Силовое оборудование бульдозера-рыхлителя на базе трактора Т-180Г

Геометрическая  характеристика сечения 1 - 1 (рис 2.3):

    

,

    где δ = 0,09 м - толщина пластины;

    Н = 0,4 м - длина пластины;

    d = 0,1 м диаметр отверстия под шарнир.

    

м³,

    

,

    

м³. 

    Изгибающий  момент в сечении в плоскости  ZOX (рис 2.3):

    

,

    где l'₂ = 1,2 м, l'₃ = 0,69 м - расстояние от острия ножа до оси проушины крепления и до изгиба стойки:

    

кН∙м.

    Напряжение  в сечении:

    

,

    

Н/м².

    Изгибающий  момент в сечении плоскости YOZ:

    

,

    

кН∙м.

    Напряжение  в сечении:

    

,

    

Н/м².

    Суммарное напряжение:

    

,

    

Н/м².

    Зуб изготовляется из марганцовомолибденовой стали с пределом прочности порядка 14∙10⁸ - 18∙10⁸ Н/м².

    Рассмотрим  сечение II - II.

    Моменты сопротивления определятся (рис 2.3):

    

, ,

    где В = 0,09 м, Н =0,19 м - толщина и длина пластины стойки зуба:

    

м³, м³,

    Площадь сечения пластины стойки, м²:

    

м².

    Изгибающий  момент в плоскости YOZ:

    

,

    где λ = 25⁰ - угол наклона зуба к горизонту,

    l'₅ = 0,41 м - половина длины наклонной части зуба.

    

Н∙м.

    Изгибающий  момент в плоскости YOZ:

    

Н∙м.

    Сжимающая нагрузка, Н:

    

,

    

Н

    Напряжение  в сечении II - II, Н/м²:

    

,

    

Н/м².

    Решение удовлетворяет условию прочности:

    

Н/м².

    2.4 Подбор силового оборудования управления рыхлителем

    Выбор гидроцилиндров и насоса. Наибольшее усилие создается при действии на зуб максимальной составляющей R_x (рис 2.1).

    Предполагаем  плечо приложения этого наибольшего  усилия при работе в мерзлых грунтах  Н_м = 1,0 м. Большее плечо приложения горизонтального усилия возможно при рыхлении на большую глубину, что возможно в немерзлых грунтах, где величина динамической нагрузки будет значительно меньше.

    Таким образом, по соотношению плеч действия сил Р_ц = R_x =720 кН (на два цилиндра). По справочнику [4] выбираем цилиндры с креплением на проушине с демпфированием, шифр гидроцилиндра 1-220×125 (диаметр D = 220 мм, ход = 125 мм, максимальное расчетное усилие на штоке 380 кН). Объем масла, поступающего в цилиндр при заглублении, м³.

    

,

    где h - ход штока.

    

м³.

    Ввиду значительного объема масла, подаваемого  в один цилиндр, подбираем насос  производительностью Q = 410 л/мин (марки  УРС-10 аксиально-плунжерный, установленный на тракторе Т-180Г с рыхлителем).

    Время полного опускания зуба с помощью двух цилиндров, при величине объемного к. п. д. ≈ 0,95, равно:

    

,

    где Q = 0,0068 м³/с.

    

с.

    2.5 Расчет рамы рыхлителя

    Определим необходимую толщину δ стальных листов, из которых сварена рама. Проведем расчет опасного сечения II—II проушины (кронштейна рамы) на изгиб от наибольшей силы Р_ц (рис. 2.4).

    Принимая     это     нагружение     за    случайное,     берем     значение коэффициента запаса n_зп = 1,4. Материал Ст. 3, допустимое напряжение при σ_т = 2,2∙10⁸ Н/м².

    

,

    

Н/м².

    Изгибающий  момент от силы Р_ц (рис 2.4):

    

,

    где P_ц = R_x;

    h₀ = 0,5 м - расстояние от опоры кронштейна до оси подвеса:

    

Н∙м.

    Необходимый момент сопротивления, м³:

    

,

    

м³.

    Соответственно, момент инерции, м⁴:

    

,    м⁴. 
 

    Сечение II—II коробчатое равностенное, размеры показаны на рис. 2.4.

    Момент  инерции:

    

    Тогда толщина листа стенки:

    

,

    

м.

    Принимаем δ = 20 мм.

    

    Рис. 2.4 Схема кронштейна рамы рыхлителя

    Проверим  сечение I - I:

    На срез:

    

,

    где F - площадь сечения коробчатого кронштейна рамы без учета наваренных шайб, м²:

    

,   м²,

    

Н/м².

    На  смятие:

    

,

    где d, δ - диаметр отверстия и толщина пластин, м.

    

Н/м².

    Из  условий наибольшего возможного нагружения металла на смятие в нижнем отверстии крепления зуба определим диаметр этого отверстия d_п (диаметр пальца). 

    Допустимое  напряжение [σ] принимаем при R_зп = 1,15:

    

,   Н/м².

    В месте крепления пальца щеки проушин  усилены приваренным стальным листом (δ = 30 мм). Таким образом, суммарная толщина металла в отверстии δ_∑ = 50 мм.

    Определим d_п:

    

,   м

    Принимаем d_п =90 мм. Проверим напряжение τ на срез в металле пальца, Н/м²:

    

,   Н/м².

    Напряжение  на изгиб при расстоянии между  опорами (парными проушинами), равном b, м, определится, Н/м².

    

,

    где b = 100 мм.

    

Н/м².

    Предел  текучести металла пальца должен быть не меньше:

    

Н/м².

    Выбираем  материал пальца сталь 40Х с пределом текучести σ_т = 85∙10⁷, Н/м². 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    3 Техника безопасности при производстве рыхлительных работ

    Незнание  правил техники безопасности или пренебрежительное отношение к ним приводит неизбежно к авариям и несчастным случаям. Нарушение правил безопасности работ не только не ускоряет их темп, а наоборот, часто бывает причиной невыполнения задания.

    При проведении рыхлительных работ необходимо соблюдать следующие основные правила:

    - к работе допускаются лица, имеющие права вождения трактора и работы на бульдозере; они должны хорошо знать правила управления, технического ухода и эксплуатации этих машин;

    - перед началом работ бульдозерист обязан выяснить, имеются ли на участке работ кабели высокого напряжения, трубопроводы или подземные телефонные провода;

    - прежде чем начать работу, бульдозерист должен провести наружный осмотр бульдозера;

    - запрещается работать на неисправном бульдозере;

    - нельзя исправлять, смазывать или регулировать машину, находящуюся в движении; эти работы разрешается выполнять, когда бульдозер остановлен и отвал опущен на грунт;

    - запрещается находиться под трактором с работающим двигателем;

    - категорически запрещается осматривать отвал снизу, если он прочно не опирается на надежные подкладки;

    - расчет бульдозера должен иметь на время работы спецодежду и защитные очки от пыли;

    - категорически запрещается становиться на толкающие балки рамы бульдозера или на отвал во время работы машины;

    - во избежание сползания бульдозера запрещается выдвигать его отвал за край откоса при сбрасывании грунта под откос насыпи или при засыпке глубоких рвов и траншей;

    - нельзя делать резкие повороты во время работы на крутых косогорах и высоких насыпях;

    - нельзя оставлять без присмотра машину с работающим двигателем;

    - во время ночных работ необходимо иметь надежное освещение машины и места работ;

    - во  время  заправки  бульдозера  горючим машинисту и лицам, находящимся вблизи, не разрешается курить и пользоваться огнем. После заправки машину необходимо вытереть от подтеков топлива и смазки, а замасленную     обтирочную     ветошь     положить     в     металлический закрывающийся ящик. Разведение огня на расстоянии менее 50 м от места работы или стоянки машины не допускается;

    - в холодное время года запрещается пользоваться открытым огнем для подогрева двигателя;

    - при работе бульдозера в местах проведения взрывных работ перед каждым   взрывом   грунта   бульдозер   следует   удалить   на   безопасное расстояние, указанное руководителем. Возвращение бульдозера к месту производства     работ     после     взрыва     разрешается     только     после соответствующего сигнала. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Список  литературы

    1) Проектирование ЗТМ. Бульдозер. Методическое указание.

    2) Радько Ю.М. Конструкции и рабочие процессы землеройно-транспортных машин./ Ю.М.Радько.- Тамбов.: «Издательство ТГТУ», 2004.

    3) Басов И.Г. Атлас конструкций  машин для земляных работ./ И.Г.  Басов.- Томск, 2001.