Материал: Разработка конструкции и расчет самоходного скрепера на базе колесного тягача БелАЗ-531

Разработка конструкции и расчет самоходного скрепера на базе колесного тягача БелАЗ-531

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский Государственный Технический Университет

Кафедра: СДМ

Курсовая работа

по дисциплине: «Эксплуатация машин для земляных работ»

на тему: «Разработка конструкции и расчет самоходного скрепера на базе колесного тягача БелАЗ-531»

Выполнил: ст. гр. ТТ - 11-2с

Ибраев Адиль

Принял: Смирнов В.М.

Караганда 2013 г.

Содержание

Введение

. Назначение, общее устройство и принцип работы скрепера

. Техническая характеристика базовой машины

. Расчёт основных параметров ковша скрепера

. Тяговый расчёт скрепера

. Расчёт производительности скрепера

. Расчёт и подбор гидроцилиндров подъёма ковша

Список использованных источников

производительность ковш землеройная машина скрепер

Введение

Скреперы различаются параметрами, к основным из которых относятся:

o   геометрическая вместимость ковша , м³;

o   грузоподъемность (максимально допускаемая масса груза в ковше);

o   ширина резания ;

o   максимальное заглубление h;

o   толщина слоя отсыпки или дорожный просвет максимально поднятого ковша под ножами С;

o   колесная база Ц;

o   колея передних и задних  колес;

o   габаритные размеры: длина А, ширина В и высота D;

o   масса снаряженного скрепера (полностью заправленного без груза в ковше).

Геометрическая вместимость ковша , м³ ограничена боковыми стенками, днищем, заслонкой и задней стенкой, а сверху - плоскостью, проходящей через условную среднюю линию, выравнивающую верхнюю кромку боковых стенок без уменьшения их общей площади.

В технических характеристиках скреперов часто указывают также номинальную вместимость ковша _H, представляющую собой сумму геометрической вместимости ковша и объема "шапки" _ш грунта, набранного в ковш выше верхних кромок боковых стенок. Это условный параметр, характеризующий максимально возможный объем грунта, набираемого скрепером. При этом объем "шапки" может достигать 30 ... 40 % геометрической вместимости.

Ширину резания  определяют по наружным плоскостям подрезных ножей. Максимальное заглубление h - это расстояние от кромки ножа максимально опущенного ковша скрепера до опорной поверхности передних и задних колес. Колесную базу самоходных скреперов измеряют от оси задних колес до оси колес одноосного тягача или оси задних колес трактора. Колея представляет собой колею указанных колес базовой машины.

Кроме перечисленных выше параметров скреперы характеризуются основными параметрами базовых машин - тяговым классом или мощностью двигателя, скоростью движения и т.д.

Основные параметры дают представление о производительности, технологических возможностях скреперов, области их рационального использования. Так, при выборе того или иного скрепера для определенного строительного объекта руководствуются вместимостью ковша. На объектах с большими объемами земляных работ целесообразно использовать скреперы с ковшом значительной вместимости, несмотря на более высокую их стоимость. На основе ширины резания и величины заглубления планируют число наборов, а с помощью толщины слоя отсыпки - число проходов при разгрузке скрепера, необходимых для отсыпки грунта заданным слоем. и наконец, максимальная скорость передвижения скрепера в заданных условиях наряду с вместимостью ковша позволяет оценить время, необходимое для перемещения планируемого объема грунта, т.е. производительность скрепера.

В соответствии с принятым у нас в стране типажом предусмотрен типоразмерный ряд скреперов, определяемый геометрической вместимостью ковша. Для прицепных скреперов этот ряд составляет 4, 5, 8; 10 и 15 м³, а для самоходных - дополнительно вместимость ковша 25 м³.

1. Назначение, общее устройство и принцип работы скрепера

Скрепер является землеройно-транспортной машиной, выполняющей послойное копание, транспортирование, выгрузку, разравнивание (кроме моделей с разгрузкой назад) и частичное уплотнение грунта.

Скреперы используются в дорожном, промышленном, гидротехническом и ирригационном строительствах, на вскрышных работах в карьерах при послойной разработке грунта, успешно конкурируя с экскаваторами по стоимости разработки грунта. Скреперы применяются при разработке грунтов до IV категории включительно. Чтобы облегчить копание скрепером, тяжелые грунты предварительно разрыхляют рыхлителями, бульдозерами с зубьями на отвале пли плугами.

Для повышения коэффициента наполнения ковша скрепера применяются толкачи. Скреперы не рекомендуется использовать на очень вязких и липких грунтах.

Рабочий процесс скрепера состоит из следующих операций:

1.  набор грунта;

2.      транспортирование груженого скрепера;

.        разгрузка;

.        транспортирование порожнего скрепера к забою.

Транспортирование грунта прицепными скреперами целесообразно на расстояние до 300 м и самоходными до 7500 м.

В зависимости от размеров скрепера наибольшая толщина срезаемого слоя составляет 0,12-0,53 м, а толщина отсыпаемого слоя в рыхлом состоянии 0,15- 0,60 м.

Скрепер состоит из рабочего оборудования (ковша), ходового одноосного или двухосного оборудования, механизмов управления ковшом и заслонкой.

У прицепных и полуприцепных скреперов прибавляется сцепное устройство, а у самоходных, кроме того, и силовое оборудование.

Современные скреперы можно классифицировать по емкости ковша, способу передвижения, схеме подвески ковша, способу загрузки и разгрузки, по виду передней заслонки, по системе управления и др. По емкости ковша (в м³) скреперы можно условно подразделить следующим образом:

скреперы малой вместимости, с ковшом емкостью до 4;

средней - 5-12;

большой - 15-18;

сверх большой - больше 15.

По типу агрегатирования скреперы подразделяют на прицепные, полуприцепные и самоходные.

Прицепные скреперы обычно двухосные, буксируемые гусеничным или двухосным колесным тягачом.

Полуприцепные скреперы - это скреперы, у которых часть его весовой нагрузки передается гусеничному или одноосному (преимущественно) или двухосному колесному тягачу (рисунок 1, 2). С ковшом емкостью 0,75 - 6,0 м³ они чаще всего применяются с гусеничными тракторами мощностью 15 - 80 л. с. и используются при небольших объемах земляных работ, при коротких расстояниях возки, сложных рельефных условиях и при работах, требующих высокой маневренности.

Самоходные скреперы выпускают трехосными и двухосными. У трехосных скреперов (рисунок 1) часть нагрузки от их массы через седельно-сцепное устройство 2 передается на колесный трактор 1. двухосный скрепер (рисунок 2) представляет собой единую машину с собственной силовой установкой для передвижения и управления скреперным оборудованием. Базовая машина таких скреперов - одноосный тягач 1 - является передней осью такого скрепера.

Самоходные скреперы отличаются меньшей проходимостью, чем прицепные, и требуют для работы более благоприятных дорожных условий. Сила тяги базовых одноосных тягачей и колесных тракторов недостаточна для самостоятельного заполнения ковша, поэтому грунт набирают с помощью трактора-толкача. Высокие транспортные скорости самоходных скреперов позволяют перевозить грунт на значительное расстояние. Так как транспортный режим составляет 80...90% времени рабочего цикла, то производительность самоходных скреперов увеличивается в 2...2,5 раза

Рисунок 1. Самоходный трехосный скрепер: 1 - трактор, 2 - седельно-сцепное устройство, З - рама, 4 - ковш с заслонкой и задней стенкой.

Рисунок 2. Самоходный двухосный скрепер: 1 - тягач, 2 седельно-сцепное устройство, З - тяговая рама, 4 - ковш с заслонкой и задней стенкой

По способу разгрузки скреперы можно разделить на скреперы со свободной разгрузкой вперед или назад, с принудительной или полупринудительной разгрузкой и со щелевой разгрузкой - с разгрузкой вниз. На скреперах с элеваторной загрузкой применяется донная разгрузка.

Свободная разгрузка применяется в машинах малой емкости; недостатком свободной разгрузки является неполная разгрузка ковша при работе в вязких и влажных грунтах. Принудительная, полупринудительная и щелевая разгрузки применяются главным образом в машинах средней и большой емкости. При принудительной разгрузке обеспечивается наилучшая очистка ковша. Недостатком полупринудительной разгрузки является неудовлетворительная очистка ковша при работе на липких и переувлажненных грунтах.

При щелевой разгрузке днище, поворачиваясь, выводится из-под грунта и в конечном положении наклоняется к горизонту под углом 72 - 75°, вследствие чего происходит лучшая очистка ковша. Этот способ наименее энергоемок, так как исключает подъем грунта, имеющий место при полупринудительной разгрузке.

По виду заслонки различают скреперы двух типов: с плавающей и управляемой заслонками. У плавающей заслонки шарниры подвески отнесены назад по ходу и расположены ниже, чем у управляемой заслонки.

По способу загрузки ковша самоходные скреперы бывают двух типов. Первый тип - скреперы, заполняемые путем забора грунта при реализации тягового усилия (условно с загрузкой тяговым усилием). Второй тип - скреперы, заполняемые с по мощью загрузочного устройства, расположенного в ковше (скреперы с механизированной загрузкой). У скреперов первого типа стружка грунта срезается ножом 5 (рисунок 3, а). Заполнение открытого ковша 2 через зев, образованный поднятой заслонкой 1, обеспечивается силой тяги, развиваемой ведущими колесами скрепера и гусеницами толкача 4.

-заслонка, 2 - ковш, 3 - задняя стенка, 4 - толкач, 5 - нож, 6 - элеватор, 7 - откатное днище, 8 - шнек, 9 - днище.

Также скреперы классифицируют по типу привода управления рабочими органами на скреперы с гидравлическим, механическим и комбинированным типом управления.

Основным достоинством гидравлического механизма управления следует считать возможность принудительного заглубления ножа. У канатно-блочной системы управления подъем рабочего органа производится принудительно, а спуск ковша и заглубление ножа в грунт осуществляются за счет собственного веса, что ухудшает условия работы скрепера во время заглубления на твердых грунтах и удлиняет путь загрузки, а также приводит к неполному закрытию заслонки по окончании загрузки и потерям грунта при его транспортировании.

Недостатком канатных систем является передача части силы тяги от трактора к скреперу через канат подъема ковша. При этом канат подвергается перегрузкам. Этот недостаток устраняют введением специальных механизмов, разгружающих канат подъема ковша при транспортировании.

Применение электролебедок упрощает канатные системы скреперов по сравнению с обычными, приводимыми от тракторных лебедок: уменьшается рабочая длина канатов и количество блоков, сокращается число перегибов канатов и увеличивается срок их службы. Скреперы подразделяют с применением режущих ножей различной формы.

Режущие ножи бывают прямой, ступенчатой, полукруглой формы. По сравнению с прямоугольными ножами применение ступенчатых ножей сокращает время и путь загрузки скрепера на 10- 15%, повышает коэффициент наполнения на 18-20%, но ухудшает планирующую способность скрепера. Еще более эффективным в отношении пути загрузки и коэффициента наполнения, в особенности при работе на тяжелых грунтах, является применение криволинейных ножей, хотя планирующая способность скрепера ухудшается даже по сравнению со ступенчатыми ножами. Прямоугольные ножи скреперов стандартизированы. Количество средних и боковых ножей на скреперах должно быть 3-4 штуки. Причем длина средних ножей должна быть приблизительно равной сумме длин двух боковых ножей.

Прицепные скреперы в агрегате с базовыми гусеничными тракторами используют при дальности транспортирования от 100 до 800 и максимально 1000 м. Чем больше вместимость скрепера, чем быстроходнее его базовый трактор, тем на большей дальности транспортирования целесообразно применять агрегат. Однако при дальности транспортирования 1 км прицепные скреперы уступают в рентабельности автомобилям-самосвалам, загружаемым одноковшовыми экскаваторами. Если дальность транспортирования менее 100 м, выгоднее применять более простые и дешевые бульдозеры на базовых гусеничных тракторах.