Проект конструкции трехосного автогрейдера тяжелого типа на базе ГС-18.05

Перечень чертежей:

1. Чертеж общего вида автогрейдера ГС-18.05 А1 с позициями, с техническими характеристиками:

 Габаритные размеры, мм:

• длина (при поднятом бульдозере и запасном колесе) 10570
• ширина     2450    
• высота      3600

База, мм.                                                                                    6125

Колея передних и задних колес, мм.                                      2000

Эксплуатационная масса                                                          157

 Колесная схема                                                                         1х2х3

 Двигатель: 

• модель        ЯМЗ-236Д4
• полная номинальная мощность, кВт       130

 Рабочее оборудование:

• отвал: высота с ножом по хорде, мм.        620
• длина, мм.           4000

Дополнительное сменное оборудование:

• бульдозер
• снегоочиститель,
• плита толкающая,
• кирковщик,
• рыхлитель,
• откосник,
• удлинитель отвала.

 Угол складывания основной рамы в плане, град.             30

 Радиус поворота (min.) по следу внешнего переднего колеса:

• шарнирно-сочлененная рама, мм.    7000  
• жесткая рама, мм.   10500

 Смещение колес переднего моста относительно

ведущего в положении "Краб", мм.                                      2000

2. Схема гидравлическая автогрейдера А1 с обозначением позиций:

А1 Механизм рулевой,

А2 Гидроусилитель сцепления

А3 Гидроусилитель тормозов

Б Гидробак

М Гидромотор шестеренный ГШМН 25

НШ Насос шестеренный НШ-32У-3

3. Рама тяговая в сборе А1 с техническими требованиями:

Выставлены размеры для справок.

 Швы 1-10 по ГОСТ 14771-76, 11-по ГОСТ 5264-80.

Покрытие желтого цвета по инстр. ДЗИ-1. 

Поверхность Ж и резьбовые отверстия от покрытия предохранять.

Дополнительные материалы: прилагаются на 53 страницах

 В данном проекте произведён расчёт и анализ автогрейдера тяжелого типа.

Автогрейдер тяжелого типа предназначен для ведения планировочных работ и профилировочных работ большого объема.

Автогрейдер выполнен со всеми ведущими колесами. Колёсная схема, характеризующая конструктивную компоновку машины, обозначается буквами АxБxВ, где А — число осей с управляемыми колесами; Б — число ведущих колесных осей; В — общее число осей автогрейдера.

В пояснительной записке проведен расчет основных параметров автогрейдера следующим образом: одни параметры заданы, а другие определяются расчетом.

Заданные параметры:

тип грейдера              - тяжелый

колесная схема            -1х2х3;

ширина отвала, м:       -4;

Поскольку базовая модель машины не указана, то для расчета задаем параметры по аналогии с тяжелым автогрейдером отечественного производства ГС-18.05 с техническими характеристиками:

Данные для расчета:

• колесная схема     -1х2х3;
• размеры отвал:

- длина по боковым ножам                                           -4 м;

- высота по хорде                                                          -0,62 м;

• размер шин -1300х530х533;
• давление в шинах:                                               -0,3 мПа;
• скорость движения на i-передаче (при i_тр=0,8)  -0….0,61;
• транспортная максимальная (при i_тр=0,8)  - 11,1 

Определение общей силы тяжести

Исходя из условий эксплуатации автогрейдера, самой трудоемкой является вырезание кювета, поэтому расчет произведен с учетом ширины земляного полотна 8,5 -10 м.

Результаты расчетов и табличные коэффициенты приведены в таблице:

Определение мощности двигателя.

Расчет мощности произведен для тягового и транспортного режимов, двигатель выбирается по наибольшей величине.

По результатам расчетов подтверждается возможность установки двигателя ЯМЗ-236Д4 (из состава ГС-18.05).

Результаты расчета занесены в таблицу:

Определение производительности

Для расчета технической производительности при профилировании необходимы:

• общая площадь сечения кювета 4;
• длина захвата, м 0,81;
• коэффициент использования машины по времени, (0,8-0,9);
• скорость автогрейдера при перемещении грунта 11,1;
• число проходов по отделке полотна дороги; 6-10;
• время на развороты автогрейдера, ч, 0,08-0,1;
• число переходов при нарезании грунта, 2;
• число проходов по заданному участку при перемещении грунта, 12

В результате расчета получена производительность -174,13 пог. м/ч

Тяговый расчет

Определение основных параметров

База автогрейдера выбрана из условия возможности разворота отвала

При очерченном по дуге окружности профиле отвала стружка вырезаемого грунта, перемещаясь по отвалу вверх, поворачивается на нём в направлении его движения и, дойдя до верхней кромки отвала, рассыпается или опрокидывается перед ним, образуя призму грунта. Угол опрокидывания принимают равным 65…70° для исключения пересыпания грунта за отвал. При установке углов должно быть обеспечено равенство.

Для расчета базы трехосного автогрейдера необходимы следующие значения:

Рассчитан радиус кривой отвала 0,58 м.

Колея автогрейдера и длина отвала, и связанный с ними радиус поворота автогрейдера выбраны так, чтобы машина имела наименьшие размеры. Однако наличие наименьших величин обуславливается устойчивостью движения при вырезании стружки с наибольшей шириной захвата, что обеспечивается, когда колёса автогрейдера идут по краям забоя.

В процессе работы автогрейдера возникают различного характера и разной величины силы сопротивления его движению.

Тяговый расчёт автогрейдера позволяет оценить возможности тягача при транспортировании грунта с подрезанием стружки.

Для расчета номинальной силы тяги, предельного значения тягового усилия и суммарного сопротивления копанию автогрейдером необходимы следующие данные:

Результаты расчетов занесены в таблицу:

Расчёт на прочность оборудования автогрейдера

Расчет рамы проведен в двух расчетных положениях.

 В первом расчётном положении, соответствующим нагрузкам, возникающим в процессе нормальной эксплуатации автогрейдера и во втором положении, когда на автогрейдер действуют случайные нагрузки, возникающие при встрече его с непреодолимым препятствием.

Первое расчетное положение

Проведен расчет:

• координатов центра тяжести;
• равнодействующая инерционных сил;
• силы тяги правого и левого колес;
• также составлены уравнения моментов.

По результатам расчетов выбран нестандартный профиль бруса с размерами поперечного сечения 160мм х 210мм (размеры отверстия), 200мм х 250мм. Выбран материал сталь 40Х (предел прочности 650 МПа).

Данные занесены в таблицу:

Второе расчетное положение

Профиль бруса выбран в соответствии с первым расчётным положением.

Рассчитана дополнительная динамическая нагрузка – 34 кН, которая возникает при внезапной встрече конца отвала с жестким препятствием.

Расчёт автогрейдера на устойчивость

Так как в процессе работы потеря устойчивости и опрокидывание автогрейдера могут произойти при его движении по наклонной поверхности и при повороте проведен расчет продольной и поперечной устойчивости.

Расчетные данные занесены в таблицу:

Расчёт механизмов управления рабочим оборудованием автогрейдера

Наиболее нагруженным механизмом управления автогрейдера является механизм подъёма и опускания отвала, поэтому передаваемая системой управления мощность определяется в основном параметрами операции отвала.

Механизм подъёма отвала

Механизм подъёма отвала рассчитывают, исходя из следующих предпосылок:

• рабочий ход механизма подъёма должен обеспечивать заданную глубину копания;
• возможность полного выглубления отвала;
• удовлетворять условиям проходимости автогрейдера в транспортном положении.

Для определения величины подъёмного усилия приняты следующие расчётные положения:

• отвал заглублён одним концом;
• производится подъём этого конца вала;
• на отвал действует максимальная горизонтальная составляющая реакции грунта;
• вертикальная составляющая реакции грунта препятствует подъёму отвала;
• вес отвала с ножом;
• вес поворотного круга и всей тяговой рамы сосредоточены в центре тяжести системы;
• нагрузка воспринимается одним механизмом подъёма.

При расчёте подъёмного механизма не учитывают инерционные силы, так как скорость подъёма отвала принимают равной 15м/с.

Механизм поворота отвала

Мощность привода механизма поворота вследствие её небольшой величины определена, когда поворот отвала производится от индивидуальных гидромоторов.

Механизм изменения угла резания отвала

Механизм изменения угла резания отвала рассчитан по усилию, равному силе тяжести отвала.

Механизм выдвижения отвала

Как и механизм изменения угла резания, так и механизм выдвижения отвала рассчитан по усилию, равному силе тяжести отвала.

Механизм выноса тяговой рамы в сторону

Механизм выноса тяговой рамы в сторону рассчитан при выглубленном отвале.

Табличные значения и результаты расчетов механизмов приведены в таблице:

В ходе проведения расчетов выбран насос НШ-32У-3 и распределитель Р20.

Результаты расчетов занесены в таблицу:

В данном проекте был произведён расчёт и анализ автогрейдера тяжелого типа, предназначенный для ведения планировочных профилировочных и профилировочных работ большого объема. В качестве базового был взят тяжелый автогрейдер отечественного производства ГС-18.05.

По результатам общетехнического подробного расчета подтверждена правильность выбора базового автогрейдера для заданных параметров выполняемых работ.

Спецификация – 2  листа

В программе: Компас 3D v и AvtoCAD