Дипломная работа (бакалавр/специалист) на тему Модернизация рабочего органа экскаватора с целью повышения его производительности.

Содержание:

Введение 6
1 Аналитическая часть 8
1.1 Назначение и область применения проектируемого изделия 8
1.2 Техническая характеристика базового экскаватора 16
1.3 Анализ патентной и научно-технической литературы в данной области проектирования 18
1.4 Разработка ковша экскаватора активного действия для разработки прочных грунтов 40
1.5 Построение различных графических зависимостей, отражающих сущность различных технологических процессов использования машины, ее конструирования 43
1.6 Программно-имитационные комплексы проектирования машины и ее отдельных элементов 51
2 Расчетная часть 60
2.1 Определение усилий резания 60
2.2 Расчет основных параметров гидроударного устройства 62
2.3 Выбор управляющего устройства, давления и составление гидросхемы 66
2.4 Расчет и выбор гидронасоса 66
2.6 Расчет и выбор трубопроводов 68
2.7 Расчет потерь давления в трубопроводах 73
2.8 Определение потерь мощности в гидроприводе 79
2.9 Расчет статических характеристик гидропривода с машинным регулированием 81
3 Технологическая часть 85
3.1 Назначение шестерни 85
3.2 Технические требования на изготовление шестерни 85
3.3 Разработка маршрута механической обработки шестерни 85
3.4 Расчёт припусков 86
3.5 Расчёт режимов резания 91
3.6 Расчет нормы штучного времени 114
3.7 Расчет калибр-пробки 122
3.8 Назначение и конструкция станочного приспособления 123
3.9 Расчёт сил зажима при обработке деталей фрезерованием 124
4 Экономическая часть 126
4.1 Технико-экономическая оценка качества спроектированного изделия 126
4.2 Расчёт себестоимости и цены модернизации рабочего оборудования экскаватора 129
4.2.1 Покупные изделия и полуфабрикаты 129
4.2.2 Основная заработная плата производственных рабочих 130
4.2.3 Дополнительная заработная плата производственных рабочих 131
4.2.4 Отчисления на социальное страхование 131
4.2.5 Расходы на содержание и эксплуатацию оборудования 132
4.2.6 Цеховые расходы 132
4.2.7 Расходы на подготовку производства 132
4.2.8 Цеховая себестоимость 133
4.2.9 Общепроизводственные расходы 133
4.2.10 Производственная себестоимость 133
4.2.11 Внепроизводственные расходы 133
4.2.12 Полная себестоимость 134
4.2.13 Прибыль нормативная 134
4.2.14 Оптовая цена предприятия 134
4.2.15 Налог на добавленную стоимость 134
4.2.16 Отпускная цена 135
5 Безопасность жизнедеятельности 136
5.1 Техника безопасности 136
5.2 Условия безопасного изготовления детали 136
5.3 Пожарная безопасность 138
5.4 Инструкция по безопасной эксплуатации CAT 330 DL 140
5.4.1 Техника безопасности при эксплуатации экскаватора 140
5.4.2 Техника безопасности при передвижении экскаватора 142
5.4.3 Меры безопасности при техническом обслуживании и текущем ремонте экскаватора 143
5.4.4 Действия в экстремальных ситуациях 147
5.4.5 Техника безопасности при монтаже и демонтаже экскаватора 148
Заключение 149
Список используемых источников литературы 150

Введение:

В настоящее время в парке строительных одноковшовых экскаваторов в нашей стране и за рубежом преобладают гидравлические машины с жесткой подвеской рабочего оборудования. Исключение составляют экскаваторы с рабочим оборудованием драглайна, в которых сохранена гибкая (канатная) подвеска. Широкое распространение гидравлических экскаваторов обусловлено неоспоримыми преимуществами гидрообъёмного привода перед приводом с механической трансмиссией и гибкой подвеской рабочего оборудования, в первую очередь, простотой кинематических связей между источниками и потребителями энергии, способностью простыми средствами преобразовать вращательное движение первичного двигателя в поступательное движение конечного звена исполнительного механизма, способностью реализовать большие усилия на рабочих органах при минимальных размерах передаточных устройств, возможностью силового воздействия на рабочие органы, как в прямом, так и в возвратном направлении и др. эти преимущества обеспечили гидравлическим экскаваторам высокую эффективность в частности, более низкую, чем у канатных экскаваторов материалоемкость.
Гидравлические экскаваторы появились в начале ХХ в. Один из первых гидравлических экскаваторов французской фирмы Поклейн представлял собой прототип широко распространенных полуповоротных тракторных экскаваторов.
Установка на экскаваторе с гидравлическим приводом оборудования обратной лопаты позволила получить на зубьях ковша усилия в 3…4 раза превышающие усилия, развиваемые подобным оборудованием канатных машин такой же мощности и массы. Это резко расширило область их применения. В нашей стране освоен серийный выпуск строительных экскаваторов с ковшами вместимостью 0,25…3,2 м3.
Конструктивно-кинематическая схема рабочего оборудования гидравлической обратной лопаты обеспечивает жесткую передачу усилий при любом движении ковша, что создало особые условия для работы ковша – точность и возможность изменения скорости и направления движения, недостижимых при канатных системах. Главной особенностью явилась возможность непосредственного воздействия привода на исполнительные органы экскаватора без применения сложных механических трансмиссий, снабженных муфтами, тормозами, редукторами, коробками передач, требующих сложного управления с применением для этого значительных усилий и сервомоторов, трансформирующих крутящие моменты в конечные, обычно поступательные и возвратные перемещения исполнительных органов. Все эти элементы заменяются в гидравлических экскаваторах трубопроводом, подающим от насосов жидкость в исполнительные рабочие цилиндры, штоки которых воздействуют через простые рычажные системы на рабочие органы. Ввиду того, что рабочие цилиндры должны перемещаться вместе с рабочими органами, подводка трубопроводом к цилиндрам в основном осуществляется гибкими шлангами. Сложное силовое управление механическими передачами при этом заменилось легким управлением золотниками, изменяющими направление движения жидкости, подаваемой насосом высокого давления в рабочие цилиндры. Однако в тех механизмах, которые должны выполнять работу, приводя в движение исполнительные и рабочие органы, – ведущие колеса ходового оборудования, гусеницы, поворотные платформы, сверла, буры, – частично сохранились зубчатые передачи, но максимально сократилось их количество за счет применения мотор-колес, высокомоментных гидродвигателей и др. Механические передачи, насчитывающие в экскаваторах тысячи деталей, заменяются несколькими десятками элементов. Таким образом, главной особенностью гидравлического экскаватора является малое количество элементов трансмиссии.

Заключение:

В данной дипломной работе была произведена модернизация рабочего оборудования экскаватора САТ 330 DL.
В общей части дипломной работы на основе анализа приведенных материалов предложено смешанное рабочее оборудование с ковшом активного действия. Выполнены необходимые расчеты, доказывающие работоспособность и эффективность предлагаемой конструкции.
Расчеты гидропривода подтвердили правильность выбора управляющих устройств. Проведен расчет элементов, а также статистических характеристик гидропривода с машинным регулированием.
Разработка техпроцесса изготовления детали «Шестерня» отразила все вопросы, связанные с выбором заготовки, определения типа производства, в раздел проведены расчёты контрольного инструмента и приспособления.
В научно-исследовательском разделе дипломной работы были рассмотрены графические зависимости, отражающих сущность технологических процессов использования проектируемого изделия.
В экономической части проекта были проведены расчёты технико-экономической оценки качества спроектированного изделия, полной себестоимости и отпускной цены энергосберегающей системы. Расчёты показывают, что полная себестоимость модернизации рабочего оборудования экскаватора СAT-330DL равна 183743,52, а отпускная цена равна 286640 руб.
Раздел обеспечения безопасной жизнедеятельности содержит необходимые мероприятия, обеспечивающие безопасную и безвредную работу персонала.

Фрагмент текста работы:

1 Аналитическая часть

1.1 Назначение и область применения проектируемого изделия

Согласно ГОСТ 30067-93 конструкция экскаватора должна обеспечивать возможность использования не менее 3 видов рабочего оборудования с различными сменными рабочими органами, устойчивость при работе, в том числе с наклоном в любом направлении на угол 5 градусов к горизонту с основным рабочим оборудованием; устойчивость при передвижении по твердой сухой поверхности вдоль косогора; стопорение поворотной части относительно неповоротной в транспортном положении.
В качестве основных рабочих органов на гидравлических экскаваторах используют ковши прямой и обратной лопат, погрузчика, грейфера. Сменными рабочими органами, расширяющими номенклатуру выполняемых этими машинами работ, могут быть бульдозерные отвалы для грубой планировки земляных поверхностей, однозубые и многозубые рыхлителидля рыхления прочных грунтов, пород и прослоек, взламывания асфальтовых покрытий при ремонте автомобильных дорог, а так же работ, крановые подвески, различные модификации грейферов и захватов для работы экскаватора в режиме крана, шнековые буры для рытья колодцев небольших диаметров и др. экскаваторы, способные работать с различными сменными рабочими органами, называют универсальными, а экскаваторы, работающие только с одним видом рабочего оборудования – специальными [25].
В качестве основного для экскаваторов СНГ до 5-ой размерной группы включительно принято рабочее оборудование обратная лопата, а для 6-ой размерной группы – прямая лопата. Диапазон использования рабочего оборудования обратная лопата в конструкциях зарубежных гидравлических экскаваторов существенно расширен. Так, фирма Catarpillar комплектует этим видом рабочего оборудования экскаваторы соответствующие 7-ой размерной группе отечественных машин. Как на отечественных, так и на зарубежных экскаваторах устанавливают ковши различной вместимости: основные (типа 02 по отечественной индексации), узкие (01) – меньшей вместимости, для слабых грунтов и широкие (03) – большей вместимости, для слабых грунтов. Ковши всех типов имеют одинаковые размеры профильной проекции и отличаются шириной и числом устанавливаемых на их передней стенке зубьев [23].
Рабочее оборудование обратная лопата включает последовательно соединенные между собой шарнирами стрелу, рукоять и ковш. Стрела, кроме того, шарнирно соединена с поворотной платформой. Вместе с последней элементы рабочего оборудования образуют шарнирно-рычажный четырехзвенный механизм, позволяющий занимать ковшу и режущим кромкам его зубьев различные положения в пределах рабочей зоны экскаватора на всех операциях его рабочего цикла.