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

Главная > Тех. дипломные работы > спец. техника
Название:
Модернизация землеройной машины с разработкой цепного оборудования для копания траншей

Тип: Дипломные работы
Категория: Тех. дипломные работы
Подкатегория: спец. техника

Цена:
0 грн



Подробное описание:

1. ОБОСНОВАНИЕ И ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ТЕМЫ
1.1 Основные положения и теоретические основы создания землеройной машины с цепными и роторными рабочими органами.
Универсальные землеройные машины с цепными и роторными рабочими органами обеспечивают отрывку как траншей, так и котлованов. Однако конструктивная производительность машины при отрывке траншей отличается от конструктивной производительности при отрывке котлованов. Рациональное соотношение этих продуктивностей обеспечивает эффективность применения универсальных машин.
Зависимость конструктивной производительности от вида выполняемых землеройных работ видная из выражения
(1.1)
где: ТР - время, необходимое на выполнение инженерной задачи (работы), ч; КВ.Т - коэффициент использования технического времени работы машины; QТР, QК - объем земляных работ по отрыванию траншей и котлованов соответственно, м3; Q - общий объем земляных работ, м3; , - конструктивная производительность, которая развивается машиной при отрывании траншей и котлованов соответственно.
Способ образования выемок в грунте шириной больше ширины рабочего органа можно считать наиболее эффективным, когда при относительно небольшой массе и размерах рабочего органа разрабатывается котлован шириной более 3,0 м. Кинематика перемещения рабочего органа для образования широкой выемки зависит в основном от конструкции его подвески - механизма перемещений рабочего органа. Конструкция подвески рабочего органа определяет профиль выемки, образованной рабочим органом.
За критерии при выборе конструктивного решения подвески рабочего органа принимаются необходимые размеры и форма выемок, которые подлежат отрыванию землеройной машиной, минимальное время на подготовку машины при изменении видов выполняемых ею землеройных работ. Оптимальным конструктивным решением подвески, которые удовлетворяют принятым критериям, можно считать такое, при котором необходимые профили выемок образуются основным грунторазрабатывающим рабочим органом.
Универсальность рабочего органа (рис. 1.1, а) достигается поперечным перемещением его по направляющим базовой машины. Ширина котлована определяется сдвигом рабочего органа от продольной оси машины:
В = 2у + bP, (1.2)
где в - сдвиг рабочего органа от исходного положения, м; bP - ширина рабочего органа, м.

Рис. 1.1 Схемы перемещения рабочего органа по направляющим базовой машины: а - с одной секцией; б - с двумя секциями.

Боковые усилия Рб, Мб, что действуют на базовую машину, можно уменьшить путем применения двухсекционной конструкции рабочего органа (рис. 1.1, б). Секции при отрывании котлована перемещаются во взаимно противоположных направлениях. Ширина котлована, образованного двумя секциями рабочего органа:
В = 2(у + bР) + а, (1.3)
где а - расстояние между секциями рабочего органа в исходном положении, м.
Основными недостатками этих схем есть трудность образования котлована шириной больше ширины базовой машины, сложность конструкции механизма поперечных перемещений и силового привода рабочего органа. Для формирования трапециевидного профиля выемки основной рабочий орган должен быть дополнен откосообразователями.
По схеме машины ПЗМ-2 (рис.1.2, а) рабочий орган совершает качание относительно шарнира базовой машины. Ширина, форма поперечного разреза выемки зависят от угла наклона рабочего органа в забое и угла поворота его относительно шарнира базовой машины. На (рис. 1.2, б), обозначенные: RП - радиус подвески рабочего органа; hп - высота подвески рабочего органа; Н - максимальная глубина выемки; Hі - текущее значение глубины выемки; φН - угол наклона рабочего органа в забое; αк - угол поворота (отклонение) рабочего органа; В - ширина выемки; bр - ширина рабочего органа; Rі, rі - расстояния от оси качания О-О1 к точкам А рабочего органа. Текущее значение радиуса качания
Ri = RП + (Hi+hП)ctgН, (1.4)
При углах наклона рабочего органа φН < - ширина выемки:
B = 2Ri sinαк + bP cos αк, (1.5)
или с учетом радиуса Rі:
Bi = 2[RП + (Hi+hП)ctgН]•sinαк + bP cos αк, (1.6)

Рис.1.2 Схемы подвески рабочего органа на шарнире базовой машины (а) и варианты положения рабочего органа в забое (б).
Размеры выемки по дну и по верху соответственно определяются по формуле при Hі =0 или Hі =H:
BB = 2(RП + +hПctgН)•sinαк + bP cos αк, (1.7)
BH = 2[RП + (H+hП)ctgН]•sinαк + bP cos αк, (1.8)
Из анализа этих зависимостей видно, что при Н < 90° ширина выемки по дну больше, чем по верху, поперечный перерез выемки образуется с неустойчивыми боковыми стенками. Для формирования профиля выемки в этом случае необходимая установка дополнительных рабочих органов, например торцевых фрез. Формирование трапециевидного сечения выемки обеспечивается при угле наклона рабочего органа, заключенного в пределах:
(1.9)
При jН = jП ширина выемки по дну равняется ширине рабочего органа. Образование наклона боковых стенок в этом случае осуществляется основным грунторазрабатывающим рабочим органом. Угол наклона боковых стенок для углов наклона рабочего органа j1 ... jП можно определить приблизительно по формуле:
(1.10)
После подстановки зависимостей уравнения примет вид:
(1.11)
Уравнение связывает угол наклона боковых стенок выемки с углами положения рабочего органа в забое. Изменение угла наклона рабочего органа от jН <900 до jН > 90° изменяет поперечный разрез выемки соответственно от неустойчивой формы к прямоугольной или трапециевидной. При дальнейшем увеличении угла наклона рабочего органа (jН >jП) образуется ступенчатое сечение выемки. Рабочий орган пересекает ось О - O1 на глубине Т (рис.1.3 б), определенной по формуле:
Т = RПctg(jН – 90°) — hП. (1.12)

Рис.1.3. Схемы работы двухсекционного цепного рабочего органа: а - с поперечным перемещением двух работающих секций; б - с поперечным перемещением одной секции при неработающей другой; в - без поперечного перемещения двух работающих секций; г - без поперечного перемещения одной секции при неработающей другой

Ширина выемки ниже точки О:
Bi = 2HictgН•sinαк + bP cos αк. (1.13)
Значение Hі заключено в пределах: 0HiH–Т.
При увеличении угла качания рабочего органа и при jН < 90 ширина выемки по дну становится больше ширины выемки по верху, и вследствие этого, как показывают расчеты, поворот рабочего органа более 20° нецелесообразный. Увеличение угла качания рабочего органа при jН 90° влияет на увеличение размеров выемки и угла наклона ее боковых стенок. При размерах подвески рабочего органа RП=1,5 м, hП= 0,4 м изменение угла качания с 30° до 60° увеличивает ширину котлована по верху в 1,5 раза, по низу - в 1,4 раза. Угол наклона боковых стенок выемки β = 68°.
Проведенный анализ определил перспективность компонования универсальной землеройной машины, которая имеет наклон рабочего органа в сторону забоя. Однако ширина выемки в этом случае уменьшается, а угол поворота рабочего органа ограничивается возможностью упора ковшовой рамы об забой в его крайнем, повернутом положении.
Предельный угол поворота рабочего органа:
(1.14)
где αК - расстояние от выступающей боковой режущей части ковша, к боковой стенке рамы, м; hP - высота ковшовой рамы, м.
Ширина выемки может быть увеличена путем применения двух секций (рис. 1.3), что делают взаимно противоположные перемещения с помощью механизма поперечных перемещений, установленного между ними, а максимальная ширина котлована:
Bi = 2[RП + (Hi+hП)ctgН]•sinαк + bP (1+cos αк) + α. (1.15)
Универсальность рабочего органа, выполненного по предложенной схеме, обеспечивает возможность отрывания:
- котлованов значительной ширины путем углубления секций и включение механизма поперечных перемещений (рис.1.3, а)
- траншей, плотным углублением одной секции (нерабочая секция находится в транспортном или полутранспортном положении) (рис.1.3, г);
- котлованов незначительной ширины углублением секций без включения механизма перемещеня (рис.1.3, в);
- котлованов путем углубления одной секции и включение механизма поперечных перемещений (рис.1.3, б). Расширение выемки происходит путем отсечения секции об стенку выемки. В этом случае на механизм поперечных перемещений монтируется опорная лыжа. Рабочая секция возвращается в исходное положение под действием разности боковых сил повернутого рабочего органа.
Во всех рассмотренных схемах необходимо применения дополнительных рабочих органов для формирования трапециевидного профиля выемки и увеличение угла качания рабочего органа.
Угол поворота рабочего органа практически не имеет ограничений, так как положение рабочего органа при поперечном перемещении может не изменяться. Его увеличение можно достичь применением рычажного механизма поперечных перемещений, схема которого показана на рис. 1.4. При расширении выемки рабочий орган или сохраняет свое продольное положение (рис.1.4, а), или дополнительно возвращается в сторону выемки на угол , формируя трапециевидный профиль траншеи или котлована (рис.1.4, б). Один из рычагов подвески может быть приводным.


Рис. 1.4. Схема линейных размеров.
Наклон боковых стенок β (рис. 1.4, в) траншеи и котлована зависит от расстояния l1, которая влияет на угол . Угол наклона боковой стенки β определяет соотношение:
tg β = tgctgjН. (1.16)
Приведенная схема подвески разрешает решить важную техническую задачу - возможность образования устойчивых боковых стенок выемки основным рабочим органом. Число секций рабочего органа определяется, в основном, граничными размерами котлована и боковыми усилиями, которые возникают на рабочем органе.
В случае образования выемки двумя секциями, которые образовывают взаимно противоположные движения, ширина котлована увеличивается.
В зависимости от нужного профиля выемки угол β можно в процессе работы изменить, например, путем перемещения шарниров звена b на базовой машине.
Ширина выемки по дну и по верху соответственно при разработке грунта одной секцией:
BH = 2Rsinα + bPcos – 2LP.Otg, (1.17)
BB = BH + 2Htgβ (1.18)
где R - длина приводного звена, м; bP - ширина секции рабочего органа, м; LP.O - проекция рабочего органа от оси ОО1, м; α - угол поворота приводного звена, град;  - угол поворота рабочего органа в горизонтальной плоскости, град.
Наибольшая ширина выемки отвечает  = 0, т.е. отрыванию выемки прямоугольного сечения. Тогда:
BH = 2Rsinα + bP. (1.19)
Отрывание траншеи осуществляется одной секцией. Если при отрывании котлована угол поворота рабочего органа  = 10 , то с учетом размеров траншеи и его профиля угол поворота рабочего органа  незначительно увеличивается и равняется 11. Угол поворота приводного звена уменьшается до 19°. Этот угол можно определить из равенства
. (1.20)
При отрывании котлована двумя секциями без включения механизма перемещений рабочий орган, в основном, статически уравновешен и боковые усилия, обычно передаваемые на базовую машину со стороны рабочего органа, незначительные. Это разрешает разрабатывать практически крепкие грунты без снижения производительности машины. Грунт в межсекционном пространстве может разрабатываться основным рабочим органом путем частичного перекрытия хода каждой секции.

Рис. 1.5. План скоростей цепного рабочего органа.
Кинематика универсального рабочего органа при отрывке траншеи и щелей описывается уравнениями кинематики рабочего органа продольного копания.
Отрывание выемки шире рабочего органа вырабатывается путем поперечного перемещения секции, при котором грунт разрабатывается передней и попеременно боковыми гранями ковшей. Толщина стружки, которая срезается, определяется соотношением скоростей и положением рабочего органа по ширине выемки.
Векторное уравнение абсолютной скорости имеет вид (рис. 1.5):
. (1.21)
где Vu= VK sin α - скорость перемещения рабочего органа в направлении подачи, м/с; Vц - скорость цепи, м/с; Vб= VK cos α - скорость бокового перемещения рабочего органа, м/с; VM - скорость движения машины, м/с.
Скорость приводного звена VK = R.
Так как угол поворота рабочего органа незначительный, то можно принять, что скорость бокового перемещения рабочего органа Vб и скорость качания верхней части рабочего органа для образования трапециевидного профиля котлована V для всех точек рабочего органа одинаковые.
Уравнение движения рабочего органа имеют вид:
X = VKcosαt; (1.22)
Y = VцsіnjНt; (1.23)
Z = (Vц cos jН + VM + VK sin α) t. (1.24)
Абсолютная скорость точки рабочего органа:
(1.25)
Максимальную скорость рабочий орган имеет при α = αmax, минимальную - в момент α = 0.
1.2 Основные направления и общие тенденции развития рабочих органов экскаватора.
Анализ развития землеройных машин и патентных материалов позволяет установить следующие основные тенденции в развитии рабочих органов:
– увеличение размеров соответственно повышению мощности машин;
– разделение на функциональные элементы и узлы в соответствии с особенностями процессов взаимодействия с грунтом;
– применение устройств, интенсифицирующих копание, транспортирование и разгрузку грунта;
– применение устройств, обеспечивающих оптимизацию параметров в процессе работы в зависимости от выполняемых операций; применение новых физических методов разрушения грунтов.
Общие тенденции развития конструкции экскаватора связаны с совершенствованием конструкции базовых машин экскаватора и РО. Наиболее важными из них являются:
– расширение типоразмерного ряда в направлении создания малогабаритных и тяжёлых машин;
– повышение удельной мощности при сравнительно небольшом увеличении массы;
– применение более прочных материалов, введение смазки, защитных устройств;
– снижение трудоёмкости технического обслуживания;
– улучшение условий труда за счёт снижения трудоёмкости управления машиной, уменьшение шума, вибраций, загазованности, запылённости;
– повышения безопасности работы оператора, благодаря внедрению защиты;
– создание тяжёлых экскаваторов на базе спаренных платформ;
– расширение номенклатуры экскаваторного оборудования (ковш с рыхлителем, сферические и полусферические РО);
– использование автоматических (дистанционных) систем управления РО;
– расширение области применения экскаватора путём использования сменного РО.

1.3. Анализ существующих конструкций (патентный обзор).
Рабочее оборудование землеройной машины.
Патент Украины № 98126408, опубликованный 15.02.2001, Бюл. № 1, 2001г. Авторы: Петренко Николай Николаевич, Василенко Федор Иванович, Марченко Константин Николаевич, Кировоградский институт сельскохозяйственного машиностроения "Рабочее оборудование землеройной машины".
Рабочее оборудование землеройной машины, которая содержит повод с установленными на его валах рабочими органами, механизм выдачи грунта, которое отличается тем, что рабочие органы размещены вертикально на валах привода, который выполнен как редуктор, установленный на раме с возможностью поворота в горизонтальной плоскости и перемещение в вертикальной плоскости, а механизм выдачи грунта состоит из винтовых поверхностей, размещенных на рабочих органах и кожухов.
Задача, которая решается изобретением, является повышение сменной производительности машины за счет совмещения операций по переналадке рабочего оборудования, соответственно, заданным размерам траншеи с основным рабочим процессом, обеспечение бесступенчатого варьирования ширины траншеи за счет изменения взаимного положения фрез в горизонтальной плоскости, глубины копания за счет возможности перемещения рабочих органов в вертикальной плоскости.
Поставленная задача решается тем, что рабочие органы размещены вертикально на валах привода, который выполнен как редуктор, установленный на раме с возможностью поворота в горизонтальной плоскости и перемещение в вертикальной плоскости, а механизм выдачи грунта состоит из винтовых поверхностей, размещенных на рабочих органах, и кожухов. Выполнение рабочих органов с подвижным приводом относительно рамы дает возможность приводить параметры рабочего оборудования к соответствию с заданными размерами траншеи.


Рис. 1.6. Рабочее оборудование землеройной машины.
Рабочее оборудование землеройной машины.
Патент Украины № 4777487/03, опубликованный 15.03.92. Бюл. № 10. Авторы: А.Ю. Ким, А.С. Мусапиров, В.В. Тарасов, Ф.А. Чеботарев, В.А. Ким и В.И. Зеленский. Целиноградский инженерно-строительный институт "Рабочее оборудование землеройной машины".

Рис.1.7. Рабочее оборудование землеройной машин.
Изобретение относится к рабочему оборудованию землеройных машин. Цель - снижение энергоемкости разрушения грунта и повышение производительности. Рабочее оборудование землеройная машина смонтировано на базовой машине и имеет параллельно расположенные режущий орган, транспортирующий орган и вибромолот 9 с клином 10. Режущий орган, выполнен, в нижней части, из прерывчатого шнека 4 с резцами, а в верхней - из секторных ножей 5, между которыми расположенные цилиндрические фрезы 6. Транспортирующий орган выполнен в виде шнека 1 с кожухом 2. Возвратно-поступательное перемещение вибромолота вырабатывается с помощью механизма, выполненного в виде гидроцилиндра и канатно-блочной системы. Приводом 7 приводится шнек 1 и режущий орган. При этом секторные ножи 5 делают послойную нарезку в забое горизонтальных канавок, а резцы шнека 4 срезают грунт у дна забоя. В период замедления происходит скол разрезанных пластов грунта клином 10, прикрепленным к вибромолоту 9, вращающиеся секторные ножи захватывают в забое разработанный грунт, который разрыхляются вращающимися цилиндрическими фрезами 6. Грунт проваливается в зону шнека 4 и потом поступает на шнек 1.
Траншеекопатель.
Авторское свидетельство №4931149/03, опубликованное 23.01.93. Бюл. №3. Авторы: А.Ю.Ким, В.И.Зеленский, В.А.Ким, А.М. Нуркиянов и М.Д.Бейсеков, Целиноградский инженерно-строительный институт "Траншеекопатель".
Суть изобретения: траншеекопатель имеет режущие рабочие органы, в виде вертикальных шнеков и транспортирующий орган с подвеской. Последний выполнен в виде шарнирного четырехзвенника, коромысло которого нижними концами шарнирно соединено с транспортирующим органом, а верхними, с гидроцилиндром, связан с верхней частью монтажной стойки, а с помощью рычага - с ее нижней частью. Другое коромысло связано с нижним концом подвижной стойки, подвешенной с помощью серьги к монтажной стойке. Один шнек имеет дисковую фрезу для подрезывания грунта в дне траншеи.
Конструкция траншеекопателя, отличается тем, что, с целью повышения производительности путем снижения сопротивления разрушения грунта клиновыми режущими рабочими органами, выполненными в виде вертикальных шнеков, один из которых, расположенный перед транспортирующим органом, снабжен дисковой фрезой для подрезания грунта у дна траншеи, а механизм подвески транспортирующего органа выполнен в виде шарнирного четырехзвенника, коромысла которого нижними концами шарнирно соединены с транспортирующим органом, а верхними, связан с верхней частью монтажной стойки, а с помощью рычага - с ее нижней частью, а другое связанное с нижним концом подвижной стойки, подвешенной с помощью серьги к монтажной раме.
Экскаваторное устройство для использования с тягачом.
Патент России № 95073158, опубликованный 16 10.2000, Бюл. N9 5. 2000г.
Авторы: Плхоуд Джек, "Джей мастенброк энд компани лимитед", GB

Рис. 1.8. Траншеекопатель.
Экскаваторное устройство, содержит тягач с оборудованием для рытья траншей, дно которого параллельно опорному устройству, при этом рабочее оборудование имеет множество режущих инструментов, которые в самом нижнем участке оборудования вращается по траектории, которая проходит вокруг вращающегося элемента, расположенного в нижней части, с целью разрушения грунта, причем оборудование имеет сенсорное устройство для выявления поступающих сигналов.
Рабочее оборудование, в котором средство для определения траектории движения за счет сенсорного оборудования содержит дугообразное направляющее устройство, которое имеет центр кривизны в области оси вращения режущего рабочего органа.
1.4. Характеристика разрабатываемой средой.
Грунтами называются горные породы, из которых состоят верхние слои земной коры. Обычно это верхний слой глубиной до 10м. Встречаются


Рис. 1.9. Экскаваторное устройство для использования с тягачом.

разнообразные грунтовые условия как по гранулометрическому составу (пески) глины, супеси, так и по влажности, плотности и температуре (талые или мерзлые).
По происхождению, состоянию и механической прочности фунты делятся на скальные, полускальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые.
Основными параметрами характеризующие состояние грунта являются его физико-механические свойства, а именно: гранулометрический состав, плотность, пористость, влажность, разрыхляемость, сжимаемость, прочность, сопротивление трению, абразивность, липкость, скорость распространения деформационных волн.
Плотность ρ (кг/м3)- отношение массы грунта к его объему.

Пористость - отношение объема пор ко всему объему грунта.
Влажность - отношение массы воды, заключенной в порах грунта, к массе твердых частиц грунта.
Разрыхляемость - способность грунта увеличиваться в объеме в процессе его разработки, и определяется коэффициентом:
Сжимаемость - способность под воздействием внешних нагрузок изменять свое строение на более компактное. Определяется модулем деформации.
Прочность - способность сопротивляться сжатию, сдвигу и разрыву.
Абразивность - свойство грунтов с частицами большей твердости изнашивать рабочие органы, элементы ходовых устройств землеройных машин.
Липкость - свойство грунтов прилипать к рабочим поверхностям элементов машин, взаимодействующих с ним.
Скорость распространения деформационных волн - определяет сопротивление динамическому разрушению.
Грунты разделяются па категории в зависимости от трудности их
разработки, т.е. плотности и наименованию.
Существует несколько видов классификаций грунтов, но наиболее распространенным является классификация, предложенная Л.П. Зелениным, основанная на использовании плотномера ДорНИИ.
Главная практическая цель изучения процесса резания грунтов - отыскать способы наименее энергоёмкого и наиболее производительного отделения грунтов от массива.
Внедряясь в грунт и двигаясь вперед, режущий клин отделяет его часть, называемую стружкой оставляет после себя прорезь. В процессе резания грунтов вследствие большого разнообразия свойств и состояния грунтов и сложной природы связей между частицами стружка может быть следующих видов: сливная (а), ступенчатая (б), элементная (б) и отрыва (г). На влажных пластичных глинистых грунтах чаще всего образуется сливная стружка (в виде сплошной ленты, гладкой со стороны резца и шероховатой, но почти без существенных неровностей на внешней поверхности), на супесчаных и глинистых грунт нормальной влажности - ступенчатая стружка (последовательные элементы стружки после отделения от массива соединяются вновь), на достаточно сухих и прочных – элементная (состоит из отдельных кусков материала) и на прочных хрупких скальных и мерзлых грунтах - стружка отрыва (несвязные между собой куски материала неправильной формы).

Рис. 1.10. - Виды стружек при резании грунтов:
а- сливная, б - ступенчатая, в- элементная, г - отрыва.
В зависимости от положения режущего инструмента в грунтовом массиве различают следующие разновидности резания: блокированное, с одной и двумя поверхностями бокового среза, полублокированное и свободное.

а) б) в) г) д)
Рис. 1.11. Разновидности резания с отделением стружки:
а - блокированное резание; б - резание с одной поверхностью бокового среза; в - резание с двумя поверхностями бокового среза; г - полусвободное резание; д - свободное резание.

В процессе блокированного резания грунт разрушается в пределах прорези, ширина которой на поверхности существенно больше ширины b ножа на некоторой глубине. Прорезь расширяется и ее боковые поверхности образуют с поверхностью массива определенный угол ν, зависящий от вида грунта и его состояния. Расширение грунтовой прорези в ее верхней части уменьшается по мере увеличения их пластичности.
При резании грунт разрушается в результате развития в нем сложного напряженного состояния, и этот процесс перед лобовой гранью ножа и по боковым расширениям прорези протекает по-разному. Сопротивление грунта разрушению в боковых расширениях прорези (здесь преобладают деформации отрыва и сдвига), отнесенное к единице площади их сечений, в 2-4 раза меньше, чем соответственное удельное лобовое сопротивление по ширине b ножа, где преобладают деформации сжатия и сдвига грунта.
Ю.А. Ветровым было установлено, что при резании грунта форма поперечного реза грунта принимает трапецеидальную форму (рис. 4), после чего он предложил учитывать при определении силы резания фактор пространственности.
Сила сопротивления при блокированном резании ножом простой формы, выведенная ученым, имеет вид:
Ρ = γ mсв bh+2mбок h2+2 mбок.ср h, (1.25)
где γ – коэффициент, учитывающий угол резания; mсв – удельная сила резания образующаяся в лобовой части прорези при угле резания α = 45 ; b и h – ширина и глубина резания; mбок – коэффициент, характеризующий силу возникающую при разрушении грунта в боковых частях прорези; mбок.ср – коэффициент, характеризующий удельную силу возникающую при срезе одним из боковых ножей грунта.

Рис. 1.12. Образование прорези, зоны действия составляющих сил резания при копании острым ножом.
При резании грунт разрушается в результате развития в нем сложного напряженного состояния, и этот процесс перед лобовой гранью ножа и по боковым расширениям прорези протекает по-разному. Сопротивление грунта разрушению в боковых расширениях прорези (здесь преобладают деформации отрыва и сдвига), отнесенное к единице площади их сечений, в 2-4 раза меньше, чем соответственное удельное лобовое сопротивление по ширине b ножа, где преобладают деформации сжатия и сдвига грунта.
Такие закономерности, как показывает опыт, сохраняются лишь до определенного соотношения между шириной и толщиной среза, соответствующего критической глубине hкр резания. При h> hкр (например, форма прорези АВС1D1ЕР) изменяется в основном только глубина центральной части прорези, а АВ и ЕF по верхней части практически не изменяются. Критической глубине резания, как правило, соответствует наименьшая энергоемкость резания, что должно учитываться при создании и эксплуатации
Было установлено:
– боковые расширения прорези возрастают пропорционально увеличению ширины ножа, но до определенных его размеров, и последующее увеличение не
приводит к увеличению боковых расширений прорези (рис. 1.13, а);
– объем грунта или зона разрушения, отделяемая от массива при резании ножом, увеличивается до определенной глубины, и дальнейшее заглубление ножа является не целесообразным, т. к. не приводит к увеличению отделяемой зоны (рис.1.13, б).
Большое влияние на сопротивление грунта резанию оказывают изнашивание режущего инструмента рабочих органов и затупление его. При разработке грунта изношенными рабочими органами на поверхности его затупления, форма и размеры которой обычно характеризуются размерами z, у и радиусом r, образуется нарост уплотненного грунта — ядро 1. Это ядро грунта перемещается вместе с рабочим органом, увеличивая радиус затупления, смятия грунта и сопротивление движению рабочего органа. Поверхность износа по задней грани режущего клина, характеризуемая размером у, составляет к траектории резания обычно отрицательный задний угол θ1 который может достигать 7…10°. Поэтому на площадке износа задней грани при движении режущего элемента возникают значительные дополнительные сопротивления
на смятие и уплотнение грунта по следу его движения.

Рис. 1.13. Изменения прорези и размеров боковых ее расширение:
а – при увеличении ширины ножа; б – при увеличении глубины резания.

1.5 Сила резания сложными ножами и ковшами, и их взаимодействие с грунтом.
Для расчета силы резания сложным ножом необходимо принимать во внимание взаимодействие составляющих ножей, проявляющееся в совмещении зон разрушения грунта каждым из них в отдельности. Соответствующим образом уменьшается суммарное сопротивление грунта. Поэтому сила резания сложным ножом обычно меньше суммы сил резания составляющими простыми ножами при их независимой работе.
Резание независимыми зубьями.
Независимыми названы зубья, у которых зоны разрушения грунта не совмещаются. Зубья работают независимо, если расстояния между ними:
. (1.26)
Сила резания рядом независимых зубьев равна сумме сил резания каждым из них в отдельности. При одинаковых для всех зубьев размерах среза сила резания рядом зубьев:
Р=nРз, (1.27)
где n - число зубьев в ряду,
Рз - сила резания одним зубом.
Резание взаимодействующими зубьями.
При заглублении зубьев на столько, что отношение аз/hз становится меньше , области разрушения грунта каждым из зубьев частично совмещается. Сила резания каждым из них уменьшается пропорционально площади совмещающихся частей сечения прорези. Сила резания каждым зубом внутри ряда равна:
, (1.28)
где Рз – сила резания зубом при независимой работе,
hз – высота сечения прорези в начале зоны совмещения:
, (1.29)
А у крайних зубьев прорезь совмещается только с одной стороны, поэтому сила резания для них будет равна:
, (1.30)
Таким образом, уменьшение сила резания для зубьев внутри ряда составляет , а для зубьев крайних в ряду: .
Сила резания всем рядом зубьев примет вид:
, (1.31)
Резание взаимодействующими зубьями в траншее с плоским дном.
В этом случае внешними ребрами крайних зубьев необходимо преодолевать сопротивления боковому срезу по всей глубине резания. Поэтому сила бокового среза с внешней стороны крайнего зуба достигает величины:
(1.32)
По сравнению с силой бокового среза при обычном блокированном резании увеличение равно
Суммарная сила резания всеми зубьями:
(1.33)
1.6. Предварительный анализ и характеристика модернизированного узла
При проектировании рабочего оборудование будем руководствуемся тем фактом, что основные узлы: ходовая часть, силовая установка, платформа, рабочий орган, элементы управления должны быть очень близкими к прототипу (рис. 1.14).

Рис. 1.14. Общий вид модернизированного экскаватора.

1.7 Цели дипломного проектирования
Из основ создания динамических машин можно сделать вывод, что основной задачей являются создание машины, которая выполняла бы операции быстро и четко. При отрывании траншей такая проблема существует. Неоднородность грунтового массива, изменение его физико-механических свойств во времени и просторные отрицательно влияют на технологичность процесса разработки котлованов в грунтах. Направлением развития динамических землеройных машин есть создания универсальной машины, которая бы объединяла движения разного рода и характера, а возможно и технологические процессы.
Анализ патентных данных показал, что альтернативной разработкой грунта является модульная разработка. Причем используются рабочие органы разного назначения и функционального исполнения.
Очевидным есть то, что конструкция цепного траншеекопателя с двумя подвижными цепями есть наиболее целесообразной.
С этой целью нами предложена конструкция цепного рабочего органа траншеекопателя со скребковыми грунтовыносными элементами, благодаря чему в рабочем органе объединяется разрушение грунту и его вынос из забоя и подачу его на метатель.
Целью работы является определение рациональных параметров РО экскаватора-траншеекопателя и разработка новой конструкции РО со скребковыми грунтовыносными элементами, которые имеют криволинейную форму. Данная модернизация позволяет повысить техническую производительность экскаватора-траншеекопателя.

2. ОБЩИЙ РАСЧЕТ ЭКСКАВАТОРА-ТРАНШЕЕКОПАТЕЛЯ.
2.1. Общий кинематический расчет динамической землеройной машины.
2.1.1. Определение центра масс машины.
При определении центра масс машины начало системы координат x, y, z принимаем в точке сечения проекции оси ведущих колес на опорную поверхность с вертикальной продольной плоскостью симметрии машины.
Ось машины x лежит на опорной поверхности и направлена в сторону кормы, ось z направлена вертикально вверх. Ось y направлена к правому борту машины.

Рис. 2.1. Определению центра массы машины.
В табл. 2.1 определено положения центра масс машины в рабочем положении при рытье котлована глубиной 0,8 м.
Таблица 2.1.
Центра масс машины в рабочем положении.
Название элементов m, кг x, м z, м
1 2 3 4
Базовый тягач
Экипаж 1 чел 25000
80 -3,200
-6,685 0,816
2,2
Базовый тягач с экипажем 25080 -3,211 0,82

Продолжение табл. 2.1
1 2 3 4
Рама РО 830 3,67 0,59
Цепь 1700 3,67 0,59
Натяжной вал 370 4,691 -0,32
Приводные валы 820 2,66 1,51
Фрезы 4 шт. 160 4,691 -0,32
Ферма 100 5,941 1,9
Рабочий орган с фрезами 4080 3,655 0,689
Корпус метателя 3800 2,2 1,85
Раздаточная коробка 1085 1,4 1,7
Раздаточный редуктор 355 2,52 1,5
Гидроцилиндры рабочего органа 300 2,75 2,95
Корпус метателя с узлами 5540 2,094 1,858
Рама промежуточная 670 0,63 1,3
Гидроцилиндры 80 1,05 0,88
Палец с трансмиссией 100 0,5 1,3
Рама промежуточная с узлами 850 0,654 1,26
Рама подъема
Гидроцилиндры перекоса 820
40 0,35
0,6 1,18
0,85
Рама подъема с узлами 860 0,362 1,126
Гидроцилиндры рабочего органа 400 -1,1 1,3
Рама подъема с узлами и гидроцилиндрами 1260 -0,102 1,181
Рабочее оборудование 11730 2,297 1,335
Продолжение табл. 2.1
1 2 3 4
Машина без экипажа в рабочем положении 36730 -1,445 0,982
Машина с экипажем в рабочем положении 36810 -1,445 0,985

В табл. 2.2 определено положения центра масс машины при транспортном положении рабочего оборудования.
Таблица 2.2
Центра масс машины в транспортном положении.
Название элементов m, кг x, м z, м
1 2 3 4
Базовый тягач 25080 -3,211 0,82
Рабочий орган с фрезами 4080 -2,23 3,96
Корпус метателя 5540 -0,82 3,38
Рама промежуточная 850 -0,02 1,99
Рама подъемная 1260 0,15 1,73
Машина с экипажем в транспортном положении 36810 -2,554 1,611
Перевод рабочего оборудования в транспортное положение.
Рассмотрим полутранспортное положение, которое отвечает началу перевода рабочего оборудования в транспортное положение гидроцилиндрами управления.

Таблица 2.3
Центра масс машины в полутранспортном положении.
Название элементов m, кг x, м z, м
Базовый тягач 25080 -3,211 0,82
Рабочий орган с фрезами 4080 2,83 2,86
Корпус метателя 5540 2,167 1,813
Рама промежуточная 850 0,654 1,260
Рама подъемная 1260 -0,102 1,181
Машина с экипажем в транспортном положении 36810 -1,536 1,218
Устойчивость машины
Транспортное положение:
Определим предельный статический угол спуска из условия продольной устойчивости машины:

где L = 3,91 м - расстояние от ведущей звездочки к первому опорному катку;
x = -2,554 м, z = 1,661 м - координаты центра массы машины в транспортном положении.
Определяем предельный статический угол косогора из условия поперечной устойчивости машины

где В = 2,65 г - колея базового тягача по серединам гусениц.
Полутранспортное положение.
Проверяем устойчивость машины в начале перевода рабочего оборудования в транспортное положение гидроцилиндрами укладки. Для этого определим предельный статический угол подъема из условия продольной устойчивости машины:
(2.1)
где L2 = -0,445м - расстояние от ведущей звездочки до 12- го опорного катка; x = -1,536м, z = 1,218м - координаты центра массы машины в полутранспортном положении.

Рис. 2.2. Схема действия сил тяжести от рабочего органа.
Нагрузка на опорные катки.
Транспортное положение.
Подвеска всех опорных катков жесткая.
Определяем центр жесткости катков (расстояние 12- го катка)
где L1 - расстояние от 1- го катка до 12- го; nк = 12 - количество катков.
Расстояние от ведущей звездочки к центру жесткости катков равна:
мм,
где 445 мм - расстояние от ведущей звездочки до 12- го катка.
Вес машины с экипажем в транспортном положении:
Н.
Координата центра веса машины в транспортном положении:
х = -2,554 м.
Так как центр масс машины смещен относительно центра жесткости, то на опорные катки действует момент равный:
М = GM(l0-x) = -361110(-2,1775+2,554) = 135960 Нм.
Поскольку центр масс машины в транспортном положении смещен к передней части машины, то при жесткой подвеске перебрасывания осуществляется относительно первого катка, а нагрузка на катки 1-12 подсчитываются по формуле:

где nк = 12 - количество опорных катков, L1 - расстояние 1-го катка до центра жесткости базовой машины.
Нагрузка на первый каток определяем по формуле:
R1 = 15046+4791•1,7325 = 23350 Н.
Таблица 2.4
Результаты расчета.
Номер катка L1, м R1, Н
1 1,7325 23350
2 1,4175 21840
3 1,1025 20330
4 0,7875 18820
5 0,4725 17310
6 0,1575 15800
7 0,1575 14290
8 0,4725 12780
9 0,7875 11270
10 1,1025 9760
11 1,4175 8250
12 1,7325 6750


Рис. 2.3. Определение нагрузок на ходовые катки.
Полутранспортное положение.
Определяем нагрузку на опорные катки в начале перевода рабочего оборудования в транспортное положение гидроцилиндрами укладки.
Координата центра масс машины в полутранспортном положении:
х = -1,536м
Перебрасывание возникает относительно 12- го катка.
Момент, действующий на опорные катки:
М = GM(l0-x) = 361110(-2,1775+1,536) = 231652 Нм.
Нагрузка на катки 1-12 рассчитываются по формуле:

где nк = 12 - количество опорных катков, L1 - расстояние 1-го катка до центра жесткости базовой машины.
Номинальный режим работы при рытье котлованов в не мерзлых грунтах.
В номинальном режиме работы в точках 22 и 23 на базовый тягач действуют усилия:
Х22=-259934 Н, Х23=-79016 Н, Z22=-95092 H, Z23=-177843 H.
Вес тягача без рабочего оборудования:
GT=-246030 H.

Таблица 2.5
Результаты расчетов.
Номер катка L1, м R1, Н
1 1,7325 900
2 1,4175 3470
3 1,1025 8050
4 0,7875 8620
5 0,4725 11190
6 0,1575 13760
7 0,1575 16330
8 0,4725 18910
9 0,7875 21470
10 1,1025 24040
11 1,4175 26620
12 1,7325 29190

Координата центра масс базового тягача:
xT=-3,211 м.
Момент от внешних сил относительно жесткости катков:
М = GM(l0-x) – (Z22+Z23)l0+(X22+X23)•1,33= 246030(3,211-2,1775) – =(95092+177843)2,1775 = 110760 Нм.
Перебрасывание возникает относительно 1- го катка.
Нагрузка на катки 1-12 рассчитываем по формуле:

Результаты вычислений нагрузок на катки в номинальном режиме работы приведены в табл. 2.6.
Среднее удельное давление на грунт под гусеницами машины в транспортном положении:
Н/м,
где l = 4485 мм - длина опорной поверхности гусеницы; b = 700 мм - ширина гусеницы.
Таблица 2.6
Результаты расчетов.
Номер катка L1, м R1, Н
1 1,7325 29300
2 1,4175 27150
3 1,1025 25930
4 0,7875 24700
5 0,4725 23470
6 0,1575 22240
7 0,1575 21010
8 0,4725 19780
9 0,7875 18550
10 1,1025 17320
11 1,4175 16090
12 1,7325 14860

2.1.2. Кинематический расчет повода цепного рабочего органа
Привод рабочего органа и метателя.
Кинематическая схема привода рабочего оборудования изображена на рис.2.4.
Частота вращения исходного вала двигателя А6VM500 в расчетах принята равной:
Общее передаточное отношение привода цепного рабочего органа равно:

где - передаточное отношение раздаточной коробки и раздаточного редуктора.
Частота вращения ведущих звездочек рабочего органа равна:

Круговая скорость звездочек:

где м - диаметр звездочки.
Частота вращения метателя равна:
при прямом вращении:

при обратном обращении

где - передаточные числа раздаточной коробки.
Круговая скорость метателя:
при прямом вращении:

при обратном вращении:

где м - диаметр метателя.
2.2. Производительность машины с выносящей способностью цепного рабочего органа и метателя.
Площадь балки, по которой перемещается грунт, двух рабочих органов равная
F = 2•0,555•0,18 = 0,1998 м2,
где 0,555 м - длина балки, 0,18 м - ширина балки.

Рис. 2.4. Кинематическая схема привода цепного траншеекопателя.
Скорость цепи при nе = 1800 мин-1 равная U = 1,728 м/с.
Производительность рабочего органа с выносящей способностью при коэффициенте разрыхления Кр = 1,25
м3/ч.
Определим виносну способность метача.
Частота обращения ротора метача n = 77,92 мин-1.
Объем грунта, что транспортируется одной лопаткой:
м3,
Производительность метателя с выносящей способностью:
м3/ч,
где za = 18 - количество лопаток, KП = 0,6 - коэффициент заполнения лопаток метателя, КР = 1,25 - коэффициент розрыхления грунта.
Таким образом, выносящая способность метателя обеспечивает транспортирование грунта из забоя.
2.3. Тягово-энергетический расчет.
2.3.1. Тяговый расчет.
Номинальное необходимое тяговое усилие определяем по результатам расчета:
Н
Максимальное тяговое усилие по 2- му случаю:
Н.
Таким образом, машина должна обеспечивать максимальное тяговое усилие Т = 196110 Н.
2.3.2. Расчет и построение характеристик двигателя.
Для построения тягово-энергетической характеристики машины выбираем систему координат, в левом квадранте которой строим внешнюю характеристику основных параметров двигателя в функции крутящего момента. Наиболее часто используются следующие зависимости параметров двигателя:
ne=f(Me), Ne=f(Me), Gt=f(Me), ge=f(Me). (2.2)
Для расчета и построения характеристик двигателя используются его данные по технической характеристики на номинальном режиме и следующие эмпирические зависимости:
-для дизелей на корректорной ветке характеристики:
Эксплуатационная мощность:
(Для примера будем вести расчеты на 1 передаче, для ne=900 об/мин).
(2.3)

Удельная затрата топлива:
(2.4)

- для дизелей на регуляторной ветке характеристики:
(Для примера будем вести расчеты на 1 передаче, для ne=1175 об/мин).
Эксплуатационная мощность:
(2.5)

Часовой расход топлива:
(2.6)

где Nн, nн - соответственно мощность и частота вращения вала двигателя на номинальном режиме; gен – удельный эффективный расход топлива на номинальном режиме; Nмах, nN - максимальная мощность двигателя и частота вращения, которое отвечает максимальной мощности; gеN - удельный расход топлива на режиме максимальной мощности; nx - расчетные частоты вращения двигателя; а, b, с, а1, b1, с1 - коэффициенты аппроксимации; Gтн, Gтхх- часовой расход топлива на номинале и холостом ходу.
Значение коэффициентов:
а=0,87, b=1,13, с=1,00, а1=1,55, b1=1,55, с1=1,00.
Часовой расход топлива определяется по формуле:
(2.7)

Крутящий момент двигателя:
(2.8)

Часовой расход топлива на режиме максимального холостого хода находим по графикам зависимости часового расхода топлива двигателя на максимальном холостом ходу от номинальной мощности двигателя.
Регуляторную характеристику двигателей строим учитывая наклон регуляторной ветки. Согласно техническим условиям на двигатели наклон регуляторной ветки находится в пределах 6...10 %; поэтому частоту вращения, которая отвечает максимальному холостому ходу nxх определяем из условия:
nxх=1,1•nн=1100•1,1=1200(об/мин).
Для режима работы двигателя на максимальном холостом ходу Nн=0; Me=0.
Для дизельных двигателей по данным зависимостями проводим расчеты на корректорной ветке характеристики в интервале частот вращения от nн через каждые 100...300 об/мин к частотам на 200..300 об/мин меньше частоты вращения, еще отвечает максимальному крутящему моменту.
По регуляторной характеристике для частот вращения от nн до nxх через каждые 10...20 об/мин определяем аналогично все параметры, которые заносим в таблицу 2.8.
2.3.3. Расчет и построение тяговой характеристики машины для заданных условий эксплуатации.
Для всех скоростных режимов работы на каждой передаче расчетного ряда последовательно рассчитываем:
1). Движущую силу:
(2.9)

где Me - крутящий момент двигателя для данного скоростного режима, Н/м; ітр - общее передаточное число трансмиссии на заданной передаче, η тр - к.п.д. трансмиссии; rк - радиус качения колеса, или звездочки, м.
2). Теоретическая скорость движения:
(2.10)

Для определения действительной скорости строим кривую буксования в зависимости от тягового усилия по относительной силе тяги р, которая определяется по формуле:
(2.11)

где φ=0,9 - коэффициент сцепления; λ=1 - коэффициент нагрузки ведущих частей;
Ркр=Рк-Рf – - усилие на крюке машины; G=176 кН - вес машины.
Получаем:

Таблица 2.7.
Коэффициент буксования.
Pк, Н p δ

0 0,000 0,000
25000 0,100 0,001
50000 0,300 0,080
75000 0,370 0,012
100000 0,530 0,023
125000 0,670 0,039
Тогда действительную скорость машины определим по зависимости:
(2.12)

3). Тяговая мощность:
(2.13)

4). Удельная затрата топлива;
(2.14)

5) Тяговый КПД:
(2.15)

Расчеты заносим в таблицу 2.8.

 

Таблица 2.8.
Данные расчета для построения тяговой диаграммы.
n, об/мин Mе, Нм Nе, кВт Gт, кг/ч Pк, Н Vт, м/с Vд, м/с Nт, кВт gт,г/кВт•ч ηтяг

1 передача iтр= 68,79
1200 0,00 0,00 6,70 0 4,01 4,01 0,00 52,00 0,00
1175 333,23 140,98 14,32 35699 3,93 3,91 38,82 368,94 0,30
1125 845,23 179,53 25,21 90551 3,76 3,70 92,99 271,10 0,72
1100 1118,69 238 30,65 119847 3,68 3,54 118,02 259,75 0,92
900 1258,66 198,57 26,84 134843 3,01 2,78 104,25 257,50 0,81
700 1324,67 147,06 22,37 141915 2,34 2,11 83,03 269,48 0,64
2 передача iтр= 59,2
1200 0,00 0,00 6,70 0 4,66 4,66 0,00 52,00 0,00
1175 333,23 140,98 14,32 30722 4,56 4,55 38,86 368,59 0,30
1125 845,23 179,53 25,21 77927 4,37 4,32 93,46 269,73 0,73
1100 1118,69 238 30,65 103139 4,27 4,17 119,61 256,29 0,93
900 1258,66 198,57 26,84 116044 3,50 3,39 109,43 245,30 0,85
700 1324,67 147,06 22,37 122130 2,72 2,62 88,75 252,11 0,69
3 передача iтр= 51,18
1200 0,00 0,00 6,70 0 5,39 5,39 0,00 52,00 0,00
1175 333,23 140,98 14,32 26560 5,28 5,27 38,89 368,30 0,30
1125 845,23 179,53 25,21 67370 5,06 5,00 93,65 269,19 0,73
1100 1118,69 238 30,65 89167 4,94 4,86 120,46 254,47 0,94
900 1258,66 198,57 26,84 100324 4,04 3,96 110,22 243,55 0,86
700 1324,67 147,06 22,37 105585 3,15 3,07 90,04 248,50 0,70

2.3.4. Тягово-энергетическая характеристика.
Тягово-энергетическая характеристика позволяет рассчитать оптимальные режимы работы самоходных машин и агрегатов и определить взаимосвязь между тягово-скоростными возможностями, показателями двигателя, сопротивлением рабочих органов, топливной экономичностью и производительностью машины.
С помощью этих характеристик можно также провести оценку на разных передачах таких показателей как максимальная тяговая мощность, оптимальная рабочая скорость, сила тяги при максимальной тяговой мощности, максимальная сила тяги на низшей передаче, скорость холостого хода, перепад между скоростями поступательного движения при максимальной тяговой мощности, буксование, способность машины одолевать кратковременные перегрузки без перехода на низшую передачу, характер изменения максимальных значений тяговой мощности и др.
Тягово-энергетическую характеристику машины строим на основе тяговой характеристики, используя два нижних квадранта.
В нижнем правом квадранте строим характеристику рабочей среды при постоянном значении удельного сопротивления на рабочем органе от силы тяги машины. При фиксированных значениях удельного сопротивления К исходя из зависимости:
Рк=Fст•K откуда Fст=Рк/K (2.16)
Для этого вниз по оси ординат наносим шкалу значений параметра, а осью абсцисс служит шкала значений Рк, из тяговой характеристики. При фиксированных значениях удельного сопротивления зависимость имеет линейный вид, который имеет начало линий в точке сечения осей координат, поэтому дополнительно определим значение параметра при одном значении Рк, и нанесем найденные значения на график, соединив полученные точки с началом координат. Построение лучевой номограммы выполняем, задаваясь разными значениями удельного сопротивления K с таким расчетом, чтобы охватить все возможные условия работы машины.
В левом нижнем квадранте системы координат строим номограмму для определения технической производительности машины при разных рабочих скоростях. Для построения этой номограммы используем по оси ординат шкалу параметра для правого нижнего квадранта, а по оси абсцисс - наносим шкалу производительности влево от начала координат. Для построения используем зависимость:
Пт=F•Vp (2.17)
где Vp - рабочая скорость.
Задаваясь разными значениями рабочей скорости из возможного диапазона строим номограмму аналогично предыдущий. Она представляет собой пучок прямых, которые выходят с начала координат.
В том же квадранте вниз по оси ординат наносим шкалу удельной затраты топлива:
gП=Gт/Пт, (2.18)
и в координатах Пт, gП строим кривые теоретической потери топлива на единицу производительности машины в зависимости от часовой затраты топлива Gт.
Для определения эксплуатационной производительности, которая определяется зависимостью:
Пе= Пт•Кв, (2.19)
где Кв - коэффициент использования машины по времени, необходимо построить дополнительную номограмму в левом нижнем квадранте по такому же способу.
Задаваясь определенным значением технической производительности Пт, откладываем данную точку на шкале Пт.
Задаемся наименьшим возможным значением коэффициента использования машины по времени Кв, для данной машины и находим для заданной технической производительности эксплуатационную производительность при заданном наименьшем значении Кв. Полученное значение эксплуатационной производительности откладываем на шкале производительности и через эту точку проводим вниз прямую перпендикулярную к оси абсцисс. На этой прямой откладываем произвольный отрезок, а тогда полученную точку соединяем прямой с точкой, которая отвечает технической производительности на оси абсцисс. Полученный отрезок разбиваем равномерной шкалой от Кв=1 до 0,7, что отвечает минимальным выбранным значениям. После этого соединяем точки шкалы с новым началом координат и, в конце концов, через разделители шкалы производительности проводим прямые параллельные наклонному отрезку.

Рис. 2.5. Тягово-энергетическая характеристика базовой машины.

3. РАЗРАБОТКА РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ С ТРАПЕЦИЕВИДНЫМ СКРЕБКОВЫМ ЭЛЕМЕНТОМ.
Модернизированный рабочий орган, оснащен скребковыми грунтовыносными элементами, навешивается на базовую машину, как комплект спаренного оборудования, в состав которого входит: механизмы управления, привод и рабочее оборудование (рис. 3.1).

Рис. 3.1 Цепной траншеекопатель с трапециевидным скребковым элементом.
Для утверждения верного пути модернизации произведем расчет основных параметров РО и спроектируем его, а также механизм его управления.
3.1. Силовой расчет цепного рабочего органа.
Характеристики грунта: граница прочности при динамической нагрузке д= 0,43 МПа; динамический модуль деформации Eд= 4,3 Мпа; плотность = 1860 кг/м3; коэффициент Пуансона = 0,25. Угол внутреннего трения, внешнего трения и природного откоса принимаются равными между собой и равняют 32°. Скорость движения базовой машины Vп= 0,83 м/с. Глубина резания h= 0,8 м.
3.1.1. Расчет цепного рабочего органа
Суммарная скорость:
Скорость распространения в грунте волн деформаций:


Рис. 3.2. Зависимость коэффициента от угла резания d
Относительная динамическая деформация грунта:

Удельное динамическое сопротивление грунту разрушению:

Площадь контакта ножа цепи с грунтом:
,
где: Kh=0,65 - коэффициент, учитывающий высоту контактной поверхности отвала, при угле резания 90°.
При одновременном контакте зубьев цепи с грунтом получаем:

Сила сопротивления грунту разрушению:

где: Ка= 1 - коэффициент, который учитывает угол заострения рабочего органа.

Рис. 3.3. Зависимость коэффициента Ka от угла резания d.

Энергоемкость разработки грунта:

где: - площадь разреза контакта грунта с зубьями.
Удельная производительность разработки грунта цепным рабочим органом:

3.1.2. Расчет сил резания боковой фрезой.
Разработка грунта рабочим органом при копании траншеи состоит из резание, обрушение грунта с одновременной его экскавацией. Сначала рассчитываем силы резания режущими элементами.
Определяем скорость распространения продольных волн деформаций:
(3.1)
где Е - динамический модуль упругости; Е = 14,5 Мпа;
 - коэффициент Пуассона;  = 0,28;
 - плотность грунта;  = 1590 кг/м3;

Определяем линейную скорость вращения рабочего органа для разных диаметров расположения кругов зубьев:
, (3.2)
где Rі - радиус соответствующего круга расположения резальных элементов, выбираем конструктивно, начиная с наибольшего: R1 = 0,36м; R2 = 0,29м; R3 = 0,24м; R4 = 0,2м; R5 = 0,17м;
; ;
;
;
.
Определяем удельное сопротивление грунта динамическому разрушению; конструктивно принимаем, что наибольший круг резания (рис. 3.4) расположен таким образом, что его зубья работают только на отбрасывание разработанного грунта за границы траншеи:
(3.3)
где Vокр - линейная скорость обращения рабочего органа, Vокр = 17 м/с;
 - граница прочности при динамической нагрузке,  = 0,14 Мпа;
 - относительная динамическая деформация,  = 0,01;
;
;
;
.
3.1.3. Рассчитываем приведенную глубину резания.
Для расчета приведенной глубины резания используем упрощенную методику расчета. В проектируемом рабочем органе благодаря высокой скорости вращения, скоростью перемещения, в расчетах можно пренебрегать, что значительно упростит расчет.
Процесс разрушения плотной среды характеризуется геометрическими и кинематическими параметрами резания, а также физико-механическими свойствами среды. Максимальная глубина резания также определяется геометрическими и кинематическими параметрами процесса.
Вследствие того, что между силой резания Р и площадью контакта S существует линейная зависимость (а также учитывая, что VП<<R), приведенную глубину резания на соответствующем круге резания, при конкретных соединениях всех параметров процесса определим из условия:
(3.4)
где lp - длина дуги резания; l - текущее значение длины дуги резания.

Рис. 3.4. Боковая фреза.
Учитывая то, что lp = р R, где R - соответствующий радиус рабочего органа и VП << R можно записать:
(3.5)
где  - текущее значение угла дуги резания; р - угол дуги резания;
h - текущее значение глубины на круге резания;  - угловая скорость рабочего органа; VП - скорость подачи;
или:
(3.6)
Интегрируя, получим:
(3.7)
Учитывая, что угол р =1800 і sinр = 0 а cosр = -1 а также учитывая разные значения угловых скоростей на разных кругах резания, расчетная формула получит вид:
(3.8)
где VП - скорость подачи (перемещение базового трактора); принимаем из технической характеристики VП = 0,7 м/с .
Получим:

Определяем расчетную глубину резания:
(3.9)
где kр - коэффициент зависимости глубины резания от угла резания p (а также угла ; = 1,14...1,16; принимаем = 1,15;
 - угол поворота резальных элементов в забое, отсчитывая от нижней точки; принимаем конструктивно.
Получим:
;
;
;
.

Рис. 3.5. Схема для определения приведенной глубины резания.
Определяем среднюю площадь контакта одного режущего элемента с грунтом:
(3.10)
где - коэффициент глубины резания (отношение высоты контакта режущего элемента с грунтом к глубине резания) = 0,38...0,69; принимаем = 0,47 ;
b - ширина резальных элементов; принимаем b = 80 мм = 0,08м .
Подставив, получим:
;
;
;


Рис. 3.6. Зависимость коэффициента от угла резания .
Определяем максимальную касательную силу резания, которая действует на один режущий элемент, по формуле:
(3.11)
где K - коэффициент обострения резального элемента; принимаем K=1,76 .
Получаем:
;
;
;
.

Рис 3.7. Зависимость коэффициента K от угла резания  .
3.1.4. Силовой расчет цепи.
Определение внешних сил, которые действуют на рабочее оборудование.
Определяем усилие, которые действуют на цепной рабочий орган при разработке траншей в номинальном режиме работы.
Угол наклона рабочего органа к горизонту α =42 .
Номинальный режим работы отвечает разработке грунтов ІІІ-ІV категорий при скорости движения машины Vм = 100 м/ч.
На 2-й вал зубчатого зацепления раздаточного редуктора поступает момент МР = 4055 Нм.
Номинальное касательное усилие в цепи секции рабочего органа:

где z4, z3 - число зубьев цилиндрической передачи редуктора, ηр = 0,98 ηц =0,85 - КПД цилиндрического зубчатого зацепления, D=0,3655м - делительный диаметр ведущей звездочки.
Нормальное усилие в цепи рабочего органа:

Максимальный режим работы отвечает максимальному крутящему моменту на вале гидромотора:

Максимальное касательное усилие, возникающее в цепи секции рабочего органа:

где Мmax = 10247 Нм - момент на 2- м валу цилиндрического зубчатого зацепления раздаточного редуктора при максимальном режиме нагрузки.
Нормальное усилие в цепи рабочего органа:

На основе опыта создания и эксплуатации котлованных машин с качающимся цепным рабочим органом боковое усилие на фрезах принимается постоянным для всех расчетных случаев Ру = 14715 Н.
Определим нагрузку на секции рабочего органа в начале заглубления.
Усилие прижимания каждой секции рабочего органа определяем из условия реализации полной силы гидроцилиндров рабочего органа диаметром 160 мм при максимальном давлении в гидросистемы 25 Мпа.
где Рn = 477520 Н - усилие на штоке гидроцилиндра диаметром 160 мм при давлении 25 Мпа в поршневой пустоте; = 20010 Н - сила веса одной секции рабочего органа.
В таблице 3.1 приведены названия и нумерация звеньев рабочего оборудования и массы и силы некоторых звеньев. Масса вторых звеньев мала и включена в силы секций рабочего органа, корпуса метателя, рамы подъема.
Таблица 3.1
Обозначения рабочего оборудования
Название звена Номер звена Номер точки прикладывания массы m, кг G, Н
Левая секция рабочего органа 1 5 2040 20010
Правая секция рабочего органа 3 6 2040 20010
Левый приводной вал 2 – – –
Правый приводной вал 4 – – –
Левый гидроцилиндр рабочего органа 5 – – –
Правый гидроцилиндр рабочего органа 6 – – –
Корпус метателя 7 15 5540 54350
Промежуточная рама 8 – 850 8340
Гидроцилиндр перекоса 9 – – –
Правый гидроцилиндр качания 10 – – –
Левый гидроцилиндр качания 11 – – –
Рама подъема 12 20 860 8440
Левый гидроцилиндр составления 13 – – –
Правый гидроцилиндр составления 14 – – –
3.2. Расчет натяжного устройства и фрез.
Номинальный крутящий момент на выходе из редуктора рабочего органа:
Н/м,
где = 10247 Нм - максимальный крутящий момент на 2- м валу раздаточного редуктора, η = 0,98 - КПД цилиндрической пары раздаточного редуктора, і = Z4/Z3=54/13=4,154 -передаточное отношение цилиндрической пары раздаточного редуктора.
Номинальный крутящий момент на выходе из раздаточного редуктора:
Нм,
где = 4055 Нм - номинальный крутящий момент на 2- м валу раздаточного редуктора.
Частота вращения выходного вала раздаточного редуктора:
мин-1.
Максимальный крутящий момент на средней звездочке натяжного вала одной секции рабочего органа:
Нм,
где і = Z2/Z1=12/9=1,333 и η = 0,85 - передаточное отношение цепной передачи и КПД цепи.
Максимальный крутящий момент на фрезе равен:
Н/м
Номинальный крутящий момент на трех звездочках натяжного вала (рис. 3.8):
Н/м,
где К1 = 0,5 - коэффициент распределения нагрузки между секциями рабочего органа, К2 = 0,4 - коэффициент, учитывающий часть нагрузки, идущей на звездочки при распределении нагрузки между звездочками и фрезой.
Номинальный крутящий момент на фрезе секции рабочего органа:
Н/м,
где К3 = 0,6 - коэффициент, учитывающий часть нагрузки идущей на фрезу при распределении ее между звездочками и фрезой.

Рис. 3.8. Натяжное устройство.
Частота вращения натяжного вала и фрезы:
мин-1.
Первый случай.
Номинальный момент распределен поровну между тремя звездочками, на фрезе реализуется номинальный крутящий момент.
Номинальное круговое усилие на каждой из трех звездочек равно:
Н,
где D = 0,483 м - диаметр делительного круга ведомой звездочки.
Номинальное круговое усилие на фрезе:
Н,
Dф = 0,94 м - диаметр фрезы.
Второй случай.
Средняя звездочка нагружена максимальным крутящим моментом, а фреза разгружена.
Максимальное круговое усилие на средней звездочке равно:
Н.
Третий случай.
Фреза нагружена максимальным крутящим моментом.
Максимальное усилие на фрезе:
Н.
Круговая сила направлена перпендикулярно продольной оси рамы рабочего органа, из-за этого ее влияние на величину боковой силы практически отсутствующее.
Предварительное натяжение цепи:
Н,
где q - масса единицы длины цепи,
Н/м,
m = 810 кг - масса цепи, l = 6,75 -длина цепи, Kf = 4 - коэффициент провисания при расположении звеньев от 40 до 60 градусов, а = 2,649 м - расстояние между осями ведущих и ведомых звездочек.
Суммарные силы, которые действуют на каждую звездочку с учетом натяжения цепи.
при максимальном режиме:
Н;
при номинальном режиме:
Н.
Проектируем усилие, которые действуют на ведомую звездочку, в направление оси координат рамы рабочего органа.
При работе в максимальном режиме усилия на звездочках равны:
Н,
Н.
При работе в номинальном режиме усилия на звездочках равны:
Н,
Н.
Проекции усилия натяжения цепи равны:
Н,
Н.
На основе опыта создания и эксплуатации котлованных машин с качающимся рабочим органом боковое усилие на фрезах принимается постоянным для всех расчетных случаев.
3.3. Расчет гидросистемы привода рабочего органа динамической землеройной машины.
3.3.1. Расчет гидроцилиндров привода
Для повода гидроцилиндров рабочего оборудования на машине установлен гидронасос A11V060DRS/10L-NZC12N00, рабочий объем которого равен:

Частота обращения исходного вала насосу nн = 2680 хв-1.
Подача рабочей жидкости от гидронасоса к гидроцилиндрам регулируется регулированием секций распределителя. Она равна:
- к двум гидроцилиндрам рабочего органа:
- к двум гидроцилиндрам укладки рабочего органа:
- к двум гидроцилиндрам перемещения рабочего органа:
Скорости движения и втягивание штоков гидроцилиндров рабочего органа и гидроцилиндров составления рабочего органа находим по формулам:
(3.12)
где - объемный КПД гидроагрегатов, установленных в магистралях,
ац = 2 – количество параллельно работающих гидроцилиндров,
Fц - площадь поршневой полости гидроцилиндра.
Продолжительность выдвижения и втягивание штоков:
(3.13)
где - полный ход гидроцилиндров.
Параметры гидроцилиндров приведены в таблице 3.3, а их кинематические данные - в табл. 3.4.
Таблица 3.3.
Параметры гидроцилиндров
Название Диаметр, м Площадь поршня, м2 Ход, м
цилиндра штока безштоковой
полости штоковой полости
Гидроцилиндры рабочего органа 0,16 0,09 0,0201 0,0137 0,9
Гидроцилиндры составления 0,16 0,09 0,0201 0,0132 1,4


Таблица 3.4
Рабочие параметры
Название Скорость, м/с Продолжительность, с
выдвижение втягивание выдвижение втягивание
Гидроцилиндры рабочего органа 0,023 0,034 39 27
Гидроцилиндры составления 0,048 0,07 29 20

Суммарная продолжительность перевода рабочего оборудования из транспортного положения в рабочее:

из рабочего положения в транспортное:

Частота качания рабочего органа выполняется двумя гидроцилиндрами диаметром 100 мм со штоками диаметром 56 мм.
Площадь поршневой и штоковой полости поршня:
Fп = 0,00785 м2, Fш = 0,00539 м2.
Ход штоков гидроцилиндров Sц = 0,25 м.
Средняя скорость выдвижения и втягивание штоков равна:

Продолжительность полного качания:

При угле качания α = 37/0,646 рад - частота качания составит:

Определение полезной мощности:

где Nд = 250 кВт - мощность базового двигателя (дизеля);
ηпр.р.о = 0,45...0,57 - КПД привода и рабочего оборудования.
Полезную мощность распределяют между отдельными ВМ, принимая при этом такие предположения:
- механизмы выполняющие главные технологические операции, потребляют 100% полезной мощности если одновременно с ними не работают другие механизмы, 70% мощности, если одновременно с ними работают механизмы, которые выполняют вспомогательные операции;
- механизмы выполняющие вспомогательные операции, потребляют 30% полезной мощности независимо от того работают они одновременно с главным механизмом или нет;
- если одновременно работают несколько механизмов, которые выполняют вспомогательные операции, то они вместе потребляют 30% полезной мощности которая равномерно распределяется на эти механизмы;
- мощность потребляемая любым механизмом с гидроприводом приложенная непосредственно к штокам гидроцилиндров или к валу гидромотора.
Таким образом, имеем следующее распределение мощностей: 70% (Nр.о=92,75 кВт) мощности тратится на привод цепного рабочего органа машины и 30% (N = 39,75 кВт) на перемещение машины и привод фрезерного рабочего органа.
Определение мощности NН привода насоса по максимальному значению суммы всех мощностей одновременно работающих гидродвигателей подключенных с помощью насоса:
(3.14)
где , - мощность одновременно работающих гидроцилиндров и гидромоторов кВт; ηгм.н = 0,90; ηгм.м = 0,93; ηгм.ц = 0,95 соответственно КПД гидромеханического насоса, гидромотора, гидроцилиндра.

Так как у нас регулированные насосы, то нам нужно мощность привода уменьшить на диапазон регулирования подачи насоса .

За мощностью привода выбираем номинальное рабочее давление гидросистемы Р=25Мпа [14].
Необходимая подача насоса:

где Nн - мощность привода насоса, кВт, Рн - номинальное давление в гидросистеме Мпа.
По известному значению мощности Nн, рабочего давления Рн подачи QН выбираем насос для гидропривода машины. Насос 250А-20, nн = 960 об/мин., QН = 3,33 л/с.
При выборе количества и типа насосов учитывались такие практические рекомендации:
- в гидроприводе подъемно-транспортных строительных и дорожных машин часто используют шестеренные и аксиально-поршневіе насосы, гидромоторы пластинчатые и радиально-поршневые насосы;
- в гидросистемах легкого и среднего режимов работы целесообразно применять шестеренные насосы, а для тяжелого и весьма тяжелого режимов радиально-поршневые;
- радиально-поршневые насосы сравнительно с шестеренными насосами имеют более высокий объемный КПД при низких температурах и низший при высоких;
- использование больше двух насосов, питающих одну напорную гидролинию не рекомендуется.
Уточнение частоты вращения вала насоса, необходимую для обеспечения нужной подачи об/мин.:

где Z= 2 - количество насосов данной гидролинии qн= 20 - рабочий объем насоса см3/об; ηоб.н = 0,94 - объемный КПД насоса.
Определение передаточного отношения между валом отбора мощности базового двигателя и валом насоса:

3.3.2. Расчет трубопроводов гидропривода
Важным элементом гидропривода есть трубопроводы, предназначенные для передачи энергии от насоса до гидродвигателей и для соединения гидроагрегатов между собой. По назначению трубопроводы разделяют на напорные, всасывающие, сливные и дренажные, по конструктивным признаками - на жесткие (металлические трубы) и гибкие (резиновые, резинометалические шланги) Жесткие трубопроводы изготовляют из стальных (сталь 10 или 20) бесшовных гарячекатаных (ГОСТ 8732-78) и холоднотянутых (ГОСТ 8734-75) труб. Гибкие (эластичные) трубопроводы (рукава) используют для передачи потока жидкости между звеньями со взаимным перемещением, а также для компенсации неточностей изготовления и облегчение сборки. В гидросистемах трубы и рукава соединены между собой с помощью унифицированной присоединительной арматур (штуцеров, тройников и т.п.).
Внутренний диаметр трубы, мм:

где Qн - подача насоса, л/мин; V - скорость потока жидкости, м/с.
Плоскость поперечного сечения трубы, см2:

Скорость потока рабочей жидкости выбираем в зависимости от назначения трубопровода, давления в гидросистеме и условий, а также эксплуатации.
Толщину стенки металлического трубопровода определяем из условия устойчивости, мм

где Рн - номинальное давление МПа, [σр] = 140 МН/м2 - допустимое напряжение растяжения стали 20.
Уточняем согласно ГОСТ 8734-75 диаметр и толщину стенок трубопроводов: выбираем трубопровод с условным проходом Dу=32мм, δ=6мм.
Минимальный диаметр дренажных линий должен быть 8...10 мм Безкавитационную работу насосов можно обеспечить увеличениям диаметров и уменьшением длины всасывающиго трубопровода, расположением гидробака выше всасывающей линии насоса, а также с помощью других средств [11].
Расчет затрат давления в гидросистеме необходимый для определения КПД гидропривода, выбора геометрических размеров, для установления трудоспособности гидропривода при низких температурах. Гидросистема считается оптимально спроектированной, если затраты не превышают 6% номинального давления насосов.
Максимальная температура рабочей жидкости tmах = 200С.
Общие затраты давления могут быть определенные как сумма затрат в отдельных элементах данной гидросистемы.
(3.15)
где - суммарные дорожные затраты давления на прямолинейных участках трубопроводов; - суммарные местные затраты давления в сгибах трубопроводов штуцеров, переходниках, тройниках и т.п., - суммарные затраты давления в гидроагрегатах (распределителях, клапанах, фильтрах и т п).
Затраты давления рассчитываем в такой последовательности. Разделяем гидросистему на участки, каждая из которых имеет одинаковые скорости потока жидкости и диаметры трубопроводов. Определяем суммарные затраты давления в гидролинии цилиндра на линии:
Всасывания:
, (3.16)
Напорной:
(3.17)
Сливной:
(3.18)
где , - дорожные и местные затраты давления в разных участках гидросистемы, кПа; , , - затраты давления в распределителе, распределителе потока, фильтре и обратном клапане, кПа.
Дорожные затраты давления жидкости, связанные с ее трением об стенки трубопроводов, кПа:
, (3.19)
где λ - гидравлический коэффициент трения, l и d - соответственно длина и внутренние диаметры трубопровода на данном участке, м, ρ - плотность жидкости, кг/м3, V - скорость потока жидкости, м/с.
Гидравлический коэффициент трения жидкости зависит от числа Рейнольдса и при режиме:
ламинарном: λ = 75/Rе (3.20)
турбулентном: λ = 0,3146 Rе-0,25 (3.21)
Ламинарному режиму течения жидкости в трубопроводах круглого поперечного сечения отвечают числа Рейнольдса Rе2200...2300 турбулентному режиму Rе > 2200...2300.
Для трубопроводов круглого сечения:
(3.22)
где V - скорость потока жидкости, м/с, d - диаметр трубопровода, м, ν - кинематическая вязкость рабочей жидкости м2/с.

Режим течения жидкости в трубопроводах - ламинарный.
Гидравлический коэффициент трения жидкости:
.
Дорожные потери давления жидкости:




Местные затраты давления в гидросистеме, кПа
(3.23)
где ξ - коэффициент местных сопротивлений.
ΔРМН = 2,447575,
,
.
ΔРР1/С =60Па, ΔРР2 = 60 кПа, ΔРР1 = 30 кПа, ΔРЗК = 20 кПа.
Суммарные затраты давления в гидролинии цилиндра на линии, кПа:
Всасывающей:
,
Напорной:
сливной:

3.3.3. Определение КПД гидравлического привода РО.
Следующим этапом расчета І проектирование гидропривода есть определения его КПД. Для оптимально разработанной гидросистемы полный (общий) КПД определяется в пределах ηзаг = 0,6...0,7 как произведение гидравлического, механическое и объемного КПД.
(3.24)
Гидравлический КПД рассчитываем по суммарным затратам давления в гидроприводе:
(3.25)
где Рн - номинальное давление в гидросистеме, МПа, - суммарные затраты давления, МПа.

Механический КПД находим как произведение механических КПД всего последовательно соединенного гидрооборудования, в котором происходят затраты энергии и трение:
(3.26)
Где = 0,84...0,98 - механический КПД насоса, = 0,9...0,95 - механический КПД распределителя; - механический КПД гидродвигателя - для гидромоторов η =0,85...0,94 и для гидроцилиндров; η = 0,92...0,98.

Объемный КПД гидропривода:
(3.27)
где = 0,84...0,98 объемный КПД насоса, = 0,92...0,96 - объемный КПД распределителя; = объемный КПД гидродвигателя, который равняется 0,84...0,98 для гидромоторов и принимается за единицу для гидроцилиндров.

Общий КПД:

По результатам расчета принимаем гидравлическую схему приведенную на рис. 3.9.
3.4. Результаты расчетов и определение рациональных параметров рабочего органа траншеекопателя на основании теоретических и расчетных данных.
Основные параметры строительных экскаваторов регламентированы ГОСТ 17383-83. Схематическое обозначение размеров рабочего оборудования представлено на рис. 3.10
Полученные размеры были сопоставлены с современными образцами РО траншейных экскаваторов, а также с размерами указанными в ГОСТе.

Рис. 3.9. Гидросхема привода РО.
Из геометрических соотношений ширина зуба:
(3.28)

Длина зуба до кромки ковша:
(3.29)
Здесь δ – угол заострения зуба, δ =20...25°; θ – задний угол резания, θ = 7... 10°.

Рис. 3.10. Рабочее оборудование с модернизированным рабочим органом.

Угол резания.
Основываясь на теоретических данных, примем, для уменьшения сил сопротивления копанию угол резания =42о.
Таблица 3.5.
Параметры модернизированного РО.
1 Ширина РО, мм 930
2 Высота РО, мм. 870
3 Длина РО, мм. 3000
4 Угол резания, град. 42
5 Масса РО, т.


Рис. 3.11. Модернизированная конструкция рабочего органа.
Определение рациональных параметров скребкового элемента РО.
Теоретический анализ взаимодействия РО экскаватора позволил определить, что при разработке грунта, на разрабатываемой поверхности образуется трапециевидная прорезь, которая способствует уменьшению трения боковой поверхности ножа, за счет чего уменьшается горизонтальная составляющая сопротивления грунта копанию.
Однако значительным недостатком ее является потеря грунта в боковые расширения прорези и затрата при этом усилия на отделения грунта от массива, что существенно отражается на общей массе разработанного грунта и энергоемкости процесса.
Анализируя выше сказанное, было принято решение о придании скребковому элементу трапециевидной формы с зубьями, что позволит избежать утрат грунта в боковые расширения прорези и увеличить массу призмы волочения и одновременно уменьшить горизонтальное сопротивление грунта копанию.
Также при блокированном резании грунта в процессе его разработки, скребковый элемент выполняет роль грунтовыносящего элемента. Для обеспечения выполнения работы копания грунта было принято решение об установке зубьев на скребковый элемент трапециевидной формы, что позволит увеличить эксплуатационную производительность цепного экскаватора и позволит снизить усилие копанию и соответственно энергоемкость процесса разработки грунта экскаваторным РО и повысить объем разрабатываемого грунта.
Конструкция грунтовыносящего элемента.
Грунтовыносящий элемент выполнен из листовой стали М9Г2С в виде коробчатой формы с преобладанием трапеции в нижнем поясе конструкции.
Ширина полосы захвата была принята с учетом обеспечения прироста объема выносящего грунта в среднем на 15%, а также предварительного прочностного расчета.
Конструктивные параметры подбираем путем проведения графо-аналитического метода, основанного на построении конструкции и нахождении ее параметров во время вычерчивания имеющихся параметров конструкции (рис. 3.12).
Таблица. 3.6.
Параметры скребкового элемента.
1 Ширина скребка, мм 530
2 Высота скребка, мм 200
3 Количество зубьев на челюстном захвате, шт 4
4 Масса скребка, кг 55


Рис. 3.12.Трапециевидный скребковый элемент.

4 .РАЗАРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ МУФТЫ
4.1. Выбор заготовки.
При выборе заготовки, из которой будет изготавливаться муфта, будем руководствоваться следующими положениями: материалом, из которого изготавливается деталь; конфигурацией детали; размерами заготовки, качеством поверхностного слоя и массой, а также коэффициентом используемого материала.
Материалом для изготовления муфты принята сталь 45 (ГОСТ 1050 - 88). Поверхность детали составляют простые цилиндрические поверхности, которые получают в результате механической обработки резанием.
В качестве заготовки для изготовления детали принимает круглый прокат диаметром 45 мм (по наибольшему диаметру упорного буртика, требующего черновой обработки).
80 ГОСТ 2590-71
Заготовка: Круг .
45 ГОСТ 1050-80
Длину заготовки берем больше длины детали на величину припуска под обработку торцевых поверхностей = 145 мм.
Учитывая технологичность изготовления детали, использовать другой вид заготовки в единичном, серийном и массовом производствах нецелесообразно.
4.2. Выбор схемы базирования
Основными базами подавляющего большинства деталей типа тела вращения являются поверхности его опорных шеек либо другие посадочные места. Однако использовать их в качестве технологических баз для обработки наружных поверхностей, как правило, затруднительно.
технологическую и измерительную базы, т.е. применять принцип единства по ГОСТ 21495-76. Кроме того, необходимо соблюдать принцип постоянства баз чтобы сократить общую погрешность изготовления (в частности погрешность закрепления на каждой операции) к минимуму. Исходя из этого, для обработки вала в технологических операциях принимаем схему базирования, изображенную на рис. 4.1.


Рис. 4.1. Схема базирования заготовки.
Для осуществления выбранной схемы базирования в качестве приспособления принимаем патрон трехкулачковый самоцентрирующийся ГОСТ 24351-80. Поскольку длина заготовки незначительная, применять упорный центр нет необходимости
При обработке внутренней поверхности базирование осуществляем по боковым поверхностям.


Рис. 4.2. Схема закрепления при сверлении.
4.3 Разработка маршрутного процесса обработки муфты
Исходя из геометрических размеров детали, разбиваем ее на элементарные
поверхности, каждой из которых присваивается номер (рис. 4.3). Вид обработки элементарных поверхностей назначается в зависимости от формы, точности размеров и шероховатости этих поверхностей (табл. 4.1).
Таблица 4.1
Виды обработки поверхностей детали
Номер
поверхности Параметры детали Технологические переходы
Точность Шерохова
тость Наименование перехода Точность Шерохова
тость
1 ( 76)
h14 6,3 Черновое точение h14 6,3

2 ( 70)

h7
0,32 Черновое точение
Получистовое точение
Чистовое точение
Закалка
Шлифование h14
h12
h7

h7 6,3
3,2
1,25

0,32
3 ( 32)
H7 3,2 Сверление
Развертывание H12
H7 6,3
3,2
4 (10) N9 0,8 Протягивание
Шлифование N9 3,2
0,8
Из указанных видов обработки составляем операции и последовательность их выполнения.
Обработка заготовки начинается с обработки торцевой поверхности. Эта операция выполняется на токарном станке методом подрезания
После этого производится предварительная обработка наружных поверхностей детали. Эта операция производится в пять переходов
1. Точение поверхности 1 на длину 140 мм.
2. Точить поверхность 2 на длину 30 мм начерно.
3. Точить поверхность 2 на длину 30 мм начисто.
4. Точить канавку под выход шлифовального круга.
5. Отрезать деталь, выдерживая длину 140h12.

Рис. 4.3. Эскиз муфты.
После этого заготовка отправляется для на сверлильную операцию для обработки центрального отверстия. Эта операция выполняется в три перехода.
1. Сверлить отверстие 15 по оси детали.
2. Сверлить отверстие 30 по оси детали.
3. Развернуть отверстие до 32.
После этого заготовка направляется на обработку шпоночного паза 4 поверхности 3 Шпоночный паз нарезается протягиванием в один проход:
1. Протянуть шпоночный паз 4.
После этого деталь подвергается термическому улучшению до твердости НВ 180... 205. Поверхность 2 подвергают поверхностной закалке до твердости 40... 45НRС.
Далее производится окончательная обработка муфты. Шлифование производится в два перехода:
1. Шлифовать шпоночный паз 4 до шероховатости 0,8.
2. Шлифовать поверхность 2 до шероховатости 0,32.
После механической обработки и в конце каждого перехода поводится контроль размеров.
Таким образом окончательно маршрут обработки будет иметь вид:
001 Заготовительная
005 Токарная
010 Сверлильная
015 Протяжная
020 Термическая
025 Шлифовальная
030 Контрольная
Маршрутные карты помещены в приложении.
4.4 Разработка операционного технологического процесса
4.4.1 Выбор технологического оборудования
Выбор оборудования производится с учетом разработанного маршрута технологического процесса обработки детали.
Для токарной операции 005 применяем станок токарно-винторезный 16Б04А со следующими параметрами:
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:
под станиной 200;
под суппортом 115;
Наименьшая длина обрабатываемой детали, мм 350,
Шаг нарезаемой метрической резьбы, мм 0,5 - 112;
Частота вращения шпинделя, об/мин 320-3200;
Число скоростей шпинделя 22;
Подача суппорта, мм/об
продольная 0,01 – 0,175;
поперечная 0,005 - 0,09;
Мощность электродвигателя главного привода, кВт 1,1;
Габаритные размеры, мм
длина 2505-3795;
ширина 1190;
высота 1500.
Операция 010 сверлильная выполняется на вертикально-сверлильный
2Н118 со следующими параметрами:
Наибольший условный диаметр сверления, мм 18;
Рабочая поверхность стола, мм 320x360;
Наибольшее расстояние от торца шпинделя до
рабочей поверхности стола, мм 650;
Частота вращения шпинделя, об/мин 180-2800:
Подача шпинделя ручная;
Мощность электродвигателя, кВт 1.5;
Габаритные размеры, мм:
длина 870;
ширина 590;
высота 2080.
Шпоночный паз можно обработать на долбежном или протяжном станках. Более производительной является протяжная операция. Принимаем
станок типа 7Б55 со следующими основными характеристиками:
Тяговая сила, кН 100.
Размеры рабочей поверхности опорной плиты, мм 450x450;
Наибольшая длина хода салазок, мм 1250;
Скорость рабочего хода, м/мин 1,5-11,5;
Мощность электродвигателя, кВт 18,5;
Габаритные размеры:
длина 6340
ширина 2090;
высота 1910.
Для шлифовальной операции выбираем круглошлифовальный станок ЗМ150 со следующими параметрами:
Наибольшие размеры устанавливаемой заготовки, мм;
диаметр 100;
длина 360;
Рекомендуемый наружный диаметр шлифования, мм 10 - 45;
Наибольшая длина наружного шлифования, мм 340;
Частота вращения шпинделя заготовки, об/мин 100-1000;
Наибольшие размеры шлифовального круга, мм:
наружный диаметр 400;
высота 40;
Частота вращения шпинделя шлифовального круга
при наружном шлифовании, об/мин 2350; 1670;
Мощность электродвигателя привода главного
движения, кВт 4;
Габаритные размеры, мм
длина 2500;
ширина 2220;
высота 1920.

4.4.2 Выбор приспособлений
Предварительно выбор приспособлений осуществляли при разработке схем базирования. На основании разработанного технологического процесса обработки муфты целесообразно применить для точения поверхностей, а также подрезание торцов на токарно-винторезном станке токарный
трехкулачковый самоцентрирующий патрон по ГОСТ 24351-80. Такие же
приспособления выбираем для шлифовальной операции.
Для сверлильной операции при обработке отверстия в качестве приспособления принимаем призматические тиски ГОСТ 4045-73.
4.4.3 Выбор режущего инструмента
Для обработки поверхностей детали в условиях серийного производства целесообразно применять стандартизованные и нормативные инструменты. Для заданных условий производства принимаем наиболее универсальный инструмент. Эскизы выбранного инструмента с основными геометрическими размерами приведены в табл. 4.2.
Таблица 4.2
Необходимый режущий инструмент


4.4.4 Выбор измерительного инструмента.
Тип и характеристики измерительных приборов и инструментов выбираем исходя из формы, точности размеров, технических требований к деталям.
Для измерения и контролирования размеров вала применяем штангенциркуль ШЦ-П-250-0,05 ГОСТ 166-80. Для контроля точности внутренней поверхности и шпоночной канавки используем специальные калибры.

4.4.5 Расчет режимов резания
Определяем скорость резания для черновой токарной обработки по
формуле:

(м/мин)
Частота вращения заготовки
(об/мин)
где D - наибольший диаметр обрабатываемой заготовки.
Определяем силу резания:

где по /2/ из таблиц: =300; х =1,0; у=0,75; n = -0,15;
КР - коэффициент силы, зависящий от свойств материала резца:

Тогда
Мощность резания:
(кВт)
Аналогично определяем режимы для чистового точения.
Коэффициенты в формуле (4.1) будут иметь следующие значения:
=320; х=0,15; у=0,35; т=0,2;
Т-период стойкости инструмента, Т=60 мин;
S-подача резца, S=0,1 мм/об.
t-глубина резания, t=0,5 мм.
м/мин
Частота вращения заготовки:
об/мин
Определяем силу резания:
(Н).
Мощность резания
кВт
010 Сверлильная
Сверлить сквозное отверстие 3. Сверление выполняется в 2 прохода: предварительное 15 мм и окончательное 30 мм. После чего производится развертывание до 32 мм.
Скорость резания при сверлении определится из формулы

где значения всех коэффициентов выбираются из таблиц /2/:
( =7,0; g=0,4; у=0,7; m=0,2)
s - подача, принимаем s=0,3 мм/об;
D-диаметр сверла, D=15 мм;
Т - период стойкости сверла, Т=45 мм.
Скорость резания при предварительном сверлении
м/мин
Частота вращения сверла
(об/мин.)
Принимаем п = 500 об/мин. При этом скорость резания составит
м/мин




015 Протяжная
Скорость резания при протягивании принимается табличной в зависимости от материала заготовки и материала протяжки. Согласно данным /2/ с. 299 при протягивании шпоночного паза В-10мм с точностью 10 кв. и Rа=5 рекомендуется v=8 м/мин.
Сила резания

где Р - сила резания приходящаяся на 1 мм длины лезвия зуба протяжки. Н;
Р= 195 //мм;
Σ В - периметр резания, мм.
Периметр резания определяем по формуле
мм
где в - ширина шпоночного паза;
= 0.06мм - подача на зуб /2, с. 173/;
z - число зубьев, находящихся в шпоночном пазу.
, принимаем 9,
где t= 15 мм - шаг зубьев.
Н
Эффективная мощность резания:
(кВт)
В качестве промежуточной операции перед шлифованием назначается термическое улучшение до твердости НВ 250 со следующими параметрами закалки и отпуска:
-температура нагрева под закалку 890°С;
- длительность выдержки в печи 2,2 часа;
- охлаждения при закалке охлаждение в воде
- температура отпуска . 55О°С;
- длительность отпуска 2,8 часа;
025 Шлифовальная.
Выполнить шлифование поверхности 2 70-0,03 мм до шероховатости 0,32 мкм.
Эффективная мощность

где по таблицам /2/ выбираем коэффициенты V3=20 м/мин.; СN=1,3; r=0.75; x=0,85; у=0,7;t=0,05;q= 0;
S- продольная подача шлифовального круга;
(мм/об),
где В - ширина круга, B=30 мм;
кВт.
4.5 Нормирование технологического процесса
В курсовом проекте устанавливаются нормы времени. Технически обоснованные нормы времени на операцию рассчитывают, исходя из оптимальных режимов резания и полного использования технологических возможностей станков и приспособлений.
В единичном и серийном производстве определяется норма штучно-калькуляционного времени

где - штучное время, мин.;
-подготовительно-заключительное время (только для серийного производства), мин.; п - количество заготовок в партии.
Штучное время

где - оперативное время, мин.;
- время обслуживания рабочего места, мин.;
-время отдыха (принимается за смену около 2% ее продолжительности, для одной детали можно принимать 5% от ). мин. Оперативное время

где - основное время, мин.;
- вспомогательное время, мин.
Вспомогательное время на каждый переход принимаем ориентировочно в пределах 2-5 мин. в зависимости от сложности выполняемой операции.
010 Токарная
Основное время рассчитывается по режимам обработки
мин
где l-расчетная длина рабочего хода инструмента, мм;
i - количество проходов.
Для чистового перехода оперативное время составит
мин
Вспомогательное время на каждый переход принимает 0,8 мин. Таким образом, общее оперативное время составит
мин.

Для протягивания шпоночного паза основное время определяется из выражения
Вспомогательное время перехода принимаем 0,7 мин. Оперативное время для протягивания оставит 0,8 мин. Для сверления основное время определится из выражения

Вспомогательное время на каждый переход принимаем 0,8 мин. Общее оперативное время операции составит
мин.
Для операции шлифования основное время находим из выражения

где L.ст - длина хода стола станка, мм;
Sпр - продольная подача, мм/об;
- поперечная подача круга за один рабочий ход, мм/раб, ход. К= 1,1.
После подстановки основное время составит 0.1 мин. Вспомогательное время перехода принимаем 0,75 мин.
Таким образом, оперативное время операции составит
мин
Общее время механической обработки детали составит
tоп = 4,69 + 0,8 + 4,48 + 0,85 = 10,82 мин. Обще время отдыха составит
мин.
Время обслуживания рабочего места принимаем 5 мин.
Таким образом норма штучного времени механической обработки детали составит
tш= 10,82 + 0,54 + 5 = 16,36 мин.


5. ОСНОВНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНЕ ТРУДА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЦЕПНОГО ТРАНШЕЕКОПАТЕЛЯ.
5.1. Анализ вредных факторов, возникающих при работе цепного траншеекопателя.
С точки зрения охраны труда анализ потенциально опасных и вредных факторов необходимо провести с учетом возможных положений проектируемой техники. В качестве проектируемого объекта выступает траншеекопатель динамического действия. Возможные опасные факторы которые могут возникнуть при эксплуатации и ремонте траншеекопателя приведенные в табл. 5.1.
Таблица 5.1.
Анализ потенциально вредных и опасных факторов
Факторы Источник Количественная оценка Норматив
Шум Двигатель, трансмиссия, РО активного действия < 275 Дб ГОСТ 12.1.003-83*
Недостаточное освещение в темное время Выполнения работ в ночное изменение ≈ 150 лк СНиП ІІ-4-79
Вибрация Двигатель, трансмиссия, РО активного действия < 107 Гц ГОСТ 12.1.012-90
ДНАОП 0.03-3.11-84, ДНАОП 0.03-3.12-84,
Загрязненность микроклимата Двигатель СО< 45 г/год ДНАОП 0.03-3.15-86.
Влажность Внешняя среда 40...60 % ГОСТ 12.1007-86
Продольная стойкость Безумное оборудование Ку≥ 1,15 ГОСТ 23754-79
Надежность фиксации РО Гидроцилиндр ∆l= 0,003 м/с ГОСТ 23734-79
Возникновение пожара Заключения не выполнение правил пожарной безопасности − СНиП 2.01.02-85, НАПБ А 01.001-95,
Электрический ток Привод >0.01 А ГОСТ 12.1.014-84

Работа операторов машин для земляных работ характеризуется повышенной затратой мускульной энергии. При выполнении рабочих процессов мускульная энергия расходуется на перемещение рычагов и педалей. Управляя бульдозером, погрузчиком, одноковшовым экскаватором, оператор производит 2000...6800 включений механизмов в течение 1 ч. Это соответствует затрате энергии за 1 с более 290 Вт. Условия работы на автогрейдере, скрепере, многоковшовом экскаваторе, уплотняющей машине связаны с несколько меньшей затратой мускульной энергии, но из-за необходимости постоянного сосредоточения внимания их относят к категории тяжелых. Таким образом, при оценке микроклимата в кабине управления машиной следует учитывать выделение человеком теплоты в указанном количестве.
Проектируемые машины универсального использования (бульдозеры, погрузчики) могут разрабатывать сильно пылящие грунты и материалы, среды, обладающие повышенной токсичностью, неприятными запахами. Машины относительно – узкого назначения (автогрейдеры, скреперы, экскаваторы) при своем взаимодействии с обрабатываемой средой создают главным образом повышенную запыленность атмосферного воздуха. В средних условиях, при разработке суглинистых и супесчаных грунтов на открытых площадках содержание пыли в воздухе возле работающей землеройной машины составляет 40...50 мг/м3.
Правильно отрегулированный и исправный двигатель внутреннего сгорания обычно дает содержание оксида углерода СО в выхлопных газах не более 0,2 %. Поэтому при работе на открытых площадках ввиду естественного их проветривания уровень концентрации СО и других веществ в воздухе не превышает ПДК [1:8]. Однако работа машины в глубоких узких котлованах, в длинных туннелях, в помещениях испытательных станций может привести к чрезмерному скоплению в воздухе токсических веществ. Ввиду этого при проектировании машины специального назначения следует оговорить условия, обеспечивающие вентилирование закрытых рабочих площадок.
Степень освещенности рабочих площадок в темное время суток зависит от наличия осветительных приборов на самой машине и от общего (прожекторного) освещения территории, в пределах которой перемещается машина. Установка на тягачах землеройно-транспортных машин рабочего оборудования обычно ухудшает освещение пространства перед машиной. Поэтому необходимо выяснить эффективность использования фар серийных базовых тягачей и, если это требуется, установить дополнительные источники света либо изменить местоположение имеющихся источников с целью добиться наилучшей освещенности рабочей зоны. Оптические оси фар направляют так, чтобы на расстоянии 10 м впереди машины освещенность дороги была не менее 0,5 лк. В случае проектирования машин на специальных шасси (экскаваторы, автогрейдеры, машины для уплотнения грунтов) расположение точек установки осветительных приборов обосновывается и назначается проектантом. На всех самоходных машинах осветительные приборы должны отвечать требованиям ГАИ, а на перемещающихся со скоростью свыше 20 км/ч – обеспечивать максимальную безопасность движения.
Обзорность рабочей площадки из кабины оператора машины определяется конструкцией самой кабины, местоположением последней относительно рабочих органов и элементов конструкции тягача. Хорошая обзорность не вызывает дополнительных движений оператора, обеспечивает удобство позы. Это снижает утомляемость, повышает степень безопасности труда и производительность. Если установка рабочих органов на серийно выпускаемых тягачах ведет к сокращению площади видимой части рабочей зоны, уменьшает коэффициент обзорности, то в первую очередь следует рассмотреть возможности изменить конструкцию оборудования и расположить его без ущерба для эксплуатационных свойств машины. Проектируя, машину на специальном шасси, местоположение кабины устанавливают из условия обеспечения наилучшей обзорности. Конструкции кабины и ее элементов должны отвечать этому же требованию. Обычно коэффициент обзорности у погрузчиков составляет 0,4...0,6; у бульдозеров, автогрейдеров, скреперов, машин для уплотнения грунтов – 0,5...0,6; у экскаваторов – 0,9…1.
Характеристики звуков и действие их на организм оператора.
Звуковые колебания возникают в результате колебания частиц в твердой, жидкой и газообразной средах. По происхождению эти колебания делят на механические (от колебания машин), аэродинамические (от колебаний при течении газов), гидродинамические (от колебаний при течении жидкостей) и электромагнитные (в связи с переменой магнитных и электрических полей). По частоте колебаний звуки подразделяют: на инфразвук - с частотой до 20 Гц, слышимый звук-20...20 000 Гц и ультразвук-свыше 20 000 Гц.
Инфразвук возникает при работе дизельных и реактивных дви¬гателей, компрессоров и вентиляторов. При скорости движения автомобиля, например, более 70 км/ч при открытых поворотных форточках в кабине и в салоне кузова инфразвуки возникают в результате удара потока воздуха о препятствия (например, раму форточки). Это явление называют ветровым флаттером. С уменьшением объема кабины или салона инфразвук увеличивается.
В обычном понимании орган слуха человека не воспринимает инфразвуки. Особенностью действия инфразвука является высокая специфическая чувствительность органа слуха к низкочастотным колебаниям. Инфразвук с частотой 7 Гц совпадает с ритмом биотоков мозга, поэтому эта частота наиболее опасна. Кроме того, инфразвуки воспринимаются поверхностью тела .
Шум (слышимый звук) возникает при работе экскаваторов, компрессоров, бульдозеров, автомобилей-самосвалов, тракторов, автогрейдеров и других строительных машин.
Совокупность слышимых звуков, сочетающая множество различных тонов и частот с беспорядочной интенсивностью и продолжительностью, называют шумом. Но под шумом понимают также всякий нежелательный для человека звук, мешающий восприятию необходимых звуков или нарушающий тишину.
Действие шума на организм человека проявляется в поражении органов слуха и нарушении систем (сердечно-сосудистой, центральной нервной), а также ослаблении памяти, изменении кожной чувствительности
Ультразвук применяют для интенсификации технологических процессов (при механической обработке твердых и хрупких материалов, сварке, лужении, травлении), в дефектоскопии, иногда для мойки деталей при ремонте строительных машин.
Ультразвук порождает в тканях человека тепловой эффект. Энергия ультразвука, поглощенная тканью, переходит в теплоту и повышает температуру тела. Ультразвуковая волна вызывает в тканях высокое давление, в связи, с чем изменяются свойства клеток
Систематическое воздействие ультразвуковых волн на организм человека вызывает быструю утомляемость, боль в ушах и голове, нарушает равновесие, развивает невроз и гипотонию. Вблизи оборудования, генерирующего ультразвуковые колебания, возникает шум до 120 дБ.
Шум классифицируют по следующим признакам:
1. По происхождению: механический шум (вследствие вибрации поверхностей машин и оборудования, а также одиночных или периодических ударов в сочленениях деталей или конструкций в целом); аэродинамический (возникающий при движении газов, например, при истечении сжатого воздуха или газа из отверстий, пульсации давления при движении потоков воздуха или газа в т рубахи др.); электромагнитный (возникающий вследствие колебаний элементов электромеханических устройств под влиянием переменных магнитных сил, например колебания статора и ротора); гидромеханический (при стационарных и нестационарных процессах в
жидкостях, например, при гидравлических ударах).
2 По времени действия на организм: постоянный и непостоянный - колеблющийся во времени, прерывистый и импульсный.
3. По спектральному составу: низкочастотный - с частотой колебаний не более 400 Гц; среднечастотный - от 400 до 1000 Гц; высокочастотный - более 1000 Гц.
4. По ширине спектра: широкополосный (включающий почти
все частоты звукового давления) и узкополосный.
Кроме того, шум подразделяют на воздушный, распространяющийся в воздушной среде от источника возникновения до места наблюдения, и структурный, излучаемый поверхностями колеблющихся конструкций стен, перекрытий, перегородок зданий в звуковом диапазоне частот.
Помимо рассмотренных вредных факторов в ходе выполнения рабочих операций, при транспортировании машины, в процессе ее технического обслуживания и ремонта возникают опасности, которые могут привести к несчастному случаю. Чтобы обеспечить максимальную безопасность эксплуатации проектируемой машины, анализируют возможные опасности и последствия, их возникновения. Отказы в работе гидроприводов, фрикционных муфт, тормозов, канатных систем, ведущие к авариям, наблюдаются при обрыве шлангов, канатов, разрушении кронштейнов крепления цилиндров и вследствие значительного износа деталей муфт и тормозов, а также в результате действия чрезмерных динамических нагрузок. В названных случаях может произойти падение поднимаемого груза и рабочего оборудования. Иногда оказывается невозможным торможение машины либо ее агрегатов. Перечисленное может привести к авариям и к травмированию лиц, обслуживающих машину.
5.2 Нормативные параметры метеорологических условий и допустимое содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны при работе цепного траншеекопателя.
Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной
влажности и скорости движения воздуха в рабочей зоне производственных помещений установлены ГОСТ 12.1.005-76 «Воздух рабочей зоны». Эти нормы разработаны с учетом избытков явной теплоты, категорий работ и периодов года. Под явной теплотой имеют в виду теплоту, поступающую в рабочее помещение от оборудования, отопительных приборов, нагретых материалов, людей и других источников теплоты, в результате инсоляции и воздействующее на температуру воздуха в этом помещении. Периоды года подразделяют на теплый, характеризуемый среднесуточной температурой наружного воздуха Н-10°С и выше, и холодный с среднесуточной температурой наружного воздуха ниже +1 Классификация и предельно допустимое содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны изложены в ГОСТ 12.1.005-76 и ГОСТ 12.1.007-76* «Вредные вещества». По степени воздействия на организм человека вредные вещества делят на четыре класса опасности: 1-й - чрезвычайно опасные; 2-й - высокоопасные; 3-й - умеренно опасные и 4-ц - малоопасные.
Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны - это такие, которые при ежедневной работе в течение 8 ч или другой продолжительности за время всего рабочего стажа не могут вызвать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья человека в процессе работы и в последующем.
По ГОСТ 12.2.023-76 «Кабина. Рабочее место водителя» в кабинах грузовых автомобилей принудительная вентиляция должна обеспечивать подачу свежего воздуха в количестве не менее 30 м3/ч на одного человека и температуру в зонах расположения ног, головы и пояса водителя не менее +15°С при наружной температуре до -25°С.
В кабинах тракторов по ГОСТ 12.2.019-76 «Тракторы и машины самоходные сельскохозяйственные» температура воздуха в теплый период должна быть на 2-3°С выше температуры наружного воздуха, но не ниже + 14° С и не выше +28°С при относительной влажности 40-60%.
В совокупности с температурой, влажностью и скоростью движения воздуха окружающей среды, барометрическим давлением тепловое излучение расплавленного парафина образуют производственный микроклимат. Параметры микроклимата нормируются ДСН 3.3.6–042 – 99. Этим документом установлены оптимальные и допустимые величины температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха.
5.3. Общие положения по охране труда при выполнении земляных работ.
Во время проектирования траншеекопателя динамического действия учитывались такие положения охраны труда:
- для защиты оператора от поражения электрическим током, управление рабочим процессом полностью автоматизировано и не нуждается в ручном управлении и управляется дистанционно;
- для защиты оператора от вибрации, между рамой рабочего органа и рамой машины, установленные упругие элементы;
- для предотвращения поражения производственной пылью, машинист работает со средствами индивидуальной защиты;
- для предотвращения поражения кусками разрабатываемого матерала, вынос грунта из траншеи происходит направленно благодаря метателю;
- для сосредоточенного освещения рабочего органа во время рабочих операций, на раме рабочий орган установлены отдельные осветильные приборы;
- для уменьшения вибрации, которая передается от режущих элементов, между цепью рабочего органа и его рамой установленные упругие виброгасительные элементы;
- для уменьшения шума во время разработки, рабочие зубья установлены модульно;
1. Действие Инструкции распространяется на все подразделения предприятия.
2. Инструкция разработана на основе "Рекомендаций госнадзорохран труда относительно "Порядка обработки и утверждения владельцем нормативных актов об охране труда, которые действуют на предприятии", "Положение о разработке инструкций по охране труда для работающих", "Типового положения об обучении, инструктаже и проверке знаний работников по вопросам охраны труда", Снип Ш-4-80*, ГОСТ 12.1013-75.
3. Инструкция действует на протяжении 3 лет со дня утверждения.
4. По данной инструкции оператор инструктируется перед началом работы на предприятии (первичный инструктаж), а потом через каждые 3 месяца (повторный инструктаж). Результаты инструктажа заносятся в "Журнал регистрации инструктажей по вопросам охраны работы", в журнале после прохождения инструктажа должен быть подписи инструктирующего и оператора.
5. Владелец должен застраховать оператора от несчастных случаев и профессиональных заболеваний. В случае ухудшения здоровья по вине владельца, он (оператор) имеет право на возмещение причиненной ему вреда.
6. За невыполнение данной инструкции оператор несет дисциплинарную, материальную, административную и уголовную ответственность.
7. Оператор должен:
7.1. Выполнять только ту работу, которая поручена мастером (прорабом) и по которой проинструктированный.
7.2. Не выполнять указания, которые противоречат правилам охраны труда.
7.3. Не допускать посторонних лиц на свое рабочее место.
7.4. Помнить о личной ответственности за выполнение правил охраны труда и за безопасность сослуживцев.
7.5. Уметь оказывать первую медпомощь пострадавшим при несчастных случаях.
7.6. Уметь пользоваться первичными средствами пожарогашения.
8. Главные опасные и вредные производственные факторы, которые действуют на оператора:
8.1. Неудовлетворительные метеорологические условия.
8.2. Физические нагрузки.
8.3. Загроможденность рабочего места.
8.4. Отсутствие, специальных устройств, инструмента и оборудование для ведения работ согласно принятой технологии.
8.5. Незащищенные токопроводящие части.
8.6. Недостаточная освещенность рабочей зоны.
9. Оператор обеспечивается спецодеждой, спецобувью, средствами индивидуальной защиты: хлопчатобумажный костюм, комбинироваными варежками, кожаными ботинками; на роботах в мокром грунте - брюки брезентовые; на внешних роботах зимой дополнительно: куртка, брюки хлопчатобумажные на теплой подкладке, валенки.
10. К началу выполнения земляных работ, в местах расположения действующих подземных коммуникаций, должны быть разработанны и согласованны с организациями, эксплуатирующими эти коммуникации, мероприятия по безопасным условиям работы, а расположение подземных коммуникаций на местности обозначено соответствующими знаками или надписями.
11. Выполнение земляных работ в зоне действия подземных коммуникаций следует выполнять под непосредственным руководством прораба или мастера, а в охранной зоне кабелей, которые находятся под напряжением или действующего газопровода, кроме того, под надзором рабочих електро- или газового хозяйства.
12. Перед началом выполнения земляных работ на участках с возможным патогенным заражением грунта (свалки, скотомогильники, кладбища и др.) необходимо иметь разрешение органов Государственного санитарного надзора.
13. Котлованы и траншеи, которые разрабатываются на улицах, проездах, на дворах населенных пунктов, а также в местах движения людей и транспорта, должны быть огражденные защитной изгородью. На изгороди необходимо установить предупредительные надписи и знаки, а в ночное время - сигнальное освещение.
Места перехода людей через траншеи должны быть оборудованы переходными мостиками, освещаемыми в ночное время.
14. Рабочие места оператора должны быть обеспеченные испытанной инвентарной изгородью, защитными и предупредительными устройствами, приспособлениями, изготовленными по типовым проектам и установленными согласно ПВР.
15. Опускаться в траншее (котлованы) следует по стремянкам и приставным стремянкам. Запрещается опускаться по распоркам крепления.
16. Переходить через канавы и траншеи необходимо только в установленных местах по переходным мостикам.
17. Инвентарные светильники для освещения рабочего места необходимо располагать так, чтобы не было ослепления рабочих.
18. Оператор получает индивидуальные средства защиты (пользоваться ими разрешается только после инструктажа):
18.1. При работе в местах с возможным появлением газа - промышленный фильтрующий противогаз.
18.2. При работе с электрифицированным инструментом для рыхления грунту, разрушение бетона, рубка металла и прочее - диэлектрическими перчатки, респираторы, защитные очки.
18.3. При выполнении работ на земляных сооружениях с наклоном больше 30° - предупредительный пояс и страховочный канат.
18.4. При работе с пневмоинструментом - виброзащитные варежки.
18.5. При всех видах работ - защитную каску с подшлемником.
19. Рукоятки кувалд, кирок должны быть гладко обработанные и расклиненные дубовыми или металлическими клиньями, а рукоятки лопат закреплены шурупами.
20. Запрещается применять ручной инструмент, который имеет сколы рабочих концов, заусеницы и острые ребра в местах зажима рукой, трещины и сколы затылочной части.
21. Работать с пневмо- и электроинструментом имеет право оператор, который прошел соответствующее обучение и имеет удостоверение.
Требования безопасности перед началом работы
1 Перед началом работы необходимо:
Осмотреть рабочие места и подходы к ним.
Проверить исправность инструмента и инвентаря.
Проверить освещенность рабочих мест. Светильники должны устанавливаться таким образом, чтобы не было ослепления рабочих.
2. Перед работой необходимо проверить исправность пневмоинструмента, надежность соединения резинового шлангу с инструментом, а также надежность крепления рабочей части в буксе.
3. К началу разработки траншеи (котлована) необходимо принять мероприятия по отводу поверхностных вод.
Правила безопасности во время работы
1. Грунт, вынутый из котлована или траншеи, следует размещать на расстоянии не меньше 0,5 м от бровки.
2. Не допускается разработка траншей, котлованов методом "подкопа".
3. Валуны, камень, а также отслоение грунту, выявленные на откосах, необходимо удалить.
4. Копание котлованов и траншей с вертикальными стенками без крепления в нескальных и незамерзших грунтах выше грунтовых вод и при отсутствии близ подземных сооружений допускается на глубину не больше (метров):
1,0 - в насыпных, песчаных и крупнообломачных грунтах; 1,25 - в супесках; 1,5 - в суглинках и глинах.
5. Крутизна откосов (отношение глубины откоса к его закладыванию) котлованов, которые разрабатывают без креплений, определяют согласно табл.5.2.
Таблица 5.2
Крутизна откоса котлованов
Грунты При глубине выемок, м, не больше
1,5 3,0 5,0
Насыпные неутрамбованные 1:0,67 1:1
1:1,25

Песчаные и гравийные 1:0,50 1:1 1:1,00
Супесь 1:0,25 1:0,67 1:0,85
Суглинок 1:0 1:0,50 1:0,75
Глина 1:0 1:0,25 1:0,50
Леси 1:0 1:0,50 1:0,50
Примечание. В случае напластования разных видов грунтов крутизна откосов для всех пластов надо выбирать по слабым грунтам.
5.4 Правила для лиц, находящихся вблизи цепного траншеекопателя.
Машинист должен принимать меры, чтобы лица, находящиеся (вблизи)
землеройно-транспортных машин, соблюдали следующие основные правила.
1. Любой человек, находящийся в зоне движения машины или в непосредственной близости от места ее работы, должен следить за движением машины и не мешать ее работе и перемещению.
2. При маневрировании машин задним ходом, особенно бульдозера, любой работник должен быть удален из зоны маневрирования.
3. Запрещается проходить под поднятым рабочим оборудованием машины или в непосредственной близости от него.
4. На территории строительства или карьера люди должны ходить по пешеходным дорожкам, а если дорожек нет, то по левой стороне дороги. Люди с носилками, ручными тележками, санками, должны двигаться по крайней полосе дороги.
5. Находясь в зоне работы землеройно-транспортных машин, все работники и пешеходы должны:
– не перебегать внезапно пути движения машин;
– обходить стоящие машины только спереди, но не под поднятым рабочим оборудованием;
– уступать дорогу движущейся машине;
– переходя постоянные пути двустороннего движения машины, сначала посмотреть налево по направлению перехода, а дойдя до середины дороги, – направо;
– без служебной надобности не подходить к работающей или находящейся на стоянке машине.
5.5. Пожарная безопасность и средства тушения пожаров
Пожарная безопасность - это состояние объекта, при котором исключается возможность пожара, а в случае его возникновения предотвращается воздействие на людей опасных факторов пожара и обеспечивается защита материальных ценностей.
Пожар - это неконтролируемое горение вне специального очага, наносящее материальный ущерб (в этом определении не отражена опасность, которую представляют пожары для людей).
Горение - это химическая реакция окисления, сопровождающаяся выделением большого количества тепла и свечением. Различают несколько видов горения: вспышка, возгорание, воспламенение, самовозгорание, самовоспламенение, взрыв.
Пожарная профилактика основывается на исключении условий, необходимых для горения, и использовании принципов обеспечения безопасности.
При обеспечении пожарной безопасности решаются четыре задачи:
- предотвращение пожаров и загорании;
- локализация возникших пожаров;
- защита людей и материальных ценностей;
- тушение пожаров.
Предотвращение образования источников зажигания достигается следующими мероприятиями:
- соответствующие исполнение, применение и режим эксплуатации машин и механизмов;
- ликвидация условий для самовозгорания;
- регламентация допустимой температуры и энергии искрового разряда.
Пожарная защита реализуется следующими мероприятиями:
- ограничение распространения пожара;
- применение средств пожаротушения;
- регламентация пределов огнестойкости;
- применение пожарной сигнализации и др.
Процесс горения прекращается, если:
- очаг горения изолируется от воздуха;
- концентрация кислорода снижается до предельного значения (для большинства веществ - до 12... 15 %);
- горящие вещества охлаждаются ниже температур самовоспламенения, воспламенения;
- осуществляется интенсивное ингибирование (торможение скорости химической реакции в пламени).
Вещества, которые способствуют созданию перечисленных выше условий, называются огнетушащими.
К огнетушащим веществам относятся вода, водные растворы, водяной пар, пена, углекислота, инертные газы, сжатый воздух, порошки, песок, земля и т.д.
Причины пожаров:
- искрение электрического оборудования и электроустановок, короткое замыкание;
- небрежное обращение с огнем.
Средства тушения пожаров. К первичным средствам пожаротушения относятся все виды переносных и передвижных огнетушителей, оборудование пожарных кранов, ящики с порошковыми составами (песок, перлит и т.д.), а также огнестойкие ткани (асбестовое полотно, кошма, войлок и т.д.), пожарный щит. Для размещения первичных средств пожаротушения образуют инвентарный пожарный щит.
Огнетушители бывают углекислотные, хладоновые, порошковые.

а) б) в)
Рис.5.1. Огнетушители: а - ручной углекислотный ОУ-5 (ОУ-8), б - хладоновый огнетушитель ОУБ-ЗА (ОУБ-7А), в - ручной порошковый огнетушитель ОП-5
5.6. Расчет устойчивости цепного траншеекопателя.
Определение центра масс машины
При определении центра масс машины начало системы координат x,y,z принимаем в точке сечения проекции оси ведущих колес на опорную поверхность с вертикальной продольной плоскостью симметрии машины.
Ось машины x лежит на опорной поверхности и направлена в сторону кормы, ось z направлена вертикально вверх. Ось y направлена к правому борту машины.
Массы узлов приняты в расчетах - предыдущие.
Рабочее положение машины.
В таблице определены положения центра масс машины в рабочем положении при рытье котлована глубиной 0,8м.
Таблица 5.3.
Центра масс машины в рабочем положении.
масс машины в рабочем положении.
Название элементов m, кг x, м z, м
1 2 3 4
Базовый тягач
Экипаж 1 чел 25000
80 -3,200
-6,685 0,816
2,2
Базовый тягач с экипажем 25080 -3,211 0,82
Рама РО
Цепь
Натяжной вал 830
1700
370 3,67
3,67
4,691 0,59
0,59
-0,32
Приводные валы
Фрезы 4 шт.
Ферма 820
160
100 2,66
4,691
5,941 1,51
-0,32
1,9
Рабочий орган с фрезами 4080 3,655 0,689
Корпус метателя
Раздаточная коробка
Раздаточный редуктор
Гидроцилиндры рабочего органа 3800
1085
355
300 2,2
1,4
2,52
2,75 1,85
1,7
1,5
2,95

Продолжение табл. 5.3
1 2 3 4
Корпус метателя с узлами 5540 2,094 1,858
Рама промежуточная
Гидроцилиндры
Палец с трансмиссией 670
80
100 0,63
1,05
0,5 1,3
0,88
1,3
Рама промежуточная с узлами 850 0,654 1,26
Рама подъема
Гидроцилиндры перекоса 820
40 0,35
0,6 1,18
0,85
Рама подъема с узлами 860 0,362 1,126
Гидроцилиндры рабочего органа 400 -1,1 1,3
Рама подъема с узлами и гидроцилиндрами 1260 -0,102 1,181
Рабочее оборудование 11730 2,297 1,335
Машина без экипажа в рабочем положении 36730 -1,445 0,982
Машина с экипажем в рабочем положении 36810 -1,445 0,985

В табл. 6.3 определено положения центра масс машины при транспортном положении рабочего оборудования.
Таблица 5.4
Центра масс машины в транспортном положении.
Название элементов m, кг x, м z, м
1 2 3 4
Базовый тягач
25080 -3,211 0,82
Продолжение табл. 5.4
1 2 3 4
Рабочий орган с фрезами
Корпус метателя
Рама промежуточная
Рама подъемная 4080
5540
850
1260 -2,23
-0,82
-0,02
0,15 3,96
3,38
1,99
1,73
Машина с экипажем в транспортном положении 36810 -2,554 1,611
Перевод рабочего оборудования в транспортное положение.
Рассмотрим полутранспортное положение, которое отвечает началу перевода рабочего оборудования в транспортное положение гидроцилиндрами управления.
Таблица 5.5
Центра масс машины в полутранспортном положении.
Название элементов m, кг x, м z, м
Базовый тягач
Рабочий орган с фрезами
Корпус метателя
Рама промежуточная
Рама подъемная 25080
4080
5540
850
1260 -3,211
2,83
2,167
0,654
-0,102 0,82
2,86
1,813
1,260
1,181
Машина с экипажем в транспортном положении 36810 -1,536 1,218
Устойчивость машины
Транспортное положение:
Определим предельный статический угол спуска из условия продольной устойчивости машины:

где L = 3,91 м - расстояние от ведущей звездочки к первому опорному катку;
x = -2,554 м, z = 1,661 м - координаты центра массы машины в транспортном положении.

Рис. 5.2. Схема действия сил тяжести от рабочего органа.
Определяем предельный статический угол косогора из условия поперечной устойчивости машины

где В = 2,65 г - колея базового тягача по серединам гусениц.
Полутранспортное положение.
Проверяем устойчивость машины в начале перевода рабочего оборудования в транспортное положение гидроцилиндрами укладки. Для этого определим предельный статический угол подъема из условия продольной устойчивости машины:

где L2 = -0,445м - расстояние от ведущей звездочки до 12- го опорного катка; x = -1,536м, z = 1,218м - координаты центра массы машины в полутранспортном положении.

Рис. 5.3. Определение нагрузок на ходовые катки.
Определение опорного момента:
.
Определение удерживающий момент:
.
Учитывая, что в момент перебрасывания реакция колеса равняется нулю. Определяем значение критического угла из уравнения:
.
Отсюда определяем значение α из отношения:
.
Полученное значение угла α является тем углом, при котором следует определить перебрасывание машины по трассе с продольным наклоном.
Значение коэффициента устойчивости для движения по трассе с продольным наклоном Ку≥ 1,15.
Условие принимает вид:
.
Такие данные удовлетворяют условия работы траншеекопателя.

7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГОДОВОГО ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ПРИМЕНЕНИЯ МОДЕРНИЗИРОВАННОГО ЦЕПНОГО ЭКСКАВАТОРА.
В состав экономического расчета включены следующие разделы:
- расчёт экономической эффективности технических решений в области механизации производства строительных работ;
- расчёт технике – экономических показателей модернизации строительных машин.
Произведём расчёт капитальных затрат, текущих затрат, удельную фондоёмкость срок окупаемости, определение годового экономического эффекта от применения в строительстве экскаватора, рабочий орган которого имеет рациональные параметры и формы, что способствует снижению воспринимаемой нагрузки (стадия постановки на серийное производство). После чего снесём полученные результаты в таблицы, где можно будет сравнить полученную эффективность (НТ) и (БМ).
Экскаватор предназначен для выполнения земляных работ большого объёма в дорожном, гражданском, промышленном, гидротехническом и других видах строительства. Агрегат представляет собой навесное оборудование с изменённой конструкцией рабочего органа, смонтированное на экскаваторе 5 размерной группы.
Модернизированная машина отличается от существующей более прогрессивной конструкцией навесного экскавационного оборудования, позволяющей разрабатывать более прочный грунт, а так же изменена конструкция рабочего органа, что снижает нагрузки воспринимаемые экскаватором при разработке грунта. Эти усовершенствования привели, согласно акту приёмочных испытаний, к увеличению технической производительности при работе с массивом грунта.
Исходные данные для выполнения данной работы взяты из реальных условий на момент выполнения работы.


7.1 Исходные данные для расчета
Таблица 7.1.
Основные исходные данные
Наименование Усл. обозначения Ед. изм БТ НТ
Производительность П м3/ч 596 700
Масса техники т 36,750 36,810
Установленная мощность кВт 250 250
Количество обслуживающего персонала чел 1 1
Оптовая цена Ц тыс. грн 90,000 100,00
Средняя трудоемкость устранения отказа Го челч 4,5 4.5

7.2 Определение годового объема работ
Годовая производительность машины определяется по формуле:
(7.1)
где: – среднечасовая техническая производительность машины в натуральных измерениях;
– количество машиночасов работы в год на одну машину.
Количество машиночасов работы в год на одну машину определяется по формуле:
(7.2)
где: –фонд рабочего времени, дней (прил.2), ;
–средний коэффициент сменности работы машины, см/дней (прил.1), ;
–средняя продолжительность рабочей смены, часов (прил.3), ;
–количество дней нахождения машины в ТО и ТР приходящееся на 1 машч/раб;
–средняя продолжительность одной перебазировки машины, дней. Так как не перебазируется, ;
–среднее количество машино-часов, маш.ч,. .
Количество дней нахождения машины в ТО и ТР:
(7.3)
где: –коэффициент, определяемый (прил.1), ;
–нормативная продолжительность выполнения технических обслуживаний и ремонтов;
–количество технических обслуживаний и ремонтов за межремонтный цикл;
–средняя продолжительность устранения одного отказа, дни;
–наработка машины на отказ:
Для БТ: ;
Для НТ: ;
–межремонтный цикл, машч.
Величину для традиционной техники принимаем по:
Для БТ:
Для НТ:
Тогда для БТ:


Для НТ:

7.3 Расчет капитальных затрат
Величину капитальных затрат для БТ и НТ можно определить по формуле:
(7.4)
где: –коэффициент перехода от оптовой цены к среднебалансовой стоимости объекта капиталовложений;
–оптовая цена.
Для БТ: .
Для НТ: .
7.4 Расчет текущих затрат
а) зарплата оператору.
Затраты на основную заработную плату оператора определяются по формуле:
(7.5)
где: –средний коэффициент к тарифной ставке;
–количество операторов в одну смену;
– часовая тарифная ставка работы.
Тогда для
БТ:
НТ:
б) затраты на ТО и текущий ремонт.
Затраты на выполнение ТО и ТР машины определяются по формуле:
(7.6)
где: и –соответственно, трудоемкость выполнения ТО и текущих ремонтов;
1.2–средний коэффициент, учитывающий премии рабочих;
–часовая тарифная ставка среднего разряда работы;
–коэффициент перехода от суммы основной заработной платы технической эксплуатации машины к стоимости запасных частей. Принимаем .
–средняя наработка на отказ;
принимаем следующие значения:
Для БТ:
Тогда для БТ и НТ:

Для БТ и НТ:

в) амортизационные отчисления.
Амортизационные отчисления машины определяются по формуле:
(7.7)
где: –нормы амортизационных отчислений в долях единицы. Принимаем .
Тогда амортизационные отчисления составят:
Для БТ:
Для НТ:
г) затраты на топливо для строительных машин определяются по формулам:
(7.8)
(7.9)
где: –тариф на топливо. .
–затраты топлива на 1 маш.ч. работы машины;

д) затраты на смазочные материалы определяются по формуле:
(7.10)
где: –коэффициент перехода от затрат на топливо к затратам на смазочные материалы.
БТ:
НТ:
Расчетные величины сводим в таблицу 7.2.
Таблица 7.2
Калькуляция текущих затрат
Статьи затрат Обозначения Затраты, грн.
БТ НТ
1 2 3 4
Зарплаты операторам Зо 24,34 24,34
Отчисления на социальные нужды 40.55% 4,06 4,06
Затраты на ТО и ТР Ррем 7,52 7,52
Отчисления на амортизацию А 10,84 12,05
Затраты на топливо Здт 88,5 88,5
Затраты на смазку Зс 19,47 19,47
Общая сумма затрат С 154,73 155,94

 

7.5 Определение годового экономического эффекта

Годовой экономический эффект определяется по формуле:
(7.11)
где: –годовой объем работ, выполняемый с использованием НТ;
-себестоимость;
–капиталовложения;
–нормативный коэффициент сравнения эффективности капитальных вложений.

7.6 Определение удельной фондоемкости
Удельная фондоемкость вычисляется по формуле:
(7.12)
Для БТ: .
Для НТ: .
7.7 Определение годовых эксплуатационных издержек
Годовые эксплуатационные издержки вычисляются по формуле:
(7.13)
Для БТ:
Для НТ:

7.8 Снижение затрат на материалы
Снижение затрат на материалы определим по формуле:
(7.14)
где -соответственно, удельная материалоемкость продукции, вырабатываемой техникой до и после модернизации.
Определим удельную материалоемкость по формуле:
(7.15)
где: –масса машины, т;
–коэффициент использования материала;
–срок службы машины.


Тогда будет:

7.9 Расчёт срока окупаемости
Срок окупаемости затрат вычисляем по формуле:
(7.16)
Для НТ:
Снижение затрат труда на единицу выпускаемой продукции, (на 1 модернизацию машины) вычисляем по формуле:
(7.17)
где: –число членов экипажа, чел.
Тогда:

Результаты расчетов сводим в табл. 7.3.

Таблица 7.3.
Основные технико-экономические показатели модернизации.
№ п/п Показатели Ед. изм. Величины
Проект База
1 2 3 4 5
1 Масса машины т 36,810 36,750
2 Мощность двигателя кВт 250 250
3 Эксплуатационная часовая производительность м3/ч 700 596
4 Инвентарно-расчетная стоимость машины тыс. грн. 100,000 90,000
5 Удельная фондоемкость грн./ м3 0,0651 0,068
6 Годовые эксплуатационные издержки грн./год 335265 332269
7 Затраты на модернизацию грн. 10000 -
8 Снижение удельной металлоемкости т 0,961 -
9 Годовой экономический эффект тыс. грн. 17,637 -
10 Срок окупаемости затрат год 0,56 -
11 Снижение затрат труда чел.ч/
год 215 -

 




Комментарий:

Дипломная работа полная!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы