Расчет экскаватора-планировщика

Министерство образования  Республики Беларусь

Белорусский национальный технический университет

 

 

Кафедра: ”Строительные и дорожные машины”

 

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

на тему: “Экскаватор-планировщик”

по курсу: “Машины для земляных работ”

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:         ст.гр. 114115

Аксёнов Т.И.

 

 

Проверил:        Яцкевич В.В.

 

 

Минск 2008

 

Реферат

 

Пояснительная записка содержит    31 лист.

Иллюстрируемый материал- 3 листа  формата А1.

Ключевые слова: экскаватор-планировщик, стрела подвижная, стрела неподвижная, палец.

В курсовом проекте представлена  разработанная конструкция неподвижной  стрелы.

Произведен анализ существующих конструкций, дано техническое обоснование к  использованию такого технического решения, проведен расчет основных параметров и разработаны чертежи.

Основные конструктивные и технические  показатели:

                     -базовый автомобиль – МАЗ-630303

                     -вместимость ковша – 0.65

                     -радиус копания на уровне стоянки  – 8.2 м

                     -ход телескопической стрелы -3,2 м

                     -высота выгрузки - 4 м

                     -глубина копания - 4.5 м

                     -производительность-55 м³/ч

Разработаны мероприятия  по охране труда и окружающей среды.                          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание:

 

    Введение

1. Обзор патентных и литературных источников
2. Выбор прототипа
3. Расчетная часть

5.1 Расчет масс механизмов  экскаватора

5.2 Расчет главной рабочей  нагрузки

5.3 Расчет главных рабочих  механизмов

5.4 Расчет поворотного механизма

5.5 Тяговый расчет

5.6 Статический расчет

6. Технологическая схема  работ

7. Определение производительности

8. Технико-экономические показатели

9. Вопросы безопасности и охраны  труда

10. Список используемой литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

В данном курсовом проекте будет  изложен материал по экскаватору  планировщику с базовой машиной  МАЗ. Также произведены расчеты  машины по следующим параметрам: расчет машины на устойчивость, при двух худших положениях; расчет усилий на выдвижение рукояти телескопического оборудования; расчет усилий на поднятие стрелы, а так же усилий резания и сопротивление передвижению.

Касаясь именно экскаватора планировщика, то данный тип землеройных машин  является перспективным. С каждым днем планировка участка затрудняется какими-либо природными факторами, что дает экскаваторам-планировщикам немало преимуществ. Этот вид землеройных машин можно принципиально выделить из массы других типов экскаваторов, так как кроме рытья земли они могут выполнять бесконечное количество различных работ, и сфера их применения разнообразна. Эти машины могут зачищать и планировать откосы, насыпи высотой более 2,5 метров, работать под мостами и в других ограниченных по высоте местах, “ювелирно” подкапывать под трубами и коммуникациями, рыть котлованы под прямым углом и т.д.

Исторически сложилось, что на территории СНГ телескопические экскаваторы  называются экскаваторами-планировщиками и имеют ограниченный круг использования  и эксплуатируются в основном:

- в подразделениях нефтегазовых компаний, занимающихся обслуживанием нефте- и газопроводов (до 45-50% всего парка телескопических экскаваторов СНГ)

- в дорожно-строительных компаниях  (22-25%)

- в предприятиях ЖКХ и теплосетях (18-20%)

- в строительстве (5-8 %)

- на крупных промышленных  предприятиях и других объектах (менее 5%)

Очень редко на территории СНГ эту  технику можно встретить где-либо еще.

В западных же странах и в США  потребители этой техники используют ее универсальность на 100%. Она работает у строителей, дорожных строителей, в организациях ЖКХ, у энергетиков, в армии и МЧС, в Международной организации Красного креста и полумесяца, на металлургических заводах, у строителей тоннелей, на нефте- и газодобывающих предприятиях. И это еще не полный список пользователей техники подобной модификации.

Большинство телескопических экскаваторов устанавливается на автомобильное  шасси, что делает их еще и очень  мобильными. Такая техника самостоятельно и быстро перемещается по дорогам  и, при этом, не портит дорожное покрытие.

 

 

Кроме того, экскаваторы  в течение короткого времени  могут работать в удаленных местах и возвращаться в гараж в конце  работы. При этом, в процессе исследования было также обнаружено, что экскаватор может превращаться в манипулятор, подъемный кран, механизм для очистки доменных печей, газонокосилку, каток и т.п.

К телескопическим экскаваторам относятся  так же телескопические шлакоуборочные машины и машины для тоннелестроения. Первые используются на сталелитейных  заводах. С их помощью обслуживают доменные печи, выгребая из них шлак, очищают ковши и конверторы и пробивают пробки. Телескопическая стрела и в этом случае является очень удобным инструментом для таких специфических работ. Применение именно этой техники ведет к значительному сокращению вынужденных простоев и увеличивает скорость заполнения металлургических ёмкостей. Для работы в тяжелых высокотемпературных условиях используется специально защищенное рабочее оборудование и гусеничное шасси. Что касается телескопических экскаваторов для работы в тоннелях, то они используются при проходке тоннелей (используется навесное оборудование для рыхления], профилировании с помощью гидромолотов и специальных роторных насадок, отбойных работ и погрузки породы. Телескопическая стрела позволяет достигать большой рабочей высоты, не подвергая риску оператора.

За всю почти 60-летнюю историю  телескопических экскаваторов значительно  расширился их модельный ряд. Если первые экскаваторы можно было отнести  только к третьей и четвёртой  размерным группам на 1-2 типах автошасси, то сегодня на рынке представлена самая различная техника: от мини-экскаваторов, до тяжелых машин 5-6 размерных групп с широчайшим выбором шасси для экскаваторных установок.

На сегодняшний момент на рынке все еще доминируют экскаваторы 3-4 размерной группы на мобильных автошасси, однако за последние 15-20 лет их доля в общем количестве техники неуклонно уменьшается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Обзор патентных и литературных источников

 

Согласно заданию на курсовой проект были просмотрены патенты  касающиеся экскаватора планировщика с телескопической стрелой, так же патенты касающиеся конструкции ковша и его зубьев, способа крепления зубьев к ковшу и т.д.

 

Патент №1 [6]

 

ЭКСКАВАТОР-ПЛАНИРОВЩИК С ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИМ СТРЕЛОВЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ

 

№2072020. Реферат

Использование: гидравлические экскаваторы-планировщики. Сущность изобретения: экскаватор-планировщик с телескопическим  стреловым оборудованием включает самоходное шасси, поворотную платформу, телескопическую стрелу, состоящую  из подвижной и неподвижной секций и наклонного участка неподвижной секции стрелы, гидроцилиндр выдвижения стрелы, гидроцилиндр поворота ковша, гидролинии и гидрораспределители гидроцилиндров. Стрела имеет механизм поворота, и наклонный участок ее неподвижной секции выполнен в виде портала. Внутри портала с возможностью вращения вокруг продольной оси установлена неподвижная секция стрелы. Гидроцилиндр выдвижения стрелы корпусом закреплен на портале и имеет в своем корпусе подводы гидролиний первый, второй и третий и в штоке; выводы четвертый и пятый. В штоке имеется внутренняя полость, в которой размещен центральный трубопровод соединений с пятым выводом. Внутри центрального трубопровода размещен второй центральный трубопровод.

Выводы четвертый и  пятый соединены внешним трубопроводом с полостями гидроцилиндра поворота ковша. Гидрораспределители обеих гидроцилиндров соединены с третьим и первым подводами гидроцилиндра выдвижения стрелы. Механизм поворота стрелы может быть выполнен в виде гидромотора, соединенного с закрепленным на портале планетарным редуктором. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Рисунок 1.1- Общий вид экскаватора-планировщика с телескопическим стреловым оборудованием.

 

 

Патент №2 [7]

 

КОВШ ЭКСКАВАТОРА

№2186908. Реферат

Изобретение относится к землеройным  машинам, в частности к одноковшовым экскаваторам с принудительной разгрузкой ковша.

Ковш экскаватора включает заднюю и боковые стенки, имеющие  шарнирное соединение с рукоятью, днище и подвижную очистную рамку, шарнирно соединенную с боковыми стенками, и привод поворота ковша, выполненного в виде рычага и тяг. Боковые стенки ковша и подвижная очистная рамка соединены с рукоятью ковша одним и тем же шарниром, а очистная рамка имеет привод поворота, выполненный в виде гидроцилиндра, шток которого шарнирно соединен с ней. Корпус шарнирно соединен с рычагом привода поворота ковша, при этом продольные оси гидроцилиндра и тяг расположены в одной плоскости, а задняя стенка имеет прорезь для прохождения гидроцилиндра привода очистной рамки при ее повороте. Расширяются технологические возможности, повышается производительность. 3 ил.

 

Рисунок 1.2 – Привод ковша

 

Патент №3 [8]

 

ЗУБ КОВША ЭКСКАВАТОРА

 

 

№2184814. Реферат

Изобретение относится  к землеройной технике, а именно к одноковшовым экскаваторам циклического действия, и может быть использовано в горнодобывающей промышленности. Зуб ковша экскаватора включает клинообразную рабочую часть, образованную выпуклой верхней и вогнутой нижней криволинейными гранями, формируемыми сопряженными цилиндрическими поверхностями, и снабженную ребрами жесткости и режущей частью, смещенной относительно продольной оси зуба и имеющей цилиндрическую поверхность, и хвостовую часть с опорными поверхностями. Режущая часть смещена вниз относительно продольной оси зуба на величину, составляющую 0,10-0,14 от длины рабочей части зуба, а радиус ее цилиндрической поверхности равен 20 мм. Клинообразная часть зуба выполнена с острым углом 10-15^o между выпуклой верхней и вогнутой нижней криволинейными гранями. Радиусы цилиндрических поверхностей, формирующих выпуклую верхнюю и вогнутую нижнюю криволинейные грани рабочей части и нижних ребер на вогнутой криволинейной грани в области рабочей части, принимаются одинаковыми. Опорные поверхности хвостовой части выполнены наклонными с углом 9-11^o и подъемом в сторону тела зуба, а в теле зуба в месте сопряжения рабочей части с хвостовой предусмотрена полость в виде усадочной раковины, не выходящей на рабочую поверхность. Повышается износостойкость и срок службы. 2 ил.

 

Рисунок 1.3 – Зуб ковша экскаватора.

 

 

                                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.Выбор прототипа

 

За прототип был принят экскаватор - планировщик на базе автомобильных шасси МАЗ - АНТЕЙ EW-25-M1.

 

Рисунок 2.4 - Экскаватор - планировщик на базе автомобильных шасси МАЗ - АНТЕЙ EW-25-M

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.1 - Параметры экскаватора - планировщика на базе автомобильных шасси МАЗ - АНТЕЙ EW-25-M

 

ПАРАМЕТРЫ	EW - 25 M1
Радиус копания на уровне земли, м	10,45 / 11,8*
Максимальная глубина копания. м	5,45 / 6,8*
Минимальный радиус копания на уровне земли, м	2,2
Угол подворота ковша, град.	152
Угол поворота ковша относительно продольной оси стрелы. град.	360
Угол поворота стрелы
вверх, град.	30
вниз, град.	60
Ход основного гидроцилиндра телескопической  стрелы, м	4,15
Максимальная высота оборудования при копании, м	8,7 / 9,4*
Максимальная высота копания, м	8 / 8,7*
Максимальная высота выгрузки, м	6,1 / 6,8*
Минимальная высота выгрузки, м	4,35*
	*с удлинителем стрелы 1,5м

 

Помимо представленных видов шасси имеется возможность  установки экскаваторного оборудования на шасси заказчика, а также на шасси иностранных производителей.

Таблица 2.2 – Параметры  базовой машины

ПАРАМЕТРЫ	МАЗ - 630303
Колесная формула	6 х 4
Двигатель шасси	ЯМЗ -236БЕ2 (ЕВРО 2)
Скорость движения экскаватора	60 км/ч
Габаритные размеры в транспортном положении, мм
длина	8 700
высота	3 750
ширина	2 550
Полная масса, кг	21 870
Распределение полной массы по осям, кг
передняя ось	6 790
задняя тележка	15 080