содержание .. 1 2 ..

Разработка бульдозерного оборудования для трактора тягового класса 10 - часть 1

РАБОТА ПРОВЕРЕНА

ДОПУСТИТЬ К ЗАЩИТЕ

Рецензент,

Заведующий кафедрой

_______________________

_________________ 2016 г.

Разработка бульдозерного оборудования для трактора

тягового класса 10

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К ВЫПУСКНОЙ КВАЛИФИКАЦИОННОЙ РАБОТЕ

Консультанты:

Руководитель проекта

«____»________________ 2016г.

втор проекта

студент группы

«____»________________ 2016г.

2016

ВВЕДЕНИЕ

Гусеничные бульдозеры являются одним из основных видов землеройной

техники, которая широко применяется в горном, газонефтяном и дорожно-

строительном комплексах промышленности.

За последние 20-25 лет практически всеми тракторостроительными заводами в

научно-исследовательских и конструкторских работах по совершенствованию

ходовой системы тракторов основное внимание уделялось доводке узлов ходовой

части, что привело к поиску новых конструкторских решений, применению

прогрессивных материалов.

С ростом энергонасыщенности тракторов повышается напряженность работы

их систем и агрегатов, поэтому конструкторские и технологические разработки

должны быть направлены на повышение надежности ресурса ходовой части, а

так же машин в целом.

При работе гусеничной машины особое внимание уделяется элементам

ходовой части. Эти элементы несут основную нагрузку. Например, ресурс узлов

и агрегатов трактора типа Т-10 не менее 10 тыс. моточасов, а ресурс ходовой

части на среднем грунте составляет 3 тыс. моточасов. При работе трактора на

песчаных и каменистых почвах ресурс ходовой части снижается до 40%. Поэтому

за весь срок службы трактора ходовая часть заменяется не менее 3-4 раз, а общая

стоимость заменяемых узлов примерно равна стоимости трактора.

Ввиду этого производители все больше и больше модернизируют

конструкцию бульдозеров.

К основным усовершенствованиям относятся:

  Повышение запаса крутящего момента  двигателя,
  применение улучшенной системы охлаждения двигателя,
  применение ходовой системы с жесткой балкой (балансирной),
  применение механизма поворота и тормозов, работающих в масле,
  оснащение кабины новой отопительно-вентиляционной установкой,

 применение гидростатической трансмиссии
 применение системы безопасности оператора на случай опрокидывания

(ROPS).

Работа тракторной техники связана с перемещением песка, который содержит

большое количество влаги. При работе в таких условиях, ресурс серийного

натяжного колеса и опорных катков составляет менее 1000 моточасов. Снижение

ресурса связано с тем, что серийное уплотнение предназначено для удержания

масла внутри катков и натяжного колеса и не препятствует попаданию внутрь

компонентов внешней среды. Песок и вода при попадании в подшипниковый

узел быстро выводят его из строя.

В выпускной квалификационной работе проведен обзор зарубежных и

отечественных конструкций бульдозеров и бульдозерного оборудования,

приведены сравнительные таблицы с техническими характеристиками, выполнен

опытно-конструкторский расчет параметров отвала бульдозера, рассчитана

себестоимость и затронут раздел безопасности жизнедеятельности при

эксплуатации бульдозера тягового класса 10.

Изм

Лис

№ докум.

Подпис

Дат

Лис

190109.2016.084 ПЗ

1 СРАВНЕНИЕ БУЛЬДОЗЕРОВ РОССИЙСКОГО И ЗАРУБЕЖНОГО

ПРОИЗВОДСТВА

Бульдозеры относят к землеройно-транспортным машинам с отвальным

рабочим органом. Они предназначены для послойной разработки грунтов на

горизонтах выше уровня грунтовых вод. Их применяют для планировочных и

профилировочных работ, для возведения насыпей, постройки грунтовых дорог с

боковыми канавами, сооружения дорожного корыта и распределения в нем

материалов основания дорожной одежды, профилирования дорожных обочин,

сооружения и очистки оросительных и придорожных канав, зачистки и

планирования откосов, насыпей и выемок, очистки дорог и площадей от снега,

льда, камней и т.д.

Бульдозеры, как правило, выпускаются на базе гусеничных тракторов,

но иногда встречаются модели, базирующиеся на колесных машинах. Главным

и основным рабочим инструментом бульдозера является отвал. Бульдозеры

применяются для перемещения большого объема сыпучих материалов и грунта.

Современные бульдозеры способны выполнять довольно много разноплановых

задач, благодаря навесному оборудованию, основным из которых является отвал.

В зависимости от конструкции бульдозера, отвал может быть как стационарным,

так и съемным, некоторые модели еще оснащаются системой поворота отвала в

горизонтальной плоскости.

Конструкция классического отвала.

Все элементы отвалов изготавливаются из высокопрочной стали, имеющей

высокую

прочность

на

растяжение.

Некоторые

отвалы

оснащаются

дополнительными листами из легированной стали, которые существенно

продлевают эксплуатационные сроки оборудования. Нижняя кромка отвала

оснащается креплением для мощных ножей, которые способны разрезать даже

твердые породы.

Изм

Лис

№ докум.

Подпис

Дат

Лис

190109.2016.084 ПЗ

Основные типы бульдозерных отвалов:

1) Неповоротный

 Неповоротный полусферический отвал. Это наиболее универсальный

отвал, подходит для всех видов землеройных работ на грунтах всех категорий, но

всегда будет обладать меньшей производительностью, чем специализированный

тип отвала. Этот тип оснащается боковыми щеками для увеличения объема

перемещаемой призмы грунта. Пример отвала изображен на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – неповоротный полусферический отвал

 Неповоротный сферический отвал состоит из трех основных частей -

центральной и боковых. Боковые секции установлены под углом, что позволяет

смещать грунт к центру отвала. Подобная форма обеспечивает минимальный

процент потери перемещаемого материала, что позволяет перемещать больший

объем грунта. Используется на сыпучих грунтах (легкие фракции щебня, шпаки,

уголь). Пример отвала изображен на рисунке 1.2.

Изм

Лис

№ докум.

Подпис

Дат

Лис

190109.2016.084 ПЗ

Рисунок 1.2 – неповоротный сферический отвал.



Неповоротный прямой отвал. Его прямое назначение – это выполнение

планировочных работ, подготовка строительных площадок, засыпка траншей и

котлованов. Пример неповоротного прямого отвала представлен на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 – неповоротный прямой отвал.

 Неповоротный отвал с гидроперекосом. Гидроперекос применяется для

изменения положения отвала в вертикальной плоскости и благодаря этому

бульдозер сохраняет прямолинейное движение при изменении уклонов и

плотности грунта.

2) Поворотный прямой отвал. Отличительная особенность данного отвала –

изменение в плане (горизонтальная плоскость). Основное применение – это

эксплуатация и строительство дорог. Пример поворотного прямого отвала

представлен на рисунке 1.4.

Изм

Лис

№ докум.

Подпис

Дат

Лис

190109.2016.084 ПЗ

Рисунок 1.4 – поворотный прямой отвал.

Специализированные виды отвалов.

Помимо вышеперечисленных типов существуют узконаправленные виды

отвалов,

которым

относят:

корчеватели,

буферные,

угольные,

рекультивационные, торфяные отвалы и отвал для разминирования минных полей

(Минный тральщик).

 Корчевательный отвал.

Корчеватель устанавливается вместо бульдозерного отвала с аналогичными

присоединительными узлами и предназначен для удаления пней, мелколесья и

камней при очистке просек под линии электропередач, трубопроводы и для

мелиорации земли. Пример корчевательного отвала представлен на рисунке 1.5.

Рисунок 1.5 – корчевательный отвал.

 Буферный отвал.

Обладает особой конструкцией с резиновыми амортизаторами, которые

позволяют поглощать механические удары, возникающие у подвески

оборудования в момент топкания скреперов при входе их в прочный грунт. Отвал

обладает прямоугольной формой с усиленной стальной пластиной по центру.

Отвалы данного типа не оснащаются механизмами перекоса и могут

использоваться как оборудование общего назначения. Пример буферного отвала

представлен на рисунке 1.6.

Изм

Лис

№ докум.

Подпис

Дат

Лис

190109.2016.084 ПЗ

Рисунок 1.6 – буферный отвал.

 Рекультавационный отвал.

Отвалы, используемые на полях, для снятия верхнего плодородного слоя

почвы, называют рекультивационными. Они изготавливаются более широкими

посравнению с другими типами подобного оборудования.

 Угольные и торфяные отвалы.

Угольные и торфяные отвалы предназначены специально для работы с этими

типами сыпучих материалов. Основное сходство их в том, что торфяной отвал

прямого типа оснащается системой гидроперекоса, позволяющей работать на

болотоходных тракторах. Отличие в том, что угольный отвал изготавливается

сферической формы с увеличенной площадью полотна, а торфяной, наоборот,

производится прямого типа, прямоугольной формы.

 Отвал для разминирования минных полей.

Используется на специализированной технике инженерных войск РФ.

Незаменимы бульдозеры и в дорожных работах, в различных спасательных

операциях, при ремонте теплотрасс, разгребании завалов.

Любое строительство начинается именно с работы бульдозера. На него

ложится огромная нагрузка. И именно от этой техники зависит, как скоро

начнется основное строительство объекта. Агрегату приходится работать в самых

суровых уголках нашей страны, поэтому подходить к выбору бульдозера нужно

основательно. Современные машины комплектуются большим количеством

навесного оборудования. Кроме отвала в арсенале бульдозера числятся

рыхлители, откосники, уширители различного рода, ножи плужные (применяются

для вскрытия асфальта или укладки кабеля), лебедки.

Изм

Лис

№ докум.

Подпис

Дат

Лис

190109.2016.084 ПЗ

Несмотря на большие габариты, бульдозер может выполнять довольно

сложную и высокоточную работу, поэтому для таких работ необходимо

привлекать квалифицированного оператора.

Еще с советских времен основными поставщиками мощных бульдозеров для

отечественной промышленности являются два предприятия — Челябинский

тракторный завод — ЧТЗ (в настоящее время — ООО «ЧТЗ-Уралтрак»)

и Чебоксарский завод промышленных тракторов ЧЗПТ (в настоящее время —

ОАО «Промтрактор»). Сегодня парк бульдозерной техники в основном

представлен машинами, разработанными ЧТЗ и ЧЗПТ еще в 1980-е годы. Трудные

в экономическом плане 1990-е годы оставили свой отпечаток, парк изношен

и заполнен устаревшими моделями. И если в нефтегазовой отрасли обновление

парка проходило и проходит более-менее стабильно, то в горнодобывающих

отраслях

наблюдается

настоящий

провал.

Самоймассовой машиной,

используемой до сегодняшнего дня, является Т-170 производства ЧТЗ. Еще

в марте 1988г. тракторостроители приступили к производству Т-170, который

оснастили доработанным дизельным двигателем Д180. Трактор внешне очень

похож на своего предшественника — Т-130 и отличается от него доработанной

трансмиссией. Последней попыткой глубокой модернизации стало в 1991г. начало

серийного выпуска нового базового трактора Т-10 с гидромеханической

трансмиссией.

К сожалению,

ни оснащение

завода,

ни уровень

специалистов не позволили новой машине сменить ветерана-трактора Т-170 с

механической трансмиссией и устаревшим двигателем Д180.

Всего в эксплуатации в настоящее время, по разным оценкам, находится

от 20 до 30 тысяч отечественных тракторов 10-гокласса. Объем продаж составил

в 2008г. ~ 4-4,5 тыс. единиц, включая до 700 единиц техники китайского

производства

Шантуй

и Шева. Масштабные

проекты

в российской

экономике по развитию сырьевой базы на Урале, в Сибири, запланированные еще

до кризиса 2008г., с большой долей вероятности будут реализованы в ближайшие

Изм

Лис

№ докум.

Подпис

Дат

Лис

190109.2016.084 ПЗ

10 лет. Это потребует, по крайней мере, указанного уровня предложения

тракторной техники, например б-10.

Рынок современных бульдозеров российского производства на сегодняшний

момент на 50% обеспечивается техникой ЧЕТРА. Однако, уровень цен на нее

по многим причинам остается крайне высоким.

Поэтому появление новых образцов современных, надежных машин

с нормальным

«российским

уровнем»

цены востребован

большинством

покупателей, умеющих контролировать свои капитальные затраты.

Полагаю, что перспектива российских производителей средней тракторной

и бульдозерной техники класса тяги 8-35 тонн, эксплуатационной массой

до 40 тонн может быть реализована при выпуске продукции только на принципах

следующей технологической ступени — гидростатической трансмиссии (ГСТ).

Переход

с механической

трансмиссии

на гидростатическую

(минуя

гидромеханическую и далее ГМТ с планетарным поворотом и блокировкой ГТР)

на ТМ10 резко повысил надежность и улучшил потребительские свойства

бульдозера. Выбор типа трансмиссии был определен опытом использования этой

технологии ведущими мировыми производителями.

Так все производители включили в программу линейки бульдозеров с

Гидростатической трансмиссией:

1. LIEBHERR - PR Litronic массой от 10 до 50 тонн только на ГСТ выпускает

более 30 лет (первопроходец и законодатель).

Технические данные представлены в таблице 1.1.

Рабочий вес

16 500 - 20 000 кг

Мощность

двигателя

(ISO

9249)

120 кВт / 163

л.с.

Мощность

двигателя

(SAE

J1349)

120 кВт / 161 л.с.

Изм

Лис

№ докум.

Подпис

Дат

Лис

190109.2016.084 ПЗ

Таблица 1.1 - Технические данные бульдозера LIEBHERR - PR 726 Litronic

LIEBHERR - PR 726 Litronic представлен на рисунке 1.7.

Рисунок 1.7 -бульдозер LIEBHERR - PR 726 Litronic

2. JohnDeere с 2000г. - 750J, 850J, 1050J мощностью 105-250 л.с., 15-35 тонн

массы. Представлен на рисунке 1.8.

Гусеничные бульдозеры серии J и K от John Deere

Гидравлические гусеничные бульдозеры серии J и K от John Deere по праву

считаются лучшими в своем классе по маневренности и легкости использования.

Сферы применения этих машин различны. Это и строительство, и

Объем отвала

3,17 - 4,27 м³

Скорость движения 0,00 - 11,00 км / ч

Изм

Лис

№ докум.

Подпис

Дат

Лис

190109.2016.084 ПЗ

промышленность, и лесная отрасль, а также переработка отходов, прокладка

трубопроводов, борьба с лесными пожарами. Вне зависимости от климатических

условий и географического положения эта надежная, многофункциональная и

производительная машина справится со всеми поставленными задачами и станет

достойным игроком в вашей команде.

Все гусеничные бульдозеры John Deere серии J и K обладают

двухконтурным гидростатическим приводом, который обеспечивает повороты

бульдозера без потери мощности, противовращением гусениц и бесступенчатой

регулировкой скоростей. Новейшие электронные системы управления позволяют

оператору настраивать рабочие характеристики так, что ни один другой бульдозер

не превзойдет ее по мощности, управляемости и надежности.Сегодня в

российском каталоге

John Deere представлено две модели бульдозеров: бульдозеры среднего класса

750J и 850J, а также самый большой бульдозер – модель 1050K.

Рисунок 1.8 – Гусеничный бульдозер серии J и K от John Deere

Изм

Лис

№ докум.

Подпис

Дат

Лис

190109.2016.084 ПЗ

ФУНКЦИИ

И ТЕХНИЧЕСКИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ

  Полнофункциональная гидростатическая трансмиссия
  Усиленная ходовая часть DeereDura-Trax
  Различные конфигурации ходовой части

Технические характеристики представлены в таблице 1.2.

Полезная мощность

108 кВт при 2

100 об./мин

Эксплуатационная

масса

14778 - 16

655 кг

Ширина/емкость

отвала

3296 мм/3,23 куб.

Конструкция отвала прямой или

Изм

Лис

№ докум.

Подпис

Дат

Лис

190109.2016.084 ПЗ

Таблица 1.2 – технические характеристики бульдозера

Рассмотрим характеристики отвала на примере бульдозера серии JотJohn Deere

Опциональна установка одного из следующих типов отвала:

- полусферический отвал (3,55м. х 1,981м.) емкостью 11,09 куб.метров;

- полусферический поворотный отвал (4,267м. х 1,829м.) емкостью 9,86

куб.метров ;

- поворотный отвал (4,013м. х 1,829м.) емкостью 9,71 куб. метров;

Отвалы оснащаются гидравлическим подъемником. Ножи имеют реверсную

режущую кромку, которую при затуплении достаточно снять и перевернуть

другой стороной.

3. KOMATSU D37-D39 EX, D63 массой до 15-и тонн;

Бульдозеры Komatsu предназначены для перемещения на короткие расстояния

больших объемов грунта. Бульдозеры используются при возведении дамб и

плотин, профилировании насыпей, грунтовых дорог, снятии грунта, засыпке

траншей, выравнивании грунтовых поверхностей. В силу универсальности машин

их используют ещё и при подготовке дорожной полосы отвода – полная расчистка

полосы от деревьев, корчевка пней. Также бульдозеры применяются в карьерах

при добыче полезных ископаемых, при ремонтно-строительных работах

полусферический

Изм

Лис

№ докум.

Подпис

Дат

Лис

190109.2016.084 ПЗ

дорожного полотна, при строительстве недвижимости, каналов, и прочих

сооружений. Современные бульдозеры снабжаются сменным оборудованием,

среди которого и рыхлители, и откосники, и уширители, и открылки и т.д. Все это

дополнительное оборудование значительно расширяет область применения

бульдозеров и, соответственно, повышает эффективность на отдельных видах

работ. Бульдозеры Komatsu зарекомендовали себя как техника наивысшего

качества с непревзойденной производительностью и удивительно долгим сроком

эксплуатации. Они отличаются простотой обслуживания, продуманной

эргономикой рабочего места и прекрасным обзором рабочей зоны. Все эти

факторы гарантируют наивысшую рентабельность в любой области применения и

особенно там, где непрерывность технологического процесса играет

определяющую роль. Бульдозеры Komatsu - это надежность, четкость

конструкции и пропорциональное распределение масс. Производитель использует

агрегатную базу – двигатели, агрегаты трансмиссии и гидроприводы -

собственной разработки и производства, что гарантирует их высокое качество и

большой ресурс.

Высокая производительность бульдозеров Komatsu достигается за счет

высокой

мощности

двигателя.

Двигатели

оснащаются

системой

непосредственного впрыска топлива, что обеспечивает низкий расход топлива и

высокую эффективность силовой передачи. Высокотехнологичная ходовая часть

использует K-образную (на тяжелых моделях) конструкцию тележек опорных

катков, за счет чего обеспечивается непрерывный контакт катка со звеном

гусеницы, что также обеспечивает отличную устойчивость машины, а также более

эффективную передачу тягового усилия.Бульдозеры Komatsu оснащены

гидромеханической коробкой передач «Торкфлоу», обеспечивающей надежное и

плавное переключение передач под нагрузкой. Изменение направления движения

и переключение передач (ручное переключение) осуществляется с одного

многофункционального джойстика, который также осуществляет управление

поворотом машины. Плавный поворот машины осуществляется за счет

Изм

Лис

№ докум.

Подпис

Дат

Лис

190109.2016.084 ПЗ

подтормаживания гусеницы при помощи системы «тормоз-сцепление» или

системы

«планетарная

передача-гидравлический

мотор».

Конструкция

необслуживаемых многодисковых тормозов мокрого типа обеспечивает их

надежность и длительный срок эксплуатации. Малые бульдозеры Komatsu

оснащаются гидростатической трансмиссией.Пример бульдозера представлен на

рисунке 1.9 – гусеничный бульдозер Komatsu D37EX-22 с отвалом объемом 1,77

м.куб.

Рисунок 1.9 – гусеничный бульдозер Komatsu D37EX-22

с отвалом объемом 1,77 м.куб.

Рассмотрим характеристики отвала на примере KomatsuD37EX-22.

Тип отвала-прямой. Длина – 4190мм; Высота – 860 мм; Максимальная высота

подъема отвала – 880мм; Максимальная величина углубления отвала в грунт –

400мм; Максимальный диапазон регулировки перекоса – 370мм.

Основные характеристики бульдозера Кomatsu D37EX-22 представлены в

таблице 1.3.

содержание .. 1 2 ..