close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

298.704 Строительные и дорожные машины

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки РФ
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
Воронежский государственный архитектурно-строительный университет
Кафедра строительных и дорожных машин
имени д.т.н., профессора Н.А. Ульянова
СТРОИТЕЛЬНЫЕ И ДОРОЖНЫЕ
МАШИНЫ
Методические указания
к выполнению лабораторных работ для студентов специальностей
190205 – «Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»,
291300 – «Механизация и автоматизация строительства» и бакалаврам
по направлению 190100 – «Наземные транспортные системы»
Воронеж 2011
УДК 621.87:625.08(07)
ББК 39.311-06-5я7
Составители
В.Н. Геращенко, В.Л. Тюнин
Строительные и дорожные машины: метод. указания к выполнению
лабораторных работ для студ. спец. 190205 «Подъёмно-транспортные,
строительные, дорожные машины и оборудование», 291300 – «Механизация и
автоматизация строительства» и бакалаврам по направлению 190100 –
«Наземные транспортные системы»/Воронеж. гос. арх. – строит. ун-т.; сост.:
В.Н. Геращенко, В.Л. Тюнин. – Воронеж, 2011. – 39 с.
Методические
указания
обеспечивают
проведение
комплекса
лабораторных работ по дисциплине «Строительные и дорожные машины».
Лабораторные работы включают цель работы, общие сведения к выполнению
работы, порядок проведения работы, форму отчёта.
Предназначены для проведения лабораторных работ со студентами
специальностей 190205 – «Подъемно-транспортные, строительные,
дорожные машины и оборудование», 291300 – «Механизация и автоматизация
строительства» и бакалаврам по направлению 190100 – «Наземные
транспортные системы».
Ил. 18. Табл. 6. Библиогр.: 5 назв.
УДК 621.87:625.08(07)
ББК 39.311-06-5я7
Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского
государственного архитектурно-строительного университета
Рецензент – Ю.И. Калинин, к. т. н., доцент кафедры транспортных
машин Воронежского государственного архитектурностроительного университета
3
ВВЕДЕНИЕ
Целью методических указаний для лабораторных работ по дисциплине
«Строительные и дорожные машины» является закрепление полученных
теоретических знаний и их практическое применение при рассмотрении
вопросов, связанных с изучением основных узлов, механизмов и систем
строительных и дорожных машин.
Предназначены для проведения лабораторных работ со студентами
специальности 190205 – «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные
машины и оборудование», 291300 – «Механизация и автоматизация
строительства» и бакалаврам по направлению 190100 – «Наземные
транспортные системы».
Лабораторная работа № 1
Изучение конструкции двигателя внутреннего сгорания
1.1. Цель работы
Ознакомиться с конструкцией, принципом действия двигателей
внутреннего сгорания, применяемых на строительных и дорожных машинах.
1.2. Общие сведения к выполнению работы
Наиболее распространенными энергетическими установками на
строительных и дорожных машинах являются двигатели внутреннего
сгорания (ДВС), которые подразделяют на двух- и четырехтактные карбюраторные и дизельные.
Конструктивные параметры, по которым рассчитывается поршневой
двигатель – диаметр цилиндра, ход поршня и число цилиндров.
Поршень 2 (рис. 1.1) при одном обороте коленчатого вала 3 двигателя
делает один ход вниз и один ход вверх. Направление движения поршня в
цилиндре 1 изменяется в двух крайних точках, называемых мёртвыми, так
как в них скорость поршня равна нулю. Соответственно крайнее верхнее
положение называется «верхняя мёртвая точка» (ВМТ), а крайнее нижнее –
«нижняя мёртвая точка» (НМТ).
Ходом поршня S называют расстояние от ВМТ до НМТ:
S= 2 ⋅ R ,
где R – радиус кривошипа.
Рабочий объём цилиндра находится по формуле
Vh =
где D – диаметр цилиндра.
π ⋅ D2 ⋅ S
4
3
,
(1.1)
(1.2)
Рабочим объёмом двигателя называют сумму всех рабочих объёмов
цилиндров многоцилиндрового двигателя.
Рис 1.1. Схема для определения основных параметров двигателя
Объём цилиндра над поршнем, находящимся в ВМТ, называется объём
камеры сгорания VС.
Общий объем цилиндра – это сумма рабочего объема и объема камеры
сгорания.
Степенью сжатия определяется по формуле
ε=
(Vc + Vh ) = Va .
(1.3)
Vc
Vc
Степень сжатия является безразмерной величиной, показывающей, во
сколько раз уменьшается объём смеси или воздуха, находящихся в цилиндре,
при перемещении поршня от НМТ к ВМТ.
Двигатели, работающие на бензине (карбюраторные двигатели), имеют
степень сжатия 6…10,5, на газе 7…9, а дизели – 15…20. КПД
карбюраторных двигателей – 0,25…0,30; дизеля – 0,3…0,45.
Схемы действия четырехтактных двигателей внутреннего сгорания
представлены на рис. 1.2.
4
Рис. 1.2. Схема четырехтактных двигателей внутреннего сгорания:
а – карбюраторного; б – дизельного; I – всасывание; II – сжатие; III – рабочий
ход; IV – выхлоп; 1 – впускной клапан; 2 – свеча зажигания; 3 – выпускной
клапан; 4 – цилиндр; 5 – пружина; 6 – поршень; 7 – толкатель; 8 – шатун;
9 – коленчатый вал; 10 – кулачковый распределительный вал; 11 – карбюратор;
12 – поршневые кольца; 13 – форсунка; 14 – топливопровод
Первый такт работы карбюраторного двигателя (I) – всасывание
рабочей смеси. Рабочая смесь – смесь распыленного топлива с воздухом в
весовом отношении 1/10…1/13 – из карбюратора засасывается в цилиндр во
время движения поршня из ВМТ в НМТ.
Второй такт (II) – сжатие – происходит во время движения поршня
вверх при закрытых клапанах.
Третий такт (III) – рабочий ход – при воспламенении смеси от
электрической искры в свече зажигания.
Четвертый такт (IV) – выпуск отработавших газов – во время движения
поршня вверх при открытом выпускном клапане. Открытие и закрытие
соответствующих
клапанов
осуществляется
газораспределительным
механизмом, кинематически связанным с коленчатым валом двигателя.
В отличие от карбюраторного двигателя в дизель при первом такте
всасывается чистый воздух, сжимаемый во втором такте. В результате
5
сжатия до 4…6 МПа происходит нагрев воздуха до температуры 600…800 0С.
Третий – рабочий ход – происходит после впрыска через форсунку
дизельного топлива под давлением около 13…18 МПа. Полученная таким
образом рабочая смесь самовоспламеняется. Четвертый такт дизеля
аналогичен четвертому такту карбюраторного. Топливо подается топливным
насосом, кинематически связанным с коленчатым валом.
Основные узлы и системы ДВС и их назначение:
1. Блок цилиндров – чугунный корпус является основой для всех
остальных систем.
2. Головка блока цилиндров – сложная отливка из чугуна или
алюминиевых сплавов.
3. Кривошипно-шатунный механизм (КШМ) – предназначен для
преобразования прямолинейного возвратно-поступательного движения
поршня во вращательное движение коленчатого вала двигателя.
4. Механизм газораспределения – предназначен для пуска горючей смеси
(для карбюраторных двигателей) и воздуха (для дизельных двигателей)
и выпуска отработавших газов.
5. Система питания двигателя – предназначена для приготовления
горючей смеси и подачи в карбюраторных двигателях или подачи
топлива в дизельных двигателях.
6. Система смазки – предназначена для подводки масла к трущимся
деталям для уменьшения сил трения и износа, а также отвода тепла от
деталей и продуктов износа.
7. Система охлаждения – предназначена для создания оптимального
теплового режима двигателя.
8. Система пуска – предназначена для создания требуемой начальной
частоты вращения коленчатого вала двигателя.
9. Система зажигания – предназначена для принудительного
воспламенения горючей смеси в цилиндрах.
Каждый ДВС имеет внешнюю характеристику, т.е. кривые,
отражающие зависимость крутящего момента МКР, мощности двигателя Nе,
часового Gе и удельного расхода топлива qе, в функции частоты вращения
коленчатого вала 1 (рис. 1.3).
Основные показатели этой характеристики: Мен – номинальный
крутящий момент двигателя; Ме max – максимальный крутящий момент
двигателя; Nе max – максимальная мощность двигателя; Gен – номинальный
часовой расход топлива; Gех – часовой расход топлива на холостом ходу;
nем – частота вращения вала при максимальном крутящем моменте
двигателя; nен – номинальная частота вращения вала, nех – максимальная
частота вращения вала при Mкр = 0 .
6
Рис. 1.3. Внешняя характеристика двигателя внутреннего сгорания
1.3. Порядок проведения работы
1.3.1. Изучить принцип действия и последовательность работы
цилиндра ДВС.
1.3.2. Используя имеющееся лабораторное оборудование, модели,
плакаты, изучить устройство и принцип работы систем двигателя.
1.3.3. Используя разрез двигателя автомобиля ВАЗ-2101 и формулы
(1.1)-(1.3), определить рабочий объём и степень сжатия двигателя.
1.4. Форма отчёта
Лабораторная работа №1
1. Цель работы.
2. Принцип работы четырехтактного карбюраторного и дизельного двигателя
автомобиля.
3. Описание конструкции систем питания, охлаждения, смазки, зажигания и пуска.
4. Определение рабочего объёма и степени сжатия двигателя.
5. Выводы.
7
Лабораторная работа № 2
Изучение общего устройства привода СДМ.
Изучение кинематических схем приводов исполнительных механизмов
одноковшовых строительных экскаваторов, определение скоростей
и усилий.
2.1. Цель работы
Целью работы является изучение общего устройства привода
строительно-дорожных машин (СДМ) и определение скоростей и усилий в
механизмах одноковшовых экскаваторах.
2.2. Общие сведения к выполнению работы
В строительно-дорожных машинах применяют одно- и многомоторные
приводы. В одномоторном приводе все механизмы приводятся в движение от
одной силовой установки.
Включение какого-либо механизма осуществляется путем включения
различных конструкций муфт. При многомоторном приводе каждый
механизм или группа их приводится в движение отдельными двигателями.
Силовая установка - та часть машины, которая приводит в движение
механизмы машины. В этих машинах применяются следующие виды
силового оборудования:
- электродвигатели в виде электродвигателей переменного и постоянного
тока;
- двигатели внутреннего сгорания (ДВС), которые чаще всего используются
на передвижных машинах;
- гидравлический привод, состоящий из насоса и различных систем
(распределения, контроля, очистки и т.д.);
- пневматический привод, применяемый чаще всего во вспомогательных
механизмах;
- комбинированный привод.
Пример одномоторного привода приведен на представленной
кинематической схеме экскаватора (рис. 2.1)
Выбор силовой установки для привода механизмов машины
осуществляется исходя из ее параметров, трансмиссии, силовых и
кинематических зависимостей передач.
Основным выражением, которое используется для этого, является
зависимость мощности от момента крутящего и частоты вращения вала:
3ОN = π ⋅ M ⋅ n ,
где
N – мощность (Вт);
8
M – момент крутящий (Н·м);
n – частота вращения вала (об/мин).
Рис. 2.1. Кинематическая схема экскаватора
2.3. Порядок проведения работы
При выполнении работы используется теоретический лекционный
материал и кинематическая схема экскаватора, плакаты.
9
Предусматривается следующий порядок проведения работы:
2.3.1. Дать определение силовой установки и правил ее выбора.
2.3.2. Изучить кинематическую схему привода ходового механизма,
механизма поворота платформы, стрелоподъемного механизма, напорного
механизма.
2.3.3. По заданию преподавателя определить скорость движения экскаватора
и тяговое усилие, исходя из мощности двигателя.
2.3.4. По заданию преподавателя определить скорости поворота платформы и
подъема стрелы.
2.4. Форма отчета
Лабораторная работа № 2
1. Цель работы.
2. Описание различных типов привода
достоинства и недостатки.
3. Расчеты по заданию преподавателя.
4. Выводы.
СДМ,
их
характеристика,
Лабораторная работа № 3
Изучение общего устройства систем управления строительных
и дорожных машин и составление их схем
3.1. Цель работы
Целью работы является изучение систем управления механизмами
строительных машин и составление их схем.
3.2. Общие сведения к выполнению работы
Системы
управления
механизмами
строительных
машин
предназначены для периодического включения и выключения с целью
изменения, например, положения рабочего органа относительно базовой
машины при выполнении технических операций.
Классификация систем управления строительных машин
По назначению системы управления можно разделить на следующие:
1. Управления двигателем;
2. Управления муфтами и тормозами;
3. Рулевого управления;
10
4. Управления установкой рабочего органа.
Причём все эти системы могут быть выполнены в двух вариантах:
1. Непосредственного управления;
2. С усилителем.
Классификация систем управления приведена в табл. 3.1, 3.2.
Классификационный
признак
Способ управления
Тип системы
управления
Количество
исполнительных
механизмов
Классификационный
признак
Принцип действия
Схема действия
Тип
исполнительного
механизма
Способ
регулирования
Таблица 3.1
Классификационная характеристика
Ручное управление
Гидравли- Редукторная
ческая
ОДИН
Автоматическое
управление
Канатно- Комбиниблочная
рованная
НЕСКОЛЬКО
Таблица 3.2
Классификационная характеристика
Насосная
Ручная Автоматическая
Гидродвигатель
возвратно-поступательного
действия (гидроцилиндр)
Дроссельное
Безнасосная
Полуавтоматическая
Гидродвигатель
вращательного действия
(гидромотор)
Объёмное
(машинное)
Гидравлическая система управления
Объёмные гидропередачи наиболее широко применяются в системах
управления рабочими органами СДМ, причём планами перспективного
развития указанных машин предусматривается их дальнейшая гидрофикация.
Наибольшее распространение в
СДМ
получили насосные
гидросистемы с ручным управлением для изменения положения рабочего
органа (ковша скрепера, отвала бульдозера, автогрейдера) или его частей
(заслонки, задней стенки ковша и т.д.), (рис. 3.1). Эти системы, как правило,
имеют привод насоса от вала отбора мощности базовой машины,
унифицированные с базовой машиной основные узлы гидропередачи (бак,
насос, распределитель) и исполнительные механизмы в виде гидроцилиндров
(скреперы, бульдозеры) и реже гидромоторов (поворот отвала автогрейдера
на 360°) с дроссельным регулированием. Действие этих систем
кратковременное, периодическое, а передаваемая мощность определяется
11
необходимыми затратами на перестановку рабочего органа и составляет в
зависимости от типа СДМ и размеров рабочего органа – 10…50 % мощности
двигателя.
Рис. 3.1. Схема гидравлической системы управления:
1 – бак; 2 – насос; 3 – манометр; 4 – обратный клапан; 5 – клапан
предохранительный; 6 – гидрораспределитель; 7 – гидроцилиндр; 8 – фильтр;
9 – напорная магистраль; 10 – сливная магистраль
Редукторная система управления
Редукторные системы управления рабочим органом распространены на
автогрейдерах, грейдерах, грейдер-элеваторах и в сочетании с канатноблочной системой на скреперах. Классификация таких систем представлена в
табл. 3.3.
Таблица 3.3
Классификационный
признак
Классификационная характеристика
Тип привода
От основного
двигателя
Тип редуктора
Червячный
От
индивидуального
электромотора
Зубчатый
От ручного
штурвала
Комбинированный
Редукторные системы управления могут иметь привод от основного
двигателя машины (рис. 3.2, а) (автогрейдеры, грейдер - элеваторы), от
индивидуальных электродвигателей (рис. 3.2, б) (скреперы, грейдер элеваторы), от ручного штурвала (грейдеры).
12
Рис. 3.2. Схема редукторных систем управления:
а) с приводом от вала отбора мощности; б) с приводом от отдельных
двигателей; 1 – двигатель (ДВС); 2 – муфта; 3 – раздаточная реверсивная
коробка; 4 – карданная передача; 5 – исполнительный редуктор;
6 – генератор; 7 – червячный редуктор; 8 – электродвигатель
Наибольшее распространение получили передачи с червячными редукторами в сочетании с другими видами передачи. Это объясняется их малыми
габаритными размерами и свойством самоторможения, что позволяет обеспечивать рабочему органу определённое установочное положение без дополнительных фиксирующих устройств.
Канатно-блочная система управления
В настоящее время канатно-блочная система управления применяется
довольно редко, преимущественно на скреперах, бульдозерах, экскаваторах и
некоторых других машинах для земляных работ северного исполнения.
Классификация канатно-блочных систем управления приведена в табл. 3.4.
Канатно-блочная система управления состоит из лебёдки,
регулирующего звена и канатов с блоками (рис. 3.3). Регулирующим звеном
может быть полиспаст, дифференциальный барабан или зубчатый редуктор.
Наибольшее распространение имеет система с полиспастом, она проста по
конструкции и в эксплуатации.
Применяемые в канатно-блочных системах управления лебёдки имеют
заднее поперечное расположение, что позволяет просто осуществить отбор
мощности, а также уменьшить число перегибов канатов и направляющих
блоков. Для облегчения работы машиниста в лебёдках применяется
пневмоуправление фрикционами и тормозами.
13
Таблица 3.4
Классификационная характеристика
Классификационный
признак
Тип редуцируюшего
звена
Полиспаст
ДифференциальЗубчатый редуктор
ный барабан
Расположение
лебёдки
Переднее
продольное
Заднее поперечное
Число барабанов
лебёдки
Однобарабанная
Многобарабанная
Система управления
лебёдкой
Ручная
Пневматическая
Рис. 3.3. Схема канатно-блочной системы управления:
1 – барабан; 2 – тормоз; 3 – вал отбора мощности; 4 – редуктор;
5 – фрикционная муфта; 6 – блок; 7 – канат; 8 – полиспаст
3.3. Порядок проведения работы
При выполнении работы используются учебные плакаты, инструкции
по эксплуатации основных типов дорожных машин, а также ГОСТы
«Обозначения условные графические в схемах» (ГОСТ 2.770-68. Элементы
кинематики - приложение 2; ГОСТ 2.780-68, ГОСТ 2.781-68, ГОСТ 2.782-68.
14
Элементы гидравлических сетей, гидроаппаратура распределительная и
регулирующая, насосы и двигатели гидравлические.
3.3.1. Изучить типовые схемы систем управления механизмами
строительных машин;
3.3.2. Изучить общее устройство систем управления конкретными
механизмами строительных машин (по указанию преподавателя).
3.4. Форма отчёта
Лабораторная работа № 3
1. Цель работы.
2. Классификация систем управления, назначение, общее устройство.
3. Составить схему системы управления рабочим органом
строительной машины с описанием её элементов (по заданию
преподавателя).
Лабораторная работа № 4
Устройство ходового оборудования строительных и дорожных машин
и классификация
4.1. Цель работы
Изучить различные виды ходового оборудования строительных и
дорожных
машин.
Ознакомиться
с
основными
параметрами,
характеризующими взаимодействие ходовой части с опорной поверхностью
при движении.
4.2. Общие сведения к выполнению работы
Ходовая часть – это совокупность элементов шасси, образующих
ходовую тележку самоходных и прицепных машин. Она предназначена для
передвижения машин, передачи нагрузки на опорную поверхность,
обеспечения устойчивости машин, реализации тягового усилия через
движитель. Движителем называют устройство, преобразующее энергию
силовой установки в движение машины: у автомобиля – это ведущие колеса,
у гусеничного трактора – гусеничные тележки и т. д.
Для строительных и дорожных машин характерными является
пневмоколесный, гусеничный и рельсовый ход.
Пневмоколесный ход наряду с высокой универсальностью обеспечивает хорошую маневренность, высокие скорости передвижения и
проходимость.
15
Основным элементом пневмоколесных ходовых частей является
пневматическая шина (рис. 4.1).
По конструкции шины бывают диагональные и радиальные, шины
высокого (0,5…0,7 МПа) и низкого (0,12…0,35 МПа) давления. В зависимости от
соотношения Н/В различают шины обычные (Н/В = 0,9…1,1),
широкопрофильные (Н/В = 0,4…0,9), арочные (Н/В = 0,3…0,4) (рис. 5.1, д) и
пневмокатки (Н/В = 0,2…0,30) (рис. 5.1, е).
Рис. 4.1. Пневматические шины:
а – камерная; б – бескамерная; в – основные размеры шины; г – типы
рисунков протекторов; д – арочная; е – пневмокаток; 1 – покрышка;
2 – камера; 3 – ободная лента; 4 – вентиль; 5 – полость покрышки;
6 – обод колеса
У обычной шины наружный диаметр D связан с высотой Н и диаметром обода d зависимостью
(4.1)
D ≈ 2H + d .
Шины диаметром свыше 1,5 м называют крупногабаритными. Маркировку шин наносят на боковины двумя числами. Например: 14,00-20. Первое
число характеризует ширину профиля В, а второе - внутренний диаметр (или
посадочный диаметр) d в дюймах.
В пневмоколесные ходовые части входят элементы подвески (рис. 4.2).
16
Рис. 4.2. Упругие подвески:
а – рессорная; б – пружинная; в – торсионная
Упругие подвески предназначены для снижения динамических
нагрузок, действующих на раму машины при передвижении.
Гусеничное ходовое оборудование по сравнению с пневмоколесным
имеет большую поверхность опоры, что обеспечивает лучшее сцепление с
грунтом, повышенную проходимость в условиях бездорожья и слабонесущих
грунтов. Удельное давление на грунт гусеничного хода 0,04…0,1 МПа.
К недостаткам гусеничного хода следует отнести сложность
конструкции, интенсивность износа, большую массу (до 40 % общей массы
машины), малые транспортные скорости.
Разновидности гусеничного хода и устройство показаны на рис. 4.3.
Рис. 4.3. Гусеничный ход:
а – жесткий малоопорный; б – жесткий многоопорный;
в – упругобалансирный; 1 – направляющее колесо; 2 – гусеница; 3 – ведущее
колесо; 4 – поддерживающие катки; 5 – рама гусеничной тележки;
6 – опорные катки; 7 – балансир с упругим элементом
Рельсовый ход характеризуется простотой конструкции, надежностью
и долговечностью. Рельсовый ход применяют для различных кранов
17
(башенных, мостовых, козловых). Недостатками рельсового хода являются
малая маневренность, ограничение уклона пути, необходимость укладки
рельсовых путей. На рис. 4.4 показаны различные виды рельсового хода.
Рис. 4.4. Рельсовый ход:
а – вагонная ось с одноребордными колесами; б – двухребордное колесо (крановое);
в – рельсформа; г – монорельс с грузовой тележкой; д – канатный монорельс
По назначению колеса разделяются на ведущие и ведомые. В результате взаимодействия ведущего колеса с опорной поверхностью крутящий
момент, подводимый от двигателя к движителю, преобразуется в силу тяги.
Ведомое колесо является только поддерживающим элементом и вращается
при движении машины под действием толкающей силы, приложенной к оси
колеса. При перекатывании колес возникают сопротивления, которые
вызваны как деформацией опорной поверхности, так и деформацией шины.
Приложенный к ведущему колесу крутящий момент определяется:
= M дв ⋅ i ⋅η ,
M кр
(4.2)
где M дв – крутящий момент на валу двигателя, кН·м; i , η – передаточное
число и КПД трансмиссии.
Для характеристики взаимодействия ходового оборудования с опорной
поверхностью используют коэффициенты сопротивления качению f и
коэффициент сцепления ϕ .
f =
Pf
;
Gk
P
ϕ = k max ,
Gk
(4.3)
(4.4)
где Pf – сила сопротивления качению, кН; Pk max – максимальная сила тяги
движителя, кН; Gk – вертикальная нагрузка на ведущее колесо, кН.
На рис. 4.5 представлены схемы сил, действующих на колесо при
работе в различных режимах.
Для обеспечения качения к движителю подведен крутящий момент
M кр . Равнодействующая элементарных реактивных сил, возникающих в
результате взаимодействия шины и опорной поверхности, обозначена через
N ; её вертикальная и горизонтальная составляющие обозначены R и T . При
этом T = Fk и R = Gk .
18
Рис. 4.5. Схемы сил, действующих на колесо:
а – «ведущее колесо»; б – «свободное колесо»; в – «ведомое колесо»
Уравнение равновесия колесного движителя:
M кр = T ⋅ rc + R ⋅ a ,
(4.5)
где rc – силовой радиус колесного движителя, м; a – снос реакции
приложения силы N , м.
Разделив обе части уравнения на rc получим
M кр
rc
где
M кр
rc
= T + R⋅
a
,
rc
(4.6)
– отношение, представляющее собой окружную силу – Pk ;
a
= f – принят как коэффициент сопротивления качению.
rc
Тогда, обозначив Pk =T + Gk ⋅ f и Gk ⋅ f =
Pf , получим
Pk= T + Pf .
(4.7)
Таким образом, окружная сила колесного движителя в режиме
«ведущего колеса» равна сумме силы тяги и силы сопротивления качению.
Тяговые и экономические качества колесных и гусеничных машин для
любых режимов работы наиболее полно оцениваются с помощью тяговых
характеристик, представляющих собой графическое выражение выходных
тяговых параметров машин. К таким параметрам относят:
1) коэффициент буксования колесного движителя δ :
n
 T
T  
δ =  A ⋅ + B ⋅    ⋅100 %,
 Rk
 Rk  
(4.8)
A , B , n – коэффициенты, зависящие от типа шин, рисунка протектора,
где
давления воздуха в шине, состояния и влажности грунта (табличные
величины); Rk – нормальная реакция грунта на ведущих колесах Rk = Gk , кН;
T – текущее значение силы тяги, кН;
19
2) действительная скорость машины Vд :
0,377 ⋅
V
=
д
nдв ⋅ rc
⋅ (1 − δ i ) , км/ч,
i
(4.9)
где
nдв – частота вращения вала ДВС, об/мин; i – передаточное число
трансмиссии на соответствующей передаче; δ i – текущее значение
коэффициента буксования в зависимости от T i ;
3) тяговая мощность колесного движителя NT :
NTд
= V ⋅ T , кВт;
(4.10)
4) тяговый коэффициент полезного действия:
ηT =
NT
,
N дв
(4.11)
где N дв – мощность двигателя внутреннего сгорания, кВт;
5) удельный расход топлива:
=
qT 1000 ⋅
Gч
, г/(кВт·ч).
NT
(4.12)
4.3. Порядок проведения работы
Произвести расчет и построение тяговой характеристики колесных
тракторов по данным, приведенным в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Характеристики колесных тракторов
Трактор Трактор Трактор
№
Наименование показателей
пп
МТЗ-80
Т-150К
К-701
1 Масса трактора, приходящаяся на
ведущие колёса, кг
3000
8135
13500
2 Силовой радиус колеса, м
0,774
0,8
0,85
3 Значение коэффициентов
А
0,12
0,12
0,12
В
14,79
14,79
14,79
n
6
6
6
4 Двигатель:
мощность, кВт
58,8
110
198,5
номинальная частота вращения, об/мин
2200
2100
1900
часовой расход топлива, кг/ч
14,6
26,9
51,5
5 Общее передаточное число
трансмиссии на 1-й передаче
107
88
120
20
4.4. Форма отчёта
Лабораторная работа № 4
1. Краткое описание конструкции ходового оборудования
строительных машин с их характеристиками.
2. Расчет и построение тяговой характеристики колесного движителя
δ = δ (T ) , Vд = Vд (T ) , N = N (T ) , η = η (T ) , q = q (T ) .
3. Выводы.
Лабораторная работа № 5
Определение основных физико-механических свойств грунтов
5.1. Цель работы
Изучить классификацию грунтов, их составные части, а также физикомеханические свойства.
5.2. Подготовка к работе
Машины для земляных работ эксплуатируются в грунтах, обладающих
различными
физико-механическими
свойствами,
оказывающими
определяющее влияние на производительность и эффективность этих машин.
Физико-механические характеристики грунтов влияют на трудность их
разработки, тяговые качества, проходимость и устойчивость самоходных
колёсных землеройно-транспортных машин и должны учитываться при
выборе типа и мощности рабочего и ходового оборудования машин,
предназначенных для работы в заданных грунтовых условиях.
В зависимости от происхождения и последующего развития грунтов,
их состояния и свойств они разделяются на следующие основные классы:
скальные, полускальные, крупнообломочные несцементированные, песчаные
и глинистые.
Скальные грунты представляют собой горные породы с жёсткой
связью между зёрнами (спаянные или сцементированные), Обладающие
пределом прочности при сжатии в водонасыщенном состоянии не менее
5 МПа (граниты, диориты, песчаники, известняки и др.). Эти грунты упруги и
малосжимаемы, водоустойчивы и водонепроницаемы.
К полускальным грунтам относят горные породы с пределом
прочности на сжатие в водонасыщенном состоянии, меньшим 5 МПа,
способные к незначительному уплотнению (мергели, окремнённые глины,
21
песчаники с глинисто-кремниевым цементом и др.) или к размягчению и
растворению в воде (гипс, гипсоносные конгломераты, каменная соль и др.).
К крупнообломочным несцементированным грунтам относят породы,
содержащие более 50 % по массе обломков с размерами более 2 мм, а к
песчаным – сыпучие грунты в сухом состоянии, содержащие менее 50 % по
массе частиц крупнее 2 мм. Крупнообломочные и песчаные грунты являются
сыпучими грунтами, неспособными воспринимать растягивающие
напряжения и легко разрушающимися под воздействием сдвигающих сил.
Глинистые грунты являются продуктом химического выветривания
горных пород и содержат значительное количество по массе частиц размером
менее 0,005 мм. Мельчайшие частицы глинистых грунтов соединены между
собой сложными связями и в зависимости от степени насыщения водой
могут обладать свойствами твёрдого, пластичного или жидкого тела.
Трудность разработки грунтов оценивается с учётом ряда их основных
физико-механических
характеристик:
гранулометрического
состава,
пластичности, липкости, разрыхляемости, плотности, влажности, прочности.
1. Гранулометрический состав грунта оценивается весовым содержанием
фракций, выраженным в процентах. Может быть принята следующая
классификация грунтов по фракциям (размерам частиц):
Галечные, щебёночные (крупнообломочные)
100…10
Гравийные
10…2
Песчаные
2…0,5
Пылеватые
0,05…0,005
Глинистые
менее 0,005
По гранулометрическому составу различают крупнообломочные,
гравийные и песчаные грунты.
Глинистые грунты, обладающие связностью, классифицируются по
числу пластичности Wп, представляющему собой разность между границей
текучести Wт и границей раскатывания Wр.
Границей текучести называют весовую влажность (в процентах)
приготовленного глинистого теста, при которой на глубину 10 мм за время 5
с погружается под действием собственного веса (0,76 Н) конус с углом при
вершине, равным 30º. Границей раскатывания называют весовую влажность
(в процентах), при которой приготовленное глинистое тесто, раскатываемое в
жгут толщиной 3 мм, начинает крошится. Классификация грунтов по числу
пластичности имеет следующий вид:
Wп , %
Супесь
1…7
Суглинок
7…17
Глина
более 17
2. Плотность грунта (объёмная масса)ν представляет собой отношение
массы данного образца грунта Gг к его объёму Vг:
ν = Gг/Vг, г/см3 или т/м3.
22
Плотность грунтов, разрабатываемых землеройными машинами,
находятся примерно в пределах 1,3…2,4 т/м3.
3. Влажность грунта W (в процентах) представляет собой отношение массы
воды Gв к массе минеральных частиц (скелета грунта) Gск в данном объёме
грунта:
W = (Gв/Gск)·100 %.
Влажность изменяется от 1…2 % в сухих песках до 200 % и более в
текучих глинах, морском и речном иле.
4. Разрыхляемостью грунта называют его способность увеличиваться в
объёме в процессе разработки. Количественным критерием разрыхляемости
грунта служит коэффициентом разрыхления kр. Он определяет собой
отношение объёма разрыхленного в процессе разработки грунта Vр к объёму
грунта в естественном залегании V:
kр = Vр/V.
Средние значения kр для различных грунтов различны и находятся в
пределах 1,1…1,35. Для взорванных скальных и мёрзлых грунтов kр
находятся в среднем в пределах 1,45…1,60.
Коэффициент kр зависит также от формы и размеров рабочего органа,
от параметров срезаемого слоя грунта и должен учитываться как при
создании землеройных машин, так и при их эксплуатации.
5. Липкостью называют свойство в основном глинистых грунтов при
определённой влажности прилипать к рабочим поверхностям из различных
конструкционных материалов, взаимодействующих с грунтом. Сила
прилипания грунта к стали достигает 0,01…0,02 МПа, что может повлечь за
собой налипание на рабочую поверхность слоя грунта толщиной до
нескольких десятков сантиметров и значительно снизить эффективность
работы землеройной машины.
Разработка землеройными машинами мёрзлых грунтов при
отрицательной температуре сопровождается примерзанием налипшего
грунта к поверхности рабочего органа или других элементов конструкции.
Силы сцепления в зоне контакта примерзшего грунта с поверхностью
конструкции достигают величин, в десятки и сотни раз превышающих
значения липкости. Намёрзший на рабочие поверхности грунт значительно
снижает производительность землеройных машин.
6. Угол естественного откоса – угол, образуемый у основания конуса при
свободном отсыпании сверху разрыхленного грунта. Для песка этот угол
принимается равным углу внутреннего трения в пределах 28…35 %. Верхний
предел соответствует влажному песку.
Значительное влияние на трудность разработки грунтов и
проходимость землеройных машин оказывают механические характеристики
грунтов – сопротивление сжатию, сдвигу и разрыву. Сопротивление связных
грунтов сжатию во много раз превосходит сопротивление грунта сдвигу и
разрыву.
23
При производстве земляных работ в строительстве и в горном деле
используется ряд производственных классификаций грунтов по трудности
разработки. А.Н. Зелениным предложено классифицировать грунты по числу
ударов С плотномера ДорНИИ:
Таблица 5.1
Категория
Талые грунты
Мёрзлые грунты
грунта
I
II
III
IV
I
II
III
IV
Число С 1…4 5…8 9…16 17…35 35…70 70…140 140…280 280…560
Рассмотренные физико-механические характеристики грунтов и их
количественные значения используются для объективной оценки трудности
разработки грунтов землеройными машинами, обоснования параметров
вновь создаваемых машин и определения производительности машин,
работающих в различных грунтовых условиях.
5.3. Порядок проведения работы
1.
2.
3.
4.
По образцу представленного грунта необходимо определить:
Плотность грунта.
Влажность грунта.
Категорию грунта.
Классифицировать грунт по числу пластичности.
5.4. Форма отчёта
Лабораторная работа № 5
1. Цель работы.
2. Классификация и физико-механические свойства грунтов.
3. Краткие записи при проведении опытов по определению плотности,
влажности и категории грунта.
Лабораторная работа № 6
Изучение конструкции и рабочего процесса бульдозера
и определение его производительности
6.1. Цель работы
Целью работы является изучение конструкции основных узлов
бульдозерного оборудования и процесса копания грунта бульдозером.
24
6.2. Общие сведения к выполнению работы
При выполнении работы необходимо иметь в виду, что бульдозеры
предназначены для послойного срезания и перемещения грунта при
строительстве дорожных насыпей и выемок, разравнивания грунта, грубой
планировки строительных площадок. Бульдозерами производят расчистку
местности от кустарника и крупных камней, корчевку пней, валку деревьев,
очистку автомобильных дорог и улиц от снега. Бульдозеры также
используются в качестве толкачей скреперных агрегатов в процессе набора
грунта. В зависимости от мощности базового тягача бульдозеры могут
работать на самых разнообразных грунтах, от болотистых до скальных. При
работе на тяжелых и скальных грунтах бульдозеры оборудуются
рыхлителями.
По типу ходовой части базовой машины различают гусеничные и
пневмоколесные бульдозеры. Гусеничные бульдозеры эффективны при
перемещении грунта на расстояние до 80…100 м, а пневмоколесные - на
расстояние до 120…150 м.
По конструкции отвала различают оборудование с неповоротным
отвалом, постоянно установленным под прямым углом к продольной оси
базовой машины и с поворотным отвалом, который может быть установлен в
плане под углом до 27°, а в вертикальной плоскости перекошен до 10°.
Гусеничные бульдозеры выпускаются: на базе трактора ДТ-75 тягового
класса 3 тс – ДЗ-42Г; на базе трактора T-4AП2 класса 4 тс – ДЗ-101; на
тракторе Т-130Г класса 10 тс – ДЗ-27С; на тракторе Т-180Г класса 15тс –
ДЗ-35С; на тракторе ДЭТ-250 класса 25 тс – ДЗ-34С и на тракторе Т-330 того
же класса – ДЗ-59.
Пневмоколесные бульдозеры серийно выпускаются только на тракторе
МТЗ-80 тягового класса 1,4 тс – ДЗ-102.
Основными узлами бульдозера являются отвал, толкающие брусья и
гидроцилиндры управления отвалом.
Отвал представляет собой сварную конструкцию, состоящую из
лобового листа, ножей 1, козырька 3 (рис. 6.1), нижней и верхней коробок
жесткости, ребер, приваренных к нижней коробке, боковых стенок 2 и
проушин, служащих для соединения отвала с толкающими брусьями 4 и
гидроцилиндрами 6.
Лобовой лист имеет внизу прямой участок, к которому болтами
крепятся сменные ножи 1. Верхняя часть лобового листа изогнута по радиусу
определенной кривизны, что позволяет с наименьшими потерями энергии
изменять направление движения срезаемой стружки. Сменные ножи имеют
двустороннюю заточку, что дает возможность по мере износа переворачивать
или менять их местами. Для повышения срока службы ножи изготавливаются
из износостойкой марганцовистой стали.
25
Рис. 6.1. Общий вид бульдозера на базе гусеничного трактора T-130
У бульдозеров класса 10 тс с поворотным отвалом для соединения с
шаровой головкой универсальной рамы вварено в нижнюю коробку
жесткости шаровое гнездо. Отвал по краям имеет дополнительные проушины
для соединения со штоками гидроцилиндров поворота отвала в плане.
У бульдозеров с неповоротным отвалом он крепится к двум
толкающим брусьям 4, расположенным с обеих сторон трактора. Толкающие
брусья представляют собой балки прямоугольного сечения с проушинами
для установки отвала и раскосов, а также для крепления бульдозерного
оборудования к базовой машине. Внизу отвал с толкающими брусьями
соединяется двумя плоскими шарнирами, а вверху - с помощью винтовых
раскосов 5 трубчатого сечения, обеспечивающих изменение угла резания (в
пределах 10°) и угла поперечного перекоса (в пределах 5°). Для соединения
толкающих брусьев с тягачом на рамах ходовых тележек 9 установлены
шарниры 8 с опорными пальцам.
У бульдозеров с поворотным отвалом имеется универсальная
подковообразная рама с шаровым шарниром в середине. На раме приварены
проушины для крепления штоков гидроцилиндров и для винтовых раскосов.
Изменение угла резания и перекоса отвала производят путем изменения
длины раскосов вручную, а изменение угла в плане - путем перестановки
шкворней толкателей в различные проушины на раме. На некоторых
последних моделях бульдозеров угол поворота отвала в плане, а также угол
его перекоса изменяют с помощью гидроцилиндров.
Бульдозеры могут укомплектовываться различными видами сменного
рабочего оборудования. К ним относятся уширители, открылки,
выступающий средний нож, лыжи, рыхлительные зубья, кусторезные ножи,
канавные наставки, откосники-планировщики. Уширители и открылки
используют при работе на легких песчаных грунтах для увеличения призмы
26
перемещаемого грунта. Лыжи применяют для облегчения работы по
планировке поверхности, когда необходимо ограничить возможность
заглубления отвала.
Техническая производительность бульдозера определяется по формуле
ПT =
где
60Vn K н
, м3/ч,
Tц К р
Vn – объем призмы волочения, м ,
3
Тц – продолжительность цикла работы бульдозера, складывающаяся из
времени зарезания, перемещения грунта, возвращения машины к
началу забоя, поворота, переключения передач и подъема опускания отвала, мин.
Кн – коэффициент наполнения призмы волочения;
Кр – коэффициент разрыхления грунта.
Объем призмы волочения находится по формуле
Vп =
где
B0 H 0
, м3,
2tgε
B0 – ширина отвала, м;
H0 – высота отвала, м;
ξ – угол естественного откоса грунта.
6.3. Порядок проведения работы
6.3.1. Используя методические указания, плакаты, модели и
кинофильм, изучить общее устройство и назначение рабочего оборудования
бульдозера.
6.3.2. Индивидуально, по указанию преподавателя, подробно изучить
назначение и устройство одного из узлов бульдозера.
6.3.3. В грунтовом канале на модели отвала бульдозера исследовать
процесс образования призмы волочения на малосвязном грунте и определить
её объем путем замера параметров отвала и угла естественного откоса
грунта.
6.4. Форма отчета
Лабораторная работа №6
1. Цель работы.
2. Краткое описание общего устройства и назначения рабочего
оборудования бульдозера.
27
3. Подробное описание и схема конструкции одного из основных узлов
бульдозера.
4. Описание процесса образования призмы волочения, определение ее
объема и производительности указанного типа бульдозера.
5. Выводы.
Лабораторная работа № 7
Изучение конструкции и определение
основных параметров автогрейдера
7.1 Цель работы
Целью работы является изучение конструкции, области применения,
принципа действия и схем работы автогрейдера, а также определение его
производительности.
7.2. Общие сведения к выполнению работы.
Автогрейдер – самоходная землеройно-транспортная машина,
предназначенная главным образом для профилирования и отделки
землеройного полотна, а также возведения насыпей, устройства и
содержания кюветов, перемешивания грунта или гравия с вяжущими
материалами, очистки дорог и прочих сооружений от снега и льда и других
работ.
В зависимости от массы различают три типа автогрейдеров: легкие –
массой 7…9 т, средние – массой 10…15 т и тяжелые – массой 16…23 т.
Общее устройство автогрейдера рассмотрено на примере устройства
автогрейдера тяжелого типа ДЗ-98-2 (рис. 7.1).
Рис. 7.1. Общий вид автогрейдера тяжелого типа
28
Автогрейдер состоит из следующих основных узлов и механизмов:
силовой установки 1, колесного движителя 2, балансиров 3, коробки
перемены передач 4, соединенной с задним мостом карданной передачей,
гидрооборудования 5, основного рабочего органа – отвала 6, тяговой рамы 7,
основной рамы 8, переднего моста 9, дополнительного рабочего органа 10
(рыхлителя или бульдозера).
Основная рама 8 сварной конструкции состоит из основной балки и
подмоторной части, на которой установлены: кабина, топливный бак,
коробка передач, капот, двигатель, а снизу присоединён задний мост.
Гидросистема рабочего оборудования предназначена для обеспечения
работы гидроцилиндров управления отвалом и рыхлителем и гидродвигателя
механизма поворота отвала. Механизм поворота отвала состоит из
гидродвигателя и червячного редуктора. Основным рабочим органом
автогрейдера является отвал, который с помощью тяговой рамы и
поворотного круга на гидроцилиндрах подвешен к основной раме посередине
машины. Трансмиссия включает в себя двигатель, повышающий редуктор с
гидротрансформатором, карданный вал, коробку передач, стояночный
тормоз, главную передачу, полуось, цепную передачу балансира, колесный
тормоз и колесный движитель.
Управление колесным движением автогрейдера осуществляется из
кабины рулевого колеса с валом и гидроусилителя. Рабочий процесс
автогрейдера состоит из операций копания, перемещения и разравнивания
грунта. Отвал автогрейдера может занимать различные положения (поворот в
плане на 3600, подъём и опускание, наклон в обе стороны в вертикальных
плоскостях, вынос в обе стороны с наклоном к горизонту от 0 до 900).
При профилировании дороги автогрейдер последовательно вырезает
грунт из кювета, перемещает его к оси дороги проходами, параллельными
оси дороги, планирует и отделывает. Зарезание грунта производят на
скорости 3…4 км/ч. Следует указать, что легкие автогрейдеры применяют
для содержания и текущего ремонта дорог, средние автогрейдеры – для
ремонта и строительства дорог и других земляных работ в средних
грунтовых условиях. Тяжелые автогрейдеры целесообразно применять для
больших объемов дорожных работ, а также при работе в тяжелых грунтах до
Ш категории включительно.
Колесная схема автогрейдеров обозначается формулой А × Б × В, где
А – число осей (мостов) с управляемыми колесами; Б – число ведущих осей;
В – общее число осей.
Наиболее распространённой является схема 1×2×3, которая при
достаточно простом устройстве управляемой оси обеспечивает хорошие
тягово-сцепные и планирующие свойства.
Некоторые схемы и рабочие операции производства земляных работ
автогрейдерами приведены на рис. 7.2 и 7.3.
29
Рис. 7.2. Рабочие операции:
а - зарезание грунта; б - перемещение; в – разравнивание
Рис. 7.3. Планировка и отделка корыта
(схема движения автогрейдера и порядок проходов)
30
Производительность автогрейдера на профилировании земляного
полотна определяется по формуле
П = 60LF/Тц, м3/ч,
где
L – длина рабочего участка, L = 400…500 м;
F – площадь поперечного сечения, вырезанного и уложенного в насыпь
грунта, м2;
Тц – время цикла работы (мин), определяется следующим образом:
n n
n 
Tц = RL  1 + 2 + ... + i  + 2tпов ,
Vi 
 V1 V2
где n1 n2 ... ni – число проходов, выполняемых соответственно при
зарезании, перемещении и отделке;
V1 V2 ... Vi – скорость соответственно при зарезании, перемещении и
отделке, м/мин; tпов – время вспомогательных операций, мин, необходимое
для поворота автогрейдера или его отвала на 900 (1…2,5 мин) на концах
рабочего участка.
7.3. Порядок проведения работы
7.3.1. Используя методические указания, плакаты, модели и
кинофильмы, изучить общее устройство и назначение рабочего
оборудования автогрейдера.
7.3.2. Индивидуально, по указанию преподавателя, изучить назначение
и устройство одного из узлов автогрейдера.
7.3.3. В грунтовом канале на модели исследовать процесс
профилирования и планировочных работ при работе автогрейдера и
определить производительность автогрейдера по заданию преподавателя.
7.4. Форма отчета
Лабораторная работа № 7
1. Цель работы.
2. Краткое описание общего устройства и назначения автогрейдера.
3.Описание технологической схемы производства работ автогрейдером
и определение производительности при заданных условиях работы.
4. Выводы.
31
Лабораторная работа № 8
Изучение процесса копания грунта скрепером
и определение его производительности
8.1. Цель работы
Целью работы является изучение конструкции скрепера, принципа и
способов производства работ и определение производительности машины.
8.2. Общие сведения к выполнению работы
При выполнении работы необходимо иметь в виду, что скрепер
предназначен для послойной разработки, перемещения и отсыпки грунта
слоем заданной толщины. Скрепер обладает хорошей планирующей
способностью, а также при движении эффективно уплотняет
пневматическими шинами свежеотсыпанный грунт.
Скреперами разрабатывают различные грунты – от песчаного до
глинистого. Очень прочные Ш, IV категории и мерзлые грунты
предварительно разрыхляют. Современные скреперы выпускаются с ковшом
вместимостью до 25…30 м3, имеют мощность двигателей до 810 кВт
(1100 л.с.) и транспортную скорость с груженым ковшом до 50 км/ч. При
большом разнообразии конструкций все скреперы имеют рабочее и тяговое
оборудование. Рабочее оборудование предназначено для набора, перевозки и
выгрузки грунта. Оно состоит из ковша и механизмов управления.
Современные скреперы по способу загрузки ковша делятся на два типа:
заполняемые силой тяги, развиваемой колесным или гусеничным тягачом, и с
помощью элеваторного устройства. По типу соединения рабочего и тягового
оборудования скреперы делятся на прицепные, полуприцепные и
самоходные.
Прицепные скреперы с гусеничными тракторами обладают высокой
проходимостью и могут успешно работать во время дождей и распутицы.
Недостатком таких машин является низкая транспортная скорость. Поэтому
прицепные скреперы выгодно применять при небольшой дальности
перемещения грунта от 100 м до 800 м. Самоходные одномоторные скреперы
с одноосными колесными тягачами менее проходимы и требуют для работы
более благоприятных дорожных условий. Благодаря высокой транспортной
скорости самоходные скреперы эффективно использовать при дальности
транспортирования грунта от 800 до 3000 м. Полуприцепные скреперы на
базе двухосных колесных тракторов типа T-150K и К-702 сочетают в себе
качества прицепных и самоходных скреперов, имеют высокую проходимость
и значительную транспортную скорость. Их эффективно применять при
перемещении грунта на расстояние от 300 м до 1500 м. Выбор типа скрепера
32
зависит в основном от степени проходимости поверхности движения и
дальности транспортирования грунта. При этом следует учитывать, что
выгоднее с увеличением дальности перемещения грунта применять скреперы
с большой вместимостью ковша. В нашей стране серийно выпускаются
прицепные скреперы: ДЗ-33А с ковшом 3 м3 к трактору ДТ-75, ДЗ-111А с
ковшом - 4,5 м3 к трактору Т-4АП2, ДЗ-77А с ковшом 8 м3 к трактору T-130
Г-1. Благодаря высоким тяговым свойствам базовых тракторов прицепные
скреперы обеспечивают самостоятельный набор грунта. Однако при
разработке особо тяжелых грунтов работают одновременно по 3-5 скреперов
с одним трактором-толкачом. Скреперное оборудование прицепного
скрепера является двухосной коленной машиной, типовая конструкция
которой показана на рис.8.1.
Рис.8.1. Общий вид самоходного скрепера ДЗ-13
Сила тяги тягача 9 через стойку 8 и арку-хобот 7 передается тяговой
раме 13 скрепера. Шарнирное соединение тяговой рамы и тягача позволяет
им взаимно поворачиваться при поворотах и наклонах машины. Тяговая рама
пальцами шарнирно соединена с ковшом 15, благодаря чему он может
опускаться или подниматься в различное рабочее положение при движении
штоков гидроцилиндров 5. Ковш 15 скрепера служит емкостью для
разрабатываемого грунта и одновременно является несущей конструкцией,
заменяющей раму для восприятия нагрузок от веса набранного грунта и силы
тяги тягача. В задней части ковша размещается буферная рама,
предназначенная для крепления задних колес 16, размещения направляющих
и гидроцилиндра выдвижения задней стенки 1, а также для передачи усилия
трактора-толкача к режущим ножам скрепера. В передней части ковша
имеется заслонка 4 на рычагах, которая с помощью пальцев шарнирно
33
крепится к боковым стенкам ковша. Подъем и опускание заслонки
производится гидроцилиндрами 3. Для предотвращения перекоса при
движении на задней стенке установлены боковые ролики. Задняя стенка 2
для разгрузки ковша выдвигается вперед с помощью гидроцилиндра.
Гидравлическая система скрепера включает в себя бак, насос и
гидрораспределитель, устанавливаемые на базовом тракторе, а также
гидроцилиндры и трубопроводы. Вся система заполнена рабочей жидкостью
- маслом. Для управления положением ковша, заслонки и задней стенки
гидрораспределитель имеет три самостоятельные секции, объединенные
общим питанием от одного насоса и общим сливом в бак.
В нашей стране серийно выпускаются самоходные скреперы с ковшом
вместимостью 8 м3 (ДЗ-11П), 15 м3 (ДЗ-13) и 25 м3 (ДЗ-107). Самоходный
скрепер представляет собой шарнирно-сочлененную машину и состоит из
одноосного тягача и рабочего оборудования, соединенных между собой
седельно-сцепным устройством и тяговой рамой.
Конструкция седельно-сцепного устройства позволяет поворачивать
тягач относительно ковша до 90° в каждую сторону и таким образом
управлять поворотом скрепера. В конструкции седельно-сцепного устройства
предусмотрен продольный шарнир, допускающий взаимный поперечный
наклон тягача и ковша до 15° для сохранения контакта колес с неровной
дорогой. Производительность работы скрепера пропорциональна объему
грунта, перемещаемому за один цикл. Процесс заполнения ковша скрепера
зависит от типа грунта. Связные и оптимально влажные грунты после
заглубления ножа в начале резания дают устойчивый слой стружки, который
движется по днищу ковша и упирается в заднюю стенку. После этого
стружка ломается в зоне ножа, а срезаемый грунт образует последующие
слои в ковше. При разработке малосвязанных грунтов, близких к песчаным,
стружка ломается практически сразу над ножом и проталкивается через
толщу ранее набранного в ковш грунта в виде воронки. При одинаковой силе
тяги, приложенной к ковшу, больший объем набираемого в ковш грунта
наблюдается на связных средней прочности грунтах. При разработке
малосвязных грунтов значительная его часть скапливается перед ковшом,
образуя призму волочения.
8.3. Порядок проведения работы
8.3.1. Используя методические указания, плакаты, модели и учебный
кинофильм, изучить общее устройство рабочего оборудования скреперов.
8.3.2. Индивидуально, по указанию преподавателя, изучить подробное
устройство одного из основных узлов рабочего оборудования скрепера.
8.3.3. Выполнить на грунтовом канале, с использованием модели ковша
скрепера с боковой прозрачной стенкой, эксперименты по заполнении ковша
малосвязным сухим и предварительно увлажненным грунтом. Дать описание
процесса заполнений ковша для этих случаев и зарисовать схему движения
грунта в ковше. Сделать сравнительный анализ.
34
8.4. Форма отчета
Лабораторная работа № 8.
1. Цель работы.
2. Краткое описание общего устройства рабочего оборудования
скреперов.
3. Описание и схема конструкции одного из основных узлов скрепера.
4. Описание и схемы заполнения модели ковша скрепера сухим и
увлажненным малосвязным грунтом. Определение производительности
указанного типа скрепера.
5. Выводы.
Лабораторная работа № 9
Изучение устройства, рабочего процесса и определение
основных параметров одноковшового экскаватора
9.1. Цель работы
Целью работы является изучение общего устройства, принципа работы,
кинематических схем одноковшовых экскаваторов и определение их
производительности.
9.2. Общие сведения к выполнению работы
Одноковшовый экскаватор – это универсальная землеройная машина
для разработки грунта и полезных ископаемых и погрузки их в транспортные
средства или в отвал. Общий вид одноковшового экскаватора представлен на
рис. 9.1.
Экскаватор состоит из следующих основных узлов:
1 - ходовое оборудование;
2 - опорно-поворотное устройство (ОПУ);
3 - платформа поворотная с механизмами;
4 - кабина управления;
5 - сменное рабочее оборудование.
Экскаваторы используются при рытье котлованов, траншей, для
устройства насыпей, выемок и для погрузки грунта и других сыпучих
материалов в транспортные средства.
Экскаватор называется универсальной машиной, так как может быть
оборудован различными видами сменного рабочего оборудования: прямой
лопатой,
обратной
лопатой,
грейфером,
драглайном,
крановым
оборудованием.
35
Рис. 9.1. Общий вид одноковшового экскаватора
с гидравлическим управлением
Чаще всего строительные одноковшовые экскаваторы предназначены
для работы на грунтах I…IV категории. Основным параметром экскаватора
является геометрическая вместимость ковша. Поэтому вместимость ковша
является одним из основных признаков, по которому классифицируются
одноковшовые экскаваторы.
Индексация экскаватора, выпускаемого ПО "ТЯЖЭКС" г. Воронежа,
ЭО-5122 показывает, что данный экскаватор одноковшовый, V размерной
группы, с ковшом емкостью 1…1,5 м3, на гусеничном ходу, с
гидравлическим приводом, второй модели.
Чтобы разработать одноковшовым экскаватором порцию грунта,
необходимо выполнить в определенной последовательности комплекс из
четырех основных технологических операций, составлявших рабочий цикл:
- отделение грунта от массива и захват его ковшом - копания;
- перемещение грунта в пределах досягаемости ковшом - поворот на
выгрузку;
- погрузка в транспорт или в отвал - выгрузка грунта из ковша;
- возврат рабочего оборудования в исходное положение - поворот в
забой.
Время рабочего цикла определяется формулой:
tц = t коп + t пг + t раз + tпп , с,
где
tкоп – время копания;
tпг – время поворота груженого ковша;
36
tраз – время разгрузки;
tпп – время поворота с порожним ковшом.
Эксплуатационная производительность Пэ определяется по формуле
П э = 3600
где
q Кн
3
К в , м /ч,
tц К р
q – геометрическая вместимость ковша, м3;
tц – время цикла, с;
Кн – коэффициент наполнения ковша (Кн > < 1);
Кр – коэффициент разрыхления грунта (Кр > 1);
Кв – коэффициент использования машины: по рабочему времени.
9.3. Порядок проведения работы
При выполнении работы используются: модель гусеничного ходового
устройства; плакаты и кинематическая схема привода хода и поворота
платформы одноковшового экскаватора.
Порядок проведения работы следующий:
9.3.1. Изучить устройство и выполнить схему гусеничного хода, дать
его характеристику.
9.3.2. По заданию преподавателя дать объяснения по предложенной
индексации экскаватора.
9.3.3. По заданию преподавателя определить производительность
определенного экскаватора.
9.3.4. Определить скорость движений экскаватора или скорость
поворота платформы.
9.3.5. Определить производительность указанного типа экскаватора.
9.4. Форма отчета
Лабораторная работа № 9
1. Цель работы.
2. Описание рабочего процесса экскаватора.
3. Схема гусеничного ходового устройства.
4. Расчеты по заданию преподавателя.
5. Выводы.
37
Библиографический список
1. Строительные машины: учебник / Волков Д.П., Крикун В.Я.
издание 2-е, перераб. и доп. – М.: АСВ, 2002. – 376 с.
2. Баловнев, В.И. Автомобили и тракторы: Краткий справочник /
В.И. Баловнев, Р.Г. Данилов – М.: Академия, 2008. – 384 с.
3. Землеройно-транспортные машины / Холодов А.М., Ничке В.В.,
Назаров Л.В. – Харьков: Вища школа, 1982. – 192 с.
4. Машины для земляных работ: учеб. для вузов / под общ. ред.
Д.П. Волкова. – М.: Машиностроение, 1992. – 448 с.
5. Ульянов, Н.А. Теория самоходных колёсных землеройнотранспортных машин. – М.: Машиностроение, 1969. – 520 с.
38
Оглавление
Введение…………………………………………………………………………..
Лабораторная работа №1. Изучение конструкции двигателя
внутреннего сгорания …………………..………………………………...
Лабораторная работа №2. Изучение общего устройства привода
СДМ. Изучение кинематических схем приводов исполнительных
механизмов
одноковшовых
строительных
экскаваторов,
определение скоростей и усилий……..………………………………...
Лабораторная работа №3. Изучение общего устройства систем
управления строительных и дорожных машин и составление их
схем………………………..……………………………………………...
Лабораторная работа №4. Устройство ходового оборудования
строительных и дорожных машин и классификация …………………
Лабораторная работа №5. Определение основных физикомеханических свойств грунтов ………………………………………...
Лабораторная работа №6. Изучение конструкции и рабочего
процесса бульдозера и определение его производительности……….
Лабораторная работа №7. Изучение конструкции и определение
основных параметров автогрейдера …………………………………...
Лабораторная работа №8. Изучение процесса копания грунта
скрепером и определение его производительности…………………...
Лабораторная работа №9. Изучение устройства, рабочего
процесса и определение основных параметров одноковшового
экскаватора……………………………………………………………….
Библиографический список…………………………………………….
3
3
8
10
15
21
24
28
32
35
38
СТРОИТЕЛЬНЫЕ
И ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ
Методические указания
к выполнению лабораторных работ для студентов спец.
190205 «Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование»,
291300 – «Механизация и автоматизация строительства» и бакалаврам
по направлению 190100 – «Наземные транспортные системы»
Составители: канд. техн. наук, проф. Вячеслав Николаевич Геращенко
канд. техн. наук, доц. Виталий Леонидович Тюнин
Редактор Аграновская Н.Н.
Подписано в печать __. __. 2011 г. Уч.-изд. л. __. Усл.-печ. л. ___.
. Бумага писчая.
Формат 60×84 1/16. Тираж ____ экз. Заказ №
_________________________________________________________________
Отпечатано: отдел оперативной полиграфии издательства
учебной литературы и учебно-методических пособий
Воронежского государственного архитектурно-строительного университета
394006 г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
39
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
33
Размер файла
2 216 Кб
Теги
298, дорожные, 704, машина, строительная
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа