Скрепер самоходный емкостью ковша 5 м3

ВВЕДЕНИЕ 4 1. ВЫБОР БАЗОВОЙ МАШИНЫ 5 1.1. Устройство и конструкционные скрепера 5 1.2. Выбор и обоснование типа рабочего оборудования, хода, привода и системы управления 10 2. ОБЩИЙ РАСЧЕТ МАШИНЫ 14 2.1. Определение основных параметров скрепера 14 2.2. Тяговый расчет скрепера 15 2.3. Определение производительности 21 3. РАСЧЕТ УЗЛА 24 3.1. Определение усилия, действующего на шток гидроцилиндра механизма разгрузки ковша 24 3.2. Расчет усилия на штоке гидроцилиндров движения задней стенки 25 3.3. Расчет механизма подъема заслонки 26 3.4. Выбор гидроцилиндров и насоса системы управления рабочим органом 27 3.5. Прочностной расчет 32 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 34 СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ 35

ВВЕДЕНИЕ

Земляные работы являются составной частью строительства большинства инженерных сооружений. Они включают в себя: отрывку котлованов, траншей и мелиоративных каналов; возведение насыпей, плотин; устройство закрытых проходок в грунте в виде шахт и туннелей под различные подземные сооружения; бурение горизонтальных, наклонных и вертикальных скважин при бестраншейной прокладке трубопроводов под насыпями железных и шоссейных дорог, для установки свайных опор в плотных грунтах, для закладки зарядов взрывчатых веществ при разработке грунтов взрывом и т.д. 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

1. ВЫБОР БАЗОВОЙ МАШИНЫ

1.1. Устройство и конструкционные скрепера

Скреперы предназначены для послойной разработки грунтов до 3-й категории прочности включительно, их транспортирования на расстояние до 7 км, послойной выгрузки грунта в земляное сооружение с одновременным разравниванием. При движении по свежеотсыпанному грунту скрепер частично уплотняет его, но обычно этот эффект в технологии производства работ не учитывается. Лучше всего разработке скреперами поддаются супеси и суглинки оптимальной и меньшей влажности без крупных каменистых включений, которые хорошо заполняют ковш и легко выгружаются. Влажные глины и почвы налипают на рабочее оборудование, затрудняя его работу, а предварительно не разрыхленные прочные грунты и грунты с крупными каменистыми включениями могут вывести из строя ножевую систему скрепера. Основным элементом рабочего оборудования скрепера является ковш, который срезает, накапливает и перемещает разработанный грунт. Ковш также играет роль силовой конструкции, на которой монтируются ножевая система, передняя заслонка или элеватор, дополнительные грунтоподъемные механизмы, ходовое оборудование, сцепное устройство и исполнительные органы системы управления работой машины. Классификация скреперов возможна по нескольким признакам. Прицепной скрепер (Рис. 1.1) оснащен всем необходимым для разработки, транспортирования и выгрузки грунтов, включая ходовое оборудование и системы управления, но энергию, необходимую для этого, он получает от тягача — как правило, промышленного гусеничного трактора. Сила тяги, передаваемая через сцепное устройство, обеспечивает разработку грунта и заполнение ковша, а энергия для работы дополнительных механизмов, облегчающих загрузку и разгрузку ковшами систем управления подается от тягача отдельной трансмиссией прямо к двигателям этих механизмов и систем. В современных машинах чаще всего для этих целей используют гидравлические системы и объемный гидропривод. Применение быстроразъемных гидравлических муфт позволяет сократить простои тягача и предотвратить загрязнение окружающей среды рабочей жидкостью. Рисунок1.1- Прицепной скрепер 1 — трактор; 2 — гидросистема; 3 — передняя ось; 4 — тяговая рама; 5 — рычажный механизм управления заслонкой; 6 — заслонка; 7— ковш; 8 — задняя стенка; 9— колесо. Полуприцепные скреперы своей передней частью опираются не на собственные передние колеса, а на сцепное устройство тягача, в качестве ^которого может использоваться гусеничный или пневмоколесный трактор. Работа механизмов и технология применения полуприцепного скрепера не отличается от прицепного, но использовать тягач отдельно от скрепера сложнее, так как для их сцепки и расцепки необходимо грузоподъемное оборудование. В мировой практике эта компоновка широкого применения не нашла. Более распространены самоходные скреперы (Рис. 1.2), в которых одноосный тягач и скреперное оборудование составляют единое целое. Скреперный ковш опирается на два пневмоколеса, вынесенных за его задний обрез. К боковым стенкам ковша шарнирно крепятся концы боковых тяг П-образной тяговой рамы, поперечная балка которой через хобот соединена с шарнирно-сцепным устройством тягача. К поперечной балке тяговой рамы крепится гидроцилиндр подъема/опускания ковша, шток которого шарнирно закреплен на балке, соединяющей впереди стенки ковша. В обычных скреперах передний зев ковша закрывается заслонкой, которой управляют гидроцилиндры, установленные на стенках ковша. Рисунок 1.2 — Самоходный скрепер 1 — одноосный тягач; 2 — сцепное устройство; 3 — гидроцилиндр поворота скрепера; 4 -хобот тяговой рамы; 5 — гидроцилиндр подъема/опускания ковша; 6 — заслонка; 7- гидроцилиндр подъема/опускания заслонки; 8 — ковш; 9 — козырек задней подвижной стенки; 10 — задний двигатель скрепера; 11 ~ буфер для толкания при загрузке; 12 ~ заднее ведущее колесо; 13 — боковая тяга тяговой рамы; 14 — ножевая система скрепера; 15 — ведущее колесо тягача. Длинноходовой гидроцилиндр, размещенный в металлеконструкции заднего буфера, выдвигает заднюю стенку, приближая ее к зеву ковша. Выдвижение стенки ускоряет разгрузку ковша и позволяет сделать ее более полной. Перекосы задней стенки при движении по ковшу предотвращаются несколькими парами роликов, на которых стенка перекатывается по днищу, боковым стенкам ковша и специальным направляющим. Нижняя кромка переднего зева ковша образована под-ножевой плитой, к которой болтами крепятся сменные ножи. Ножевая система скрепера состоит из нескольких горизонтальных ножей, образующих режущую кромку ровной, ступенчатой (Рис. 1.3, а, б) и овальной формы, или ножей с зубьями (Рис. 1.3, в). Рисунок 1.3 — Ножевая система скрепера а — с прямой режущей кромкой; б — с выступающим средним ножом; в — с зубьями. Ступенчатая и особенно овальная кромки сокращают время загрузки ковша скрепера на 10…20%, повышая при этом степень его заполнения на 18… 25 %, но планирующая способность скрепера с такой кромкой резко ухудшается. На передних гранях боковых стенок ковша крепятся боковые ножи, подрезающие стружку грунта с боков и препятствующие уходу грунта в боковые валики. Двигатель, трансмиссия и кабина тягача расположены впереди ведущих пневмоколес, а шарнирно-сцепное устройство над их осью. Такая компоновка повышает силу тяги и снижает момент сопротивления повороту при маневрировании скрепера. Арочная форма хобота позволяет поворачивать тягач относительно ковша на угол до 90 °, при котором радиус поворота скрепера минимален. В ряде конструкций применяется азотно-масляный аккумулятор (Рис. 1.4), в котором сжатый азот поглощает энергию толчков, передающихся на шарнирно-сцепное устройство с тягача и ковша при быстрой езде по неровной поверхности. Рисунок 1.4 — Азотно-масляный амортизатор сцепного устройства самоходного скрепера 1 — гидроцилиндр; 2 — переходное звено; 3 — хобот тяговой рамы скрепера; 4 — полость амортизатора с азотом; 5 — полость амортизатора с маслом; 6 — гидромагистраль подпитки; 7 — регулировочный клапан; 8 — жиклер-ограничитель. При вертикальных колебаниях рамы скрепера масло нагнетается гидроцилиндром через жиклер и регулировочный клапан в амортизаторы, где энергия толчков расходуется на сжатие и нагрев азота. Жиклер предотвращает возвращение ударной волны давления из амортизатора в гидроцилиндр. Регулировочный клапан позволяет менять чувствительность системы. Мерилом эффективности рабочего процесса скрепера являются скорость и степень заполнения его ковша. В современных машинах их увеличения добиваются: — оптимизацией формы режущей кромки; — использованием бульдозеров-толкачей; — сцепкой двух скреперов цугом, когда грунт набирается скреперами по очереди с использованием силы тяги обеих машин, а перевозится автономно; — загрузкой ковша дополнительными устройствами — скребковым (Рис. 1.5) или винтовым конвейером. [1] Рисунок 1.5 — Скреперный ковш с загрузочным скребковым конвейером 1- ведущая звездочка с приводом; 2 — втулочно-роликовая цепь элеватора; 3 — кронштейн шарнирного крепления конвейера; 4 — скребок

1.2. Выбор и обоснование типа рабочего оборудования, хода, привода и системы управления

В качестве базовой машины выбираем одноосный тягач МАЗ-533 бескапотной компоновки с 110-сильным дизелем и одноместной кабиной, размещенной рядом с моторным отсеком. Он послужил основой опытного легкого 5-кубового самоходного скрепера Д-468, который предполагалось использовать как в народном хозяйстве, так и в военном строительстве, но нигде он не пригодился. [2] Рисунок 1.6 — Габаритные размеры скрепера Д468 на базе МАЗ-533 Таблица 1.1 — Исходные данные Система управления и привод применяем гидравлический. Отличительной чертой и одним из главных преимуществ гидравлического управления одноковшовым экскаватором по сравнению с канатно-блочным управлением является плавность хода, высока надежность, легкость управления и высокий КПД. Рисунок 1.7 — Принципиальная гидросхема скрепера 1 — гидробак, 2 — фильтр, 3 — насос, 4 — гидрораспределитель, 5, 7, 8 — гидроцилиндры, 6 — гидроклапан, 9-11 — золотники Гидрораспределитель 4 (рис. 1.7) трехзолотниковый, трехпозиционный. «Плавающее» положение в скрепере не используют. Золотник 11 управляет гидроцилиндром 7 подъема ковша, золотник 10 — гидроцилиндрами 5 заслонки и золотник 9 — гидроцилиндрами 8 задней стенки. Гидролинии от золотников 11 и 10 к штоковым полостям гидроцилиидров 5 и 7 соединены в одну гидролинию, что позволяет сократить количество рукавов высокого давления и труб, проложенных между трактором и хоботом скрепера. Между штоковой и поршневой полостями гидроцилиндров 5 встроен предохранительный гидроклапан 6, срабатывающий при давлении в гидролинии свыше 4,5…5,5 МПа. Гидроклапан предохраняет от поломок рычажный механизм управления заслонкой, если между ней и ножами в момент подъема ковша из положения резания попадает камень. В этом случае жидкость в гидроцилиндрах 5 через гидроклапан 6 перетекает из штоковой полости в поршневую. Так же в напорной гидролинии между гидрораспределителем и гидроцилиндрами подъема ковша встраивают гидравлические замки. Они предназначены для надежной фиксации ковша в поднятом положении и защиты рукавов высокого давления от динамических нагрузок, возникающих при высоких скоростях движения. [3] 2. ОБЩИЙ РАСЧЕТ МАШИНЫ Произведем общий расчет базовой машины

2.1. Определение основных параметров скрепера

Главным параметром скреперов является вместимость ковша qК. К основным параметрам ковша относят также его ширину ВК, высоту НК и длину LК (Рис. 2.1). С уменьшением высоты и длины ковша, увеличением ширины сопротивление грунта снижается. У скреперов с большой вместимостью ковша увеличивать ширину его невозможно по транспортным соображениям. Рисунок 2.1 — Основные параметры ковша скрепера При известной геометрической вместимости q проектируемого скрепера длину днища ковша LК и высоту заполнения ковша НК (Рис. 2.1) определяют по формулам: [4] L_к=√((a_1∙q_к)/B_к ) (2.1) H_к=√(q_к/(a_1∙B_к )) (2.2) где B_к — ширина ковша, B_к=2,4м (табл. 1.1); q_к — объем ковша, q_к=5м3 (табл. 1.1); Соотношение a_1 между длинной днища ковша L_к и высотой заполнения H_к принимают в зависимости от емкости ковша. При q_к= 4…6м3 принимают a_1 = 0,816… 1,0; при q_к = 6…8м3 a_1= 0,8…0,91; при q_к = 10…12м3 a_1= 0,85…0,96; при q_к = 15 м3 и более a_1=1,0 Принимаем a_1=0,9 L_к=√((1,0∙5)/2,4)=1,44м H_к=√(5/(1,0∙2,4))=1,44м

2.2. Тяговый расчет скрепера

Для нормальной работы скрепера должно выполняться следующее условие: [4] P_(сц )≥P_(Т )≥P (2.3) где РТ– тяговое усилие, развиваемое двигателем тягача, Н; Рсц – сила тяги по сцеплению тягача, Н; Р – сумма сопротивлений передвижению скрепера, возникающих в случае лобового резания и заполнения ковша грунтом, Н. Определение силы тяги по сцеплению Расчетную силу тяги для полуприцепного и самоходного скрепера на базе колесного тягача [6] P_(сц )=(0,7…0,73)∙m_(т )∙g∙φ_(сц ) (2.4) где m_(т ) — масса тягача, m_(т )=10000кг (табл. 1.1); φ_(сц ) — коэффициент сцепления с поверхностью при движении, для пневмоколес φ_(сц ) =0,6; ψ – коэффициент, учитывающий долю от общей силы тяжести, приходящуюся на ведущие колеса, принимаем ψ =0,6; g – ускорение свободного падения, g =9,81м/с2 P_(сц )=0,73∙10000∙9,81∙0,6=42967,8Н Сила тяги, развиваемая базовым тягачом во время срезания грунта и загрузки ковша при движении тягача на первой передаче, Н, P_(сц )≥P_(Т )=3600∙(N_( )∙η)/V_( ) (2.5) где N –мощность двигателя тягача, N =80,91кВт (табл. 1.1); v – скорость машины при резании грунта, км/ч;  – к.п.д привода машины ( = 0,75…0,85). Отсюда получаем: v=3600∙(N_( )∙η)/〖P_(сц )〗_( ) =3600∙(〖80,91〗_( )∙0,8)/〖42967,8〗_( ) =5,42км/ч Наибольшее усилие, необходимое для перемещения скрепера, возникает в период завершения копания, Н [5] P=P_1+ P_2 + P_3 + P_4+ P_5 (2.6) где Р1 – сопротивление грунта резанию, Н; Р2 – сопротивление движению призмы волочения грунта впереди скрепера, Н; Р3 – сопротивление от массы грунта, движущегося внутри ковша, Н; Р4 – сопротивление от внутреннего трения грунта в ковше, Н; Р5 – сопротивление передвижению скрепера, Н. Сопротивление грунта резанию, Н P_1=B∙h∙k_р ∙〖10 〗^6 (2.7) где В – ширина ножа скрепера, В = Вк=2,4м (табл. 1.1); h – толщина срезаемого слоя, м; kр – удельное сопротивление грунта резанию, МПа, (табл. 1.2). Проектируемый скрепер выполним для работы с I группы грунта (Песок влажный), kр=0,05МПа (табл. 1.2) Таблица 1.2 — Физико-механические характеристики грунтов [5] При h=0,1м P_1=2,4∙0,1∙0,05∙〖10 〗^6=12000Н При h=0,2м P_1=2,4∙0,2∙0,05 ∙〖10 〗^6=24000Н Сопротивление движению призмы волочения грунта впереди скрепера, Н, P_2=9,81∙k_0∙B∙h_k^2 ∙γ ∙〖(μ〗_1±i) (2.8) где k0 – коэффициент объема призмы волочения грунта, k0=0,26(табл. 2.3); hк – высота слоя грунта в ковше, hк =1,0м (табл. 2.3);  – плотность грунта,  =1400т/м3 (табл. 2.2); 1 – коэффициент трения грунта о грунт ( = 0,3…0,5); i – уклон местности в рад, i =0. Таблица 2.3. — Коэффициент объема призмы волочения k0 и высота слоя грунта в ковше hк[5] P_2=9,81∙0,26∙2,4∙〖1,0〗_^2 ∙1400 ∙0,3=2571Н Сопротивление от массы грунта, движущегося внутри ковша, Н P_3=9,81∙B∙h〖∙h〗_k^2 ∙γ (2.9) При h=0,1м P_3=9,81∙2,4∙0,1∙〖1,0〗_^2 ∙1400=3296,16Н При h=0,2м P_3=9,81∙2,4∙0,2∙〖1,0〗_^2 ∙1400=6592,32Н Сопротивление от внутреннего трения грунта в ковше, Н, P_4=9,81∙B〖∙h〗_k^ ∙γ∙x (2.10) где  – коэффициент, учитывающий влияние рода грунта (для глины  = 0,24…0,3; для суглинка  = 0,37…0,44; для песка  = 0,46…0,5) P_4=9,81∙2,4∙1,0 ∙1400∙0,48=15821,57Н Сопротивление передвижению скрепера, Н P_5=〖9,81∙(m〗_c+m_г)∙(f_к±i ) (2.11) где mc – масса тягача, mc =10000 кг; fк – коэффициент трения качения колесного хода fк = 0,08…0,1; mгр – масса грунта в ковше, кг; m_(Г )=(q∙γ∙k_(н ))/k_(p ) (2.12) где кН – коэффициент наполнения, кН = 0,8; кР – коэффициент разрыхляемости грунта, кР=1,1 (табл. 2.2) m_(Г )=(5∙1400∙0,8)/1,1=5091кг P_5=9,81∙(10000+5091)∙(0,08±0)=11843,42Н Подставим все найденные значение в формулу 1.5 и получим При h1=0,1м P=12000+2571 + 3296,16+15821,57+11843,42=45532,15Н При h1=0,2м P=24000+2571 + 6592,32+15821,57+11843,42=60828,31Н Рисунок 2.2 — Зависимость силы сопротивления грунта резанию от толщины срезаемой стружки Из графика зависимость силы сопротивления грунта резанию от толщины срезаемой стружки (Рис. 2.2) видно, что выбранный скрепер способен преодолевать сопротивления грунта I категории (песок влажный) глубиной около 0,08м без применения дополнительного трактора-толкача.

2.3. Расчет производительности

Эксплуатационная часовая производительность скрепера в плотном теле, м3/ч: [4] П_эч=(3600∙q∙К_н∙К_В)/(К_Р ∙T_ц ) (2.13) где, q – геометрическая вместимость ковша, q =4м3. n – число циклов скрепера в час КН – коэффициент наполнения ковша грунтом, КН=0,8; КР – коэффициент разрыхления грунта, КР=1,1; КВ – коэффициент использования рабочего времени часа, КВ=0,85-0,9. Продолжительность цикла: T_ц=t_1+l_2/V_(2 ) +l_3/V_(3 ) +l_4/V_(4 ) +t_n+2∙t_пов (2.14) где t_1 — время наполнения ковша, с; l_2 — путь транспортирования грунта, м〖 l〗_2=1000м l_3 — путь разгрузки, м l_3=6м (табл. 2.4); l_4- путь движения порожнего скрепера, м (l_4 = l_2); V_(2 ) — скорость движения груженного скрепера, м/с (V_2=0,6∙V_(max )=6,66м/с) V_(max )=11,1км/ч (табл. 1.1) V_(3 )- скорость движения скрепера при разгрузке, м/с (V_(3 ) = V_(1 )) V_(4 )- скорость движения порожнего скрепера , м/с (V_4=0,8∙V_(max )=8,88м/с); t_n- время на переключение передач, с (t_n = 6 с); t_пов — время на один поворот, с (t_пов= 15…20 с). Время наполнения ковша: t_1=l_1/V_(1 ) =(q∙К_(Н ))/(h∙b_(н ) )/V_(1 ) (2.15) где кН – коэффициент наполнения, кН = 0,8; h – средняя толщина стружки грунта за время набора, h =0,09м. V_(1 )- скорость при резни грунта, V_(1 )=5,42км/ч=1,51м/с (формула 2.5) t_1=(5∙0,8)/(0,08∙2,4)/1,51=13,8с Таблица 2.4- Длина пути разгрузки скрепера, м [5] T_ц=13,8+1000/6,66+6/1,51+1000/8,88+6+2∙15=316,54с П_эч=(3600∙5∙0,8∙0,85)/(1,1 ∙316,54)=35,15м^3/ч

3. РАСЧЕТ УЗЛА

Произведем расчет усилий на штоках гидроцилиндров управлением рабочим органом скрепера.

3.1. Определение усилия, действующего на шток гидроцилиндра механизма разгрузки ковша

Рисунок 3.1 – Схема для определения усилия на шток гидроцилиндра механизма подъема ковша Усилия по штокам цилиндров механизма разгрузки в нижнем положении ковша полностью загруженным грунтом FЦ, Н, по формуле [7]: P_(ц )=(P_к∙l_к+P_н∙l_н+G_(к+г)∙l_(к+г))/l_ц (3.1) где Gк+г – масса ковша скрепера с грунтом. G_(к+г)=9,81∙(m_к+m_г)=9,81∙(6000+5059)=108488,79Н .Примем конструктивно m_к=6000кг; mг – масса грунта в ковше, mг =5059кг (формула 2.12); l_к, l_н,l_(к+г),l_ц – плечи, соответственно: 1,17м; 0,46м;0,55м;1,60м; P_к, Pн – составляющие силы копанию грунта. P_к=B∙h∙k_р ∙〖10 〗^6=2,4∙0,08∙0,05∙〖10 〗^6=9600Н P_н=(0,1…02)∙P_к=0,2∙9600=1920Н P_(ц )=(9600∙1,17+1920∙0,46+108488,79∙0,55)/1,60=44865Н

3.2. Расчет усилия на штоке гидроцилиндров движения задней стенки

Расчетное положение: начало передвижения задней стенки полностью груженого грунтом ковша при открытой передней заслонке. Преодолеваются силы трения грунта о днище Fд и боковые стенки Fc ковша, сопротивление качению роликов задней стенки по направляющим Fк и сила инерции поступательно движущихся масс Рj.[8] Силы трения грунта о днище ковша, Н: F_(д )=(9,81∙0,7∙q∙γ∙tgφ)/k_р (3.2) где – угол внутреннего трения грунта, = 0,28; F_(д )=(9,81∙0,7∙5∙1400∙tg28)/1,5=17039,16Н и боковой стенки, Н: F_(с )=(9,81∙0,7∙q∙γ∙H_Б∙tgφ)/(B〖∙k〗_р (1+〖tg〗^2 φ)) (3.3) где HБ – высота стенки ковша скрепера, HБ = 1,44м (формула 2.2); F_(с )=(9,81∙0,7∙5∙1400∙1,44∙tg28)/(2,4∙1,1(1+〖tg〗^2 28))=10868,5Н Сила сопротивления качению роликов задней стенки по днищу ковша: F_(к )=9,81∙m_з∙f_р (3.4) где mз – масса задней стенки, ориентировочно можно принять m=200кг; fр- коэф. сопротивлению качению роликов, fр =0,10…0,15. F_(к )=9,81∙200∙0,1=196,2Н Сила инерции массы грунта mг и задней стенки mзс, кг при равноускоренном движении: P_(i )=(〖9,81∙(m〗_з+m_гр)∙v)/t (3.5) где v– скорость движения задней стенки, v = 0,15..0,20 м/с; t- время, в течение которого скорость движения заслонки изменяется от 0, t = 1,0..2,0 с. P_(i )=(9,81∙(200+5059)∙0,15)/1=7738,62Н Сила, необходимая для движения задней стенки в началь- ной стадии разгрузки ковша скрепера, будет равна, Н: P_(i )=〖〖F_(д )+F〗_(с )+F〗_(к ) 〖+P〗_(i ) (3.6) P_(i )=17039,16+10868,5+196,2+7738,62=35838,88Н

3.3. Расчет механизма подъема заслонки

Расчетное положение: происходит подъем заслонки в начальной стадии разгрузки заполненного грунтом (с шапкой) ковша, при этом с заслонкой поднимается весь находящийся в ней грунт (Рис. 3.2). Рисунок 3.2 – Схема сил, действующих на заслонку Необходимое усилие Fзас, преодолеваемое гидроцилиндрами подъема заслонки определяется из условия равновесия системы : F_зас=(〖9,81∙(m〗_зас l_зас +m_(гз ) l_г) )/l_в (3.7) где m_зас – масса заслонки, примем конструктивно m_зас=300кг l_г- плечи сил (l_г=0,90м,〖 l〗_в=0,5 м,l_зас=1,00м). mгз — масса грунта, находящегося в заслонке, mгз, кг m_гз=k_3∙B_З 〖∙H〗_З 〖∙L〗_З ∙ γ (3.8) где k3 – коэффициент, учитывающий конфигурацию заслонки (k3 = 0,8); B3,H3,L3 – соответственно ширина, высота и длина заслонки (B3 = 2,4 м; H3, = 1,44 м; L3 = 0,5 м), м; m_гз=0,8∙2,4∙1,44∙0,5 ∙ 1400=1935,36кг F_зас=(9,81∙(300∙1,0+1935,36∙0,9) )/0,5=40060,6Н

3.4. Выбор гидроцилиндров и насоса системы управления рабочим органом

Усилие на штоке гидроцилиндра ковша S=44865Н; Усилие на штоке гидроцилиндра задней стенки S=35838,88/2= 17919,44Н; Усилие на штоке гидроцилиндра заслонки S=40060,6/2=20030,3Н; Скорость движения поршня гидроцилиндров принимаем по базовой машине, vц=0,2м/с; Давление в гидросистеме принимаем по базовой машине, Рн = 16 МПа. Рабочий ход гидроцилиндра осуществляется при подаче жидкости в без штоковую полость, поэтому диаметр можно определить из выражения: [9] (3.9) где ηмц — механический к.п.д. гидроцилиндра, (принимается равным 0,92-0,96); ψ — коэффициент мультипликации, ψ =D2/(D2-dш2), для СДМ ψ принимается равным 1,33 или 1,65; Pc — потери давления в сливной магистрали, Pc=0,3-0,5 Мпа Подъема ковша: d_к=√((4∙44865)/(3,14∙0,96∙(16∙〖10〗^6-0,3∙〖10〗^6/1,65)))=0,0613м Принимаем диаметр гидроцилиндра по Госту (табл. 3.1) равным 0,07м с диаметров штока 0,036м. Задней стенки: d_(з.с.)=√((4∙17919,44)/(3,14∙0,96∙(16∙〖10〗^6-0,3∙〖10〗^6/1,65)))=0,038м Принимаем диаметр гидроцилиндра по Госту (табл. 3.1) равным 0,05м с диаметров штока 0,025м. Управления заслонкой: d_(у.з.)=√((4∙20030,3)/(3,14∙0,96∙(16∙〖10〗^6-0,3∙〖10〗^6/1,65)))=0,041м Принимаем диаметр гидроцилиндра по Госту (табл. 3.1) равным 0,05м с диаметров штока 0,025м. Рисунок 4.1 – Схема гидроцилиндра Таблица 3.1 — Стандартные размеры гидроцилиндров [10] Выбираем два насоса со следующими характеристиками: Таблица 3.2 – Характеристика насоса [11] 3=0,005 м3

3.5. Прочностной расчет

Произведем расчет палец крепления гидроцилиндров к рабочему органу ковша скрепера. Для удобства палец выбран одного диаметра в местах крепления гидроцилиндров. Максимальное усилие, которое будет испытывать палец, равно максимальному усилию на штоке гидроцилиндра, то есть усилию на штоке гидроцилиндра ковша F=44865Н (см. пункт 3.3.). Для обеспечения прочности болта на срез должно выполнятся следующее условие: (4∙F)/(π∙d^2∙i)≤[σ] (3.14) где i — 2 -–число плоскостей среза. [σ] – допускаемое напряжение на срез; F – сила действующая на палец, F=44865Н; d – диаметр пальца, d=0,04м. Таблица 3.3 – Характеристики сталей [10] В данном разделе был произведен расчет усилий гидроцилиндров управлением ковшом скрепера, заслонки и задней стенки. По данным значением были подобраны диаметры гидроцилиндров и гидронасос. Прочностной расчет пальца крепления гидроцилиндра показал, что выбранный диаметр пальца выдерживает выбранные нагрузки.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе курсового проекта был спроектирован самоходный скрепер с объемом ковша 5м3. В роли базовой машины выбран скрепер Д468 на базе МАЗ-533. В основной части был произведен общий расчет, определены основные параметры ковша скрепера. Определены сумы сопротивлений при работе, скорость и мощность. Определены усилия на штоках гидроцилиндров управления рабочим органом, по которым были подобраны диаметры гидроцилиндров и мощность насоса. В результате данных расчетов, определено, что спроектированный самоходный скрепер с выбранными параметрами эффективно эксплуатируется в заданных условиях, а именно для разработки грунта I категории и соответствует всеми требованиями.

СПИСОК ИНФОРМАЦИОННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Шестопалов К.К. Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование. Учеб. пособие для студентов учреждений сфер сред. проф. образования. – 2-е изд. – М.; Издательский цент «Академия», 2005. – 320 с.; ил. 2. Скрепер Д468. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://parm.mybb.ru/viewtopic.php?id=547 3. Схемы гидравлический системы скрепера. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://ria-cargo.ru/articles/?ELEMENT_ID=810 4. Шмякин С.А. Расчет землеройно-транспортных машин: учеб. пособие / С.А. Шемякин, А. В. Лещинский. — Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2014. — 75 с.; ил. 5. Турбин А.Н. Задание на курсовой проект с методическими указаниями по дисциплине строительные, дорожные машины и оборудование. Учеб. пособие. – Москва: Издательство Российский университет транспорта (МИИТ). – 27 с.; ил. 6. Слепченко В.А. Машины для земляных работ. Скрепер: методические указания / Сост. В.А. Слепченко / Томск: Изд-во Том. гос. архит.- строит. ун-та, 2013. – 46 с.; ил. 7. Гончаров Н.В. и др. Определение производительности и тяговый расчет прицепного скрепера: методические указания к практическим занятиям.  Томск: Изд-во Том. гос. архит.-строит. ун-та, 2010.14 с. ил. 8. Слепченко В.А. Машины для земляных работ. Скрепер: Методические указания. – Томск: Изд-во Том. гос. архит.- строит. ун-та, 2013. – 46 с.; ил. 9. Мерданов Ш.М., Закирзаков Г.Г. и др. Гидравлика и гидропневмопривод: методические указания к выполнению курсовой работе по дисциплине «Техническая гидромеханика и гидропривод» для студентов специальности 190205 – Подъемно-транспортные строительно-дорожные машины и оборудования очной и заочной формы обучения. – Тюмень: ТГНГУ, — 2010. – 25 с.; ил. 10. Доценко А.И., Королёв А.В., Черепанов В.В., Тяпкин А.Ф «Машины для земляных работ». Задания и методические указания к курсовому проектированию для студентов-заочников V курса специальности «Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» (1709) Москва 1999. – 36.; ил. 11. Технические характеристики насосов НШ [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://gidropnevm.ru/wp-content/uploads/2018/01/55.jpg