Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Министерство образования и науки РФ
ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»
Факультет: Механический
Курсовой проект
Тема: Погрузчик одноковшовый строительный
Выполнил: студент гр. 95-1
Николаев С.В.
_______________
(подпись)
Проверил: Колесников П.Г.
_______________
(оценка, дата)
____________________
(подпись)
Красноярск 2013 г.
Содержание
[1] [2] Кафедра: ТМП [3] Введение [4] 1. Исходные данные [5] Таблица 1 Исходные данные для проектирования
[6] [7] погрузчиков [8] Ширина профиля без нагрузки, мм [9] 3. Разработка технологического оборудования погрузчиков |
Самоходные погрузчики нашли широкое распространение в различных отраслях строительства, горной и лесной промышленности, промышленности строительных материалов, сельском и лесном хозяйстве. Универсальность и приспособленность к тяжелым условиям позволяют применять их на погрузочно-разгрузочных, землеройно-транспортных, монтажных, штабелевочных и других видах работ. Для этих целей они комплектуются набором сменных рабочих органов: ковш для погрузки сыпучих материалов; уменьшенный ковш для погрузки тяжелых 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.
Тема: «Погрузчики одноковшовые строительные».
№ 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 |
20k |
63 |
160 |
17.5 |
5.0 |
4.5 |
45 |
0.664 |
ковш увелич |
4 х 4; д |
2.1 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)
Gп = 0,7*(5+1,1*6,3) = 9,3 т.
2) Вес базового трактора:
Gт=10*[Gп/(1,25…1,35)], кН. (2)
Gт = 10*[9,3/1,3] = 71,5 кН.
3) Вес технологического оборудования:
Gо=Gп Gт, кН, здесь Gп в кН. (3)
Gо = 93 71,5 = 21,5 кН.
4) База погрузчика:
_____
А=(0,85…1,15)*(1300+700*3√ Qн+2),мм, здесь Qн в тоннах. (4)
______
А = 0,95*(1300+700*3√ 6,3 +2) = 2581 мм
Полученное значение А сравниваем с размерами А серийных тракторов, приведённых в приложении А.
Для дальнейших расчётов принимаем базовый трактор K-700, А = 3050.
5) Радиус поворота (внешний):
______
R=(0,7…1,3)*(3600*3√Qн+2),мм. (5)
______
R = 0,81*(3600*3√ 6,3+2 ) = 5903 мм.
6) Высота до центра шарнира крепления рабочего органа ковша:
__
Но=(0,9…1,1)*(1500+1400*3√Qн),мм. (6)
___
Но = 0,9*(1500+1400*3√ 6,3) = 3350 мм.
7) Колея погрузчика:
В1=А/(1,3…1,5),мм. (7)
В1 = 3050/1,5 = 2033 мм.
8) Дорожный просвет (клиренс):
______
К=(0,85…1,15)*(50+160*3√ Qн+4 ),мм. (8)
_____
К = 0,85*(50+160*3√ 63+4 ) = 594 мм.
9) Координата Ц.Т. базовой машины (рис.1.7 [1]):
Хт=(0,6…0,7)*А, мм. (9)
Хт = 0,7*3050 = 2135 мм.
10) Координаты центров тяжести:
Х = А/1,8, мм (10)
Х = 3050/1,8 = 1694 мм,
аг=(0,6…0,95)*А, мм (11)
аг = 0,8*3050 = 2440 мм,
во = аг/2, мм, (12)
во = 2440/2 = 1220 мм.
11) Статические нагрузки:
Статические нагрузки порожнего погрузчика:
На передний мост Rп=Gп*[1-(Х/А)], кН, (13)
Rп=93*[1-(1694/3050)] = 42 кН,
На задний мост Rз=Gп*(Х/А), кН, (14)
Rз=93*(1694/3050) = 52 кН,
Статические нагрузки нагруженной машины:
На передний мост Rпг=Gп*(1-Х/А)+Qн * (1+аг/А), кН, (15)
Rпг=93*(1-1694/3050)+63*(1+2440/3050) = 155 кН,
На задний мост Rзг=Gп*(Х/А) - Qн* (аг/А), кН, (16)
Rзг=93*(1694/3050) 63*(2440/3050) = 42 кН.
По значениям Rпг и Rзг 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 260-508
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:
кp=Rп/Rз=(А/Х)-1 (17)
кp = 42/52=(3050/1694) -1=0,8.
Для порожней машины рекомендуется принимать значения коэффициентов кp равными 0,67 0,82.
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 (18)
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 150 200 мм.
L=(2033/2)+150 = 1166 мм
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 Тmax определяем по величине удельного напорного усилия qт, приведённого в таблице 1.7 [1]:
Тmax = Вк*qт, кН (19)
где Вк ширина ковша; ширину ковша можно принимать по аналогии с существующими конструкциями отечественных погрузчиков (табл. 1.6 [1]).
qт удельное напорное усилие на кромке ковша; принимаем из таблицы 1.7 [1].
Тmax=280*0,25 = 70 кН.
Наименьшее из расчетных усилий принимаем за максимальное значение напорного усилия
3) Определяем необходимое напорное усилие по условиям сцепления (Тсц) движителя с поверхностью пути:
Тсц = Gп*φ, кН (20)
где φ коэффициент сцепления 0,6 0,8;
Тсц = 93*0,7 = 65 кН
4) Выглубляющее усилие Nв, развиваемое гидроцилиндрами поворота ковша:
Nв=qн*Вк,кН (21)
где qн удельное выглубляющее усилие, приведена в таблице 1.7 [1],
Nв= 0,25*280 = 70 кН.
5) Углы запрокидывания ковша или захвата в нижнем положении γз и разгрузки в верхнем γр (рис.1.4) принимаем в соответствии с рекомендациями на с.33…34 [1].
Принимаем: γз = 450 и γр = 500
6) Определяем значение скорости рабочего хода погрузчика по формуле:
Vp=(0.377*nдв*гк)/i,км/ч (22)
где nдв число оборотов вала двигателя, об/мин;
гк динамический радиус пневматических шин, мм;
i число ведущих колёс.
гк=[(2*dш+Dш)*Єш]/4, мм (23)
где dш ширина профиля шины;
Dш диаметр обода;
Єш коэффициент деформации шины, равный 0,93;
гк = [(2*260+1028)*0,93]/4 = 599 мм,
Vp = (0.377*1700*665)/4 = 4,5 км/ч
Расчёт параметров рабочих органов колёсных машин выполняются в соответствии с разделом 1.4 [1].
V= (3.18)
ер расчетный коэффициент наполнения ковша е=1,25
γc средний объемный вес сыпучих материалов γc=16 кН/м3
V=3 м (24)
Принимаем внутреннюю ширину ковша Во = 2800 мм - таблица 1.6, [1]
Расчёт радиуса поворота ковша Ro производится по формуле:
Ro= (25)
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
Вв - внутренняя ширина ковша, принимается равной следу базового
трактора. Вв=2440 мм.
R= =1020 м м.
Длина днища, мм
Длина задней стенки, мм
Высота козырька, мм
Радиус сопряжения, мм
Высота до оси шарнира крепления ковша к стреле, мм
Угловые параметры ковша с.36 [1]:
αо - угол наклона режущих кромок боковых стенок относительно днища; αо=550
γ2 угол заострения режущих кромок; γ2 = 350
Толщина стального листа для изготовления ковша, мм
t =0,26*63=16,3 мм
3.1 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 φ поворота стрелы.
1) Определяем высоту расположения центра шарнира крепления стрелы к раме базовой машины Нс:
Нс = (1,5…2)*Но, мм (26)
Нс = 1,5*1020 = 1530 мм.
3) Определяем расстояние от оси шарнира крепления стрелы до наиболее выступающей части базового шасси:
lв = (0,7…0,8)L, мм (28)
lв = 0,7*1166 = 816 мм
4) Определяем длину стрелы:
________________________
lc = √(L R0*cosε + lB)2 + (H0 - Hc)2, м (29)
где ε угол наклона радиуса поворота ковша, ε = 500;
Нр высота разгрузки ковша, определяется графически; Нр = 2570 мм
lв расстояние от оси шарнира крепления стрелы до наиболее выступающей части базового шасси.
___________________________________________________
lc = √(1166 816*cos500 + 816)2 + (2570 + 1020*sin500 1530)2 = 2244 мм.
5) Определяем размеры рычажной системы механизма поворота ковша:
lш = (0,48…0,5) lс, мм; (30)
lш = 0,5*2244 = 1122 мм,
а = (0,11…0,12) lс, мм; (31)
а = 0,12*2244 = 270 мм,
в = (0,22…0,24) lс; (32)
в = 0,23*2444 = 516 мм,
с = (0,27…0,29)lс; (33)
с = 0,28*2244 = 628 мм,
р = (0,13…0,14) lс. (34)
р = 0,14*2244 = 315 мм,
∆=(0,125…0,135)*R0,мм; (35)
∆ = 0,13*1020 = 132 мм;
6) Определяем ход поршня:
S=S2 S1, мм; (36)
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 = 1200 820 = 380 мм;
Полученное значение S сравниваем со стандартными значениями по таблице 2.2 [2] и округляем до ближайшего: S = 400 мм;
Расчёт усилий на штоках гидроцилиндров привода поворота ковша
1) Усилие на штоках гидроцилиндров привода поворота ковша определяем по формуле:
Рк=Sк=к.(Nв . iп + Gк.гр . iк)/Zк, кН (37)
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 (38)
где Qн номинальная грузоподъёмность погрузчика;
Gн вес самого ковша.
Определяем вес ковша по формуле:
Gк=(0,2…0,35).Qн, (39)
Gк = 0,2 . 63 = 12 кH,
Gк.гр = 63 + 12 = 75 кН ,
Определяем мгновенные передаточные отношения механизмов:
а) Поворота для выглубляющего усилия:
,м (40)
б) Для веса ковша:
,м (41)
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 = Rч = 1020 м;
l7 = p = 315м;
l8 = c = 628 м;
l9 = в = 516 м;
l11 = l6/2 = 510 м;
Рк = Sк = 1,25 (70 3,94 + 75 1,97)/2 =264,7 кН/м.
3) Выбор гидроцилиндров поворота ковша
По усилию на штоках гидроцилиндров определяем их диаметр и основные размеры по ОСТ22-1417-79.
Определяем диаметр гидроцилиндра, Dц
___________
Dц = √4Pk/1000Pном*π*ήц , мм (42)
где ήц КПД гидроцилиндра, ήц=0,9 0,97;
___________________
Dц=√4*264,7/17,5*3,14*0,97 = 0,019 м.
Проектом принимается диаметр цилиндраDц = 100 мм и ход поршняL
= 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 φ=1.6 |
D1 |
d1 |
d2 |
b |
rmax |
lmin |
100 |
63 |
114 |
М33х2 |
40 |
40 |
50 |
50 |
4) Усилие в тягах d Sт можно определить из уравнения равновесия коромысла относительно точки О (рис.2.4)
Мо = 0; Sт = Рк;
Рк* l9 - Sт* l8 = 0;
Sт=Рк*l9/l8=264,7*516/628=217,4 кН/м. (43)
3.2 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 |
1095 |
6422 |
97 |
2,244 |
1,4 |
2,4 |
43 |
0,04 |
20 |
0,673 |
900 |
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, (44)
Fнач = arcsin (1530/2244) = 43;
2) Масса подвижных частей рабочего оборудования М1, приведённая к центру тяжести груза Qн, определяется по формуле:
М1=(1000*во*Gо)/(q*аг),кг, (45)
здесь Gо вес технологического оборудования, кН.
Размеры во, аг рис. 1.7, 1.8 [1].
М1 = (1000*1,22*21,5)/(9,81*2,44) = 1095 кг,
3) Масса груза:
М2=(1000*Qн)/q,кг, (46)
Qн по заданию на курсовой проект, кН.
М2 = (1000*63)/9,81 = 6422 кг,
G1 = 90;
859095;
L1=0,30*lc=0,30*2,244= 0,673м; (47)
L1 - 0,15 L1 L1 + 0,15;
0,52 0,673; 0,82
S1 = 1,4 м;
S2 = 2,4 м;
S = 1,0 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 (48)
7) Определить начальное значение угла G3 (2.10) [1].
G3=arcсos[c2+(L1)2-(S1)2]/(2C*L1)], град, (49)
__________________________
С=(0,82)2+(1,4)2-2*0,82*1,4*cos90 =1,62 м.
G3=arcсos[(1,4)2+(0,82)2-(1,4)2]/(2*1,62*0,82) =54.
8) Определить угол между линией О1D и осью Х
F1=Fнач+G3, (50)
F1 = 43+ 54=97.
9) Текущее значение угла G3, увеличивающееся при вращении стрелы,
В1=F1-Fнач+F=G3+F, (51)
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=540+100=640
В2=540+200=740
В3=540+300=840
В4=540+400=940
В5=540+500= 1040
В6=540+600=1140
В7=540+700=1240
В8=540+800=1340
В9=540+900=1440
10) Вычисление промежуточных размеров гидроцилиндра привода (2.12) [1]. Все дальнейшие действия по решению задачи на min-max выполняется в соответствии с [1].
, м (52)
где L расстояние от оси вращения стрелы до точки крепления штока
гидроцилиндра к стреле, L1 = 0,82 м.
с расстояние от оси поворота гидроцилиндра до оси поворота
стрелы, с=1,62 м.
Вi текущее значение угла поворота стрелы соответствующее
её положению в плоскости, см. п. 9
S=0,822+1,462-2*0,82*1,62*cos54=1,35 м.
Остальные результаты расчетов перемещения штока гидроцилиндра
сводим в таблицу 5
Таблица 5 - Расчеты перемещения штока гидроцилиндра
№ |
Вi |
Si |
1 |
54 |
1,35 |
2 |
64 |
1,42 |
3 |
74 |
1,49 |
4 |
84 |
1,56 |
5 |
94 |
1,64 |
6 |
104 |
1,70 |
7 |
114 |
1,77 |
8 |
124 |
1,82 |
9 10 |
134 144 |
1,87 1,91 |
11) Усилие на штоках гидроцилиндров подъёма стрелы с грузом:
_________________ P = (l1* F2 + G * L * cosF)/L1*1-((L12+S2-c2)/2*S*L1), кН, (53)
где F = - Fнач + F;
P=37*0,04+73,74*2,244*cos(-43)/0,82 \/ 1-(0,822+2,42 -1,622 )/2*1,4*0,82)
=140кН
I1 момент инерции масс относительно оси вращения стрелы.
I1 = (M1 + M2)*L2/1000, т*м/с (54)
I1 = (1095 + 6422)*2,2402/1000 = 37 т*м/с
где Gсила тяжести груза и подвижных частей рабочего оборудования.
G = (М1 + М2)*g/1000, кН (55)
G = (1095 + 6422)*9,81/1000 = 73,74 кН.
Результаты расчетов усилия на штоке гидроцилиндра сводим в таблицу 6
Таблица 6 Расчет усилия на штоке гидроцилиндра подъёма стрелы
№ |
F, град. |
P,кН. |
1 |
-43 |
140,2 |
2 |
-33 |
160,7 |
3 |
-23 |
176,2 |
4 |
-13 |
186,5 |
5 |
-3 |
191,1 |
6 |
7 |
189,9 |
7 |
17 |
183,0 |
8 |
27 |
170,6 |
9 |
37 |
153,3 |
10 |
47 |
130,8 |
12) Выбор гидроцилиндров подъёма стрелы
По усилию на штоках гидроцилиндров определяем их диаметр и основные размеры по ОСТ22-1417-79.
Определяем диаметр гидроцилиндра. Dц
___________
Dц = √4Pk/Pном*π*ήц , мм (56)
где ήц КПД гидроцилиндра, ήц=0,9 0,97
____________________
Dц=√4*264700/20*3,14*0,97 = 0,17 м.
Проектом принимается диаметр цилиндраDц = 180 мм и ход поршняL = 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 |
D1 |
d1 |
d2 |
b |
rmax |
lmin |
|
φ=1,2 |
φ=1,6 |
|||||||
140 |
63 |
90 |
159 |
M42x2 |
50 |
50 |
65 |
65 |
Список использованной литературы
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
2
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Разраб.
Николаев
Провер.
Колесников
Н. Контр.
Утверд.
Проектирование одноковшового погрузчика
ит.
Листов
СибГТУ гр 95-1
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
3
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
4
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
5
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
6
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
7
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
8
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
9
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
10
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
11
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
12
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
13
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
14
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
15
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
16
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
17
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
18
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
19
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ
Изм.
Лист
№ докум.
Подпись
Дата
Лист
20
ТМП.631.00.00.00.97.ПЗ