Разработка бульдозерного оборудования для трактора тягового класса 10

Сварку конструкции производим угловыми швами У4-

25 по ГОСТ 5264-

69[7].

Все соединения с угловыми швами при работе на осевую продольную силу

проверяют на срез:

– Разложим силу F = 196,3Кн (max усилие, развиваемое гидроцилиндром) на

вертикальную и горизонтальную составляющие:

вер

= F ∙ sinα; F

вер

= 199∙ sin60° = 172 Кн;

(2.26)

гор

= F ∙ cosα; F

вер

= 196,3 ∙ cos60° = 99 Кн.

(2.27)

– Перенесем силы F

вер

и F

гор

в центр стыка сварных швов и добавим момент:

М = F

гор

∙



;

(2.28)

М = 99 ∙ 10

∙ 120 = 11880000 Н∙мм.

– Определяем напряжения в сварных швах от силы F

верт

)

(

верт







;

(2.29)

240

172





гор



= 20,4 Мпа,

где

К = δ = 25 мм – катет шва;

– длина сварного шва.

– Определяем напряжения в сварных швах от силы F

гор

)

(

гор

верт







;

(2.30)

240





гор



= 11,7 Мпа.

– Определяем напряжения в сварных швах от момента М:





(2.31)

где

W – момент сопротивления.



















;

(2.32)

240



















= 336000 мм

336000

11880000





= 35 МПа.

– Расчетным случаем является т. А и для нее напряжение среза равно:

]

[

)

(

вер



















(2.33)

где

[τ] – допускаемое напряжение на срез для сварного шва;

[σ] = 100 МПа;

[τ] = 0,6 ∙ 100 = 60 Мпа;

]

[

)

(











МПа

= 60 Мпа.

(2.34)

2.3 Выбор гидроцилиндров

Наибольшее усилие создается при действии на отвал максимальной

составляющей R

в процессе выглубления отвала.

Таким образом, Р

= R

= 390 кН (на два цилиндра).

Принимаем гидроцилиндр поршневой двустороннего действия

по ГОСТ 22-1417-79 [8] с параметрами:

диаметр поршня

D = 140 мм

диаметр штока

d = 63 мм

максимальное расчетное усилие на штоке

215,4 кН

номинальное давление

14 Мпа

ход поршня

L = 900 мм

Объем масла поступающего в цилиндр при заглублении







(2.35)

где:

D – диаметр поршня, L – ход поршня

014







Расход рабочей жидкости для гидроцилиндров при подаче рабочей жидкости

в поршневую полость:









(2.36)

где:

V – скорость движения поршня, D – диаметр поршня гидроцилиндра.





= 6,34·10

-3

/с

Расход рабочей жидкости для гидроцилиндров при подаче рабочей жидкости

в штоковую полость:

)

(











(2.37)

)

063

(









= 1,9·10

-3

/с

Время полного опускания отвала с помощью двух цилиндров, при величине

объемного КПД = 0,97.







(2.38)

014







= 3 с.

2.4 Тяговый расчет бульдозера

Принимаем трактор Т10 ГСТ 10, длина отвала l= 4.1м, высота отвала h = 1,3 м.

Выемка 40х100х1 . Масса трактора с навесным оборудованием m=16594

кг. Разрабатываемый грунт – суглинок у = 1900 кг/м

. Отвал перпендикулярен

оси трактора



=90°.

дв







1000

(2.39)

где:

– Тяговое усилие, развиваемое бульдозером, Н

дв

– мощность бульдозера равная 132 кВт (180 л. с.)



– КПД машины равный 0,8

V – скорости движения равная 4.4 км/ч = 1,2 м/с

132

1000







Сила тяги по сцеплению

сц



(2.40)

При движении бульдозера по песку



= 0,5.

Определяем вес бульдозера

=m·g,

(2.39)

где: G

сц

– сцепной вес бульдозера, Н

m – масса бульдозера, кг

сц

=16594 ·9,81 ·0,5 =81,4 кH.

Условие движения без буксования Т

сц

>W.

Сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала на горизонтальной

площадке

















sin

(2.40)

где:



– угол естественного откоса грунта (

...





), y – плотность грунта

кг/м

g – ускорение свободного падения, м\с



– коэффициент трения по грунту

(



= 0,4...0,8, причем меньшие значения берут для влажных и глинистых

грунтов); i – уклон пути.





1900

sin





= 30.9 кH

Сопротивление от трения грунта по отвалу по формуле

=0,5·b·h

·y·g·sin







(2.41)

где:



– угол резанья (



=50…55



– коэффициент трения грунта по стали (



=0,35…0,5 – для песка).

=0,5·4.1·1,3

·1900·9,81·cos

·0,4=6kH

Сопротивление движению бульдозера по формуле

)

(









(2.42)

где:

G – вес бульдозера, кг,



- удельное сопротивление движению



=0,05

=16594·9,81·(0,05



0) = 24 кН

Свободная сила тяги (запас тягового усилия):





сц







(2.43)

T=81,4-(30,9+6+24)=20,5 кН

Свободная сила тяги по мощности











(2.44)

T=79,2-(30,9+6+24)=18,3 кН

Для дальнейших расчетов принимаем меньшее значение Т=18,3 кН.

Расчетная глубина резания (толщина стружки грунта) из формулы:







sin

(2.45)

где:

l – длина отвала, м,



– угол поворота отвала в плане относительно оси

трактора град; с – толщина срезаемого слоя, м; k – коэффициент

сопротивления грунта резанию для бульдозеров, для разрабатываемого грунта –

суглинка k = 0,04 Мпа.

Расчетная глубина резания (толщина стружки грунта) в конце набора грунта:

sin

9900







(2.46)

В начале копания, когда все тяговое усилие расходуется только на резание

грунта и перемещение бульдозера. Свободная сила тяги

T = T

-W

= 79,2-24 =55,2кН

(2.47)

Отвал бульдозера может быть опущен на глубину:

sin

46800







Средняя толщина срезаемого слоя:







Объем грунта в призме волочения:

пр











(2.48)

Длина участка набора грунта:













2.5. Расчет производительности бульдозера

Выбираем скорости движения на участках: набор грунта v

=4,4 км/ч,

транспортирования v

=6,45 км/ч, движение задним ходом v

зх

=8,87км/ч.

Продолжительность элементов цикла t=l

где: l

– длина участка м, v

– скорость движения машины м/с.

Продолжительность набора грунта:







транспортирования грунта:

)

(









движения задним ходом:







Дополнительное время на переключение скоростей, разгрузку и распределение

грунта t

=30c

Продолжительность цикла:









Число циклов за один час работы:

3600



(2.49)

Коэффициент,учитывающий потери грунта:

005















(2.50)

Производительность бульдозера по формуле:

Производительность бульдозера м

/ч, при разработке и перемещения грунта:







(2.51)

где a = h/tg



– ширина призмы грунта впереди отвала м;



– угол

естественного откоса грунта в движении град;



– коэффициент, учитывающий

потери грунта, принимается равным 1-0,005L; L– дальность перемещения грунта

м; n – число циклов за 1 ч работы; t – продолжительность цикла с;

– время резания грунта, с; v

– скорость движения трактора при резании

грунта м/с; t

– время перемещения грунта, с; l

– путь перемещения грунта м;

– скорость движения трактора при перемещении грунта м/с; t

– время

обратного хода трактора с; v

– скорость движения трактора при обратном ходе

м/с;

– дополнительное время с, (в дополнительное время входит время на

переключение скоростей до 5 с, на подъем и опускание отвала до 4 с, на разворот

трактора до 10 с, на распределение грунта и др.);

– коэффициент разрыхления грунта, т.е. отношение объема рыхлого фунта

к объему того же грунта в плотном теле.

108















(2.52)

Объем работ, которую необходимо выполнить бульдозеру, сделать выемку

объемом 40*100*1=4000 кубических метров. Следовательно, ему понадобиться

4000/108 =37 часов.

3 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ

В выпускной квалификационной работе рассматривается технологический

процесс механической обработки оси крепления гидроцилиндра.

Конфигурация наружных поверхностей детали, а также их расположение

достаточно просты, все они доступны для механической обработки,

следовательно, конструкция не требует дополнительного упрощения, т.е. она

технологична. В связи с этим для механической обработки применяются

стандартные инструменты и оборудование, а это ведет к снижению затрат на

подготовку производства, а также допускает осуществление механизации и

применение высокопроизводительных методов обработки. В техпроцессе

присутствуют несложные операции, но они требуют выполнения заданной

точности, поэтому к работе на операциях не допускаются рабочие низкой

квалификации.

Расчеты проведены исходя из материалов, изложенных в методических

пособиях. [ ]

Деталь изготавливается из прутка диаметром 85 мм по ГОСТ 2590-88[ ],

материал вала - сталь 40Х ГОСТ 4543-71[ ].

3.1 План механической обработки

На этом этапе разработки технологического процесса устанавливаем

последовательность проведения операций механической обработки детали, с

учетом возможностей технологического оборудования.

000 Отрезка

001Термообработка 228…286 НВ

002 Транспортирование

005 Фрезерно-центровальная

 Фрезеровать торцы 1,2.

036 Термообработка ТВЧ h 2..3, 50..55 HRC по технологии БТО

040 Специальная токарная

 Прикатать центровые отверстия 1,2.

041 Слесарная

 Калибровать 2 отв. М16.

045 Круглошлифовальная

 Шлифовать поверхность 1 с переустановкой детали.

Рисунок 3.7 – Круглошлифовальная операция

3.2 Расчет режимов резания

Определение основных режимов обработки детали на станках является

неотъемлемой

частью

технологической

подготовки

производства.

Рассчитываемые режимы подбираются под инструмент с оптимальным

соотношением его геометрических характеристик. Для назначения режима

резания необходимо учитывать множество факторов, главные из которых: тип

механической операции, требуемое качество обработки, физико-механические

свойства материала обрабатываемой детали.

На указанном этапе выпускной квалификационной работы выполним расчет

Разработка бульдозерного оборудования для трактора тягового класса 10 - часть 4