Министерство образования и наук
Российской Федерации
Саратовский государственныйтехнический Университет
Кафедра: «Подъёмно-строительные идорожно-монтажные машины и оборудование»
КУРСОВАЯ РАБОТА
по Рабочие процессы СДМ
по теме: «Расчет параметров резания автогрейдераи определение параметров виброплиты»
Выполнил: студент гр. ПСМ-31
Ефимов А.В.
Проверил: Куприянов М.В.
Саратов 2010 г.
Содержание
I. Расчет параметров резания автогрейдера
II. Определение параметров виброплиты
2.1Назначение
2.2Классификация
2.3Устройство и процесс работы виброплиты
2.4 Выборпартатипа
2.5 Расчетпараметров виброплиты
Список литературы
I. Расчет параметров резания автогрейдера
Данныедля расчета:
М=13тМасса автогрейдера;
G=Mg=12*9,8=117,6кН;
L=5,3м Колёсная база автогрейдера;
l=1,4м и b=0,84м расстояниедо реакций опоры;
Kc=0,58; n=0,45; m=-0,35Коэффициенты отклонения реакций на ноже;
f=0,1 коэффициент трения на ноже;
/> э=0,6отношение нагрузки относительно мостов, экстремальное значение сцепного веса;
Значениекоэффициента отклонения реакций на ноже Kx при соответствующем значении коэффициента положенияцентра тяжести C2:Kx 0,2 0,4 0,6 0,8 1 0,83 0,58 0,28 C2 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Производимрасчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,1и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=0,2.
/>
Расчетнаясхема автогрейдера.
1. Находимпродольную реакцию на ноже.
/>
/>
2.Находим суммарную реакцию грунта на задний мост автогрейдера со стороны грунтапо формуле:
/>
/>
3. />
/>
4. Вертикальнаяреакция грунта определим по формуле:
/>
/>
5. Горизонтальнаяреакция грунта определим по формуле
/>
/>
6. Сила сопротивления перемещенияавтогрейдера:
/>
/>
7. />
/>
8.Вычисляем разницу />
Если /> оставляем полученное значение, если />
торассчитываем /> и подставляем это значение,производим перерасчет со 2ого пункта до тех пор, пока разница не достигнет />.
/>
9. />
/>
2’. Находим суммарную реакцию грунта на задний моставтогрейдера со стороны грунта
/>
/>
3’. />
/>
4’. Вертикальнаяреакция грунта определим по формуле:
/>
/>
5’Горизонтальная реакция грунта определим по формуле
/>
/>
6’. Силасопротивления перемещения автогрейдера:
/>
/>
7’. />
/>
8’. Вычисляем разницу />
Если /> оставляем полученное значение, если />
торассчитываем /> и подставляем это значение,производим перерасчет со 2ого пункта до тех пор, пока разница не достигнет />.
/>
Определяембоковые составляющие суммарных сил сцепления (1 алгоритм)
10. />
/>
11. />
/>
Определяемзначение сцепного веса для переднего моста.
12. />
/>
При /> решение попервому алгоритму,
При /> решение повторому алгоритму,
/>
Второйалгоритм:
1. />
2. />
3. Вычисляем разницу />
Если /> оставляемполученное значение, если />
торассчитываем /> и подставляем это значение, производим перерасчет с1ого пункта до тех пор, пока разница не достигнет />
4. />
Дляоблегчения расчетов воспользуемся программой MS Excel.Полученные данные сведём в таблицу.
/>
Kx= 0,2 Kx= 0,2 C2= 0,1 C2= 0,1 Rx= 7,301835 кН Rx= 3,724652 кН z2= 11,07194 кН z2= 11,40902 кН P2= 6,643165 кН P2= 6,845414 кН y2= 0,28084 кН y2= 0,143256 кН x2= 6,649099 кН x2= 6,846913 кН F= 10,584 кН F= 10,584 кН Rx'= -3,9349 кН Rx'= -3,73709 кН [Rx-Rx'] 3,366934 кН [Rx-Rx'] -0,01243 кН Rx"= 3,724652 кН Rx"= -3,05875 кН y1= 1,532838 кН z1= 104,8873 кН Q1= 0,014614 кН
Производимрасчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,2и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=0,4.Kx= 0,4 Kx= 0,4 Kx= 0,4 Kx= 0,4 C2= 0,2 C2= 0,2 C2= 0,2 C2= 0,2 Rx= 14,29306 кН Rx= 17,8451 кН Rx= 4,997763 кН Rx= 4,475042 кН z2= 22,17315 кН z2= 21,83844 кН z2= 23,04906 кН z2= 23,09831 кН P2= 13,30389 кН P2= 13,10307 кН P2= 13,82943 кН P2= 13,85899 кН y2= 0,549733 кН y2= 0,68635 кН y2= 0,192222 кН y2= 0,172117 кН x2= 13,31525 кН x2= 13,12103 кН x2= 13,83077 кН x2= 13,86006 кН F= 9,408 кН F= 9,408 кН F= 9,408 кН F= 9,408 кН Rx'= 3,907245 кН Rx'= 3,713029 кН Rx'= 4,42277 кН Rx'= 4,452057 кН [Rx-Rx'] 10,38581 кН [Rx-Rx'] 14,13207 кН [Rx-Rx'] 0,574993 кН [Rx-Rx'] 0,022985 кН Rx"= 17,8451 кН Rx"= 4,997763 кН Rx"= 4,475042 кН Rx"= 4,454146 кН y1= 1,841652 кН z1= 92,93542 кН
Производимрасчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,3и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=0,6.
Kx= 0,6 Kx= 0,6 Kx= 0,6 Kx= 0,6 C2= 0,3 C2= 0,3 C2= 0,3 C2= 0,3 Rx= 20,99308 кН Rx= 31,68889 кН Rx= 13,04686 кН Rx= 12,28109 кН z2= 33,30181 кН z2= 32,29393 кН z2= 34,05058 кН z2= 34,12274 кН P2= 19,98108 кН P2= 19,37636 кН P2= 20,43035 кН P2= 20,47365 кН y2= 0,807426 кН y2= 1,218803 кН y2= 0,501802 кН y2= 0,47235 кН x2= 19,99739 кН x2= 19,41465 кН x2= 20,43651 кН x2= 20,47909 кН F= 8,232 кН F= 8,232 кН F= 8,232 кН F= 8,232 кН Rx'= 11,76539 кН Rx'= 11,18265 кН Rx'= 12,20451 кН Rx'= 12,24709 кН [Rx-Rx'] 9,227686 кН [Rx-Rx'] 20,50623 кН [Rx-Rx'] 0,842344 кН [Rx-Rx'] 0,033995 кН Rx"= 31,68889 кН Rx"= 13,04686 кН Rx"= 12,28109 кН Rx"= 12,25018 кН y1= 5,054141 кН z1= 79,17888 кН Q1= 0,063832 кН
Производимрасчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,4и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=0,8.Kx= 0,8 Kx= 0,8 Kx= 0,8 Kx= 0,8 C2= 0,4 C2= 0,4 C2= 0,4 C2= 0,4 Rx= 27,41971 кН Rx= 45,27296 кН Rx= 21,08603 кН Rx= 20,08781 кН z2= 44,45622 кН z2= 42,77389 кН z2= 45,05305 кН z2= 45,14711 кН P2= 26,67373 кН P2= 25,66434 кН P2= 27,03183 кН P2= 27,08827 кН y2= 1,054604 кН y2= 1,741268 кН y2= 0,811001 кН y2= 0,772608 кН x2= 26,69457 кН x2= 25,72334 кН x2= 27,04399 кН x2= 27,09928 кН F= 7,056 кН F= 7,056 кН F= 7,056 кН F= 7,056 кН Rx'= 19,63857 кН Rx'= 18,66734 кН Rx'= 19,98799 кН Rx'= 20,04328 кН [Rx-Rx'] 7,781142 кН [Rx-Rx'] 26,60562 кН [Rx-Rx'] 1,098041 кН [Rx-Rx'] 0,044531 кН Rx"= 45,27296 кН Rx"= 21,08603 кН Rx"= 20,08781 кН Rx"= 20,04733 кН y1= 8,266908 кН z1= 65,42216 кН Q1= 0,126363 кН
Производимрасчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,5и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=1.Kx= 1 Kx= 1 Kx= 1 Kx= 1 C2= 0,5 = 0,5 C2= 0,5 C2= 0,5 Rx= 33,58937 кН Rx= 58,61291 кН Rx= 29,11527 кН Rx= 27,89457 кН z2= 55,63485 кН z2= 53,27686 кН z2= 56,05645 кН z2= 56,17147 кН P2= 33,38091 кН P2= 31,96612 кН P2= 33,63387 кН P2= 33,70288 кН y2= 1,291899 кН y2= 2,254343 кН y2= 1,119818 кН y2= 1,072868 кН x2= 33,4059 кН x2= 32,04551 кН x2= 33,6525 кН x2= 33,71996 кН F= 5,88 кН F= 5,88 кН F= 5,88 кН F= 5,88 кН Rx'= 27,5259 кН Rx'= 26,16551 кН Rx'= 27,7725 кН Rx'= 27,83996 кН [Rx-Rx'] 6,063467 кН [Rx-Rx'] 32,4474 кН [Rx-Rx'] 1,342769 кН [Rx-Rx'] 0,054618 кН Rx"= 58,61291 кН Rx"= 29,11527 кН Rx"= 27,89457 кН Rx"= 27,84492 кН y1= 11,47969 кН z1= 51,66543 кН Q1= 0,222193 кН
Производимрасчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,6и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=0,83.Kx= 0,83 Kx= 0,83 Kx= 0,83 Kx= 0,83 C2= 0,6 C2= 0,6 C2= 0,6 C2= 0,6 Rx= 28,36116 кН Rx= 61,12762 кН Rx= 36,69065 кН Rx= 35,68305 кН z2= 67,88751 кН z2= 64,7999 кН z2= 67,10261 кН z2= 67,19756 кН P2= 40,7325 кН P2= 38,87994 кН P2= 40,26157 кН P2= 40,31854 кН y2= 1,090814 кН y2= 2,351062 кН y2= 1,411179 кН y2= 1,372425 кН x2= 40,74711 кН x2= 38,95096 кН x2= 40,28629 кН x2= 40,34189 кН F= 4,704 кН F= 4,704 кН F= 4,704 кН F= 4,704 кН Rx'= 36,04311 кН Rx'= 34,24696 кН Rx'= 35,58229 кН Rx'= 35,63789 кН [Rx-Rx'] -7,68195 кН [Rx-Rx'] 26,88066 кН [Rx-Rx'] 1,108364 кН [Rx-Rx'] 0,045164 кН Rx"= 61,12762 кН Rx"= 36,69065 кН Rx"= 35,68305 кН Rx"= 35,64199 кН y1= 14,68495 кН
Производимрасчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,7и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=0,58.Kx= 0,58 Kx= 0,58 Kx= 0,58 Kx= 0,58 C2= 0,7 C2= 0,7 C2= 0,7 C2= 0,7 Rx= 20,33566 кН Rx= 60,99074 кН Rx= 44,15873 кН Rx= 43,46723 кН z2= 80,40376 кН z2= 76,5728 кН z2= 78,15889 кН z2= 78,22405 кН P2= 48,24225 кН P2= 45,94368 кН P2= 46,89533 кН P2= 46,93443 кН y2= 0,782141 кН y2= 2,345798 кН y2= 1,698413 кН y2= 1,671816 кН x2= 48,24859 кН x2= 46,00352 кН x2= 46,92608 кН x2= 46,9642 кН F= 3,528 кН F= 3,528 кН F= 3,528 кН F= 3,528 кН Rx'= 44,72059 кН Rx'= 42,47552 кН Rx'= 43,39808 кН Rx'= 43,4362 кН [Rx-Rx'] -24,3849 кН [Rx-Rx'] 18,51522 кН [Rx-Rx'] 0,760647 кН [Rx-Rx'] 0,031033 кН Rx"= 60,99074 кН Rx"= 44,15873 кН Rx"= 43,46723 кН Rx"= 43,43902 кН y1= 17,88844 кН z1= 24,16242 кН Q1= 0,740341 кН Второй алгоритм
z1= 35,28 кН z1= 25,90745 кН Rx'= 36,622 кН Rx'= 36,622 кН [Rx-Rx'] 6,845233 кН [Rx-Rx'] 0,022542 кН Rx"= 36,64454 кН Rx"= 21,58955 кН
Производимрасчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,8и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=0,28.Kx= 0,28 Kx= 0,28 Kx= 0,28 C2= 0,8 C2= 0,8 C2= 0,8 Rx= 10,13447 кН Rx= 58,79299 кН Rx= 51,54485 кН z2= 93,12502 кН z2= 88,53989 кН z2= 89,22289 кН P2= 55,87501 кН P2= 53,12393 кН P2= 53,53373 кН y2= 0,389787 кН y2= 2,261269 кН y2= 1,982494 кН x2= 55,87637 кН x2= 53,17204 кН x2= 53,57043 кН F= 2,352 кН F= 2,352 кН F= 2,352 кН Rx'= 53,52437 кН Rx'= 50,82004 кН Rx'= 51,21843 кН [Rx-Rx'] -43,3899 кН [Rx-Rx'] 7,972954 кН [Rx-Rx'] 0,326424 кН Rx"= 58,79299 кН Rx"= 51,54485 кН Rx"= 51,2481 кН y1= 21,21269 кН z1= 10,33641 кН Q1= 2,052229 кН Второй алгоритм z1= 23,52 кН z1= 16,30966 кН Rx'= 43,42755 кН Rx'= 43,42755 кН [Rx-Rx'] 8,1173 кН [Rx-Rx'] -15,2367 кН Rx"= 28,19081 кН Rx"= 13,59138 кН
Производимрасчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,9и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=0.Kx= C2= 0,9 Rx= кН z2= 105,84 кН P2= 63,504 кН y2= кН x2= 63,504 кН F= 1,176 кН Rx'= 62,328 кН [Rx-Rx'] -62,328 кН Rx"= 56,66182 кН y1= кН z1= 11,76 кН Q1= кН
Врезультате данных полученных при расчете строим график зависимости грунта отположения центра тяжести.
/>
Вывод: пографику можно определить, что при значении коэффициента положения центратяжести C2=0,7 возникает наибольшая реакция на грунт от ножа Rx=36,64кН, что является оптимальным при работе автогрейдера.
II.Определение параметров виброплиты
2.1 Назначение
Виброплиты применяются для уплотнения грунтов,гравийно-щебеночных и других дорожно-строительных материалов в различныхобластях строительства.
Вибрационные плиты обеспечивают большую глубину уплотнения,чем катки, при меньших удельных статических и динамических нагрузках науплотняемый материал. Это достигается за счет большей площади рабочейповерхности плиты при равных с катком других параметрах. Применениемногосекционных виброуплотнителей по сравнению с катками обеспечивает повышениепроизводительности труда в 3—4 раза, высокое качество уплотнения, снижениесебестоимости уплотнения в 2,0—2,5 раза.
Привод вибровозбудителей может быть механический,электрический и гидравлический. Электрический и гидравлический приводы делаютвиброплиты независимыми от тягача и позволяют использовать их по одной или впаре на уплотнении материалов в стесненных местах.
К основным параметрам виброплит относят размеры рабочейплощади плиты, вес виброплиты, частоту колебаний, величину вынуждающей силы,скорость передвижения и мощность двигателя.
Минимальный размер площади основания виброплиты должен бытьбольше толщины уплотняемого слоя.
По опытным данным длину основания виброплиты целесообразно приниматьравной 1-1,5 ее ширины.
Требуемое уплотнение грунтов находится в зависимости от весавибромашин. По мере увеличения веса плотность уплотняемого грунтаувеличивается.
2.2. Классификация
Виброплиты различают:
— по способу перемещения в работе — на ручные,самопередвигающиеся, прицепные, крановые (переставляемые краном), навесные;
— по характеру колебаний — с круговыми и направленнымиколебаниями;
— по виду привода вибратора — механические, гидравлические,электрические и пневматические;
— по весу — легкие весом 0,1—2 Т, средние 2—4 T и тяжелые 4—8 Т.
Наибольшее распространение имеют самопередвигающиесявиброплиты с механическим приводом вибровозбудителя от двигателя внутреннегосгорании и с ручным управлением.
Ручные виброплиты но время работы перемещаются вручнуюоператором. Применяются они на объектах с малым объемом работ и преимущественнов узких местах. Они изготавливаются весом, до 100 кГ. Большинство ручных виброплит выпускаются с электрическим приводом. В Советском Союзе ручныеплиты не производятся. За рубежом они выпускаются фирмами Вакер и Лозенгаузен(ФРГ).
Самопередвигающиеся виброплиты при малых габаритных размерахи небольшом весе по сравнению с другими уплотняющими машинами обладают высокойэффективностью и приспособлены для производства работ в разнообразных условиях,в том числе в стесненных и труднодоступных местах, в которых невозможно илинерационально использование машин других типов.
2.3 Устройство и процесс работывиброплиты
Основными частями самопередвигающихся виброплит являютсярабочая плита, вибратор, подмоторная рама, двигатель, трансмиссия, системаподвески, механизмы управления. Плиты изготавливаются из стали литыми илисварными. На плите жестко закреплен вибровозбудитель. Привод его осуществляетсяклиноременной передачей от двигателя внутреннего сгорания, установленного наподмоторной раме. На некоторых моделях виброплит применяются электродвигатели.Самопередвижение виброплиты происходит за счет наклона к вертикали суммарнойвынуждающей силы вибратора.
Управление почти всеми плитами — ручное при помощи рукоятки.Выпускаются также виброплиты с механизированным управлением: механизацияуправления обеспечивается за счет применения вибровозбудителей специальнойконструкции.
Схема вибровозбудителя с тремя дебалансами, расположенными водном корпусе. Средний дебаланс жестко закреплен па общем валу возбудителя и посвоему статическому моменту массы равен сумме статических моментов массы двуходинаковых крайних дебалансов, установленных на валу на подшипниках качения.Вал вибровозбудителя вращается на подшипниках качения, установленных в боковыхкрышках корпуса. Корпус вибровозбудителя имеет цилиндрическую форму. К нижнейчасти корпуса приварены лапы, при помощи которых он прикрепляется к плите. Приводвозбудителя осуществляется двумя клиноременными передачами. Изменениенаправления вращения правого или левого подвижных дебалансов операторпроизводит штурвалом при помощи червячных и цилиндрических шестеренчатыхпередач.
При вращении червячных шестерен вперед или назадцилиндрические шестерни будут поворачивать на необходимый угол крайниедебалансы и этим изменять направление суммарной вынуждающей силы и,следовательно, направление движения виброплиты.
При положении всех трех дебалансов, т. е. среднего и двухкрайних под углом наклона около +30° к горизонтальной поверхности, виброплитабудет двигаться вперед, при установке их под углом 90° виброплита будетработать на месте и совершать вертикально направленные колебания, а приустановке под углом —30° к горизонтальной поверхности виброплита будетдвигаться назад.
При изменении положения одного из крайних дебалансов,виброплита будет поворачиваться соответственно вправо или влево, а приположении одного дебаланса вперед, а другого назад будет происходить разворотмашины на одном месте.
Направление суммарной вынуждающей силы под углом, близким к±30° к горизонтальной поверхности, является оптимальным как для уплотнения, таки для передвижения.
Возможная схема вибровозбудителя самопередвигающейсявиброплиты с механизированным управлением. На общем валу установлены четыредебаланса. Крайние дебалансы выполнены совместно с приводными шкивамивозбудителя, установленными жестко на валу. Средние дебалансы установлены наподшипниках качения и соединены посредством цилиндрических шестерен с червячнымколесом. Положение средних дебалансов оператор может изменять при помощиштурвала, изменяя этим направление действия вынуждающей силы. В том случае,когда горизонтальные составляющие средних дебалансов направлены в одну сторону,т. е. совпадают, происходит самопередвижение машины, а в том случае, когдамежду ними образуется некоторый угол, происходит поворот плиты в сторонуменьшей горизонтальной силы.
2.4 Выбор партатипа
За аналог при расчетах выбираем:
Вибромашина ВБ-1 предназначена для уплотнения различныхсыпучих материалов (песок, гравий, щебень), тощего бетона, асфальта.
/>
Технические характеристики Вибромашины ВБ-1:
Ширина захвата, 412 мм
Двигатель «Мотор Січ Д-70»
Макс. мощность, 3.4(4.6)+10% кВт (л.с.)
Масса, 6,7 кг
Число оборотов, 9000 об/мин
Число оборотов вибратора, 5000(+400) об/мин
Центробежная сила вибратора, 19,2 кН
Частота вибрации, 120 Гц
Скорость движения, не более 20 м/мин
Способность подъема, не более 30 %
Рабочая площадь, 0,15 м2
Емкость водяного бака, 5,0 л
Уд. расх. топлива при макс. мощности, 1,98 кг/ч
Емкость топливного бака, 2,4 л
Амплитуда колебаний, не более 0,48 мм
Габаритные размеры, 740х430х500 мм
Вес в снаряженном состоянии, 107 кг
2.5 Расчет параметров виброплиты
Исходныеданные:
Возмущающаясила Q=19200H
Частотавращение вибратора n=5000 об/мин
Массавибрирующей массы m1=6,7 кг
Массавсей машины m=107 кг
Мощностьпривода N=3,4 кВт
Частотасобственных колебаний принимаем к=0,
КПДременной передачи n=0,96
Произведёмрасчет параметров при угле сдвига фаз равным 0
1. Силасопротивления найдем по формуле:
/>,
Где /> — угол сдвигафаз
/>=Q выражениепринимает вид:
/>
2.Амплитуда колебаний определим по формуле:
/>
/>
w- частота внутренних колебаний
/>
/>
3.Моментопределим по формуле:
/>/>
/>
4.Мощность определим по формуле:
/>
/>
5. Найдемреальную мощность двигателя, учитывая КПД клиноремённой передачи.
/>,
где КПДклиноремённой передачи />=0,96
/>
Далеепроизводим аналогичные расчеты при угле сдвига фаз с шагом равным 5 до 45. Дляоблегчения расчетов воспользуемся программой MS Excel.Полученные данные сведём в таблицу.
/>
Изтаблицы видно, что при угле сдвига фаз равным />наблюдается максимальная мощностьданного двигателя.
Вывод: врезультате проделанной работы, видно, что именно при угле смещения фаз равном 42° наблюдаются оптимальные параметры работы виброплиты, а именно, мощностьдвигателя на соответствующих оборотах, амплитуда вибрации. Следовательно,просчитаны параметры оптимальной работы и уплотнения обрабатываемойповерхности.
Список литературы
1. Бауман В.А.«Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов»машиностроение 1970г.
2. Сластёнов В.В.«Исследование безрезонансного управляемого вибропривода строительных машин»Саратов 1965г.
3. Сапожников М.А.«Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий иконструкций» Высшая школа 1971г.