Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Модернизация привода рабочего органа скребкового траншейного экскаватора ЭТЦ1609

Содержание:

Введение 5
1 АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 9
1.1 Обзор существующих траншейных экскаваторов 9
1.2 Патентный обзор 16
1.3 Описание прототипа модернизируемой машины 23
1.4 Описание сущности модернизации проектируемой конструкции 25
2 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 30
2.1 Расчет технической производительности 30
2.2 Расчет параметров скребкового рабочего органа 33
2.3 Расчет параметров шнека 38
2.4 Расчет мощности и сил, действующих на рабочее оборудование 40
2.5 Тяговый расчет 43
2.6 Баланс мощностей 46
2.5 Статический расчет 48
2.5.1 Определение координат центра тяжести машины 48
2.5.2 Продольная устойчивость в транспортном режиме 50
2.5.2 Поперечная устойчивость в транспортном режиме 53
3 КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ 55
3.1 Составление гидравлической схемы 55
3.2 Выбор гидроцилиндра и насоса для подъема и опускания рабочего органа 56
3.3 Выбор гидромотора и насоса для привода рабочего органа 61
3.4 Выбор планетарного редуктора для привода рабочего органа 62
3.5 Кинематический и силовой расчет планетарного редуктора 63
3.5.1 Предварительный расчет диаметров зубчатых колес по критерию контактной выносливости активных поверхностей зубьев 66
3.6.2 Определение размеров зубчатых колес планетарного редуктора из условия работоспособности подшипников сателлита 76
3.6.3 Проектирование узла сателлита 78
4 ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ 82
4.1 Схема производства работ 82
4.2 Контроль качества выполненных работ 83
5 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 85
5.1 Исходные данные 85
5.2 Определение капитальных затрат базовой техники 85
5.3 Расчет текущих годовых затрат базовой техники 85
5.4 Расчет капитальных затрат на модернизированный траншейный экскаватор 88
5.5 Расчет текущих годовых затрат НТ 92
5.6 Определение экономического эффекта и срока окупаемости 95
Заключение 97
Список используемых источников литературы 98

Введение:

Траншейные экскаваторы одновременно ведут резку грунта, его выемку из траншеи и уборку. Подобные машины изготавливаются и для малых объемов работ, таких как неглубокая прокладка коммуникаций, и для крупных – прокладка трубопроводов большого диаметра глубоко под землей. Преимущество в работе специализированных траншейных экскаваторов заключается в быстрой, чистой и стабильной прокладке траншеи, высоком качестве, снижении трудовых затрат, возможности повторного использования вынутого грунта для засыпки траншеи и общей экономической эффективности.
Для выполнения работ различного характера и объема для разных типов грунтов разработаны рабочие органы четырех основных типов: цепные; роторные; дисковые; плужные.
Достоинства специализированной машины становятся более наглядными в сравнении с другими методами прокладки траншеи. Так, одноковшовые экскаваторы не дают четкой, ровной и одинаковой глубины, а комки вынутого грунта порой нельзя использовать для обратной засыпки. Производительность одноковшовых экскаваторов намного ниже из-за дискретности рабочего процесса (набор грунта в ковш, выемка грунта из траншеи, освобождение грунта из ковша, возврат ковша в траншею, перестановка экскаватора) траншейный же экскаватор выполняет выемку грунта непрерывно, передвигаясь самостоятельно со скоростью, задаваемой рабочим органом.
Траншейный экскаватор способен работать в тяжелых условиях и, практически, по всем видам грунтов без привлечения дополнительных машин: по мерзлым грунтам, илу, глине, известняку, ракушечнику, большинству скальных пород, бетону и асфальтобетону. Струйная очистка траншеи вызывает появление неровностей дна траншеи, что влечет за собой увеличение трудовых затрат в последующих работах. Грунт после струйной очистки зачастую невозможно использовать для обратной засыпки.
Применение траншейных экскаваторов наиболее эффективно для прокладки коммуникаций вдоль дорог, в сельской местности, т.е. там, где необходимо вырезать длинные траншеи в жесткие сроки, и где нет опасности повреждения существующих коммуникаций. В условиях плотной инфраструктуры городов более применимы как траншейные технологии с применением одноковшовых экскаваторов, так и бестраншейные технологии с применением установок направленного горизонтального бурения.
Производство траншейных экскаваторов началось уже достаточно давно и сегодня строителям предлагается широкий выбор машин самых разных типоразмеров, как специализированных, так и в качестве сменного оборудования для универсальных машин. Основными потребителями являются строители магистральных газо- и нефтепроводов и линий связи.
На российском рынке представлена продукция отечественных заводов, а также ряда западных машиностроительных компаний.
Траншейные экскаваторы или, как их еще именуют, баровые машины, традиционно выпускаются несколькими российскими заводами. Рабочий орган имеет несколько названий: цепной, траншейный экскаватор, траншеекопатель, баровый агрегат, грунторез. В целом модельный ряд не нов и однообразен. Все агрегаты генетически происходят от ЭТЦ-165 и навешиваются на колесный или гусеничный трактор. По типоразмеру они занимают среднее положение. Ни компактных машин, способных работать в стесненных условиях, ни мощных, тяжелых машин отечественная индустрия пока не предлагает. Для нужд инженерных войск производятся роторные траншеекопатели на базе артиллерийских тягачей, но экономическая эффективность боевых машин в гражданском строительстве представляется более чем сомнительной.
Российские строители имеют довольно широкий выбор между разнообразными, высококачественными, но дорогими зарубежными образцами, и ограниченной номенклатурой не очень надежных, но доступных по цене и таких привычных отечественных машин. Дальнейшее развитие отечественной конструкторской мысли могло бы развиваться в следующих направлениях:
– разработка базовых машин: мощных и маневренных, способных работать в стесненных условиях;
– разработка гидравлического привода рабочих органов взамен механического;
– расширение модельного ряда цепных экскаваторов. Как уже отмечалось, производятся машины средних типоразмеров, и совершенно нет ни компактных, ни тяжелых машин;
– совершенствование роторных экскаваторов, которые имеют преимущество в глазах основных покупателей – нефтяников и газовиков, что необходимо использовать на 100%;
– разработка дисковых пил, доказавших свою эффективность при прокладке коммуникаций под слоем бетона и асфальтобетона. Распространение этой технологии в нашей стране пока тормозится недостатком нормативно-технической документации по их использованию в строительстве.
Целью данной работы является «Модернизация привода рабочего органа цепного траншейного экскаватора ЭТЦ-1609».
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 ЭТЦ-1609.

Заключение:

В данной дипломной работе производилась модернизация привода рабочего органа цепного траншейного экскаватора ЭТЦ-1609.
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 производства работ при строительстве трубопровода;
5. произведены расчет экономических показателей предлагаемой модернизации цепного траншейного экскаватора. Экономическая ффективность цепного траншейного экскаватора по оценке капитальных затрат вполне удовлетворительно и составляет 604,8 тыс. м3/год.
Таким образом, срок окупаемости по сравнению с показателями других расчетов показывает кратчайший срок – 0,4 года.
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:

1 АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Обзор существующих траншейных экскаваторов

Траншейный экскаватор представляет собой самоходную землеройную машину, которая отличается непрерывным действием и в качестве рабочего оснащения имеет скребковый или многоковшовый узел.
При произведении работ эта машина за собой оставляет траншею заданного типа и выброшенный из неё грунт.
Данный тип спецмашин стоит особняком среди прочей спецтехники из-за своих особенностей назначения и конструкции.
Эти машины предназначены для рытья траншей и котлованов, подготовки ям определённых типов и размеров для дальнейшего строительства зданий или дорог.
Используют этот вид агрегатов в строительстве самых разнообразных подземных коммуникаций, трубопроводов для перемещения воды, нефти, газа. Рытья траншей для прокладки коммуникаций централизованного отопления и кабельного электроснабжения.
При необходимости постройки фундаментов ленточного типа для зданий и сооружений большой протяжённости так же эффективно используют этот вид спецтехники.
А так же их применяют при необходимости создания ровных контуров котлованов и траншей.
Различают траншейные экскаваторы нескольких видов. Самые распространённые – это роторный и цепной.
Роторный экскаватор имеет рабочий узел роторного типа и представляет собой агрегат, копание которого строго продольное и ротор вращается параллельно оси траншеи.
Существуют котлованные машины, которые отличаются видом копания – поперечным и вращением ротора поперёк оси. Ротор либо является прицепным оборудованием, крепящимся к трактору, либо самостоятельным механизмом на шасси.
Тягачи для них имеют гусеничный ход, а рабочий орган представляет собой раму с ротором или двумя роторами и рабочими узлами. Рабочие узлы включают: ковши, резцы, скребки.
Работает ротор с грунтом либо копанием, либо фрезерованием, и его так же можно сочетать с шнеками и плугом для копания каналов. Что касается размеров, ширина траншей которые может копать роторный агрегат – от 0,2 м и глубиной до 3.5 м.
У цепного экскаватора рабочий орган, соответственно, цепной. Он так же является техникой продольного копания, передвигается в плоскости параллельно оси траншеи.
В работе цепного траншейного экскаватора так же применяются навешиваемые рабочие узлы в виде ковшей, скребков, резцов и плужек.
Этот агрегат может быть навешен на трактор или передвигаться на шасси, рабочий орган представлен рамой, на которую и навешиваются дополнительные рабочие узлы.
Такой агрегат способен рыть траншеи шириной от 0,14 м и глубиной до 8 м.
Конструкции траншейных машин имеют ряд особенностей, и независимо от оснащённости землеройным оборудованием экскаватор роторный для траншей имеет одинаковый набор узлов. Этот набор представлен:
Базовым тягачом пневмоколесного или гусеничного типа, обеспечивающим равномерные поступательные передвижения машины;
Рабочим оборудованием роторного либо цепного типа, закрепленным на агрегате навесным или полуприцепным способом;
Отвальным устройством, ссыпающим грунт в отвалы или кузовные машины с целью последующего вывоза;