Погрузчик гусеничный с челюстным захватом
Самоходная подъёмно-транспортная машина для захвата, подъёма и перемещения свободно лежащих и насыпных грузов. Расчет основных параметров базовой машины и технологического оборудования колесных погрузчиков. Расчет параметров рабочих органов погрузчика.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 14.01.2012 |
Размер файла | 998,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Курсовой проект
Тема:
"Погрузчик гусеничный с челюстным захватом"
Введение
Самоходные погрузчики нашли широкое распространение в различных отраслях строительства, горной и лесной промышленности, промышленности строительных материалов, сельском и лесном хозяйстве. Универсальность и приспособленность к тяжёлым условиям позволяют применять их на погрузочно-разгрузочных, землеройно-транспортных, монтажных, штабелёвочных и других видах работ. В ряде случаев они с успехом заменяют экскаваторы. Для этих целей они комплектуются набором сменных рабочих органов: ковш для погрузки сыпучих материалов; уменьшенный ковш для погрузки тяжёлых материалов, ковш с боковой разгрузкой, ковш с увеличенной высотой разгрузки, челюстной захват для погрузки древесины, грузовые крюки и вилы, снегоуборочное оборудование, корчеватели, оборудование для взламывания асфальта и другое оборудование. Таким образом, самоходные погрузчики являются машинами многоцелевого назначения.
1. Назначение погрузчиков
Погрузчик представляет собой самоходную подъёмно-транспортную машину, включающую в себя базовое шасси и технологическое оборудование в виде шарнирно-рычажного механизма с рабочим органом. Они предназначены для захвата, подъёма и перемещения, свободно лежащих и насыпных грузов с последующей погрузкой их в транспортные средства или укладкой в штабеля.
С их помощью можно производить погрузку предварительно взорванных или разрыхленных скальных пород, мелкокусковых и сыпучих грузов, строительных материалов (песок, щебень, гравий), производить очистку различных территорий от строительного мусора, снега, промышленных отходов.
2. Расчёт основных параметров самоходных погрузчиков
2.1 Расчет основных параметров базовой машины и технологического оборудования колесных погрузчиков
Для расчёта некоторых параметров погрузчиков используются уравнения регрессии, приведённые в таблице 7.2 [3]. По заданной грузоподъёмности Qн определяются параметры машины. При этом предварительно грузоподъёмность из кН переводится в тонны (1 т ? 10 кН).
1) Эксплуатационный вес погрузчика:
Gп=(0,8…1,2) (2,05·3,5), т., приQH<3,5т. (2.1.1)
Gп = 1,2· (2,05·3,5) = 8,61 т.
2) Вес базового трактора:
Gт= Gп/(1,25…1,35), т. (2.1.2)
Gт = 8,61/1,35 = 6,37 т.
3) База погрузчика:
А=(0,8…1,2) · (600+1180·3v Qн+0,5), мм, здесь Qн - в тоннах. (2.1.3)
А = 1· (600+1180·3v 3,5 +0,5) =2473,1 мм
Полученное значение А сравниваем с размерами А серийных тракторов, приведённых в приложении А.
Для дальнейших расчётов принимаем базовый трактор Т-130, А = 2478.
4) Определяем ширину погрузчика В, мм
В = (0,75…1,25) (300+1600*3v Qн), мм. (2.1.4)
В = 0,8· (300+16003v 3,5)=2183,4 мм.
Принимаем ширину погрузчика равную ширине базового трактора Т-130, В=1880 мм.
5) Высота до центра шарнира крепления захвата или ковша к стреле
Но = (0,84…1,16) (1700+1300*3v Qн), мм. (2.1.5)
Но = 1·(1700+1300*3v 3,5)=3673,78 мм.
6) Ширина траков (гусеничной цепи)
в ? 400…500, мм.
Для трактора Т-130 принимаем ширину гусениц в=500 мм.
7) Колея машины (гусеничного хода)
В1=В-в, мм. (2.1.6)
В1=1880 - 500=1380 мм.
8) Конструктивный вес технологического оборудования
Gо= Gп - Gт, кН. (2.1.7)
Gо=86,1 - 63,7=22,4 кН.
Предварительно конструктивный вес технологического оборудования может быть определён также по формуле (1.6) [1].
Gо=Ко Gт, (2.1.8)
где Ко - безразмерный коэффициент. Ко =0,25…0,35.
Gо=0,3·22,4=6,72 кН
9) Расстояние от оси направляющего колеса до центра тяжести груза и рабочего оборудования (рис. 1. 7,1.8) [1].
аг =(0,7…1) А,: аг=0,8·2478=1982 мм. (2.1.9)
во = аг/2,: во=1982/2=991 мм (2.1.10)
ан = аг +А,: ан=1982+2478=4460 мм. (2.1.11)
Хп=(0,6…0,7) А,: Хп=0,7·2478=1735 мм. (2.1.12)
10) Координаты центра давления Хд относительно оси ведущей звёздочки определяются по формуле (1.18) [1],
Xd=(Gп*Xп+Qн*aн)/(Gп+Qн); мм. (2.1.13)
где ан - координата центра тяжести груза в ковше от оси ведущей звёздочки, ан=4460 мм.
во-координата центра тяжести груза в ковше от рабочего оборудования. во=991 мм
Хп - координата центра тяжести погрузчика от оси ведущей звездочки. Хп=1735 мм.
Xd=(86,1·1735+35·4460)/(86,1+35)=1412,3 мм. (2.1.14)
Определяем среднее удельное давление на опорную поверхность qо
qo=(Gп+Qн)/(2b*(A1+lзв) (2.1.15)
где b - ширина гусеницы, b=500 мм
lзв - длина звеньев гусеничной цепи, lзв=203 мм.
А1 - расстояние между осями опорных катков, А1=350 мм.
qo=(86,1+35)/(2·0,5 (0,35+0,203))=218,99 кН/м2
Определяем давление под передним катком - qп
qп=2qo(3 ((Xd-Cт)/(А1+lзв)) - 1): кН/м2 (2.1.16)
где Ст - расстояние от оси ведущей звёздочки до оси первого опорного катка (принимать по аналогии с существующими тракторами. Так для трактора Т - 130 ЧТЗ Ст?450 мм;
qo=2·218,99· (3 ((1,4123-0,45)/(0,35+0,203)) - 1)=1841,47 кН/м2
Определяем давление под, задним катком qз
qз=2qo(2-3 ((Xd-Cт)/(A1+lзв)): кН/м (2.1.17)
qз=2*218,99*(2-3*(1,4123-0,45)/(0,35+0,203))=141048 кН/м2
2.2 Расчет параметров рабочих органов
1) Вылет рабочего органа (захвата лесопогрузчика или кромки ковша строительного погрузчика) L определяется по формуле (1.29) [1]:
L=(Bт/2)+?b, мм (2.2.1)
погрузчик машина колесный технологический
где Вт - ширина транспортного средства принимается по характеристикам автомобилей и лесовозных автопоездов.
?b - расстояние между погрузчиком и транспортным средством при перегрузке, необходимое по условиям безопасности работы и равное 300 - 500 мм.
L=(2400/2)+500 = 1700 мм
Тmax = Вк·qт, кН (2.2.2)
где Вк - ширина челюсти; ширину челюсти можно принимать по аналогии с существующими конструкциями отечественных погрузчиков (табл. 1.6 [1]). Принимаем Вк = 2600 мм
qт - удельное напорное усилие на кромке челюсти; принимаем из таблицы 1.7 [1]. qт = 0,25 кН;
Тmax=260·0,25 = 65 кН.
Наименьшее из расчетных усилий принимаем за максимальное значение напорного усилия
2) Выглубляющее усилие Nв, развиваемое гидроцилиндрами поворота челюсти:
Nв=qн·Вк, кН (2.2.3)
где qн - удельное выглубляющее усилие, приведена в таблице 1.7 [1], qн = 0,25 кН/см;
Nв= 0,25·260 = 65 кН.
5) Углы запрокидывания челюсти в нижнем положении - гз и разгрузки в верхнем - гр (рис. 1.4) принимаем в соответствии с рекомендациями на с. 33…34 [1].
Принимаем: гз = 460 и гр = 550
Расчёт параметров рабочих органов гусеничной машин выполняются в соответствии с разделом 1.4 [1].
1) радиус поворота нижней челюсти от оси отверстия для соединения со стрелой
(2.2.4)
2) высота расположения оси отверстия шарнира для соединения со стрелой hЧ=80…150 мм (2.2.5) принимаем 150 мм
3) радиус кривизны нижней челюсти rЧ=(18…22) QН, мм
rЧ=20*35=700 мм (2.2.6)
Рисунок 1 - Параметры челюстного захвата для лесоматериалов
4) координаты оси шарнира крепления верхней челюсти
hШ.Ч.=(20…25) QН, мм (2.2.7)
hШ.Ч.=23*35=805 мм
LЧ=(15…20) QН, мм (2.2.8)
LЧ=18*35=630 мм
5) Угол подъёма вил нижней челюсти аЧ=5-7 град., угол заострения вил ВЧ=15-20 град.
3. Проектирование технологического оборудования погрузчиков
3.1 Расчёт параметров и построение кинематической схемы механизма поворота челюсти
Рисунок 2 - Схема для определения длины стрелы
Расчёт параметров и построение кинематической схемы механизма поворота челюсти производим в соответствии с разделом 2.1 [1]. Размеры рычажной системы и гидроцилиндра привода должны обеспечить не только поворот челюсти, но и сохранение заданного положения его в пределах всего угла ц поворота стрелы.
1) Определяем высоту расположения центра шарнира крепления стрелы к раме базовой машины - Нс:
Нс = (0,35…0,45) ·Но, мм (3.1.1)
Нс = 0,40*3675,8 = 1469 мм.
2) Определяем вылет рабочего органа L - расстояние от передних выступающих частей базового трактора до нижней кромки челюсти при наибольшей высоте разгрузки:
L = (Вт/2) +?b, мм (3.1.2)
где ?h - расстояние между погрузчиком и транспортным средством при разгрузке, ?h=300…500 мм;
L = (2400/2) +500 = 1700 мм.
3) Определяем расстояние от оси шарнира крепления стрелы до наиболее выступающей части базового шасси:
lв = (0,7…0,8) L, мм (3.1.3)
lв = 0,75·1700 = 1275 мм
4) Определяем длину стрелы:
lc = v(L - R0·cosе + lB)2 + (H0 - Hc)2, м (3.1.4)
5) Определяем размеры рычажной системы механизма поворота ковша:
lш = (0,48…0,5) ·lс, мм; (3.1.5)
lш = 0,5·3160 = 1580 мм,
а = (0,11…0,12) ·lс, мм; (3.1.6)
а = 0,12·3166 = 266 мм,
в = (0,22…0,24) ·lс; (3.1.7)
в = 0,24·3160 = 758 мм,
с = (0,27…0,29) lс; (3.1.8)
с = 0,29·3160 = 916 мм,
р = (0,13…0,14) lс. (3.1.9)
р = 0,14·3160 = 442 мм,
?=(0,125…0,135) ·RЧ, мм; (3.1.10)
? = 0,135·1225 = 1390 мм;
6) Определяем ход поршня:
S=S2 - S1, мм; (3.1.11)
где S1 - радиус дуги окружности из точки F проведённой через точки Сi1, Сi2, Сi3.
S2 - радиус дуги окружности из точки F проведённой через точки С1, С2, С3.
S = 588 мм;
Полученное значение S сравниваем со стандартными значениями по таблице 2.2 [2] и округляем до ближайшего: S = 560 мм;
3.2 Расчёт усилий на штоках гидроцилиндров привода поворота челюсти
1) Усилие на штоках гидроцилиндров привода поворота челюсти определяем по формуле:
(3.2.1)
Рисунок 3 - Схема к расчету усилий в механизме поворота челюсти
где к = 1,25 - коэффициент запаса, учитывающий потери;
Nв - выглубляющее усилие.
При этом следует принимать: Zк = 2 - число цилиндров привода,
Определяем вес ковша с грузом:
Gк.гр=Qн+Gн, т (3.2.2)
где Qн - номинальная грузоподъёмность погрузчика;
Gн - вес самого ковша.
Gк.гр = 12,5+ 35 = 47,5 кН,
Определяем мгновенные передаточные отношения механизмов:
а) Поворота для выглубляющего усилия:
(3.2.3)
б) Для веса ковша:
(3.2.4)
где l6…l11 - размеры элементов рычажного механизма поворота челюсти.
2) При расчёте передаточных отношений по формулам (2.5) размеры звеньев рычажной системы обозначать в соответствии с рис. 2.1, рис. 2.2, рис. 2.3, рис. 2.4 [1].
l6 = R0 = Rч = 1225 мм;
l7 = p = 442 мм;
l8 = c = 916 мм;
l9 = в = 758 мм;
l11 = lС/2 = 612 мм;
Усилие в тяге d - (Sт) можно определить из уравнения равновесия коромысла относительно точки О
Мо=0 Sт=Рк,
; (3.2.5)
; (3.2.6)
кН
3.3 Расчёт параметров кинематики механизма подъёма стрелы
Оптимальные значения параметров кинематики механизма подъёма стрелы определяются методом математического моделирования движения стрелы с грузом под действием усилий на штоках гидроцилиндров привода Р.
Для реализации алгоритма необходимы данные, приведённые в таблице.
Таблица 1 - Исходные данные
Параметры состояния системы |
Параметры управления |
||||||||||
М1, кг |
М2, кг |
F1, град |
L=lc, м |
S1, м |
S2, м |
Fнач, град |
F2, рад/с2 |
Рн, МПа |
L1нL1L1к |
G1нG1G1к |
|
1142 |
3567,8 |
55 |
3,166 |
1,1 |
1,72 |
28 |
0,04 |
15 |
0,687 м |
700 |
1) Начальный угол наклона стрелы Fнач определяется по известным размерам Нс и lс (рисунок 2). При этом конец стрелы (т. А) совмещается с поверхностью пути. Общий угол поворота стрелы F90.
Fнач= arcsin (Нс/lс), град, (3.3.1)
Fнач = arcsin (1469/3166) = 280;
2) Масса подвижных частей рабочего оборудования М1, приведённая к центру тяжести груза Qн, определяется по формуле:
М1=(1000·во·Gо)/(q·аг), кг, (3.3.2)
здесь Gо - вес технологического оборудования, кН.
Размеры во, аг - рис. 1.7, 1.8 [1].
М1 = (1000·1144·22,4)/(9,81·2288) = 1142 кг,
3) Масса груза:
М2=(1000·Qн)/q, кг, (3.3.3)
Qн - по заданию на курсовой проект, кН.
М2 = (1000·35)/9,81 = 3567,8 кг.
4) Угол между осями стрелы и гидроцилиндра - G1, а также размер L1 и пределы их варьирования, размеры S1 и S2 принимать в следующих пределах:
G1 = 70;
657075;
L1=0,25·lc=0,25·3,166= 0,7915 м; (3.3.4)
L1 - 0,15 L1 L1 + 0,15;
0,6415 0,7915 0,9415;
S1 = 1,1 м;
S2 = 1,72 м;
S = 0,62 м.
5) Угловое ускорение F2 для всех вариантов задания принимаем:
F2 = 0,04 рад/с2.
6) Определить размер С = О1D по начальным размерам G1 L1 S1 (2.9) [1].
С=(L1)2+(S1)2-2·L1·S1·cos(G1), м (3.3.5)
7) Определить начальное значение угла G3 - (2.10) [1].
G3=arcсos[c2+(L1)2 - (S1)2]/(2C·L1)], град, (3.3.6)
С=(0,7915)2+(1,1)2-2·0,7915·1,1·cos70 =1,12 м.
G3=arcсos[(1,12)2+(0,7915)2 - (1,1)2]/(2·1,12·0,7915) =27.
8) Определить угол между линией О1D и осью Х
F1=Fнач+G3, (3.3.7)
F1 = 28+ 27=55
9) Текущее значение угла G3, увеличивающееся при вращении стрелы,
В1=F1-Fнач+F=G3+F, (3.3.8)
Значение Fнач принимается отрицательным, т.к. стрела находится ниже уровня оси ОХ, F - приращение угла поворота стрелы F=10, 20, 30,… 90. (Шаг увеличения угла G3 -10).
В1 = 270+100 = 370
В2 = 270+200 = 470
В3 = 270+300 = 570
В4 = 270+400 = 670
В5 = 270+500 = 770
В6 = 270+600 = 870
В7 = 270+700 = 970
В8 = 270+800 = 1070
В9 = 270+900 = 1170
10) Вычисление промежуточных размеров гидроцилиндра привода (2.12) [1]. Все дальнейшие действия по решению задачи на min-max выполняется в соответствии с [1].
(3.3.9)
где L1 - расстояние от оси вращения стрелы до точки крепления штока гидроцилиндра к стреле, L1 = 0,7915 м.
с - расстояние от оси поворота гидроцилиндра до оси поворота стрелы, с=1,12 м.
Вi - текущее значение угла поворота стрелы соответствующее её положению в плоскости, см. п. 9
Результаты расчетов перемещения штока гидроцилиндра сводим в таблицу 2.
Таблица 2 - Расчеты перемещения штока гидроцилиндра
№ |
Вi |
Si |
|
1 |
37 |
0,785 |
|
2 |
47 |
0,895 |
|
3 |
57 |
1 |
|
4 |
67 |
1,12 |
|
5 |
77 |
1,23 |
|
6 |
87 |
1,34 |
|
7 |
97 |
1,44 |
|
8 |
107 |
1,53 |
|
9 |
117 |
1,27 |
11) Усилие на штоках гидроцилиндров подъёма стрелы с грузом:
(3.3.10)
где F = - Fнач + F;
I1 - момент инерции масс относительно оси вращения стрелы.
I1 = (M1 + M2) ·L2·g/1000, кг·м/с (3.3.11)
I1 = (1142 + 3567,8) ·3,166·9,81/1000 = 146,3 кН·м/с2
где G-сила тяжести груза и подвижных частей рабочего оборудования.
G = (М1 + М2) ·g/1000, кН (3.3.12)
G = (1142 + 3567,8) ·9,81/1000 = 46,2 кН.
Результаты расчетов усилия на штоке гидроцилиндра сводим в таблицу 3.
Таблица 3 - Расчет усилия на штоке гидроцилиндра подъёма стрелы
Si |
F, град. |
P, кН. |
|
0,785 |
-28 |
189,38 |
|
0,895 |
-18 |
184,07 |
|
1 |
-8 |
194,89 |
|
1,12 |
2 |
205,86 |
|
1,23 |
12 |
218,48 |
|
1,34 |
22 |
240,96 |
|
1,44 |
32 |
315,88 |
|
1,53 |
42 |
806,12 |
|
1,27 |
52 |
146,92 |
12) Выбор гидроцилиндров подъёма стрелы
По усилию на штоках гидроцилиндров определяем их диаметр и основные размеры по ОСТ22-1417-79.
Определяем диаметр гидроцилиндра. Dц
(3.3.13)
где Юц - КПД гидроцилиндра, Юц=0,9 - 0,97
- наибольшее усилие на штоке гидроцилиндра, так как гидроцилиндров 2, то усилие делим на 2.
Проектом принимается диаметр цилиндра-Dц = 180 мм и ход поршня-L = 620 мм.
По полученному значению диаметра и ход штока принимаем гидроцилиндр, по ОСТ22-1417-79. Основные размеры гидроцилиндра сводим в таблицу 4.
Таблица 4 Основные размеры гидроцилиндра. Мм
D |
d, мм при ц=1.6 |
D1 |
d1 |
d2 |
b |
rmax |
lmin |
|
180 |
110 |
203 |
М48х2 |
70 |
70 |
80 |
80 |
3.4 Прочностной расчет стрелы
Для определения поперечного сечения стрелы и проверки ее на прочность необходимо составить расчетную схему с расставленными на ней нагрузками которая представлена на рисунке 5. Расчетная схема представляет собой балку, закрепленную шарнирно. Для расчета необходимы следующие данные: усилие на штоке Рc=403,06 кН; расстояние от точки приложения силы до оси стрелы l=0,7915 м; угол между горизонтальной осью и осью действия силы Y=70є.
Определяем опорные реакции Rа и Rв, кН.
Для определения опорных реакций необходимо составить сумму моментов относительно точек А и В (УМА=0, УМВ=0).
; (3.4.1)
; (3.4.2)
Рисунок 5 - Расчетная схема
; (3.4.3)
; (3.4.4)
Проверка:
; (3.4.5)
Условие выполняется.
Мкр=86,7 кН*м
; (3.4.6)
Рисунок 6 - схема сечения
; (3.4.7)
; (3.4.8)
; (3.4.9)
Площадь поперечного сечения стрелы
; (3.4.10)
Заключение
Мною был спроектирован погрузчик с челюстным захватом на базе трактора Т-130, с грузоподъемностью 3,5 тонны. Были произведены расчёты длины стрелы и её прочностной расчет. Были выбраны рассчитаны и выбраны гидроцилиндры для поворота стрелы.
Библиографический список
1. В.Ф. Полетайкин, Е.В. Авдеева. Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальностей 171100 и 170401 всех форм обучения. - Красноярск: СибГТУ, 2002.-28 с.
2. Полетайкин В.Ф., Авдеева Е.В. Погрузочные машины: Учебное пособие для студентов специальности 17.11.00 всех форм обучения. - Красноярск: СибГТУ, 1999. - 201 с. ISBN 5-8173-0048-6
3. Полетайкин В.Ф. Проектирование специальных лесных машин [Текст]: учебное пособие для студентов специальности 170401 всех форм обучения/ В.Ф. Полетайкин. - Красноярск: СибГТУ, 2007.-282 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Виды работ, выполняемых с помощью погрузчиков как самоходных подъёмно-транспортных машин, их назначение и классификация. Виды грузов и применяемых рабочих органов. Обзор конструкций и патентный поиск. Расчёт основных параметров самоходных погрузчиков.
курсовая работа [149,9 K], добавлен 22.01.2013Назначение погрузчика фронтального одноковшового ТО-28А, технические характеристики и параметры погрузчика и его систем, устройство работы рулевого управления. Технологический расчет требований долговечности машины, ее элементов и ресурса машины.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 22.08.2011Расчёт основных параметров пневмоколёсных фронтальных погрузчиков: определение параметров ковша; построение кинематической схемы рычажной системы управления; расчёт элементов гидропривода. Техническая производительность, грузоподъёмность ходовой части.
курсовая работа [13,0 M], добавлен 16.05.2011Кинематические схемы современных погрузчиков. Расчет приводных двигателей. Схема преобразователя напряжений. Расчет основных статических параметров двигателя. Характеристика мехатронной системы в соответствии с требованиями производственной безопасности.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 25.06.2013Определение силы тяги базовой машины. Выбор основных параметров отвала. Тяговый расчет машины при работе с отвалом и ее производительность. Мощность необходимая для работы плужного снегоочистителя. Производительность и мощность цилиндрической щетки.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 20.04.2012Оптимальное распределение показателей надежности между элементами машины. Производственное назначение одноковшового фронтального погрузчика ТО-28А. Коэффициент использования машины. Расчет показателей надежности. Отказы элементов автомобильного крана.
контрольная работа [413,5 K], добавлен 06.01.2013Применение механического оборудования на предприятиях общественного питания. Принципиальная схема протирочной машины МИВП. Описание правила ее эксплуатации. Расчет основных технологических параметров. Конструктивная проработка и компоновка устройства.
курсовая работа [620,7 K], добавлен 08.04.2014Определение параметров машины непрерывного действия. Определение режима работы конвейера. Ленточный конвейер для перемещения сыпучих грузов. Определение погонных нагрузок. Определение параметров приводной станции. Расчет вала приводного барабана.
методичка [173,6 K], добавлен 13.12.2012Исследование видов картофелеочистительных машин. Анализ основных параметров, влияющих на качество очистки, производительность и мощность машины. Технологический расчет конусной картофелеочистительной машины периодического действия и дискового механизма.
контрольная работа [133,8 K], добавлен 11.02.2014Рассмотрение конструктивных параметров узла машины. Расчет размерной цепи. Выбор шлицевого соединения, параметров зубчатых венцов, подшипников, втулки, упорных колец, крышек подшипника, звездочки и параметров шпоночного соединения, крепежных элементов.
контрольная работа [39,3 K], добавлен 26.09.2014