Материал: Проект модернизации рабочего оборудования землеройно-транспортной машины

- сопротивление перемещению бульдозера, Н;

                                                                                              (4)

где - удельное сопротивление лобовому резанию, кг/м2; ;

- длина отвала по ножу, м;

- глубина резания во время перемещения призмы волочения грунта, м.

При перемещении призмы волочения часть ее теряется в боковые валики, поэтому нож бульдозера должен быть заглублен на некоторую величину  для срезания стружки, восполняющей потери грунта в боковые валики. Потери грунта в боковые валики на 1 м пути могут быть оценены коэффициентом , который зависит от свойств грунта. Для связных грунтов .

Величина заглубления

                                                                                       (5)

где - фактический объем призмы волочения в плотном теле, м3.

Объем призмы волочения

                                                                                               (6)

где - ширина отвала, м;

 - высота отвала с учетом козырька, м;

 - коэффициент, зависящий от характера грунта; .

Тогда

В этом случае

Сопротивление перемещению призмы волочения

                                                                            (7)

где - вес призмы волочения, Н;

- объемный вес грунта в плотном теле, кг/м3, ;

- коэффициент трения грунта по грунту, .

                                                                              (8)

.

Сопротивление от перемещения грунта по отвалу

                                                                                     (9)

где - угол резания, ;

 - коэффициент трения грунта по металлу, .

Тогда .

Сопротивление перемещению бульдозера

                                                                                       (10)

где - вес трактора и бульдозера, Н; ;

- коэффициент сопротивления перемещению движителей трактора, .

Вычисляем суммарное сопротивление движению бульдозера

Тяга по двигателю Tдв=98,6кН - по техническим данным.

Необходимое условие  выполняется

.

2.3 Расчёт гидросистемы

Для выполнения расчётов гидросистемы был произведён расчёт усилий на гидроцилиндрах бульдозера. Расчетное усилие F=118кН. Поскольку гидроцилиндров два, то на каждом F=59кН.

Внутренний диаметр цилиндра определяют по формуле:

, мм                                                                               (11)

где F - расчетное усилие, кН;- максимальное удельное давление в гидросистеме, МПа; q=16 МПа.

мм

По ГОСТ 12447-80 принимаем =63мм.

Расчет диаметра штока производится по формуле:

                                                                         (12)

=0,45Dц=0,4563=28,35мм.

По ГОСТ 12447-80 принимаем d=28мм.

Определяем толщину стенки гидроцилиндров по формуле:

                                                                 (13)

Где: [σ]p=110-120МПа - допускаемое напряжение для кованной углеродистой стали;

[σ]p=150-180МПа - для легированных сталей;

q - максимальное рабочее давление в гидросистеме, МПа.

Расход жидкости при включении рабочего оборудования на подъем, и опускание или передвижение определяется по формуле:

                                                                     (14)

где Vц - скорость передвижения рабочего оборудования, см/мин

Fп - рабочая площадь поршня, см2

Трубопроводы для гидросистемы изготовляют из стали 10 или стали 20. Внутренний диаметр трубопроводов определяют по формуле:

                                                                                 (15)

где Q - расход жидкости в л/мин;- скорость жидкости в трубе, м/сек.

В нагнетательном трубопроводе принимают V=5 м/сек. Во всасывающем V=l м/сек.

При расчёте принимается стандартный насос, установленный на базовой машине - НШ-100А-3.

Определение мощности , затрачиваемой на работу насосов.

Мощность, затрачиваемую на работу насосов, определяют по формуле:

, кВт                                                                               (16)

где q - рабочее давление насоса, МПа

Q - общий ход жидкости в л/мин

η - общий КПД привода η =0,89-0,97;

Емкость масляного бака, исходя из технических данных базовой машины, равна W=120 л.

Применяемая рабочая жидкость МГ-15-Б.

Гидрораспределитель принимается также стандартный базовой машины Р.75.16-20-01-10.4-05-30 ОСТ 22-829-74.

2.4 Расчёт технической производительности

Эксплуатационная производительность, м3/ч, бульдозера при резании и перемещении грунта

Прэ = 3600  Vгр  kу  kн  kв/Тц,                                                  (17)

где Vгр - геометрический объем призмы волочения грунта впереди отвала, м3;гр = 3,201м3 (формула 6);

ky - коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность (при работе на подъемах от 5 до 15 % kу уменьшается от 0,67 до 0,4, при работе на уклонах от 5 до 15 % kу увеличивается с 1,35 до 2,25);

kн - коэффициент наполнения геометрического объема призмы волочения грунтом (0,85...1,05);

kв - коэффициент использования бульдозера по времени (0,8...0,9);

Тц - продолжительность цикла, с,

Тц = lр/vр + lп/vп + lо/vо + tп,                                                      (18)

где lp, lп и lo = lр + lп - длины соответственно участков резания, перемещения грунта и обратного хода бульдозера, м;

р = Vгр/A,                                                                                      (19)

где А - площадь срезаемого слоя грунта, м2;

А=Вh,                                                                                           (20)

Где: В - высота отвала, м;- средняя толщина срезаемого слоя;р , vп ,vo - скорости трактора при резании, перемещении грунта и обратном ходе, м/с;п - время на переключение передач в течение цикла, tп = 15...20 с.

Резание грунта производится на скорости 2,5...4,5 км/ч, перемещение грунта - на скорости 4,5...6 км/ч.

А=3,220,4=1,288м2

Тц=2,5/1,25+10/1,66+15/2,36+15=29с.

.5 Техническая производительность (характеристика)

Одним из основных показателей эффективности проведения модернизации базового бульдозера является техническая производительность. С помощью справочных пособий мной было установлено, что средняя производительность бульдозера 10 класса при перемещении грунта I категории на расстояние 10 метров составила 285,7 м3/ч.

Благодаря проведенной модернизации в той же ситуации техническая производительность составляет 375,5 м3/ч. То есть за стандартную 8-ми часовую смену прирост производительность равен 718,4 м3.

Следовательно, предложенная мной модернизация позволяет существенно повысить техническую производительность базового бульдозера ДЗ-110А.

3. Расчёт на прочность

.1 Расчёт пальца, соединяющего шток гидроцилиндра подъема отвала с шарниром рабочего органа бульдозера

Принимаем палец из стали 60ХГВ, σт=340МПа.

Усилие, действующее на палец F=59кН.

Для проверки необходимо чтобы соблюдалось условие τср≤ [τср],

где: τср и [τср] - расчётное и допускаемое напряжение среза пальца.

Допускаемое напряжение составляет

[τср]=(0,25…0,35)  σт, МПа                                                                 (21)

где: σт - предел прочности при растяжении для стали.

[τср]=0,35340=119 МПа

Расчетное напряжение на разрез находим по формуле:

                                                                               (22)

где: F - усилие на пальце, F=59000Н;

D - диаметр пальца, D=40 мм.

Условие прочности на срез τср≤ [τср] выполняется: 47<119. Следовательно, выбранный диаметр соединительного пальца выдержит нагрузку, создающуюся на рабочем органе бульдозера.

3.2 Расчет на прочность стыкового сварного соединения

Расчет на прочность основан на допущении, что напряжение в шве распределяется равномерно как по длине, так и по сечению.

Расчет шва производится на сжатие по сечению соединяемых деталей без учета утолщение шва.

Принимаем соединяемые детали из стали 60ХГВ, σт=340МПа.

Усилие, действующее на шов F=25,7кН.

Условие прочности шва на срез при действии сжимающей силы: τ’ср≤[τ]’ср;

τ’ср=F/A=F/(0,7klш), МПа,                                                                  (23)

где: τ’ср и [τ]’ср - расчетное и допускаемой напряжение среза для шва;

lш - расчетная длина шва, lш=820мм.

Допускаемое напряжение составляет

[τср]’=0,65 σт, МПа                                                                     (24)

где: σт - предел прочности при растяжении для стали.

[τср]’=0,65340=221 МПа

τ’ср =25700/(0,75820)=8,95 МПа.

Условие прочности на срез τ’ср≤[τ]’ср выполняется: 8,95<221. Следовательно, выбранный диаметр соединительного пальца выдержит нагрузку, создающуюся на рабочем органе бульдозера.

4. Мероприятия ОТ, ТБ и защиты окружающей среды

В настоящее время в нашей республике огромное значение придается охране труда и технике безопасности. Работы в дорожной отрасли связаны с большими рисками. Поэтому во избежание возможных несчастных случаев принимаются меры, исключающие или в значительной мере сокращающие травматизм и особенно несчастные случаи.

К управлению дорожно-строительными машинами могут допускаться только лица не моложе 18 лет, прошедшие специальную подготовку, имеющие удостоверение на право управления и изучившие охрану труда.

Персонал, работающий с дорожно-строительной техникой и обслуживающий её, должен знать инструкцию по эксплуатации машины, и руководствоваться её в свое деятельности.

Перед началом работы все машины должны быть осмотрены и проверены. Выпуск на работу неисправных машин запрещён. Машинист машины должен работать в специальном костюме, рукавицах. Во время работы он должен быть застегнут, манжеты допускается завязывать завязками, концы которых убирают. Волосы следует заправлять под головной убор. Во время работы нельзя оставлять машину с работающим двигателем.

Работы по модернизации и обслуживанию машин выполняются в установленных местах, в соответствии с требованиями технологических карт и иных документов. Каждое рабочее место оснащается оборудованием приборами и инструментом согласно табелю технического оснащения.

К работам по модернизации и обслуживанию машин допускаются лица, прошедшие специальную подготовку по указанным видам работ, и прошедшие инструктаж по безопасным методам ведения работ.