Силовое оборудование бульдозера-рыхлителя на базе трактора Т-180Г.
1.1 Навесное рыхлительное оборудование 5.
2. Расчет бульдозера-рыхлителя 9.
2.2 Расчет нагрузок рыхлительного оборудования 9.
2.3 Прочностной расчет зуба рыхлителя 12.
2.4 Подбор силового оборудования управления рыхлителем 15.
2.5 Расчет рамы рыхлителя 16.
3 Техника безопасности при производстве рыхлительных работ 20.
Список литературы 22.
Наиболее эффективными машинами для разработки мерзлых и плотных грунтов и скальных трещиноватых пород больших объемов являются навесные рыхлители.
Основное назначение рыхлителей — отрывка котлованов, широких траншей, разработка россыпей полезных ископаемых, карьеров, выемок и других аналогичных видов.
1 Основные сведения о бульдозерах-рыхлителях.
1.1 Навесное рыхлительное оборудование.
Наиболее эффективными машинами для разработки мерзлых и плотных грунтов и скальных трещиноватых пород больших объемов являются навесные рыхлители. Простота конструкции рабочего оборудования и достаточная надежность в работе способствовали широкому распространению рыхлителей.
Первые рыхлители были прицепными. Но из-за недостаточной мощности базовых машин, плохой маневренности и канатного управления их работа была малоэффективной.
Создание мощных тракторов способствовало появлению навесных рыхлителей. Навесные рыхлители имеют ряд преимуществ перед прицепными: возможность использования веса тягача для заглубления рабочего органа в грунт, улучшенная маневренность и меньшая металлоемкость. Научные исследования, проводившиеся в СССР и за рубежом, привели к созданию более совершенных конструкций рабочего оборудования навесных рыхлителей.
В зависимости от мощности базового тягача рыхлители классифицируются на легкие (до 120 кВт), средние (120-300 кВт) и тяжелые (свыше 300 кВт.
Основное назначение рыхлителей — отрывка котлованов, широких траншей, разработка россыпей полезных ископаемых, карьеров, выемок и других аналогичных видов.
На вспомогательных работах рыхлители применяются преимущественно как планировщики.
Бульдозеры-рыхлители предназначены для предварительного рыхления грунтов повышенной прочности и мерзлых с последующей их разработкой и перемещением к месту укладки. Эти бульдозеры-рыхлители имеют бульдозерное и рыхлительное оборудование, смонтированное на тракторе.
Бульдозер-рыхлитель ДЗ-116АХЛ среднего типа создан на базе бульдозера ДЗ-ПОАХЛ путем установки на него рыхлительного оборудования ДП-26С. Управление осуществляется от гидросистемы трактора. При выдвижении штоков гидроцилиндров рабочая балка с зубом поднимаются, а при втягивании — опускаются. Наконечник выполнен съемным.
Наряду с бульдозерами-рыхлителями среднего типа, в строительстве используют бульдозеры этого же типа на базе тракторов тягового класса 15.
Бульдозеры-толкачи предназначены для ускорения набора грунта скреперами при разработке тяжелых грунтов. Их создают на базе бульдозеров, снабжают амортизаторами вместо раскосов и усиливают лобовую часть отвала накладкой в месте его контакта с буфером скрепера.
Рис. 1.1 Бульдозер-рыхлитель ДЗ-116ЛХЛ.
1— бульдозер нос оборудование, 2 — трактор, 3 — опорная рама рыхлителя.
4 — верхняя тяга, 5— гидроцилиндр, 6 — балка, 7, 8- зуб, 9 — нижняя рама.
Аналогичную конструкцию имеют бульдозеры-рыхлители среднего типа на базе тракторов тяговых классов 6 и 10.
Рис. 1.2. Бульдозер ДЗ-35С с рыхлительным оборудованием ДП-22С.
1 — бульдозерное оборудование, 2 — трактор, 3 — верхняя рама рыхлителя, 4 — верхняя тяга, 5 — гидроцилиндр, 6 — балка, 7 — поворотное устройство, 8 — зуб, 9 — нижняя рама.
Рис. 1.3. Бульдозер ДЗ-34С с рыхлительным оборудованием ДП-9С.
1 — бульдозерное оборудование, 2 — трактор, 3 — верхняя рама рыхлителя, 4 — верхняя тяга.
5 — гидроцилиндр, 6 — балка, 7 —поворотное устройство, 8 — зуб, 9 — нижняя рама Рис. 4. Бульдозер-рыхлитель ДЗ-94С.
1 — бульдозерное оборудование, 2 — трактор, 3 — верхняя тяга, 4 -гидроцилиндр.
5 — поворотное устройство, 6 — зуб, 7 — нижняя рама. Отечественная промышленность выпускает два типа бульдозера-тягача ДЗ-120 и ДЗ-121. Первый из них создан на базе бульдозера ДЗ-110А, а второй — на базе бульдозера ДЗ-118. Общий вид бульдозера-тягач ДЗ-120 показан на рис. 5.
Амортизаторы, предназначенные для смягчения ударных нагрузок при толкании скреперов, представляют собой пакет резинометаллических упругих элементов, помещенных в корпус, который взаимодействует с.
гильзой одной проушиной. Амортизатор одним концом соединен с отвалом, а другим — с толкающим брусом.
Масса бульдозера-тягача ДЗ-120 составляет 17939 кг, а ДЗ-121 — 40886 кг. Габаритные размеры (длина, высота, ширина) первого из них 6500 X 3087 X Х3220, а второго 8925x3215x4310 мм.
Рис. 5. Бульдозер- рыхлитель ДЗ-120.
а) — общий вид, б) — амортизатор; 1 — отвал, 2 — амортизатор, 3 — плавающий брус, 4 — трактор. 5 — резинометаллический элемент, 6 — кор, 7 — упор, 8 — стакан, 9 — гильза, 10 — планка, 11 — проушина.
2. Расчет бульдозера-рыхлителя.
Спроектировать рабочее оборудование навесного рыхлителя плотных и мерзлых грунтов на промышленном образце бульдозера ДЗ-35С, с навесным бульдозерным оборудованием.
Номинальное тяговое усилие бульдозера Т н = 180 кН.
Наибольшая высота подъема зубьев рыхлителя 500 мм.
Количество зубьев 1-3 шт.
Ширина полосы рыхления 86-1680 мм.
Расстояние между зубьями рыхлителя 800 мм.
Разработать раму и управление ее подъемом — опусканием.
Подвеску рамы выбираем трехшарнирную (трехточечную) ввиду ее простоты конструкции. Раму конструируем для установки на ней от одного до трех зубьев. Для укрепления зуба под нужным углом к плоскости рамы в зависимости от глубины рыхления предусматриваем перестановку пальца в отверстиях. Рама из листовой стали δ имеет проушины для соединения с трактором, гидроцилиндрами управления и для крепления зубьев. Для жесткости между проушинами приваривают трубы диаметром D. К раме трактора прикрепляют два кронштейна, к которым шарнирно присоединяются гидроцилиндры.
2.2 Расчет нагрузок рыхлительного оборудования.
В процессе работы на зуб рыхлителя (без толкача) действуют следующие нагрузки.
горизонтальная составляющая сопротивления грунта R x.
где К t — коэффициент использования тягового усилия ( К t = 0,8.
вертикальная составляющая R z . действующая вверх или боковая составляющая, равная.
кН. Усилие заглубления Rz определим из условия вывешивания задней части бульдозера на зубе рыхлителя.
С учетом коэффициента динамичности R z = 55,3∙1,5=83 кН.
Рис. 2.1. Схема заглубления рыхлителя Определим усиления выглубления рыхлителя R ‘ z (рис 2.2.
С учетом коэффициента динамичности R ‘ z = 71,45∙1,5 = 107,17 кН.
Рис. 2.2. Схема выглубления рыхлителя Определим опорные реакции в шарнирах крепления зуба (рис. 6). Принимаем, что нагрузки приложены на конце зуба; на центральный зуб при максимальной глубине рыхления действуют максимальные величины R x . R y и половина от максимального значения R z.
Сила 0,5∙ R z воспринимается опорой В . что обеспечено посадкой пальца в отверстии.
В плоскости XOZ ∑М а = 0, тогда.
где L ‘ — расстояние от верхнего шарнира до острия зуба.
L ‘ 1 — расстояние от верхней точки крепления зуба до шарнира крепления к рам трактора.
L ‘ 4 — расстояние от верхней точки крепления стойки зуба до острия зуба.
где L ‘ 2 — расстояние от острия зуба шарнира крепления рамы.
L ‘ 3 — расстояние от зуба до изгиба стойки.
Рис 2.3 Расчетная схема зуба рыхлителя.
2.3 Прочностной расчет зуба рыхлителя.
На центральный зуб при максимальной глубине рыхления действуют максимальные величины R x . R y (см. рис. 6) и максимальное значение R ‘ z . которое учитывается неполностью в связи с тем, что при значении вертикальных нагрузок на зуб, близких к максимальным, значительно уменьшаются тяговосцепные качества базового трактора.
Геометрическая характеристика сечения 1 — 1 (рис 2.3.
где δ = 0,09 м — толщина пластины.
Н = 0,4 м — длина пластины.
d = 0,1 м диаметр отверстия под шарнир.
м 3 . Изгибающий момент в сечении в плоскости ZOX (рис 2.3.
где l ‘ 2 = 1,2 м , l ‘ 3 = 0,69 м — расстояние от острия ножа до оси проушины крепления и до изгиба стойки.
Напряжение в сечении.
Изгибающий момент в сечении плоскости YOZ.
Напряжение в сечении.
Зуб изготовляется из марганцовомолибденовой стали с пределом прочности порядка 14∙10 8 — 18∙10 8 Н/м 2.
Рассмотрим сечение II — II.
Моменты сопротивления определятся (рис 2.3.
где В = 0,09 м, Н =0,19 м — толщина и длина пластины стойки зуба.
Площадь сечения пластины стойки, м 2.
Изгибающий момент в плоскости YOZ.
где λ = 25 0 — угол наклона зуба к горизонту.
l ‘ 5 = 0,41 м — половина длины наклонной части зуба.
Изгибающий момент в плоскости YOZ.
Сжимающая нагрузка, Н.
Напряжение в сечении II — II. Н/м 2.
Решение удовлетворяет условию прочности.
2.4 Подбор силового оборудования управления рыхлителем.
Выбор гидроцилиндров и насоса. Наибольшее усилие создается при действии на зуб максимальной составляющей R x (рис 2.1.
Предполагаем плечо приложения этого наибольшего усилия при работе в мерзлых грунтах Н м = 1,0 м. Большее плечо приложения горизонтального усилия возможно при рыхлении на большую глубину, что возможно в немерзлых грунтах, где величина динамической нагрузки будет значительно меньше.
Таким образом, по соотношению плеч действия сил Р ц = R x =720 кН (на два цилиндра). По справочнику [4] выбираем цилиндры с креплением на проушине с демпфированием, шифр гидроцилиндра 1-220×125 (диаметр D = 220 мм, ход = 125 мм, максимальное расчетное усилие на штоке 380 кН). Объем масла, поступающего в цилиндр при заглублении, м 3.
где h — ход штока.
Ввиду значительного объема масла, подаваемого в один цилиндр, подбираем насос производительностью Q = 410 л/мин (марки УРС-10 аксиально-плунжерный, установленный на тракторе Т-180Г с рыхлителем.
Время полного опускания зуба с помощью двух цилиндров, при величине объемного к. п. д. ≈ 0,95, равно.
где Q = 0,0068 м 3 /с.
2.5 Расчет рамы рыхлителя.
Определим необходимую толщину δ стальных листов, из которых сварена рама. Проведем расчет опасного сечения II—II проушины (кронштейна рамы) на изгиб от наибольшей силы Р ц (рис. 2.4.
Принимая это нагружение за случайное, берем значение коэффициента запаса n зп = 1,4. Материал Ст. 3, допустимое напряжение при σ т = 2,2∙10 8 Н/м 2.
Изгибающий момент от силы Р ц (рис 2.4.
h 0 = 0,5 м — расстояние от опоры кронштейна до оси подвеса.
Необходимый момент сопротивления, м 3.
Соответственно, момент инерции, м 4.
, м 4 . Сечение II — II коробчатое равностенное, размеры показаны на рис. 2.4.
Тогда толщина листа стенки.
Принимаем δ = 20 мм.
Рис. 2.4 Схема кронштейна рамы рыхлителя.
Проверим сечение I — I.
где F — площадь сечения коробчатого кронштейна рамы без учета наваренных шайб, м 2.
где d , δ — диаметр отверстия и толщина пластин, м.
Из условий наибольшего возможного нагружения металла на смятие в нижнем отверстии крепления зуба определим диаметр этого отверстия d п (диаметр пальца.
Допустимое напряжение [ σ ] принимаем при R зп = 1,15.
В месте крепления пальца щеки проушин усилены приваренным стальным листом ( δ = 30 мм). Таким образом, суммарная толщина металла в отверстии δ ∑ = 50 мм.
Принимаем d п =90 мм. Проверим напряжение τ на срез в металле пальца, Н/м 2.
Напряжение на изгиб при расстоянии между опорами (парными проушинами), равном b . м, определится, Н/м 2.
Предел текучести металла пальца должен быть не меньше.
Выбираем материал пальца сталь 40Х с пределом текучести σ т = 85∙10 7. Н/м 2 . 3 Техника безопасности при производстве рыхлительных работ.
Незнание правил техники безопасности или пренебрежительное отношение к ним приводит неизбежно к авариям и несчастным случаям. Нарушение правил безопасности работ не только не ускоряет их темп, а наоборот, часто бывает причиной невыполнения задания.
При проведении рыхлительных работ необходимо соблюдать следующие основные правила.
— к работе допускаются лица, имеющие права вождения трактора и работы на бульдозере; они должны хорошо знать правила управления, технического ухода и эксплуатации этих машин.
— перед началом работ бульдозерист обязан выяснить, имеются ли на участке работ кабели высокого напряжения, трубопроводы или подземные телефонные провода.
— прежде чем начать работу, бульдозерист должен провести наружный осмотр бульдозера.
— запрещается работать на неисправном бульдозере.
— нельзя исправлять, смазывать или регулировать машину, находящуюся в движении; эти работы разрешается выполнять, когда бульдозер остановлен и отвал опущен на грунт.
— запрещается находиться под трактором с работающим двигателем.
— категорически запрещается осматривать отвал снизу, если он прочно не опирается на надежные подкладки.
— расчет бульдозера должен иметь на время работы спецодежду и защитные очки от пыли.
— категорически запрещается становиться на толкающие балки рамы бульдозера или на отвал во время работы машины.
— во избежание сползания бульдозера запрещается выдвигать его отвал за край откоса при сбрасывании грунта под откос насыпи или при засыпке глубоких рвов и траншей.
— нельзя делать резкие повороты во время работы на крутых косогорах и высоких насыпях.
— нельзя оставлять без присмотра машину с работающим двигателем.
— во время ночных работ необходимо иметь надежное освещение машины и места работ.
— во время заправки бульдозера горючим машинисту и лицам, находящимся вблизи, не разрешается курить и пользоваться огнем. После заправки машину необходимо вытереть от подтеков топлива и смазки, а замасленную обтирочную ветошь положить в металлический закрывающийся ящик. Разведение огня на расстоянии менее 50 м от места работы или стоянки машины не допускается.
— в холодное время года запрещается пользоваться открытым огнем для подогрева двигателя.
— при работе бульдозера в местах проведения взрывных работ перед каждым взрывом грунта бульдозер следует удалить на безопасное расстояние, указанное руководителем. Возвращение бульдозера к месту производства работ после взрыва разрешается только после соответствующего сигнала. Список литературы.
1) Проектирование ЗТМ. Бульдозер. Методическое указание.
2) Радько Ю.М. Конструкции и рабочие процессы землеройно-транспортных машин./ Ю.М.Радько.- Тамбов. «Издательство ТГТУ», 2004.
3) Басов И.Г. Атлас конструкций машин для земляных работ./ И.Г. Басов.- Томск. 2001.
4) Гоберман Л.А. Атлас конструкций.Строительные и дорожные машины./ Л.А.Гоберман.- М. «Машиностроение» 1985.