Расчет параметров ковша погрузчика

Министерство образования Российской Федерации Томский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра: «Строительные и дорожные машины»

Курсовая работа по дисциплине Машины и оборудование в строительстве Вариант 23

Выполнил: студент МФ гр.328−2,

Тонкоглаз. В. А Проверил: Ковалев. А. А Томск — 2011

1. Расчёт параметров ковша

2. Расчёт параметров рычажной системы управления

3. Выбор и расчёт основных параметров

4. Расчёт элементов гидропривода

5. Техническая производительность Список использованной литературы

1. Расчёт параметров ковша

Внутренняя ширина основного ковша:

где величина режущей кромки или шина базовой машины

Высота разгрузки ковша — наибольшее расстояние от опорной поверхности до режущей кромки основного ковша при максимальном угле разгрузки и номинальном давлении в шинах. Высоту разгрузки ковша определяем по формуле:

где наибольшая высота бортов транспортных средств, с которыми может работать погрузчик;

дополнительный зазор, выбираемый с учётом опрокидывания ковша и работы на неподготовленном основании (300…500).

Наибольший угол разгрузки ковша — угол наклона днища ковша к горизонту, он определяется так:

Принимаем

Внутреннюю ширину принимаем на 70 мм больше величины следа или ширины базовой машины.

Расчётный радиус поворота ковша — расстояние между осью шарнира и режущей кромкой. Расчётный радиус поворота ковша определится по формуле:

ковш рычажный гидропривод грузоподъемность где номинальная вместимость ковша;

относительная длина днища ковша,

относительная длина задней стенки,

относительная высота козырька,

относительный радиус сопряжения днища и задней стенки, угол между плоскостью козырька и продолжением плоскости задней стенки, Принимаем

угол между задней стенки и днищем ковша,

Высота шарнира крепления ковша к стреле:

Длина днища — расстояние от передней кромки ковша до его пересечения с задней стенкой. Длину днища определим по формуле:

Длина задней стенки — расстояние от верхнего края задней стенки или основания козырька до пересечения с днищем ковша. Длину задней стенки определим по формуле:

Высота козырька определяется по формуле:

Радиус сопряжения определим по формуле:

Угол наклона режущих кромок боковых стенок относительно днища Принимаем

Угол заострения режущих кромок, Принимаем

Рисунок 1 — Параметры ковша

2. Расчёт параметров рычажной системы управления

Размеры рычажной системы выбираем по показателям погрузочного оборудования и основного ковша, а также выбранной точки под учётом обеспечения наилучшей видимости при управлении (рисунок 2).

Высота подвески шарнира стрелы:

где относительная высота шарнира подвески стрелы,

Длина стелы:

Расстояние от шарнира подвески стрелы до наиболее выступающей передней части машины. Для колёсных погрузчиков принимаем:

где диаметр колеса погрузчика. Для погрузчика ТО-18

Угол наклона радиуса ковша определиться по формуле:

Угол поворота стрелы обычно составляет 85…90⁰. Принимаем

Вылет ковша L — расстояние от передних выступающих частей базовой машины до режущей кромки ковша, находящегося на максимальной высоте при наибольшем угле разгрузки. Высоту ковша определяем по формуле:

где расстояние между погрузчиком и транспортным средством при разгрузке, необходимое по условиям безопасности работы и равное 150…200мм.

Ориентировочно размеры элементов перекрестных рычажных систем составляют (рисунок 3);

Расстояние от шарнира подвески стрелы до шарнира подвески коромысла:

Высота установки среднего шарнира коромысла определится так:

Длина верхнего плеча коромысла:

Длина нижнего плеча коромысла:

Расстояние между шарнирами ковша:

Построение кинематической схемы рычажной системы Сектор движения стрелы от нижнего до верхнего положения разбивают на пять равных частей, выделяем положение максимального вылета. В нижнем положении ковш устанавливаем под рекомендуемым углом запрокидывания. В положении разгрузки между точкой, А и линией В₅Д₅ обеспечивают определенное расстояние. Величину этого расстояния можно определить по формуле:

Длину тяги определяем графическим способом, в положении разгрузки:

Для каждого промежуточного положения стрелы параллельно отрезку А₁Д₁ откладываем линии А_iД_i, характеризующие поступательное движение запрокинутого ковша в процессе подъёма. Затем согласно принятым размерам элементов рычажного механизма определяем положение точек С_i в верхней части коромысла. Подбирая окружность, проходящую через точки С_i, находим координаты точки крепления гидроцилиндров поворота Х_К и У_К. Обеспечивают также постоянное запрокидывание ковша в процессе подъёма. Допускаемая разница углов запрокидывания в крайних положениях стрелы составляет 15⁰.

Радиус окружности является наибольшим размером гидроцилиндра ковша с выдвинутым штоком. Для определения хода гидроцилиндра ковша из того же центра подбираем окружность, проходящую через точку С₅ и соответствующую положению разгрузки ковша. Верхнюю точку крепления коромысла С_i устанавливают в промежуточных положениях стрелы на максимальной и минимальной окружностях гидроцилиндра поворота и с учётом принятых размеров рычажного механизма получают действительные положения линий А₁Д₁ для разгруженного и запрокинутого ковшей.

Ковш в положении разгрузки на любой высоте должен иметь угол не менее 45⁰. Точки крепления гидроцилиндра стрелы определяем конструктивно.

Грузоподъёмность по допускаемым нагрузкам Р на ходовую часть базовой машины (рисунок 4) определим по следующей формуле:

где Допускаемые нагрузки на ходовую часть базовой машины, конструктивная масса погрузочного оборудования, продольная координата центра тяжести базовой машины, горизонтальная координата центра тяжести груза в ковше, горизонтальная координата центра тяжести оборудования,

Рисунок 4 — Схема сил действующих на погрузчик, для определения грузоподъемности

3. Выбор и расчёт основных параметров

Рациональность использования массы базовой машины и совершенство ходовой части определяем по коэффициенту удельной грузоподъёмности:

где грузоподъёмность оборудования;

масса базовой машины;

Для колёсных погрузчиков рекомендуют

Эксплутационная масса погрузчика равна сумме эксплутационных масс базовой машины и погрузочного оборудования:

Напорное усилие по двигателю приближенно определяем по формуле:

где наибольшая эффективная мощность двигателя;

рабочая скорость внедрения в км/ч;

КПД гидромеханической трансмиссии,

коэффициент сопротивления качению;

при колёсной ходовой части

расчётное буксование, при колёсной ходовой части

Напорное усилие по сцепной части:

где коэффициент сцепления движителя;

для колёсных движителей.

Определим скорость запрокидывания:

где коэффициент снижения рабочей скорости в процессе внедрения за счёт падения частоты вращения вала двигателя, снижения производительности гидронасосов, буксования и т. д.

коэффициент смещения;

Угловая скорость запрокидывания ковша;

Скорость подъёма стрелы, выбираем так, чтобы подъём груза был завершен к моменту окончания операции отхода погрузчика на разгрузку:

где длина пути шарнира крепления ковша при подъёме стрелы, и она определяется:

средняя длина пути рабочего хода погрузчика;

скорость обратного холостого хода погрузчика,

Скорость опускания стрелы определяем по скорости подъёма с таким расчётом, чтобы в полости опускания гидроцилиндров стрелы не образовался вакуум:

Величину выглубляющего усилия определяем по условию продольного опрокидывания машины относительно ребра опрокидывания, проходящего под осью опорных колёс:

где эксплутационная масса базовой машины;

масса погрузочного оборудования;

плечи соответствующих сил;

Удельное напорное усилие на кромке ковша:

где наибольшее тяговое усилие по двигателю или по сцепной массе;

наружная ширина режущей кромки ковша;

Удельное выглубляющее усилие на кромке ковша:

где выглубляющее усилие

4. Расчёт элементов гидропривода

Усилие на штоке одного гидроцилиндра ковша:

где

масса ковша;

количество гидроцилиндров поворота ковша;

мгновенные передаточные числа механизма погрузочного оборудования, определяемые соотношением плеч рычажной системы, для силы и массы ковша

коэффициент запаса, учитывающий потери в гидроцилиндрах и шарнирах;

Мгновенные передаточные отношения механизма вычисляем для положения ковша, соответствующего внедрению в материал:

где плечи приложения сил в нагруженных элементах механизма;

При кинематической схеме механизма с перекрестной системой (рисунок 5) усилия в одном гидроцилиндре стрелы определяют по формуле:

где выглубляющее усилие;

масса погрузочного оборудования без портала;

усилие гидроцилиндра ковша без учёта коэффициента запаса;

количество гидроцилиндров поворота ковша;

количество гидроцилиндров подъёма стрелы;

коэффициент запаса, учитывающий потери в шарнирах и гидроцилиндрах;

плечи сил

Скорости движения, поршней гидроцилиндров ковша и стрелы, определяем исходя из требуемых скоростей движения ковша и стрелы. Среднюю скорость движения поршней гидроцилиндров ковша вычисляем для положения внедрения:

где мгновенное передаточное отношение от режущей кромки ковша к гидроцилиндрам поворота;

Средняя скорость движения поршней гидроцилиндров стрелы:

где поступательная скорость движения стрелы, отнесенная к шарниру ковша;

ход поршня гидроцилиндра стрелы;

длина стрелы;

угол поворота стрелы;

Рабочее давление (наибольшее давление, возникающее в гидроцилиндрах в процессе равномерного подъёма ковша с номинальным грузом) для наиболее распространённых схем погрузочного оборудования определяем при верхнем положении ковша, когда гидроцилиндры подъёма стрелы имеют наименьшее плечо (рисунок 6):

5. Техническая производительность

Техническая производительность одноковшового погрузчика при выполнении погрузочно — разгрузочных работ определяется по формуле:

где вместимость основного ковша;

средняя объёмная масса,

расчётный коэффициент наполнения ковша,

коэффициент, учитывающий условия работы,

глубина днища ковша;

скорости внедрения и обратного холостого хода;

диаметр гидроцилиндра поворота ковша;

ход штока гидроцилиндра ковша из положения внедрения до замкнутого положения и полный ход;

теоретическая подача насоса;

объёмный к.п.д;

коэффициент замедления наполнения ковша,

величины пути движения при отходе машины для погрузки и возвращения к штабелю;

время маневрирования транспорта;

время переключения передач и золотников распределителя;

1. Расчёт основных параметров пневмоколёсных фронтальных погрузчиков: Методическое указание/ Сост. В. В. Домбровский, А. П. Ли / Томск: Изд-во Томского архитектурно-строительного университета, 2004.-50с.

2. Васильев А. А. Дорожные машины: Учебник для автомобильно-дорожных техникумов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1987. -496с.: ил.

3. Справочник конструктора дорожных машин. Изд. 2-е, перераб. и доп. /Под ред. д-ра техн. наук проф. И. П. Бородачева. М.: Машиностроение, 1973. — 504с, ил.

4. Фохт Л. Г Одноковшовый погрузчик. М.: Стройиздат, 1986. — 110 с., ил.

5. Дорожные машины. Теория, конструкция и расчёт. Учебник для вузов. Изд. 2-е, перераб. Л.: Машиностроение (Ленинградское отделение), 1976. -427 с., ил.