Расчет и проектирование самоходных скреперов
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Другие виды транспорта
Издательство:
Российский университет транспорта
Год издания: 2019
Кол-во страниц: 99
Дополнительно
В учебном пособии рассмотрены основы теории самоходных скреперов, конструкции и методы расчета их основных узлов и систем, общие вопросы расчета и проектирования самоходных скреперов.
Представленный материал предназначен для студентов направления подготовки 23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства» по дисциплине «Строительные и дорожные машины и оборудование».
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Специалитет
- 23.05.01: Наземные транспортно-технологические средства
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»
Кафедра «Путевые, строительные машины и робототехнические комплексы»
Н.Г. Гринчар, П.В. Шепелина
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
САМОХОДНЫХ СКРЕПЕРОВ
Учебное пособие
МОСКВА - 2019
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ТРАНСПОРТА»
Кафедра «Путевые, строительные машины и робототехнические комплексы»
Н.Г. Гринчар, П.В. Шепелина
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
САМОХОДНЫХ СКРЕПЕРОВ
Учебное пособие
для студентов направления подготовки
23.05.01 «НАЗЕМНЫЕ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
СРЕДСТВА»
МОСКВА - 2019
УДК 621.87 Г-85 Гринчар Н.Г., Шепелина П.В. Расчет и проектирование самоходных скреперов: Учебное пособие. - М.: РУТ (МИИТ), 2019. - 99 с. В учебном пособии рассмотрены основы теории самоходных скреперов, конструкции и методы расчета их основных узлов и систем, общие вопросы расчета и проектирования самоходных скреперов. Представленный материал предназначен для студентов направления подготовки 23.05.01 «Наземные транспортно- технологические средства» по дисциплине «Строительные и дорожные машины и оборудование». Библиограф. назв. – 5. Рецензенты: профессор МГАВТ - филиал Государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова, д.т.н. Конталев В.А.; доцент кафедры «Портовых подъемно-транспортных машин и робототехники» МГАВТ - филиал Государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова, к.т.н. Никулин К.С. © РУТ (МИИТ), 2019
Оглавление Введение ..................................................................................................... 4 1. Общие сведения о самоходных скреперах ....................................... 5 1.1. Классификация и конструктивные схемы ................................... 5 1.2. Основные параметры скреперов ................................................. 13 2. Технико-эксплуатационные характеристики самоходных скреперов ................................................................................................. 19 2.1. Условия эксплуатации самоходных скреперов .......................... 19 2.2. Эксплуатационная производительность скрепера ........................ 26 3. Тяговый расчет самоходных скреперов ............................................... 37 3.1. Тяговый расчет самоходных колесных скреперов ................... 37 3.2. Тяговый расчет скреперов с элеваторной загрузкой ..................... 48 4. Нагрузки, действующие на скрепер ............................................. 57 4.1. Нагруженность скрепера в разных режимах .......................... 57 4.2. Общая схема сил, действующих на скрепер ............................ 65 4.3. Выбор расчетных положений .......................................................... 82 4.4. Оценка устойчивости самоходного скрепера ................................ 86 5. Определение усилий в механизме подъема заслонки и в механизме разгрузки ковша скрепера ....................................................................... 94 Литература ............................................................................................... 98
Введение Современные масштабы строительства железных и автомобильных дорог увеличивает потребность в освоении выпуска прогрессивных средств механизации земляных работ. Передовой опыт технологии и организации земляных работ показывает, ЧТО по сравнению с распространенными комплексами экскаватор — самосвал применение самоходных скреперов позволяет в 2 раза поднять производительность труда и в 2—4 раза снизить стоимость выработки при одновременном снижении расхода топлива и экономии других ресурсов. Эффективность применения самоходных скреперов в дорожном строительстве обусловлена их высокой мобильностью и маневренностью, расширенными функциональными возможностями, позволяющими разрабатывать грунт, перемещать его и распределять слоями заданной толщины, способностью выполнять планировку площадей, зачистные и, до некоторой степени, отделочные работы. В общем объеме выпуска строительных и дорожных машин производство скреперов занимает заметное место. В структуре парка скреперов преобладают самоходные и прицепные скреперы с ковшами вместимостью до 8 м3. Перед российским машиностроением, сообразно программе импортозамещения, стоит проблема количественного и качественного изменения структуры выпуска скреперов, освоения производства скреперов средней и повышенной мощности, совершенствования конструкций машин, отдельных их систем и составных частей в соответствии с возрастающими нормами и требованиями отечественных и международных стандартов.
1. Общие сведения о самоходных скреперах 1.1. Классификация и конструктивные схемы Определение и назначение самоходных скреперов. Согласно принятому международной стандартизацией (ИСО) определению самоходный скрепер — самоходная колесная машина, оснащенная открытым ковшом с режущей кромкой, расположенной между передними и задними колесами, которая осуществляет следующие действия: резание, набор, транспортировку, выгрузку и распределение материала при движении вперед. Самоходные скреперы предназначены для послойного разрабатывания грунтов до IV категории (грунты III и IV категории, предварительно разрыхленные) без сосредоточенных каменистых включений, перемещения их из забоя в отвал на различные дальности транспортирования и отсыпки слоем заданной толщины с одновременным частичным уплотнением отсыпанного грунта. Общепринятой систематизации скреперов на сегодняшний день нет. Поэтому рассмотрим наиболее популярные варианты классификации скреперов, в том числе самоходных. Классификация самоходных скреперов. Общие конструктивные схемы и классификация самоходных скреперов приведены в табл. 1.1. Самоходные скреперы – это, как правило, шарнирно-сочлененная машина, включающая две секции. Передней секцией является одноосный или двухосный тягач, а задняя — это скреперное седельное оборудование (ковш). Промышленно выпускаемые самоходные скреперы можно классифицировать по вместимости ковша, способу загрузки ковша и колесной схеме. В зависимости от вместимости ковша самоходных скреперов делятся на четыре типоразмера — 8, 10, 15 и 25 м3.
В зависимости от способа загрузки ковша подразделение самоходных скреперов выделяет два типа. Во-первых, это скреперы, заполняемые с помощью подпора грунта при реализации тягового усилия (условно с загрузкой тяговым усилием). Во-вторых, это скреперы, заполняемые путем применения загрузочного устройства, находящегося внутри ковша (скреперы с принудительной загрузкой). У скреперов первого типа слой грунта срезается ножом 5 (рис. 1.1, а). Открытый ковш 2 заполняется через полость (зев), образованную поднимаемой заслонкой 1. Наполнение ковша происходит под действием силы тяги, возникающей от движения ведущих колес скрепера и гусениц толкача 4. Необходимость использования толкача объясняется недостаточной для качественного заполнения ковша силой тяги, развиваемой ведущими колесами самого скрепера. Таблица 1.1. Конструктивные схемы и классификация самоходных скреперов Колесная схема Скреперы с загрузкой тяговым усилием принудительной элеваторные шнековые Двухосные с передними ведущими колесами (21) Двухосные со всеми ведущими колесами (2X2) Трехосные с передними и средними ведущими колесами (3X2)
В настоящее время наибольшее распространение получили скреперы с загрузочным устройством в виде скребкового элеватора (такие скреперы условно называют элеваторными) из скреперов с принудительной загрузкой ковша. Скреперы данного типа за счет силы тяги ведущих колес осуществляют только срезание стружки грунта и передвижение. Заполнение ковша грунтом — это наиболее трудоемкий процесс производится элеватором 6 (рис. 1.1, б), расположенным в передней части ковша над ножами. Здесь пласт грунта, срезанный и поступающий с ножа, захватывается скребками элеватора и отбрасывается в ковш. Этим способствует автономному полному заполнению ковша элеваторного скрепера без толкача. Рис. 1.1. Схемы заполнения грунтом ковша скрепера: а — с тяговой загрузкой; б — элеваторного; в — с шнековой загрузкой Не так давно появились самоходные скреперы с иным техническим решением механизированной загрузки — загрузкой шнековым элеватором (шнековые или скреперы со шнековой загрузкой) (рис. 1.1, в). У этой разновидности скреперов, как и у элеваторных, ввиду наличия силы тяги ведущих колес также срезается пласт грунта, а в ковш грунт набирается, используя один или два вертикальных шнека — элеватора 8. Они
конструктивно закреплены вдоль ножей на днище 9 и имеют высоту, адекватную высоте заполнения грунта с «шапкой». Технологически это выглядит так. Срезаемый ножами пласт грунта движется по винтовой лопасти шнека и переносится ею по вертикали вверх. Грунт падает, осыпаясь с лопасти на днище и впоследствии на ранее набранный грунт в ковше, постепенно заполняя ковш на всю высоту шнека. Разгрузка ковшей скреперов представленных выше осуществляется путем, как правило, выдвижения задней стенки 3, выталкивающей грунт через полость (зев), которая формируется с помощью полностью поднятой вверх заслонки 1. Для скреперов с элеваторной загрузкой характерно наличие откатного днища 7. При перемещении этого днища назад открывается щель, в которую грунт, находящийся под элеватором 6, падает вниз, а остатки грунта выталкиваются через эту же щель задней стенкой. Важным показателем самоходного скрепера является колесная формула, так как она в значительной мере определяет конструктивные особенности, тяговые качества, эксплуатационные возможности и область применения машины. В современных условиях наиболее распространены самоходные двухосные скреперы с передними (4x2) и всеми (4x4) ведущими колесами. Такие скреперы с колесной формулой 4x2 имеют наиболее простую конструкцию. Колеca одноосного тягача являются передними ведущими колесами скрепера (см. табл. 1.1). Скреперы со всеми ведущими колесами (4x4) используются в основном в тяжелых дорожных условиях, на дорогах с максимальными уклонами, в районах с повышенной влажностью грунта и частыми осадками. Дополнительный двигатель, установленный на задней оси, передает усилие на привод задних ведущих колес этих скреперов. Поэтому эти скреперы получили название двухмоторных. Отметим, что, как у одномоторного скрепера с передними ведущими колесами, так и у двухмоторного скрепера этого же
типоразмера вместимость ковша и грузоподъемность остаются такими же. Чтобы зависимость двухмоторного скрепера от толкача на некоторых моделях исключается оборудованием специального сцепного дающего устройства, позволяющего осуществлять последовательный набор грунта ковшами двух скреперов в сцепе по схеме, (рис. 1.2). Меньшей популярностью в настоящее время пользуются трехосные самоходные скреперы на технической основе двухосных тягачей (тракторов) (см. табл. 1.1) в последнее время находят меньшее применение; их применяют как индивидуальные модели применительно к серийным тягачам общего назначения, и поэтому нам нет необходимости их анализировать. Рис. 1.2. Схема загрузки ковшей двухмоторных скреперов, работающих в сцепе: а — заполнение ковша переднего скрепера; б — заполнение ковша заднего скрепера Особенности конструкции и компоновки самоходных скреперов. Конструкции и общая компоновка самоходных, одномоторных скреперов показаны на рис. 1.1 и 1.3. Две части двухосного скрепера — одноосный тягач 1 (рис. 1.3) и ковш 7 — конструктивно объединены друг с другом с
помощью седельно-сцепного механизма 2 и П-образной тяговой рамы 6. Характерной особенностью двухосного скрепера как шарнирно-сочлененной машины является то, что вектор его движения (поворот) меняется путем поворота одноосного тягача 1 (в плане) относительно задней секции вокруг вертикальной оси 3, седельно-сцепного устройства с помощью механизма поворота 5. Рассматриваемая структура разительно увеличивает маневренность скрепера поскольку занимает для разворота в 2—3 раза меньше места, чем машина с управляемыми колесами. Шарнирно-сочлененная машина выглядит более маневренной особенно при движении назад. Рис. 1.3. Скрепер с загрузкой тяговым усилием с передними ведущими колесами Для глубокого сцепления поверхности колес с дорогой с неровной поверхностью в шарнирно-сочлененной машине должно