Расчет бульдозера Т-130

бульдозер гусеничный универсальный

При строительстве и ремонте дорог, рытье траншей, каналов, добыче полезных ископаемых и на многих других работах применяются Землеройно-транспортные машины. Землеройно-транспортными называют машины с ножевым рабочем органом, выполняющие одновременно послойное отделение от массива и перемещение грунта к месту укладки при своем поступательном движении. К этой группе машин относится: бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдеры. Первые два типа машин, особенно бульдозеры, широко используются в промышленном и гражданском строительстве. В зависимости от вида рабочего оборудования отдельный грунт накапливается перед отвалом или поступает в ковш, в котором транспортируется к месту отсыпки. Основными преимуществами землеройно-транспортных машин является возможность совмещения в одном рабочем цикле всего комплекса операций по копанию, перемещению, отсыпания грунта с предварительным разравниванием и частичным уплотнением, простота конструкции и высокая производительность.

Данный курсовой проект посвящен изучению бульдозера.

Бульдозер представляет собой универсальную землеройно-транспортную машину, состоящую из гусеничного или пневмоколесного трактора, оснащенного навесным оборудованием и органами управления. Навесное бульдозерное оборудование состоит из: отвала с ножами; толкающей рамы с подкосами, к которым крепится отвал; привода, обеспечивающего подъем и опускание отвала во время работы, а в отдельных моделях бульдозеров также и изменение положения отвала в плане.

Бульдозеры классифицируются по основным признакам:

по назначению, тяговым показателям (тяговому классу базовой машины), типу ходовой части, рабочему органу и виду управления рабочим органом.

По назначению бульдозеры подразделяются на общего назначения и бульдозеры специального назначения. Бульдозеры общего назначения применяют для всех основных видов землеройно-транспортных и вспомогательных работ преимущественно для разработки грунтов I, II и III категорий. Бульдозеры специального назначения — в особых условиях (к специальным бульдозерам относятся толкачи, бульдозеры для работы в подземных и подводных условиях и т. п.).

По тяговым показателям базовых машин бульдозеры подразделяются на сверхлегкие, легкие, средние, тяжелые и сверхтяжелые.

По ходовой части бульдозеры подразделяются на гусеничные и пневмоколесные; по рабочему органу — с неповоротным и с поворотным отвалами; по виду управления рабочим органом — с механическим, гидравлическим и пневматическим управлениями.

1. Назначение, общее устройство и принцип работы бульдозера на основе трактора Т-130

1.1 Назначение бульдозера Т-130

Гусеничный бульдозер Т-130 (рисунок 1) производства Челябинского тракторного завода представляет собой гусеничный трактор с установленным в передней части отвалом и относится к 6 классу промышленных бульдозеров в агрегате с навесными и прицепными машинами. Тракторы этого класса эффективно используют на полях большой площади при выполнении энергоемких сельскохозяйственных и мелиоративных работ. Трактор имеет гидромеханическую или механическую трансмиссию. Бульдозер общего назначения Т-130 предназначен для выполнения планировочных, мелиоративных, дорожно-строительных и подобных работ, предполагающих срезание грунта и перемещения его или других сыпучих материалов на небольшие расстояния. Бульдозер Т-130 — это один из самых распространенных бульдозеров на постсоветском пространстве, используемый для решения самых разнообразных задач. Имеет успешное применение совместно с механизмами, позволяющими его применять в качестве подъемного крана, корчевателя собирателя, погрузчика. Находит успешное применение при проведении таких типов сельскохозяйственных работ при посевах, культивации, для подготовки предпосевной обработки.

Рисунок 1 — Общий вид бульдозера Т-130

Область применения бульдозеров может быть значительно расширена путем незначительных конструктивных изменений бульдозерного оборудования. Для рытья траншей под фундаменты на отвал бульдозера могут устанавливаться съемные насадки по размерам отрываемой траншеи. Максимальная ширина траншеи, отрываемой бульдозером с насадкой, определяется шириной гусеничного хода трактора, так как при работе трактор должен проходить над готовым участком траншеи.

1.2 Общее устройства бульдозера

Независимо от особенностей конструкции тракторы состоят из двигателя, трансмиссии, ходовой части, механизма управления, рабочего и вспомогательного оборудования.

Бульдозер с неповоротным отвалом устанавливают на базовом гусеничном тракторе. Общее устройство трактора Т-130 показано на рисунке 2.

На тракторе Т-130 установлен четырехцилиндровый, четырехтактный дизельный двигатель Д-160 с турбонаддувом, камерой сгорания в днище поршня и запуском от карбюраторного пускового двигателя с электростартером.

Трансмиссия механическая, многоступенчатая. Состоит из сухой, постоянно замкнутой муфты сцепления с двумя ведущими и двумя ведомыми дисками, четырехвальной коробки передач, конической передачи, многодисковых сухих бортовых фрикционов и двухступенчатых бортовых редукторов.

Тормоза ленточные, двустороннего действия, плавающие, с фрикционными накладками, воздействующими на наружные барабаны бортовых фрикционов. В систему управления бортовыми фрикционами включены гидравлические сервомеханизмы.

Рама бульдозера Т-130 выполнена в виде двух лонжеронов, приваренных к корпусу бортовых фрикционов. Тележки гусениц сварные, опорных катков — пять, поддерживающих роликов — два. Натяжное колесо имеет гидравлический механизм натяжения. Гусеница составлена из штампованных звеньев, соединенных пальцами и втулками. Башмаки специального профиля прикреплены к звеньям.

Трактор Т-130 оборудован раздельно-агрегатной гидросистемой, передней и задней навесками, маятниковым или жестким прицепным устройством. Возможна установка ВОМ (вала отбора мощности).

Кабина двухместная, закрытого типа, металлическая, с теплозвукоизоляционным уплотнением.

Основными элементами бульдозерного оборудования являются отвал, толкающие брусья с раскосами и подкосами или толкающая рама с раскосами, гидроцилиндры подъема и опускания отвала, а также, на отдельных видах, механизмы поворота отвала в поперечной и горизонтальной плоскостях и изменения угла резания.

Рисунок 2 — Схема бульдозера Т-130: 1 — базовый трактор; 2 — толкающая рама; 3; 4; 5 — гидроцилиндр; 6 — толкающие брусья Отвал представляет собой сварную конструкцию коробчатого типа, обеспечивающую ему жесткость, с приваренным в передней части лобовым листом криволинейного профиля. Последний обеспечивает быстрое заполнение отвала материалом. В нижней части к лобовому листу болтами крепятся съемные ножи. При изнашивании острой кромки ножа его разворачивают и режут вторым, острым концом.

1.3 Принцип работы бульдозера

Рабочий цикл бульдозера (рисунок 3) состоит из копания грунта, образования призмы волочения, транспортирования ее к месту штабелирования, остановки для переключения передач и подъема отвала, обратного хода машины, остановки для включения переднего хода и опускания отвала на рабочую поверхность.

Рабочий цикл начинается в момент первого движения машины (I). Потом следует рабочий ход (II), в процессе которого отвал срезает грунт в начале траншеи (показано жирной линией) до образования призмы волочения и транспортирует ее к месту выгрузки на кавальер со скоростью va. При перемещении материала машинист продолжает набирать грунт в призму, так как неизбежны утечки его в боковые валики. После этого машина останавливается (III) для разгрузки и подъема отвала на 200…300 мм над поверхностью дна траншеи и включения задней передачи. Холостой ход (IV) бульдозера выполняют со скоростью V3. Последняя операция цикла — остановка (V) машины для включения передней передачи и опускания отвала. Опытные машинисты совмещают переключение передач и рабочие движения рабочего оборудования. После этого рабочий цикл повторяют (VI). В процессе движения бульдозер проходит длину траншеи Lт и путь по кавальеру jк. Средний путь транспортирования jп — это расстояние между центрами тяжести поперечных сечений траншеи (точка О2) и кавальера (точка 01).

Рисунок 3 — Рабочий цикл бульдозера при разработке грунта траншейным способом.

При разработке неглубоких каналов или откосов с перемещением грунта в отвалы целесообразно использовать бульдозеры по схеме, показанной на рисунке 4.

Рисунок 4 — Разработка: а — неглубоких каналов и б — планирование откосов бульдозерами Основные виды технологического процесса, выполняемые бульдозером, показаны на рисунке 5.

Рисунок 5 — Основные виды работ, выполняемых бульдозером: а — разработка траншей; б — срезка косогоров; в — снятие плодородного слоя; г — планировка передним ходом; д — разравнивание при переднем ходе; е — планировка при заднем ходе; ж — засыпка траншей; зтолкание скрепера; и — погрузка грунта в автотранспорт с эстакады; к — погрузка материалов в автотранспорт с лотка; л — валка деревьев; мкорчевка пней; н — срезка кустарников; оснегоочистительные работы: 1- исходное положение бульдозера; 2 — резка и транспортирование грунта; 3 — бульдозер на насыпи; 4 — насыпь; 5 — траншея; 6 — косогор; 7 — выемка; 8 — плодородный слой; 9 — строительные материалы; 10 — скрепер; 11 — эстакада; 12 — автотранспорт; 13 — лоток

2. Техническая характеристика базового трактора Т-130

В данном параграфе представлена техническая характеристика базовой машины (таблица 1).

Таблица 1 — Техническая характеристика трактора Т-130

3. Расчет основных параметров отвала (неповоротного) бульдозера

За главный параметр бульдозеров принимается номинальное тяговое усилие трактора или тягача. В качестве основных размерных показателей бульдозеров приняты: ширина отвала, его высота (в том числе с козырьком), максимальный подъем и опускание относительно опорной поверхности, основной и задний углы резания, угол поперечного перекоса отвала. В таблице 2 приведены исходные данные.

Таблица 2 — Исходные данные.

Номинальное тяговое усилие найдем из формулы:

где — сцепной вес бульдозера, Н

— коэффициент сцепления,. Для плотных грунтов принимается больше значения коэффициента, для мягких грунтов принимается меньшие значения.

Сцепной вес бульдозера находится по формуле:

Gсц.б =(Мо.тр+Мб.о.).· g, Н,

где Мтр — масса трактора, кг;

Мб.омасса бульдозерного оборудования, кг

g — ускорение свободного падения, принимается g =9,81м/с2.

Gсц.б =(11 500+1850).· 9,81=130 964 Н Тогда номинальное тяговое усилие равно:

Н 12 т Высота отвала Н0 определяется силой тяги Тн и грунтовыми условиями, для которых предназначается проектируемый бульдозер. Высота неповоротного отвала может быть определена как:

Н0 = 500.· - 5.· Тн, Н0 = 500.· - 5.· 12 = 1085 мм = 1,085 м Ширину неповоротного отвала находим по следующей зависимости:

мм,

мм Принимаем мм = 3,5 м.

При этом должно выполняться условие:

м Условие выполняется.

Высота козырька должна составлять (0,1−0,25) от высоты отвала Н, т. е.:

мм

мм = 0,195 м Радиус кривизны отвала обычно принимают приблизительно равным высоте:

R = H0 = 1085 мм = 1,085 м Значения основных углов отвала приведены в таблице 3.

Таблица 3 — Основные параметры поперечного профиля отвала бульдозера

В процессе копания на отвал со стороны грунта действует сила сопротивления копанию R, которая раскладывается на две составляющие:

Касательная составляющая сила сопротивлению копанию:

Н, где — удельное сопротивление грунта копанию, МПа, Примем kк = 0,084 МПа — для связных грунтов.

— глубина резания, м

— ширина отвала, м Глубина резания h во время перемещения призмы грунта (величина заглубления) определяется по формуле:

м где kп—коэффициент определяющий потери грунта. Примем kп = 0,3.

Vпр — объем призмы волочения, м3

B0 — ширина отвала, м Объем грунта находящегося перед отвалом определяется по формуле:

Vпр = Во· Но2/2 tgе, м3,

где Во и, Но — размеры отвала бульдозера, м;

е — угол естественного откоса грунта, принимается е = (30? 45)0, большие значения принимается для влажных и липких грунтов.

Vпр = 3,5· 1,0852/2·tg45 = 2,06 м³

Глубина резания h равна:

м Тогда касательная составляющая сила сопротивлению копанию:

Н Нормальная составляющая:

Н, Н

4. Тяговый расчет бульдозера

Условие движения бульдозера без буксования записывается:

где Тсц. б — сила тяги бульдозера по сцеплению, Н;

?Wi — сумма сил сопротивлений, возникающих при резании и перемещении грунта, Н.

Сила тяги бульдозера по сцеплению определяется по формуле:

где Gсц.б.· - сцепной вес бульдозера, Н;

цсц — коэффициент сцепления гусениц с грунтом.

Сцепной вес бульдозера определяется по формуле:

где Мо. тр — общая масса трактора, кг;

Мб.омасса бульдозерного оборудования, кг

g — ускорение свободного падения, принимается g =9,81м/с2.

Тсц.б = Тн. = Н В процессе работы бульдозера с неповоротным отвалом возникают следующие силы сопротивления:

Рисунок 6 — Расчетная схема при работе неповоротным отвалом

?Wi = W1 + W2 + W3 + W4+W5,

где W1 — сопротивление грунта резанию, Н;

W2 — сопротивление волочению грунта перед отвалом, Н;

W3 — сопротивление перемещению грунта по отвалу, Н;

W4 — сопротивление передвижению отвала по грунту, Н;

W5 — сопротивление движению бульдозера, Н.

Сопротивление грунта резанию определяется по формуле:

где kр — удельный коэффициент сопротивления грунта резанию, МПа;

Во — ширина отвала, м;

h — глубина резанию грунта, м.

Удельный коэффициент сопротивления грунта резанию зависит от типа грунта и принимается из таблицы 2.

W1 = 0,12· 106 · 3,5·0,019 = 7980 Н Сопротивление волочению грунта перед отвалом определяется по формуле:

где го — объёмный вес грунта, кг/м3;

Vпр — объем грунта находящегося перед отвалом (призма волочения), м3;

м1 — коэффициент трения грунта о грунт, принимается в зависимости от типа грунта, м1 = (0,5? 1,2). Меньшие значения принимают для влажных и глинистых грунтов, большие значения для сухих и песчаных грунтов.;

g — ускорение свободного падения, g =9,81 м/с2;

kразр — коэффициент разрыхления грунта.

W2 = 1600· 2,06.·0,5·9,81 / 1,3 = 12 436 Н Сопротивление перемещению грунта по отвалу определяется по формуле:

где Vпр — объем грунта находящегося перед отвалом, м3;

го — объемная масса грунта, кг/м3;

м2 — коэффициент трения грунта о сталь (материал отвала), принимается в зависимости от типа грунта м2 = (0,35? 0,9), большие значения принимается для липких грунтов;

g — ускорение свободного падения, g =9,81 м/с2;

kразр — коэффициент разрыхления грунта;

д — угол резания грунта, принимается в зависимости от типа отвала, д =(50? 55)0.

W3 = 1600· 2,06·0,9·9,81·cos2 55/ 1,3 = 7365 Н Сопротивление передвижению отвала по грунту определяется по формуле где Gо — вес отвала, Н, который принимается Gо = (0,17?0,22) Gтр, Н

Gтр — вес трактора, Н который определяется:

Gтр =Мтр.· g,

где Мтр — масса трактора, кг; принимается из таблицы 2.

g — ускорение свободного падения, принимается g =9,81м/с2.

Сопротивление движению бульдозера определяется по формуле:

где Gсц. б — сцепной вес бульдозера, Н ;

f — коэффициент сопротивления движению бульдозера, принимается в зависимости от типа грунта и типа ходового оборудования, f =(0,06? 0,2) большое значение для рыхлых грунтов.;

i — уклон местности.

W5 = 130 964 · (0,06 + 0,03) = 11 786 Н Проверяется условие движения бульдозера без буксования:

Условие выполняется.

5. Расчет производительности бульдозера

Эксплуатационная часовая производительность бульдозера при работе неповоротным отвалом по срезанию и перемещению грунта определяется по формуле:

где Vпр — объем грунта в призме волочения, м3

kукл — коэффициент влияния уклона местности, принимается kукл = (0,8 ?1,2);

kвр — коэффициент использования бульдозера во времени, принимается kвр. = (0,75? 0,80); Тц — время цикла работы бульдозера, с Время цикла работы бульдозера:

где tр — время резания грунта, с

tпр — время перемещения грунта, с

tх.х. — время холостого хода, с

tо.ц — время обслуживания цикла., с Время резания грунта определяется по формуле:

где lр — длина участка резания грунта, м, принимаем по таблице 2.

vр.х — скорость бульдозера при резании грунта, м/с (таблица 1).

Время перемещения грунта определяется по формуле:

где lпер — длина участка перемещения грунта, м принимаемая по таблице 2.

vпер — скорость бульдозера при перемещении грунта, м/с, принимаем по таблице 1.

Время холостого хода определяется по формуле:

где lх. х — длина участка холостого хода, м, принимается как сумма участков резания и перемещение грунта.

vх.х — скорость бульдозера при холостом ходе, м/с (таблица 1).

Время обслуживания цикла складывается из времени на повороты, на управление отвалом и на переключение передач, и принимается равным tо. ц = (25 ?30) с.

Принимаем:

Время цикла работы бульдозера:

Эксплуатационная часовая производительность бульдозера:

6. Расчет и подбор гидроцилиндров подъема отвала

Определим усилия Sц гидроцилиндра, необходимого для управления отвалом.

Рисунок 7 — Расчетная схема Составим уравнение равновесия системы относительно точки поворота «О» толкающих брусьев.

где Pн, Рк — составляющие силы сопротивления копанию, Н;

G0, Gр — вес, соответственно, отвала и толкающих брусьев, Н;

Рс — сила сопротивления грунта сдвигу, Н;

Gг — вес поднимаемого с отвалом налипшего грунта, Н;

Sц — усилие в гидроцилиндре, Н;

lн, lк, lс, l0, lр, lц — плечи соответствующих сил, Н.

Сила сопротивления грунта сдвигу:

Н, где kс — удельное сопротивление грунта сдвигу, принимается kс = (40−60), кПа;

Н0, В0 — параметры отвала, м.

Н.

Вес грунта налипшего на отвал зависит от параметров и формы отвала и определяется по формуле:

Н, где — объемный вес грунта, т/м3;

В0 — шина отвала, м;

F — площадь сечения грунта налипшего на отвал, м2;

g — ускорение свободного падения, м/с2.

Н Вес толкающих брусьев:

Определим усилие Sц в гидроцилиндре:

Н По полученному значению усилия Sц подбираем стандартные гидроцилиндры.

Заключение

В процессе выполнения курсового проекта мы изучили возможные назначение, общее устройство и принцип работы бульдозера на базе трактора Т-130, а также в программе КОМПАС-3D LT V12 изобразили общий вид бульдозера и представили на формате А3. Кроме этого выбрали и рассчитали основные параметры бульдозера. Произвели тяговый расчет бульдозера, в итоге которого выяснили, что тягового усилия, развиваемого бульдозером, достаточно для выполнения работы в заданных условиях. Произвели расчет механизма управления отвалом; определил усилие, действующее на него при возникновении случайных нагрузок. По полученным данным выбрали гидроцилиндр подъема отвала.

1.ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ. Часть 1. Машины для земляных работ. Издательство 3—е, переработано и дополнено М., «Машиностроение», 1972, стр. 504. Авт. Алексеева Т. В., Артемьев К. А. и др.

2.В. М. Смирнов. Методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Эксплуатация машин для земляных работ». Караганда: КарГТУ, 2011, 40 с.

3.http://www.mehkolona.ru

4.http://www.bibliotekar.ru

5.http://stroj-mash.ru

6.http://www.master-3.ru

7.http://www.techstory.ru

Размещено на