Расчет погрузчика фронтального

 

Федеральное Агентство по образованию Российской Федерации

 

 

Томский государственный 

архитектурно-строительный университет

 

 

Кафедра: «Строительные  и дорожные машины».

 

 

 

 

 

 

 

Курсовая работа

по дисциплине «Дорожные машины»

 

На тему: «Расчет погрузчика фронтального»

 

 

 

 

 

 

 

 

 Выполнил:                                                  Студент МФ гр. А

Иванов А.А

 

 Проверил:                                                               доцент каф. СДМ

Иванов Б.Б.

 

 

 

 Томск – 2010г.                            

Содержание

1. Расчёт параметров ковша…………………………..………………...………3

2. Расчёт параметров  рычажной системы управления…………………….….5

3. Выбор и расчёт  основных параметров……………………………………....9

4. Расчёт элементов  гидропривода………………………………………….…11

5. Техническая производительность…………………………………………..14

    Список использованной  литературы……………………………………….15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчёт параметров ковша

Внутренняя ширина основного  ковша:

где величина режущей кромки или шина базовой машины

Высота разгрузки ковша  – наибольшее расстояние от опорной  поверхности до режущей кромки основного  ковша при максимальном угле разгрузки  и номинальном давлении в шинах. Высоту разгрузки ковша определяем по формуле:

где наибольшая высота бортов транспортных средств, с которыми может работать погрузчик;

       дополнительный зазор, выбираемый с учётом опрокидывания ковша и работы на неподготовленном основании (300…500).

Наибольший угол разгрузки  ковша – угол наклона днища  ковша к горизонту, он определяется так:

 Принимаем 

Внутреннюю ширину принимаем на 50 мм больше величины следа или ширины базовой машины.

Расчётный радиус поворота ковша – расстояние между осью шарнира и режущей кромкой. Расчётный радиус поворота ковша определится по формуле:

где номинальная вместимость ковша;

      относительная длина днища ковша,

      относительная длина задней стенки,

      относительная высота козырька,

      относительный радиус сопряжения днища и задней стенки,   

                

       угол между плоскостью козырька и продолжением плоскости задней

             стенки,  Принимаем

      угол между задней стенки и днищем ковша,

 

 

 

 

 

 

 

 

Высота шарнира крепления ковша  к стреле:

Длина днища – расстояние от передней кромки ковша до его пересечения с задней стенкой. Длину днища определим по формуле:

Длина задней стенки –  расстояние от верхнего края задней стенки или основания козырька до пересечения  с днищем ковша. Длину задней стенки определим по формуле:

Высота козырька определяется по формуле:

Радиус сопряжения определим  по формуле:

Угол наклона режущих  кромок  боковых стенок относительно днища Принимаем

Угол заострения режущих  кромок, Принимаем

                             

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                    Рисунок 1 – Параметры ковша.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Расчёт параметров рычажной системы управления

Размеры рычажной системы  выбираем по показателям погрузочного оборудования и основного ковша, а также выбранной точки под  учётом обеспечения наилучшей видимости  при управлении (рисунок 2).

Высота подвески шарнира  стрелы:

где относительная высота шарнира подвески стрелы,

Длина стрелы:

Расстояние от шарнира  подвески стрелы до наиболее выступающей передней части машины. Для колёсных погрузчиков принимаем:

где диаметр колеса погрузчика. Для погрузчика Д-660

Угол наклона радиуса  ковша определиться по формуле:

Угол поворота стрелы обычно составляет 85…90⁰.  Принимаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вылет ковша L – расстояние от передних выступающих частей базовой машины до режущей кромки ковша, находящегося на максимальной высоте при наибольшем угле разгрузки. Высоту ковша определяем по формуле:

 

 

 

 

 

 

 

где расстояние между погрузчиком и транспортным средством при разгрузке, необходимое по условиям безопасности работы и равное 150…200мм.

Ориентировочно размеры элементов  перекрестных рычажных систем составляют (рисунок 3);

Расстояние от шарнира подвески стрелы до шарнира подвески коромысла:

Высота установки среднего шарнира коромысла определится так:

Длина верхнего плеча  коромысла:

Длина нижнего плеча  коромысла:

Расстояние между шарнирами  ковша:

Построение  кинематической схемы рычажной системы

Сектор движения стрелы от нижнего до верхнего положения  разбивают на пять равных частей, выделяем положение максимального вылета. В нижнем положении ковш устанавливаем под рекомендуемым углом запрокидывания . В положении разгрузки между точкой А и линией В₅Д₅ обеспечивают определенное расстояние. Величину этого расстояния можно определить по формуле:

Длину тяги определяем графическим способом, в положении разгрузки:

Для каждого промежуточного положения стрелы параллельно отрезку  А₁Д₁ откладываем линии А_iД_i, характеризующие поступательное движение запрокинутого ковша в процессе подъёма. Затем согласно принятым размерам элементов рычажного механизма определяем положение точек С_i в верхней части коромысла. Подбирая окружность, проходящую через точки С_i, находим координаты точки крепления гидроцилиндров поворота Х_К и У_К. Обеспечивают  также постоянное запрокидывание ковша в процессе подъёма. Допускаемая разница углов запрокидывания в крайних положениях стрелы составляет 15⁰.

Радиус окружности является наибольшим размером гидроцилиндра  ковша с выдвинутым штоком. Для  определения хода гидроцилиндра ковша  из того же центра подбираем окружность, проходящую через точку С₅ и соответствующую положению разгрузки ковша. Верхнюю точку крепления коромысла С_i устанавливают в промежуточных положениях стрелы на максимальной и минимальной окружностях гидроцилиндра поворота и с учётом принятых размеров рычажного механизма получают действительные положения линий А₁Д₁ для разгруженного и запрокинутого ковшей.

 

 

 

Ковш в положении разгрузки  на любой высоте должен иметь угол не менее 45⁰. Точки крепления гидроцилиндра стрелы определяем конструктивно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Грузоподъёмность по допускаемым нагрузкам Р на ходовую часть базовой машины (рисунок 4) определим по следующей формуле:

где Допускаемые нагрузки на ходовую часть базовой машины,

              5,1(т)

       конструктивная масса погрузочного оборудования, 

             

       продольная координата центра тяжести базовой машины,

              

       горизонтальная координата центра тяжести груза в ковше,

              

       горизонтальная координата центра тяжести оборудования,

              

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  Рисунок 4 – Схема  сил действующих на погрузчик,

                                            для определения грузоподъемности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Выбор и расчёт основных параметров

Рациональность использования  массы базовой машины и совершенство ходовой части определяем по коэффициенту удельной грузоподъёмности:

       

где грузоподъёмность оборудования;

      масса базовой машины; 

Для колёсных погрузчиков  рекомендуют 

Эксплуатационная масса погрузчика равна сумме эксплуатационных масс базовой машины и погрузочного оборудования:

Напорное усилие по двигателю  приближенно определяем по формуле:

где  наибольшая эффективная мощность двигателя;

        рабочая скорость внедрения в км/ч; 

        КПД механической трансмиссии, 

        коэффициент сопротивления качению;

              при колёсной ходовой части 

        расчётное буксование, при колёсной ходовой части

Напорное усилие по сцепной  части:

где    коэффициент сцепления движителя;

                для колёсных движителей.

Расчётное значение скорости, км/ч:

где   номинальная частота вращения вала двигателя, об/мин;

передаточное число трансмиссии;

динамический радиус окружности колеса, м.

Определим скорость запрокидывания:

где коэффициент снижения рабочей скорости в процессе внедрения за счёт падения частоты вращения вала двигателя, снижения производительности гидронасосов, буксования и т.д.  

       коэффициент смещения;

 

 

 

 

 

 

 

 

Угловая скорость запрокидывания ковша;

Скорость подъёма стрелы, выбираем так, чтобы подъём груза  был завершен к моменту окончания операции отхода погрузчика на разгрузку:

где длина пути шарнира крепления ковша при подъёме стрелы, и она определяется:

      средняя длина пути рабочего хода погрузчика;

       скорость обратного холостого хода погрузчика,

Скорость опускания  стрелы определяем по скорости подъёма  с таким расчётом, чтобы в полости  опускания гидроцилиндров стрелы не образовался вакуум:

Величину выглубляющего  усилия определяем по условию продольного  опрокидывания машины относительно ребра опрокидывания, проходящего  под осью опорных колёс:

где эксплутационная масса базовой машины;

      масса погрузочного оборудования;

       плечи соответствующих сил;

Удельное напорное усилие на кромке ковша:

где наибольшее тяговое усилие по двигателю или по сцепной массе;

                            

      наружная ширина режущей кромки ковша;

Удельное выглубляющее усилие на кромке ковша:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчёт элементов гидропривода

Усилие на штоке одного гидроцилиндра ковша:

где масса ковша;

       количество гидроцилиндров поворота ковша;

       мгновенные передаточные числа механизма погрузочного оборудования, определяемые соотношением плеч рычажной системы, для силы и массы ковша

       коэффициент запаса, учитывающий потери в гидроцилиндрах и шарнирах;

Мгновенные передаточные отношения механизма вычисляем  для положения ковша, соответствующего внедрению в материал:

          

где плечи приложения сил в нагруженных элементах механизма;

При кинематической схеме  механизма с перекрестной системой (рисунок 5) усилия в одном гидроцилиндре  стрелы определяют по формуле:

где выглубляющее усилие;

      масса погрузочного оборудования без портала;

      усилие гидроцилиндра ковша без учёта коэффициента запаса;

       количество гидроцилиндров поворота ковша;

       количество гидроцилиндров подъёма стрелы;

       коэффициент запаса, учитывающий потери в шарнирах и гидроцилиндрах;

        плечи сил;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Скорости движения, поршней  гидроцилиндров ковша и стрелы, определяем исходя из требуемых скоростей движения ковша и стрелы. Среднюю скорость движения поршней гидроцилиндров ковша вычисляем для положения внедрения:

где мгновенное передаточное отношение от режущей кромки ковша к гидроцилиндрам поворота;

Средняя скорость движения поршней гидроцилиндров стрелы:

где поступательная скорость движения стрелы, отнесенная к шарниру ковша;

        ход поршня гидроцилиндра стрелы;

      длина стрелы;

      угол поворота стрелы;

Рабочее давление (наибольшее давление, возникающее в гидроцилиндрах в процессе равномерного подъёма  ковша с номинальным грузом) для наиболее распространённых схем погрузочного оборудования определяем при верхнем положении ковша, когда гидроцилиндры подъёма стрелы имеют наименьшее плечо (рисунок 6):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Максимальная грузоподъёмность – наибольшая масса груза в  ковше, который может быть поднят на полную высоту по показателям гидропривода. Её определяем для наименьшего плеча  гидроцилиндров стрелы по давлению предохранительного клапана из условия равновесия (рисунок 6):

где диаметр гидроцилиндров стрелы;

       количество гидроцилиндров стрелы;

       гидравлический к.п.д. гидросистемы на участке насос-цилиндры стрелы;

       масса оборудования без портала;

       масса основного ковша;

        мгновенное передаточное число от ковша к гидроцилиндрам поворота;

        плечи действия сил;

 

 

 

 

 

5. Техническая производительность

Техническая производительность одноковшового погрузчика при выполнении погрузочно – разгрузочных работ определяется по формуле:

 

 

где вместимость основного ковша;

       средняя объёмная масса,

       расчётный коэффициент наполнения ковша,

       коэффициент, учитывающий условия работы,

       глубина днища ковша;

       скорости внедрения и обратного холостого хода;

       диаметр гидроцилиндра поворота ковша;

        ход штока гидроцилиндра ковша из положения внедрения до замкнутого положения и полный ход;

        теоретическая подача насоса;

        объёмный к.п.д;

        коэффициент замедления наполнения ковша,

        величины пути движения при отходе машины для погрузки и возвращения к штабелю;

        время маневрирования транспорта;

        время переключения передач и золотников распределителя;

       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  использованной литературы

1. Расчёт основных  параметров пневмоколёсных фронтальных  погрузчиков: Методическое указание/ Сост. В.В. Домбровский, А.П. Ли / Томск: Изд-во Томского архитектурно-строительного университета, 2004.-50с.

2. Васильев А.А. Дорожные  машины: Учебник для автомобильно-дорожных  техникумов. - 3-е изд., перераб. и  доп. – М.: Машиностроение, 1987. -496с.: ил.

3. Справочник конструктора дорожных машин. Изд. 2-е, перераб. и доп. /Под ред. д-ра техн. наук проф. И.П. Бородачева. М.: Машиностроение, 1973. – 504с, ил.

4. Фохт Л.Г Одноковшовый  погрузчик. М.: Стройиздат, 1986. – 110 с., ил.

5. Дорожные машины. Теория, конструкция и расчёт. Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1976. -427 с., ил.