Главная       Продать работу       Заказать работу       Блог       Контакты       Оплата       О нас       Как мы работаем       Регистрация       Вход в кабинет
Тех. дипломные работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   электроснабжение
   пищевая промышленность
   водоснабжение
   газоснабжение
   автоматизация
   теплоснабжение
   холодильники
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. курсовые работы
   автомобили
   спец. техника
   станки
   тех. маш.
   строительство
   детали машин
   электроснабжение
   газоснабжение
   водоснабжение
   пищевая промышленность
   автоматизация
   теплоснабжение
   ТММ
   ВСТИ
   гидравлика и пневматика
   машиностроение
   др. тех. специальности

Тех. дополнения
   Отчеты
   Расчетно-графические работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Чертежи и 3D моделирование
   Тех. soft
   Рефераты
   Общий раздел
   Технологический раздел
   Конструкторский раздел
   Эксплуатационный раздел
   БЖД раздел
   Экономический раздел
   Экологический раздел
   Автоматизация раздел
   Расчетные работы

Гум. дипломные работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. курсовые работы
   педагогика и психология
   астрономия и космонавтика
   банковское, биржевое дело
   БЖД и экология
   биология и естествознание
   бухгалтерский счет и аудит
   военное дело
   география
   геология
   государство и право
   журналистика и СМИ
   иностранные языки
   история
   коммуникации
   краеведение
   кулинария
   культура и искусство
   литература
   экономика и торговля
   математика
   медицина
   международное отношение
   менеджмент
   политология
   музыка
   религия
   социология
   спорт и туризм
   таможенная система
   физика
   химия
   философия
   финансы
   этика и эстетика
   правознавство

Гум. дополнения
   Отчеты
   Расчетные работы
   Лекции
   Задачи
   Лабораторные работы
   Литература
   Контрольные работы
   Сочинения
   Гум. soft
   Рефераты

Рефераты
   Авиация и космонавтика
   Административное право
   Арбитражный процесс
   Архитектура
   Астрология
   Астрономия
   Банковское дело
   Безопасность жизнедеятельнос
   Биографии
   Биология
   Биология и химия
   Биржевое дело
   Ботаника и сельское хоз-во
   Бухгалтерский учет и аудит
   Валютные отношения
   Ветеринария
   Военная кафедра
   ГДЗ
   География
   Геодезия
   Геология
   Геополитика
   Государство и право
   Гражданское право и процесс
   Делопроизводство
   Деньги и кредит
   ЕГЭ
   Естествознание
   Журналистика
   ЗНО
   Зоология
   Издательское дело и полиграф
   Инвестиции
   Иностранный язык
   Информатика
   Информатика, программировани
   Исторические личности
   История
   История техники
   Кибернетика
   Коммуникации и связь
   Компьютерные науки
   Косметология
   Краеведение и этнография
   Краткое содержание произведе
   Криминалистика
   Криминология
   Криптология
   Кулинария
   Культура и искусство
   Культурология
   Литература : зарубежная
   Литература и русский язык
   Логика
   Логистика
   Маркетинг
   Математика
   Медицина, здоровье
   Медицинские науки
   Международное публичное прав
   Международное частное право
   Международные отношения
   Менеджмент
   Металлургия
   Москвоведение
   Музыка
   Муниципальное право
   Налоги, налогообложение
   Наука и техника
   Начертательная геометрия
   Оккультизм и уфология
   Остальные рефераты
   Педагогика
   Политология
   Право
   Право, юриспруденция
   Предпринимательство
   Прикладные науки
   Промышленность, производство
   Психология
   психология, педагогика
   Радиоэлектроника
   Реклама
   Религия и мифология
   Риторика
   Сексология
   Социология
   Статистика
   Страхование
   Строительные науки
   Строительство
   Схемотехника
   Таможенная система
   Теория государства и права
   Теория организации
   Теплотехника
   Технология
   Товароведение
   Транспорт
   Трудовое право
   Туризм
   Уголовное право и процесс
   Управление
   Управленческие науки
   Физика
   Физкультура и спорт
   Философия
   Финансовые науки
   Финансы
   Фотография
   Химия
   Хозяйственное право
   Цифровые устройства
   Экологическое право
   Экология
   Экономика
   Экономико-математическое мод
   Экономическая география
   Экономическая теория
   Этика
   Юриспруденция
   Языковедение
   Языкознание, филология

Главная > Тех. дополнения > Конструкторский раздел
Название:
Разработка рабочего органа экскаватора для планировочных работ

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дополнения
Подкатегория: Конструкторский раздел

Цена:
1 грн



Подробное описание:

3. Разработка рабочего органа экскаватора для планировочных работ.

Модернизированный ковш повышенной емкости навешивается на рабочее оборудование экскаватора (прототипом которого является ЭО-4224) как комплект спаренного оборудования, в состав которого входит: базовая машина, механизмы управления, стрела, рукоять и ковш. Причем ковш, оснащен ножевой системой (по примеру отвальных рабочих органов), рыхлительным оборудованием и отвальной поверхностью (рис. 3.1).

Рис. 3.1 РО экскаватора, оснащенный отвальной поверхностью и рыхлительными зубьями.

Для утверждения верного пути модернизации произведем расчет основных параметров ковша и спроектируем его.

  1. 1 Определение рациональных параметров рабочего органа экскаватора.

Основные параметры строительных экскаваторов регламентированы  ГОСТ 17383-83. Размеры ковша с полукруглой кромкой находятся по следующим формулам:

Емкость ковша:                      V = BHL,                                                          (3.1)

где B  -  длина ковша, м:        ,                                                  (3.2)

H - высота ковша, м:               Н = 885 ,                                                    (3.3)

Н = 885 =1,2м

L – ширина ковша, м:             Lo = 770 ,                                                   (3.4)

Lo = 770 =1,35м

L1 = 0.45L,                                                      (3.5)

Высота задней стенки ковша:    Н1 = 1000 ,                                                (3.6)

Н1 = 1000 =0,87м

Высота боковых граней ковша: H2 = Ro + К,                                                     (3.7)

Высота ковша с крепежным элементом: H3=1140,                                      (3.8)

H3=1140=1,30м

Радиус криволинейной поверхности ковша:  Ro = 0,5В,                                   (3.9)

R2 = RK + 0,21К,                                            (3.10)

RK = Ro + So,                                                 (3.11)

Радиус ковша, т.е. расстояние между осью шарнира крепления ковша к рукояти и ножом, м:

,                                       (3.12)

где q - вместимость ковша проектируемого экскаватора, м3.

Толщина днища ковша:                So = 37 ,                                                  (3.13)

So = 37 =32мм

Схематическое обозначение размеров ковша представлено на рис. 3.2

Полученные размеры были сопоставлены с современными образцами ковшей экскаваторов, а также с размерами указанными в ГОСТе.

Рис. 3.2 Основные размеры ковшей обратной лопаты с полукруглой режущей кромкой.

 

Далее в соответствии с принятыми принципиальными решениями по конструкции    экскаваторного    рабочего    органа    ориентировочно      была

определена обеспеченная минимальная масса металлоконструкции ковша:

m = (0,6…1,7) V,                                               (3.14)

m = 0,63×1,2=750кг

Особенности расчета ковша.

Максимальные напряжения от изгиба в козырьке ковша ориентировочно находят по соотношению:

σ из= Ммакс/W,                                                    (3.15)

Здесь                                                       максимальное напорное усилие, полученное в ранее проведенных расчетах; b – ширина ковша; п – число болтов, крепящих зубья к козырьку; d – диаметр болта; t – толщина козырька.

Усилие копания рассчитывается по формуле

                                               (3.17)

где К – удельное сопротивление грунта копанию, равное при использовании   ковшей с зубьями 160... 180 кПа для легких грунтов, 250...260 кПа для средних и 320...350 кПа для тяжелых; при полукруглой режущей кромке значение К уменьшается на 15...25 %; q – вместимость ковша геометрическая, м3;                 Нн - высота напорного вала, м; Кр – коэффициент разрыхления грунта.

Угол резания.

Основываясь на теоретических данных, примем, для уменьшения сил сопротивления копанию угол резания режущей кромки коша=45о.

Таблица 3.1.

Параметры модернизированного экскаваторного ковша.

1

Ширина коша, мм

1350

2

Высота ковша, мм.

1300

3

Длина ковша, мм.

1710

4

Радиус ковша, мм.

1380

5

Угол резания кромки ковша, град.

45

6

Угол резания зубьев ковша, град.

45

7

Количество зубьев, шт.

4

8

Масса коша, т.

0,75

 

  1. 2. Определение рациональных размеров отвальной поверхности.

1. Определим касательную составляющую сопротивления грунта копание -  (Н) определяем по формуле [10]:

,                                                     (3.18)

где  - удельное сопротивление грунта копанию, по данным при копании немерзлых грунтов ІІІ группы, типа - суглинок, ковшом ;

 - емкость ковша, м3;

Рис. 3.3. Модернизированная конструкция ковша экскаватора.

 - коэффициент рыхления грунта, для мерзлых грунтов,  [13].

          Все ковша с грунтом  (Н) определяем по формуле:

,                  (3.19)

где  ,  - соответственно вес ковша и грунта в ковше, Н;

 - ускорение свободного падения, ;

 - удельная материалоемкость ковша, [14];

 - плотность грунта, для немерзлого грунта III группы типа - суглинок  [13];

 - коэффициент наполнения ковша, принимаем  .

2. Длину отвальной поверхности  выбирают из расчета перекрытия габарита базовой машины по ширине.

Принимаем: .

3. Высоту отвальной поверхности определяют в зависимости от конструктивных параметров ковша и уточним их методом расчета на основании существующих показаний усилий развиваемых базовой машиной,

  (3.20)

Принимаем: .

4. Определим конструктивные параметры методом построения и нахождения неизвестной графо-аналитически.

Построение профиля выполняется в соответствии с рис. 3.4, следующим образом. Из точки О (начало координат) проводят прямую О-А под углом  и прямую О-Б под углом   к оси абсцисс. Точка А получается в результате пересечения прямой О-А с горизонталью, проведенной на расстоянии Н от оси абсцисс, а точка Б лежит на расстоянии а от точки О. Из точки А проводится прямая под углом опрокидывания , являющаяся касательной к профилю отвала в этой точке. Перпендикуляр к этой касательной АО пересекается с перпендикуляром к касательной ОБ в центре профиля отвала , откуда радиусом А=Б=R может быть очерчен профиль криволинейной части отвала.

Рис. 3.4. Профиль отвальной поверхности.

Принимаем , .

5. Постоянный радиус кривизны,

                      (3.21)

6. Угол наклона криволинейной части профиля получаем из условия,

,                                                 (3.22)

следовательно  ,

тогда .

7. Угол наклона криволинейной части профиля получаем по формуле

,                            (3.23)

Опираясь на графические построения и конструктивные особенности, принимаем .

Толщина лобового листа определяется ориентировочно в зависимости от

номинального тягового усилия.

Рис. 3.5. Схема отвальной поверхности с основными габаритными размерами.

Конструкция отвальной поверхности.

Отвальная поверхность выполнена из листовой стали М9Г2С с ребрами жесткости.

Ширина листа была принята с учетом обеспечения прироста перемещаемой призмы   (и возможности   выполнять планировочные работы)   в   среднем   на

50%, а также предварительного прочностного расчета.

Толщина листа принята равной 20мм.

Остальные конструктивные параметры подбираем путем проведения графо-аналитического метода, основанного на построении конструкции и нахождении ее параметров во время вычерчивания имеющихся параметров конструкции. В результате построения была выбрана и обоснована конструкция отвальной поверхности приведенной на рис. 3.6.

Конструктивные параметры ковша оснащенного отвальной поверхностью представлены в табл. 3.2.

Рис. 3.6. Отвальная поверхность.

Таблица. 3.2.

Параметры модернизированного экскаваторного ковша с отвальной поверхностью:

1

Ширина коша с отвальной поверхностью:

1350

2

Высота ковша с отвальной поверхностью, мм

1300

3

Длина ковша с отвальной поверхностью, мм

2670

4

Радиус кривизны лобовой поверхности, мм

900

5

Угол резания, град

45

6

Масса коша с отвальной поверхностью, т

0,9

Общий вид рабочего органа с отвальной поверхность приведен на рис. 3.7.

 

Рис. 3.7. Ковш, оснащенный отвальной поверхностью.

  1. 3. Расчет рыхлительного элемента планировочного ковша.

К основным параметрам рыхлителя относятся: максимальная глубина разработки грунта Н; ширина ; угол взаимодействия разрабатываемого грунта ; расстояние от нижней точки рамы до опорной поверхности при максимальной глубине разработки грунта Н; задний  угол въезда   (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Схема рыхлительного элемента.

 

  1. Определим вертикальную составляющую усилия разработки определяют по горизонтальной составляющей и углу взаимодействия:

Н                                    (3.24)

где  - угол взаимодействия первой секции, град; ;

 - угол трения грунта по материалу наконечника рыхлителя, (, табл. 3)

Горизонтальная составляющая усилия разрыхления равна:

                      кН,                                                            (3.25)

где  - глубина зоны развала м, см. рис. 2.1 ;

 - предел прочности грунта при растяжении Н/м2 ,  (, табл. 1)

Глубина развала определяется из зависимости:

                   м,                                                                         (2.26)

где  - коэффициент расширения боковой части прорези,  = 0,6-0,8.

  1. Угол взаимодействия с грунтом многосекционного рыхлителя.

Угол разработки грунта выбирают исходя из условий обеспечения прочности ножа рыхлителя и удовлетворительного заднего угла рыхления. Рекомендуется принимать с ,  при заднем угле рыхления не менее . В связи с выше сказанным принимаем следующий угол взаимодействия:

αI = 36°

  1. Определение максимальной глубина разработки грунта многосекционным рыхлителем.

Рассматривая стандартную методику (ГОСТ 7425-71) определения максимальной глубины рыхления и комбинируя ее под рыхлитель ковша планировщика, определяем, что  оптимальная глубина разработки грунта  не должна превышать критические показатели:

hmax  = 2.5 …4,0 Вср = 0,5 м

где Вср  - средне арифметическая ширина рыхлителя.

Принимаем hmax  = 0,5м

Наименьшее    значение    максимальной    глубины   разработки   грунта  

соответствует пластичным грунтам (глины, суглинки), а большие значения - хрупким грунтам (пески, супеси).

Зная максимально допустимую глубину резания, принимаем следующие конструктивные размеры многосекционного рыхлителя:

hрых = hmax- sinα= 1-(0,50) sin30=0,3м

  1. Определение усилий заглубления и выглубления зубьев

 Усилие заглубления в грунт зубьев рыхлителя  определяют из условий вывешивания РО относительно ребра А и зуба рыхлителя в статическом положении.

Рис. 3.9. Схема для определения усилий заглубления зубьев рыхлителя

Условие равновесия  откуда:

 кг         (2.27)

Усилие выглубления зубьев рыхлителя  определяют из условия равновесия относительно задних опорных катков  при максимальной глубине рыхления (рис. 3.3). Условие равновесия , откуда :    

кг            (2.28)

На зуб рыхлителя в процессе работы действуют следующие нагрузки:

-   горизонтальная составляющая сопротивления грунта рыхлению:

                                          кН                                       (2.29)

где    -  коэффициент динамичности,  = 2-3,5.

При расчете все составляющие сил сопротивления рыхлению счи­таются приложенными к режущей кромке наконечника рыхлителя.

Опорные реакции в шарнирах крепления рыхлительного оборудования и усилия в его стержнях определяют для одного расчетного положения.

Начало заглубления зуба рыхлителя или конец выглубления (Н=0).

Рис. 3.10.  Схема сил для определен  усилий  заглубления  зубьев рыхлителя

 

Размеры плеч и длины стержней определяют из рабочих чертежей прототипа проектируемого рыхлителя .

Максимальное заглубление зуба рыхлителя  или выглубление зуба с глубины   Н.

Определяют углы   :

                         ;  ;                (2.30)

                           ; ;                   (2.31)

                           ;  .                         (2.32)            

Реакции опор (усилия в стержнях) от силы   :

Из условия равновесия:

;   ;      

        (2.33)

            (2.34)

     (2.35)

          Решим  систему  из  трех уравнений

                 

Подставив в первое получим   

                                             (2.36)

    т.

                                         (т);                                         (2.37)

                                             (т).                                   (2.38)

Реакции опор от силы :

 Из условия равновесия;

;   ;      

   (2.41)

      (2.39)   

         (2.40)

 

Реакции опор от силы :

          Из условия равновесия:

;   ;      

  (2.41)

      (2.42)

     (2.43)

  Решим  систему  из  трех уравнений:

                 

                (2.44)

    т.

                              (т);                           (2.45)

                                 (т).                        (2.46)

         Вычисляется суммарное усилие в стержнях навески:

  1. 4. Расчет на прочность элементов рабочего оборудования экскаватора, оснащенного ковшом повышенной планировочной способности.

Условия работы: стрела находится в крайнем нижнем положении. На стрелу действуют максимальные внешние нагрузки, находящиеся в продольно-вертикальной осевой плоскости:  - реакция шарнира стойки платформы на пяту стрелы;  - усилие действия рукояти на стрелу в шарнире В; - усилия штоков гидроцилиндров стрелы; - максимальное усилие корпуса гидроцилиндра рукояти. Весом стрелы можно пренебречь, поскольку его влияние на напряженное состояние металлоконструкции из-за распределенного характера незначительно.

В данном расчете принимается допущение об отсутствии действия на металлоконструкцию стрелы боковых нагрузок и скручивающих моментов, хотя в реальных условиях действие этих факторов необходимо учитывать.

Исходные данные:   = 99,71 кН;  = 323,92 кН; = 79,9774 кН;             = 284,955 кН, = 2,337 м;  = 6,45 м; =4,601м; =1,753м;  = 0,323 м;   = 86,56°;  = 30,79°; = 19,44°;  = 11,23°; ; ;

Под действием внешних нагрузок в сечениях стрелы возникает сложное напряженное состояние, обусловленное наличием нормальных напряжений растяжения (сжатия) и касательных напряжений сдвига. Первые возникают в результате действия осевых нагрузок и изгибающих моментов, а вторые - в результате действия поперечных сил.

Конструктивную схему стрелы выбираем по аналогии с прототипом. На основе принятой конструкции вычерчиваем расчетную схему стрелы с буквенным обозначением ее геометрических параметров и внешних нагрузок.

Расчет продольно-осевых сил. При левосторонней системе сил:

кН

=

=кН

 кН

Проверка:                         ;

кН

Ошибка не превышает 0,04%.

Расчет поперечных сил. При левосторонней системе сил:

 кН;

=кН;

 кН

Проверяем правильность расчета:

 кН.

Погрешность  расчета незначительна.

Рассчитываем моменты сил, действующих в сечениях стрелы:

 кН.м;

кНм

Момент справа:

По результатам расчетов строим эпюры продольно-осевых, поперечных сил и изгибающих моментов.

Эпюры свидетельствуют о том, что наиболее опасными по сочетанию нагрузок являются сечения Е и О.

Условие прочности по нормальным напряжениям для сечения Е:

,                                                  (2.47)

 

,                                                  (2.48)

где FE - площадь поперечного сечения E;

WZ - момент сопротивления сечения E.

По касательным напряжениям наиболее опасным является сечение E. В этом случае условие прочности определяется по формуле Журавского:

,                                                  (2.49)

где     S(y) - статический момент сечения E; b - ширина сечения;

 - осевой момент инерции относительно оси рукояти E.

Для определения геометрических характеристик сечений необходимо

разработать их конструкцию.

Современные конструкции моноблочных стрел выполнены сварными из листовой стали 10Г2С1, 10ХСНД, 15ХСНД, 14Г2 по ГОСТ 19282-73. Форма поперечных сечений показана на рис. 3.9, 3.10.

Значения параметров сечения E: b =0,6 м; h =0,8 м; b1 =0,58 м; t =0,016 м;   t1 =0,012 м. Для сечения О: b =0,6 м; h =0,6 м; b1 =0,58 м; t =0,016 м; t1 = 0,012м.

Рис. 3.11. Конструктивная и расчетная схема. Эпюры , и М.

Рис. 3.12. Схема сечения E и эпюры действующих напряжений: 1 - верхний

пояс; 2 – стенка; 3 - косынка; 4 - цапфа; 5 - нижний пояс

Рис. 3.13. Схема сечения О и эпюра нормальных напряжений.

Площади сечений:

Статические моменты сечений:

Моменты инерции рассчитываемых сечений:

                                           (2.50)

                                           (2.51)

где ,  - моменты инерции стенок относительно оси Z:

,  - моменты инерции относительно осей симметрии поясов Z:

,  - площади поперечных сечений поясов:

Тогда:           

Нормальные напряжения в крайних сжатых волокнах сечения:

По аналогии нормальные напряжения растяжения в сечении О.

Принимая для стрелы материал сталь 10Г2С1, имеющую мПа, видим, что геометрические параметры  сечений  при   действующих   нагрузках

удовлетворяют условиям прочности.

Проверяем условие прочности по касательным напряжениям в сечении Е. Для этого строим эпюру касательных напряжений по высоте сечения.

На поверхностях поясов τЕ=0.

На внутренних поверхностях поясов:

На поверхностях стенок, примыкающих к поясам:

На уровне нейтрального слоя Z:

Для выбранной стали [τ]=160мПа. Следовательно, условие прочности по касательным напряжениям выполнено с существенным запасом.

Заключение. Произведенные расчеты показывают, что выбранные параметры РО обеспечивают его работоспособность и удовлетворяют условиям прочности при воздействии учтенных внешних нагрузок. Имеющийся запас прочности может компенсировать действие неучтенных нагрузок (боковых сил, окручивающих моментов, динамических нагрузок и др.).




Комментарий:

Разработка рабочего органа экскаватора для планировочных работ


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы