Бульдозер

Содержание

1. Описание и характеристика строительной машины………………3
2. Тяговый расчет………………………………………………………6
3. Расчет производительности ………………………………………..9
4. Определение усилия резания………………………………………10
5. Расчет устойчивости ……………………………………………….12

Список использованной литературы …………………………………15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Описание и характеристика строительной машины

Одноковшовый  универсальный полноповоротный  экскаватор ЭО-33211А на пневмоколесном ходу предназначен для разработки немерзлых  грунтов категории I-IV при температуре окружающей среды от плюс 40 ºС до минус 40 ºС.

Рабочие параметры  экскаватора:

Вместимость ковша, м³ – 0,85;

Наибольшая глубина копания, м – 5,8;

Наибольшая высота выгрузки, м – 6,5;

Наибольший радиус копания  на уровне стоянки, м – 9,0;

Наибольший радиус копания, м – 9,2;

Скорость передвижения: первая передача – 8 км/ч;

                                                      вторая передача – 25 км/ч;

Продолжительность рабочего цикла, с – 20.

Эксплуатационная  масса с рукоятью 2,25 м и ковшом 0,85 м³, кг – 18000.

Геометрические  данные экскаватора представлены на рисунке 1:

Габаритные  размеры, м – 9,55×3,68×2,5;

База продольная, м – 2,8. Колея, м – 1,9. Клиренс, м  – 0,34;

Минимальный радиус поворота колес, м – 9,2;

Радиус вращения хвостовой части, м – 2,9;

Высота вывешивания, м – 0,1;

Угол въезда, градус – 21. Угол съезда, градус – 24;

Допустимый  при работе угол наклона, градус – 5;

Рисунок 1 - Геометрические данные экскаватора.

Техническая характеристика:

Двигатель  ЯМЗ-236Г. Номинальная мощность N_ном=110 кВт, номинальная частота вращения n_ном =1700 об/мин, (ω_ном=28,33 с^-1). Передаточные числа трансмиссии:

- на 1-oй передаче i_тр1=7,063;

- на 2-oй передаче i_тр2=2,262.

Ходовая часть. Масса 6500 кг. Колеса – двухскатные, камерные.         Шина – 10,00Р20. Давление в шинах 0,79-0,84 МПа. Максимальная скорость вращения поворотной платформы 12 об/мин.

Мосты. Задний - приводной неуправляемый. Передний – приводной, управляемый. Допустимая нагрузка на ось – 110 кН. Коробка передач – двухступенчатая, механическая. Число передач – 2. Привод рулевого управления – гидравлический. Тормоза барабанного типа. Привод тормоза пневматический. Стояночный тормоз постоянно замкнутого типа.

 

 

Гидравлическая  система.

Максимальное  давление:

в системе рабочего оборудования – 33,0 МПа;

в системе привода  хода – 28,0 МПа;

в системе привода  поворота – 23,0 МПа;

в системе управления – 3,0 МПа;

в системе рулевого управления – 17,0 МПа;

в  пневматической системе – 0,65-0,8 МПа.

Основные насосы аксиально-поршневые регулируемые. Гидромоторы поворота и хода аксиально-поршневые регулируемые и нерегулируемые.

Гидроцилиндры. Число и параметры (D_п/d_шт, длина хода,) мм:

-стрелы - 2 (125/85, 1250);

- рукояти –  1 (142/100, 1460);

- ковша –  1 (125/85, 1100);

- выдвижных  опор – 2 (125/80, 430);

- рулевого управления – 1 (80/40, 125);

- отвала бульдозера  – 1 (125/80, 430).

Ковш. Объем  геометрический 0,7 м³, номинальный – 0,85 м³.

Масса – 590 кг. Число  зубьев – 5.

Ковш изготовлен из листовой стали 390-10ХСНД.

 

 

                                        2. Тяговый расчет

Тяговые качества колесной землеройной машины определяются взаимодействием колесного движителя с грунтом.

Рисунок 2 –  Схема сил и моментов, действующих  на ведущее колесо

   М_к- крутящий момент, подведенный к колесу, Нм;

   Т – горизонтальная  составляющая реактивных сил,  Н;

   R – реакция опорны на колесо, Н;

   r_с – силовой радиус колесного движителя, м;

   r₀ – радиус недеформированного профиля шины, r₀ =554 мм;

   а –  плечо приложения реакции опоры  (к-т трения качения f), м;

   β –  нормальная деформация шины под  центром колеса, м;

   ω_к – частота вращения колеса, об/мин;

   G_k – вертикальная нагрузка на ось колеса, Н;

   F_k – сила сопротивления качению, Н.

 

Уравнение силового баланса:

                              Р_д ≥ Р_f+Р₀₁+Р_укл+Р_ин.+Р_в+Р_пов.,

где Р_д – движущая сила колесного движителя, Н;

    Р_f – сила сопротивления качению колес, Н;

      Р₀₁ – сила сопротивления грунта копанию, Н;

      Р_укл – сила сопротивления, обусловленная движением на уклоне, Н;

      Р_ин.- сила инерции при неравномерном поступательном движении, Н;

      Р_в- сила сопротивления воздуха движению машины, Н;

      Р_пов. - сила сопротивления при движении на повороте, Н.

Тяговый расчет проведем для транспортного режима при движении по влажной грунтовой дороге для случаев:

- прямолинейного движения на максимальной скорости:   Р_д ≥ Р_f+ Т_φ+ Р_в.;

    - движения на подъем с поворотом:    Р_д ≥ Р_f + Т_φ+Р_укл+Р_в+Р_пов..

Сопротивления при работе должны преодолеваться движущей силой Р_д, обусловленной мощностью двигателя.

Составляющие  в уравнении силового баланса:

1. Р_д= , где    М_с = ,  r_с= r₀ –(0,12÷0,15)В= r₀ –0,13*В;

где М_с – крутящий момент на выходном валу силовой установки, Нм;

      В – ширина профиля шины, В=313 мм.

2. Р_f =f_k*G_к,

где f_k-коэффициент сопротивления качению колеса (=0,15÷0,25), f_k=0,2;

G – сила тяжести машины, G=9,81*18000=176580 Н.

G_к – нагрузка на одно ведущее колесо, G_к=G/4=176580/4=44145 Н.

3. Т_φ=φ*G_к,

где φ – коэффициент  сцепления движителя с грунтом (=0,2÷0,3), φ = 0,25;

4. Р_в=q*F,   где q – предельно-допустимое динамическое давление ветра,    q=125 Па, ГОСТ 1451-77;

          F – наветренная площадь машины, F ≈ 7,6 м²;

5. Р_укл=G_к*sin α, где α – угол въезда, α=21º;

6. Р_пов.=f_п*G_к, где f_п- коэффициент сопротивления повороту, f_п=0,05.

Расчет:

r_с=554–0,13*313=513 мм=0,513 м.;     М_с = =3883 Н*м,             

[Р_д2] = =15238 Н.  [Р_д1] = =47821 Н.

        Р_д =15238 < Р_f+ Т_φ+ Р_в.=20815 Н.

        Р_f+Т_φ+Р_в.= G_к*( f_k+φ)+ q*F = 44145*(0,2+0,25)+125*7,6=20815 Н.

Так как условие [Р_д2] =15238 < Р_f+ Т_φ+ Р_в.=20815 Н., то экскаватор по влажной грунтовой дороге двигаться на максимальной скорости V_д=25 км/ч не сможет.

          Р_f + Т_φ + Р_укл+ Р_в + Р_пов.= G_к*( f_k+ φ + sin 21º + f_п)+ q*F =

          = 44145*(0,2+0,25+0,3584+0,05)+ 125*7,6=38844 Н.

Условие выполняется [Р_д1]=47821 > Р_f + Т_φ+Р_укл+Р_в+Р_пов.= 38844 Н. При заданной мощности двигателя экскаватор может преодолевать максимальное сочетание дорожных сопротивлений при движении на низшей передаче при скорости  V_д=8 км/ч.

 

                                 3. Расчет производительности

Теоретическая производительность, П₀, м³/ч:

                                        П₀=q*n,

где q – геометрическая вместимость ковша, q=0,7 м³;

       n – возможное число рабочих циклов в час, n=3600/20=180.

                                П₀=0,7*180=126 м³/ч.

Техническая производительность, П_т, м³/ч:

                                        П_т=q*n_т*К_г, где К_г= К_н / К_р

где К_г – коэффициент влияния грунта;

      К_н – коэффициент наполнения, К_н =1,25;

       К_р – коэффициент разрыхления, К_р =1,35 для IV категории грунта;

 n_т – наибольшее число циклов в минуту при данных условиях работы, n_т=3.

                                П_т=60*0,7*3*1,25/1,35=117 м³/ч.

Эксплуатационная  производительность, П_э, м³/ч:

                  П_э=П_т*К_в*К_м,         П_э=117*0,8*0,86=80,3 м³/ч.

где К_в – коэффициент использования по времени, К_в=0,8;

      К_м – коэффициент квалификации машиниста, К_м =0,86.

            Режим работы экскаватора складывается из непосредственно рабочих дней и нерабочих, состав которых следующий: праздничные и выходные дни, перебазировка машины, метеорологические и непредвиденные причины простоя, техническое обслуживание и ремонт.

Полученные  значения производительности хорошо согласуются  с опытными значениями для данного типа машины.

                             4.  Определение усилия резания

Для практических расчетов сопротивления копанию  берется основное сопротивление – сопротивление резанию. Остальные силы учитываются эмпирическими коэффициентами.

Рисунок 3 –  Схема силового взаимодействия режущей  кромки ковша с грунтом

Р, Р₀ – результирующие сила со стороны ковша, и сопротивление со стороны грунта;

Р₁, Р₀₁ – касательная составляющая силы и сопротивления;

Р₂, Р₀₂ – вертикальная составляющая силы и сопротивления;

Р₃, Р₀₃ – боковая составляющая силы и сопротивления.

Определяем  Р₀₁, Н:                  Р₀₁= Р_р+ Р_т+ (Р_пр+ Р_зап),

где Р_р=τ*h_c*(B_k+ h_c)*(0,55+0,015*α) + σ*(z*n*b_p+ μ*y*n* b_p),

      Р_т= Р₀₂* μ,   Р₀₂= σ*у*n*b_р,   

      Р_пр+ Р_зап= (V_пр+q*K_н)*ε,   V_пр= q*K_н/К_р,

где Р_р- сопротивление грунта резанию, Н;

      Р_т- сопротивление трению ковша о грунт, Н;

      Р_пр- сопротивление передвижению призмы волочения грунта, Н;

     Р_зап- сопротивление заполнению ковша грунтом, Н.

где τ –предел прочности грунта при срезе, τ=0,125 МПа;

       h_c- толщина стружки, принимаем h_c=250 мм;

       B_k- ширина ковша, по паспорту B_k=1,060 м;

        α – передний угол резания, α =50º;

        σ – предел прочности грунта при смятии, σ =0,125 МПа;

         z – проекция контура износа режущей кромки на нормаль к траектории, z=10 мм;

         n – число зубьев ковша, по паспорту n=5;

         b_p- ширина зуба ковша, b_p=100 мм;

        μ –коэффициент трения стали о грунт, принимаем μ=0,65;

          y- проекция контура износа режущей кромки на касательную траектории резания, у=50 мм;

          V_пр –объем призмы волочения, м³;

           ε – удельное сопротивление от перемещения призмы грунта;

        Р_р=125*250*(1060+250)*(0,55+0,015*50) + 0,125*(10*5*100+0,65*50*5*100) =

        = 53218,75+2656,25=55875 Н.

        Р₀₂= 0,125*50*5*100=3125 Н.   Р_т=3125*0,65=2031 Н.  

        V_пр= 0,7*1,25/1,35=0,65 м³. Р_пр+ Р_зап= (0,65+0,7*1,25)*115=175 Н.

        Р₀₁=55875+2031+175=58081,0 Н.

                                    5. Расчет устойчивости

Расчет устойчивости проводим для следующих случаев:

1) Экскаватор  расположен на горизонтальной  площадке. Рабочее оборудование расположено поперек продольной оси машины. Ковш наполнен грунтом. Производится отрыв ковша от бровки забоя.

2)  Вращение экскаватора на наклонной площадке с допустимым углом наклона 5º в сторону рабочего оборудования. Ковш находится на наибольшем вылете.

3) Движение с поворотом на косогоре при допустимом угле съезда 24º. Давление ветра поперек косогора. Поворот производится в нижнюю часть склона, когда центробежная сила действует в ту же сторону, что и составляющая силы тяжести.

По нормам Гогортехнадзора  коэффициенты грузовой и собственной устойчивости должны обеспечиваться равными [К_с] ≥ 1,15, [К_гр] ≥ 1,4 с учетом только сил тяжести, [К_гр] ≥ 1,15 при учете опрокидывающего момента.

Оценка устойчивости проводится:

- по нормальным  реакциям на колесах машины  и по углу устойчивости;

- по относительным безразмерным показателям: коэффициенту грузовой устойчивости К_гр, коэффициенту собственной устойчивости К_с, коэффициенту устойчивости К_уст ≥ 1,1…1,12.

                                  К_гр=(М_с.зап-ΔМ_опр) / М_гр,

                                  К_с=М_уд ^'/ М _опр^',

                                   К_уст=(М_уд+М_пр) / (М_опр+ ΔМ_опр),

где М_с.зап – момент собственной устойчивости, образованный силами тя 

                              жести без учета силы тяжести  груза, Н*м;

      ΔМ_опр – опрокидывающий момент, создаваемый инерционными и вет

                               ровыми нагрузками, Н*м;

      М_гр – опрокидывающий момент силы тяжести груза, Н*м;

      М_уд^' – удерживающий момент от нормальных составляющих сил тя

                          жести поворотной платформы, рабочего оборудования и ходо

                          вой части относительно оси опрокидывания, Н*м;

       М_опр'–опрокидывающий момент от силы тяжести противовеса, про

                            дольными составляющими сил тяжести  поворотной платфор

                            мы, рабочего оборудования, ходовой  части, ветровыми нагруз

                            ками относительно оси опрокидывания, Н*м;

     М_уд–удерживающий момент сил тяжести, Н*м;

     М_опр–момент от противовеса, Н*м.