Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема: Погрузчик одноковшовый строительный

Содержание

1. Исходные данные для выполнения курсового проекта

2. Назначение и классификация погрузчиков. Виды работ выполняемых с помощью погрузчиков, виды грузов и применяемых рабочих органов. Обзор конструкций

3. Расчёт основных параметров самоходных погрузчиков

3.1 Расчёт основных параметров базовой машины и технологического оборудования колёсных погрузчиков

3.2 Расчет параметров рабочих органов

4. Разработка технологического оборудования погрузчиков

4.1 Проектирование кинематической схемы технологического оборудования. Построение кинематики рычажного механизма поворота ковша. Расчёт усилий на штоках гидроцилиндров привода поворота ковша

4.3 Расчёт параметров кинематики механизма подъёма стрелы

4.4 Расчеты на прочность

Список используемой литературы

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. Исходные данные для выполнения курсового проекта

Тема: «Погрузчики одноковшовые строительные».

технологический оборудование колёсный погрузчик

Таблица 1 - Исходные данные для проектирования

№ варианта, тип движителя	Грузопоподъемность Q, кН	Номинальный расход в гидроприводе Qном, л/мин	Номинальное давление в гидроприводе Рном, МПа	Скорость движения, км/ч	Статический радиус ведущих колёс RСТ, м.	Вид рабочего оборудования.	Колёсная формула и тип рамы базовой машины
				Vгр	Vнаб	Vmаx
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
8	63	100	14	4,5	4,0	30	0,663	Основной ковш	4 х 4; д

2. Назначение и классификация погрузчиков. Виды работ выполняемых с помощью погрузчиков, виды грузов и применяемых рабочих органов. Обзор конструкций

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.

3. Расчёт основных параметров самоходных погрузчиков

3.1 Расчёт основных параметров базовой машины и технологического оборудования колёсных 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= (0,7…1,3)(5+1,1Qн), т. (1.1)

Gп = 1,1*(5+1,1*6,3) = 13,12т.

2) Вес базового трактора:

Gт=10*[Gп/(1,25…1,35)], кН. (1.2)

Gт = 10*[13,12/1,3] = 100,9 кН.

3) Вес технологического оборудования:

Gо=Gп - Gт, кН, здесь Gп - в кН. (1.3)

Gо = 131,2 - 100,9= 31 кН.

4) База погрузчика:

А=(0,85…1,15)*(1300+700*³v Qн+2),мм, здесь Qн - в тоннах. (1.4)

А = 1,13*(1300+700*³v 6,3 +2) = 3071 мм

Полученное значение А сравниваем с размерами А серийных тракторов, приведённых в приложении А.

Для дальнейших расчётов принимаем базовый трактор К-700, А = 3071.

5) Радиус поворота (внешний):

R=(0,7…1,3)*(3600*³vQн+2),мм. (1.5)

R = 0,83*(3600*³v 6,3+2 ) = 6050 мм.

6) Высота до центра шарнира крепления рабочего органа - ковша:

Н_о=(0,9…1,1)*(1500+1400*³vQн),мм. (1.6)

Н_о = 1,066*(1500+1400*³v 6,3) = 4355 мм.

7) Колея погрузчика:

В₁=А/(1,3…1,5),мм. (1.7)

В₁ = 3071/1,5 = 2047 мм.

8) Дорожный просвет (клиренс):

К=(0,85…1,15)*(50+160*³v Qн+4 ),мм. (1.8)

К = 0,85*(50+160*³v 63+4 ) = 595 мм.

9) Координата Ц.Т. базовой машины (рис.1.7 [1]):

Х_т=(0,6…0,7)*А, мм. (1.9)

Х_т = 0,7*3071 = 2150 мм.

10) Координаты центров тяжести:

Х = А/1,8, мм (1.10)

Х = 3071/1,8 = 1706 мм,

а_г=(0,6…0,95)*А, мм (1.11)

а_г = 0,7*3071 = 2150 мм,

в_о = а_г/2, мм, (1.12)

в_о = 2150/2 = 1075 мм.

11) Статические нагрузки:

Статические нагрузки порожнего погрузчика:

На передний мост

R_п=G_п*[1-(Х/А)], кН, (1.13)

R_п=97,4*[1-(1589/2860)] = 43,3 кН,

На задний мост

R_з=G_п*(Х/А), кН, (1.14)

R_з=97,4*(1589/2860) = 54,1 кН,

Статические нагрузки нагруженной машины:

На передний мост

R_пг=G_п*(1-Х/А)+Q_н * (1+а_г/А), кН, (1.15)

R_пг=97,4*(1-1589/2860)+35*(1+2002/2860) = 103 кН,

На задний мост

R_зг=G_п*(Х/А) - Q_н* (а_г/А), кН, (1.16)

R_зг=97,4*(1589/2860) - 35*(2002/2860) = 29,6 кН.

По значениям R_пг и R_зг подбираем пневматические шины. Характеристики пневматических шин приведены в таблице 2 и 3.

Таблица 2 - Пневматические шины 260-508

Обозначение шины	Норма слоиности	Тип рисунка	Максимальная нагрузка и давление в шине соответствующее этой нагрузке	Максимально допустимая скорость, км/ч
			нагрузка, кгс	давление, кгс/см2
260-508	10	У	1550	4,5	85

Таблица 3 - Характеристики пневматических шин 1300*530-533

Обозначение шины	Наружный диаметр, мм	Ширина профиля без нагрузки, мм	Статический радиус, мм	Вес шины, кгс
260-508	10288	260	4884	60

12) Загруженность мостов колёсной машины характеризуется коэффициентом распределения веса:

к_p=R_п/R_з=(А/Х)-1 (1.17)

к_p = 58,3/72,8=(3050/1694) -1=0,8.

Для порожней машины рекомендуется принимать значения коэффициентов к_p равными 0,67 - 0,82.

3.2 Расчет параметров рабочих органов.

1) Вылет рабочего органа (захвата лесопогрузчика или кромки ковша строительного погрузчика) L определяется по формуле (1.29) [1]:

L=(B_т/2)+?b, мм (1.18)

где В_т - 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 150 - 200 мм.

L=(2400/2)+150 = 1350 мм

2) Определение напорного усилия по мощности двигателя,

кН,

где - максимальная мощность двигателя, (кВт)

- коэффициент сопротивления колесной машины, ,

- коэффициент буксования колесной машины, ,

- КПД трансмиссии, ,

- скорость рабочего хода машины, м/с

- максимальное необходимое напорное усилие.

Необходимое максимальное напорное усилие Т_max определяем по величине удельного напорного усилия q_т, приведённого в таблице 1.7 [1]:

Т_max = Вк*q_т, кН (1.19)

где Вк - ширина ковша; ширину ковша можно принимать по аналогии с существующими конструкциями отечественных погрузчиков (табл. 1.6 [1]). Принимаем Вк = 2440 мм = 244см;

q_т - удельное напорное усилие на кромке ковша; принимаем из таблицы 1.7 [1]. q_т = 0,3 кН;

Т_max=244*0,3 = 73,2 кН.

Наименьшее из расчетных усилий принимаем за максимальное значение напорного усилия

3) Определяем необходимое напорное усилие по условиям сцепления (Т_сц) движителя с поверхностью пути:

Т_сц = G_п*ц, кН (1.20)

где ц - коэффициент сцепления 0,6 - 0,8;

Т_сц = 97,4*0,7 = 68,2, кН

4) Выглубляющее усилие N_в, развиваемое гидроцилиндрами поворота ковша:

N_в=q_н*Вк,кН (1.21)

где q_н - удельное выглубляющее усилие, приведена в таблице 1.7 [1], q_н = 0,25 кН/см;

N_в= 0,25*244 = 61 кН.

5) Углы запрокидывания ковша или захвата в нижнем положении - г_з и разгрузки в верхнем - г_р (рис.1.4) принимаем в соответствии с рекомендациями на с.33…34 [1].

Принимаем: г_з = 45⁰ и г_р = 50⁰

6) Определяем значение скорости рабочего хода погрузчика по формуле:

V_p=(0.377*n_дв*г_к)/i,км/ч (1.22)

где n_дв - число оборотов вала двигателя, об/мин;

г_к - динамический радиус пневматических шин, мм;

i - число ведущих колёс.

г_к=[(2*d_ш+D_ш)*Є_ш]/4, мм (1.23)

где d_ш - ширина профиля шины;

D_ш - диаметр обода;

Є_ш - коэффициент деформации шины, равный 0,93;

г_к = [(2*260+1028)*0,93]/4 = 599 мм,

V_p = (0.377*1700*665)/4 = 4,5 км/ч

Расчёт параметров рабочих органов колёсных машин выполняются в соответствии с разделом 1.4 [1].

Определяем номинальную ёмкость двухчелюстного ковша. V_в. м³ .

V= (3.18)

е_р - расчетный коэффициент наполнения ковша е=1,25

г_c - средний объемный вес сыпучих материалов г_c=16 кН/м³

V=1,75 м (3.19)

Расчёт радиуса поворота ковша Ro производится по формуле:

Ro= (3.20)

где V-номинальная емкость ковша

- относительная длина днища ковша, равная 1,4 - 1,5

- относительная длина задней стенки, равная 1,1 - 1,2

- относительная высота козырька, равная 0,12 - 0,14

- относительный радиус сопряжения днища и задней стенки,

равный 0,35 - 0,4

- угол между задней стенкой и днищем ковша. =50⁰

В_в - внутренняя ширина ковша, принимается равной следу базового

трактора. В_в=2440 мм.

R==

0,615 м.

Угол наклона е_о=75^о в_о=70^о

Угол установки козырька в_к=90^о

Ширина полосы d =(0,1-0,15)Н=0,125*1570=190мм;

Высота отвала без козырька Н= мм;

Высота козырька мм;

Радиус кривизны R_б=Н=1570 мм;

Высота шарнира крепления ковша к стреле мм

4 Проектирование технологического оборудования погрузчиков

4.1 Расчёт параметров и построение кинематической схемы механизма поворота ковша

Расчёт параметров и построение кинематической схемы механизма поворота ковша производим в соответствии с разделом 2.1 [1]. Размеры рычажной системы и гидроцилиндра привода должны обеспечить не только поворот ковша, 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 (2.1)

Нс = 0,4*3865 = 1546 мм.

2) Определяем вылет рабочего органа L - расстояние от передних выступающих частей базового трактора до режущей кромки ковша при наибольшей высоте разгрузки:

L = (В_т/2) +?b, мм (2.2)

где ?b - расстояние между погрузчиком и транспортным средством при разгрузке, ?b=150…200 мм;

L = (2400/2) +150 = 1350 мм.

3) Определяем расстояние от оси шарнира крепления стрелы до наиболее выступающей части базового шасси:

l_в = (0,7…0,8)L, мм (2.3)

l_в = 0,75*1350 = 1012 мм

4) Определяем длину стрелы:

l_c = v(L - R₀*cosе + l_B)² + (H₀ + R₀*sinе - H_c)², м (2.4)

где е - угол наклона радиуса поворота ковша, е = 50⁰;

l_c = v(1350 - 615*cos50⁰ + 1012)² + (3865 + 615*sin50⁰ - 1546)² = 3361 мм.

5) Определяем размеры рычажной системы механизма поворота ковша:

l_ш = (0,48…0,5) l_с, мм; (2.5)

l_ш = 0,5*3361 = 1681 мм,

а = (0,11…0,12) l_с, мм; (2.6)

а = 0,11*3361 = 370 мм,

в = (0,22…0,24) l_с; (2.7)

в = 0,23*3361 = 773 мм,

с = (0,27…0,29) l_с; (2.8)

с = 0,28*3361 = 941 мм,

р = (0,13…0,14) l_с. (2.9)

р = 0,13*3361 = 437 мм,

?=(0,125…0,135)*R₀,мм; (2.10)

? = 0,13*615 = 80 мм;

6) Определяем ход поршня:

S=S₂ - S₁, мм; (2.11)

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 = 1692,5 - 1115,25 = 577 мм;

Полученное значение S сравниваем со стандартными значениями по таблице 2.2 [2] и округляем до ближайшего: S = 577 мм;

4.2 Расчёт усилий на штоках гидроцилиндров привода поворота ковша

1) Усилие на штоках гидроцилиндров привода поворота ковша определяем по формуле:

Рк=Sк=к^.(N_в ^. i_п + G_к.гр ^. i_к)/Z_к, кН (2.12)

где к = 1,25 - коэффициент запаса, учитывающий потери;

N_в - выглубляющее усилие.

При этом следует принимать: Z_к = 2 - число цилиндров привода,

Определяем вес ковша с грузом:

G_к.гр=Q_н+G_н, т (2.13)

где Q_н - номинальная грузоподъёмность погрузчика;

G_н - вес самого ковша.

Определяем вес ковша по формуле:

G_к=(0,2…0,35)^.Q_н, т (2.14)

G_к = 0,25 ^. 3,5 = 0,875 т,

G_к.гр = 3,5+ 0,875 = 4,375 т,

Определяем мгновенные передаточные отношения механизмов:

а) Поворота для выглубляющего усилия:

,м (2.15)

б) Для веса ковша:

,м (2.16)

где l₆…l₁₁ - размеры элементов рычажного механизма поворота ковша.

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 = R_ч = 0,615 м;

l₇ = p = 0,437 м;

l₈ = c = 0,941 м;

l₉ = в = 0,773 м;

l₁₁ = l₆/2 = 0,308 м;

Рк = Sк = 1,25 (61 1,71 + 43,75 0,858)/2 =88,7кН/м.

3) Выбор гидроцилиндров поворота ковша

По усилию на штоках гидроцилиндров определяем их диаметр и основные размеры по ОСТ22-1417-79.

Определяем диаметр гидроцилиндра, D_ц

D_ц = v4P_k/1000P_ном*р*Ю_ц , мм (2.17)

где Ю_ц - КПД гидроцилиндра, Ю_ц=0,9 - 0,97;

D_ц=v4*88700/14*3,14*0,97 = 87,9 мм.

Проектом принимается диаметр цилиндра-D_ц = 100 мм и ход поршня-L = 710 мм.

По полученному значению диаметра и ход штока принимаем гидроцилиндр, по ОСТ22-1417-79.Основные размеры гидроцилиндра сводим в таблицу.

Таблица 7 Основные размеры гидроцилиндра. мм

D	d, мм при ц=1.6	D1	d1	d2	b	rmax	lmin
100	63	114	М33х2	40	40	50	50

4) Усилие в тягах d - S_т можно определить из уравнения равновесия коромысла относительно точки О (рис.2.4)

М_о = 0; S_т = Р_к;

Р_к* l₉ - S_т* l₈ = 0;

S_т=Р_к*l₉/l₈=88,7*0,773/0,941=72,9кН/м. (2.18)

4.3 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 4 - 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
1150	3568	107	3361	1,16	1,69	29	0,04	480	0,8 м	800

1) Начальный угол наклона стрелы F_нач определяется по известным размерам Н_с и l_с (рисунок 2). При этом конец стрелы (т. А) совмещается с поверхностью пути. Общий угол поворота стрелы F90.

F_нач= arcsin (Н_с/l_с), град, (2.19)

F_нач = arcsin (1546/3361) = 27,4⁰;

2) Масса подвижных частей рабочего оборудования М₁, приведённая к центру тяжести груза Q_н, определяется по формуле:

М₁=(1000*в_о*G_о)/(q*а_г),кг, (2.20)

здесь G_о - вес технологического оборудования, кН.

Размеры в_о, а_г - рис. 1.7, 1.8 [1].

М₁ = (1000*1,073*22,5)/(9,81*2,145) = 1150 кг,

3) Масса груза:

М₂=(1000*Q_н)/q,кг, (2.21)

Q_н - по заданию на курсовой проект, кН.

М₂ = (1000*35)/9,81 = 3568 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 = 80;

758085;

L₁=0,23*l_c=0,23*3361= 0,773 м; (2.22)

L₁ - 0,15 L₁ L₁ + 0,15;

0,67 0,773 0,97;

Принимаем: L₁ = 0,8 м;

S₁ = 1,16 м;

S₂ = 1,69 м;

S = 0,53 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 (2.23)

7) Определить начальное значение угла G₃ - (2.10) [1].

G₃=arcсos[c²+(L₁)²-(S₁)²]/(2C*L₁)], град, (2.24)

С=(0,8)²+(1,16)²-2*0,8*1,16*cos80 =1,29 м.

G₃=arcсos[(1,062)²+(0,8)²-(1,16)²]/(2*1,29*0,8) =78.

8) Определить угол между линией О₁D и осью Х

F₁=F_нач+G₃, (2.25)

F₁ = 29+ 78=107.

9) Текущее значение угла G₃, увеличивающееся при вращении стрелы,

В₁=F₁-F_нач+F=G₃+F, (2.26)

Значение F_нач 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).

10) Вычисление промежуточных размеров гидроцилиндра привода (2.12) [1]. Все дальнейшие действия по решению задачи на min-max выполняется в соответствии с [1].

, м (2.27)

где L - расстояние от оси вращения стрелы до точки крепления штока

гидроцилиндра к стреле, L₁ = 0,8 м.

с - расстояние от оси поворота гидроцилиндра до оси поворота

стрелы, с=1,29 м.

В_i - текущее значение угла поворота стрелы соответствующее

её положению в плоскости, см. п. 9

= 1,37 м.

Остальные результаты расчетов перемещения штока гидроцилиндра

сводим в таблицу 5

Таблица 5 - Расчеты перемещения штока гидроцилиндра

№	Вi	Si
1	78	1,37
2	88	1,49
3	98	1,61
4	108	1,72
5	118	1,81
6	128	1,89
7	138	1,96
8	148	2,01
9	158	2,05

11) Усилие на штоках гидроцилиндров подъёма стрелы с грузом:

P = (l₁* F₂ + G * L * cosF)/L₁*1-((L₁²+S²-c²)/2*S₁*L₁), кН, (2.28)

где F = - F_нач + F;

I₁ - момент инерции масс относительно оси вращения стрелы.

I₁ = (M₁ + M₂)*L²/1000, кг*м/с (2.29)

I₁ = (1150 + 3568)*3,36²/1000 = 53,3 кг*м/с

где G-сила тяжести груза и подвижных частей рабочего оборудования.

G = (М₁ + М₂)*g/1000, кН (2.30)

G = (1529 + 3568)*9,81/1000 = 50 кН.

Таблица 6 - Расчет усилия на штоке гидроцилиндра подъёма стрелы

№	F, град.	P,кН.
1	-19	429
2	-9	460
3	1	477
4	11	480
5	21	469
6	31	443
7	41	405
8	51	354
9	61	292

12) Выбор гидроцилиндров подъёма стрелы

По усилию на штоках гидроцилиндров определяем их диаметр и основные размеры по ОСТ22-1417-79.

Определяем диаметр гидроцилиндра. D_ц

D_ц = v4P_k/P_ном*р*Ю_ц , мм (2.31)

где Ю_ц - КПД гидроцилиндра, Ю_ц=0,9 - 0,97

D_ц=v4*480000/20*3,14*0,97 = 177,5 мм.

Проектом принимается диаметр цилиндра-D_ц = 180 мм и ход поршня-L = 800 мм.

По полученному значению диаметра и ход штока принимаем гидроцилиндр, по ОСТ22-1417-79.Основные размеры гидроцилиндра сводим в таблицу.

Таблица 7 Основные размеры гидроцилиндра. мм

D	d, мм при ц=1.6	D1	d1	d2	b	rmax	lmin
180	100	203	М48х2	70	70	80	80

4.4 Расчеты прочность

1)Расчет коромысла на изгиб

кН.



кН^.м

кН.

кН.

Толщина листа, из которого изготавливается коромысло

,

где K - коэффициент запаса прочности, 1,5

м

Округляем до ближайшего стандартного значения 22мм

2)Расчет тяги на растяжение

м²

Условие прочности выполняется.

Список использованной литературы

1. Технология и оборудование садово-паркового и ландшафтного строительства. Подъёмо-транспортные и погрузочные машины. Погрузчики одноковшовые строительные и лесопогрузчики фронтальные: Методическое указание 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 171100 всех форм обучения и учащихся техникумов и колледжей. - Красноярск: СибГТУ, 2001. - 201 с.

Размещено на Allbest.ru