Міністерство освіти і науки Республіки Казахстан
Карагандинський Державний Технічний Університет
з дисципліни: «Експлуатація машин для земляних робіт»
на тему: «Розробка конструкції та розрахунок самохідного скрепера на базі колісного тягача БелАЗ-531»
Виконав: ст. гр. ТТ - 11-2с
Прийняв: Смирнов В.М.
Призначення, загальна будова та принцип роботи скрепера
Технічна характеристика базової машини
Розрахунок основних параметрів ковша скрепера
Тяговий розрахунок скрепера
Розрахунок продуктивності скрепера
Розрахунок і підбір гідроциліндрів підйому ковша
Список використаних джерел
продуктивність ківш землерийна машина скрепер
Скрепери розрізняються параметрами, до основних з яких відносяться:
oгеометріческая місткість ковша, м3;
oгрузопод'емность (максимально дозволена маса вантажу в ковші);
oмаксімальное заглиблення h;
oтолщіна шару відсипання або дорожній просвіт максимально піднятого ковша під ножами С;
oколесная база Ц;
oколея передніх і задніх коліс;
oгабарітние розміри: довжина А, ширина В і висота D;
oмасса спорядженого скрепера (повністю заправленого без вантажу в ковші).
Геометрична місткість ковша, м3 обмежена бічними стінками, днищем, заслінкою і задньою стінкою, а зверху - площиною, що проходить через умовну середню лінію, вирівнює верхню кромку бічних стінок без зменшення їх загальної площі.
У технічних характеристиках скреперів часто вказують також номінальну місткість ковша H, що представляє собою суму геометричній місткості ковша і обсягу "шапки" ш грунту, набраного в ківш вище верхніх кромок бічних стінок. Це умовний параметр, що характеризує максимально можливий обсяг грунту, що набирається скрепером. При цьому обсяг "шапки" може досягати 30. 40% геометричної місткості.
Ширину різання визначають за зовнішнім площинах підрізних ножів. Максимальне заглиблення h - це відстань від кромки ножа максимально опущеного ковша скрепера до опорної поверхні передніх і задніх коліс. Колісну базу самохідних скреперів вимірюють від осі задніх коліс до осі коліс одноосного тягача або осі задніх коліс трактора. Колія являє собою колію зазначених коліс базової машини.
Крім перерахованих вище параметрів скрепери характеризуються основними параметрами базових машин - тяговим класом або потужністю двигуна, швидкістю руху і т.д.
Основні параметри дають уявлення про продуктивність, технологічні можливості скреперів, області їх раціонального використання. Так, при виборі того чи іншого скрепера для певного будівельного об'єкта керуються місткістю ковша. На об'єктах з великими обсягами земляних робіт доцільно використовувати скрепери з ковшем значної місткості, незважаючи на більш високу їх вартість. На основі ширини різання і величини заглиблення планують число наборів, а за допомогою товщини шару відсипання - число проходів при розвантаженні скрепера, необхідних для відсипання ґрунту заданим шаром. і нарешті, максимальна швидкість пересування скрепера в заданих умовах поряд з місткістю ковша дозволяє оцінити час, необхідний для переміщення планованого обсягу грунту, тобто продуктивність скрепера.
Відповідно до прийнятого у нас в країні типажем передбачений типорозмірний ряд скреперів, який визначається геометричній місткістю ковша. Для причіпних скреперів цей ряд складає 4, 5, 8; 10 і 15 м3, а для самохідних - додатково місткість ковша 25 м3.
1. Призначення, загальна будова та принцип роботи скрепера
Скрепер є землерийно-транспортної машиною, яка виконує пошарове копання, транспортування, вивантаження, розрівнювання (крім моделей з розвантаженням назад) і часткове ущільнення грунту.
Для підвищення коефіцієнта наповнення ковша скрепера застосовуються штовхачі. Скрепери не рекомендується використовувати на дуже вузьких і липких ґрунтах.
Робочий процес скрепера складається з наступних операцій:
2. транспортування навантаженого скрепера;
транспортування порожнього скрепера до забою.
Транспортування грунту причіпними скреперами доцільно на відстань до 300 м і самохідними до 7500 м.
Залежно від розмірів скрепера найбільша товщина шару, що зрізається становить 0,12-0,53 м, а товщина відсипається шару в пухкому стані 0,15 0,60 м.
Скрепер складається з робочого обладнання (ковша), ходового одноосного або двухосного обладнання, механізмів управління ковшем і заслінкою.
У причіпних і напівпричіпного скреперів додається зчіпний пристрій, а у самохідних, крім того, і силове обладнання.
Сучасні скрепери можна класифікувати по місткості ковша, способу пересування, схемою підвіски ковша, способу завантаження і розвантаження, з вигляду передньої заслінки, по системі управління і ін. По ємності ковша (в м 3) скрепери можна умовно поділити наступним чином:
скрепери малої місткості, з ковшем ємністю до 4;
понад великий - більше 15.
За типом агрегатування скрепери поділяють на причіпні, напівпричіпні і самохідні.
Причіпні скрепери зазвичай двовісні, що буксируються гусеничним або двохосьовим колісним тягачем.
Напівпричіпні скрепери - це скрепери, у яких частина його вагового навантаження передається гусеничного або одноосьовому (переважно) або двовісний колісному тягачу (рисунок 1, 2). З ковшем ємністю 0,75 - 6,0 м 3 вони найчастіше застосовуються з гусеничними тракторами потужністю 15 - 80 л. с. і використовуються при невеликих обсягах земляних робіт, при коротких відстанях візки, складних рельєфних умовах і при роботах, що вимагають високої маневреності.
Самохідні скрепери випускають тривісними і двухоснимі. У тривісних скреперів (рисунок 1) частину навантаження від їх маси через сідельно-зчіпний пристрій 2 передається на колісний трактор 1. двовісний скрепер (малюнок 2) являє собою єдину машину з власної силовою установкою для пересування і управління скреперним обладнанням. Базова машина таких скреперів - одноосний тягач 1 - є передньою віссю такого скрепера.
Самохідні скрепери відрізняються меншою прохідністю, ніж причіпні, і вимагають для роботи більш сприятливих дорожніх умов. Сила тяги базових одноосьових тягачів і колісних тракторів недостатня для самостійного заповнення ковша, тому грунт набирають за допомогою трактора-штовхача. Високі транспортні швидкості самохідних скреперів дозволяють перевозити грунт на значну відстань. Так як транспортний режим становить 80. 90% часу робочого циклу, то продуктивність самохідних скреперів збільшується в 2 2,5 рази
Малюнок 1. Автомобільний тривісний скрепер: 1 - трактор, 2 - сідельно-зчіпний пристрій, З - рама, 4 - ківш із заслінкою і задньою стінкою.
Малюнок 2. Автомобільний двовісний скрепер: 1 - тягач, 2 сідельно-зчіпний пристрій, З - тягова рама, 4 - ківш із заслінкою і задньою стінкою
За способом розвантаження скрепери можна розділити на скрепери з вільною розвантаженням вперед або назад, з примусовою або полупрінудітельной розвантаженням і з щілинним розвантаженням - з розвантаженням вниз. На скреперах з елеваторної завантаженням застосовується донна розвантаження.
Вільна розвантаження застосовується в машинах малої місткості; недоліком вільної розвантаження є неповна розвантаження ковша при роботі в вузьких і вологих ґрунтах. Примусова, полупрінудітельная і щілинна розвантаження застосовуються головним чином в машинах середньої і великої місткості. При примусової розвантаження забезпечується найкраща очищення ковша. Недоліком полупрінудітельной розвантаження є незадовільна очистка ковша при роботі на липких і перезволожених грунтах.
При щільовій розвантаження днище, повертаючись, виводиться з-під грунту і в кінцевому положенні нахиляється до горизонту під кутом 72 - 75 °, внаслідок чого відбувається краще очищення ковша. Цей спосіб найменш енергоємний, так як виключає підйом грунту, що має місце при полупрінудітельной розвантаження.
По виду заслінки розрізняють скрепери двох типів: з плаваючою і керованою заслінками. У плаваючою заслінки шарніри підвіски віднесені назад по ходу і розташовані нижче, ніж у керованої заслінки.
За способом завантаження ковша самохідні скрепери бувають двох типів. Перший тип - скрепери, які заповнюються шляхом забору грунту при реалізації тягового зусилля (умовно з завантаженням тяговим зусиллям). Другий тип - скрепери, які заповнюються з по міццю завантажувального пристрою, розташованого в ковші (скрепери з механізованим завантаженням). У скреперів першого типу стружка грунту зрізається ножем 5 (рисунок 3, а). Заповнення відкритого ковша 2 через зів, утворений піднятою заслінкою 1, забезпечується силою тяги, що розвивається ведучими колесами скрепера і гусеницями штовхача 4.
Малюнок 3. Схеми заповнення грунтом ковша скрепера: а) з тягової навантаженням; б) елеваторного; в) з шнекової завантаженням
-заслінка, 2 - ківш, 3 - задня стінка, 4 - штовхач, 5 - ніж, 6 - елеватор, 7 - відкатні днище, 8 - шнек, 9 - днище.
Також скрепери класифікують за типом приводу управління робочими органами на скрепери з гідравлічним, механічним і комбінованим типом управління.
Основною перевагою гідравлічного механізму управління слід вважати можливість примусового заглиблення ножа. У канатно-блокової системи управління підйом робочого органу проводиться примусово, а спуск ковша і заглиблення ножа в грунт здійснюються за рахунок власної ваги, що погіршує умови роботи скрепера під час заглиблення на твердих грунтах і подовжує шлях завантаження, а також призводить до неповного закриття заслінки по закінчення завантаження і втрат ґрунту при його транспортуванні.
Недоліком канатних систем є передача частини сили тяги від трактора до скрепера через канат підйому ковша. При цьому канат піддається перевантаженням. Цей недолік усувають введенням спеціальних механізмів, що розвантажують канат підйому ковша при транспортуванні.
Застосування електролебідок спрощує канатні системи скреперів в порівнянні зі звичайними, що приводяться від тракторних лебідок: зменшується робоча довжина канатів і кількість блоків, скорочується число перегинів канатів і збільшується термін їх служби. Скрепери поділяють із застосуванням ріжучих ножів різної форми.
Ріжучі ножі бувають прямої, ступінчастою, напівкруглої форми. У порівнянні з прямокутними ножами застосування східчастих ножів скорочує час і шлях завантаження скрепера на 10- 15%, підвищує коефіцієнт наповнення на 18-20%, але погіршує плануюче здатність скрепера. Ще більш ефективним щодо шляху завантаження і коефіцієнта наповнення, особливо при роботі на важких грунтах, є застосування криволінійних ножів, хоча планує здатність скрепера погіршується навіть у порівнянні зі східчастими ножами. Прямокутні ножі скреперів стандартизовані. Кількість середніх і бічних ножів на скреперах має бути 3-4 штуки. Причому довжина середніх ножів повинна бути приблизно дорівнює сумі довжин двох бічних ножів.
Причіпні скрепери в агрегаті з базовими гусеничними тракторами використовують при дальності транспортування від 100 до 800 і максимально 1000 м. Чим більше місткість скрепера, ніж швидкохідні його базовий трактор, тим на більшій дальності транспортування доцільно застосовувати агрегат. Однак при дальності транспортування 1 км причіпні скрепери поступаються в рентабельності автомобілям-самоскидів, завантажуваних одноковшевими екскаваторами. Якщо дальність транспортування менш 100 м, вигідніше застосовувати більш прості і дешеві бульдозери на базових гусеничних тракторах.
Напівпричіпні скрепери, що агрегатуються з базовими швидкохідними колісними тягачами (агрегати, умовно звані самохідними скреперами), застосовують в сприятливих умовах при дальності транспортування від 300 до 3000 м і більше. При відстані менше 300 м доцільно використовувати більш дешевий причіпний скрепер з гусеничним трактором, так як в цих умовах основна перевага самохідного скрепера (швидкохідні) не може бути використано. При дальності транспортування 3000 м і більше та рух по бездоріжжю скрепери рентабельніше автосамоскидів, що завантажуються екскаватором. Якщо на будівництві підготовлені дороги і відстань становить понад 3000 м, то вартість ґрунту, викопаного екскаватором і перевезеного автосамосвалом, нижче вартості ґрунту, переміщеного самохідним скрепером.
У причіпних скреперів вся маса конструкції і що міститься в ковші грунту передається тільки на власні несучі колеса і розвиває шкідливий опір коліс коченню по дорозі. У самохідних і напівпричіпного скреперів значна частина (до 55%) конструктивної маси скрепера і маси, що транспортується грунту передається на базову машину і використовується в якості активного зчіпного ваги, що збільшує тягове зусилля.
2. Технічна характеристика базового колісного тягача БелАЗ - 531
Самохідний скрепер ДЗ-13 з примусовою розвантаженням ковша випускають на базі одноосного колісного тягача БелАЗ-531. Скрепер (рисунок 4) являє собою колісний тягач 1 і одновісне напівпричіпного скреперними обладнання, що з'єднується з тягачем за допомогою сідельно-зчіпного пристрою 2. сідельні-зчіпний пристрій вилочного типу забезпечує нахил скреперного обладнання щодо тягача в поперечній площині на 20 ° в кожну сторону і поворот тягача щодо скреперного обладнання на 90 ° в обидві сторони.
Малюнок 4. Самохідний скрепер ДЗ-13 на базі колісного тягача БелАЗ-531: 1 - тягач, 2 - сідельно-зчіпний пристрій, 3 - рама, 4 - рукава і трубопроводи, 5 - гідроциліндр підйому і опускання ковша, 6 - заслінка ковша, 7-ківш, 8-гідроциліндр управління заслінкою ковша, 9 - задня стінка, 10-гідроциліндр управління задньою стінкою ковша; 11 - задня вісь, 12 - колесо з шиною, 13, 14 - нижній і бічний ножі
Тягач складається з двигуна з системами харчування, охолодження, випуску газу і підігріву двигуна; трансмісії, що включає в себе підвищену передачу, гідротрансформатор, триступеневу гідромеханічну коробку передач, і двоступеневу додаткову коробку, зібрані в єдиний блок, карданну передачу і ведучий міст; ходової частини, що складається з рами, пневмогидравлической підвіски ведучого моста, коліс і шин; механізмів управління, що включають в себе рульове управління і систему гальм; електрообладнання та приладів; кабіни, облицювання, оперення і сідельно-зчіпного пристрою.
Малюнок 5. Схема гідросистеми управління робочими органами самохідного скрепера ДЗ-11П: 1 - масляний бак, 2 - фільтр, 3 - гідронасос, 4 - зворотний клапан, 5 - парораспределітель, 6 - запірний клапан, 7 - гідроциліндр підйому і опускання ковша, 8 - гідроциліндр управління заслінкою ковша, 9 - гідроциліндр управління задньою стінкою ковша
Напівпричіпного скреперними обладнання складається з рами, заслінки ковша, ковша з нижніми і бічними ножами, задньої стінки ковша, задньої осі і двох коліс з шинами. Гідросистема управління робочими органами скрепера (рисунок 6) складається з масляного бака, двох фільтрів, трьох шестеренних гідронасосів типу НШ-98, переливного золотника, трьох гідророзподільників, двох гідроциліндрів підйому і опускання ковша, двох гідроциліндрів управління заслінкою ковша »двох гідроциліндрів управління задньою стінкою ковша , запобіжного клапана, рукавів і трубопроводів гідросистеми.
Малюнок 6. Схема гідросистеми управління робочими органами самохідного скрепера ДЗ-13: 1 - масляний бак, 2 -гідронасос, 3 - переливної золотник, 4 - гідророзподільники, 5 - гідроциліндр управління задньою стінкою ковша, 6 - гідроциліндр управління заслінкою ковша, 7 - запобіжний клапан, 8 - гідроциліндр підйому і опускання ковша, 9 - фільтр
Робочими органами скрепера керують з кабіни машиніста за допомогою важелів управління гідророзподільника. У кожному з них трубопроводами і рукавами з'єднані відповідні гідроциліндри управління робочими органами скрепера. Ківш скрепера можна встановлювати в три положення: опускання, підйом, нейтральне (транспортне).
Технічні характеристики автомобіля - тягача БелАЗ - 531.
Вантажопідйомність, кг 45000
Маса в спорядженому стані, кг15000
Маса крвша, кг 8000
Мінімальний дорожній просвіт, мм 640
Максимальна швидкість, км / год 55
Витрата палива, л / км 25/100
Модель двигуна ЯМЗ - 240, дизельний, V - подібний, чотиритактний, двеннадцатіціліндровий
Потужність, кВт (к.с.) 277 (360)
Об'єм двигуна, л 22,3
Ступінь стиснення 16,5
Коробка передач триступенева
Головна передача центральна, одинарна і планетарні редуктори в маточинах коліс / Рульовий механізм четирехзаходний черв'як і сектор з гідропідсилювачем
Розмір шин 27 - 33
3. Розрахунок основних параметрів ковша скрепера
Головним параметром при розрахунку скрепера, є місткість ковша q (м 3). Основними вважається розміри ковша
Малюнок 7. Розрахункова схема ковша