Щеленарезная машина. Разработка конструкции изделия. Выбор и обоснование конструкции изделия. Тяговый расчёт машины

                                                1.Введение

Закрытый дренаж давно признан эффективным методом осушения торфяных залежей. Однако его широкое распространение в промышленности долгое время сдерживалось недостаточным знанием водно-физических свойств торфяных залежей, а также отсутствием эффективных средств для выполнения работ. Кротовый дренаж, разработанный в предвоенные, годы, нашел ограниченное применение лишь на беспнистых, хорошо осушенных залежах. В дальнейшем, благодаря работам ВНИИТП и созданию им машин ДДМ-5 и ДВМ-5, значение щелевого дренажа в отечественной промышленности и за рубежом заметно возросло. По сравнению с открытой осушительной сетью применение этого вида дренажа на рабочих площадях добычи фрезерного торфа привело к повышению цикловых и сезонных сборов торфа на 15—25%, а на полях сушки гидроторфа — к сокращению продолжительности сушки торфа на 15—25%. Другими преимуществами являлись более ранний срок начала сезона, снижение влажности убираемого торфа, уменьшение зависимости от погодных условий, понижение уровня грунтовых вод, увеличение коэффициента использования площади полей и устранение расходов на сооружение открытой сети.

Недостаток щелевого дренажа — короткий срок его службы и трудности контроля при его закладке. Как показала промышленная проверка, срок службы дрен глубиной 0,9—1,3 м, при механизированной добыче  фрезерного торфа    составил   1—2  года.

Машины и оборудование, используемые на открытых горных работах, принято подразделять по роду выполняемой работы, т.е. по технологическому признаку, на семь классов:

- машины для подготовки горных пород к выемке;

- выемочно-погрузочные машины;

- выемочно-транспортирующие машины;

- транспортные машины;

- отвалообразующие машины;

- сортировочно-обогатительное оборудование;

- машины для вспомогательных работ.

КП 02 00 00 000 ПЗ

Лист

5

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

В 1951 г. проф. С. Г. Солоповым для интенсивного осушения был предложен метод рассечения торфяной залежи щелями на глубину 2,5 м, превышающую глубину расположения водонепроницаемого горизонта со слоями высокой степени разложения, создающих два уровня стояния поверхностных и внутризалежных (грунтовых) вод. Методом рассечения залежи обеспечивается не только одновременный сброс поверхностной и  внутризалежной воды, но и сохраняется полость дрены, закладываемой под пограничным горизонтом с древесными включениями.

Этот горизонт представляет собой каркас, предохраняющий в значительной мере нижележащие слои залежи, а следовательно, и полости дрен от разрушения проходящими машинами.

Расширение области применения дренажа в условиях залежей, имеющих высокую (свыше 91%) обводненность, нуждается в дальнейшем исследовании.

Для быстрого повышения производительности труда необходимы качественные изменения за счёт увеличения единичной мощности машин и грузоподъемности, работающих с ними в технологической цепочке средств транспорта, создание более безопасного, надёжного в эксплуатации и ремонтопригодного оборудования, обладающего повышенной комфортностью для экипажа и удобством управления.

Целью курсового проектирования является достижения рентабельных параметров дренирования за счёт применения пары активных рабочих органов непрерывного действия при использовании гидравлических приводов.

КП 02 00 00 000 ПЗ

Лист

6

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

2.Разработка конструкции изделия.

2.1.Состояние вопроса

Представителем машин открытых горных работ является щеледренажная машина. К ним предъявляют следующие требования: прокладка дренажа с заданным уклоном при любом рельефе поверхности с минимальным искривлением дренажной линии в плане и отсутствии обратных уклонов; строительство дренажа при высоком уровне грунтовых вод, в обрушающихся, неустойчивых, липких и мёрзлых грунтах, в грунтах с низкой несущей способностью, с большим содержанием древесных и каменистых включений; прокладка дрен на расчётную глубину (до 1.5 - 2.5м в зонах осушения и до 2.5 - 4м – в зонах орошения), требуемого диаметра (50 – 300мм и более).

По способу агрегатирования машины бывают самоходные, прицепные и навесные; по виду ходового оборудования: на гусеничном, колёсном, колёсно-гусеничном ходу и реже на лыжах; по системе навески землеройного рабочего органа, которая характеризуется  кинематикой перемещения рабочего органа для изменения глубины в процессе работы.

Землеройный рабочий орган в зависимости от конструктивного исполнения может быть: при траншейном способе – многоковшовый цепной (рис.1,а) и роторный (рис.1,б), открывающие траншею шириной 0.5м и более, глубиной 1.5 – 4м; при узкотраншейном – скребковый цепной (рис.1,в) и роторный (рис.1,г) или шнековый (рис.1,д),отрывающий траншею шириной 0.1 – 0.4 и глубиной до 2 – 3м.

Рис.1 Схемы землеройных рабочих органов дренажных траншеекопателей и

КП 02 00 00 000 ПЗ

Лист

7

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

дрено-укладочных машин:

а — цепной многоковшовый; б — роторный многоковшовый; в — цепной скребковый; г—роторный скребковый; д—шнековый; в—плужный; ж — дренажный плуг; з—-дренажный ковш;1—зачистной скребок;2—рама зачистного скребка; 3—рама рабочего органа; 4—ковш; 5—транспортер; 6—ротор; 7—скребок; 8 — горизонтальный шнек; 9 — отвал; 10— шнек; 11 — плужный рабочий орган; 12 — гидроцилиндр; 13 - опорная лыжа; 14 — плуг; 15, 17 — тяговый и подъемный канаты; 16 — рукоять; 18—узкий ковш.

Активные рабочие органы щеледренажных машин работают с высокой скоростью резания и малой поступательной скоростью.

Применяемые в настоящее время дренажные машины для разработки траншей и укладки дренажных труб  сконструированы на основании опыта, накопленного в течение многих десятилетий. Эти машины разрабатывают траншеи согласно проекту (по глубине и уклону).

Обзор щеледренажных машин.

Дренажная машина МТП-39 или (МГД-7Н) (рис.2) предназначена для заложения глубоких щелевых дрен с непрерывными перфорированными трубками из винипластовой, каландрированной пленки или с пластмассовыми трубками заводского изготовления.   

Рис.2 Дренажная машина МТП-39

КП 02 00 00 000 ПЗ

Лист

8

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

При работе на предварительно осушенной торфяной залежи или на эксплуатационных площадях дренажная машина выполняет одновременно следующие операции: прорезает в торфяной залежи с любой пнистостью глубокие, узкие щели (2,5 мХ0,12м), укладывает (а при использовании винипластовой пленки также и формует) на дно их непрерывные перфорированные пластмассовые трубки и закрывает щели сверху. Машина МТП-39 выполнена в виде навесного оборудования к трактору Т-ЮОМБГС и состоит из следующих основных частей: цепного бара, трубоформогидрооборудование и элементы гидросистемы рабочего  аппарата, закрывающего аппарата и механизма уклона.

Машина КПО предназначается для рытья каналов предварительного осушения на торфяных залежах слабой несущей способности. Машина является самоходной с высокой проходимостью на неосушенном болоте и плавающей на воде. Конструкция (рис. 3) состоит из следующих основных узлов: ходовой части (каретки, переднего и заднего мостов), рамы, двигателя, фрезы с приводом и подвеской, кабины. В качестве движителя машины служат четыре двухкатковые тележки, балансирно установленные относительно переднего и заднего мостов. Каждый каток состоит из двух спаренных арочных шин, которые имеют автоматическую централизованную подкачку от общей системы пневмопривода. Для увеличения проходимости машины на каждую пару катков может устанавливаться съемочная эластичная гусеница из резино-металлической ленты. Все катки приводные. Рабочий орган машины — коническая шнек-фреза, расположенная сзади с наклоном вперед по направлению движения.

КП 02 00 00 000 ПЗ

Лист

9

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

Рис.3 Машина КПО

Рис. 4. Дренажная машина фирмы «Hoes» с фрезерно-цепным рабочим органом.

КП 02 00 00 000 ПЗ

Лист

10

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

2.3.Описание конструкции изделия

Разработанная щеледренажная машина состоит из следующих основных узлов: ходовой части, рамы, двигателя, фрезы с приводом и подвеской, кабины. В качестве движителя машины служит гусеничный ход.

На раме машины устанавливаются двигатель, кабина водителя и рабочий орган с приводом.

Двигатель марки дизель У2Д6- 250 Тк  - С3,  мощность 180кВт. устанавливается консольно впереди по оси машины и служит противовесом рабочего органа.

Рабочий аппарат представляет собой две винтовые фрезы расположенные сзади с наклоном вперед по направлению движения. Рабочий аппарат в виде винтовой фрезы обладает простотой конструкции, сравнительно низкой энергоемкостью и высокой надежностью при встрече с твердыми включениями в залежи.

С задней стороны фреза закрыта кожухом коробчатого сечения, боковые стенки которого плотно прилегают к откосам канавы. Выбрасывание грунта  осуществляется вправо назад.

Фреза оснащена сменными ножами, образующими в сборе непрерывную режущую кромку по всему периметру спирали шнека

Установка шнек-фрезы осуществляется с помощью двух радиальных и одного упорного подшипников на неподвижной оси. Верхняя часть фрезы соединена зубчатой муфтой с быстроходным валом двухступенчатого редуктора, установленным на верхнем фланце цилиндрической части кожуха. Привод фрезы осуществляется гидромотором 210.32. Окружная скорость фрезы 12.5 м/с.

Управление основными механизмами машины — гидравлическое. Система гидравлического управления питается от аксиально-поршневого насоса 210.32., клапанно-золотникового распределителя, масляного бака.

КП 02 00 00 000 ПЗ

Лист

14

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

Шнек-фреза подвешивается к раме машины с помощью гидроцилиндров. С их помощью производится изменение положения фрезы при подъеме в транспортное положение путем изменения наклона относительно рамы машины.

Рычажные механизмы управления используются для управления подачей топлива, для переключения передач в коробках скоростей и дублирующего управления муфтой сцепления. Все рычаги и рукояти управления, а также контрольные приборы сосредоточены в кабине водителя. На щитке приборов установлены следующие приборы: манометры контроля давления масла в двигателе, указатель температуры воды в системе охлаждения двигателя; спидометры заднего и переднего хода; кнопка стартера и переключатели ламп освещения.

Контроль уклона при укладке дренажа осуществляется автоматически при помощи следящего устройства.

КП 02 00 00 000 ПЗ

Лист

15

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

Техническая характеристика щеленарезной машины.

1.Тип                                                    - самоходная с гидравлическим приводом.

Силовая установка                    – дизель У2Д6 - 250 Тк – С3,мощность 180 кВт.

2.Скорости передвижения:

а) рабочие скорости                                                                 – до 488 м/час.

б) транспортная                                                                        – до 3255 м/час

3.Глубина фрезерования                                                                   – 2.2м.

4.Ширина траншеи                                                                            – 0.25м.

5.Теоретическая производительность за смену                            – 0.4 га.

6.Вес машины в заправленном состоянии                                     – 22500 кг.

7.Среднее удельное давление на грунт                                           – 0.2 кг/см².

8.Управление машиной                                                          – гидромеханическое.

9.Гусеничный ход:

а) ширина колеи по центрам гусениц                                             – 2800мм.

б) расстояние между осями ведущих и направляющих колёс    – 5290 мм.

в) шаг гусеничного звена                                                                  – 200мм.

г) ширина гусеницы                                                                           – 1200мм.

д) опорная поверхность гусениц на мягком грунте

 (при осадке 60мм)                                                                             – 113280 см³.

10.Механизм открытия траншеи:

а) Тип рабочего аппарата                                                        – 2 шнек-фрезы.

б) диаметр фрез по режущей кромке                                              – 250мм.

в) шаг винтовой линии                                                                     – 200мм.

г) окружная скорость вращения                                                      – 10м/сек.

11.Привод шнековых фрез                                 – 2 гидродвигателя по 20 кВт.

12.Привод гусеничного хода                              – 2 гидродвигателя по 20 кВт.

КП 02 00 00 000 ПЗ

Лист

16

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

3. Расчеты.

3.1. Расчет устойчивости

3.1.1. Определение центра масс машины

Начало системы координат, в которой в которой определяются координаты центра масс, расположим в центре машины. В этом случае рациональность пространственного положения ее частей оценивается мерой близости центра давления к началу системы (рис. 10) .

Координаты центров масс

                            Таблица 1

Общая масса установки

M=кг.

Координаты центра масс:

м;

м;

.

КП 02 00 00 000 ПЗ

Лист

17

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

Координаты центра масс в транспортном положении

                                                                                                                       Таблица 2

;

м;

м;

3.1.2 Расчёт скорости передвижения машины

Расчёт производится исходя из условия достаточности производительности.

.

Производительность шнековых фрез

м³/с,

где  R, r – внешний и внутренний радус шнека;

        w– угловая скорость  шнека;

        j= 0.1-0.7 – коэффициент заполнения рабочего пространства.

Производительность по ходу машины

 м³/с,

где м² - площадь рабочего сечения 2-х шнеков,

       b = D – диаметр шнека;

       Н – высота заглубления шнека;

       e - коэффициент буксования;

      W₀ – кинематическая скорость движения машины;

0.13125³0.99 W₀                                отсюда W₀=0,1339 м/с.                                   

КП 02 00 00 000 ПЗ

Лист

18

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

3.1.3. Центр давления машины на залежь

Исходные данные:

1.Общая масса машины m = 22500 кг.

2.Угол продольного крена j = 0^о.

3.Угол поперечного крена q = 2^о.

4.Угол наклона рабочего органа g = 75^о.

Усилие со стороны залежи P на рабочий орган находим из мощности затрачиваемой на работу шнека:

кВт,

где м² – статический момент площади поверхно-  

        сти контакта породы с кожухом;

      м/с – окружная скорость шнека;

      R – радиус шнека;

          - рабочая длина шнека;     

     t= 2000-2500 Па – касательное напряжение на поверхности контакта породы 

          с кожухом ; 

      – угловая скорость шнека;

     h_ф – КПД шнека.

Усилие резания

Н.

Проекции сил действующих со стороны залежи на шнек:

;

Н.

Координаты точки приложения усилия Q_под:

Н;

(;) – (-3940;-1100).

Продольная координата центра давления

0,620 м, где  - момент силы действующий на машину;

Н – проекция равнодействующей внешних сил

(действующих на машину) на ось OZ.

Поперечная координата центра давления

.

КП 02 00 00 000 ПЗ

Лист

19

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

3.1.4.Давление машины на грунт

Исходные данные:

1.Длина опорной поверхности гусениц a=4.7м.

2.Ширина гусениц b=1.2м.

3.Колея гусеничного хода d=2.8м.

Моменты сопротивления  и опорной площади:

м³;

м³.

Среднее , максимальное и минимальное давление в пятне контакта:

Па;

Па;

Па.

Среднее и экстремальные значения деформации залежи:

м, где E – модуль Юнга залежи;

м;

м.

Координаты центра давления:

м;               м;

м;              м.

Так как центр давления лежит в площади ядра сечения ,то компоновка машины является рациональной (рис.11).

КП 02 00 00 000 ПЗ

Лист

20

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

Расчёт модуля зацепления

Межосевое расстояние

 мм,

где = 43 ─ коэффициент, зависящий от типа зацепления;

= 0,3

u ─ передаточное число открытой передачи или редуктора;

=750 Н/^.мм²─ модуль упругости;

 Т ─ вращающий момент на приводном валу, Нּм ;

 Нּм,

N = 42 кВт ─ мощность двигателя;

n = 1647 об/мин .

Принимаем  из ряда стандартных значений  мм .

Модуль зацепления

мм.

Полученное значение модуля округляем в большую сторону до стандартного и принимаем  m=8 мм.  

КП 02 00 00 000 ПЗ

Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

2)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

28

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

Рис.10  Схема расположения центров масс

Рис.11 Ядро сечения

КП 02 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

3)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

21

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

3.3.Тяговый расчёт машины.

Тяговый расчёт гусеничной машины посвящён определению затрат мощности, необходимой для передвижения машины при заданной скорости, и проверке условий возможности передвижения машины при заданной скорости, и проверке условий возможности передвижения. Расчёт выполняется при движении машины по прямой и при совершении статического поворота.

            3.3.1.Мощность для движения по прямой

Определяется вырыжением:

кВт, где    - кинематическая скорость движения;

η – КПД передач от двигателя к ведущим звёздочкам гусеничного хода;

Н – суммарное тяговое усилие обеих гусеничных лент (окружное усилие на                ведущих звёздочках);

Н–сила сопротивления мятию грунта,

μ – коэффициент сопротивления мятию грунта;

a,b – размеры опорной поверхности гусениц;

p₁,p₂ – давление под левой и правой гусеницами;

– среднее давление машины на залежь;

     Н– сила сопротивления

движению опорных катков гусеничного хода по гусеничным цепям,

k – коэффициент сопротивления движению опорных катков по гусеничным цепям;

      P_{3 =} Н - усилие в сцепке,

 - крюковое усилие;

 – сила сопротивления движению от составляющей силы тяжести,

      m – масса тягача;

g – ускорение силы тяжести;

φ – угол наклона опорной поверхности (угол продольного крена).

КП 02 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

4)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

22

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

    Н– сила сопротивления движению, обусловленная  силами инерции при разгоне (трогании с места) агрегата,

c₁ – коэффициент, учитывающий затраты мощности на разгон вращающихся масс  трансмиссии;

м/с - действительная скорость передвижения;

t – время разгона машины;

ε – коэффициент буксования.

Мощность двигателя

кВт,

гдекВт – мощность на 

       передвижение  машины;

N₂ – мощность на работу шнека;

       Условия возможности передвижения по прямой заключается в выполнении соотношений:   

 ; ;

, указанной мощности двигателя достаточно для обеспечения движения машины со скоростью

W₀=0.1339 м/с.

Условие достаточности сцепления гусениц с грунтом:

,

;

, где f – коэффициент трения между гусеничными цепями и грунтом;

μ^’ – часть коэффициента сопротивления мятию, соответствующая силам сопротивления мятию, дающим внешнюю составляющую.

При коэффициенте трения гусеничных лент опорного основания f =0.65 условие достаточности сцепления выполняется, запас по сцеплению составляет S=58%.

КП 02 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

5)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

23

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

3.3.2.Тяговый расчёт гусеничной машины на повороте (рис.12)

Рис.12 Положение центров вращения опорных ветвей гусениц и кинематика поворота.

Давление под гусеницами и внешние сдвигающие нагрузки при движении гусеничного хода по горизонтальной плоскости:

Н;

Н,

Н;

Н,

Н^.м где с – расстояние от центра опорной площади до сцепки;

z_кр – высота сцепки;

α – угол между осью OY и направлением действия крюкового усилия.

Смещения e_1x, e_2x , e_y координат центров вращения опорных площадок гусениц:

м;

КП 02 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

1)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

24

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

м;

м.

Продольные составляющие T_1y,T_2y сил трения и арифметические суммы боковых сил T_1a,T_2a ,действующих на гусеницы:

Н;

Н;

Н;

Н.

Тяговые усилия T_1т,T_2т гусеничных цепей:

Н;

Н, где k^’ – коэффициент сопротивления движению опорных катков по гусеничным цепям за счёт действия боковых сил.

Радиус и угловая скорость поворота:

м;

с^-1.

Тормозное усилие, которое необходимо приложить к отстающей гусеничной цепи:

Н.

Коэффициент запаса сцепления забегающей гусеницы:

.

Сцепления вполне достаточно для поворота и движения.

КП 02 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

2)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

25

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

4. Кинематический расчёт.

4.1.Редуктор отбора мощности (рис. 13) обеспечивает передачу мощности от вала гидромотора через зубчатую муфту для привода  рабочего органа. Редуктор состоит из двух зубчатых зацеплений.

Передаточные числа зцеплений:

;

.

Частоты вращения валов:

об/мин;

об/мин;

об/мин.

Общее передаточное отношение редуктора

.

Рис.13 Кинематическая схема редуктора отбора мощности.

КП 02 00 00 000 ПЗ

  Лист

26

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

4.2.Кинематический расчёт редуктора привода приводной звёздочки гусеничного хода.

Привод звёздочки осуществляется при помощи реверсивного гидромотора через коробку переменных передач и двухступенчатого редуктора (рис.14).

Передаточные числа передач:

;

.

Частота вращения валов:

 об/мин;

;

.

Общее передаточное отношение редуктора

.

Рис.14 Кинематическая схема редуктора привода гусеничного хода

КП 02 00 00 000 ПЗ

  Лист

27

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

5.Гидравлический расчёт.

5.1. Расчёт цилиндра подъёма рабочего органа – шнек-фрезы.

Рассмотрим цилиндр в рабочем положении (рис.15).

Рис.15

Требуемое усилие на штоке гидроцилиндра

Н, где Н - сила тяжести шнек-фрезы;

a – плечо действия силы тяжести шнека;

h – плечо действия силы тяжести.

Рабочая площадь поршня

м², где P₁ – давление рабочей жидкости;

η_мц – механический КПД гидроцилиндра;

η_г – гидравлический КПД гидропередачи.

Внутренний диаметр цилиндра при подаче рабочей жидкости в поршневую полость

м.

КП 02 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

3)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

28

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

Толщина стенки корпуса стального гидроцилиндра

м, где [σ]=550^.10⁵ Па – допустимое напряжение растяжения для стали;

μ – коэффициент Пуассона (для стали).

Диаметр штока гидроцилиндра

м.

5.2.Подбор гидрооборудования.

В гидроприводах рабочих органов и механизмов передвижения современных машин горного профиля применяются аксиально-поршневые насосы и гидромоторы типа 210.

При крутящих моментах  на приводимом валу, находящихся в пределах 29- 565 Нм и при частоте вращения вала соответственно  3,3 – 0,33 с^-1, для привода используются гидромоторы одного из следующих типоразмеров: 210.12,210.16,210.25,210.32, - имеющие номинальные моменты соответственно 29,71,139,260,565 Нм и рабочие объемы 11,6; 28.2;54.8;107;225 см³.

Разомкнутая система циркуляции рабочей жидкости характерна для приводов в которых от одного насоса могут приводиться один или несколько гидромоторов, а также для приводов с дроссельным регулированием скорости выходного звена.

Выбор рабочей жидкости.

При давлениях 10-20 МПа рекомендуемая вязкость рабочей жидкости принимается  n=0.6*10^-4 – 1.1*10^-4 м²/с.

Для гидропривода с тяжелым режимом работы принимаем рабочую жидкость – масло индустриальное И-40А по ГОСТ 20799-75.

Выбор рабочего давления.

В гидроприводе рабочих органов, механизмов передвижения, подачи и других принимаем рабочее давление от 8 до 20 МПа. Окончательно принимаем по ряду номинальных давлений р = 16 МПа.

Крутящий момент на валу гидромотора:

КП 02 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

4)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

29

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

М₂=Нм, где  Нм - крутящий момент на валу исполнительного механизма;

N – мощность на работу исполнительного механизма;

ω – угловая скорость шнека;

I_р – передаточное число редуктора;

h_мр – механический кпд редуктора.

Рабочая частота вала гидромотора

n₂ =Ip^.n_им= 2.167^.765=1647 мин^-1.

Выбираем гидромотор 210.32 с рабочим объемом 225 см³.

Расчетное давление Р_1р, которое должен развивать насос для обеспечения крутящего  момента М₂ на валу гидромотора р_1р==  МПа, где  - рабочий объем гидромотора, м³;

 - механический к.п.д. гидромотора;

   -   гидравлический к.п.д. гидропередачи.

Полученное значение Р_1р сравниваем с принятым рабочим давлением р.

р_1р  £ р

14,17 £ 16  .

Условие  выполнено.

КП 02 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

5)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

30

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

Расчет подачи насоса.

По техническим характеристикам гидроаппаратов возможны утечки рабочей жидкости в них, необходимая подача насоса:

, где  - обьемный кпд насоса;

 - обьемный кпд гидроаппаратов.

Примем насос аксиально-поршневой нерегулируемый:

Тип  210.32

Давление на выходе, МПа:                     16

Номинальная подача, л/мин                    200

Частота вращения, об/мин                      1450

Рабочий объем см³,  номинальный                1120/2000

Мощность, затрачиваемая на гидромотор

N₁=.

КП 02 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

6)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

31

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

Заключение

В данном курсовом проекте разрабатывалась машина щеленарезная для осушения залежи( типа МЩФ-1Б),которая состоит из гусеничного хода, рабочего органа в виде винтовой фрезы, дизельного двигателя У2-Д6 и трансмиссии.

Трансмиссия машины выполнена с гидравлическим приводом. Поворот машины осуществляется за счёт разностей скоростей по правому и левому бортам. Благодаря гидроприводу скорость передвижения регулируется бесступенчато.

КП 02 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

7)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

33

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

Список литературы

1.Опейко Ф.А. Колёсный и гусеничный ход. – Мн.: Изд-во АСХН БССР,1960 – 228с.;

2.Казаченко Г.В., Методическое пособие по курсу “ Торфяные машины и комплексы”. – Мн.:БПИ, 1985 – 52с.;

3. Под редакцией  И.И.Мера Курсовое и дипломное проектирование по мелиоративным машинам. – М.: «Колос»,1978 - 185с;

4. Мер И.И. Мелиоративные машины. – М.: «Колос»,1980 – 698с.;

5. Солопов Г.С. Торфяные машины и комплексы. – Мн.: «Недра»,1981 – 284с;

6.Эггельсманн Р. Руководство по дренажу. – М.: «Колос»,1984 – 248с.;

7.Казаков В.С., Томин Е.Д. Механизация строительства закрытого дренажа на осушаемых и орошаемых землях. – М.: Россельхозиздат,1969 – 136с.

КП 02 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

8)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

34

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

Рис. 5. Дренажная машина фирмы «Barth» с фрезерно-цепным рабочим  органом  на  тракторе  со  всеми  ведущими колесами.

Рис. 6.  Дренажная  машина  фирмы  «Eberhardt»  с фрезерно-цепным рабочим органом в работе

Рис. 7.  Фрезерный  траншеекопатель  на  тягаче «Унимог».

КП 10 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

9)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

11

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

Недостатками вышеперечисленных траншейных дренажных машин являются:

высокое тяговое сопротивление, большой объём земляных работ( до 0.8м³ на 1м дрены), ограниченная глубина копания. Неудобства, кроме того, возникают из-за частых заездов канавокопателей на дрену и заглубления (особенно у открытых водоприёмников) ,а также из-за образования кавальеров по обе стороны проложенной траншеи.

   Машиныдлябестраншейнойукладки дренажа

Современные машины для бестраншейной укладки дренажа конструктивно полностью отличаются от траншейных хотя назначение тех и других одинаковое.

Рис.  8. Бестраншейная дренажная  машина   фирмы   «Cornelius» для укладки дренажных труб из ПВХ на склонах.

Для бестраншейных машин требуются, особенно на сухих почвах, высокие тяговые усилия (свыше 100 кВт). Скорость прокладки дренажа бестраншейными машинами в 2—4 раза выше скорости работы траншейных дренажных машин, однако такие возможности могут быть использованы лишьчастично, так как при высокой рабочей скорости гидравлическое управление глубиной реагирует недостаточно быстро и рабочая глубина может не соответствовать проектному уклону.

КП 10 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

10)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

12

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

2.2.Выбор и обоснование  конструкции изделия.

Выбранная конструкция (рис.9) применяется при узкотраншейном способе строительства дренажа и основная  её задача – прокладка регулирующей сети.

Машины, работающие на основе узкотраншейного способа, более производительны, так как при этом способе значительно сокращён объём земляных работ.

Применение нового рабочего оборудования( две шнек-фрезы) по сравнению с экскаваторным также повышает производительность работ по прокладке сети предварительного осушения в 4-6 раз и позволяет при необходимости увеличивать глубину дренирования.

Типовая схема

Рис.9 Щеленарезная машина

1 – двигатель;

2 – трансмиссия;

3 - кабина;

4 – рама;

5 – рабочий орган в виде двух винтовых фрез;

6 – гусеничный ход.                    

КП 10 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

11)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

13

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

6.Использование конструкции изделия.

Осушение торфяной залежи узкотраншейным способом производится по предварительно выбранной схеме (рис. 16 )

Рис.16

Работу машины начинают от открытого коллектора, заглубляя рабочий орган в откос на необходимую глубину или от закрытого коллектора с предварительным отрытием заходнего шурфа. Уклон дрен выдерживается с помощью копирного троса. На следующую трассу машина переезжает на транспортной скорости задним ходом, и таким образом прокладывается тупиковая система регулирующей сети дрен.

КП 10 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

12)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

32

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

КП 10 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

13)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

19

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

КП 10 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

14)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

19

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата

КП 10 00 00 000 ПЗ

  Лист

 м.

3.1.2. Определение центра давления машины

1) Координаты центра давления машины в рабочем положении

 м;

 м;

15)  Координаты центра давления машины в транспортном положении

 м;

 м

3.1.3. Определение нагрузки на колёса машины

Для определения нагрузки на ходовые колёса машины рассмотрим схему представленную на рис.

Рис. 

Итак, суммарная нагрузка на колёса автомобиля с учётом поперечного крена равна:

 кН

Найдём нагрузку на переднюю ось автомобиля:

19

Изм

Лист

№  докум.

Подп.

Дата