Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Модернизация привода рабочего органа цепного траншейного экскаватора с баровым рабочим органом

Содержание:

Введение 6
1 АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 11
1.1 Обзор существующих траншейных экскаваторов 11
1.2 Патентный обзор 19
1.3 Выбор прототипа модернизируемой машины 28
1.4 Описание сущности модернизации проектируемой конструкции 30
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 37
2.1 Баланс мощностей 40
2.2 Статический расчет 41
2.3 Тяговый расчет 47
3 КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ 49
3.1 Составление гидравлической схемы 49
3.2 Кинематическая схема модернизируемой машины и расчет привода рабочего органа 55
3.3 Выбор материалов и определение допускаемых напряжений 57
3.4 Расчет зубчатых колес 61
4 ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЧАСТЬ 69
4.1 Приемка и ввод машины в эксплуатацию 69
4.2 Организация мероприятий по техническому обслуживанию и ремонту 71
5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 74
5.1 Общие требования 74
5.2 Требования безопасности перед началом работы 74
5.3 Требования безопасности во время работы 79
5.4 Требования безопасности по окончании работ 83
6 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 84
6.1 Исходные данные 84
6.2 Определение капитальных затрат базовой техники 84
6.3 Расчет текущих годовых затрат базовой техники 84
6.4 Расчет капитальных затрат на модернизированный траншейный экскаватор 87
6.5 Расчет текущих годовых затрат НТ 91
6.6 Определение экономического эффекта и срока окупаемости 94
Заключение 95
Список используемых источников литературы 96

Введение:

В ходе Великой Отечественной войны земляные работы (отрывка траншей, ходов сообщения) выполнялись в основном вручную. Поэтому, в послевоенные годы, учитывая опыт войны, особое внимание было обращено на развитие технических средств для отрывки траншей. Уже в 1947-1948 гг. на вооружение инженерных войск были приняты многоковшовый траншейный экскаватор КГ-65 и одноковшовый универсальный экскаватор Э-505 [18].
Многоковшовый траншейный экскаватор КГ-65 имел роторный рабочий орган с гравитационной разгрузкой ковшей. Ротор, имевший диаметр 3,24 м, размещался в кормовой части экскаватора и уравновешивался двигателем и узлами трансмиссии. Габаритные размеры экскаватора в транспортном положении были значительными (длина 9,2 м, высота 3,85 м). Экскаватор предназначался для отрывки траншей глубиной до 1,5 м до скоростью 0,2…0,3 км/ч. Отсутствие вертикального шарнира между рамой ротора и направляющими подъемного механизма не позволяло отрывать траншеи с криволинейным начертанием. Поэтому криволинейные траншеи отрывались короткими фасами. После отрывки каждого фаса экскаватор проводил маневрирование. При таком способе отрывки траншей коэффициент использования машинного времени снижался до 0,6. В дальнейшем на основе опыта применения в войсках экскаватор был модернизирован (ЭТР-152). В процессе модернизации была упрощена кинематическая схема трансмиссии и облегчено управление машиной.
Техническое решение траншейных машин отражало общий уровень машиностроения, достигнутый в стране. На машинах устанавливался мощный для того времени дизельный двигатель КДМ-46, была применена гидравлическая система управления рабочим оборудованием.
Принятый на вооружение универсальный экскаватор Э-255 на пневмоколесном ходу, имел в качестве основного оборудования обратную лопату вместимостью 0,25 м3 и вспомогательное крановое оборудование грузоподъемностью до 5 т. Этот экскаватор, имея производительность до 40 м3/ч и скорость самоходом до 14 км/ч, а в прицепе до 40 км/ч, позволял отрывать котлованы глубиной не более 2,6 м.
В 1949 г. был создан плужный траншеекопатель ПЛТ-60, предназначенный для работы в сцепе с трактором С-80. Широкий диапазон рабочих передач трактора обеспечивал полное использование его силы тяги и отрывку траншей глубиной 0,6 м при ширине по дну 0,5 м, по верху – 0,9 м в различных грунтах. Скорость отрывки траншей составляла 2…2,5 км/ч. В дальнейшем после модернизации был принят на вооружение траншеекопатель ПЛТ-100, предназначенный для отрывки траншей глубиной до 1 м при ширине по дну 0,3 м, по верху – 0,9 м.
С появлением ядерного оружия увеличился объем земляных работ, в том числе возросла протяженность отрываемых траншей и ходов сообщения. Необходимость отрывки большого количества траншей и их перекрытия определили на этом этапе преимущественное развитие траншейных машин и совершенствование способов их применений.
Траншейная машина БТМ-1 отличалась от траншейного экскаватора КГ-65 более мощной базой, улучшенной компоновкой, более высокой транспортной скоростью. Конструкция и параметры ее рабочего органа, по существу, остались без изменения. Был сохранен и режим экскавации грунта, при котором окружная скорость ротора (по зубьям ковшей) не превышала 2 м/с.
Требования к защите войск от ядерного оружия определили значительное увеличение объема и темпов земляных работ, выполняемых при отрывке котлованов под блиндажи, убежища и укрытия для боевых и транспортных машин, а также необходимость иметь землеройные машины, обеспечивающие отрывку котлованов глубиной до 3,5 м.
В 1961 г. была создана машина МДК-2, которая удовлетворяла этим требованиям. В дальнейшем она несколько раз усовершенствовалась.
Одновременно с отладкой котлованной машины специалисты совершенствовали траншейные машины, плужные траншеекопатели, бульдозеры в целях увеличения их производительности и возможности; разработки прочных грунтов.
Наиболее полное конструктивное решение получила модель траншейной машины БТМ-ТМГ. В ней по сравнению с БТМ-1 и БТМ-3 увеличена скорость ковшей ротора до 3 м/с. Для улучшения их разгрузки применены подвески из цепей, а в трансмиссию введен гидроходоуменьшитель. Эти конструктивные мероприятия повысили производительность модели при разработке прочных грунтов. Гидрообъемный привод гусеничного движителя обеспечил бесступенчатое регулирование рабочих скоростей машины без разрыва силового потока. Это позволило разрабатывать мерзлые грунты со скоростью до 200 м/ч при глубине промерзания 1…1,1 м.

Заключение:

В данной дипломной работе производилась модернизация привода рабочего органа цепного траншейного экскаватора на тракторном шасси «Онежец-300».
Были выполнены следующие задачи:
1. произведен обзор существующих конструкций траншейных экскаваторов и разобран патентный обзор предлагаемых изобретений в данной области;
2. выбран прототип модернизируемой машины и описана сущность модернизации выбранного привода рабочего органа цепного траншейного экскаватора;
3. произведены расчеты балансовой мощности модернизируемой машины, статических и тяговых характеристик, а также расчет привода рабочего органа;
4. рассмотрены вопросы безопасной эксплуатации модернизируемой машины;
5. произведены расчет экономических показателей предлагаемой модернизации цепного траншейного экскаватора. Экономическая ффективность цепного траншейного экскаватора по оценке капитальных затрат вполне удовлетворительно и составляет 718,32 тыс. м3/год.
Таким образом, срок окупаемости по сравнению с показателями других расчетов показывает кратчайший срок – 1 год.
По результатам выше сказанного можно сделать вывод, что данная модернизация соответствует всем нормам и стандартам, и пригоден к эксплуатации по всем техническим параметрам.

Фрагмент текста работы:

В начале 50-х годов в практику строительства прочно внедряется комплексная механизация. Общим условием осуществления комплексно-механизированных работ было принято требование по созданию рационально подобранных комплексов машин или отдельных универсальных машин, обеспечивающих высокие показатели эффективности механизации и выполнение работ без применения ручного труда, либо с минимальным применением его на вспомогательных, нетрудоёмких, операциях.
Первым образцом универсальной землеройной машины с рабочим органом непрерывного действия явилась машина ПЗМ (в дальнейшем она прошла несколько модернизаций). Ее рабочий орган – многоковшовый цепной с принудительной разгрузкой. При перемещении ковшей в плоскости движения машины рабочий орган производит отрывку траншей глубиной 1,1 м, а в сочетании с поперечными перемещениями – отрывку котлована. От¬рывка котлованов глубиной 2,3…3 м осуществляется за 2…3 прохода.
Рабочее оборудование ПЗМ было смонтировано на базе колесного тягача и состояло из бесковшового рабочего органа (для отрывки котлованов и траншей), бульдозерного оборудования (для засыпки котлованов и сооружений) и лебедки, которая обеспечивала необходимое тяговое усилие при отрывке траншей в мерзлых грунтах и котлованов в переувлажненных грунтах [18].
Накопленный за годы Великой отечественной войны и послевоенный период большой опыт применения землеройной техники, развитие науки и техники способствовали широкому развертыванию работ по созданию более совершенных образцов землеройных машин, таких, как котлованная машина МДК-3, траншейная машина ТМК-2, экскаваторы Э-305БВ и ЭОВ-4421 и др. Новые землеройные машины отличались высокой маневренностью, производительностью и возможностью применения их в различных условиях. Такие землеройные машины, как МДК-3, ТМК-2, ПЗМ-2, могли разрабатывать прочные грунты. Их производительность и максимальная транспортная скорость возросли в два-три раза, при этом одновременно улуч¬шились их технологические показатели работы.
Новое поколение инженерной техники для землеройных работ создано на новых базовых машинах, у которых значительно повышены мощность двигателей и транспортная скорость, что позволило создать машины с более высокой производительностью и транспортной скоростью. На этих образцах широко применена гидравлика для систем управления и привода рабочего оборудования, расширены возможности по разработке тяжелых талых и мерзлых грунтов. На ряде машин установлены рыхлители, оборудование для отрывки траншей в мерзлом грунте, дополнительное бульдозерное оборудование [18].
Основными направлениями дальнейшего развития машин для механизации земляных работ являются: создание универсального рабочего оборудования, способного выполнить весь комплекс задач, возникающих при фортификационном оборудовании занимаемых войсками районов (позиций); применение новых принципов разрушения сред; перевод на единую базовую машину; применение устройств для обеспечения бесступенчатого изменения рабочих скоростей в диапазоне, зависящем от показателей базового шасси и применяемого рабочего оборудования.
Целью данной работы является «Модернизация привода рабочего органа цепного траншейного экскаватора с баровым рабочим органом».
Для достижения данной цели следует выполнить следующие задачи:
– произвести обзор существующих конструкций траншейных экскаваторов и разобрать патентный обзор предлагаемых изобретений в данной области;
– выбрать прототип модернизируемой машины и описать сущность модернизации выбранного привода рабочего органа цепного траншейного экскаватора;
– произвести расчеты балансовой мощности модернизируемой машины, статических и тяговых характеристик, а также расчет привода рабочего органа;
– рассмотреть вопросы безопасной эксплуатации модернизируемой машины;
– произвести расчет экономических показателей предлагаемой модернизации цепного траншейного экскаватора.
Объектом исследования является привод рабочего органа цепного траншейного экскаватора.