1. Общие указания к выполнению курсового проекта.

1.1. Объём и содержание проекта. В качестве исходных данных для выполнения курсового проекта задаются:

а) тип базовой машины;

б) тип отвала;

в) разрабатываемый грунт;

г) дальность перемещения грунта.

Возможно также самостоятельное принятие решения студентом по вопросам : выбора типа базовой машины, привода управления и расчетных грунтовых условий при заданном главном параметре бульдозера - номинальном тяговом усилии базовой машины. Однако в любом случае перед началом проектирования оформляется задание.

В задании указывается количество листов чертежей графической части проекта, составляющее, как правило, не более 5 листов формата А1, в числе которых должны быть: общий вид бульдозерного оборудования; отдельные узлы его (отвал, толкающие брусья или толкающая рама; узлы крепления к базовой машине; узлы привода управления и др.), гидроцилиндры управления отвалом и гидросхема их работы, а также рабочие чертежи некоторых характерных деталей, входящих в состав разработан­ных узлов .

1.2. Содержание расчетно-пояснительной записки охватывает следующие вопросы:

Введение

1. Обоснование и выбор прототипа разрабатываемого бульдозера

2. Определение главного параметра бульдозера и рациональных параметров отвала

3. Тяговый расчет бульдозера.

4. Выбор геометрических параметров конструктивной схемы бульдозера и определение центра давления и центра тяжести бульдозера

5. Расчет бульдозера на устойчивость

6. Расчет привода механизма управления отвалом

7. Расчет навесного оборудования

8. Расчет производительности бульдозера

Приложения (спецификация на выполненные чертежи)

1.3. Графическая часть проекта.

Графический материал выполняется в карандаше на чертежной бумаге формата А1 либо при помощи компъютерной графики со строгим соблюдением действующих ГОСТов по ЕСКД. Спецификация к чертежам при­кладывается к записке.

Разрабатываемые в проекте узлы, а также общий вид бульдозерного оборудования должны быть представлены не менее, чем в двух проекциях с необходимыми разрезами и сечениями.

Все обусловленные расчётами размеры и материалы на чертежах должны полностью соответствовать указанным в пояснительной записке. Поэтому в записке должны быть отражены все коррективы, которые вносятся в конструкцию в процессе разработки чертежей.

Ведение

В введении отражаются : назначение машины, ожидаемая область и масштабы использования, роль и место проектируемого бульдозера в механизации земляных работ, основные тенденции в развитии производства бульдозеров.

1. Обоснование и выбор прототипа разрабатываемого бульдозера

В разделе дается краткая характеристика бульдозеров с аналичной по классу базовой машины и спроектированного для аналогичных условий работы (категория разрабатываемого грунта). Материалы рассмотренные в данном разделе позволят правильно определить конструктивные параметры проектируемой машины. Рекомендуемые источники , , .

2. Определение главного параметра бульдозера и рациональных размеров отвала

Главный параметр бульдозера - номинальное тяговое усилие, под которым понимают усилие, развиваемое базовым трактором на плотном грунте с учетом догрузки от веса навесного оборудования при коэффициенте буксования не выше 7% для гусеничных и 20% для колёсных машин на низшей рабочей скорости определяется зависимостью:

,

где — оптимальный коэффициент использования веса базовой машины с обо­рудованием по сцеплению, соответствующий допустимому буксованию движителей.

Коэффициент для:

• гусеничных промышленных тракторов – 0,90;

• колесных промышленных тракторов - 0,60;

• гусеничных сельско - хозяйственных тракторов – 0,62;

• колесные сельско - хозяйственных тракторов – 0,50;

— сцепной вес бульдозера в рабочем состоянии.

Для гусеничных тракторов:

G_бм

где G_бм - вес базовой машины, кН, П.1 .

Длину неповоротного отвала L выбирают из расчета перекрытия габарита базовой машины по ширине или наиболее выступающих в стороны элементов толкающей рамы не менее 50 мм с каждой стороны. Длина отвала может быть принята исходя из параметров прототипа или определена по формулам подобия приведенным в приложении 1.

Высоту отвала определяют в зависимости от номи­нального тягового усилия бульдозера при скорости, подходящей для бульдозерных работ, параметров отвальной поверхности и грунтовых условий:

для неповоротных отвалов

мм;

Отвалы бульдозеров общего назначения рекомендуется снабжать козырьком, препятствующим пересыпанию грунта через верхнюю кромку. Высота козырька (по вертикали) должна составлять 0,1—0,25 высоты отвала..

Профиль отвала

Отвалы бульдозера оснащаются козырьком, высота которого составляет (0,1...0,25) Н. Козырек при основном положении отвала устанавливается вертикально. Общая высота отвала с козырьком должна быть такой, чтобы в транспортном поло­жении обеспечивались видимость пространства перед бульдозером и требуемый угол въезда. Высоту козырька отвала принимаем равной 0,1 м.

Параметры профиля отвала задаются углами резания , наклона и опрокидывания (рис.1). Экспериментально доказана целесообразность создания отвалов с постоянным радиусом кривизны, который выбирается в диапазоне R = (0,8...0,9) Н.

Профиль отвала постоянной кривизны при из­вестных высоте Н и ширине ножа а строится при условии, что угловые параметры профиля связаны соотношением

,

где — угол наклона (...°) криволинейной части профиля, опре­деляемый по формуле

,

Рисунок 1. Профиль отвала бульдозера

Построение профиля выполняется в соответствии с рис.1 следующим образом. Из точки О (начало координат) проводят прямую О—А под углом и прямую О—Б под углом к оси абсцисс. Точка А получается в результате пересечения прямой О—А с горизонталью, проведенной на расстоянии Н от оси абсцисс, а точка Б лежит на расстоянии а от точки О. Из точки А проводится прямая под углом опрокидывания , являющаяся касательной к профилю отвала в этой точке. Пер­пендикуляр к этой касательной АО пересекается с перпенди­куляром к касательной ОБ в центре профиля отвала , откуда радиусом А= Б=R может быть очерчен профиль криволи­нейной части отвала. Этим методом пользуются и при постро­ении профиля на чертежах. Рекомендуется назначать =50...55°; = 75°; =70...75°. Значение а принимается равным ширине ножа, т. е. 120, 150, 200, 250, 300, 350, 450 мм.

Задний угол следует выбирать так, чтобы линия О — Б, проведенная от режущей кромки ножа под углом к горизонтали, не пересекала выступающих частей на тыльной стороне отвала (см. рис.1). при этом должно быть обеспечено условие

Для бульдозеров с гидравлическим управлением следует увязать величину заднего угла со скоростью опускания отвала при заглублении Vз

Скорость заглубления отвала выбирается такой, чтобы заглубление ножа на горизонтальной поверхности осуществлялось на основной рабочей передаче под углом к горизонтали, не превышающим затылочного угла ножа , а также чтобы грунт не сминался коробкой жесткости отвала

Для выполнения этого условия необходимо соблюдение неравенства

,

где - скорость кромки ножа при заглублении отвала;

V_маш – скорость движения бульдозера на основной рабочей передаче.

Толщина лобового листа определяется ориентировочно в зависимости от номинального тягового усилия из приложения 1

Остальные габаритные размеры принимаем с учетом конструктивных соображений (рис. 2)

Рисунок 2. Схема отвала с основными габаритными размерами

Тяговый расчет бульдозера.

Тяговый расчет бульдозера позволяет оценить возможности тягача при транспортировании грунта с подреза­нием стружки, определить подъем, ко­торый может преодолевать машина с максимальной призмой волочения.

Условие движения бульдозера без буксования

где - сила тяги по сцеплению, кН;

- тяговое усилие, развиваемое трактором, кН;

- сумма сопротивлений передвижению, кН.

,

где N_дв - эффективная мощность двигателя приложение 4, кВт ;

 = 0,8- КПД машины;

V_маш - скорость машины на первой или второй передачах приложение 4, км/ч,

Сумма сопротивлений, возникающих в случае лобового резания и транспорования грунта отвалом бульдозера,:

 ,

где Р₁ - сопротивление движению бульдозера, кН;

Р₂ - сопротивление грунта резанию, кН;

Р₃ - сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала, кН;

Р₄ - сопротивление трению грунта по отвалу, кН.

кН,

где f - коэффициент сопротивления движению трактора по грунту для гусеничного движителя 0,1…0,12; для колесного 0.06…0,08

-расчетный угол подъема . (Знак "+" принимается при работе на подъем, "-" при работе под уклон.

кН

где L- длина отвала, м ;

h=0,1-0,4 м, но не менее минимального значения глубины резания из условия возмещения потерь грунта при перемещении призмы волочения в валиках которое приближенно может быть определена по формуле :

- коэффициент потерь грунта при перемещении призмы волочения (для связных грунтов 0,025-0,032, несвязных 0,06-0,07) ;

- фактический объем призмы волочения ;

Н- высота отвала, м ;

- коэффициент зависящий от отношения (приложение 3)

- удельное сопротивление грунта резанию , кПа

для группа грунтов = 70 ;

для II группы грунтов = 110..130;

для группы грунтов = 130…170 ;

для V группы грунтов = 250;

кН

где

 - плотность грунта, т/м³ (для песка – 1,2…1.5; для гравия – 1,4…1,9; для глины – 1,6….2,0; для сланца – 1,9….2,2.);

- коэффициент трения грунта по грунту (для песка – 0,53…0,62; для гравия – 0,7…0,84; для глины – 0,84….1,2; для сланца – 1,2….1,4.) - угол внутреннего трения грунта (табл.22. );

кН

где - угол резания, град ( = 45... 55°);

 ₂ - коэффициент трения грунта по стали (для песка – 0,3…0,8; для гравия – 0,4…0,65; для глины – 0,1….0,4; для сланца – 0,25….0,29.) - угол внутреннего трения грунта (табл.22. );

Если условие движения бульдозера без буксования не выполняется следует изменить либо глубину копания либо скорость движения.

Выполнить расчет для принятых значений.