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

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

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

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

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

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

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

Главная > Тех. дипломные работы > спец. техника
Название:
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО БУЛЬДОЗЕРА ДТ-75

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

Цена:
1 грн



Подробное описание:

1 АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ КОНСТРУКЦИЙ БУЛЬДОЗЕРНОГО ОБОРУДОВАНИЯ, ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ ТЕМЫ.
С созданием землеройной техники возникли вопросы об уменьшении удельных затрат труда и энергоемкости которые необходимо затратить на копание ими грунта, т.е. создание такого рабочего органа, работа которого позволила бы повысить производительность машины, повысить эффективность взаимодействия с грунтом и снизить стоимость выполненных работ. Для создания такого рабочего органа необходимо исследовать процесс резания грунта. Решению этих вопросов посвящено много научных трудов как отечественных, так и зарубежных ученых.
1.1 Характеристика разрабатываемой среды.
Грунтами называются горные породы, из которых состоят верхние слои земной коры. Обычно это верхний слой глубиной до 10 м. Встречаются разнообразные грунтовые условия как по гранулометрическому составу (пески) глины, супеси, так и по влажности, плотности и температуре (талые или мерзлые).
Существует несколько видов классификаций грунтов, но наиболее распространенным является классификация, предложенная Л.П. Зелениным, основанная на использовании плотномера ДорНИИ.
В зависимости от трудности разработки грунты разделены на 8 категорий в соответствии с данными [1]. Как известно, классификация по ударнику ДорНИИ адекватно отражает сопротивляемость грунта механизированной разработке. Основные характеристики грунтов представлены в табл. 1.1.
Главная практическая цель изучения процесса резания грунтов — отыскать способы наименее энергоёмкого и наиболее производительного отделения грунтов от массива.
Во время резания грунтов с существенной анизотропией, особенно слоистых по направлению резания, при малых величинах угла резания инструмента, стружка отделяется обычно путём отрыва. Вместе с тем, в обычных для землеройных машин условиях процесса резания грунтов, в большинстве случаев образуется элементная стружка. Элементы стружки принимают в сечении закономерную форму, включая четко выраженную площадку смятия передней гранью ножа и остроугольное сопряжение поверхности отделения с их верхней поверхностью.
Таблица 1.1
Основные характеристики грунтов.
Параметры Тип грунта
Песчаный Супесчаный Суглинистый Тяжелый суглинок, глина «Средний грунт»
Вероятность появления 0,21 0,11 0,38 0,26 -
Сцепление, МПа 0,0001 0,01 0,03 0,06 0,03
Число ударов (С) 1 6 12 16 12…13
Угол внутреннего трения, , град
29
27
25
23
26
Угол внешнего трения, , град
18
25
21
22
21
Объемная масса, , т/м3 18 2,0 2,1 2,1 2,0
Преобладание у грунтов стружкоотделения свидетельствует о том, что деформации и напряжения, которые ему соответствуют, наиболее характерны.
Но наряду с преобладанием у грунтов элементного стружкообразования зафиксированы также ступенчатые и сливные стружки.
Стружка надлома или отрыва (второе название наиболее близко условиям резания грунтов) образуется в виде несвязных между собой кусков материала неправильной формы. Резец отделяет эти куски главным образом отрывом, оставляя после себя неровную поверхность.
Элементная стружка также состоит из отдельных кусков материала. Но их форма более закономерна. Со стороны резца они ограничены плоскостью, образовавшейся от смятия материала.
Ступенчатую стружку можно рассматривать как видоизменение элементной. Отличие заключается лишь в том, что последовательные элементы стружки после отделения от массива соединяются вновь. В результате этого стружка получает гладкую поверхность со стороны резца и ступенчатую снаружи.

Рис. 1.1 Разновидности резания с отделением стружки:
а - прямоугольное плоским клином; б - косоугольное плоским клином; в - прямоугольное плоским клином с режущей кромкой, очерченной по ломаной линии; г - то же, но по выпуклой кривой; д, е - двух- и трёхгранным клином; ж, з, к - косое резание криволинейным клином; и - прямоугольное резание криволинейным клином; л - блокированное резание; м - резание с одной поверхностью бокового среза; н - резание с двумя поверхностями бокового среза; о - полусвободное резание; п - свободное резание.
Наконец, сливная стружка отличается формой сплошной ленты, гладкой со стороны резца и шероховатой, но почти без существенных неровностей на внешней поверхности.

Рис. 1.2. Виды стружек при резании грунтов:
а - сливная; б - ступенчатая; в - элементная; г- отрыва.
1.2. Теоретическое обоснование изменения угла резания на усилие копания грунта бульдозерным отвалом.
В работе А.Д. Далина установлены зависимости сопротивления резанию среднего суглинка для углов резания р =20 – 50
P = P20(1 + 0.017 р ) (1.1)
Для углов р 50
P = P20(1 + 0.06 р ) (1.2)
где P20 - сопротивление резанию грунта при р =20
При изменении угла резания в пределах 20 –38 сила резания возрастает в среднем на 1.7% на градус увеличения угла резания, а 40 –90 - 6% на градус увеличения угла резания.
Профессор Н. Г. Домбровский предложил зависимость для определения вертикальной составляющей сопротивления копанию Pв, в функции от горизонтальной составляющей сопротивления копанию Pг:
Pв = * Pг (1.3)
где - коэффициент, зависящий от соотношения скоростей копания и подачи, угла копания и затупления режущей кромки ( =0,1–0,45).
Разработка грунта ковшами с зубьями производятся при угле резания р =25 –55 . Минимальный угол рекомендован в пределах 28 –30 .
Профессор А.Н. Зеленин исследовал вопрос физической сущности процесса резания грунтов, а также зависимости усилия резания от грунтовых условий и площади поперечного сечения стружки, ширины и глубины резания, угла резания. Установлено, что число ударов динамического плотнометра ДорНИИ прямо пропорционально усилию резания для любого рабочего органа, и может являться критерием оценки прочности грунта. Учёт влияния угла резания осуществляется соотношением:
- для элементарных профилей (при р =39 –90 )
P = P30(1 - ) (1.4)
- для периметров (при р =20 –60 )
P = P20(1 + 0,0075 р) (1.5)
где: P30, P20- сопротивление резанию грунта при соответствующих углах резания.
Оптимальный угол резания для периметров, с учётом минимального заднего угла резания, составляет 30 –35 .
При углах резания р 90 - происходит затягивание ковша вниз, а при р 90 - - его выталкивание.
Величина и направление вертикальной силы Pв меняется в зависимости от угла резания р, угла внешнего трения грунта по металлу и величины затупления режущей кромки. При увеличении значения угла уменьшается оптимальная величина угла резания. Для значения =18 –45 оптимальный
угол резания находится в узком диапазоне 23 –30 .
Величина коэффициента мало изменяется при р 45 , но существенно возрастает при р 45 .
Предложена зависимость для определения коэффициента, учитывающего влияние угла резания:
= 1 + ( р – 45 ) (1.6)
где: - коэффициент, определяющий приращение сопротивления на 1° увеличения угла резания ( = 0,07).
Снижение величины угла трения грунта по ножу вызывает смещение величины Pв/Pг в сторону больших углов резания. В работе экспериментальным путём определены закономерности изменения средней силы и энергоёмкости резания в зависимости от глубины резания, ширины среза и угла резания. При изменении угла резания от 20 до 90 средняя сила резания - ускоренно возрастает.
Коэффициент энергоёмкости является функцией, возрастающей по мере увеличения угла резания от наименьших практических значений до наибольших. При р 80 коэффициент энергоёмкости приближается к единицы, что свидетельствует о фактическом прекращении колебаний силы резания. Рекомендуется оптимальный угол резания 35 - 40
Снижение величины угла тремя грунте по ножу вызывает смешение величины Pв/Рг в сторону больших углов резания.
В работе экспериментальным путем определены закономерности изменения среднее силы и энергоемкости резания в зависимости от глубины резания, ширимы среза и угла резания. При изменении угла резания от 20° до 90° средняя сила резания - ускоренно возрастает и для исследованных грунтов области минимума не имеет.
Коэффициент энергоемкости (отношение средних сил резания к среднемаксимальным) является функцией, возрастающей по мере увеличения угла резания от наименьших практических значении до наибольших. При >80° коэффициент энергоемкости приближается к единице, что свидетельствует о фактическом прекращении колебаний силы резания. Рекомендован оптимальный угол резания 35° - 40°.
Н.Л.Жихарев в своих работах исследовал характер протекания процесса взаимодействия неповоротного отвала бульдозера с грунтом на различных этапах резаная.
Основные выводы Н.Л.Жихарева, проведшего экспериментальную работу на физических моделях по изучении влияния угла резани, следующее: при копании глинистого, связного грунта вертикальная сила сопротивления копанию всегда стремится заглубить отвал (эта величина растет о увеличением угла резания), при копании супесчаного, рыхлого грунта вертикальная сила при < 60° направлена сверху вниз, а при > 60° - наоборот.
Зависимости усилия копания от угла резания при копании связного грунта (С = 3-5; =15,5 – 18,5 %) глубиной 6,2 – 6,8мм и рыхлого грунта (С = 1, =4 – 6 %) близки к прямой. Влияние угла резания на удельную силу копания, представляющую собой отношение горизонтальной составляющей усилия копания Pi к массе призмы волочения Мпр.
В работе указано, что в конце процессе копания призма грунта перед отвалом будет тем больше, чей меньше сопротивление продвижению срезанного грунта в эту призму. Рекомендован отвал упрощенного профиля с углом резания 30° и углом наклона 15°, что позволяет снижать энергоемкость процесса копания связных грунтов на 25 – 30 %.
Экспериментальные исследования, проведенные А.А. Яркиным на восьми отвалах различной формы профиля при одной и той же длине, позволили сделать ряд выводов. Параметры профиля отвальной поверхности существенно влияют на процесс копания грунта, причем в большой степени при разработке грунтов с нарушенной структурой (разрыхленных), разным значениям глубины резания соответствует свой оптимальный профиль отвала. На процесс формирования и движения стружки по отвальной поверхности наибольшее влияние оказывают углы опрокидывания и наклона отвала, а так же кривизны отвальной поверхности, длина нижней прямой части отвальной поверхности, изменения кривизны по высоте и угол резания влияют на процесс копания. Для бульдозера общего назначения в средних грунтовых условиях рекомендованы основные параметры профиля неповоротного отвала: угол резания =350, угол опрокидывания 70-75°, угол наклона 750, угол установки козырька отвала 90-100°, радиус кривизны отвальной поверхности в нижней части отвала – 0,8 от его высоты, в верхней - 1,1.
Экспериментально установлено значительное влияние угла резания на процесс копания грунта, его энергоёмкость, а также необходимое вертикальное давление на режущей кромке отвала при внедрении в грунт. Высказано предположение, что изменение углов резания в процессе копания обеспечивает более эффективную работу отвала. Угол наклона результирующих сил сопротивления копанию грунта изменяется на уплотненных грунтах от 15 до 21° вниз от горизонтали, на разрыхленных - от 0 до 6° вниз и вверх от горизонтали. Расстояние от режущей кромка ножа отвала до точки приложения результирующей сил сопротивления на отвале при копании уплотненного грунта равно 0,17, а разрыхленного - 0,27 от высоты отвала без козырька. Наиболее удобным параметром для регулирования угла наклона равнодействующей сопротивления копанию является угол резания.
Рассмотрение процесса копания грунта позволило В.В. Ничке выявить, что разрушение грунта при работе землеройно-транспортных машин происходит как за счет деформации сдвига, так и за счет отрыва. Вид разрушения определяется в первую очередь величиной угла резания. Переход от одного вида резания к другому характеризуется критическим углом резания, величина которого уменьшается с увеличением углов внутреннего и внешнего трения и ростом пригрузки и увеличивается с повышением связности грунта.
Углы резания до критических значений обеспечивают менее энергоёмкий вид разрушения, приводят к большей стабильности процесса, уменьшения резких колебаний глубины, «клевков».
В.И.Баловнев используя методы и уравнения теории предельного равновесия, вывел ряд уравнений для определения coпротивления резанию грунтов.
В качестве расчетной предложена формула для определения горизонтальной составляющей сопротивления копания плоского ножа:
(1.7)
где: В - длина отвала; h- глубина резания; - объемная масса грунта с нарушенной структурой; - объёмная масса грунта с ненарушенной структурой; Н – высота призмы волочения, равна высоте отвала; С - сцепление грунта с нарушенной структурой; K - коэффициент, зависящий от угла сдвига и угла резания, определяемый аналитическим путем.
Первые сравнительные исследования показали, что у отвалов с переменным углом резания в процессе копания повышается производительность при разработке связных грунтов на 15%, а для отвалов с гибкой отвальной поверхностью – 10%…15 % .Снижение тягового усилия у обоих отвалов составит 25%.
1.3. Тенденции и перспективы развития рабочих органов бульдозера.
Бульдозер являются одной из основных машин используемых в промышленном, гражданском, дорожном строительстве, так как его конструкция проста, универсальна и имеет низкую себестоимость выполнения роботы.
Совершенствование конструкции рабочего органа бульдозера является одним из основных направлений повышения его производительности. Над совершенствованием рабочих органов, повышением их качества, эффективности использования и расширения номенклатуры постоянно работали такие известные организации: ВНИИстройдормаш, ВНИИ Минтрансстрой, ВНИИземмаш, ЦНИИОНТП, КИСИ, МИСИ, СибАДИ, ДИСИ, ХАДИ, МАДИ, КАДИ и др. А совершенствование и повышение эффективности рабочих процессов землеройных машин основывается в значительной степени на теоретической базе, созданной известными учеными К.А. Артемьевым, В.Л. Баладинским, В.И. Баловневым, Б.А. Бондаровичем, Ю.А. Ветровым, Д.П. Волковым, Н.Г. Домбровским, А.Н. Зелениным, И.А. Недорезовым, В.К. Рудневым, Л.А. Хмарой, А.М. Холодовым, Д.И. Федоровым и др. Машины с рабочими органами повышенной эффективности на базе использования новых физических эффектов рассматриваются в работах В. И. Баловнева, В.К.Руднева.
Анализ научно-технической информации Украины, России и зарубежных стран в области бульдозеростроения позволили сделать аналитические выводы о развитии конструкции бульдозера.
Общие тенденции развития конструкции бульдозеров ведется в двух направлениях. Первый связан с совершенствованием конструкции базовых тракторов или тягачей, а второй менее материалоемкий но такой же эффективный, связан с совершенствованием бульдозерного оборудования. Наиболее важными способами совершенствование являются:
- расширение типоразмерного ряда в направлении создания малогабаритных и тяжёлых машин;
- повышение удельной мощности при сравнительно небольшом увеличении массы;
- 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;
- создание тяжёлых бульдозеров на базе спаренных тракторов;
- расширение номенклатуры бульдозерного оборудования;
- применение более прочных материалов, введение смазки, защитных устройств;
- гидрофикация всех операций (применение гидрофицированного перекоса отвала, применение для управления отвалом гидропривода);
- использование автоматических систем для управления отвалом, систем дистанционного управления бульдозером;
- расширение области применения бульдозера путём использования сменного рабочего оборудования;
- 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.
Цели данных направлений: снижение энергоёмкости процесса разработки грунта; расширение эксплуатационных возможностей; расширение зоны действия; управляемость оборудования; повышение надёжности конструкции; повышение производительности; упрощение конструкции; расширение технологических возможностей.
На основании анализа авторских свидетельств, а так же трудов опубликованных в журналах «Строительные и дорожные машины», «Механизация строительства», были определены тенденции развития рабочего органа бульдозера. Основной целью которых является: снижении энергоёмкости при разработке грунта рабочим органом. Можно выделить следующие направлений развития бульдозерного оборудования:
- гидропривод рабочего органа, воздействующий на изменения геометрических параметров и величин лобовой поверхности и ножевой системы;
- рабочий орган (конструкция);
- дополнительное оборудование;
- способы соединения отвалов и бульдозера.
Общие тенденции развития бульдозерного оборудования представлены на рис. 1.3 отражающий развитие не только рабочих органов отвального типа, но и устройств позволяющих изменять положение отвала тем самым, меняя способ копания грунта. Центральная ось этой схемы (позиции 1-3) иллюстрирует общее развитие рабочего органа бульдозера, а боковые ее ответвления показывают частные направления развития позиций основной оси.
На 1 позиции представлен элементарный рабочий орган землеройной машин - отвал, имевший плоский вид, позиция 2 - отвал современной формы т.е. с криволинейным профилем рабочей поверхности, созданный с учетом влияния подъема стружки грунта по отвалу на общее сопротивление копанию. Позиция 3 - отвал со щеками, которые способствуют уменьшению потерь грунта из призмы волочения. Данная конструкция послужила прототипом при создании скреперных ковшей.

Рис. 1.3 Схема развития рабочих органов землеройных машин

Развитие лобовых отвалов с боковыми щеками (исходная позиция 3) в одном из ответвлений характеризуется созданием более эффективных совковых отвалов с косо установленными крайними секциями (позиция 6) и их дальнейшим совершенствованием.
Развитие конструкции рабочего органа бульдозера, для более детального анализа разложим на 3 направления. Эти направления определены функциональными способностями составных частей отвала: ножевой системой, лобовой поверхностью, козырьком.
На рис. 1.4 представлена схема функционального расчленение отвала бульдозера. Данная схема показывает, что развитие отвала можно разложить на 3 направления: совершенствование ножевой системы; лобовой поверхности; козырька. Можно сказать, что улучшения свойств одной из составляющих частей отвала влияет на эффективность разработки грунта в период, когда отвалом выполняется работа именно этой функциональной частью. Таким образом, можно разложить функциональные части отвала по важности влияния на процесс разработки грунта: 1- ножевая система, 2 – лобовая поверхность, 3 – козырек. Развитие этих функциональных частей отвала представлены на рис. 1.5, 1.6, 1.7.
Развитие рабочих органов землеройных машин в настоящее время продолжает происходить главным образом на основе известных принципов механического воздействия на грунт (резание, удар, вибрация и их сочетания).
Развитие конструкции и формы рабочего органа бульдозера связано с нахождением той оптимальной геометрической формой отвала, которая позволили бы повысить производительность и снизить энергоемкость процесса разработки грунта. Для достижения этой цели, по мимо выше перечисленного, был принят ряд конструктивных решений: способность изменение геометрических параметров в процессе разработки грунта ножевой системы, лобовой поверхности; уменьшение количества включений системы управления; облегчение условий заглубления отвала; снижение динамических нагрузок в процессе копания; улучшение планировочной способности и регулирование удельного усилия заглубления; улучшение условий работы водителя.
Основной целью при создании новой или при усовершенствовании существующей конструкции является повышение производительности и снижение сил сопротивления возникающих при разработке грунта. Создание отвалов обеспечивающих повышение эффективности при копании грунта классифицируют на три группы, каждая из которых позволяет достичь главной цель.

Рис. 1.4 Схема функционального расчленения рабочего органа бульдозера.

Рис. 1.5 Развитие ножевых систем отвала бульдозера
Рис.1.6 Формы лобовых поверхностей отвала. Рис.1.7 Формы козырьков отвала бульдозера.


Патентный обзор.
Бульдозерное оборудование (а.с. СССР 810902), с жестко прикрепленным к основному средним нож, который установлен с меньшим углом резания.
Бульдозерное оборудование включает в себя выступающий средний нож 1 и основной нож 2, лобовую поверхность 3, гидрораскосы 4, толкающие брусья 5.
Достоинства конструкции бульдозерного оборудования:
– способность изменять вылет среднего ножа относительно основного без внесения в конструкцию отвала каких-либо дополнительных механизмов;
– упрощенная конструкция;
– надежность работы при разработке тяжелых грунтов.
Недостатком конструкции является:
– плохое внедрение в грунт.

Рис.1.8. Бульдозерное оборудование а.с. СССР 810902
Бульдозерное оборудование (а.с. СССР 757645), с ВСН и дополнительным выступающим ножом, способное обеспечить комбинированное резание.
Эта способность достигнута за счет оснащения бульдозерного оборудования дополнительным ножом, который жестко связан с отвалом и расположен перед средним ножом, а ширина дополнительного ножа равна ширине среднего.
Бульдозерное оборудование включает боковые ножи 1, выступающий средний нож 2, к которому с помощью болтовых соединений прикреплены штанги 3, ступенчато вынесенного вперед ножа 4, причем ножи 2 и 4 установлены ниже боковых ножей 1 и имеют одинаковую ширину, лобовая поверхность 5, толкающие брусья 6, к которым шарнирно прикреплены гидроцилиндры управления отвалом.
Достоинства конструкции:
– обеспечивается получение эффекта двухножевого резания, что обеспечивает:
а) снижается сопротивление грунта копанию;
б) уменьшается трение;
в) обеспечивается набор большей призмы волочения в условиях меньших энергетических затрат.
Недостаток:
– увеличение габаритных размеров отвала бульдозера.

Рис.1.9. Бульдозерное оборудование а.с. СССР 757645

РО бульдозера с ВН, (а.с. СССР 891855), конструкция которого снабжена грунтоведом, который жестко соединен с лобовым листом и выполнен в виде трехстороннего короба, под которым расположен средний нож.
Данная конструкция имеет два исполнения:
а) грунтовод прикреплен к передней части лобового листа, а его передняя стенка эквидистанта отвальной поверхности скольжения, при этом боковые стенки грунтовода в нижней части имеют скос с углом к горизонтали, соответствующим примерно углу сдвига грунта;
б) грунтовод прикреплен к тыльной стороне лобового листа отвала, средний нож шарнирно соединен с нижней частью грунтовода и имеет привод поворота, при этом верхняя часть лобового листа выполнена с разгрузочным окном, расположенным перед грунтоведом.
РО бульдозера включает основной нож отвал 1, средний выступающий нож 2, грунтовод 3 с боковыми стенками 4, лобовая поверхность 5, толкающие
брусья 6.
В варианте заднего расположения грунтовода, смонтированного на
тыльной стороне лобового листа 5, в верхней части органа выполнено разгрузочное окно.
Достоинства конструкции:
– расположение среднего ножа вне зоны давления призмы волочения, снижается сопротивление грунта копанию средним ножом, увеличивая производительность.
Рассмотрим конструкции бульдозерных отвалов, ножевые системы которых имеют не стандартное исполнение, но способствуют повышению общей эффективности работы такого оборудования.

Рис. 1.10. РО бульдозера, а.с. СССР 891855
а – с грунтоводом спереди;
б – с грунтоводом сзади.
РО бульдозера разработки МАДИ (РО бульдозера, а.с. СССР 458638), с газовой смазкой лобовой поверхности отвала и дополнительного вынесенного вперед ножа.
Конструкция отвала состоит из дополнительного вынесенного вперед ножа 1, брусьев 2 вынесенного вперед ножа 1, основного нож 3, лобовой поверхности 4, трубопровода 5 подвода газовой смазки к основному ножу 3, и трубопровода 6 проведенного в брусьях 2 вынесенного вперед ножа 1, для подвода смазки к вынесенному ножу 1.
Недостатком является:
– увеличение габаритов конструкции;
– дополнительный расход энергии.

Рис. 1.11. РО бульдозера, а.с. СССР 458638

Бульдозерное оборудование (а.с. СССР 968211), ножи дополнительной режущей части, которого симметрично разнесенным вдоль отвала, углы резания которых, уменьшаются в сторону от средней линии.
Бульдозерное оборудование содержит систему дополнительных ножей, состоящую из боковых дополнительных ножей 1 и дополнительных ножей 2, симметрично установленных относительно средней оси отвала. Основной нож 3 и боковые щеки 4 жестко закреплены на лобовой поверхности 5. С отвалом шарнирно соединены гидрораскосы 6, позволяющие изменять положение отвала в вертикальной плоскости. Гидроцилиндры подъема отвала 7 шарнирно закрепленные на толкающих брусьях 8, которые шарнирно связаны с отвалом.
Достоинство конструкции:
– возможность увеличения площади боковых щек за счет прикрепления их к нижней части отвала и дополнительным боковым ножам;
– улучшенная конструкция боковых щек в сочетании с увеличенным вылетом дополнительных боковых ножей приближает форму отвала бульдозера к ковшеобразной форме, что обеспечивает лучшее сохранение грунта и увеличивает полезный объем призмы волочения при транспортировании.
– уменьшенное сопротивление при врезании в грунт;
– вырезание рациональной формы стружки, толщина которой увеличивается по мере удаления от продольной плоскости машины.

Рис. 1.12. Бульдозерное оборудование а.с. СССР 968211

Отвал бульдозера (а.с. СССР 759663), конструкция которого оборудована выдвижными секциями, расположенными по бокам отвала и соединенными с отвалом шарнирно в средней части.
Отвал бульдозера включает нож 1, который смонтирован в нижней части лобового листа 2. На тыльной поверхности отвала смонтирована коробка жесткости 3 и кронштейны 4, в которых установлены гидроцилиндры управления 5. Штоки гидроцилиндров управления 5 связаны с выдвижными секциями 6, которые шарнирно прикреплены к центральной части лобового листа 2 отвала. В средней части выполнены поперечные пазы 7 внутри которых, размещены ребра жесткости 8, соединяющие тыльную сторону лобовой поверхности отвала с направляющей 9, которая в свою очередь соединена с коробкой жесткости 3, а в нижней части выдвижных секций смонтированы ножи 10.
Достоинства данного отвала:
– способность копания грунта с образованием различных поперечных профилей поверхности грунта как двухскатной, так и односкатной формы;
– изменение удельного давления отвала на грунт за счет различной степени выдвижения боковых секций.

Рис. 1.13. Отвал бульдозера, а.с. СССР 759663
а – вид сбоку отвала (в разрезе);
б – общий вид бульдозера

1.4. Обзор и анализ существующих конструкций бульдозеров 3 тягового класса
Основной целью при создании новой или при усовершенствовании существующей конструкции является повышение производительности и снижение сил сопротивления возникающих при разработке грунта.
Широкое применение получили Бульдозеры ДЗ-42, ДЗ-42Г, ДЗ-42Г-1 на гусеничных тракторах тягового класса 3 - ОКП 4812111011, 4212111033;

Рис. 1.14 Бульдозер ДЗ-42 Рис. 1.15 Бульдозер ДЗ-42Г
ГОСТ 7410-79, ТУ 22-5686-84; ОК. № 4.01.14, 4.01.57, 4.01.62- с неповоротным отвалом предназначены для выполнения землеройно-планировочных работ в строительстве и сельском хозяйстве на грунтах I-II категорий в районах с умеренным климатом при температуре окружающего воздуха ±40°С. Более тяжелые грунты должны быть предварительно разрыхлены.
Бульдозерное оборудование, состоящее из отвала с толкающи¬ми брусьями, поперечной балки, кронштейна с гидроцилиндром подъема-опускания отвала, трубопроводов с рукавами высокого давления монтируется на гусеничный сельскохозяйственный трактор ДТ-75.

Рис. 1.16 - Бульдозер ДЗ-42Г-1: 1 - трактор; 2 - толкающий брус; 3 - гидроцилиндр; 4 - отвал
Отвал представляет собой сварную металлоконструкцию, выполненную из листового металла и армированную коробками жесткости и ребрами. С тыльной стороны отвала имеется кронштейн для соединения отвала с гидроцилиндром. К нижней кромке отвала болтами крепятся ножи, которые имеют по две режущие кромки, и при износе одной из них ножи можно перевернуть.
Поперечная балка сварной конструкции крепится болтами к раме трактора между внутренними опорными катками и служит для шарнирного соединения отвала с рамой трактора.
Гидроцилиндр подъема - опускания и принудительного заглубления отвала в грунт крепится к раме трактора на кронштейне. К кронштейну он крепится с помощью рамки, представляющей собой универсальный шарнир, исключающий действие поперечных усилий на гидроцилиндр.
Гидравлическая система бульдозера состоит из гидросистемы базового трактора (насос 5, гидробак 1 с фильтром 2 и распределитель 4) и гидроцилиндра 3, соединенного с трубопрово¬дами рукавами высокого давления. Номинальное рабочее давление в гидросистеме составляет 10 МПа.

Рис. 1.17. Отвал бульдозера ДЗ-42Г-1.
При подъеме отвала рабочая жидкость из гидробака подается насосом в распределитель и из него по трубопроводам и рукавам высокого давления поступает в нижнюю полость гидроцилиндра. Шток втягивается внутрь цилиндра, поднимая отвал. Рабочая жидкость из верхней полости цилиндра через распределитель сливается в гидробак. В нейтральном положении золотника распределителя рабочая жидкость из насоса поступает в распределитель и из него сливается в гидробак, вследствие чего отвал остается на месте.
При опускании отвала рабочая жидкость подается насосом через
распределитель в верхнюю полость цилиндра, при этом нижняя полость через распределитель соединяется с баком гидросистемы. Шток выдвигается и отвал опускается.
При плавающем положении отвала доступ рабочей жидкости, подаваемой насосом в цилиндр, перекрыт. Рабочая жидкость от на¬соса через распределитель сливается в гидробак. Полости цилиндра через распределитель соединены между собой и гидробаком, вследствие чего рабочая жидкость имеет возможность перетекать из одной полости цилиндра в другую полость и в гидробак. Отвал при движении трактора копирует поверхность грунта.
Транспортировка бульдозера осуществляется своим ходом, на трайлере или железнодорожной платформе в соответствии с установленными правилами перевозки грузов. Бульдозер должен храниться в закрытых помещениях или на площадке под навесом.
Для землеройно-планировочных работ в строительстве и сельском хозяйстве на грунтах I-III категорий применяют бульдозер с неповоротным отвалом с гидравлическим управлением и гидроперекосом ДЗ-128 .
Разработчики:
ДЗ-42 Харьковский завод дорожных машин
ДЗ-42Г НПО «ВНИИстройдормаш» и Бердянский ордена Октябрьской революции завод дорожных машин и Харьковский завод дорожных машин, НПО «ВНИИстойдормаш».
Изготовители:
ДЗ-42 Бердянский ордена Октябрьской революции завод дорожных машин
ДЗ-42Г Бердянский ордена Октябрьской революции завод дорожных и Мингечаурский заводы дорожных дорожных машин; Туймазинский завод автобитумовозов
ДЗ-42Г-1 Калкаманский завод дорожных машин

Таблица 1.2
Технические характеристики бульдозеров 3 тягового класса
Наименование параметра Модель
ДЗ-42 ДЗ-42Г ДЗ-42Г-1
Базовый трактор:
Тип

 

 

модель

тяговый класс
мощность, кВт
тип трансмиссии
Тип управления рабочим органом
Скорость движения, км/ч
вперед
назад
Бульдозерное оборудова-ние:
тип
ширина отвала, мм
высота отвала, мм
подъем отвала над опорной поверхно¬стью, мм
опускание отвала ниже опорной поверхности, мм
скорость подъема, опускания отвала, м/с
угол резания, град
задний угол отвала, град
масса, кг
Угол въезда с бульдозер- ным оборудованием, град
Габаритные размеры, мм
длина
ширина
высота
Масса, кг
гусеничный сельско- хозяйствен-
ный об¬щего назначе¬ния

ДТ-75МР-С2

3
66
механическая
гидравлическое


5,30-11,18
4,54


неповоротный
2560
804


600

300

0,25
55
20
1070

20

4650
2560
2300
7000
гусеничный сельскохозяйственный с раздель-но-агрегатной гидросистемой ДТ-75НР-С2 или ДТ-75МР-С2

3
66
механическая
гидравлическое


5,30-11,18
4,54


неповоротный
2520
800


600

410

0,25
55
20
805

20

4980
2520
2650
7085
гусеничный сельскохозяйст -венный с раз-
дельно-агрегат -ной гидросис-
темой
ДТ-75МР-С2 или ДТ-75М-С2
3
66
механическая
гидравлическое


5,30-11,18
4,54


неповоротный
2520
800


600

410

0,25
55
20
890

20

4980
2520
2333
7030

1.5. Предварительный анализ и характеристика модернизированного узла.
Бульдозерное оборудование навешивается на тягач (ДТ-75) как комплект спаренного оборудования, в состав которого входит: отвал, брусья и гидроцилиндры управления отвалом. Причем задний угол отвала составляет 7°. (рис. 1.18).

Рис.1.18 Варианты модернизированного РО бульдозера, вид сбоку.
Параметры модернизированного отвала:
Ширина отвала, мм………………………………………..3920
Наибольшая высота, мм………………………………...…1300
Радиус кривизны лобовой поверхности, мм…..…………1300-1500
Угол установки в плане отвала, град……………………..75-85
Угол резания, град……………………………………….....45-65


Рис. 1.19 Стадии работы модернизированного бульдозера.
1.6. Оценка. Критерии эффективности.
Для бульдозера, оснащенного новой конструкцией отвала, с минимальным задним углом и упругим элементом, была рассмотрена система основных показателей эффективности работы техники [31], показатели сведены в табл. 1.3, а сравнение показателей эффективности бульдозерных отвалов приведены в табл. 1.4.
Таблица 1.3.
Система основных показателей оценки эффективности применения новой конструкции РО бульдозера.
№п/п Показатель Обозначение Условия оптимизации
1 2 3 4
1 Производительность,

ПТ→max
2 Энергоемкость,
Nуд=Ne/ПТ Nуд→min
3 Материалоемкость,
Gуд=Gбул/ПТ Gуд→min
4 Обобщенный показатель энергоемкости и материалоемкости с учетом надежности

ПNGП→min


ПNG→min
5 Удельная сумма затрат,
СЗ=С/ ПТ СЗ→min
Таблица 1.4.
Сравнение показателей эффективности конструкций отвалов.
№п/п Показатель Ед.изм. Значения
Традиционный отвал
Новый РО

1 Производительность, ПТ
120,4 137,6
2 Энергоемкость, Nуд
0,98 0,857
3 Материалоемкость, Gуд
132,4 116,49
4 Обобщенный показатель энергоемкости, ПNGП
материалоемкость, ПNG –
– 195,4
1,298 172
1,0003
5 Удельная сумма затрат, СЗ
0,99 0,858
Примечание:
qотв – объем грунта разработанный и распланированный отвалом за один рабочий цикл, м3; Кп – коэффициент, учитывающий потери грунта в боковые валики; tц – время цикла, с.; КР – коэффициент разрыхления грунта; Ne – мощность, кВт.; Gбул– масса бульдозера, кг; С–общяя сумма затрат, грн.
1.7 Цели и задачи дипломного проектирования
Целью работы является определение рациональных параметров РО бульдозера и разработка новой конструкции отвала, с упругим элементом, который в рабочем состоянии способен изменять угол резания от 55до 65°.
Данная модернизация позволяет производить разработку более прочных категорий грунтов, а также способствует ускорению процесса заглубления отвала в грунт и стабильной работе бульдозера.
Задачи, которые необходимо решить для достижения данной цели:
- просмотреть научные труды, которые были сделаны в этой области;
- изучение среды взаимодействия;
- произвести анализ существующих конструкций отвалов;
- определения влияния угла резания на процесс разработки грунта;
- обоснование принятых параметров ножа отвала;
- определение расположения и крепления гидроцилиндров.

2. ОБЩИЙ РАСЧЕТ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО БУЛЬДОЗЕРА ДТ-75
При выборе и обосновании прототипа руководствуемся тяговым классом базовой машины приведенной в задании. В качестве прототипа принимаем гидравлический бульдозер, установленный на базе трактора ДТ-75 (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Гидравлический бульдозер на базе трактора ДТ-75.
Таблица 2.1.
Техническая характеристика гидравлического бульдозера
на базе трактора ДТ-75
Базовый трактор:
модель
тяговый класс
мощность, кВт
ДТ-75Р-С2
3
59
Бульдозерное оборудование:
длина отвала, мм
высота отвала, мм
угол резания
угол поперечного перекоса отвала
подъем над опорной поверхностью, мм
опускание ниже опорной поверхности, мм
2560
950
55°
+12°
760
300
Наибольшая скорость движения, км/ч
Габаритные размеры, мм
Масса, т 11,49
4825 2560 2650
8,19
2.1. Тяговый расчет бульдозера.
При выполнении и расчете данного раздела принимаем конструктивные параметры отвала по мах. значениям с целью выявления мах. нагрузок воспринимаемых отвалом.
Тяговый расчет бульдозера позволяет оценить возможности тягача при транспортировании грунта с подрезанием стружки, определить подъем, который
может преодолевать машина с максимальной призмой волочения.
Условие движения бульдозера без буксования
(2.1)
где - сила тяги по сцеплению, кН;
- тяговое усилие, развиваемое трактором, кН;
- сумма сопротивлений передвижению, кН.
=3,6•66•0.8/5=38,02кН
где N - эффективная мощность двигателя, кВт;
 = 0,8- КПД машины;
V - скорость машины на первой или второй передачах, км/ч,
Сумма сопротивлений, возникающих в случае лобового резания и транспортирования грунта отвалом бульдозера:
 , (2.2)
где Р1 - сопротивление движению бульдозера, кН;
Р2 - сопротивление грунта резанию, кН;
Р3 - сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала, кН;
Р4 - сопротивление трению грунта по отвалу, кН.
=8,19(0,11cos17+sin17)=3,26кН
где f - коэффициент сопротивления движению трактора по грунту для гусеничного движителя 0,1…0,12 ;
-расчетный угол подъема . (Знак "+" принимается при работе на подъем, "-" при работе под уклон.
=2,66∙ 0,1∙60 = 15,36кН
где L- длина отвала, (L=2.66) м;
h- глубина резания, принимается h =0,1…0,4 м;
- удельное сопротивление грунта резанию, кПа (для группа грунтов = 60 кПА);
=0.5∙2.66∙0.98²∙1.5∙9.8∙0.75=9.12 кН
где Н- высота отвала, (примем мах. значение 0,98м) м ;
 - плотность грунта, т/м3 ( для гравия – 1,4…1,9.);
- коэффициент трения грунта по грунту (для гравия – 0,7…0,84.)
- угол внутреннего трения грунта;
=0.5∙2.66∙0.98²∙1.5∙9.8∙0.5∙cos²55=2кН
где - угол резания, град ( = 35... 55°, примем мах. - 55°);
2 - коэффициент трения грунта по стали (для гравия – 0,4…0,650.)
 =3,26+15.36+9.12+2=29,74кН,
49,81≥38,02≥29,74

2.2 Выбор геометрических параметров конструктивной схемы бульдозера и определение центра давления и центра тяжести бульдозера.

При расчете принимаем полностью разомкнутое положение секций отвала, т.е. мах. значения конструктивных параметров.
Основными геометрическими конструктивными параметрами бульдозера
являются:
- расстояние от центра задней звездочки ходового механизма и от опорной поверхности до точки закрепления толкающих брусьев на тракторе;
- длина толкающих брусьев ;
- координата точки закрепления гидроцилиндров подъема и опускания рабочего органа на тракторе и расстояние между точками закрепления гидроцилиндров и толкающих брусьев .
Значения , , , можно определить исходя из конструктивных
соображений воспользовавшись конструкторской документацией прототипов.
Значение координаты закрепления гидроцилиндров подъема и опускания отвала определяем исходя из хода поршня.
Высоту подъема отвала рекомендуется выбирать из расчета достижения угла въезда не менее 20–30°.
Величину опускания отвалов ниже опорной поверхности базовой машины следует выбирать с учетом максимальной глубины копания определяемой по
формуле:
=49,81-80,34(0,11cos17-sin17)/1,65∙60∙2,56=0,25м.
где – коэффициент, учитывающий влияние угла резания на удельное
сопротивление грунта копанию ;
= 0,1-0,12 коэффициент сопротивления движению для гусеничных машин;
-расчетный угол подъема .
Координаты положения места закрепления гидроцилиндров подъема, опускания отвала определяют, учитывая угол поворота толкающих брусьев в вертикальной плоскости определяющий ход исполнительного механизма.
При определении координаты положения места закрепления гидроцилиндров графо-аналитическим способом, схематично в масштабе, вычерчиваем базовую машину и отвал с толкающими брусьями принятой длины.
Вначале выполняем вспомогательные построения. Радиусом, определяющим расстояние от точки закрепления толкающего бруса на базовой машине 8 до точки режущей кромки отвала 3, 5 проводим вспомогательную дугу 3-5. Затем из точки 1 проводим прямую 1-2. Точки пересечения 3 и 5 определяют верхнее и нижнее положение режущей кромки отвала.
Точку 3 можно получить отложив по вертикали максимальную глубину копания .
После определения точек 3 и 5 из точек 4 и 6 проводим дуги радиусом l1 и l2
Точка 7 пересечения дуг определяет координату места закрепления
гидроцилиндров подъема, опускания отвала.

Рис. 2.2. Схема к определению координаты положения места закрепления гидроцилиндров подъема, опускания рабочего органа.
Замечания:
– радиус l2 является длиной гидроцилиндра с выдвинутым штоком с учетом проушин для закрепления;
– радиус l1 является длиной гидроцилиндра с втянутым штоком с учетом проушин для закрепления;
– при максимально опущенном отвале корпус гидроцилиндра не должен касаться ходовых траков, в противном случае следует изменить длину толкающих брусьев;
–предварительные размеры гидроцилиндра выбираем из источника ;
После выполнения соответствующих построений определяем ход поршня и расстояние от точки 7 до точки 8.
R=l1 =2•lmin + lгр + L-lпорш =2∙65+150+800-150=930мм;
R= l2 =2•lmin + lгр + 2L-lпорш =2∙65+150-150+2∙800=1730мм;
r = 2160мм; =800мм.
Положение центра тяжести бульдозера а принимаем из конструкторской документации прототипов либо определяем приближенно, пользуясь известной массой прототипа, полагая, что:
- масса толкающих брусьев,
(2.3)
- масса отвала,
(2.4)
- масса гидроцилиндров подъема и опускания отвала,
(2.5)
- масса бульдозерного оборудования,
(2.6)
- определяем эксплуатационный вес бульдозера,
(2.7)
- определяем положение центра тяжести, рабочего оборудования бульдозера,
, (2.8)

где - расстояния действия сил тяжести (рис. 2.3),
- силы тяжести (рис. 2.3),

Рис. 2.3. Схема к расчету центра тяжести бульдозера.
2.3. Расчет бульдозера на устойчивость
Для расчета устойчивости бульдозера рассмотрим следующее условие: на отвал бульдозера, кроме статических сил, направленных горизонтально, действует еще и вертикальная составляющая , направленная вверх и препятствующая его вертикальному заглублению.
При определенных усилиях, развиваемых гидравлической системой, трактор может опрокинуться вокруг точки вывешиваясь на отвале.
В этом случае величина горизонтальной статической силы, развиваемой тягачом, будет несколько больше:
(2.9)
(2.10)
кН
где - вертикальная составляющая результирующей сил сопротивления на отвал;
 – угол наклона результирующей , при копании плотного грунта вниз равен 17° , а при копании рыхлого грунта и перемещении его в траншее равен нулю;

Так как бульдозер часто работает на косогорах, то коэффициент устойчивости для бульдозера принимается значительно выше ( = 1,5), чем для кранов, экскаваторов и других строительных машин.
Помимо коэффициента устойчивости необходимо определить усилия, развиваемые гидроцилиндром, при которых имеет место отрыв тягача в точке Б. Эти условия для бульдозера являются исходными при расчете на устойчивость.
Коэффициент устойчивости может быть определен из следующей зависимости:
(2.11)
где и – силы, действующие на трактор в местах крепления рамы к трактору.
Эти силы равны по величине реакциям толкающих балок на трактор с обратным знаком.
Чтобы определить реакции в толкающих балках и определим величины реакций из условий равновесия.
Сумма проекций на ось у и ось z будет равна:
; (2.12)
; (2.13)
. (2.14)
; (2.15)
; (2.16)
. (2.17)
и (2.18)
Отсюда
; (2.19)
где: - вес призмы волочения;
- фактический объем призмы волочения;
L- длина отвала, м;
Н- высота отвала, м; - коэффициент зависящий от отношения .
Чтобы определить, какое усилие может развивать гидравлический цилиндр, подставим указанные значения в формулу для определения , получим
; (2.20)
(2.21)
откуда
, (2.22)
кН.
Определяем усилие , необходимое для подъема отвала. Наиболее тяжелыми условиями при подъеме отвала являются усилия, когда нож начинает выглубляться
и при этом трактор продолжает двигаться.
При подъеме отвала необходимо преодолеть моменты сопротивления от следующих сил: силы тяжести рабочего органа силы тяжести грунта ,
горизонтальной силы , вертикальной составляющей силы резания
Сила может быть определена из условий равновесия системы:
; (2.23)
(2.24)
кн.
2.4. Расчет привода механизма управления отвалом
Исходными данными при проектировании гидравлического привода подъема отвала являются:
- максимальное развиваемое усилие =37,26кН;
- ход поршня =800 мм;
- номинальное рабочее давление жидкости в системе р=10 МПа;
- количество исполнительных цилиндров п=1.
После определения исходных расчетных данных разрабатываем принципиальную схему гидропривода, в которой указываем число насосов, распределителей, расположение предохранительных клапанов, бака, фильтров и других элементов системы. Здесь же устанавливаются длина трубопро¬водов, разность уровней, а также количество гидроцилиндров.
Количество исполнительных цилиндров принимается исходя из общей компоновки бульдозера с учетом действующих на цилиндр усилий и возможностей унификации конструктивных элементов.
Внутренний диаметр гидроцилиндра (мм) вычисляем в зависимости от значений максимального действующего усилия (Н) и расчетного давления жидкости в системе =8,5 (МПа).
Гидравлический привод подъема отвала.
При выдвижении штока
= =0,075м=75мм;
С учетом гидравлических потерь от насоса до цилиндра для предварительных расчетов можно принимать
=0,85•10•10 =8500000 Па;
Из стандартного ряда предварительно принимаем dц = 80мм при мм и = 800 мм П.6. ;
При втягивании штока диаметром =36 (мм)
= = 0,083м = 83мм;
Из стандартного ряда окончательно принимаем dц = 80мм при мм = 800 мм П6. .
Подача насоса должна обеспечивать требуемую скорость перемещения штока. При этом потери жидкости за счет утечек принимаются в пределах 3...8% от расхода жидкости, необхо¬димого для работы п гидроцилиндров одновременно.
Тогда
= = 0,00055 м³/с = 0,55 л/с.
Скорости движения поршня относительно корпуса цилиндра по ОСТ 22-1417-79 рекомендуется выбирать в пределах 0,03...0,05 м/с.
По результатам расчета принимаем насос НШ-32У-3 с подачей 0,94 л/с, номинальным давлением 14/17,5 МПа, рабочим объемом 31,7 см3.
2.5. Определение внешних нагрузок навесного оборудования
Для расчета рамы, отвала и других деталей необходимо определить наиболее опасные условия нагружения. Таким положением является встреча бульдозера с
препятствием, когда па отвал действуют одновременно статические и динамические силы Рст и Рдин . При этом гидравлические цилиндры управления отвалом заперты и система не позволяет его выглублять. Для расчета принимается, что:
1) встреча с препятствием происходит в средней точке нижней кромки отвала;
2) сила Рст имеет максимально возможную величину:
кН
Расчетная нагрузка Ррас
(2.25)
Расчет ведем для случая, когда бульдозер встречает на пути кирпичный столб шириной b = 65 см и площадью поперечного сечения F=3900 см2. Удар серединой отвала происходит на вы¬соте 15 см от заделки столба. Принимаем, что Рz = 0
Динамическое усилие
; (2.26)
где – приведенная жесткость кН/м ;
C1 - жесткость препятствия принимается по экспериментальным данным здесь - для нашего случая равно 18200 кГ/см;
- скорость движения на расчетной передаче в м/с. км/ч = =
=1,39 м/с;
- жесткость металлоконструкции навесного оборудования бульдозера;
– коэффициент жесткости навесного оборудования на 1 кГ массы трактора равен 0,9 – 1,0 кН/м•кг;
- масса базовой машины в кГ кГ
кН;
кН
кН
Таким образом, горизонтальное усилие
Ррасч = 49,81 +146,4 = 196,21 кН.
Для того чтобы определить усилия в отдельных элементах конструкций, рассмотрим равновесие отвала, прикладывая к нему все внешние нагрузки, действующие в вертикальной плоскости, и определим при этом реакции в толкающих балках и подкосах.
Усилие в гидроцилиндрах определяется из отношения (сумма моментов относительно точки А.
(2.27)
Из расчетной схемы мм; мм
кН
где: .
кН•м;
кН•м
Сила, действующая вдоль толкающих брусьев:
127,19 кН
Сила, действующая вдоль подкоса:
94,93 кН
2.6 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). (2.28)
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=1400 об/мин).
(2.29)

Удельная затрата топлива:
(2.30)

- для дизелей на регуляторной ветке характеристики:
(Для примера будем вести расчеты на 1 передаче, для ne=1900 об/мин).
Эксплуатационная мощность:
(2.31)

Часовой расход топлива:
(2.32)

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:
(2.33)

Крутящий момент двигателя:
(2.34)

Часовой расход топлива на режиме максимального холостого хода находим по графикам зависимости часового расхода топлива двигателя на максимальном холостом ходу от номинальной мощности двигателя.

Рис. 2.4. Зависимость часового расхода топлива 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=1790•1,1=1960 (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 2.2.

2.7. 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:
(2.35)

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:
(2.36)

Для определения действительной скорости строим кривую буксования в зависимости от тягового усилия по относительной силе тяги р, которая

определяется по формуле:
(2.37)

где φ=0,9 - коэффициент сцепления; λ=1 - коэффициент нагрузки ведущих частей;
Ркр=Рк-Рf – - усилие на крюке машины; G=93,7 кН- вес машины.
Получаем:
Таблица 2.2.
Коэффициент буксования.
Pк, Н p δ

0 0,00 0,000
10000 0,07 0,002
20000 0,25 0,007
30000 0,43 0,013
40000 0,61 0,028
50000 0,79 0,105

Тогда действительную скорость машины определим по зависимости:
(2.38)

3). Тяговая мощность:
(2.39)

4). Удельная затрата топлива:
(2.40)

5) Тяговый КПД:
(2.41)

Расчеты заносим в таблицу 2.3.
2.8. 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.

Таблица 2.3.
Данные расчета для построения тяговой диаграммы.
nн,об/мин Ne,кВт Gтн,кг/ч Mе, Н/м Pк, Н Vт, м/с Vд, м/с Nт, кВт gт,г/кВт*ч ηтяг
1 передача iтр= 42
1400 49,66 11,98 338,93 37680,57 4,27 4,24 44,38 269,87 0,80
1500 51,94 12,58 330,80 36777,20 4,58 4,55 46,48 270,56 0,84
1600 53,73 13,15 320,82 35667,90 4,88 4,84 47,95 274,20 0,86
1700 54,98 13,68 308,99 34352,65 5,19 5,16 49,24 277,92 0,89
1790 55,60 14,40 296,76 32992,85 5,46 5,44 49,86 288,83 0,90
1900 21,43 6,66 107,77 11981,62 5,80 5,79 19,27 345,45 0,35
1950 5,90 3,14 28,92 3214,69 5,95 5,94 5,30 591,98 0,10
1960 0,00 2,43 0,00 0,00 5,98 5,98 0,00
2 передача iтр= 38
1400 49,66 11,98 338,93 34091,94 4,72 4,69 44,41 269,66 0,80
1500 51,94 12,58 330,80 33274,61 5,06 5,03 46,49 270,51 0,84
1600 53,73 13,15 320,82 32270,96 5,40 5,37 48,14 273,15 0,87
1700 54,98 13,68 308,99 31080,97 5,73 5,71 49,30 277,59 0,89
1790 55,60 14,40 296,76 29850,68 6,04 6,02 49,92 288,48 0,90
1900 21,43 6,66 107,77 10840,51 6,41 6,41 19,30 344,88 0,35
1950 5,90 3,14 28,92 2908,53 6,58 6,58 5,32 590,65 0,10
1960 0,00 2,43 0,00 0,00 6,61 6,61 0,00
3 передача iтр= 34
1400 49,66 11,98 338,93 30503,31 5,28 5,25 44,48 269,24 0,80
1500 51,94 12,58 330,80 29772,02 5,66 5,64 46,64 269,63 0,84
1600 53,73 13,15 320,82 28874,01 6,03 6,01 48,20 272,78 0,87
1700 54,98 13,68 308,99 27809,29 6,41 6,39 49,36 277,23 0,89
1790 55,60 14,40 296,76 26708,50 6,75 6,74 50,00 287,98 0,90
1900 21,43 6,66 107,77 9699,40 7,16 7,16 19,29 345,08 0,35
1950 5,90 3,14 28,92 2602,37 7,35 7,35 5,31 590,98 0,10
1960 0,00 2,43 0,00 0,00 7,39 7,39 0,00

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 (2.42)
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 (2.43)
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, (2.44)
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, (2.45)
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.
2.9. Расчет производительности бульдозера
Производительность бульдозеров в значительной степени зависит от способа работы. Если бульдозер работает под уклон, то значительно повышается сила тяги, уменьшается сопротивление перемещению грунта, увеличивается объем грунта, перемещаемого отвалом. При работе на подъем происходят обратные явления. При 10%-ном подъеме производительность, например, уменьшается на 40-50%.
По мере срезания слоя грунта и увеличения призмы волочения возрастает сопротивление перемещению бульдозера. Чтобы полностью использовать силу тяги бульдозера, не рекомендуется врезаться на постоянную глубину, целесообразнее в начале работы заглублять отвал на большую глубину, чем в конце цикла срезания, т. е. толщина стружки должна быть переменной.
При работе под уклон можно срезать стружку постоянного сечения на всем пути набора грунта, так как в результате работы под уклон появляется запас тяги, поскольку сопротивление перемещению грунта впереди отвала (так же, как и перемещение самого тягача) значительно меньше, чем при работе по горизонтали или на подъем.
Обычно путь, за который бульдозер набирает грунт впереди отвала, составляет 5-7 м. Заглубление отвала и срезание грунта происходит на первой или второй передачах.
Эффективная работа в значительной степени зависит от режима перемещения. Обычно перемещают грунт на первой третьей передачах.
Чтобы уменьшить осыпание грунта по бокам отвала, лучше всего вести перемещение по траншее глубиной до 0,6 м, получаемой при нескольких проходах бульдозера (высота валиков при этом достигает 0,20-0,25 м по одному и тому же месту так, чтобы грунт, осыпающийся по бокам отвала в виде валиков, после нескольких проходов образовывал как бы коридор.
Для повышения производительности применяется также способ перемещения грунта в два или три этапа, когда разрабатываемый грунт перемещается сначала на половину пути или на одну треть, накапливается на этом промежуточном этапе до объема 100-200 м3, а затем перемещается дальше. При таком способе грунт меньше теряется; производительность при этом возрастает на 5-10%.
Значительное время цикла работы занимает холостой ход. Поэтому при сравнительно малых расстояниях транспортирования (30-50м) холостой ход целесообразно производить на максимальной скорости хода назад, выигрывая при этом время, которое шло бы на разворот трактора. При больших расстояниях холостой ход производят при ходе вперед.
В зависимости от вида работ производительность определяют следующим образом.


Рис. 2.5. Тягово-энергетическая характеристика базовой машины ДТ-75.
При резании и перемещении грунта
(2.46)
где - коэффициент использования бульдозера по времени (обычно = 0,85- 0,9);
- коэффициент, учитывающий, работает бульдозер под уклон или на
подъем; при подъеме от 0 до 15% меняется от 1 до 0 5;
- продолжительность цикла в сек
(2.47)
где =0,83, =1,1 и =1,94 - скорости трактора при резании, перемещении грунта и обратном ходе, м/сек;
=6, =30 и =40 - длина пути резания, перемещения грунта и обратного хода бульдозера в м;
- время на переключение передачи (около 5 сек);
- время на опускание отвала (1,5-2,5 сек);
- время на поворот трактора (около 10 сек);
Тц=6/0,83+30/1,1+40/1,94+4+2+2•8=78,12 с;
=0,72 м³- фактический объем призмы волочения;
- коэффициент, зависящий от отношения .
П= =67,21 м³/ч
При планировочных работах
(2.48)
м2/ч
где =100 м - длина планируемого участка;
- часть ширины пройденной полосы, перекрываемой при последующем смежном проходе (обычно = 0,3-0,5 м);
п-число проходов по одному месту ( п = 1-2 прохода); - рабочая скорость.
При планировании площадей длиной 30-40 м целесообразно работать без разворота трактора, что значительно экономит время поворота .

3. РАСЧЕТ И РАЗРАБОТКА БУЛЬДОЗЕРНОГО ОТВАЛА С МИНИМАЛЬНЫМ ЗАДНИМ УГЛОМ И УПРУГИМ ЭЛЕМЕНТОМ УПРАВЛЕНИЯ.

3.1. Характеристика и начальные условия проектирования нового бульдозерного оборудования.
Бульдозерное оборудование с минимальным задним углом и упругим элементом управления навешивается на тягач (ДТ-75) как комплект спаренного оборудования, в состав которого входит: отвал, брусья, гидроцилиндр подъема и раскос с упругим элементом. Причем раскос отвала закреплен на толкающих брусьях, что позволяет при достижении номинального усилия производить перемещение, а значит и изменения угла резания (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Гидравлический бульдозер с упругим элементом на базе трактора ДТ-75.
Таблица 3.1.
Техническая характеристика новой конструкции
Название Значение
1 2
1.Тяговый класс бульдозера 3
2.Максимальное тяговое усилие, кН 49,81
3.Мощность двигателя, кВт 58,8
Продолжение табл. 3.1.
1 2
4.Скорость движения вперед, км/ч:
рабочая
транспортная
5,45 - 6,08
6,77 - 7,52
5.Скорость движения назад, км/ч 4,67
6.Бульдозерное оборудование:
длина отвала, мм
высота отвала, мм
угол резания, град
задний угол, град
2660
1300
45
7
7. Давление настройки предохранительного клапана
в гидросистеме, МПа
10
8.Подъем над опорной поверхностью, мм 600
9.Опускание ниже опорной поверхности, мм 300
10.Масса эксплуатационная кг:
трактор ДТ-75
бульдозерное оборудование
7100
1100

3.2. Расчет рациональных параметров отвала с минимальным задним углом.
Главный параметр бульдозера - номинальное тяговое усилие, под которым понимают усилие, развиваемое базовым трактором на плотном грунте с учетом догрузки от веса навесного оборудования при коэффициенте буксования не выше 7% для гусеничных и 20% для колёсных машин на низшей рабочей скорости определяется зависимостью:
, (3.1)
где - оптимальный коэффициент использования веса базовой машины с оборудованием по сцеплению, соответствующий допустимому буксованию движителей (для гусеничных сельскохозяйственных тракторов = 0,69 );
- сцепной вес бульдозера в рабочем состоянии.
Gбм; (3.2)
=1,17×7,100×9,8=73,41 кН
где Gбм – вес базовой машины, кН. mбм =7,100(т)
=73,41•0,69= 49,81кН
Длину отвала L выбирают из расчета перекрытия габарита базовой машины по ширине или наиболее выступающих в стороны элементов толкающей рамы не менее 50 мм с каждой стороны. Принимаем L=2660мм.
Высоту отвала определяем в зависимости от номинального тягового усилия бульдозера при скорости, подходящей для бульдозерных работ, параметров отвальной поверхности и грунтовых условий.
, мм (3.3)

Учитывая, что новая конструкция отвала в процессе копания грунта будет менять угол резания от min до max, и наоборот, в связи с этим высвобождается порядка 15 – 20% тягового усилия трактора, а также с целью увеличения накопительной и планировочной способности принимаем решение об увеличении предварительно рассчитанной высоты на 25 – 30 %:
, мм (3.4)

Учитывая рассчитанную высоту и обеспечения хорошего обзора из кабины трактора примем высоту отвала Н1=1300 мм, от режущей кромки до верхнего края лобовой поверхности.
Анализируя выше приведенные параметры и габаритные размеры базовой машины примем для дальнейших расчетов значение высот отвала Н=1200 мм.
Профиль отвала
Отвалы бульдозера оснащаются козырьком, высота которого составляет (0,1…0,25)Н. Козырек при основном положении отвала устанавливается вертикально. Общая высота отвала с козырьком должна быть такой, чтобы в транспортном положении обеспечивались видимость пространства перед бульдозером и требуемый угол въезда. Однако в нашем случае проболжение лобовой поверхности в верхнем поясе выполняет функцию козырька. Высоту козырька отвала принимаем равной - 0,08 м.
Параметры профиля отвала задаются углами резания , опрокидывания .
Экспериментально доказана целесообразность создания отвалов с изменяющейся кривизной (радиусом кривизны R), который выбирается из следующих соотношений:
R=(0,8…0,9)Н. (3.5)
Так как наша конструкция отвала имеет, по условию, минимальный задний угол, то при определении кривизны отвала разобьем полную высоту на верхний и нижний пояс. В связи с обеспечением прочностных характеристик, а также наилучшего перемещения срезаемого грунта по нижнему поясу обозначим величины Н1 – высота нижнего прочностного пояса, Н2 - высота верхнего пояска. Зная высоту определим кривизну лобовой поверхности для каждого из перечисленных поясов:
Для первого пояса: R2 = 0,85×600 520мм.
Для второго пояса: R1 = 0,80×1200=950мм.
Задний угол является также регулируемым и способным изменятся и приспосабливаться к различным грунтовым условиям либо выполняемым технологическим операциям.
При заглублении отвала в грунт обеспечивается условие - что является традиционным значением для неповоротных отвалов жесткой конструкции.
В нашем случае данная величина будет изменятся: от 20° до 7°(α- θ = 7°…20°)
Скорость заглубления отвала выбираем такой, чтобы заглубление ножа на горизонтальной поверхности осуществлялось на основной рабочей передаче под углом к горизонтали, не превышающим затылочного угла ножа , а также чтобы грунт не сминался коробкой жесткости отвала, в проектируемом варианте управляемого отвала в период заглубления угол резания имеет МАХ значения, что отвечает традиционным условиям рационального внедрения в массив грунта.
Для выполнения этого условия необходимо соблюдение неравенства:
, (3.6)
где - скорость кромки ножа при заглублении отвала;
Vмаш – скорость движения бульдозера на основной рабочей передаче Vмаш=5км/ч
В нашем случае значение заднего угла можно регулировать и изменять от θ=35° до θ=10°. В момент внедрения в массив примем значение равное θ=35°, тогда:
350 = arctg(Vз/Vмаш), (3.7)
отсюда:
Vз=5∙tg35=5∙0,7002=3,501км/ч
Толщина лобового листа определяется ориентировочно в зависимости от номинального тягового усилия d=8мм.
Остальные габаритные размеры принимаем с учетом конструктивных соображений (рис. 3.2.).

Рис. 3.2. Рабочий орган бульдозера с минимальным задним углом.
На основании расчета и определения основных параметров рабочего органа бульдозера, оснащенного упругим элементом, приступаем к проектированию и расчету механизмов управления отвалом.
Для обеспечения изменения положения отвала в процессе копания, зная максимальную нагрузку воспринимаемую отвалом, принимаем количество управляемых гибких раскосов n = 2 шт.
Особенности и параметры гибких раскосов выбираем на основании
воспринимаемой нагрузки, а места закрепления к брусьям определяем на основании рассчитанных габаритных параметров гибких раскосов.
Основываясь на вышеприведенном была построена проектируемая конструкция РО (рис. 3.3) со следующими тех. характеристиками (табл. 3.2.)

Рис. 3.3. Бульдозерное рабочее оборудование с упругим элементом.
Таблица 3.2.
Параметры модернизированного рабочего оборудования с упругим элементом
Наименование конструктивной части или параметра Размер
Ширина отвала, мм 2660
Высота отвала: 1300
Радиус кривизны лобовой поверхности:
первого пояса, мм
второго пояса, мм
520
950
Угол установки в плане отвала, град 75
Угол резания:
максимальный, град
минимальный, град
55
37
Задний угол:
максимальный, град
минимальный, град
20
7
Кол-во упругих раскосов, шт 2
Количество управляемых гидроцилиндров, шт 1
Масса отвала, т 1100

3.3. Расчет и проектирование упругого раскоса
3.3.1. Расчет пружины сжатия круглого поперечного сечения

Рис. 3.4. Схема к определению параметров пружины сжатия.
Выполнить проектировочный расчет пружины сжатия круглого поперечного сечения при следующих исходных данных:
- действующие на пружину усилие предварительного сжатия F1 = 20кН;
- рабочее осевое усилие F2 = 28,5кН;
- осадка пружины при рабочей нагрузке δ = 43 см;
- относительный инерционный зазор Δ = 0,05.
Пружина первого класса, число циклов нагружения не более N = 107.
По заданным параметрам произведем расчет.
На начальном этапе расчета по выбранному значению допускаемого напряжения сдвига τа находим предварительное значение диаметра проволоки:
(3.8)
где индекс пружины (отношение среднего диаметра пружины D к диаметру проволоки d) и в данном случае принимаем С = 5; тогда:
- вспомогательный коэффициент.
Величина допускаемого напряжения сдвига τа зависит от класса пружины, материала, из которого она изготовлена, и условий ее работы.
По ГОСТ 13764-86 пружины подразделяются на три класса. К пружинам первого класса относятся пружины сжатия-растяжения, работающие в условиях переменного режима нагружения без соударения витков, с числом циклов нагружения не менее 107. Пружины второго класса – это пружины сжатия-растяжения, испытывающие циклическую или статическую нагрузку и имеющие выносливость не менее 105 циклов. К пружинам третьего класса относят пружины сжатия, работающие при циклических нагрузках с возможным соударением витков не менее 2000 циклов.
Таким образом, расчет пружины начинается с задания механических характеристик материала. Поскольку предел прочности материала проволоки σb зависит от диаметра проволоки и от класса пружины, то процедура его выбора неоднозначна. В таблице 3.3 с некоторыми сокращениями приведены значения предела прочности по ГОСТ 9389-75 при растяжении стальной углеродистой пружинной проволоки различного диаметра для различного класса пружин.
Замечание. Величина τа выбирается исходя из следующих рекомендаций:
• для пружин первого класса
• для пружин второго класса
• для пружин третьего класса
Таблица 3.3.
Пределы прочности пружин

Предварительно в качестве предела прочности примем среднее арифметическое значений диапазона (таблицы 3.3), соответствующего пружинам первого класса:

Учитывая класс пружины, определяем допускаемое напряжение сдвига:

Теперь по формуле (3.1) вычисляем предварительное значение диаметра проволоки:

Определяем средний диаметр пружины:

Определяем внешний диаметр пружины:

Сила, действующая на пружину при полном сжатии
Под полным сжатием понимается такой случай деформирования, при котором осевой зазор между витками исчезает, а витки пружины опираются друг на друга. Сила F3, действующая на пружину при полном сжатии, вычисляется как:

где Δ = 0,05 – предварительно заданный относительный инерционный зазор.
Замечание. Величина инерционного зазора для пружины сжатия выбирается следующим образом:
• - для пружин первого и второго класса;
• - для пружин третьего класса.
В нашем случае, т.к. рассматриваемая пружина принадлежит к первому классу, можно положить Δ = 0,05 , тогда для силы F3 имеем

Наибольшее напряжение сдвига:

Расчет критической скорости пружины сжатия
Критической скоростью Vk называется предельно допустимое значение скорости перемещения пружины, при которой отсутствуют динамические нагрузки от соударения витков. Рабочая скорость перемещения пружины не должна превышать предельно допустимое значение. Если скорость перемещения задана изначально, то ее необходимо сравнить с полученным расчетным путем предельным значением Vk и в случае превышения последнего изменить параметры так, чтобы при пересчете добиться получения необходимых характеристик.
Для расчета критической скорости пружины сжатия необходимо знать такие характеристики материала, как модуль упругости Е, коэффициент Пуассона µ, модуль сдвига G , и плотность ρ. Так как проволока изготовлена из пружинной стали, то


Тогда критическая скорость:

Геометрические характеристики пружины сжатия:
Найдем необходимое число рабочих витков, обеспечивающих заданное по условию значение осадки пружины δ = 43 мм:

Полное число витков с учетом опорных (n2 =1,5 – число опорных витков):

Осадка пружины от полной рабочей нагрузки:

Осадка пружины при предварительной деформации:

Проверим величину рабочего хода пружины (напомним, что по условию δ=43 мм):

Осадка пружины при полном сжатии:

Длина пружины при максимальной деформации:

где n3 =1,5 – число срезанных витков.
Длина пружины в свободном состоянии:

Длина пружины при предварительной деформации:

Длина пружины при рабочей нагрузке:

Шаг пружины в нагруженном состоянии:

Шаг пружины в свободном состоянии (шаг навивки):

Угол подъема винтовой линии:

Длина развертки пружины:

Для определения длины заготовки длину развертки увеличивают на 5 – 10% , в данном случае увеличим на 7%:

Определяем угол закручивания пружины в радианах [20], который равен:

где [20]
Определяем потенциальную энергию пружины [20]:

где [20]
В заключении проводим проверку устойчивости пружины:

Условие выполняется!
3.3.2. Определение параметров упругого раскоса.
Рассчитав и подобрав пружину, главный составляющий элемент упругого раскоса, далее произведем подборку конструктивных элементов раскоса, с учетом прочностных характеристик и свойств деталей (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Элементы упругого раскоса:
а – шток с пружиной; б – регулировочная втулка с откидным болтом; в – крышка, цилиндр с проушинами; г – устройство регулирования жесткости пружины.
Штоками будут являться откидные болты 1 и 5 ГОСТ 3033-79 имеющие резьбу М20 , на которые (в первом случае) благодаря шайбе 3 ГОСТ 9649-78 и гайке 4 М20 ГОСТ 2528-73 закрепляется пружина 2, (во втором случае) регулировочная втулка 6.
Пружина помещена в цилиндр 9 диаметром 182мм и закрыта крышкой 11 с манжетой 12 1-37 х 45-1 / 4 ГОСТ 8752-79.
Для обеспечения предварительного сжатия пружины применяется болтовое устройство, состоящее из 4 проушин 10 закрепления, 2 откидных болта 14 B.М20-6g х 200 ГОСТ 3033-79, опорной втулки 6, регулировочной пластины 13 и 2-х гаек М20 ГОСТ 15523-70. Закручивая гайки - производим затяжку пружины на необходимую величину (рис. 3.5).
Результаты проектирования отображены на рис. 3.6. представлены в табл. 3.4.
Таблица 3.4.
Параметры спроектированного упругого раскоса
№ Название Значение
1 Предварительная сжатие пружины, кН 20
2 МАХ рабочее осевое усилие, кН 30
3 Диаметр пружины,мм 158
4 Рабочий ход пружины, мм 250
5 Диаметр цилиндра, мм 182
6 Диаметр штока, мм 37

3.4. Прочностной расчет бульдозера.
Первое расчетное положение (рис. 3.7,а). Внезапный упор в препятствие средней точкой отвала при движении по горизонтальной поверхности; цилиндры находятся в запертом положении.
Второе расчетное положение (рис. 3.7,б). В процессе заглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на средней точке отвала; в цилиндрах развивается усилие, достаточное для опрокидывания базовой машины, относительно точки А.

Рис. 3.6. Упругий раскос.

Рис. 3.7. Схема пять расчетных положений действия сил, на нож отвала, ( , и - усилия, действующие на отвал).
Третье расчетное положение (рис. 3.7,б). В процессе, заглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор выве¬шивается на крайней точке отвала; в цилиндрах развивается усилие, достаточное для опрокидывания трактора относительно точки А (рис.3.8).
Четвертое расчетное положение (рис. 3.7,в). В процессе выглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на средней точке отвала; в. цилиндрах развивается усилие, достаточное для опрокидывания трактора относительно точки В (рис.3.8).
Пятое расчетное положение (рис. 3.7,в). В процессе выглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор выве¬шивается на крайней точке отвала; в цилиндрах развивается усилие, достаточное для опрокидывания трактора относительно точки В (рис.3.8).
Динамическая сила для всех расчетных положений бульдозера,
, , (3.9)
где , и - три составляющие, динамической силы, .
Динамическая сила для первого расчетного положения,
,


Рис. 3.8. Схема бульдозера.
; (3.10)
- согласно рисунку 3.7,а.
Динамическая сила для второго расчетного положения,
; (3.11)

; (3.12)
;
,
Динамическая сила для третьего расчетного положения,
;

;
; (3.13)
,
Динамическая сила для четвертого расчетного положения,
; (3.14)

;
;
,
Динамическая сила для пятого расчетного положения,
;

;
;
,
Полученные значения усилий, действующих на раму неповоротного отвала, занесем в таблицу 3.5.
Расчет навесного оборудования можно разделить на три части:
1) Нахождения реакций и усилий;
2) Выбор поперечного сечения;
3) Проверка выбранного поперечного сечения.

Таблица 3.5
Значения усилий, действующих на раму поворотного отвала.
Расчетное
положение Значения усилий, действующих на раму,



I 175,78 0 0 175,78
II 175 0 16,27 175,75
III 175 16,83 16,27 176,56
IV 150 0 28,57 152,7
V 150 16,83 28,57 153,62
Опасное и аварийное расчетное положение для работы

I

175,78 16,83 28,57 175,78
Разработка и расчет схемы навесного оборудования.

Рис. 3.9. Схемы навесного оборудования бульдозера.
С помощью уравнений равновесия найдем некоторые реакции в шарнирах и усилие в гидроцилиндре (рис. 3.9).
Сумма моментов относительно оси Y и найдем усилие в гидроцилиндре , относительно точки начало координат,
; ,

(3.15)
Сумма моментов относительно оси X и найдем усилие в шарнире А , относительно точки С,
; ,

(3.16)
Сумма моментов относительно оси X1 и найдем усилие в шарнире С , относительно точки А,
; ,

(3.17)
Для проверки правильности нахождения реакций и усилия гидроцилиндре спроектируем все силы на ось Z, т.е.,
; ,
Проверка показала, что реакции найдены правильно.
Сумма моментов относительно оси Z и найдем усилие в шарнире A , относительно точки C,
; ,

(3.18)
Сумма моментов относительно оси Z и найдем усилие в шарнире С , относительно точки A,
; ,

(3.19)
Проверка правильности нахождения реакций, спроектировав все силы на ось X,
; ,
Проверка показала, что реакции найдены правильно.
Разделяем рабочее оборудование и составляем расчетные схемы толкающих брусьев и отвала.

Рис. 3.10. Схемы действий сил на толкающие брусья.
Сумма моментов относительно оси Y1 и найдем усилие , относительно точки В (Рис. 3.11,а),
; ,

Рис. 3.11 Схемы действий сил на отвал.
(3.20)
Находим реакцию ZB, из условия суммы сил, спроектировав все силы на ось Z1,
; ,

Сумма моментов относительно оси Y1 и найдем усилие , относительно точки D (Рис. 3.11,б),
; ,
(3.21)
Находим реакцию ZD, из условия суммы сил, спроектировав все силы на ось Z,
; ,

Проверка правильности нахождения реакций, используя расчетную схему отвала, спроектируем все силы на ось Z:
; ,


Проверка показала, что реакции найдены правильно.
Для нахождения неизвестных реакций необходимо составить систему уравнений, используя расчетные схемы бруса AB, бруса CD (рис. 3.11,а, б) и отвала (рис. 3.12):
Для схемы :
; , (3.22)
; , (3.23)
; ; (3.24)
Для схемы :
; , (3.25)
; , (3.26)
; ; (3.27)
Для схемы :
; , (3.28)

; , (3.29)
Составим эпюры изгибающих моментов и продольных сил на обоих брусьях, подкосах и раскосах.
Рассмотрим расчетную схему бруса AB (Рис. 3.13)

Рис. 3.12. Расчетная схемы нагружения бруса АВ
Разобьем брус АВ на участки р1 и р2 и построим эпюры изгибающих моментов в плоскости xOz.
Для участка р1 ( ):
; (3.30)
; (3.31)
;
Для участка р2 ( ):
; (3.32)
; (3.33)
;
Построим эпюры изгибающих моментов в плоскости xOy.
Для участка р1 ( ):
; (3.34)
; (3.35)
;

Рис. 3.13. Эпюра изгибающих моментов в плоскости xOz.

Рис. 3.14. Эпюра изгибающих моментов в плоскости xOy.
Для участка р2 ( ):
; (3.36)
; (3.37)
;

Построим эпюру нормальных сил:

Рис. 3.15. Эпюра нормальных сил бруса АВ.
Для участка р1 ( ):
;
Для участка р2 ( ):
;
Аналогично поступим с брусом CD (рис. 3.16).

Рис. 3.16. Расчетная схемы нагружения бруса CD
Разобьем брус CD на участки р1 и р2 (рис. 3.17) и построим эпюры изгибающих моментов в плоскости xOz.
Для участка р1 ( ):
; (3.38)
; (3.39)
;
Для участка р2 ( ):
; (3.40)
; (3.41)
;


Рис. 3.17 Эпюра изгибающих моментов в плоскости xOz.

Построим эпюры изгибающих моментов в плоскости xOy (Рис. 3.18)
Для участка р1 ( ):
; (3.42)
; (3.43)
;
Для участка р2 ( ):
; (3.44)
; (3.45)
;


Рис. 3.18 Эпюра изгибающих моментов в плоскости xOy.

Построим эпюру нормальных сил:


Рис. 3.19. Эпюра нормальных сил бруса CD.
Для участка р1 ( ):
;
Для участка р2 ( ):
;
Выбор поперечного сечения толкающих брусьев и определение его геометрических характеристики.
Выбираем профиль бруса:


Рис. 3.20 Поперечное сечение толкающего бруса
, , , .
Материал толкающего бруса (Ст. 30) - - предел прочности стали.
Площадь поперечного сечения,
(3.46)
Момент инерции сечения,
(3.47)
(3.48)
Определяем допускаемое напряжение,
, (3.49)
где - коэффициент запаса прочности, лежит в пределах .
Проверка поперечного сечения толкающих брусьев по допускаемому напряжению.
, (3.50)
где , - максимальный изгибающий момент бруса, в плоскостях,
, - размеры поперечного сечения бруса,
, - момент инерции сечения бруса,
- нормальная сила, действующая в брусе, в плоскостях, ;
- площадь поперечного сечения бруса, .
Проверим брус AB по допускаемому напряжению,
Для сечения I:

где - максимальный изгибающий момент бруса AB, в плоскости xOy.
- максимальный изгибающий момент бруса AB, в плоскости xOz.
- нормальная сила на первого участка бруса AB.
Для сечения II:

где - изгибающий момент бруса AB, произвольного сечения, в плоскости xOz, (используя правило подобия треугольников).
- изгибающий момент бруса AB, произвольного сечения, в плоскости xOy, (используя правило подобия треугольников).
- расстояние до произвольно выбранного сечения.
- нормальная сила на втором участке бруса АВ.
Условие выполняется в обоих сечения, значит, толкающий брус АВ удовлетворяет условиям прочности и может быть использован в рабочем оборудовании.
Проверим брус CD по допускаемому напряжению,
Для сечения I:

где - максимальный изгибающий момент бруса CD, в плоскости xOy.
- максимальный изгибающий момент бруса CD, в плоскости xOz.
- нормальная сила на первого участка бруса CD.

Для сечения II:

где - изгибающий момент бруса CD, произвольного сечения, в плоскости xOz и xOy, (используя правило подобия треугольников).
- нормальная сила на втором участке бруса CD.
Условие выполняется в обоих сечения, значит, толкающий брус CD удовлетворяет условиям прочности и может быть использован в рабочем оборудовании.
В подкосах действует только сжимающая и растягивающая сила, поэтому условие прочности будет,
, (3.51)
где - нормальная сила, действующая в элементе, ;
- площадь поперечного сечения элемента, .
Рассмотрим подкос бруса АВ. Условие прочности примет вид,
- условие выполняется.
где - сила, действующая в подкосе бруса АВ.
- условие выполняется.
где - сила, действующая в подкосе бруса CD.

4 НИРС.
4.1. Теоретическое исследование влияние угла резания на процесс разработки грунта.
Колебания толщины стружки и объема призмы волочения при разработке грунта снижают эффективность работы бульдозера, поскольку его двигатель и движитель работают в режимах, отличных от оптимальных, часто недоиспользуя тягу мощность или доходя до полного или почти полного буксования и снижения частоты вращения двигателя, вплоть до его остановки. Управляя рабочим оборудованием бульдозера, машинист старается реализовать такое среднее значение РТ, которое обеспечивает при неизбежных колебаниях значений тяги получение максимальной тяговой мощности на отвале. Разность значений максимальной и средней тяги зависит от характера и параметров распределения тяги (горизонтальной составляющей сопротивления) и находится примерно в пределах:
; (4.1)
; (4.2)
=(2,3...2,8) ; =(2....2,5) (4.3)
где: - среднеквадратичное отклонение тягового усилия.
Повышение стабильности процесса и уменьшение среднеквадратичного отклонения горизонтальной составляющей сопротивления копанию позволяет увеличить средние значения тягового усилия.
В настоящее время стандарты и сложившаяся практика рекомендуют для бульдозеров угол резания =55°, обеспечивающий наименьшую энергоемкость копания. При этом значении процесс разработки грунта неустойчив и требует постоянного вмешательства машиниста, который пользуется рычагом подъема-опускания отвала примерно тысячу раз в час.
Причиной неустойчивости процесса копания является наличие положительной обратной связи между толщиной срезаемой стружки и вертикальной составляющей сопротивления копанию, воздействие которой на отвал меняет эту толщину. Если вертикальная составляющая направлена вниз, она способствует заглублению отвала и увеличению толщины стружки. При увеличении толщины стружки сопротивление резанию и его вертикальная составляющая растут, вызывая дополнительное заглубление отвала, что, в свою очередь, приводит к новому увеличению вертикальной составляющей.
При =65...80° (в зависимости от грунта) вертикальная составляющая меняет знак и препятствует заглублению отвала. Чем больше глубина резания, тем больше выталкивающая сила, препятствующая заглублению. Отрицательная обратная связь способствует стабилизации глубины резания и сопротивления копанию.
Чтобы проанализировать рабочий процесс бульдозера, составим уравнения сил, действующих на отвал. Эти уравнения при движении по горизонтальной поверхности в упрощенном виде без учета угловых перемещений машины могут быть записаны следующим образом:
(4.4)
(4.5)
где: - масса бульдозера; х, z - горизонтальное и вертикальное, ускорение отвала; - масса навесного оборудования и части призмы грунта; Wх - горизонтальная составляющая суммарного сопротивления копанию; Wz - вертикальная составляющая суммарного сопротивления копанию; Рс - приведенная к ножу вертикальная сила, действующая на отвал со стороны трактора. При этом [1]
Wх =W1+W2+W3 (4.6)
W1= kBz (4.7)
W2 = Vпр (4.8)
W3= (4.9)
где: W1 – сопротивление резанию; W2 - сопротивление перемещению
призмы; Wз- сопротивление от перемещения грунта вверх по отвалу; В - ширина отвала; k=f( ) - коэффициент сопротивления резанию; z - глубина резания; Vпр - фактический объем призмы волочения в плотном теле; р - плотность грунта; g - ускорение свободного падения; - кoэффициент трения грунта по грунту; -угол резания; - коэффициент трения грунта по металлу. Тяга и вертикальная сила равны [2]:
PТ = ; (4.10)
Рс = с(z- z ), (4.11)
где: - максимальный коэффициент сцепления движителя; с - коэффициент пропорциональности, учитывающий деформацию подвески и грунта; Zо- заглубление отвала при отсутствии сопротивления грунта; I - длина опорной поверхности гусениц; - коэффициент буксования; - постоянная, характеризующая интенсивность нарастания сил сцепления при сдвиге.
Вертикальная составляющая:
Wz = Wх tg (4.12)
где: - угол наклона равнодействующей суммарного сопротивления на отвале.
Значимость отдельных слагаемых уравнений рабочего процесса бульдозера неодинакова. В связи с тем, что ускорение бульдозера х и ускорение z оборудования малы, при практическом анализе первыми слагаемыми (силами инерции) можно пренебречь и рассматривать упрощенные уравнения равновесия
Wх+РТ = 0 (4.13)
Wz+Pc=0 (4.14)
где: горизонтальная составляющая суммарного сопротивления уравновешивается тягой, а вертикальная составляющая - вертикальной силой, действующей на отвал со стороны трактора.
Если в процессе разработки и перемещения грунта нарушается второе
равенство и Wz Рс, глубина копания меняется. Однако это изменение сдерживается сопротивлением грунта и происходит по мере движения машины. Фактически оно пропорционально не только разности расчетных вертикальных усилии на отвале (Wz - Рс), но и горизонтальному перемещению:
(4.15)
Чтобы процесс копания был эффективен, необходимо поддерживать стабильное значение горизонтальной составляющей сопротивления копанию при значениях, близких к оптимальной тяге, т. е. такой тяге, которая соответствует максимуму тяговой мощности. При неизменности прочих условий это может быть достигнуто стабилизацией глубины копания.
Однако стабилизировать глубину копания на бульдозере трудно, особенно при наличии упругих элементов в подвеске трактора.
Для пояснения влияния жесткости подвески, угла резания и заглубления Zо отвала на стабильность процесса копания рассмотрим рисунок. Здесь приводятся графики изменения вертикальной силы Р, действующей на отвал со стороны трактора, обозначенной как Рс , при жесткой подвеске, Рс , - при упругой подвеске, и вертикальной составляющей сопротивления копанию Wz (при работе с углом резания 50...60° обозначена как Wza , меняется интенсивно, направлена вниз; при углах резания 60...70° обозначена Wza , меняется менее интенсивно, направлена вниз; при углах резания 70...85° обозначена Wza , направлена вверх).
Каждой глубине копания соответствуют определенные значения сопротивления копанию и его вертикальной составляющей Wz. Вертикальная составляющая сопротивления копанию уравновешивается вертикальной силой Рс, действующей на отвал со стороны трактора. Это равновесие может быть устойчивым или неустойчивым в зависимости от соотношения интенсивности изменения Wz и Pc при изменении глубины копания.
Рассмотрим, что происходит при нарушении равновесия вертикальных сил в результате изменения глубины копания у бульдозеров с различными
углами резания отвала и разной жесткостью подвески.
При углах резания =50...60° у бульдозера с жесткой подвеской при случайном самопроизвольном увеличении глубины на увеличение Рс, вертикальной силы, действующей на отвал со стороны трактора, превышает приращение Wza , вертикальной составляющей сопротивления копанию. Результирующая, направленная вверх, выглубив отвал, вернёт его на прежнюю глубину копания. При самопроизвольном уменьшении глубины копания, наоборот, Wza , окажется больше Рс и результирующая, опустив отвал, снова вернет его на прежнюю глубину копания.

Рис. 4.1. Влияние глубины копания на вертикальные силы, приложенные к отвалу.
Если в подвеске трактора есть эластичные элементы, при случайном увеличении глубины копания в результате быстрого роста Wza , по сравнению с Рс, отвал будет заглубляться вплоть до вмешательства водителя, который с помощью гидроцилиндров подъема переводит отвал в другое положение, соответствующее Zo .
Сила Рc , соответствующая глубине копания z+ z, больше, чем Wza . Заглубление отвала прекратится и начнется выглубление.
При случайном уменьшении глубины копания отвал будет выглубляться. Таким образом, в первом случае равновесие является устойчивым, во втором неустойчивым, в первом случае процесс копания - стабильный, во втором - нестабильный, требующий постоянного вмешательства водителя.
Для стабилизации процесса копания бульдозеров, имеющих подвеску с
упругими элементами, можно применять устройства, блокирующие подвеску во время рабочего хода. Другим способом стабилизации является уменьшение угла наклона равнодействующей сопротивления копанию и значения ее вертикальной составляющей путем увеличения угла резания. Благодаря тому, что при случайном изменении глубины копания вертикальная составляющая Wza , сопротивления меняется менее интенсивно, чем вертикальное усилие со стороны трактора, их разность возвращает отвал на прежнюю глубину копания. Процесс будет стабильным.
Если наклонять отвал еще больше вперед, то равнодействующая сопротивления копанию повернется так, что ее вертикальная составляющая Wza , уравновесит силу тяжести Gотв отвала. Перемещение грунта и копание будут производиться при плавающем положении гидроцилиндров подъема отвала.
При случайном увеличении глубины копания Wza, превысит Gотв и, выглубив отвал, вернет его в прежнее положение. При случайном уменьшении глубины копания отвал вернется, прежнее положение под действием своего веса. Меняя угол резания отвала в этом случае, можно регулировать Wza, и глубину копания.
Эти положения были подтверждены исследованием влияния угла резания на процесс разработки и перемещения грунта экспериментальным бульдозером на тракторе Т-130.1.Г-1. Па суглинке дисперсия давления в штоковой полости цилиндров подъема отвала при увеличении угла резания с 55 до 77° снижалась в четыре раза. Число включений распределителя подъема отвала на песке при углах резания 65...80° в 2...2,5 раза меньше, чем при углах резания 50 ... 55°.При углах резания 75 ...80° обеспечивалось устойчивое перемещение грунта при плавающем положении гидроцилийдров подъема отвала не только на первой, но и на второй, а для песка - даже на третьей передаче.
Выводы:
1. Угол резания отвала существенно влияет та устойчивость процесса
разработки и перемещения грунта. Это влияние тем сильнее, чем меньше жесткость подвески базового трактора.
2. При низкой устойчивости процесса копания снижается его интенсивность и повышается частота управляющих воздействий.
3. У бульдозеров на тракторах с упругими элементами в подвеске при угле резания отвала 55° рабочий процесс неустойчив из-за положительной обратной связи между глубиной копания и суммарной вертикальной силой, действующей на отвал.
4. Гидрофицированное изменение угла резания позволяет осуществлять копание грунта как в наиболее экономичном, так и в наиболее устойчивом режимах.
5. Увеличение диапазона гидрофицированного изменения угла резания обеспечивает возможность перемещения грунта на повышенных скоростях при плавающем положении цилиндров подъема отвала.
4.2. Определение и выбор оптимального угла резания.
Бульдозерное оборудование с изменяемым в процессе копания углом резания в зависимости от режимов работы и физико–механических свойств грунта позволяет улучшить тягово-сцепные качества базовой машины за счёт рационального изменения угла наклона результирующей сопротивления копанию и снизить удельную энергоёмкость процесса копания, а также уменьшить количество включений системы управления и увеличить рабочую скорость. В связи с этим представляет интерес оптимизация углов резания на конечном наиболее энергоёмком процессе копания, когда происходит перемещение максимального объёма призмы волочения с одновременным подрезанием грунта в зависимости от прочностных свойств грунта.
В расчёте используется зависимости и формулы для определения вертикальной составляющей сопротивления копанию, разработанная к.т.н. А.Б. Ермиловым и А.Н. Абрамовым. На основании анализа рабочего процесса копания грунта отвалом бульдозера установлены граничные условия оптимизации.
Pв 0; (4.16)
Pг+P Тн, (4.17)
где: Pв – вертикальная составляющая сопротивлению капания
Pг – горизонтальная составляющая сопротивлению капания
P - сопротивление перемещению самого бульдозера
Тн - максимально возможная тяга бульдозера
Данное условие характеризует один из режимов бульдозера, например отвала в плавающем положении при производстве планировочных работ и перемещении грунта по относительно прямой поверхности. Отсутствие вертикальных нагрузок на отвал (Pв=0) позволяет повысить качество планировочных работ и увеличить рабочую скорость, а соблюдение требования Pг+P Тн позволит определить режим работы, когда тяговые возможности бульдозера используются максимально.
С увеличение угла резания величина Pв/Pг уменьшается и принимает нулевое значение для грунта с характеристиками Суд = 16 – 48, Суд=12–56, С уд =6 – 67, Суд= 2 – 74. При достижении полного снижения трения грунта по лобовой поверхности отвала представленные выше значения необходимо увеличить на 5 – 10 %. Полученные результаты позволяют в зависимости от условий эксплуатации выбрать оптимальный угол резания, как при традиционном копании, так и при различных методах обеспечивающих снижение трения грунта об отвал.
В работе А. Д. Далина установлены зависимости сопротивления резанию среднего суглинка для углов резания р =20 – 50 .
P=P20(1 + 0.017 р ) (4.18)
Для углов р 50
P=P20(1+0.06 р) (4.19)
где P20 - сопротивление резанию грунта при р =20
При изменении угла резания в пределах 20 –38 сила резания возрастает в среднем на 1.7% на градус увеличения угла резания, а 40 –90 - 6% на градус
увеличения угла резания.
Профессор Н. Г. Домбровский предложил зависимость для определения вертикальной составляющей сопротивления капанию Pв, в функции от горизонтальной составляющей сопротивления копанию Pг:
Pв = * Pг (4.20)
где - коэффициент, зависящий от соотношения скоростей копания и подачи, угла копания и затупления режущей кромки ( =0,1–0,45).
Разработка грунта ковшами с зубьями производятся при угле резания р =25 – 55 . Минимальный угол рекомендован в пределах 28 –30 .
Профессор А.Н. Зеленин исследовал вопрос физической сущности процесса резания грунтов, а также зависимости усилия резания от грунтовых условий и площади поперечного сечения стружки, ширины и глубины резания, угла резания. Установлено, что число ударов динамического плотнометра ДорНИИ прямо пропорционально усилию резания для любого рабочего органа, и может являться критерием оценки прочности грунта. Учёт влияния угла резания осуществляется соотношением:
- для элементарных профилей (при р =39 –90 )
P = P30(1 - ) (4.21)
- для периметров (при р =20 –60 )
P= P20(1 + 0,0075 р) (4.22)
где: P30 , P20 - сопротивление резанию грунта при соответствующих углах резания.
Оптимальный угол резания для периметров, с учётом минимального заднего угла резания, составляет 30 –35 .
При углах резания р 90 - происходит затягивание ковша вниз, а при р 90 - - его выталкивание.
Величина и направление вертикальной силы Pв меняется в зависимости от угла резания р, угла внешнего трения грунта по металлу и величины затупления режущей кромки. При увеличении значения угла уменьшается оптимальная величина угла резания. Для значения =18 –45 оптимальный угол резания находится в узком диапазоне 23 –30 .
Величина коэффициента мало изменяется при р 45 , но существенно возрастает при р 45 .
Предложена зависимость для определения коэффициента, учитывающего влияние угла резания:
= 1 + ( р – 45 ) (4.23)
где: - коэффициент, определяющий приращение сопротивления на 1 увеличения угла резания.
Снижение величины угла трения грунта по ножу вызывает смещение величины Pв/Pг в сторону больших углов резания. В работе экспериментальным путём определены закономерности изменения средней силы и энергоёмкости резания в зависимости от глубины резания, ширины среза и угла резания. При изменении угла резания от 20 до 90 средняя сила резания - ускоренно возрастает.
Коэффициент энергоёмкости является функцией, возрастающей по мере увеличения угла резания от наименьших практических значений до наибольших. При р 80 коэффициент энергоёмкости приближается к единицы, что свидетельствует о фактическом прекращении колебаний силы резания. Рекомендуется оптимальный угол резания 35 - 40
где: - коэффициент, определяющий приращение сопротивления на 1° увеличения угла резания ( = 0,07).
Снижение величины угла тремя грунте по ножу вызывает смешение величины Pв/Рг в сторону больших углов резания.
В работе экспериментальным путем определены закономерности изменения среднее силы и энергоемкости резания в зависимости от глубины резания, ширимы среза и угла резания. При изменении угла резания от 20° до 90° средняя сила резания - ускоренно возрастает и для исследованных грунтов области минимума не имеет.
Коэффициент энергоемкости (отношение средних сил резания к среднемаксимальным) является функцией, возрастающей по мере увеличения угла резания от наименьших практических значении до наибольших. При >80° коэффициент энергоемкости приближается к единице, что свидетельствует о фактическом прекращении колебаний силы резания. Рекомендован оптимальный угол резания 35° - 40°.
Н.Л.Жихарев в своих работах исследовал характер протекания процесса взаимодействия неповоротного отвала бульдозера с грунтом на различных этапах резаная.
Основные выводы Н.Л.Жихарева, проведшего экспериментальную работу на физических моделях по изучении влияния угла резани, следующее: при копании глинистого, связного грунта вертикальная сила сопротивления копанию всегда стремится заглубить отвал (эта величина растет о увеличением угла резания), при копании супесчаного, рыхлого грунта вертикальная сила при < 60° направлена сверху вниз, а при > 60° - наоборот.
Зависимости усилия копания от угла резания при копании связного грунта (С = 3-5; =15,5 – 18,5 %) глубиной 6,2 – 6,8мм и рыхлого грунта (С = 1, =4 – 6 %) близки к прямой. Влияние угла резания на удельную силу копания, представляющую собой отношение горизонтальной составляющей усилия копа-ния Pi к массе призмы волочения Мпр.
В работе указано, что в конце процессе копания призма грунта перед отвалом будет тем больше, чей меньше сопротивление продвижению срезанного грунта в эту призму. Рекомендован отвал упрощенного профиля с углом резания 30° и углом наклона 15°, что позволяет снижать энергоемкость процесса копания связных грунтов на 25 – 30 %.
Экспериментальные исследования, проведенные А.А.Яркиным на восьми отвалах различной формы профиля при одной и той же длине позволили сделать ряд выводов. Параметры профиля отвальной поверхности существенно влияют на процесс копания грунта, причем в большой степени при разработке грунтов с нарушенной структурой (разрыхленных), разным значениям глубины резания соответствует свой оптимальный профиль отвала. На процесс фор-мирования и движения стружки по отвальной поверхности наибольшее влияние оказывают углы опрокидывания и наклона отвала, а так же кривизны отвальной поверхности, длина нижней прямой части отвальной поверхности, изменения кривизны по высоте и угол резания влияют на процесс копания. Для бульдозера общего назначения в средних грунтовых условиях рекомендованы основные параметры профиля неповоротного отвала: угол резания =350, угол опрокидывания 70-75°, угол наклона 750, угол установки козырька отвала 90-100°, радиус кривизны отвальной поверхности в нижней части отвала – 0,8 от его высоты, в верхней - 1,1.
Экспериментально установлено значительное влияние угла резания на процесс копания грунта, его энергоёмкость, а также необходимое вертикальное давление на режущей кромке отвала при внедрении в грунт. Высказано предположение, что изменение углов резания в процессе копания обеспечивает более эффективную работу отвала. Угол наклона результирующих сил соп-ротивления копанию грунта изменяется на уплотненных грунтах от 15 до 21° вниз от горизонтали, на разрыхленных - от 0 до 6° вниз и вверх от горизонтали. Расстояние от режущей кромка ножа отвала до точки приложения результирующей сил сопротивления на отвале при копании уплотненного грунта равно 0,17, а разрыхленного - 0,27 от высоты отвала без козырька. Наиболее удобным параметром для регулирования угла наклона равнодействующей сопротивления копанию является угол резания.
Рассмотрение процесса копания грунта позволило З.В.Ничке выявить, что разрушение грунта при работе землеройно-транспортных мании происходит как за счет деформации сдвига, так и за счет отрыва. Вид разрушения определяется в первую очередь величиной угла резания. Переход от одного вида резания к другому характеризуется критическим углом резания, величина которого уменьшается с увеличением углов внутреннего и внешнего трения и ростом пригрузки и увеличивается с повышением связности грунта и сцепления.
Углы резания докритических значений обеспечивают менее энергоёмкий вид разрушения, приводят к большей стабильности процесса, уменьшения резких колебаний глубины, «клевков».
В.И.Баловнев используя методы и уравнения теории предельного равновесия, вывел ряд уравнений для определения coпротивления резанию грунтов.
В качестве расчетной предложена формула для определения горизонтальной составляющей сопротивления копания плоского ножа:
(4.24)
где: В - длина отвала; h- глубина резания; - объемная масса грунта с нарушен-ной структурой; - объёмная масса грунта с ненарушенной структурой; Н – высота призмы волочения, равна высоте отвала; С - сцепление грунта с нарушен-ной структурой; K - коэффициент, зависящий от угла сдвига и угла резания, определяемый аналитическим путем.
Первые сравнительные исследования показали, что у отвалов с переменным углом резания в процессе копания повышается производительность при разработке связных грунтов на 15%, а для отвалов с гибкой отвальной поверхностью – 10% – 15 % .Снижение тягового усилия у обоих отвалов составит 25%.
4.3. Анализ влияния угла резания на объем призмы волочения.
При определении объем призмы волочения не учитывалось влияние угла резания. Изменение угла резания путем наклона отвала: вызывает изменение геометрических параметров призмы волочения, объем которой существенно влияет на величину сопротивлении копанию грунта, в том числе на сопротивление перемещению призмы волочения и соответственно на энергоемкость рабочего процесса и производительность. По данным различных авторов доля сопротивления перемещения призмы волочения в общем сопротивлении грунта копанию колеблется в пределах 15 – 41%. При расчете сил для преодоления сопротивлений призмы волочения рассмотрены в общем виде схемы характерных призм волочения перед широким и узким буль-дозерными отвалами, а так же совковым отвалом. Однако геометрия призмы волочения у отвалов с изменённым в процессе копания углом резания отлична по сравнению с принятыми формами. Для частного случая, это вызывает необходимость уточнения объёма призмы волочения и сопротивления, возникающие при её перемещении отвалом бульдозера, с учётом изменения угла резания.
Объём призмы волочения может быть найден при допущении по её линейной конфигурации при угле резания 80 зависимость
V = (4.26)
где: - объём грунта с площадью поперечного сечения соответственно 1 и 2
Объём грунта 1 может быть определено по зависимости:
V = (4.27)
где: - угол естественного откоса грунта.
V (4.28)
R ; (4.29)
где: R – радиус сегмента, - центральный угол сегмента.
Изменения угла резания отвала от 80 в сторону уменьшения путём его наклона вызывает увеличение объёма призмы волочения на величину Vпр
Vпр= + Vпр (4.30)
где \/пр - объем грунта:
Vпр = В (4.31)
где: - угол наклона отвала относительно его положения
После преобразования получим зависимость объема призмы волочения от изменения угла резания:
V (4.32)
Уменьшение угла резания от 80 до 40° увеличивает объем призмы волочения в среднем на 55%. Изменение угла резания на 1 градус в пределах от 80 до 40° вызывает увеличение объема призмы волочения на 1,4%.

4.4 Результаты теоретических исследований влияния угла резания ножевой системы отвала на процесс разработки грунта.
В начале были исследован процесс с минимальным углом резания, а затем по возрастающей.
В качестве критериев оценки эффективности рабочего процесса бульдозера используем систему показателей низкого ранга – составляющие сопротивления копанию Р, масса призмы волочения mпр, и показатели более высокого ранга Р/ mпр.
Увеличение угла резания вызывает изменение составляющей сопротивления копанию по величине. При о= 35 составляющая имеет наименьшее значение, при увеличении угла резания возрастает сила резания, что согласуется с теоретическими исследованиями.
Масса призмы волочения mпр также возрастает с увеличением угла резания, это хорошо просматривается при увеличении о от 30 до 40 при дальнейшее увеличение угла резания темп прироста конечной величины массы призмы значительно уменьшается. До значения о=55 конечная масса призмы увеличивается, при последующем увеличении угла резания конечная призма волочения начинает уменьшаться, что связанно с потерей значительной массы в боковые валики, т.к. при о = 60 срезается больше грунта, тем самым и накапливается большая масса призмы, чем при меньших углах. Соответственно это влечет к ускоренному накоплению массы призмы, но при достижении определенной величины массы, которую способен удержать отвал и при дальнейшем переходе этой величины происходит растекание призмы и потери в боковые валики, которые уменьшают конечную массу призмы волочения.
Отношение составляющей сопротивления копанию к массе призмы волочения Р/ mПР при угле резания о = 37 имеет минимальное значение, что является оптимальным. При изменении от 30 до 37 наблюдается уменьшение отношения, до минимального, а при увеличении о от 37 до 60 отношение Р/ mПР линейно возрастает, тем самым (Р/ mПР)мах достигается при о = 60 , а (Р/ mПР)min при о= 37 .
Отношение Р/ mПР традиционного отвала незначительно отличается от о= 60 , это означает что при традиционных параметрах трудоемкость процесса довольно велика, если ее сравнить с параметрами отвала имеющего в диапазоне от 35 до 50
Результаты исследований представлены в виде диаграмм зависимостей главных показателей от угла резания и глубины копания (табл. 4.1)


Таблица 4.1.
Результаты теоретических исследований

Продолжение табл. 4.1.

Проанализировав графические зависимости, была обоснована идея дипломной работы и подобраны рациональные конструктивные параметры и диапазоны изменения угла резания. Процесс разделен на этапы: внедрение, резание и перемещение грунта. Каждому из этапов соответствует свои оптимальные параметры угла резания. Также анализ позволил установить, что для каждого этапа процесса копания грунта характерны свои способы повышения эффективности, заключающиеся в изменении параметров элементов конструкции.
Анализируя выше изложенное можно сделать вывод, что актуальным является создание такой конструкции отвала, которая совместила бы в себе все способы повышения эффективности, т.е. являлась комбинированной.
Таблица 4.2.
Элементы конструкции влияющие на процесс.
№ Этапы процесса копания Элементы отвала максимально влияющие на процесс Способ повышения эффективности
1 Заглубление отвала в грунт Ножевая система Увеличение угла резания
2 Резание грунта (набор грунта) Ножевая система;
ножевая система + лобовая поверхность Уменьшение угла резания; изменение формы ножа до трапециевидной; увеличение кривизны лобовой поверхности.
3 Перемещение (транспортировка) разрабатываемого грунта Лобовая поверхность;
лобовая поверхность+ козырек;
лобовая поверхность + козырек+доп.оборудование Изменение кривизны лобовой поверхности; изменение угла наклона козырька; применение управляемых открылок, уширителей.

На основании выше изложенного была предложена новая конструкция отвала повышенной эффективности представленная рис. 4.2., а процесс копания приведен на рис.4.3.

Рис. 4.2. Новая конструкция отвала (этапы изменения угла резания).

Рис. 4.3. Процесс копания грунта бульдозером, оснащенным новой конструкцией РО.
5 . РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ИЗГОТОВЛЕНИЯ МУФТЫ
5.1. 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.
5.2. 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. 5.1.


Рис. 5.1. 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. 5.2. Схема закрепления при сверлении.
5.3 Разработка маршрутного процесса обработки муфты
Исходя из геометрических размеров детали, разбиваем ее на элементарные
поверхности, каждой из которых присваивается номер (рис. 5.3). Вид обработки элементарных поверхностей назначается в зависимости от формы, точности размеров и шероховатости этих поверхностей (табл. 5.1).
Таблица 5.1
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. 5.3. 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.
5.4 Разработка операционного технологического процесса
5.4.1 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.

5.4.2 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.
5.4.3 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. 5.2.
Таблица 5.2
Необходимый режущий инструмент


5.4.4 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.

5.4.5 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.
5.5 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.


6. ОХРАНА ТРУДА ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗЕМЛЕРОЙНО–ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ – «БУЛЬДОЗЕР»
6.1 Анализ вредных факторов, возникающих при работе на землеройно-транспортной машины «Бульдозер»
В соответствии с ГОСТ 12.0.003 - 74*, опасные вредные факторы по природе их действия на организм человека подразделяют на 4 группы: физические, химические, биологические и психофизиологические.
К вредным производственным факторам относят производственные факторы, действие которых, на работающего в определенных условиях человека, приведут к заболеванию или к снижению трудоспособности,
Под опасными производственными факторами понимают те производственные факторы, влияние которых, на работающего в определенных условиях человека, приведут к травме или к другому внезапному резкому ухудшению здоровья.
Опасные факторы:
1. Температура. Работа операторов машин для земляных работ характеризуется повышенной затратой мускульной энергии. При выполнении рабочих процессов мускульная энергия расходуется на перемещение рычагов и педалей. Управляя одноковшовым экскаватором, оператор производит 2000...6800 включений механизмов в течение 1 ч. Это соответствует затрате энергии за 1 с более 290 Вт. Таким образом, при оценке микроклимата в кабине управления машиной следует учитывать выделение человеком теплоты в указанном количестве.
А также учитывать, что рабочая температура ДВС составляет tраб = 80... 90°С. Это приводит к выделению большого количества тепловой энергии в окружающую среду. Количество теплоты, выделяемой от остывающего продукта и материала (двигателя), кВт, определяется по следующей зависимости, /4/:
QM=GMCM(tн-tк), (6.1)
где GM – количество остывающего материала в единицу времени;
См – теплоемкость материала (парафина),кДж/(кг*с);
tн, tк – начальная и конечная температура материала, °С.
В летний период теплота, переданная от внешнего воздуха, работы двигателя и солнечной радиации, нагревают кабину оператора. Если отсутствует охлаждающая система, температура в кабине может превысить уровень, который рекомендуется санитарными нормами СН 245-71. Чтобы снизить утомляемость оператора и повысить производительность работы, машины, предназначенные для работы в воздержанных, субтропических и тропической климатических зонах, необходимо поставлять воздухоохладителями.
Чтобы поддержать в холодное время года температуру воздуха, которая должна отвечать санитарным нормам ДСН 3.3.6.042-99, в кабине предусматривают отопление. Это необходимо для машин всех климатических исполнений, кроме тропического. Разогретый нагревателем воздух подается не только в кабину, но и на лобовые стекла машины с целью предотвратить образования наледней. С целью уменьшения теплопотерь стенки кабины выполняют двухслойными.
Совокупность температуры, влажности и скорости движения воздуха окружающей среды, а также барометрического давления 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.
2. Запыленность. Проектируемые машины могут использоваться при разработках сильно пылящихся грунтов и материалов, среды, обладающие повышенной токсичностью и неприятными запахами.
Одноковшовые экскаваторы при 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.
В основном это мелкая пыль, с размерами частиц не более 10 мк, что есть наиболее вредной, вследствие того, что она не задерживается в верхних дыхательных путях, а сразу проникает в легкие и вызывает заболевания разных видов пневмокониоза (силикоз, асбестоз). Более большая пыль, задерживается на слизистых оболочках верхних дыхательных путей и предоставляет раздражающее действие, вызывая хронические катары бронхов.
Классификация и предельно допустимое содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны изложенные в ГОСТ 12.1.005-76 и ГОСТ 12.1.007-76 «Вредные вещества».
3. Загазованность. 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.
4. Освещенность. 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.
При проектировании экскаваторов, 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. Хорошая обзорность не вызывает дополнительных движений оператора, обеспечивает удобство позы. Это снижает утомляемость, повышает степень безопасности труда и производительность. Если установка рабочих органов 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 экскаваторов – 0,9…1.
5. Шумность.
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.
Работа бульдозера сопровождается выделением шума:
а) механического (вследствие вибрации поверхностей привода – электродвигателя, муфты, насоса, а также одиночных или периодических ударов в сочленениях деталей или конструкций насосной станции в целом);
б) гидродинамического (от колебаний при течении рабочей жидкости по рукавам высокого давления);
в) электромагнитной, возникающей вследствие колебаний элементов электродвигателя.
Нормирование учитывает различие биологической опасности шума в зависимости от спектрального состава и временных характеристик и производится в соответствии с ДСН 3.3.6. 037 — 99. и ГОСТ 12.1.003-83 «Шум».
6. Вибрация. Обычно при работе экскаватора наблюдаются колебания (вибрация), появляющиеся на рабочем месте оператора, которые возбуждаются в основном двумя группами источников. При работе машин появляются колебания незатухающего характера. Воздействуя на оператора, они ухудшают его самочувствие, а в отдельных случаях способны привести к профессиональному заболеванию – виброболезни (под вибрацией понимают движение точки или механической системы, при котором происходит поочередное возрастание и убывание во времени значений какой-либо величины (виброперемещения, виброскорости, виброускорения). Действующие гигиенические оценки вибраций описаны в ГОСТ 12.1.012-82 и ДБН 3.3.6.037-99.
7. Влияние ультрафиолетовых излучений. Из-за того, что машины экскавационного типа устанавливаются и работают на открытом воздухе и кабина машиниста не защищена от прямого попадания солнечных лучей, рабочий персонал поддается влиянию солнечного (ультрафиолетового) излучения. Влияя на глаза, свет влияет на весь организм. При повышенном ультрафиолетовом излучении возможные появления ожогов от света, рези в глазах и развитие катаракты.
Наличие резких теней в рабочей зоне поднимает постоянный уровень приспособляемости глаз к изменению яркости, то есть приводит к частой переадаптации - свойства глаз приспосабливаться при переведении взгляда из светлой в темную зону и наоборот. Полное время, необходимое на адаптацию глаз от светлого к темному составляет 45 минут, а от темного к светлому 3...10 минутам. В процессе работы этого времени для полной адаптации нет, итак, данный фактор также отрицательно влияет на зрение человека, который приводит к снижению производительности его работы.
Нормированные значения коэффициента естественной освещенности (КПО) при естественном и искусственном освещении изложенные в СНиП 11-4-79 «Естественное и искусственное освещение».
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.
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. Потеря устойчивости, приводит к опрокидыванию. Опрокидывающие моменты у строительных машинах состоят из действия разных сил: реакции грунта на кромке режущих рабочих органов, землеройных машин, массы грузов динамических нагрузок, которые поднимаются, влияния ветра, сил инерции, масс груза и машины, сил, которые возникают от уклона или подъема, и др. Опрокидывание машины возможно при движении под уклон, на подъем, при прохождении закругленных участков пути. Может происходить сползания машины юзом. Угол подъема ограничивается сцепляющимися качествами движителя и запасом мощности двигателя. Во избежание опрокидывания во время разработки грунта, машину необходимо установить на горизонтальную поверхность. Порыв подземных коммуникаций (трубопроводы высокого давления, кабели под напряжением и т.п.). Разработка грунта механизированным способом в этих условиях разрешается на расстоянии не менее 2 м от боковой стенки и не менее 1 м от верха трубы, кабеля, сооружения. Грунт, который остался, дорабатывают вручную, не допуская повреждение коммуникаций.
Перечисленное может привести к авариям и к травмированию лиц, обслуживающих машину.
6.2. Расчет устойчивости бульдозера
Устойчивость бульдозера проверяется при движении под уклон а со скоростью V и при внезапной остановке машины вследствие встречи отвала с непреодолимым препятствием или резкого торможения; на подъемах а; по косогору с поперечным углом а наклона; на закруглениях дороги, где α - угол опрокидывания трактора.

Рис. 6.1. Система определения устойчивости бульдозера
В первом случае при встрече отвала с препятствием или при торможении машины опрокидывание (около точки О) могут вызывать появившиеся при остановке силы инерции.
Уравнение равновесия для обоих условий взаимодействия бульдозе ра с грунтом имеет вид
(6.2)
На основании этого уравнения при задании коэффициента запаса от опрокидывания, обычно равного 1,2, может быть определена допустимая скорость движения бульдозера V под уклон а или, наоборот, найден допустимый уклон при заданной скорости
(6.3)
При движении под уклон гусеницы бульдозера могут скользить, и он начнет перемещаться вниз юзом. Для исключения этого необходимо, чтобы tgα < φсц/1,2 = tgα < 0,9/1,2 =0,75, α < 36°, где φсц - коэффициент сцепления гусеницы с покрытием.
Определим допустимую скорость движения бульдозера под уклон:

где для бульдозера Т-130 Lц = 3,33 м, hц = 0,85 м.
Подъем, преодолеваемый бульдозером с гусеничным движителем, определяется из выражения tga = φ - f = 0,9 - 0,13 = 0,77 (где f - коэффициент сопротивлении качению для техники на гусеничном ходу, f= 0,13), тогда α = 38,7°.
Скорость при подъеме:

При движении бульдозера по косогору опрокидывание может произойти около точки О. Допустимый поперечный уклон в этом случае будет определен из уравнения моментов (относительно т. О) приложения сил, действующих на машину. При задании коэффициента запаса от опрокидывания kv= 1,2 угол наклона tga = 0,5 Ве/1,2 hц, где е - эксцентриситет центра тяжести машины относительно продольной ее оси.
По условию сцепления движителя с дорогой находят допустимый
угол поперечного уклона tga = 0,8 φ/1,2 = (0,8*0,9)/ 1,2= 0,6, α = 30,96°.
При движении бульдозера по криволинейному участку пути радиусом закругления r со скоростью V на него будут действовать составляющие силы тяжести машины и инерционная нагрузка. Допустимая скорость перемещения машины на данном закруглении пути по условию сцепления составит:


6.3 Мероприятия по устранению или снижению опасных и вредных факторов модернизированной техники на основании проведенного анализа.
Модернизированный бульдозер имеет ряд конструктивных особенностей, которые изменяют параметры опасных и вредных факторов. Наиболее важными особенностями являются: увеличение габаритных размеров бульдозерного оборудования, изменение расположения центра тяжести, добавление двух гидроцилиндров привода выдвижного среднего ножа.
Базовый трактор ДТ-75 долгие годы и в большом объеме выпускается Волгоградским тракторным заводом. Сделано немало в направлении снижения вибрации и шума на рабочем месте оператора, установлены виброрегулирующие опоры и сидения с виброгасителями. В кабине машиниста выполнена звукоизоляция панелей и герметизация окон.
В данной работе проводится модернизация трактора. В таблице 4.1 приведены новые опасные и вредные факторы и мероприятия по их устранению или снижению.
Таблица 6.1
Перечень опасных и вредных факторов, связанных с модернизацией бульдозера

п/п Наименование фактора Мероприятия по снижению или
устранению влияния фактора
Опасные факторы
1. Движение машины с большой скоростью, опасность наезда на препятствие Снижение скорости перемещения трактора с широким отвалом
2. Опрокидывание машины на уклонах Расчет устойчивости, дооборудование бульдозера с широким отвалом специальным противовесом
3. Увеличение габаритов машины Ограничения по скорости движения
4. Разрыв шлангов высокого давления Правильный подбор элементов гидросистемы, имеющих сертификат
Вредные факторы
5. Шум при работе двигателя трактора Соблюдение инструкции завода по эксплуатации трактора ДТ-75
6. Вибрация на рабочем месте при работе бульдозера с широким отвалом Соблюдение инструкции завода по эксплуатации трактора ДТ-75
7. Длительная работа при низких температурах Утепление и оборудование кабины машиниста специальным отопительным устройством
Анализ опасных факторов. Наиболее опасным фактором является движение трактора большой массы (около 22 т) и длиной до 6,2 м с большой скоростью – до 12,2 км/ч. Для управления машиной допускается машинист,
который имеет квалификацию не ниже 5 разряда.
Для снижения опасности наезда на человека или на какой-то объект необходимо выполнять следующее:
- машина должна быть оборудована звуковым сигналом, который машинист обязан подавать при всех изменениях в движении;
- запрещается выпуск на линию бульдозера с неисправными или неотрегулированными тормозами, электропроводкой, сигналом, стеклоочистителями, пропусками выхлопных газов;
- запрещается работа трактора на продольных уклонах выше 10 и поперечных уклонах свыше 30;
- запрещается работа бульдозера на подъем или спуск с грунтом под уклон и при поперечном уклоне свыше 30
Вредными факторами являются шум и вибрация, возникающие при работе дизельного двигателя и во время разработки грунта.
Шумом и вибрацией в кабине машиниста можно управлять. Шум, связанный с работой дизельного двигателя, находящегося под капотом, создает низкочастотный спектр. Уровни шума в кабинах большинства строительных машин превышают требования санитарных норм на 3-15 дБ.
Эффективного результата по снижению шума в кабине можно добиться проведением комплекса шумозащитных мероприятий.
6.4. Общие положения охраны труда, связанные с эксплуатацией бульдозеров
К управлению бульдозером допускаются лица, прошедшие специальное обучение, имеющие удостоверение на право управления бульдозером. Каждая машина имеет специфические особенности, поэтому для обеспечения безопасной эксплуатации бульдозера с машинистами должен быть проведен
инструктаж и проверка знаний следующих вопросов:
- назначение машины и область ее применения (бульдозерное оборудование на тракторе ДТ-75 предназначено для разработки грунта;
- краткое описание устройства основных узлов и дополнительных механизмов;
- кинематическая схема и ее описание;
- схема и описание системы управления машиной и ее режущим органом;
- схема разработки грунта;
- сведения по регулировке рабочего органа;
- данные о предельных нагрузках и рабочих скоростях машины;
- порядок и последовательность эксплуатации машины в целом и навесного оборудования в частности;
- указания по технике безопасности отдельно для базовой машины, бульдозерного оборудования.
Перебазировка бульдозера с объекта на объект может осуществляться своим ходом или в кузове автомобиля. При этом необходимо учитывать следующее:
- спуск трактора под уклон производить только на 1ой скорости;
- при остановке бульдозера на уклоне необходимо затормозить бульдозер тормозом, который снабжен специальным замком;
- переезжать топкие места, болота и водные преграды вброд и по ледовым переправам разрешается только в присутствии руководителя работ (механика, строительного мастера, производителя работ);
- перед выездом на мосты и другие искусственные сооружения бульдозерист должен проверить по указателям и дорожным знакам, не превышает ли вес бульдозера допустимой нагрузки на сооружения;
- проезд бульдозера через железнодорожные пути в не установленных местах разрешения железнодорожной администрации запрещается;
- переезжать через рельсовую колею можно только по сплошному настилу и на 1ой скорости, предварительно убедившись в отсутствии приближающегося
поезда. Останавливаться на железнодорожном переезде запрещено.
При эксплуатации бульдозера необходимо знать следующее:
- при сбросе грунта под откос насыпи нельзя допускать выдвижение ножа отвала за край откоса во избежание сползания трактора;
- при движении по новым насыпям подводить машину ближе чем на 1м. до бровки насыпи (считая от края гусениц ) запрещается;
- во избежание опрокидывания не разрешается въезжать на подъем при продольном уклоне свыше 25º или опускаться с грунтом при уклоне 35º;
- запрещается вести работу на косогорах с поперечным уклоном свыше 30º;
- при транспортировке своим ходом поднять отвал нужно прикрепить к раме трактора;
- передвигаться по пересеченной местности надо на 2, 1 передачах трактора, систематически проверяя состояние крепежных деталей;
- запрещается производить работы под трактором во время работы двигателя;
- при работе на крутых косогорах нельзя делать резкие повороты во избежание опрокидывания и сползания машины.
6.5. Общие правила техники безопасности при эксплуатации бульдозера.
Безопасности людей и машин, предотвращению аварий и несчастных случаев в нашей стране придается большое значение. С этой целью постоянно совершенствуются конструкции машин, улучшаются условия труда машиниста, разрабатываются специальные требования и правила безопасности, которые машинист должен знать и выполнять неукоснительно. Залогом безопасной работы являются отличные знания машинистом устройства и правил работы на машине и ее исправность.
При эксплуатации бульдозеров необходимо руководствоваться правилами, приведенными в СНиП и ССТБ.
К работе и управлению бульдозером допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие специальное обучение и имеющие удостоверение на право управления бульдозером, а также прошедшие инструктаж по технике безопасности.
Машинист-бульдозерист обязан точно соблюдать основные требования техники безопасности (ТБ). Категорически запрещается работать на неисправном бульдозере. При любом нарушении ТБ машинист обязан пройти повторный инструктаж. При обнаружении на разрабатываемом участке подземных коммуникаций и сооружений, не внесенных в план, работу необходимо прекратить до получения разрешения от организации, ответственной за эксплуатацию подземных коммуникаций, и наряда-допуска на выполнение земляных работ. Запрещается повышать производитель¬ность труда методами, нарушающими безопасность труда. Перед внедрением новой технологии следует тщательно продумать вопросы безопасности труда.
Машинист-бульдозерист обязан пройти дополнительный инструктаж по ТБ и в случае перевода его на бульдозер другой марки, а также при изменении условий работы. Он должен постоянно следить за чистотой спецодежды и бульдозера, своевременно проводить техническое обслуживание (ТО).
Машинисту-бульдозеристу категорически запрещается работать на не закрепленной за ним технике; отдыхать в зоне действия бульдозера, возле траншей и магистральных каналов (отдыхать следует только в специально отведенных местах). На каждом агрегате должны быть средства для тушения пожара и оказания первой медицинской помощи. Машинист и механизаторы должны уметь оказывать первую доврачебную помощь при несчастных случаях. Перед началом работы машинист должен тщательно осмотреть трактор, обратив особое внимание на исправность тормозов-фрикционов, проверить состояние механизмов управления, сигнализации и освещения, состояние тросов и их запасовку; убедиться в наличии топливо-смазочных материалов во всех системах, в надежности ограждений, исправности инвентаря и инструмента. Обнаруженную неисправность необходимо устранить или известить о ней механика. Все операции ТО, а также устранение неисправностей необходимо выполнять при заглушённом двигателе, заторможенной ходовой части и опущенном отвале.
Не рекомендуется заправлять трактор в темноте. В темное время для освещения следует использовать свет другой машины. Использовать при заправке открытое пламя категорически запрещается. При работе в зимнее время запрещается подогревать масло и топливо открытым пламенем, следует применять только горячую воду.
Перед началом работы машинист должен изучить место работы, ознакомиться с видом выполняемых работ, очистить участок от больших камней, пней и др. Если технологией предусмотрена работа бульдозера совместно с экскаватором или другими машинами, необходимо установить очередность выполняемых работ и проследить, чтобы в зоне действия экскаватора не было других машин.
При сборе грунта в откос или отвал запрещается выдвигать отвал бульдозера за бровку насыпи, так как это может привести к сползанию или опрокидыванию машины. На рабочей площадке, где работает бульдозер, запрещается присутствовать посторонним лицам. Перед перемещением бульдозера машинист должен убедиться в отсутствии людей на его пути.
Запрещается перемещать бульдозером грунт на подъеме крутизной более 15° или под уклон более 30°; поперечный уклон не должен превышать 15-16°. Запрещается совершать крутые повороты на косогорах, насыпях, а также при заглубленном отвале во избежание опрокидывания бульдозера.
В темное время суток место работы должно быть освещено, чтобы машинист мог наблюдать за отвалом. В случае удара ножа о препятствие необходимо остановить трактор.
При ведении работ бульдозером с гидравлическим управлением необходимо следить за плотностью гибких шлангов. При утечке масла и (или) разрыве шлангов выключают насос и прекращают работу. Регулировать предохранительный клапан следует только по контрольному манометру, запрещается делать это на глазок.
Во время работы бульдозера запрещается: находиться вблизи гибких шлангов гидропривода; садиться в кабину или вылезать из нее; стоять на раме, толкающих брусьях; крепить, регулировать и смазывать отдельные узлы и детали; находиться сзади или спереди работающей машины; вынимать из-под отвала камни, очищать и ремонтировать поднятый отвал, не укрепив его предварительно на подставках; работать на косогорах с глинистыми грунтами в дождь.
При рытье котлованов надо следить за состоянием их стенок, чтобы избежать обвала. С этой же целью после взрывных работ на скальных грунтах с откосов должны быть удалены неустойчивые куски породы. При разработке выемок уступами ширина уступа должна быть не менее 3,5 м, а на слабых грунтах - более 3,5 м. Для разработки грунтов уступами, а также в гористой местности запрещается располагать механизмы на одном уровне, чтобы исключить возможность скатывания камней и др. При расположении бульдозера в линию (планировочные работы) между отвалами необходимо держать интервал 20...30 м. При движении по насыпи необходимо, чтобы наружный край гусеницы, обращенной к откосу насыпи, находился от ее бровки на плотном грунте на расстоянии не менее 0,5 м, а на свеженасыпанном грунте - не менее 1 м.
Валить лес бульдозером можно только в подгорную сторону. Запрещается валить лес при тумане, сильном ветре, на рассвете и в сумерки. Опасно валить бульдозером подгнившие деревья и сухостой, оттягивать в сторону зависающие деревья. Лесорубам запрещено находиться вблизи работающего бульдозера. Корчевать пни следует отвалом бульдозера или тросом, прикрепленным к заднему концу трактора. Корчевание пней проводят в зависимости от мощности двигателя.
Состояние тросов, применяемых при корчевании пней, необходимо проверять ежедневно, ненадежные заменять. При корчевании пней тросом бульдозерист начинает движение по команде старшего, плавно, без рывков, на первой передаче и следит, чтобы между бульдозером и пнем с тросом не было людей. Если одновременно работают два бульдозера, расстояние между машинами должно быть не менее 75 м.
Запрещается работать на заболоченных топких участках. Расчищать водоемы и русла рек можно, если их глубина в месте работ не превышает 60см.
При движении бульдозера по болотистой местности грунт укрепляют, устраивают настил из жердей, хвороста, веток и др. Давление не должно превышать 0,2...0,3 Н/см.
При строительстве террас необходимо соблюдать следующие условия: нарезать террасы с вершины склона; при уклоне более 25° работать вдвоем (один наблюдает за безопасностью движения, другой управляет бульдозером); дверь кабины со стороны верхней части склона должна быть открытой.
6.6. Правила для лиц, находящихся вблизи землеройно-транспортной машины – «Бульдозер»
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 экскаватора, любой работник должен быть удален из зоны маневрирования.
3. Запрещается проходить под поднятым рабочим (стреловым) 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.

8. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ НОВОЙ КОНСТРУКЦИИ РАБОЧЕГО ОРГАНА БУЛЬДОЗЕРА.
В состав экономической части включены следующие разделы:
- расчёт экономической эффективности нового технического решения;
- расчёт технико–экономических показателей НТР.
Произведём расчёт капитальных затрат, текущих затрат, удельную фондоёмкость, срок окупаемости, определение годового экономического эффекта от применения в строительстве бульдозера, рабочий орган которого, оснащен ВНТФ и управляемым рыхлителем.
В качестве БТ выбран бульдозер ДЗ-42, базой которого является трактор ДТ-75.
Исходные данные взяты из реальных условий на момент выполнения расчета. Основные исходные данные приведены в таблице 1
Таблица 8. 1
Основные исходные данные
Наименование
Условные
обозначения Единица
измерения Традиционный
отвал Отвал с ВНТФ
Источники
информации
1 2 3 4 5 6
Производительность бульдозера П м3/ч 65 85 Акты приёмочных
испытаний
Установленная мощность N кВт 66 66 Паспортные данные
Масса техники m кг 7000 7300 То же
Средняя наработка на отказ t0 мото-ч 150 150 Расчёт надёжности
Оптовая Ц тыс.грн. 75,00 78,00 Договорная цена
Средняя трудоёмкость устранения отказа r0 чел.-ч 4,5 4,5 Справка эксплуатирующи организаций

 

 

8.1. Определение годового объема работ.
Годовая производительность машины определяется по формуле:
(8.1)
где: – среднечасовая техническая производительность машины в натуральных измерениях;
– количество машино-часов работы в год на одну машину.
Среднечасовая техническая производительность машины определяется по формуле:
Пэ=П'× Кi, (8.2)
где: П' - техническая часовая производительность при выполнении технологических операций полученная при проведении испытаний;
Кi - коэффициент перехода от технической производительности к эксплуатационной для базисной техники, отражающий для i–тых условий долю чистого времени работы БТ в продолжительности рабочей смены.
Для трад. отвала: Пэ=65×0,8=52 м3/ч
Для НТР: Пэ=85×0,8=68 м3/ч
Количество машино-часов работы в год на одну машину определяется по формуле:
(8.3)
где: –фонд рабочего времени, дней, ;
–средний коэффициент сменности работы машины, см/дней, ;
–средняя продолжительность рабочей смены, часов, ;
–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:
(8.4)
где: – коэффициент, определяемый, ;
– нормативная продолжительность выполнения технических обслуживаний и ремонтов;
– количество технических обслуживаний и ремонтов за межремонтный цикл;
– средняя продолжительность устранения одного отказа, дни;
– межремонтный цикл, машч.
– наработка машины на отказ:
Для трад. отвала и НТР:
Для трад. отвала и НТР:


Тогда для трад. отвала:
Для НТР:
8.2. Расчет капитальных затрат.
Величину капитальных затрат для традиционного отвала и НТР можно определить по формуле:
(8.5)
где: –коэффициент перехода от оптовой цены к среднебалансовой стоимости объекта капиталовложений;
–оптовая цена техники.
Для трад. отвала: .
Для НТР: .
8.3. Расчет текущих затрат.
а) зарплата оператору.
Затраты на основную заработную плату оператора определяются по формуле:
(8.6)
где: – средний коэффициент к тарифной ставке;
–количество операторов в одну смену;
– часовая тарифная ставка работы.
Для трад. отвала и НТР:
б) затраты на ТО и текущий ремонт.
Затраты на выполнение ТО и ТР машины определяются по формуле:
(8.7)
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 трад. отвала:
Тогда для трад. отвала и НТР:
Для трад. отвала и НТР:

в) амортизационные отчисления.
Амортизационные отчисления машины определяются по формуле:
(8.8)
где: –нормы амортизационных отчислений в долях единицы, .
Тогда амортизационные отчисления составят:
Для трад. отвала:
Для НТР:
г) затраты на топливо для строительных машин определяются по формулам:
(8.9)
где: –тариф на топливо, .
–затраты топлива на 1 маш.ч. работы бульдозера (на основании данных испытаний):
Для трад. отвала: =15,4 кг/ч
Для НТР: =15,35 кг/ч
Для трад. отвала:
Для НТР:
д) затраты на смазочные материалы определяются по формуле:
(8.10)
где: –коэффициент перехода от затрат на топливо к затратам на смазочные материалы.
Для трад. отвала:
Для НТР:
е) Затраты на рабочую жидкость для гидросистем определяются по формуле:
ЗГ = I,I VГ Sм ЦмКдл / tпр, (8.11)
где VГ – ёмкость гидросистемы, VГ = 120 дм3 (по техническому паспорту машины);
Sм – объёмная масса жидкости, Sм =0,865кг/дм3;
Цм – оптовая цена жидкости, Цм =5грн/кг;
Кдл – коэффициент доливок жидкости за период её замены, Кдл=1,5;
tпр – периодичность замены жидкости в гидросистеме, маш.-ч.(по технической документации).
Для трад. отвала и НТР:
ЗГ =1,1•120• 0,865• 5• 1,5/1500=0,571 грн./маш.-ч.
ж) Затраты на перебазирование приходящиеся на 1 маш.-ч их работы определяются по формуле:
Зп2 ={1,3*(3эк+Зт)+I,I(Зэт+Звк)}/Tоб, (8.12)
где Зэк – затраты на заработную плату экипажа машины, грн.;
Зт – затраты на заработную плату такелажников, Зт =0грн.;
Зэт – затраты на эксплуатацию автомобиля, грн.;
Зв.к – затраты на эксплуатацию вспомогательного крана, Зв.к =0грн.;
Для трад. отвала и НТР:
Зn2 = (1,3•245+1,1•92,36) / 4000 = 0,105 грн. / маш – ч;
2
3эк =10* Тп S Сті, (8.13)
1
Для трад. отвала и НТР:
Зэк = 10•7•3,5 = 245 грн
Зэт =(Во Ца + 2 L Цд) Кд, (8.14)
где Во – общее время работы тягача;
Ца – цена 1 авто – ч, Ца =29,4 грн ;
Цд – размер доплаты за пробег, Цд=2,94грн;
Кд – коэффициент увеличения стоимости 1 авто-ч при использовании специализированного автомобиля или прицепа.
Для трад. отвала и НТР:
Зэт =(2,94•29,4+20,4•0,29) = 92,36 грн;
Во = 2L / V+ tпрб, (8.15)
где L – среднее расстояние перебазировки, км;
V – средняя скорость переезда, V = 10.2 км/ч;
tпрб – время перебазировки, tпрб = 3,4 ч
Для трад. отвала и НТР:
Во =20•2 / 10,2+3,4=2,94ч
Расчетные величины сводим в табл. 8.2.
Таблица 8.2
Калькуляция текущих затрат
Статьи затрат Обозначения Затраты, грн.
Традицион
ный
отвал НТР

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 5,45 5,45
Отчисления на амортизацию А 12,05 12,41
Затраты на топливо Здт 84,7 84,42
Затраты на смазку Зс 18,63 18,57
Затраты на жидкость для гидросистемы ЗГ 0,571 0,571
Затраты на перебазировки 0,105 0,105
Общая сумма затрат С 149,906 149,926

8.4. Определение годового экономического эффекта.
Годовой экономический эффект определяется по формуле:
(8.16)
где: –годовой объем работ, выполняемый с использованием традиционного отвала;
– себестоимость;
– капиталовложения;
–нормативный коэффициент сравнения эффективности капитальных вложений.

8.5. Определение удельной фондоемкости.
Удельная фондоемкость вычисляется по формуле:
(8.17)
Для трад. отвала: .
Для НТР: .
8.6. Определение годовых эксплуатационных издержек.
Годовые эксплуатационные издержки вычисляются по формуле:
(8.18)
Для трад. отвала:
Для НТР:
8.7. Снижение затрат на материалы.
Снижение затрат на материалы определим по формуле:
(8.19)
где -соответственно, удельная материалоемкость продукции, вырабатываемой техникой до и после модернизации.
Определим удельную материалоемкость по формуле:
(8.20)
где:Q–масса машины, т;
–коэффициент использования материала;
–срок службы машины.


Тогда будет:

8.8. Расчёт срока окупаемости.
Срок окупаемости затрат вычисляем по формуле:
(8.21)
Для НТР:
Снижение затрат труда на единицу выпускаемой продукции, (на 1 модернизацию машины) вычисляем по формуле:
(8.22)
где: –число членов экипажа, чел.
Тогда:
Результаты расчетов сводим в табл. 8.3.

 

 

 

 

 

 


Таблица 8.3
Основные технико-экономические показатели модернизации.
№ п/п Показатели Ед. изм. Величины
Проект База
1 2 3 4 5
1 Масса машины т 7,3 7,0
2 Мощность двигателя кВт 66 66
3 Эксплуатационная часовая производительность м3/ч 85 65
4 Инвентарно-расчетная стоимость машины тыс. грн. 78,000 75,000
5 Удельная фондоемкость грн./ м3 0,521 0,65
6 Годовые эксплуатационные издержки грн./год 407364 417180
7 Затраты на модернизацию грн. 3000 -
8 Снижение удельной металлоемкости т/год 0,329 -
9 Годовой экономический эффект тыс. грн. 39,683 -
10 Срок окупаемости затрат год 0,1 -
11 Снижение затрат труда чел.ч/год 361,68 -

 




Комментарий:

Дипломная работа полная!


Рекомендовать другу
50/50         Партнёрка
Отзывы