Проект бульдозера ДЗ-24А на базе тягача Т-180 (стр. 1 из 4)
Введение
Землеройно-транспортными называют машины с ножевым рабочем органом, выполняющие одновременно послойное отделение от массива и перемещение грунта к месту укладки при своем поступательном движении. К этой группе машин относится: бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдеры. Первые два типа машин, особенно бульдозеры, широко используются в промышленном и гражданском строительстве. В зависимости от вида рабочего оборудования отдельный грунт накапливается перед отвалом или поступает в ковш, в котором транспортируется к месту отсыпки. Основными преимуществами землеройно-транспортных машин является возможность совмещения в одном рабочем цикле всего комплекса операций по копанию, перемещению, отсыпания грунта с предварительным разравниванием и частичным уплотнением, простота конструкции и высокая производительность.
1. Научно-исследовательский раздел
1.1 Обзор и анализ существующих конструкций бульдозеров
Бульдозеры представляют собой навесное оборудование на базовый гусеничный или пневмоколесный трактор (двухосный колесный тягач), включающий отвал с ножами, толкающее устройство в виде брусьев или рамы и систему управления отвалом. Современные бульдозеры являются конструктивно подобные машины, базовые трактора и навесное оборудование которые широко унифицированы. Главный параметр бульдозеров – тяговый класс базового трактора (тягача). Бульдозеры применяют для послойной разработки и перемещения грунтов 1…4 категории, а также предварительно разрыхленных скальных и мерзлых грунтов. С их помощью выполняют планировку строительных площадок, возведение насыпей, разработку выемок и котлованов, нарезку террас на косогорах, разравнивание грунта, отсыпаемого другими машинами, копание траншей под фундаменты и коммуникации, засыпку рвов, ям, траншей, котлованов и пазух фундаментов зданий, расчистку территорий от снега, камней, кустарника, пней, мелких деревьев, строительного мусора и т.п. Широкое использование бульдозеров в строительном производстве определяется простотой их конструкции, надежностью и экономичностью в эксплуатации, высокой производительностью, мобильностью и универсальностью.
Бульдозеры классифицируются:
по назначению – общего назначения, приспособленные для выполнения разнообразных землеройно-планировочных и строительных работ в различных грунтовых условиях, и на бульдозеры специального назначения, которые предназначаются для выполнения определенных видов работ (например, для прокладки дорог, чистки снега, сгребания торфа и т.д.);
в зависимости от тягового класса (номинальному тяговому усилию) базовых машин малогабаритные (класс до 0,9), легкие (класс 1,4…4), средние (класс 6…15), тяжелые (классов 25…35) и сверхтяжелые (класс свыше 35);
по типу ходовому устройства – гусеничные и пневмоколесные;
по конструкции рабочего органа – с неповоротным отвалом (постоянно расположенным перпендикулярно продольной оси базовой машины), с поворотным отвалом (который может устанавливаться перпендикулярно или под углом до 55 градусов в обе стороны к продольной оси машины. Поворотный отвал устанавливают только на гусеничных тракторах, так как колесные тягачи плохо воспринимают боковые нагрузки;
по типу системы управления отвалом – с гидравлическим и механическим (канатно-блочным) управлением. По канатно-блочной системе управления подъем отвала осуществляется зубчато – фрикционной лебедкой через канатный полиспаст, опускание – под действием собственной силы тяжести отвала. При гидравлической системе управления подъем и опускания отвала осуществляется принудительно одним или двумя гидроцилиндрами двустороннего действия. Бульдозеры с механическим управлением в настоящее время промышленностью не выпускаются.
Отвалы бульдозера представляют собой жесткую сварочную металлическую конструкцию с лобовым листом криволинейного профиля. Поворотный отвал длиннее неповоротного, так как в неповоротном положении он должен перекрывать ширину базовой машины. Применяют поворотный отвал для планировочных работ с перемещением грунта в сторону (грунт при этом сходит с отстающим концом отвала в виде бокового валика), для засыпки траншеи, разравнивания валов и других работ при непрерывном движении машины вдоль фронта работ.
Сферические отвалы, состоящие из трех или пяти секций, которые установлены под углом 10…15 градусов одна к другой, набирают грунта на 15…20 процентов больше, чем прямые отвалы. Сферические отвалы применяются для работ с кусковыми и сыпучими материалами при мощности базовых машин более 130 кВт. Совковый отвал имеет увеличенные боковые щитки и применяются при перемещении сыпучих и слабопрочных материалов на большие расстояния (до 150 м). Отвал рыхлящими боковыми зубьями применяются в крепких каменистых и мерзлых грунтах на гусеничных бульдозерах мощностью не менее 50 кВт и на колесных бульдозерах мощностью не менее 220 кВт. Короткий прямой отвал снабжен амортизатором и предназначен для установки на толкачах, помогающих загружать скреперы.
Рис. 1. Основные типы бульдозерных отвалов: 1 – прямой поворотный; 2 – прямой неповоротный; 3 – полусферический; 4 – сферический; 5 – сферический для сыпучих материалов; 6 – с толкающей плитой
Для расширения области применения бульдозеров отвала оборудуют специальными приспособлениями – окрылками, уширителями, выступающими средними ножами, грузовыми вилами, траверсами, подъемными крюками и др.
1.2 Цели и задачи курсового проекта
Спроектировать бульдозер ДЗ–24А на базе тягача Т–180, для определения грунтовых условий и режимов работы.
2. Конструкторский отдел
2.1 Назначение, устройство и принцип действия бульдозера
Бульдозеры представляют собой навесное оборудование на базовый гусеничный или пневмоколесный трактор.
По назначению – общего назначения, приспособленные для выполнения разнообразных землеройно-планировочных и строительных работ в различных грунтовых условиях, и на бульдозеры специального назначения, которые предназначаются для выполнения определенных видов работ (например, для прокладки дорог, чистки снега, сгребания торфа и т.д.).
Устройство: отвал состоит из отвала, толкающего бруса, гидроцилиндра, раскоса, проушины и рамы.
Полный цикл работ бульдозера при вырезании и перемещении грунта состоит из следующих этапов: внедрения отвала в грунт и набор призмы волочения, перемещение грунта к месту укладки, укладка грунта слоями или грудами, возвращение в забой, опускания отвала и установка его в положение для очередного внедрения. Наиболее распространенной схемой циклической работы бульдозера является челночная схема, при которой обратный (ходовой) ход выполняют задним ходом без разворота машин.
Бульдозер ДЗ-24А.
Базовый трактор: Т – 180.
Тип отвала: неповоротный.
Размер отвала: длина 3640 мм, высота 1480 мм.
Наибольший подъём отвала: 1200 мм.
Наибольшее заглубление отвала: 1000 мм
Объём грунта перемещаемого отвалом: 55 м2.
Габаритные размеры бульдозера: длина 6660 мм, ширина 3690 мм.
Масса: бульдозера 18255 кг, оборудования 2980 кг.
Габаритные размеры тягача: длина 5420 мм, ширина 2740 мм, высота 2825 мм.
2.2 Выбор и расчет основных параметров разрабатываемого бульдозера
Эксплуатационный вес определяется как сумма эксплуатационных весов базовой машины и бульдозерного оборудования:
Gб = Gбм +Gбо = 18255 + 2980 =21235 кг.
Сцепной вес бульдозера в рабочем состоянии:
Gсц = 21235 ∙ 9,81 = 208315 Н.
Номинальное тяговое усилие:
Тнб = Gсц ∙ φопт = 208315 ∙ 0,6 =125 кН.
Среднее статическое удельное давление для гусеничных базовых машин:
q= Gб / 2Lb = 18255 / (2 ∙ 5060 ∙ 600) = 0,003 Н.
Если пренебречь лобовым сопротивлением движителя, а также силами инерции, то координата центра давления бульдозера может быть определена по формуле:
x = (Gбd + Rz d1 + Rx hr) / N
где Rz=Rxtgv =62,5 ∙ tg 17 =19,1 Н,
Rx= 0,5 ∙ 125 = 62,5 Н,
N = Gб + Rz= 21235 + 19,1 = 21254,1 Н,
x = (21235 ∙ 5,7 + 19,1 ∙ 5,7 + 62,5 ∙ 0,15) /21254,1 = 5,7 м.
Удельное напорное усилие на режущей кромке:
qH = Tнб / В = 125 / 3,640 = 0,029 (1 категория грунта)
где В-длина отвала.
Удельное вертикальное давление на режущей кромке:
qB = Pz/ F = 10 Н/м2, (из таблице)
Длину неповоротного отвала выбирают из расчета перекрытия габарита базовой машины по ширине или наиболее выступающих в стороны элементов толкающей рамы не менее 50 мм с каждой стороны.
Высоту отвала определяют в зависимости от номинального тягового усилия тягача при скорости, подходящей для бульдозерных работ, параметров отвальной поверхности и грунтовых условий:
для неповоротного отвала
Н н ≈ 500 3√ Тнб − 5 Тнб = 500 ∙ 5 − 5 ∙ 125 = 1875 мм.
Основные показатели отвалов
| Наименование показателей | Неповоротный отвал |
| Углы, град; | |
| резание,γ | 55 |
| наклона отвала,ε | 75 |
| опрокидывания,β | 70 – 75 |
| установки козырька,βk | 90 – 100 |
| здания,θ | 30 – 35 |
| Радиус кривой части отвальной поверхности, R | (0,8.. 0,9) Н или по формуле |
| Длина прямой части внизу отвальной поверхности, a | по ширине ножей |
Радиус кривой части отвальной поверхности R, высота отвала Hи углы резания γ, опрокидывания β и наклона ε связаны между собой зависимостью:
R = H (sin (ε− γ) / sinε(1 − sin(β + γ − π/ 2))) =
= 1875 (sin (75 − 55) / sin 75 (1 − sin (75 + 55 − 3,14/2))) = 1836,5 мм.
Скорость перемещения отвала следует выбирать такой, чтобы зарезание производилось только режущей кромки. Вертикальная составляющая скорость перемещения отвала в процессе заглубления:
Vcв < Vpxptgθ = 4,85 ∙ tg 55 = 6,9 м/с.