контрольная работа

Кафедра дорожное, промышленное и гражданское строительство

контрольная работа

По дисциплине: Строительные машины

Выполнил:	Епова Елена Евгеньевна студент факультета заочного обучения, бюджетная форма обучения, 4курс, 5410 гр.; специальность ПГС, № зач. книжки 060508
Проверил:	Бобров Владимир Владимирович

Сыктывкар 2010

Содержание

Задача №1. Рассчитать и обосновать выбор основных параметров машины и ее рабочего органа…………………………………………………………………….3

Задача 2. Определить суммарные сопротивления, возникающие при копании грунта и сравнить с номинальным тяговым усилием. При необеспеченности последнего необходимо определить оптимальную глубину резания………………9

Задача 3. Составить кинематическую схему привода к рабочему органу и привести ее основные характеристики………………………………………………12

Задача 4. Определить эксплуатационную производительность машины за смену пояснением технологии работ, выполняемых данной машиной………13

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………..15

Задача №1. Рассчитать и обосновать выбор основных параметров машины и ее рабочего органа

1.Исходные данные для выполнения контрольной работы:

Вари-ант	Базовая машина тягач	Дорожная машина	Рабочий орган	Привод к рабочему органу	Число ударов С	Глубина Резания грунта h, см	Даль- ность пере- меще- ния грунта, м	Длина Участка L, высота H, ширина земполотна В, м
	ТракторТ-180 Г	Бульдозер	Отвал с зубьями	Гидравлический	Принима- ется по сумме двух последних цифр С=8

Бульдозер относится к группе землеройно-тракторных машин с ножевым рабочим органом, выполняющих одновременно послойное отделение от массива и перемещение грунта к месту укладки при своём поступательном движении.

Бульдозер представляет, собой навесное оборудование на базе гусеничного трактора Т-180Г, включающее отвал с зубьями, толкающее устройство в виде брусьев или рамы и систему управления отвалом. Современные бульдозеры являются конструктивно подобными машинами, базовые тракторы и навесное оборудование которых широко унифицированы. С помощью бульдозера осуществляется послойная разработка и перемещение грунтов I-IV категорий, а также предварительно разрыхленных скальных и мерзлых грунтов; выполняется планировка строительных площадок, возведение насыпей, разработка выемок и котлованов, нарезка террас на косогорах, разравнивание грунта, отсыпаемого другими машинами, копание траншей под фундаменты и коммуникации, засыпка рвов, ям, траншей, котлованов и пазух фундаментов зданий, расчистка территорий от снега, камней, кустарника, пней, мелких деревьев, строительного мусора и т.п. Широкое использование бульдозера в строительном производстве определяется простотой егоконструкции, надежностью экономичностью в эксплуатации, высокими производительностью, мобильностью и универсальностью.

В данной задаче рассматривается бульдозер гусеничный по типу ходового устройства; по конструкции рабочего органа - с неповоротным в плане отвалом, постоянно расположенным перпендикулярно продольной оси базовой машины; по типу системы управления отвалом - гидравлическим управлением. При гидравлической системе управления подъём и опускание отвала осуществляются принудительно одним или двумя гидроцилиндрами двухстороннего действия.

Характеристика бульдозера Т-180Г

- Масса 15360

- Габаритные размеры (м): длина 5,42; ширина 2,74; высота 2,82.

- Номинальная мощность 132 кВт

Проведём расчёт номинального тягового усилия, которое определяется по условиям сцепления ведущих колес базовой машины с поверхностью качения и проверяется по мощности силовой установки с уче­том буксования двигателя не выше 7% для гусеничных и 20% для колесных тракторов.

Расчет параметров машины:

а) Масса рабочего оборудования определяется в % от массы трактора:

М _{р. об.} =20% М _тр (рекомендуется 18-23%)

М _тр. =15360

М _{р. об.} =3072

б) Сцепная масса машины определяется как сумма массы трактора и рабочего оборудования:

М _сц. = М _тр. + М _{р. об..} =15360+3072=18432 кг.

в) Номинальное тяговое усилие:

Номинальное тяговое усилие определяется по условиям сцепления ведущих колес базовой машины с поверхностью качения и проверяется по мощности силовой установки с учетом буксования движения не выше 7% для гусеничных тракторов.

По условиям сцепления значение номинальной силы тяги определяется следующим образом:

Т _сц. =1000G _сц * φ _сц * g, где

G _сц - сцепная масса машины, т.

φ _сц - коэффициент сцепления ведущих колес с поверхностью качения (для гусеничных промышленных тракторов -0,7-1,0);

g -ускорение свободного падения (9,81-10 м/с²).

По мощности двигателя номинальная сила тяги равна:

N _MАХ = эффективная мощность, кВт;

v - скорость движения, м/с;

δ - коэффициент буксования (для гусеничных тракторов -0,07);

η _М - КПД механической трансмиссии (0,85-0,88),

G _сц =(G _т +G _о )ψ, где

G _т = масса трактора (базовой машины),т.;

G _о = масса рабочего оборудования, т.

При навешивании одного агрегата

G _о =(0,18/0,23) G _т =0,2*15,36=3,072 т.

При навешивании двух и более агрегатов

G _о =(0,35/0,45) G _т

Ψ - коэффициент использования массы машины по сцеплению (для гусеничных машин-1,0-0,9).

G _сц =(15,36+3,072)*1=18,432 т.

Т _сц. =1000*18,432*1*10=184320 Н.

Определение параметров рабочего органа.

а) Размеры (ширина, высота, длина).

Эффективность работы бульдозера во многом определяется соответствием бульдозерного отвала базовой машине и выполняемой работе. При выборе отвала следует учитывать преобладающий вид работ, свойства наиболее часто встречающихся грунтов и тяговые возможности машины.

Длина неповоротного отвала выбираем из расчета (мм):

В _min =Г+200,где

Г - габарит базовой машины или рамы бульдозерного оборудования по ширине.

Для бульдозера по заданию длина отвала:

Г=2,74м.

Высота отвала определяется приближенно по формуле (мм):

В _min =2740+200=2940м.

А -коэффициент принимаемый для неповоротных отвалов 500 мм/кН;

Тн- номинальное гяговое усилие, кН.

Для бульдозера по заданию высота отвала равна:

Параметры установки козырька на отвале:

Высота козырька Hi и угол наклона козырька φ _1.

При работе на плотных грунтах с нарушенной структурой рекомендуется параметры отвала обеспечивают эффективный набор грунта и без установки козырька. Однако, в некоторых случаях, в частности при работе на сухих и сыпучих грунтах, во избежание пересыпания грунта через отвал, отвалы бульдозеров должны снабжаться козырьками. Козырек рекомендуется располагать вертикально или с некоторым наклоном назад, чтобы полностью исключить его влияние на залипание отвала. Высоту козырька принимают равной 100-200 мм для бульдозеров с силой тяги до 25 т и 400-500 мм для бульдозеров с силой тяги 50 т и более. Козырек выполняется трапециедальной формы, длина верхнего основания трапеции принимается на 200-300 мм больше ширины капота базовой машины, но не меньше 0,5 ширины отвала. Высота козырька Hi=0,1 м.

г) Емкость ковша (отвал).

Способ работы бульдозера - лобовое толкание грунта при бестраншейном способе работ. При этом емкость отвала - объем призмы волочения зависит от геометрических размеров отвала и свойств грунта:

V _ПР =LH² /2K _ПР , где

L - ширина отвала;

Н- высота отвала с учетом козырька;

Кпр- коэффициент, зависящий от характера грунта (связности, коэффициента рыхления и от отношения — Н/L.

Этот коэффициент получен в результате обработки экспериментальных данных по производительности бульдозеров.

Значения коэффициента К_ПР в зависимости от отношения — и вида грунта следующие:

0,15	0,30	0,35	0,40	0,45
0,70	0,80	0,85	0,90	0,95
1,15	1,20	1,20	1,30	1,50

отношение—Н/L.

связные грунта I-II категории

несвязные грунты

Для бульдозера:

Н/L=1267/2660=0,4

Грунты связные, значение К _ПР = 0,9.

V _ПР =2,94*1,267² /2*0,9=2,62 м³

Задача 2. Определить суммарные сопротивления, возникающие при копании грунта и сравнить с номинальным тяговым усилием. При необеспеченности последнего необходимо определить оптимальную глубину резания

Суммарное сопротивление возникающее при копании грунта и транспортировании грунта отвалом бульдозера по горизонтальной площадке состоит из ряда сопротивлений: W=W_P +W _ПР + W_B +W_Т + W₅

где W_p - сопротивление резаний;

W _пp— сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом;

W_в - сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу;

W_T-сопротивление перемещению бульдозера;

В общем виде W_pсопротивление резанию определяется по формуле:

W_p=kLh ₁,где

k-удельное сопротивление лобовому резанию в кН/м²;

h ₁-глубина резания во время перемещения призмы грунта.

Расчет силы сопротивления резанию проводится с учетом формы рабочего органа и его режущей части. Предусматривается определение всех сил сопротивлений движению машины, имеющих место при копании грунта в заданных условиях.

По заданию рассматривается бульдозер с отвалом со ступенчатым ножом. Для расчета применяется формула Зеленина для землеройных машин с рабочим органом в виде отвала с зубьями:

W_p = lOC-h^1,35 (I + 2,6 L) (1 +0,01δ) ZV, где h- толщина срезаемой стружки, см.

С - число ударов стандартного ударника - плотномера, соответствующее заданной категории грунта, Н/см².

Категория грунта по числу С.

Категория грунта	I	II	III	IV
Число ударов С	1-4	5-8	9-16	16-34

Принимаем по заданию число ударов С = 15, соответствующее I категории грунта.

L - длина режущей кромки ножа, м.;

δ— угол резания, градус;

V — коэффициент учитывающий влияние угла заострения β для зубьев, β =45° V=0,81;

Z — коэффициент, характеризующий относительное уменьшение усилия резания, при различных схемах установки зубьев по сравнению с плоским ножом, при а = 4b, Z=l,l.

Для бульдозера по заданию:

h=25 см; С=16 Н/см²; L=2,94 м.; δ=55°.

W_p= 10 * 16 * 25 ^1,35 [l+2,6-2,94)[l+ 0,01 * 55 ]0,8 * 1,1 = 147320 кН.

Сопротивление перемещению призмы волочения

W _пр = V_np * γ ₂ * μ ₂ * g = G _пр * μ ₂, где

G _пр -вес призмы волочения в кН; γ₂ - плотность грунта в плотном теле в кг/м ³;

μ ₂ - коэффициент трения грунта по грунту (для связных грунтов равно 0,5, для несвязных грунтов -0,7; максимальное значение равно 1,0);

g - ускорение свободного падения.

Для бульдозера по заданию:

V_np =2,62 м³;

μ ₂ = 0,5;

γ ₂ =1,6;

g= 10 м/с².

W _пр=2,62 * 1600 * 0,5 * 10 = 20960 H

Сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу:

Wb= G _пр * cos ² * δ * μ ₁ ,где δ - угол резания;

δ -коэффициент трения грунта по металлу:

Песок и супесь μ ₁-0,35;

Средний суглинок μ ₁-0,50

Тяжелый суглинок μ ₁ -0,80

Для бульдозера по заданию:

V_np=2,62 м³;

μ ₁ =0,50;

δ =55°;

G _пр =V_np * γ ₂ * g = 2,62 * 1600 * 10 =41920 кН

W_B=41920 * cos² 55° * 0,50 = 6986 кН

Сопротивление перемещению бульдозера:

W_T = G * f, где

G - вес трактора и бульдозера в Н;

f- коэффициент сопротивления перемещению движителей трактора, f = 0,1-0,12.

Для бульдозера по заданию:

G=184320 H; f=0,l.

W_T =184320 * 0,1 = 18432 Н.

Сумма сил сопротивления копанию W составила:

W=W_P +W _пр+ W_B +W_T

W= 147320+20960 + 6986 +18432 =193698 кН.

Сравниваем её с номинальным тяговым усилием машины и определяем необходимую мощность тягача.

Расчет требуемой мощности тягача выполняем по формуле:

ν - рабочая скорость движения машины, м/с;

η - Коэффициент полезного действия машины (0,85... 0,95).

Для бульдозера по заданию:

Номинальная мощность Т -180Г =132 кВт

v= 0,81 м/с,

η=0,88

N=178 кВт

Полученное значение требуемой мощности 178 кВт, меньше мощности базовой машины, составляющей 132 кВт. Уменьшим глубину резания до 18 см.

W_P= 10 * 16 * 18 ^1,35 (l+2,6 * 2,94][l+ 0,01 * 55) 0,81 * 1,1= 94550 кН.

Суммарное сопротивление будет составлять:

W _р= 94550 +20960 +6986 + 18432 = 140928 кН.

N=129 кВт

Полученное значение требуемой мощности равно 129 кВт, что на 2,3 %

меньше мощности базовой машины, составляющей 132 кВт.

K=N _потр/N _Н=129/132=0,977

Задача 3. Составить кинематическую схему привода к рабочему органу и привести ее основные характеристики

Рис..Гидропривод возвратно-поступательного движения: 1 — гидробак, 2 — насос, 3 — гидрораспределитель, 4 — силовой гидроцилиндр, 5—.фильтр, 6 — предохранительный клапан, 7— всасывающая гидролиния, 8— нагнетательная гидролиния, 9— трубопроводы, 10—сливная гидролиния, 11 —гидролиния

Подъем и принудительное опускание отвала осуществляются с помощью гидроцилиндров. Гидропривод (рис.) осуществляется от гидросистемы базового трактора через гидрораспределитель 3, систему трубопроводов, гибких рукавов высокого давления и гидроцилиндра. Гидроцилиндр двустороннего действия обеспечивает подъем и опускание отвала, его фиксацию в необходимом положении и так называемое «плавающее» положение, при котором отвал под действием собственного веса может занимать любое положение, опираясь ножами на поверхность грунта.

Задача 4. Определить эксплуатационную производительность машины за смену пояснением технологии работ, выполняемых данной машиной

Расчет эксплуатационной производительности выполняется для заданной машины по формуле: для машин циклического действия

П_э - производительность эксплуатационная, ед. изм/ч;

Т_р - рабочее время в смену, мин;

К_в - коэффициент использования рабочего времени;

V _ф - фактический объем перемещенного грунта с учетом коэффициента потерь;

К_у- коэффициент, учитывающий условия работы (потери, разрыхление),

T_ц — время цикла, с.

Бульдозер, как уже отмечалось выше, относится к землеройным машинам циклического действия. Рабочий цикл бульдозера: при движении машины вперед отвал с помощью системы управления заглубляется в грунт, срезает ножами слой грунта и перемещает впереди себя образовавшуюся грунтовую призму волоком по поверхности земли к месту разгрузки; после отсыпки грунта отвал поднимается в транспортное положение, машина возвращается к месту набора грунта, после чего цикл повторяется.

Максимально возможный объем призмы волочения современные бульдозеры набирают на участке длиной 6... 10 м. Экономически целесообразная дальность перемещения грунта не превышает 60...80 м для гусеничных бульдозеров.

По данному заданию дальность перемещения грунта 50 м.

Для бульдозера по заданию:

Т_р=480мин.

Ви Н- соответственно длина и высота отвала, м. В=2,94 м, Н= 1,167м.

К_н - коэффициент, учитывающий потери грунта при транспортировке ( К _н=1/0,05l _n)

l _n = 50 м,

К_н =1 - 0,005 * 50 = 1 - 0,25 = 0,75

φ - угол естественного откоса грунта в движении ( φ=35...45°) φ= 40°;

К_р - коэффициент разрыхления грунта (К_р=1,1...1,3) К_р =1,2

K _y - коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность (при работе не подъемах от 5 до 15% К_ууменьшается от 0,67 до 0,4; при работе на уклонах от 5 до 15%. К_у увеличивается с 1,35 до 2,25). Уклона местности нет.

К_н - коэффициент наполнения геометрического объема призмы волочения грунтом (К_н =0,85...1,05). К_н=0,9;

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

Т_ц -продолжительность цикла,с.

l_p - длина резания, l_p =10м.v_p=0,81 м/с.

l_p -длина перемещения, l_p=50м. v_p= 0,81 м/с.

l_p - длина обратного хода

l_o=l_p+ I _n l₀=60 м, v₀= 3,33 м/с.

t _n на переключение передач в течение цикла (t _n = 15... 20 с); t _n =l7c.

A=Bh-площадь срезаемого грунта, м² (h-средняя толщина срезаемого слоя, м) h=0,4 м.

l_o =V _ф /А

А=2,66*0,4=1,064 м ²

V _ф =(2,94*1,267 ² *0,75)/(2 40 ⁰ *1,2)=1,49 м³

T_ц =(10/0,81)+(50/0,81)+(60/3,33)+17=109 с.

П _э =60*480+0,9*1,71/109=407 м³ / смена

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Хархута Н.Я и др. Дорожные машины. Л. Машиностроение. 1976год;

Ильин Б,А, и др.Сухопутный транспорт леса. М. Лесная промышленность. 1973год

2. Ионов Б,Д, Дорожно-строительные машины. Лесная промышленность. 1971 год;

3. Алексеева Т,Е, и др.Машины для земляных работ. М. Машиностроение.

1972год;

4. Бородачев И.П. и др. Справочник конструктора. Дорожные машины.М.
Машиностроение. 1973 год;

5. Софьина А.А, Галахин В.И, Бессараб Г.А. Дорожные машины. Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальности 0901. Л. 1983 год.

6. Абрамов Н,Н, Курсовое и дипломное проектирование по дорожно­
строительным машинам. М. Высшая школа 1972 год;

Дата добавления: 2015-07-14