Гідросистема самохідного скрепера

2. Гідросистема самохідного скрепера

У схемі гідросистеми скрепера на відміну від скреперів, що раніше розгледіли, є уповільнюючий клапан, що дозволяє ковшу повільно опускатися для точнішого планування. На скрепері є колісні гальма з пневматичним управлінням і електроустаткування, підключені до базового трактора.

Особливістю скрепера ДЗ-87-1 є оригінальний важіль сідельно-зчіпний пристрій (мал. 8.10), який призначений для з'єднання з трактором Т-150к і допускає поворот напівпричепа в плані на 90°, а також взаємне гойдання скрепера у вертикальній площині на 15° в обидві сторони. Сідельно-зчіпний пристрій складається з порталу 2, закріпленого на рамі 7 трактора, гребеня 3 шарнірно підвішеного на поперечках 8, що спираються на передніх і задні важелі, верхні кінці яких пальцями сполучені з порталом 2. Гребінь 3 сідельно-зчіпного пристрою вертикальними пальцями 4 пов'язаний з тяговою рамою 5 скреперного устаткування і може прокачуватися на важелях 1 і б в подовжньому напрямі, що необхідне при переїзді скрепера через нерівності дороги. Оскільки передні 1 і задні б важелі направлені один до іншого під кутом, то маса З ковша з ґрунтом і опір Р, що виникає на ножах скрепера і його колесах, передаються трактору через сідельно-зчіпне пристрій в умовній крапці О (див. мал. 8.9), яка отримана перетином осьових ліній цих важелів, тому важелі 1 і 6 (див. мал. 8.10) розташовані так, щоб крапка Про знаходилася близько до опорної поверхні і середини колісної бази трактора. Завдяки цьому досягається більш рівномірний розподіл навантажень на провідні мости трактора.

Робоче обладнання скреперів забезпечено гідравлічним приводом, який слугує для управління положенням елементів робітника обладнання при виконанні технологічних операцій.

Робоча рідина, вживана в гідроприводах, повинна відповідати ряду вимог:

- масло не повинне змінювати в'язкість і не розкладатися при значних препаратах температур;

- не впливати на матеріал ущільнюючих елементів, систем;

- володіти здатністю протистояти піноутворенню.

Робоча рідина одночасно є середовищем, що мастить і антикорозійною, для агрегатів і гідроліній системи.

Робоче устаткування навісних і причіпних машин приводиться в дію від гідросистеми базових тракторів і тягачів, які є роздільно-агрегатною системою.

Гідравлічний привід складається з наступних складників: насоса, що приводиться в рух від двигуна базової машини; виконавчого механізму, що є гідроциліндром; механізму управління – гідророзподілювача; допоміжних пристроїв – гідробаку, фільтру, гідроліній.

У гідравлічному приводі обертальний рух валу насоса перетвориться в поступальну ходу поршня гідроциліндра. Енергія передається від насоса до гідроциліндрів робочою рідиною.

Гідросистема скрепера призначена для підйому - опускання ковша і заслінки, а також переміщення вперед і назад задньої стінки ковша. У гідросистемі скрепера гідророзподілювачі трьох золотниковий чотирьохпозиційний («плаваюче» положення в скрепері не використовують).

З гідробаку по втягуючій гідролінії рідину потрапляє в насос Н1, який по напірній гідролінії до насосної порожнини гідророзподілювача Р1. Він складається з трьох гідророзподілювачів А,Б,В і запобіжного клапана. У нейтральному положенні входи напірної гідролінії в розподільники перекриті, і робоча рідина за рахунок збільшеного тиску в гідролінії долає опір гідроклапанів і через фільтр Ф1 на злив в гідробак. Подальша робота гідроприводу залежить від положення рукоядки і пов'язаного з ним золотником гідророзподілювача.

Гідророзподілювач А керує гідроциліндром ( поз. 2) задньої стінки; гідророзподілювач Б управляє гідроциліндром підйому і опускання передньої заслінки (поз. 3); гідророзподілювач В управляє гідроциліндрами приводу підйому і опускання ковша (поз. 4 (1), поз. 4 (2)).

У гідролінії гідроциліндрів 4 (1), 4 (2) для надійної фіксації ковша в піднятому положенні і захисту рукавів високих швидкостях руху між поршневою і штоковою порожнинами встановлюється гідравлічний замок (поз. 6).

Запобігти поломці механізмів важелів і перевантаження гідросистеми і гідромотора в системі передбачені гідроклапани в системі передньої заслінки (поз. 8). А також встановлюються досселя (поз. 5(1) і поз. (5.2)) із зворотними клапанами для гідроциліндрів ковша, які дають можливість перепуску або збору рідини на злив.

Для контролю тиску робочої рідини в напірній магістралі передбачене місце для установки манометра.

Перевірочний розрахунок параметрів гідроциліндрів приводу робочого обладнання скрепера.

У зв'язку із зміною навантажень, діючих на штоки гідроциліндрів приводу ковша, передньої заслінки і задньої стінки необхідно визначити їх працездатність, виробивши розрахунок необхідних діаметрів поршнів.

Розрахунок діаметру гідроциліндра заслінки

Початкові дані:

- вага передньої заслінки, G₃=3,89 кН;

-вага грунту, що знаходиться усередині заслінки, G₂=34,97 кН;

- тиск в гідросистемі Р=10 Мпа;

-сила тертя грунту, що знаходиться в заслінці об сталь, F_ТР=34,97 кН;

Зусилля в гідроциліндрі визначаємо F гц з рівняння рівноваги моментів сил щодо осі О.

F_гц>∑М₀.

∑М₀.=S_п•1_sn•con16°- F_гц•1_sn=0.

Невідоме зусилля в тязі заслінки Sп визначаємо з рівняння моментів всіх сил щодо осі О1 (точки кріплення передньої заслінки до ковша).

S_п> ∑М₀.= 0;

∑М₀.=G₃1₃+G_гр3•1₂+ F_гц R-S_п•con16°•750- S_п con16°•840=0;

По даному зусиллю на штоку визначаємо необхідний діаметр поршня гідроциліндра по формулі:

Розрахунок діаметру гідроциліндра механізму підняття і пускання ковша.

Як вихідні дані для розрахунку беремо транспортне положення скрепера з груженим ковшем з «шапки» оскільки в даному випадку в гідроциліндрах діє максимальне утримуючі зусилля – S = 141,2 кН (см. п. 3.4.4). Воно безпосередньо пов'язане з штоком гідроциліндрів, тому його розподіляємо між двома гідроциліндрами приводу ковша:

Розрахунок зусилля гідроциліндра приводу задньої стінки.

Відповідно розрахунку приймаємо Д=100 мм, і тому значенню виконуємо подальші розрахунки гідроциліндра:

D=К•Д,

Де К=d/Д – приймаємо по таблиці 2 (методичні вказівки); К=0,5.

d =0,5•100=50 мм.

Значення d=50мм відповідає ряду нормальних діаметрів по ГОСТ 12447-80.

Знаючи витрату Q масла при ходу поршня визначаємо швидкість V з рівняння:

Знаючи середню швидкість масла V0=5м/c=3000 дм/мин, визначаємо мінімальний діаметр d0 отвору гідроциліндра, що підводить:

Для опускання ковша: відповідно розрахунку приймаємо Д=100 мм, і тому значенню виконуємо всі подальші розрахунки гідроциліндра.

Розраховуємо діаметр d штока гідроциліндра:

d =К•Д,

де К= d/Д – приймаємо по таблиці 2 (методичні вказівки); К=0,5.

d =0,5•100=50 мм.

Розрахунок аналогічний розрахунку для заслінки.

Для задньої стінки: відповідно розрахунку приймаємо Д=63 мм, і по цьому значенню виконуємо всі подальші розрахунки гідроциліндра

Розраховуємо діаметр d штока гідроциліндра:

d =К•Д,

де К= d/Д – приймаємо по таблиці 2 (методичні вказівки); К=0,5.

d =0,5•63=31,5? 32 мм.

Значення d=32 мм відповідає ряду нормальних діаметрів по ГОСТ 12447-80.

Знаючи витрату Q масла при робочому ходу поршня визначаємо швидкість V з рівняння:

Знаючи середню швидкість масла V0=5м/c=3000 дм/мин, визначаємо мінімальний діаметр d0 отвору гідроциліндра, що підводить:

Початкові дані:

-  вага задньої стінки, приведений до опорного ролика:

-  коефіцієнт тертя грунту по сталі:

µ=0,35;

-  густина грунту γπ=1600 кг/м3;

-  коефіцієнт супротиву перекочуванню опорних роликів:

f=0.01.

Згідно розрахунковій схемі зусилля на штоку гідроциліндра задньої стінки буде рівне:

F_гц= F_д+F_б+F_к,

де Fд- сила тертя про днище ковша скрепера, кН;

Fб- сила опору кочення опірних роликів, кН.

Сила тертя грунту про днище ковша скрепера виражається залежністю:

Fд =γ_р•g•V_r•µ,

Vr- об'їм виштовхування грунту з ковша скрепера рівний:

Vr=1/2•Lд•Нзс•В=1/2•0,875•1,264•2,43=1,344 м3.

Тоді:

Fд=1600•9,81•1,344•0,35=7383,4 Н=7,3834 кН.

Сила тертя грунту об бічні стінки розраховується по наступній залежності:

Опір перекочуванню коліс визначається з виразу:

Визначаємо зусилля на штоку гідроциліндра задньої стінки:

Fгц= 7,3834+2•7,9245+2•0,041=23,3144 кН.

При роботі поршневою порожниною потрібний діаметр гідроциліндра буде рівний:

Отже, по умові забезпечення виштовхування грунту з ковша скрепера, що залишився, задньою стінкою існуючий гідроциліндр придатний.

Мал. 8.9. Скрепер ДЗ-87-1:

1 - сідельно-зчіпне пристрій;

2 - тягова рама;

3 - механізм важеля заслінки;

4 - гідросистема;

5 - ківш із заслінкою і задньою стінкою;

6 - пневмосистема гальм;

7 - колесо;

8 - електроустаткування;

9 - трактор Т-150к

Мал. 8.10. Сідельно-зчіпний пристрій скрепера ДЗ-87-1:

1,6 - важелі;

2 - портал;

3 - гребінь;

 4 - палець;

5 - тягова рама;

7 - рама трактора;

8 - поперечка

Скрепер МОАЗ-6014 випускається замість самохідного скрепера ДЗ-11П і ефективно використовується при дальності транспортування ґрунту в межах 0,5…5 км. Як товкач застосовуються гусеничні трактори потужністю 73,6…132,5 кВт або колісні трактори і тягачі потужністю 147…220 кВт, обладнані спеціальним пристроєм для штовхання або посиленим відвалом бульдозера. Скрепер МОАЗ-6014 (мал. 8.11) є двовісною машиною на базі одноосного. Управління заслінкою скрепера проводиться безпосередньою дією гідроциліндрів. Для підвищення безпеки роботи на скрепері передбачені двоконтурна гальмівна система, що виключає одночасний вихід з ладу приводу’ всіх колісних гальм, аварійне гальмо, захисний каркас над кабіною. Провідний міст одноосного тягача МОАЗ-6442 має ресорну підвіску з гідравлічним амортизатором, що дозволяє розвивати високі транспортні швидкості скрепера. Скрепер МОАЗ-6007 призначений для розробки ґрунтів, що містять кам'янисті включення розміром до 200 мм в районах з помірним кліматом при температурі від -40 до +40 °С. Випускаються також модифікації скрепера для районів з тропічним кліматом. Скрепер може використовуватися тільки в комплексі з гусеничними тракторами класу 15…25, обладнаними бульдозерами або штовхаючими пристосуваннями.

Мал. 8.11. Скрепер МОАЗ-6014:

1 - одноосний тягач МОАЗ-6442;

2 - тягова рама;

3 - гідроциліндр ковша;

4 - заслінка;

5 - ківш;

6 - гідроциліндр заслінки;

7 - задня стінка;

8 - гідроциліндр задньої стінки;

9 - сідельно-зчіпний пристрій

Трансмісія тягача механічна. Передбачений випуск тягачів і з гідромеханічною трансмісією. Скрепер МОАЗ-6007 є двовісною машиною на базі одноосного тягача МОАЗ-7406. Трансмісія тягача гідромеханічна, забезпечує шість передач переднього ходу і одну - заднього. Підвіска тягача - пневмогідравлічна. На скрепері передбачена двоконтурна гальмівна система, аварійне гальмо, захист кабіни при перекиданні. Управління робочими органами скрепера гідравлічне, розвантаження ковша примусове. Підйом-опускання заслінки здійснюється гідроциліндрами аналогічно скреперу МОАЗ-6014. Скрепер ДЗ-13Б є модернізацією скрепера ДЗ-13А. Він призначений для пошарової розробки ґрунтів, що не містять кам'янистих включень розміром більше 350 мм. Набір ґрунту проводиться за допомогою трактора-товкача тягового класу 25…35, обладнаного відвалом бульдозера або штовхаючим пристроєм. Скрепер може експлуатуватися в районі з помірним кліматом (+40. -40 °С). Скрепер ДЗ-13Б (мал. 8.12) є двовісною машиною на базі одноосного тягача БЕЛАЗ-7442. Трансмісія тягача - гідромеханічна. Пневмогідравлічна підвіска тягача дозволяє йому розвивати високі швидкості в транспортному режимі.

Управління робочими органами скрепера - гідравлічне. На відміну від скрепера ДЗ-1 ЗА, що має електрогідравлічне управління, в гідросистемі передбачено гідравлічне управління гідророзподілювач за допомогою блоків управління. Заслінка цього скрепера управляється за допомогою механізму важеля, аналогічного ДЗ-172 (див. мал. 8.5).

 

3. Технічні характеристики самохідних скреперів:

Технічні характеристики Скрепера самохідного МОАЗ-60148

Місткість ковша, м3 .............................................. 8,3

- геометрична

- номінальна з ("шапкою") ..................................... 11,5

Вантажопідйомність, кг ............................................. 16000

Споряджена маса скрепера, кг ................................... 20000

Повна маса скрепера, кг ........................................ 36000

Розподіл спорядженої маси самохідного скрепера на дорогу, кг:

- через передній міст ......................................... 13430

- через задню вісь ............................................. 6570

Розподіл повної маси скрепера на дорогу, кг:

- через передній міст ......................................... 18500

- через задню вісь ............................................ 17500

Швидкість скрепера, км/ч:

- транспортна максимальна ...................................... 44

- робоча, не більш ............................................. 5,5

Максимальне заглиблення, мм ....................................... 300

Ширина по упряжній тязі, мм ....................................... 3270

Ширина різання, мм ................................................ 2820

Дубіючи, мм:

- коліс тягача ................................................. 2370

- коліс скрепера ............................................... 2180

Товщина шаруючи відсипання, мм, не менше ................................. 450

Найменший радіус повороту в обидві сторони, м:

- по колії зовнішнього колеса тягача ............................... 7,9

- по крайній виступаючій точці тягача ........................... 8,6

Дорожній просвіт при повному навантаженні, мм:

- під драбинами ресор моста тягача, мм, не менше ............. 350

- під ножами скрепера, мм, не менше ............................. 450

Кут повороту тягача відносно

подовжній осі скрепера в кожну сторону, град ................. 90

Кут повороту тягача щодо скрепера у вертикальній

плоскість (гойдання) в кожну сторону, град ..................... 15

Найбільший подоланний кут підйому

з повним навантаженням на сухому і твердому ґрунті:

- у відсотках .................................................... 15

- в градусах ................................................... 8°30'

Вертикальне навантаження на сідально-зчипний пристрій, кН(кг).. 80,0(8000)

Двигун

- модель ................................................. ЯМЗ-238АМ2

- потужність, кВт (л.с.) ..................................... 165 (225)

Трансмісія ............................................... механічна

- зчеплення ......................... дводискове з пневмопідсилювачем

- коробка передач ............................................... 4+1

- додаткова коробка ............................ двухступенчатая

- міст ведучий ........... складається з головної і двох колісних передач

Підвіска .................... ресорна з гідравлічними амортизаторами двосторонньої дії

Шини .......................................................... 21,00-28

Управління рульове ......................... з гідравлічним приводом і механічним зворотним зв'язком

Гальма .......................... колодки, з пневматичним приводом

Електроустаткування:

- номінальна напруга в мережі, В ............................... 24

Висновок

В даний час маштаби будівництва і виникаюча при цьому необхідність виконання великих об'ємів земляних робіт вимагають вирішення задач по оснащенню будівельних об'єктів високопродуктивними землерийними машинами, зокрема скреперами.

В результаті виповненого дипломного проекту, був розроблений робочий орган – ківш скрепера. Виконані розрахунки: розрахунок геометричних параметрів ковша скрепера, метталлоконструкцій робочого органу, гідроприводу, головного еконномічного ефекту, охорони праці.

Список літератури:

1.  Канарчук В.Є., Лудченко О.А., Чигиринець А.Д. Основи технічного обслуговування і ремонту автомобілів: Підручник. - К.: Вища шк., 1994. - (У 3-х кн.): Кн. 1: Теоретичні основи: Технологія. - 342 с; Кн. 2: Організація, планування і управління. - 383 с; Кн. 3: Ремонт автотранспортних засобів. - 599 с.

2.  Положення про технічне обслуговування і ремонт дорожніх транспортних засобів автомобільного транспорту. - К.: Мінтранс України, 1998. -16 с.

3.  Форнальчик Є.Ю., Оліскевнч М.С., Мастикаш ОЛ., Пельо Р.А. Технічна експлуатація та надійність автомобілів: Навчальний посібник. - Львів: Афіша, 2004.-492 с.

4.  Положение о техническом обслуживании и ремонте лесозаготовительного оборудования. - М.: ЦНИИМЗ, 1979. - 237 с.

5.  Адамовський М. Г., Борис М. М. Експлуатація і ремонт лісозаготівельного устаткування: Методичні вказівки, робоча програма і контрольні завдання для студентів лісомеханічного і заочного факультетів. Львів: НЛТУУ, 2005. - 30 с.