Цель и задачи курсовой работы

Для студентов строительных специальностей

Алматы 2014

УДК 621. 878 (075.8)

Составители: Бурцев В.В., Мауленов Ж.К.

Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Строительные машины и оборудование» для студентов строительных специальностей. - Алматы: Международная образовательная корпорация, 2014.-31 с.

Методические указания разработаны в соответствии с программой курса «Строительные машины и оборудование» для студентов строительных специальностей и содержат общие сведения по объему и содержанию работы, расчеты основных технико-экономических показателей строительных машин.

Библиограф. 9 назв.

Утверждено Методическим советом МОК,

протокол №_____ от «_ _» __ __ 200 _ г.

Печатается по плану издания Международной образовательной корпорации на 2014-2015 уч. год.

Рецензент:

Ó Международная образовательная корпорация

Цель и задачи курсовой работы

Целью курсовой работы является закрепление и практичес­кая апробация знаний, полученных студентами при изучении дисциплины «Строительные машины и оборудование», приобретение практических навыков расчета технико-эксплуатационных показателей строительных машин и эффективного использования их в условиях реальной эксплуатации.

1.1 Состав и объем работы

Курсовая работа состоит из пояснительной записки объемом 20-25 страниц компьютерного текста на стандартной бумаге формата А 4.

В методических указаниях даются общая структура и расчеты технико-экономических показателей бульдозеров, автогрейдеров, экскаваторов, скреперов; подъемно-транспортных машин и оборудования для приготовления бетонных и растворных смесей.

Пояснительная записка и графическая часть работы должны быть выполнены в строгом соответствии с ЕСКД и соответ­ствующими государственными стандартами.

2. ОБЩИЙ РАСЧЕТ БУЛЬДОЗЕРА

2.1 Общие указания

Задачей общего расчета бульдозера является определение основных параметров машины и конструктивных решений основ­ных узлов бульдозера.

Исходными данными для выполнения тягового расчета бульдозера являют­ся: модель базового трактора; группа грунта; коэффициент раз­рыхления грунта К_р; дальность транспортировки грунта S_n, характер местности (подъем, уклон) К_у; вид выполняемой работы (устройство насыпей, выемок, планировочные работы). Указанные данные приводятся в таблице 1, технические данные бульдозеров – в таблице 2.

Таблица 1.

Параметры	Последняя цифра шифра
Тяговый класс бульдозеров:
Гусеничные с неповоротным отвалом		4(6)
Гусеничные с поворотным отвалом						4(6)
Колесные с неповоротным отвалом									1,4	6(10)
Расстояние перемещения грунта, м
Характер местности, град:
уклон
подъем
	Предпоследняя цифра шифра
Категория грунта				1V				1V
Связные грунты	уклон	подъем			уклон	подъем			уклон	подъем
Несвязные грунты			уклон	подъем			уклон	подъем

Таблица 2. Основные параметры гусеничных и колесных тракторов

Показатели	Марки тракторов
ДТ-75М	Т-100М	Т- 130	Т-180	ДЭТ-250	Т-330
Марка двигателя	СМД -14	Д-100	Д -130	Д-180	В-30В	8ДВТ-330
Мощность двигате­ля, кВт
Тяговый класс, кН
Скорость движения, км/ч: вперед	5,0; 5.58; 6,21; 6,9; 7,67	2,36; 3,78; 4,51; 6,45, 10,15.	3,22;3,4; 4,46; 532 4,48 до 10,65	2,86:5,06; 6,9; 9,46; 13,09.	Рабочая 2,3-15; Транспор тная 3,5 – 24,5	0-16,4
назад	3,42-4,28	2,79-7,61	3,11-6,63	3,21-9,19	То же	0-13,7
Габариты,мм длина ширина высота
Масса трактора, т	5,25	12,1	11,5	14,35
Марка бульдозера	ДЗ-42А	ДЗ-53	ДЗ-27	ДЗ-35	ДЗ-34С	ДЗ-59

Главный па­раметр бульдозера - номинальное тяговое усилие Т_н, т.е. усилие, разви­ваемое базовым трактором на плотном грунте с учетом догрузки от силы тяжести навесного оборудования при буксовании не выше 7 % для гусеничных и 20 % для колесных машин на низшей скорости. Номинальное тяговое усилие Т_н (кН) определяется из выражения

Т_н = R_н φ_сц,

где R_н - номинальная реакция грунта на движители бульдозера в рабочем состоянии,

R_н = (1,17…1,22) G _б,

где G_б - сила тяжести базовой машины (гусеничной или со всеми ведущими колесами), кН; G_б = 9,81m; где m - масса трактора, т;

φ_сц - коэффициент сцепления движителей с грунтом, соответствующий допустимому буксованию, принимается равным:

промышленные тракторы;

гусеничные – 0,9; колесные - 0,6;

сельскохозяйственные тракторы:

гусеничные - 0,62; колесные - 0,5.

2.2 Определение размеров отвала бульдозера

Основными параметрами отвала являются его ширина В и высота Н.

Рациональные значения ширины В (м) и высоты Н неповоротного отвала устанавливаются по зависимостям

В = (1,2…1,4) ; Н = (0,45…0,40) ,

где G_б - масса бульдозера, т.

Высоту отвала Н (мм) можно так же определять для бульдозеров:

с неповоротным отвалом

Н = 500 – АТ_н ,

с поворотным отвалом

Н = 450 – АТ_н ,

где Т_н - номинальное тяговое усилие, кН. А = 0,5 при Т_н ≤ 400 кН и А= 0,1 при Т_н > 400 кН.

Ширина отвала должна перекрывать наиболее выступающие в стороны элементы толкающей рамы и базовой машины не менее чем на 100 мм с каждой стороны, т.е. В = В_м + (200…300) мм., где В_м – ширина машины. (Габариты машины приве­дены таблице 2). Расчетные значения ширины и высоты отвала бульдозера сравнить с паспортными данными и по ним принять окончательные размеры отвала.

К другим параметрам отвала относятся (рис.1): δ - угол резания; β _о - угол опрокидывания; β - задний угол резания; γ - угол наклона; R - радиус кривизны, мм; Н_к - высота козырька, мм.

Оптимальные значения угла резания δ = 50…55^о. Окончательное значение угла резания принимают в зависимости от грунтовых условий. При рабо­те на кусковых и сыпучих материалах рекомендуется уменьшать углы резания, а на легких связных грунтах - увеличивать.

Угол опрокидывания β _о принимается от 30^о до 60°. Задний угол резания β принимается равным от 5° до 7°. Угол наклона γ принимается равным от 70° до 60 °. Радиус кривизны отвала Rпринимается равным высоте от­вала Н. Козырек предохраняет грунт от пересыпания через отвал, высоту козырька Н_к принимают равной Н_к = (0,1…0,25) Н.

Окончательно принятые параметры отвала сводятся в таблицу 2.

Таблица 2. Основные параметры отвала

Параметры	Принятые данные
Ширина отвала В, мм	В =
Высота отвала Н, мм	Н =
Угол резания δ, град.	δ = 50-55^о
Угол наклона отвала γ, град.	γ = 75^о
Задний угол резания β, град.	β = 5-7°
Высота козырька Нк , мм	Нк=

Рис. 1 - Поперечный профиль отвала бульдозера

2.3 Тяговый расчет бульдозе­ра

В задачу тягового расчета входит определение суммарного сопротивления движению бульдозера в процессе копания в заданных грунтовых условиях и режимах работы.

Рабочий цикл бульдозера включает операции по срезанию грунта, формированию призмы волочения (накопление грунта перед отвалом), перемещению грунта и возвращение к месту резания грунта.

Схема взаимодействия рабочего органа и движителя бульдозе­ра с разрабатываемой средой (грунтом) показана на рисунке 2. Для бульдозера характерно перемещение грунта в форме призмы волочения (рис. 3), которую бульдозер накапливает (формирует) перед отвалом на участке резания грунта.

Рис. 2- Схема сил, действующих на бульдозер Рис.3 - Схема призмы

в процессе копания грунта волочения грунта

Согласно схеме (рис. 2) при неповоротном отвале общее сопротивление внешних сил, действующих на бульдозер (кН)

Р_∑ = Р _р + Р_{тр ƒ} + Р_пр + Р _б + Р _пδ,

где Р _р - сопротивление резанию грунта, кН;

Р_тр.ƒ - сопротивление трению ножа отвала по грунту, кН;

Р _{п р} - сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом, кН;

Р _δ - сопротивление от скольжения грунта вверх по отвалу, кН;

Р _{п δ} - сопротивление перемещению бульдозера, кН.

Сопротивление (кН) резанию грунта

Р _р = k_р F = k_р Вh,

где k_р - удельное сопротивление грунта реза­нию, кПа. Среднее значение k_р для грунта 1 категории принимается равным - до70 кПа, для 11 категории – до110 кПа, 111категории - до 170 кПа; F - площадь поперечного сечения вырезаемой стружки, м ²; В – ширина отвала, м; h_ср- средняя толщина стружки, м. При расчетах принимают h_ср = (0,08 … 0,12) Н, (здесь Н – высота отвала, м).

Сопротивление (кН) трению ножа бульдозера о грунт. Вводится в расчет, когда отвал не поддерживается в подвешенном состоянииподъемными гидроцилиндрами

Р_{тр ƒ} = μ Р _Z,

где μ - коэффициент трения стали о грунт (для песчаных и супесчаных грунтов μ = 0,4…0,5; для суглинков и глин μ = 0,3…0, 4);

Р _Z - нормальная составляющая сопротивления грунта резанию ножевой системой отвала, Р _Z = (0,1…0,2) Р_ρ.

Сопротивление (кН) перемещению призмы грунта перед отвалом Р_{п р} = V_пр ρ g μ _ƒ соѕ α,

где V_пр - объем перемещаемый отвалом призмы грунта, м³. V_пр = В Н ² / (2 К_пр)

(здесь К_пр – коэффициент, зависящий от характеристики грунта и формы отвала, его значение принимают по таблице 3); ρ - плотность грунта, кг/ м³;

g – ускорение свободного падения тела, м / с²; μ_ƒ - коэффициент трения грунта по грунту (для связных грунтов μ _ƒ = 0,5; для несвязных грунтов μ _ƒ = 0,7); α – угол наклона забоя к горизонту, град. (берется из задания).

Таблица 3 - значение коэффициента К_пр

Отношение Н/В	Кпр
для несвязных грунтов	для связных грунтов
0,15	1,10	0,70
0,30	1,15	0,80
0,35	1,20	0,85
0,40	1,30	0,90
0,45	1,50	0,95

Сопротивление (кН) от скольжения грунта вверх по отвалу

Р _б = V_пр ρ g μ соѕ² δ

где μ - коэффициент трения грунта по металлу равный для песка и супеси

0,35, для среднего суглинка – 0,50, для тяжелого суглинка – 0,80; δ - угол резания, град (для неповоротного отвала, равный 55⁰, для поворотного отвала – 50…55⁰).

Сопротивление (кН) перемещению (транспортированию) бульдозера

Р _пδ = G (f ± i)

G - сила тяжести бульдозера (трактора с бульдозерным оборудованием), кН;

f - коэффициент сопротивления перемещению движителей трактора, для гусеничного движителя f = 0,15… 0,20; для колесного движителя f = 0,10… 0,15; i - уклон местности, i = tgα, α – угол наклона забоя к горизонту, град.

Для нормальной работы бульдозера в режиме копания грунта необходимо соблюдение условия

Т_б ≥ Р _∑,

где Т_б - тяговое усилие бульдозера, Н.

Т_б = (G _т + g _б ) К _д φ _сц,

где К _д - коэффициент динамичности, принимаемый для нормальных условий работы равным 1,5; φ _сц - коэффициент сцепления движителя с грунтом, значение которого принимается по данным подраздела 2.1.

После проведения расчета тягового баланса осуществляют расчет баланса мощности агрегата.

Потребная мощность силовой установки базового трактора

Р _∑ υ _к

N = ————,

η _т

где υ _к - скорость движения трактора в процессе копания грунта; υ _к = 0,6…0,8 м / с; η _т - КПД трансмиссии трактора; η _т = 0,8…0,85.

Для обеспечения нормального режима работы агрегата необходимо,

чтобы соблюдалось неравенство

N _е ≥ N,

где N _е - эффективная мощность силовой установки трактора, приводимая в его технической характеристике.

4 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАБОТЫ БУЛЬДОЗЕРА

Технический уровень проектирования бульдозеров определяется прежде всего технико-экономическими показателями их работы. Среди наиболее важных показателей, определяющих потребительские качества этих агрегатов, являются производительность и себестоимость единицы разрабатываемого грунта. Их определение является заключительной стадией выполнения курсовой работы и требует знаний по основным вопросам экономики создания и эксплуатации строительной и дорожной техники.

4.1 Определение производительности бульдозеров

Часовая эксплуатационная производительность бульдозеров

П _э = П _т К _т ,

где П _т - часовая техническая производительность, м³ / ч;

К _т - коэффициент перехода от технической производительности к эксплуатационной (принимается равным 0,6).

Техническая производительность бульдозеров при копании и транспортировке грунта определяется по формуле [1]:

П _т = 3600 V К _у К _с К _к / Т _ц ,

где V - объем призмы волочения, накапливающейся перед отвалом в процессе копания и транспортирования грунта, м³ ; К _у - коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность (его значение приведено в табл.4); К _с - коэффициент сохранения грунта в процессе его транспортировки (его значение определяют по формуле: К _с = 1 – 0,005 S _n;

S _n – расстояние, на которое транспортируется призма грунта, м); К_к - коэффициент, учитывающий квалификацию оператора; Т_ц - продолжительность одного рабочего цикла.

Объем призмы волочения определяется из предположения, что ее форма представляет трехгранную призму, передняя грань кото­рой наклонена к горизонту под углом естественного откоса φ_о. В этом случае ее объем

V ≈ В Н_о² / (2 К_р tg φ_о),

где В- ширина отвала, м; Н - высота отвала, м; К_р - коэффициент разрыхления грунта; Кр= 1,0...1,35 (значение φ_о принимается по справочнику [10]).

Таблица 4. Значения коэффициента К _у, учитывающего влияние

уклона (подъема) местности на производительность бульдозеров

Уклон (подъем), %	К у
Подъем: 0...5 5...10 10.1.5	I…0,67 0,67...0,5 0,5...0,4
Уклон: 0...5 5...10 10.. 15 15...20	1,0...I.33 ^: 1,33.. 1,94 1,94...2,25 2,25...2,68

Продолжительность одного рабочего цикла

3,6 S _к 3,6 S _р 3,6 S _х

Т_ц = ———— + ———— + ——— + t _о + 2 t _п ,

υ _к υ _р υ _х

где S_к, S_р и S_х - длина пути копания, рабочего и холостого ходов, м;

υ_р и υ _х - средние скорости рабочего и холостого ходов, км/ч; t _о - суммарное время остановок трактора для переключения пе­редач и маневра отвалом (табл.5); t _п - время на разворот бульдо­зера в конце участка (при продольно-поворотном способе работы t _п ≈ 10 с).

Таблица 5. Затраты времени на остановку трактора для переключения

передач и маневра отвалом

Вид трансмиссии	t о , с
С механической трансмиссией и реверсом   С гидромеханической трансмиссией при наличии быстродействующего реверса	6...10

Среднюю скорость рабочего хода υ_р для гусеничных бульдозе­ров обычно принимают равной υ_р = 2,5...3 км/ч, а холостого υ _х = 9...10 км/ч. Более точные значения этих параметров принимаются по технической характеристике базового трактора.

4.2. Определение себестоимости единицы разрабатываемого грунта

Себестоимость единицы разрабатываемого грунта - один из наиболее важных показателей, определяющих эффективность работы землеройно-транспортных машин вообще и бульдозеров в частности.

Себестоимость разработки I м³ грунта

С = С _м.см / П _э

где С _м.см - себестоимость машино-смены, тенге; П _э - сменная эксплуатационная производительность (см. подразд. 4.1), м ³.

Себестоимость машино-смены определяется через себестои­мость машино-часа:

С _м.см = С _м.ч Т _см ,

где С _м.см - длительность одной смены, ч; С _м.ч - себестоимость машино-часа.

Планово-расчетная себестоимость машино-часа определяется по следующей формуле [9]:

С_м.ч = М А / Т _чд β + (М _д + Т_р) / Т_ч + Р + В + Э + С + З,

где М - расчетная стоимость машины, тенге.; А - аморти­зационные отчисления, %; Р - затраты на техническое обслу­живание и текущий ремонт, тенге; В - затраты на замену и ремонт сменной оснастки, тенге; Э - затраты на энергоматериалы, тенге; С- затраты на смазочные материалы, тенге; З - заработная плата машиниста, руб.; Т _чд - число дней работы машины в году; β - число смен работы машины в течение су­ток; М _д, - стоимость одного монтажа и демонтажа, тенге; Т _р - стоимость транспортирования машины на данный объект с прежнего места работы, тенге; Т _ч - число часов работы машины на данном объекте.

Значения параметров, входящих в приведенную формулу, могут быть приняты из [10, стр. 467-484].

Библиографический список

1.Баловнев В.И., Хмара Л.А. Интенсификация земляных работ в дорожном строительстве. – М.: Транспорт, 1983.- 183 с.

2. Баловнев В.И., Хмара Л.А. Повышение производительности машин для земляных работ. – К.: Будивэльнык, 1988. - 152 с.

3. Бульдозеры и рыхлители /Б.З. Захарчук, В.Д.Телушкин, Г.А. Шлойдо, А.А. Яркин. – М.: Машиностроение, 1987. - 240 с.

4. Гальперин М.И., Домбровский Н.Г. Строительные машины.- М.: Высш. шк., 1988. - 344 с.

5. Дорожные машины. Теория, конструкция и расчет. Под общ. ред.

Н.Я. Хархуты. – Л.: Машиностроение, 1976. – 472 с.

6. Домбровский Н.Г., Картвелишвили ЮЛ., Гальперин М.И. Строительные машины.- М.:Машиностроение, 1976. - 391 с.

7. Машины для земляных работ / Ю.А. Ветров, А,А. Кархов, А.С. Кондра, В.П. Станевский. - К.: Выща школа, 1981. - 383 с.

8. Плешков Д.И., Хейфец М.И., Яркин А.А. Бульдозеры, скреперы, грейдеры. – М.: Высшая школа, 1980. - 271 с.

9. Рейш А.К., Борисов С.М и др. Машины для земляных работ.- М.: Стройиздат, 1981. - 352 с.

10. Строительные машины. Справочник в 2 томах. Под ред. Э.Н. Кузина– М.: Машиностроение, Т. I, 1991. - 496 с.

Дата добавления: 2015-07-07