Курсовая работа (т): Экскаватор траншейный роторный

Экскаватор траншейный роторный

Кафедра Механизация путевых, погрузочно-разгрузочных и строительных работ

Курсовая работа по дисциплине

Строительные и дорожные машины

Экскаватор траншейный роторный

Руководитель

Глотов В.А.

Разработал:

доцент студент гр. М-411

Свириденков Е.П.

НОВОСИБИРСК 2007г.

1. Назначение роторных траншейных экскаваторов. Выбор прототипа. Описание работы машины

Траншейные роторные экскаваторы - это машины непрерывного действия, в которых все операции рабочего цикла, такие как разработка грунта, транспортирование, разгрузка грунта выполняется одновременно. Они предназначены для рытья траншей под кабели, газопроводы, нефтепроводы, трубопроводы канализаций, дренажа и других коммуникаций.

В обычном исполнении экскаваторы отрывают в грунтах I - IV категорий траншеи прямоугольного профиля. Для рытья траншей с откосами в неустойчивых грунтах, они снабжаются откосниками.

В отличие от траншейных цепных экскаваторов, роторные, как правило, имеют более высокую производительность, но применяются для траншей меньшей глубины.

Данные экскаваторы применяются как в летнее, так и в зимнее время. При работе зимой для разрушения корки мерзлого грунта, ковши снабжаются специальными клыками, армированными твердым сплавом.

В качестве прототипа принят экскаватор ЭР-5. Техническая характеристика экскаватора ЭР-5 представлена в таблице 1. Общий вид экскаватора представлен на рисунке 1.

Таблица 1 - Техническая характеристика экскаватора ЭР-5.

Экскаватор ЭР-5 предназначен для рытья траншей в грунтах I-IV категорий и мерзлых грунтах с глубиной промерзания до 12 м. В не мерзлых грунтах до III категории включительно траншеи можно рыть с откосами, в грунтах IV категории и мерзлых грунтах - без откосов.

Экскаватор ЭР-5 состоит двух основных агрегатов: тягача и рабочего органа. Тягач обеспечивает передвижение экскаватора, являясь базой для навески на него или соединения с ним рабочего оборудования, несет на себе силовую установку.

Рабочее оборудование обеспечивает отрыв от массива грунта в траншее проектной ширины с откосами или без них при заданной глубине, полный вынос его из траншеи и отсыпку в бруствер. Оно включает в себя ротор 2, установленный на верхней раме 3 на поддерживающих роликах 4 и на нижней раме 5 на направляющих роликах 4, зачистной щит 6 и отвальный конвейер 7.

Рама рабочего органа опирается передним концом на ползун 8, который перемещается по направляющей 9, жестко установленной на тягаче. Ползун перемещается гидроцилиндром 10 через цепную передачу 11. В рабочем положении задняя рама опирается на заднюю опору 12. Рабочий орган состоит из рабочего колеса 2 и ковшей 13.

Установленный в задней части рамы зачистной нож 6 служит для профилирования дна траншеи путем срезания гребней, образованных смежными зубьями, и зачистки траншей от осыпающегося грунта из не полностью разгруженных перемещающихся в забой ковшей.

Роторный экскаватор оборудован ленточным конвейером 7, установленным внутри ротора для отсыпки вынутого из траншеи грунта.

Экскаватор оборудован автономной силовой установкой с дизелем 14, устанавливаемым в передней части тягача. Потребителями энергии служат ходовое устройство, ротор, конвейер и вспомогательные устройства для подъема рабочего оборудования. Для передачи движения исполнительным механизмам применяют механические, гидромеханические и электромеханические трансмиссии.

Органы управления экскаватором сосредоточены в кабине, оснащенной системами вентиляции и обогрева.

Перегон экскаватора своим ходом разрешается на расстояние не более 10 км (по проселочным дорогам с умеренно-пересеченным рельефом, с подъемами и спусками не более 10°). Для перевозки по дорогам используется прицеп грузоподъемностью 40 т [1,2,3,6]. На большие расстояния экскаватор перевозится по железной дороге или на трейлере.

2. Описание кинематической схемы роторного траншеекопателя

Трансмиссия экскаватора ЭР-5 состоит из механизмов, передающих движение от двигателя к ведущим колесам гусеничного хода, а также к рабочему органу и транспортеру. В трансмиссию входит муфта сцепления, КПП, коническая передача с бортовыми фрикционами, раздаточный редуктор и бортовые редукторы. На экскаваторе установлена рама, на которой смонтированы редуктор привода ротора, механизмы подъема и опускания передней и задней частей рабочего органа и узел опоры рабочего органа. Кроме того, на нем установлено оборудование гидравлического привода рабочего хода.

В рабочем положении основной поток мощности идет от раздаточного редуктора, через редуктор привода ротора (дифференциал) и цепные передачи на редукторы вала привода ротора, а от них мощность передается на ротор и на редуктор привода конвейера. От редуктора привода конвейера через цепную передачу поток энергии идет к приводным барабанам.

Привод ротора через дифференциалы обеспечивает равномерное распределение нагрузок между двумя валами цепных передач и зубчатых зацеплений редуктора вала привода ротора.

Кинематическая схема роторного траншейного экскаватора ЭР-5 представлена на рисунке 2. Перечень позиций представлен в таблице 2.

Таблица 2 - Перечень элементов кинематической схемы экскаватора.

Данная кинематическая схема предусматривает восемь транспортных передач вперед, четыре транспортные передачи назад, бесступенчатое изменение скорости в рабочем режиме, две передачи ротора, реверсирование ротора и конвейера.

Поток энергии при транспортном положении:

М-2-I-4-3-76-III-75-72-71-IV-64-63-VIII-62-V-61-58-VI-54-55-56-57-60-VII-59-гусеница.

Поток энергии при рабочем ходе:

М-2-I-IX-XV-9-11-12-16-17-трубопровод-50-51-XVIII-52-53-XVII-49-47-48-XVI-X-III-65-66-67-IV-64-63-VIII-62-V-61-58-VI-54-55-56-57-60-VII-59-гусеница.

Поток энергии при вращении ротора:

М-2-I-IX-XV-46-18-19-XIV-21-22-XIX-23-24-25-26-XX-27-28-29-30-XXI-31-32-XXII-33- XXIII-34 -35-ротор.

Поток энергии при движении конвейера:

М-2-I-IX-XV-46-18-19-XIV-21-22-XIX-23-24-25-26-XX-27-28-29-30-XXI-31-32-XXII-33- XXIII-37-36-38-XXIV-39-44-43-конвейер

-41-42-конвейер.

3. Описание гидравлической схемы механизма подъёма экскаватора.

На рисунке 3 представлена гидравлическая схема механизма подъёма

Рисунок 3 - Гидравлическая схема механизма подъёма

Гидравлическая система подъёма и опускания рабочего органа состоит из бака 1, сетчатого фильтра 2, гидравлического насоса НШ-46У, распределителя 4 типа Р75-П2, гидравлического цилиндра 7 и трубопроводов.

Рабочая жидкость (масло) засасывается насосом 3 из бака 1 через сетчатый фильтр 2, установленный в баке, и по трубопроводу подаётся к распределителю 4. При нажатии на рычаг золотника 6 вниз масло поступает в поршневую полость гидравлического цилиндра 7, и происходит подъём рабочего оборудования.

Предохранительный клапан 5 предохраняет систему от перегрузки.

Гидравлический насос 3 устанавливают на дополнительную коробку передач. Включение и выключение насоса производится специальным рычагом из кабины машиниста. При работающем двигателе перед включением или выключением необходимо выключить главную муфту сцепления. При длительной работе экскаватора без применения гидравлической насос следует выключать. Распределитель смонтирован на задней стенке кабины экскаватора. Рычаги управления золотниками выведены внутрь кабины под левую руку водителя. Гидравлический цилиндр помещён над кабиной и укреплен горизонтально на раме тягача. Бак с фильтром установлен над капотом двигателя[5].

4. Определение основных параметров машины и рабочего оборудования

.1 Построение графика распределения температуры, числа ударов плотномером ДорНИИ и удельной работы копания

График распределения температуры , числа ударов  плотномером ДорНИИ и удельной работы копания  по глубине траншеи строится с использованием данных [4 табл. 3.1.], а также учитывая, что удельная работа копания прямо пропорциональна числу ударов , причем при  величина  Н×м-2.

Рисунок 4 - Изменение температуры и прочности грунта по глубине промерзания

Затем определяется средняя величина удельной работы копания . Для этого траншея разбивается на 6 слоев по глубине, в середине каждого слоя определяется температура, число ударов и удельная работа копания.

Средняя величина удельной работы копания , Н×м-2

              (1)

где  - число слоев ();

 - удельная работа копания i-го слоя, Н×м-2;

- толщина i-го слоя, м.

Значение  определяется графически из графика на рисунке 3. Значения температуры , числа ударов плотномером ДорНИИ  и удельной работы копания  в середине каждого слоя по глубине разрабатываемой траншеи представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Температура Т, число ударов плотномером ДорНИИ С, удельная работа копания Еu в середине каждого слоя по глубине разрабатываемой траншеи

Н×м-2.

.2 Определение основных параметров ротора

Диаметр ротора по зубьям , м:

              (2)

где  - глубина копания, м (м).

м.

Радиус ротора по ковшам , м:

               (3)

м.

Наружный радиус диска ротора , м:

           (4)

м.

Внутренний радиус диска ротора , м:

             (5)

м.

Высота сечения кольца , мм:

                   (6)

мм.

Толщина сечения кольца , мм:

                (7)

мм.

Угловая скорость вращения ротора , рад/с:

                  (8)

где  - критическая угловая скорость, при которой центробежная сила инерции, действующая на частицы в ковшах, находящихся в зоне разгрузки, уравновешивает их силу тяжести, рад/с.

             (9)

где  - окружная скорость ротора, м/с (м/с).

рад/с;

рад/с.

.3 Определение основных параметров ковша

Число ковшей на роторе :

           (10)

.

Примем число ковшей 20 для того, чтобы при проектировании схемы размещения резцов получить чётное число режущих комплектов.

Вместимость ковша из условия обеспечения заданной производительности , м3:

                  (11)

где  - техническая производительность, м3/ч (м3/ч);

 - коэффициент разрыхления (для глины(II) [4]);