Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Обзор основных конструкций плужных снегоочистителей

2. Определение основных параметров отвала

3. Тяговый расчет снегоочистителя

4. Расчет на прочность деталей подвески рабочего оборудования

Заключение

Список используемых источников



Введение

Строительное, дорожное, коммунальное и мелиоративное машиностроение является важной отраслью народного хозяйства страны.

При изучении данного курсового проекта студенты получают основные сведения о технологических процессах, изучают классификацию дорожных машин, их принципиальные схемы, кинематики привода, конструктивные решения отечественных и зарубежных машин, вопросы теории прочностного расчета, методики выбора типа машины для конкретных условий производства и расчета технологических параметров машин с применением ЭВМ, а также рационального их использования в конкретных условиях эксплуатации с соблюдением правил техники безопасности.



1. Обзор основных конструкций плужных снегоочистителей

Плужные снегоочистители, основным рабочим органом которых является снежный плуг, предназначены для очистки дорог от снега, прокладки снегозащитных траншей и колонных путей. По назначению и способу агрегатирования их подразделяют на автомобильные плужные и тракторные плужные. привод плужный снегоочиститель подвеска

Автомобильные плужные снегоочистители представляют собой навесное оборудование к грузовым автомобилям и автотягачам грузоподъемностью 3-10 т, монтируют их и на некоторых авто грейдерах и специальных шасси. Автомобильные плужные снегоочистители применяют преимущественно при регулярном (патрульном) содержании дорог. Они характеризуются большой рабочей скоростью (св. 25 км/ч) при толщине снежного покрова до 0,3 м плотностью до 0,35 г/см³. Дальность отбрасывания снега достигает 12 м.

Рисунок 1 - Виды плужных снегоочистителей: а одноотвальный; б одноотвальный с боковым крылом; в двухотвальный; г - двухотвальный с боковыми крыльями.

Тракторные плужные снегоочистители, как и автомобильные, представляют собой навесное оборудование для трактора класса 30-150 кН. Они предназначены для расчистки снежных отложений плотностью до 0,5 г/см³ и могут пробивать колонные пути для транспорта в снежных отложениях высотой до 1,4 м, работают со скоростью, не превышающей 20 км/ч. По типу рабочего органа плужные снегоочистители разделяют (рисунок 1) на одноотвальные, одноотвальные с боковым крылом, двухотвальные, двухотвальные с боковыми крыльями. Одноотвальный снегоочиститель может быть поворотным и неповоротным.

Рабочий орган плужного снегоочистителя (рисунок 2) состоит из ножа 2, отвальной поверхности 1 опорного устройства 3, элементов подвески и управления 4.

Рис. 2 Рабочий орган плужного двухотвального снегоочистителя: а вид сбоку; б вид сверху

При работе отвал опирается на лыжи или ролики, которые регулируются по высоте и позволяют обеспечить необходимый зазор между ножом отвала снежного плуга и дорожным покрытием, а также передать на дорожное покрытие часть массы отвала.

Для предотвращения поломки рабочего органа и базовой машины при контакте ножа с непреодолимым препятствием при меняют различные по конструкции предохранительные устройства. Широко используют предохранительные устройства, основным элементом которых является амортизатор со штоком, удерживаемым в определенном положении пружинами, и коническим фикса тором, рассчитанным на заданное усилие (рисунок 3).

Рисунок 3 Амортизатор: 1 шток; 2 тарелка; 3 конус фиксатора; 4 пружина фиксатора; 5 -пружина амортизатора; 6 цилиндр; 7 - поршень.

Предохранительное устройство (рисунок 4) состоит из амортизаторов 1 верхней неподвижной части 2 и двух нижних подвижных секций 4, которые шарнирно крепятся к неподвижной при помощи соединительных рычагов 3.

Каждая нижняя секция вместе с соединительными рычагами образует плоский четырехзвенный механизм, позволяющий ей совершать поступательное движение. В результате такого движения между полотном дороги и режущей кромкой нижней секции образуется дорожный просвет К , максимальное значение которого определяется конструктивными параметрами предохранительного устройства.

При встрече подвижной секции с препятствием, преодоление которого требует превышения усилия, на которое отрегулирован фиксатор амортизатора, конус фиксатора выходит из сцепления с тарелкой амортизатора. Тогда подвижная секция начинает подниматься и одно временно отключает шток амортизатора, сжимая пружины, воспринимающие силу удара секции. После прохождения препятствия шток под действием амортизатора приходит в исходное положение, а фиксатор под действием пружины входит снова в сцепление с тарелкой амортизатора. В рабочем состоянии подвижная секция удерживается собственным весом и пружинным амортизатором.

Известны предохранительные устройства, принцип действия которых основан на повороте рабочего органа вокруг горизонталь ной оси. Основными направлениями развития конструкций плуж ных снегоочистителей являются совершенствование рабочего органа для повышения его коэффициента полезного действия; совершенствование предохранительного устройства для снижения динамических нагрузок на конструкцию машины и облегчения рабочего органа; создание специальных шасси на базе серийно выпускаемых узлов автомобилей и тракторов.

Рисунок 4 Предохранительное устройство снегоочистителя

Важнейшим эле ментом рабочего оборудования плужного снегоочистителя и особенно снегоочистителя скоростного типа является отвал снежного плуга, геометрическая форма которого обычно определяет главные эксплуатационные показатели снегоочистителя: тяговое усилие, дальность отбрасывания снега, потребляемую мощность и производительность.

Эффективность работы быстроходного отвала оценивается дальностью отбрасывания снега. На дальность отбрасывания снега влияют размеры частиц снега, их объемная масса, сопротивление воздуха, взаимодействие частиц снега и т. д. Обычно для определения дальности отбрасывания снега рассматривают движение изолированной частицы снега в безвоздушном пространстве.

Рисунок 5 - Классификация снегоочистителей



2. Определение основных параметров отвала

Считая, что частица снега движется относительно поверхности отвала со скоростью и полагая, что направление оси х совпадает с направлением движения машины, получаем следующие проекции относительной скорости на оси координат (рисунок 6):

Очевидно, что вектор скорости:

Проекции абсолютной скорости частицы получим, принимая допущение, что относительная скорость частицы равна постоянной скорости отвала v_м, движущегося по горизонтальной поверхности дороги:

Абсолютная скорость движения частиц (м/с) без учета потери скорости при движении по от валу:



Где v_м скорость отвала, м/с;

а угол выброса частицы (угол между вектором скорости снежной частицы при сходе с отвала и горизонтальной плоскостью);

направляющий угол (угол между проекцией вектора скорости снежной частицы при сходе с отвала на горизонтальную плоскость и направлением движения плуга).

Рисунок 6 Схема разложения скорости частицы снега при движении по отвалу

Теоретическая максимально возможная дальность отбрасывания снега

g ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с²;



коэффициент дальности.

Очевидно, что наибольшее значение теоретической дальности будет при

К_д = 1, что соответствует б = 45° и в = 90°.

Таким образом, при проектировании отвала быстроходной машины следует стремиться к обеспечению этих условий.

Очевидно, что углы б и в зависят от формы рабочей поверхности отвала и его параметров.

Основные параметры отвала для одноотвального плуга скоростного снегоочистителя определяют с учетом рекомендаций Д. А. Шалмана.

Ниже приводятся обозначения угловых параметров для поверхности конического отвала с нижней образующей, расположенной в горизонтальной плоскости (рисунок 7):

ц₀ угол резания угол, образованный касательной плоскостью к нижней образующей конуса отвала и горизонтальной плоскостью;

м₀ угол, образованный линиями пересечения плоскости нормальной оси конуса с касательной плоскостью к нижней образующей конуса отвала и с горизонтальной плоскостью;

ш_о угол захвата угол между нижней образующей конуса отвала и направлением движения отвала;

е угол наклона верхней образующей конуса отвала к горизонту;

ц угол, образованный линиями пересечения плоскости нормальной верхней образующей конуса отвала с касательной плоскостью к этой образующей отвала и с горизонтальной плоскостью;

м угол, образованный линиями пересечения плоскости нормальной оси конуса с касательной плоскостью к верх ней образующей отвала и с горизонтальной плоскостью;

ш угол между верхней образующей и направлением движения отвала в развертке поверхности отвала на горизонтальную плоскость;

д угол при вершине конуса;

г угол между проекцией верхней образующей конуса от вала на горизонтальную плоскость и направлением движения отвала. При определении параметров обычно задаются некоторыми исходными величинами, к которым относят ширину захвата В. высоту убираемого снежного слоя Н_с.

Рисунок 7 Угловые параметры отвала

Основным условием выбора угловых параметров отвала является получение значения коэффициента дальности К_д, близ кого к единице. Кроме того, задаются углом резания ц₀ и углом наклона верхней образующей конуса отвала к горизонту е, а учитывая небольшую разницу в значениях углов (ц₀ и м₀, принимают для расчета м₀ = ц₀.

Угол ц определяют по приближенной формуле ц = 115^є+ е,

ц = 115^є+ 20є = 135є;

Руководствуясь формулой

м = 187 -1,1е - 0,0063ц(166-е),

определяют угол м.

м = 187 1,1•20 - 0,0063•135•(166-20) ? 40є,

Угол д находят из уравнения:

а = sinе•sinм = 0.234; b = cosм + cosм_o = 1.47.

д = 63є.

По значениям м₀, м и д определяют уточненное значение угла ц:

Рекомендуется принимать угол захвата 110° < ш_о < 120°.

ш_о = 110є.

Углы г и ш можно определить из следующих выражений:



Значения углов б и в, близкие к оптимальным, получают по формулам, отражающим взаимосвязь угловых параметров отвала:

в = 67є30'.

Определение геометрических параметров отвала.

Высоту передней части отвала Н принимают на 0,3-0,4 м больше максимально заданной высоты убираемого снежного слоя Н_с. Высоту задней части отвала Н вычисляют по формуле

Радиусы оснований усеченного конуса г₀ и К₀ в сечениях, проходящих через крайние точки верхней образующей отвала,



Радиусы оснований усеченного конуса в сечениях, про ходящих через крайние точки нижней образующей отвала,

Действительное значение угла резания ц₀ можно получить яз выражения

Фактическая дальность отбрасывания снега:

По данным ВНИИземмаша, при безветренной погоде коэффициент

К' = 0,5-0,75.

3. Тяговый расчет снегоочистителя

Общее сопротивление, возникающее во время работы плужного снегоочистителя:



где Wт сопротивление перемещению снегоочистителя, Н;

W_р сопротивление снега резанию, Н;

W_пер сопротивление перемещению снега по поверх ностиотвала, Н;

W_отб сопротивление, возникающее при отбрасывании снега, Н;

W_пр сопротивление перемещению призмы волочения, Н.

Сопротивление перемещению снегоочистителя

где m_пл масса плуга, опирающегося на дорогу, кг;

m_м масса машины, кг;

м₁ коэффициент трения металла о снег; при температуре воздуха до -10 °С м₁ для свежего сухого снега равен 0,12, уплотненного снега 0,15, для фирнового сухого снега 0,20;

f коэффициент сопротивления перекатыванию;

g ускорение свободного падения, м/с²;

i максимальный продольный уклон дороги.

Сопротивление снега резанию

где к₀ коэффициент сопротивления резанию, Н/м²;

В ширина захвата от валом, м;

Н_с толщина срезаемого слоя снега, м.

Сопротивление снега при его перемещении по поверхности отвала



угол трения снега о поверхность отвала,

Сопротивление, возникающее при отбрасывании снега,

Сопротивление перемещению призмы волочения

Проведенные исследования плужных снегоочистителей показали, что подъем снега по поверхности отвала начинается в диапазоне скоростей снегоочистителя 15-20 км/ч, начало отбрасывания снега с верхней кромки -- примерно со скоростью 25 км/ч и интенсивный отброс со скоростью 30 км/ч.

При патрульной снегоочистке дорог и аэродромов (v_м > 20 км/ч) перед отвалом не успевает образоваться заметная призма волочения, поэтому сопротивление можно не учитывать.

Таким образом, суммарное сопротивление передвижению снегоочистителя

Общее сопротивление W, возникающее во время работы снегоочистителя, не должно превышать тягового усилия снегоочистителя по сцепному весу:



где G_сц сцепной вес снегоочистителя;

коэффициент сцепления колеса базового шасси со снежной поверхностью;

Мощность (кВт), необходимая для работы плужного снегоочистителя:

Мощность двигателя базовой машины КамАЗ-43225 - 155 кВт, следовательно, запас по мощности достаточный.

4. Расчет на прочность деталей подвески рабочего оборудования

Расчет проводим для элементов механизма подъема тяговой рамы соединительного пальца штока гидроцилиндра с тяговой рамой и резьбового соединения крепления отвала к раме.

Определение усилий в гидроцилиндрах подвески отвала

Усилия, действующие на гидроцилиндры отвала равно

где: количество гидроцилиндров;

вес отвала, ;

сила трения снега о отвал



где: коэффициент трения снега о металл, /2/

вес призмы волочения;

где: угол естественного откоса снега в призме волочения,

расчетная высота призмы волочения

, (22)

_P плотность снега в разрыхленном состоянии

где: плотность снега,

коэффициент разрыхления снега, ;



Расчет гидросистемы плужного снегоочистителя

Рисунок 8 Расчетная схема гидросистемы плужного снегоочистителя

На плужном снегоочистителе используются гидроцилиндры с односторонним штоком. Диаметр гидроцилиндра определяется по формулам

где:

заданное усилие на штоке гидроцилиндра, Н;

перепад давления на гидроцилиндре, принимаем

механический КПД гидроцилиндра,

По ГОСТ 12447-80 принимаем диаметр штока гидроцилиндра d = 28 мм,

Диаметр поршня гидроцилиндра D = 40 мм.

Расчет болтов крепления отвала к раме.

Определяем диаметр болтов крепления отвала к толкающей раме, расчет ведем на срез, при условии - число болтов равно 4:

Рисунок 9 - Расчетная схема

где F_ср = 274,6 кН - усилие, срезающее болт;

m = 4 - количество болтов;

[_cр] = 0,4_т = 0,4300 = 120МПа - допускаемое напряжение при срезе

Принимаем болты крепления отвала диаметром 20 мм

Расчет пальца гидроцилиндра на срез

Условия нагружения пальцев подобно условиям нагружения болтов, поставленных без зазора. Поэтому для пальцев остаются справедливыми расчетные формулы, которые определяют прочность по напряжениям среза. При расчетах пальцевых соединений, нагруженных силой в плоскости стыка, допускают, что нагрузка распространяется равномерно между всеми пальцами, силы трения не учитываются.

Рисунок 10 Расчетные положения пальца

Условия прочности по напряжениям среза

где Р внешняя нагрузка,

d диаметр пальца,

i число плоскостей среза.

Заключение

При выполнении курсового проекта по СДМ были закреплены знания, полученные за прошедший период обучения в таких дисциплинах как: теоретическая механика, сопротивление материалов, материаловеденье.

Целью данного проекта является проектирование плужного снегоочистителя, который состоит как из стандартных (двигатель, болты, подшипники и т.д.) деталей, так и из деталей, форма и размеры которых определяются на основе конструктивных, технологических, экономических и других нормативов.

В ходе решения, поставленная передо мной задач, была основана методика выбора элементов, гидросистемы, получены навыки проектирования, позволяющие обеспечить необходимый технический уровень, надёжность и долгий срок службы машины.

Опыт и навыки, полученные в ходе выполнения курсового проекта, будут востребованы при выполнении дипломного проекта.



Список используемых источников

1.Борисов В. В. Системы удаления снега / В. В. Борисов; В. В. Борисов // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2014. N 3. С. 50-51.

2.Справочник конструктора дорожных машин. Под ред. Бородачева И.П. и др., 2-е изд. М.: Машиностроение, 1973 - 504с.

3.Баловнев В.И., Ермилов А.Б. Дорожно-строительные машины и комплексы. Учеб. пособие. Москва, 1988-384с.

4.Орлов П.И. Основы конструирования. Справочно-методическое пособие. В 2-х кн.-3-е изд. М.: Машиностроение, 1988 - 584с.

5.Хархута Н.Я., Капустин М.И., Семенов В.П., Эвентов И.М. Дорожные машины. Теория , конструкция и расчет. Учебник для вузов. Изд. 2-е. М., "Машиностроение", 1976,472 с., ил.

6.Щемелев А.М. Конструкция, расчет, технология производства работ, экономика. Могилев 2000. (Электронный вариант)

Размещено на Allbest.ru