозеры и рыхлители». – М.: Машиностроение, 1987.

3. Бородачев И.П. Справочник конструктора дорожных машин. – М.: Машиностроение, 1965.

4. Гаркави Н.Г. «Машины для земляных работ». Москва «Высшая школа», 1982.

5. Бромберг А.А. и др. Машины для земляных работ. Справочное пособие. – М.: Машиностроение, 1968.

Введение

 

Землеройно-транспортными называют машины с ножевым рабочем органом, выполняющие одновременно послойное отделение от массива и перемещение грунта к месту укладки при своем поступательном движении. К этой группе машин относится: бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдеры. Первые два типа машин, особенно бульдозеры, широко используются в промышленном и гражданском строительстве. В зависимости от вида рабочего оборудования отдельный грунт накапливается перед отвалом или поступает в ковш, в котором транспортируется к месту отсыпки. Основными преимуществами землеройно-транспортных машин является возможность совмещения в одном рабочем цикле всего комплекса операций по копанию, перемещению, отсыпания грунта с предварительным разравниванием и частичным уплотнением, простота конструкции и высокая производительность.

 

 

Научно-исследовательский раздел

 

12345Следующая ⇒

Поделиться: