Чертежи и записка к дипломному на тему Разработка программы и методики сертификационных испытаний бульдозера на гусеничн / конструкция

Конструкторская часть

Бульдозер – землеройная машина, состоящая из базового тягача и бульдозерного (навесного) оборудования, предназначенная для резания и перемещения грунта и планировки разрабатываемой поверхности.

Бульдозер - это машина циклического действия: сначала осуществляется рабочий ход (разработка и перемещение грунта, засыпка траншей, срезка кустарника и т.п.), затем холостой ход (возвращение в исходное положение), после чего цикл повторяется. Бульдозеры на гусеничных промышленных тракторах применяются в дорожном, промышленном и гидротехническом строительстве, в горнодобывающей промышленности.

Бульдозеры и дорожно-строительная техника на их основе – самые унифицированные и многофункциональные дорожно-строительные машины, используемые как при обустройстве дорог, так и для прочих строительных работ. Бульдозеры востребованы всюду. Объектом сертификации в рамках дипломного проекта был выбран бульдозер Б-170 с неповоротным отвалом, производимый на Челябинском тракторном заводе (ЧТЗ). Эту машину можно встретить на многих строительных площадках Российской Федерации и даже за рубежом. Почему бульдозер так популярен? Для ответа на этот вопрос подробно рассмотрим его конструкцию.

Техническая характеристика бульдозера Б-170:

Марка трактора		Т-170
Скорость, км/ч	Минимальная, вперед	2,58
	Максимальная, назад	8,40
Максимальное тяговое усилие при общей Эксплуатационной массе, кН		144
Эксплуатационная мощность ДВС, кВт		128,6
Тип трансмиссии		механическая
Форма отвала		прямая
Масса, кг	Трактора	14660
	Бульдозерного оборудования	2450

По мощности двигателя и номинальному тяговому усилию бульдозер принадлежит к среднему классу. Тип движителя базовой машины гусеничный с овальным контуром. Рабочий орган расположен спереди, им является неповоротный отвал, т.е. отвал имеет неизменное положение в горизонтальной плоскости, перпендикулярной продольной оси машины, сзади возможно крепление рыхлителя. Управление изменением угла резания осуществляется подкосами, а угла поперечного перекоса отвала осуществляется горизонтальными раскосами. На универсальной раме бульдозера вместо отвала может устанавливаться оборудование кустореза, корчевателя-собирателя или снегоочистителя, по заказу потребителя. Экономически выгодная дальность перемещений не превышает 60-80м. Бульдозер предназначен для работы в интервале температур от +40 до -50°С. Может быть изготовлен для работы в умеренном и тропическом климате.

Как было выше сказано, бульдозер состоит из базового тягача и бульдозерного (навесного) оборудования. Базовым трактором или тягачом называют самоходную машину, на которую навешивают или к которой присоединяют землеройно-транспортное рабочее оборудование. Эти машины предназначены для создания и передачи рабочему оборудованию тягового усилия во время резания грунта и наполнения рабочего органа, управления оборудованием в процессе выполнения рабочих операций, перемещения оборудования с грунтом, при холостом движении машины к месту набора материала и транспортном режиме, при перебазировании. Базовым трактором бульдозера Б-170 является промышленный трактор Т-170. Трактор Т-170 – гусеничный промышленный трактор общего назначения семейства промышленных гусеничных тракторов тягового класса 10, предназначенных для эксплуатации во всех климатических зонах. Трактор Т-170 выпускается одной из крупнейших машиностроительных компаний в СНГ, которая занимается не только производством тракторов, но и двигателей к ним.

Основными частями любого базового тягача (трактора) являются:

• силовая установка

• трансмиссия

• ходовая часть

• платформа или рама

• система управления

Силовая установка – это та часть машины, которая приводит в движение механизмы машины. Она состоит из двигателя, системы охлаждения этого двигателя, системы питания и системы регулирования двигателя. В силовую установку входит также подмоторная рама. Силовые установки машин, предназначенных для работы в районах со специфическими климатическими условиями (пустыни, север), оборудуются фильтрами, подогревателями и другими специальными устройствами. В настоящее время трактор оборудуется двигателем Д180 (четырехтактный дизельный, с турбонаддувом) мощностью до 180 л.с. и 25% запасе крутящего момента. Три ступени мощности модификаций двигателя также способствуют рациональному применению его. Возможность работы двигателя на различных видах топлива (дизельное, керосин, газоконденсат) делают трактор и агрегаты на его базе весьма эффективными в различных регионах. Двигатель в зависимости от условий эксплуатации может комплектоваться различными системами пуска: электростартерной и карбюраторным пусковым двигателем. Предусмотрена возможность комплектации предпусковым подогревателем и другими средствами облегчения пуска, что позволяет эксплуатировать двигатель в климатических зонах с температурой воздуха до минус 50 °С. Система охлаждения двигателя жидкостная. Двигатель установлен в передней части рамы по ходу основного рабочего движения трактора, снаружи двигатель защищен легкосъемным ограждением (капотом). Воздухозаборник и выхлопная труба выведены через верхнюю крышку капота.

При обязательной сертификации бульдозера Б-170 силовая установка проверяется в соответствии с ГОСТ 12.2.121-88, ГОСТ 27434. На выходе отработавших газов не должно быть искр. В местах соединения в выпускной системе не должно быть прорывов газов. Отработавшие газы не должны быть направлены на оператора . Двигатель должен быть оборудован устройством экстренной остановки. Конструкция системы питания, смазки, охлаждения должна исключать каплепадения, кроме падения в специальные емкости. Тракторы должны быть оборудованы устройством исключающим запуск двигателя при включенной передаче.

Трансмиссией называется та часть кинематической схемы машины, которая передает движение от двигателя к рабочему органу, ходовой части и другим устройствам машины. Трансмиссия должна обеспечивать необходимое передаточное отношение или бесступенчатое регулирование, а также реверсивный ход. Она должна иметь удобные и надежные смазочные устройства. Движущиеся части трансмиссии должны быть защищены. Трансмиссия на тракторе Т-170 четырехвальная с шестернями постоянного зацепления, обеспечивает восемь скоростей вперед и четыре - назад. Муфта сцепления постоянно замкнутая, сухого трения, гидросервированная. Располагается трансмиссия в задней части трактора.

От трансмиссии зависит уровень вибрации на рабочем месте, шумовые характеристики, которые проверяются при обязательной сертификации бульдозера Б-170.

Тормоза бульдозера Т-170 ленточные, двустороннего действия, плавающие, с фрикционными накладками, воздействующими на наружные барабаны бортовых фрикционов. Тормоза служат для обеспечения трактору остановки в нужный момент и для удержания его на стоянках, подъемах и уклонах. Ленточные тормоза, применяемые на тракторах, бывают трех типов: простые, двойные и плавающие. Плавающие тормоза по конструкции более сложны, в основном применяются на тяговых тракторах, где требуются при переднем и заднем ходах большие тормозные моменты. Конструкция плавающего тормоза:

Лента 1 плавающего тормоза не имеет жестких опор, а обе ее ветви шарнирно соединены с рычагом 4 управления тормозом; на некотором расстоянии от концов тормозной ленты 1 имеются два упоpa 3. При торможении трактора лента 1, соприкасаясь с барабаном 2, перемещается в сторону его вращения на некоторый угол, пока один из концов ленты упрется в правый или левый упор 3, в зависимости от направления вращения барабана; при этом плавающий тормоз превращается в простой, но его тормозной момент при этом не будет зависеть, как у простого тормоза, от направления вращения тормозного барабана.

При обязательной сертификации бульдозера Б-170 тормозная система проверяется в соответствии с ГОСТ 12.2.121-88, ГОСТ 27434-87. Стояночный тормоз должен обеспечивать удержание машины на уклоне.

Ходовая часть служит для передвижения машины, поддержания рамы несущей основную конструкцию машины и передачи давления на грунт. Ходовая часть должна обладать высокой проходимостью. Ходовая система трактора Т-170 состоит из:

• двух тележек гусениц

• гусеничных цепей

• балансирного устройства

Ходовая система связана с рамой трактора в трех точках шарнирами. Трактор Т-170 оснащен полужесткой подвеской. При полужесткой подвеске часть корпуса подрессорена, остальная часть опирается непосредственно на ходовое устройство.

Полужесткая подвеска:

В землеройно-транспортных машинах применяются гусеничные и колесные движители. Движители трактора Т-170 – гусеничные.

Гусеничный движитель состоит из замкнутых гусеничных цепей, имеющих отдельные звенья, называющиеся траки, шарнирно соединенные между собой пальцами. Гусеница приводится в движение ведущим колесом (ведущее колесо на рисунке располагается справа); опирание ведущей ветви на грунт и натяжение гусеницы осуществляется большей частью опорными катками (пять нижних катков на рисунке). Ведомая ветвь предохраняется от провисания поддерживающими катками (два верхних катка на рисунке). За стандартную ходовую часть принята ходовая с пятикатковыми тележками, традиционными для тракторов ЧТЗ тягового класса 10. Семикатковые тележки применяются на тракторах для работы на слабых почвах ("болотоходных"). Они обеспечивают значительно меньшее удельное давление на грунт. Гусеничные движители имеют большую поверхность опоры, что снижает удельное давление на грунт, по сравнению с колесными тракторами. Это повышает сцепление с грунтом и проходимость машин по бездорожью и слабым грунтам. Машины на гусеничном ходу имеют значительно большую силу тяги по сцеплению, чем колесные, поэтому тяговое усилие гусеничных машин обеспечивает преодоление подъемов до 50%. Изменение траектории движения гусеничных бульдозеров осуществляется бортовым поворотом, при котором гусеницы разных бортов имеют разные скорости. Недостатками гусеничных движителей является сложная конструкция, быстрый износ деталей (как правило, не более 2000ч работы), а также малая скорость перемещения. Также бульдозеры на гусеничном ходу не могут передвигаться по дорогам с усовершенствованным покрытием, так как разрушают их, в связи с чем, их перебрасывают с одного объекта на другой с помощью подсобных транспортных средств – трейлеров.

От ходовой части сильно зависит уровень вибрации. К примеру, подвеска сглаживает колебания, что снижает вибрацию. От типа движителя зависит и вибрационные характеристики, и шумовые. Гусеничный движитель в этом плане показывает себя не с лучшей стороны. Он и вибрацию, и шум дает больше, по сравнению, с колесными бульдозерами. Шумовые характеристики бульдозера Б-170 проверяем по ГОСТ 12.1.003-83. Значения нормируемых параметров вибрации определяют по результатам измерений на рабочих местах для локальной вибрации по ГОСТ 31192.2-2005, для общей вибрации по ГОСТ 31319-2006.

Рама служит для передачи тягового усилия от трактора рабочему органу. Рама несет на себе рабочий орган, систему управления и другие механизмы. Основное требование к раме – высокая прочность и жесткость конструкции. Рама трактора Т-170 цельная, необходимая жесткость рамы обеспечивается пространственной конструкцией корпуса бортовых фрикционов, к которому приварены лонжероны коробчатого сечения, бампером и коробкой балансирной балки, приваренных к лонжеронам. На раму оборудуется кабина. Кабина трактора Т-170 каркасная, установлена на виброизолированной платформе, что уменьшует вибрацию на рабочем месте оператора, имеет современный дизайн. Большая площадь остекления, удобное расположение органов управления, подрессоренное, регулируемое по весу и росту оператора, сиденье, отопитель калориферного типа, солнцезащитные шторки и др. обеспечивают повышенную комфортность при работе. На изготовленной в травмобезопасном исполнении панели приборов установлены указатели и сигнализаторы, позволяющие оператору контролировать работу всех основных систем трактора. Защитный каркас кабины (ROPS-FOPS) защищает оператора при опрокидывании и от падающих предметов. По заказу потребителя может быть оснащена кондиционером.

Раме и кабине при сертификации бульдозера уделяют особое внимание. Основное требование к раме – высокая прочность и жесткость конструкции. Кабина должна быть оснащена устройствами защиты при опрокидывании и от падающих предметов (FOPS и ROPS) в соответствии с ГОСТ Р ИСО 3411-99. Кабина подробно испытывается и измеряется, так как в ней располагается рабочей место оператора, которое в соответствии с ГОСТ должно быть удобным, комфортным, а главное безопасным, потому что от этого зависит здоровье человека-оператора. К примеру, рабочее место должно быть оборудовано подрессорным сидением со спинкой по ГОСТ 20062. (на котором оператор сидит большую часть рабочего времени). А также должно быть оборудовано устройством для крепления ремня безопасности.

Система управления предназначена для управления и регулирования работы силовой установки, рабочего органа и вспомогательных устройств. От качества работы этой системы в значительной степени зависят максимальная производительность и долговечность машины. Центр управления трактором находится в кабине. Система управления трактором включает в себя следующие подсистемы:

• управление двигателем: регулирование мощности, частоты вращения, запуск, остановка;

• управление трансмиссией: включение и выключение трансмиссии, выбор направления движения, выбор передаточного числа, включение и выключение ведущих мостов, блокировка и разблокировка дифференциала;

• управление движением трактора: рулевое и тормозное управление;

• управление навесной системой;

• управление системой отбора мощности;

• управление агрегатируемой машиной;

• управление внешним и внутренним оборудованием (освещением, вентиляцией, кондиционированием).

Все органы управления трактором подразделяют на четыре группы:

• Постоянно используемые (рулевое и тормозное управление);

• Часто используемые (переключение передач, управление агрегатируемой машиной);

• Редко используемые (управление освещением, изменение режима работы системы отбора мощности, изменение диапазонов скоростей);

• Однократно используемые (подразумевается, что используются однократно за один сеанс работы: запуск и остановка двигателя, включение и выключение насоса гидравлической системы, соединение с агрегатируемой машиной);

Органы управления первых трех групп обязательно должны быть сосредоточены на центральном посту управления (обычно в кабине), а органы четвертой группы могут быть установлены вне поста управления.

Органы управления по ГОСТ 27258-87 должны находиться в зонах комфорта и досягаемости в соответствии с анторопометрическими данными операторов по ГОСТ 27250-87.

Для того, чтобы трактор стал бульдозером, на него устанавливают рабочий орган (бульдозерное оборудование).

Рабочий орган – это та часть машины, которая непосредственно выполняет рабочие операции, у бульдозера рабочим органом является отвал. Соответствие рабочего органа условиям работы имеет решающее значение для производительности машины. Рабочие органы должны легко подвергаться монтажу и демонтажу. Так как рабочие органы интенсивнее изнашиваются, чем другие элементы машины, то их следует делать такими, чтобы можно было без затруднений восстановить изношенную часть детали или заменить всю деталь. У отвала чаще всего изнашивается и заменяется нож отвала.

Бульдозерное оборудование включает:

• отвал

• толкающие брусья

• подкосы

• механизм компенсации перекоса отвала (раскосы)

• гидрооборудование

Отвал бульдозера Б-170 оборудован прямым неповоротным отвалом сварной конструкции, усилен с тыльной стороны коробками жесткости, к которым приварены пары проушин для присоединения толкающих брусьев, крепления раскосов и гидроцилиндров подъема и опускания отвала. Передняя часть его представляет собой изогнутый стальной лист, в нижней половине которого закреплен нож. По бокам отвала установлены щеки, а сверху отвала - козырек. Толкающие брусья сварные, коробчатого сечения, имеют проушины для присоединения раскосов. Соединение неповоротного отвала с толкающими брусьями осуществляется шарнирным соединением с помощью пальцев, фиксируемых гайкой и шплинтом. С тыльной стороны отвал имеет две пары проушин. Нижние – для соединения с толкающими брусьями и верхние - для соединения с двумя подкосами, один гидравлический, а другой винтовой.

Толкающие брусья служат для передачи тягового усилия от трактора к отвалу. Они имеют коробчатое сечение и сварены из уголков. К передним торцам брусьев приварены литые проушины для крепления к отвалу, сзади - полусферы опоры упряжных шарниров.

Гидроподкос и винтовой жесткий подкос, которые установлены в плоскостях соответственно левого и правого толкающих брусьев, удерживают отвал в рабочем положении. Одна сторона раскосов прикреплена к толкающим брусьям, другая - к отвалу с помощью двух пальцев. Пальцы фиксированы от поперечного смещения.

Винтовой подкос служит для механического изменения угла резания ножей в диапазоне +/- 10° от среднего угла установки, равного 55° , и выравнивания отвала в прямое положение после сборки. Раскос представляет собой трубу, с одной стороны которой выполнено резьбовое отверстие, а с другой - вставлена свободно вращающаяся с шестигранником, который фиксируется от свободного проворачивания пружинным стопором. В резьбовую часть трубы ввернут винт 15 с головкой, в отверстие которой запрессован шарнирный подшипник. При навинчивании трубы на винт с помощью рукоятки, установленной в патрубок, уменьшают угол резания отвала. Увеличивая межцентровое расстояние раскоса, соответственно увеличивают угол установки отвала. При работе на легких грунтах увеличивают угол резания, при разработке тяжелых и липких материалов - уменьшают.

Гидроподкос осуществляет перекос отвала в поперечной плоскости и представляет собой гидроцилиндр двойного действия, который включен в гидросистему трактора. При выдвижении штока гидрораскоса бульдозерный отвал поворачивается в поперечной плоскости вправо по ходу машины, при втягивании, соответственно, влево. Гидрораскос состоит из гидроциллиндра, гидрозамка, защищенного кожухом, и штуцеров для подсоединения к гидросистеме трактора.

Угол перекоса отвала регулируется горизонтальными раскосами. Механизм компенсации (раскосы) представляет собой 2 цилиндрических тяги с проушинами, которые одной стороной шарнирно связаны с толкающими брусьями, а другой - с поперечными шарнирами, размещенными в зоне продольной оси на кронштейне толкающих брусьев. В кронштейне установлен палец с резьбовым концом. Механизм компенсации обеспечивает устойчивость отвала в горизонтальной плоскости и позволяет передавать поперечные нагрузки равномерно двум толкающим брусьям.

Оборудование бульдозера Б-170 поднимают и опускают с помощью двух гидроцилиндров двойного действия. Их штоки прикреплены к отвалу шарнирно через кронштейны. Противоположные штокам концы гидроцилиндра присоединены к трактору.

Гидрооборудование служит для управления положением элементов рабочего оборудования при выполнении технологических операций. Гидравлический привод бульдозера Б-170 состоит из следующих элементов:

• гидронасоса шестеренного типа НШ-100, приводимого в действие от двигателя базовой машины. На выходе из насоса давление в гидролинии высокое, поэтому в этом месте может быть прорыв рабочей жидкости, это необходимо учитывать при внешнем осмотре гидросистемы.

• исполнительного механизма, представляющего собой 2 гидроцилиндра подъема-опускания и гидроцилиндра управления перекосом отвала. В местах соединения гидроцилиндров с гидролиниями наблюдается зона, где может произойти разгерметизация гидросистемы, это нужно учитывать при ее внешнем осмотре.

• механизма управления, которым в гидросистеме бульдозера является гидрораспределитель Р160 (трехзолотниковый, трехпозиционный)

• гидробака, емкости для хранения рабочей жидкости в гидросистеме.

• фильтра установленного на трассе слива (тонкость очистки 25 мкм)

• гидролиний, предназначенных для прохождения рабочей жидкости в процессе работы гидропривода. Гидролинии не должны иметь внешних дефектов и быть повреждны.

В гидравлическом приводе вращательное движение вала насоса преобразуется в поступательное движение поршня гидроцилиндра. Энергия передается от насоса к гидроцилиндрам рабочей жидкостью. Номинальное давление в системе 16 МПа. Заправочная емкость гидравлической системы 100л. Рабочая жидкость, применяемая в гидроприводах, должна отвечать ряду требований: мало изменять вязкость и не разлагаться при значительных перепадах температур, не воздействовать на материалы уплотняющих элементов системы, обладать способностью противостоять пенообразованию. Рабочая жидкость одновременно является смазывающей и антикоррозийной средой для агрегатов и гидролиний системы.

Описание работы гидросистемы бульдозера Б-170:

Рабочая жидкость при работе насоса направляется к трем четырехпозиционным золотниковым гидрораспределителям. Все золотники закрыты и жидкость через дроссель по проходному каналу каждого золотника, по сливной магистрали через фильтр поступает в бак. Таков путь циркуляции жидкости. Если переместить золотник распределителя 3 так чтобы участок «4» был соединен с гидролиниями, то рабочая жидкость будет направлена в штоковые полости цилиндров 10. При этом жидкость из поршневых полостей цилиндров через золотник 3 по сливной гидролинии поступает в фильтр 7 и далее в гидробак 8. Если сместить золотник 3 для подключения каналов участка «2» к гидролиниям, то изменится направление движения штоков, они будут двигаться. Если участок «1» соединить с гидролиниями, то поршни гидроцилиндров 10 будут находиться в плавающем положении. Анологично осуществляется управление гидроцилиндром 1, но гидрозамок не позволяет поршню находиться в плавающем положении, оба обратных клапана будут закрыты. При переводе золотника 4 в положение «2» или «4» поток жидкости, попадая в гидрозамок, сместит поршень со штоками и отожмет один из обратных клапанов, что откроет путь жидкости из цилиндра в сливную гидролинию. По другой гидролинии от золотника 4 жидкость непрерывным потоком будет поступать в гидроцилиндр.

Изготовитель бульдозера Б-170 - Челябинский тракторный завод. Начало серийного производства приходится на начало 1970-х годов. Первые тракторы были гораздо более скромнее укомплектованы, чем их современные «собратья», рабочее место оператора было далеко не то, что от идеального, но и не обеспечивало безопасность оператора. Прошли годы. В процессе выпуска бульдозер неоднократно модернизировался, менялся и его внешний облик, оснащался все более мощными двигателями, турбо-наддувом, комфортабельными безопасными кабинами. Благодаря модернизации, мы видим бульдозер таким, каким он сейчас есть, с конструкцией (описанной выше), отвечающей всем современным нормам и правилам. Хотя, конечно, данный бульдозер уступает своим зарубежным конкурентам (Caterpillar, Komatsu, и т.д.), но отечественные строительные компании в большинстве своем отдают предпочтение российской технике, так как она сочетает в себе приемлемую цену и хорошее качество. А соответствующего качества можно добиться только при помощи проверки техники на соответствие нормам безопасности, надежности и т.д., то есть при помощи сертификации. Сертифицируя технику, мы гарантируем ее работоспособность в безопасном, высокопроизводительном режиме, что обеспечивает конкурентоспособность бульдозера на мировом рынке.

Дорожно-строительная техника, как правило, эксплуатируется в тяжелых условиях и испытывает высокие нагрузки на все элементы конструкции. Работы на строительных площадках – это настоящее испытание техники на прочность. Для того чтобы быть уверенным, что техника не подведет в самый ответственный момент и какая-нибудь часть механизма не выйдет из строя, проводят расчеты на прочность элементов конструкции техники при максимальных нагрузках, которые могут действовать во время работы машины. Исходя из полученных нагрузок, подбирают наиболее рациональный материал и размеры элементов конструкции, соответствующие рассчитанным нагрузкам. Этот этап при производстве новой машины очень важен, поскольку от этого будет зависеть качество, надежность, безопасность машины.