Проект гидравлической трамбовки на базе трактора

Состав чертежей

1. Чертеж общего вида трамбовки (формат А1)
2. Гидравлическая схема трамбовки (формат А1)
3. Чертеж общего вида трамбовки (формат А1)
4. Гидравлика трамбовочного оборудования  (формат А1)
5. Чертеж плиты уплотнительной (формат А2)
6. Чертеж корпуса (формат А1)
7. Чертежсборочный гидрораспределителя (формат А1)
8. Деталь крышка (формат А4)
9. Детальштуцер (формат А3)
10. Крышка (формат А4)
11. Рабочий чертеж детали крышка уплотняющая (формат А4)
12. Деталь цилиндр (формат А3)
13. Чертеж детали поршень со штоком (формат А4)
14. Чертеж механизма гидроцилиндра (формат А2)
15. Чертеж сборочный механизма гидроцилиндра (формат А2)
16. Технологическая карта (формат А1)
17. Чертеж золотника (формат А3)
18. Чертеж детали крышка (формат А4)
19. Деталь штуцер (формат А4)
20. Чертеж детали прижимная пластина (формат А4)
21. Деталировка пружина (формат А4)
22. Рабочий чертеж детали корпус (формат А4)
23. Фрагмент эпюра изгибающих моментов – для пояснительной записки

Описание

В первом разделе пояснительной записки проведен обзор и выполнен анализ уплотняющего оборудования. Рассмотрены следующие машины: грунтовый виброкаток и принцип его действия, самодвижущиеся виброплиты, трамбовка, навесное грунтующее оборудование, ручная вибротамбовка. Сделан его анализ и составлены соответствующие выводы.
Во втором разделе спроектировано навесное грунтующее оборудование. Приведены его исходные данные, а именно основные технические характеристики. Составлена схема конструктивная машины. Охарактеризована работа машины.

В третьем разделе выполнен расчет общий машин, а конкретнее: технических параметров и характеристик трамбовки (массы ударника), основных параметров привода гидроцилиндра, характеристик выбранного гидроцилиндра, гидросистемы, мощности насоса, величины потерь давления, необходимой подачи насоса, потерь давления в тройниках и агрегатах, местных потерь давления, общего КПД гидропривода.
В четвертом разделе произведены прочностные расчеты. Для этого рассчитали: элементы привода подачи рабочей жидкости к гидроцилиндру, шток на устойчивость, показатели надежности виброударной трамбовки на стадии разработки, золотник на кручение, жесткость пружин ударника, пружины ударника, вал гидрораспределителя. Осуществлен подбор подшипников.

В пятом разделе выполнен расчет эффективности экономической. Для оценки экономической эффективности внедрения гидравлической трамбовки проводится сравнение по аналогичным показателям с серийно-выпускаемым гидромолотом ГПМ – 120. Выполнены следующие расчеты: стоимости, производительности, сменной производительности, годовой производительности трамбовки, капитальных вложений, стоимости машино изменения, амортизационного периода, амортизационных отчислений, энергетических ресурсов, стоимости переменных затрат, размеров затрат по обслуживанию, себестоимости уплотнение 1000м3 грунта, коэффициента капиталовложений на новую машину, годового экономического эффекта от внедрения машины.
В разделе охрана труда рассмотрены вредные и опасные производственные факторы, связанные с эксплуатацией трамбовки. Совершен расчет виброизолирующих амортизаторов.

В части графической дипломной работы представлены следующие чертежи: трамбовки, схемы гидравлической трамбовки, гидравлической трамбовки, плиты уплотнительной, корпуса, гидрораспределителя, детали крышка, детали штуцер, детали крышка уплотняющая, детали цилиндр, детали поршень со штоком, механизма гидроцилиндра, карты технологической, золотника, детали прижимная пластина, детали пружина.

В роботі проводиться огляд і аналіз існуючого грунтоущільнюючого обладнання, можливого його застосування. І саме головне, проводиться розробка навісного гідравлічного віброударного обладнання. При цьому на ряду з високими експлуатаційними характеристиками особливу увагу приділено простоті і надійності розроблюваного обладнання.

2.1 Вихідні дані

 Ущільнення грунтів у стиснених умовах таких як зворотня засипка, при прокладці інженерних мереж, трубопроводів, навколо колодязів, свай, біля підпірних стінок тощо, при великій розкиданості цих одиничних об¢єктів в міській межі потребує використання мобільних машин, здатних ефективно виконувати цю задачу.

Тому навісне обладнання будемо розробляти на одноковшевому гідравлічному екскаваторі “Борекс 3106”.

Таблиця 2.1

Необхідні для розрахунків дані:
База екскаватора	— “Борекс 3106”
Вантажопідйомність на найбільшому вильоті з піднятими опорами	— 800кг
Робочій тиск в гідросистемі	— 16+2МПа
Насос що живить навісне обладнання	— НШ-10Е
Продуктивність насоса	— 240+15л/хв
Продуктивність установки	— 61м³/год (звязний) — 184м³/год (незвязний)
Інші вихідні дані:
Ущільнюємі грунти	— грунти середньої звязності
Привод	— гідравлічний
Режим ущільнення	— ударно-вібраційний
Частота коливань ударника	— 1200об/хв

Вібротрамбовка є змінним видом робочого обладнання до екскаватора “Борекс 3106”, і призначена для ущільнення всіх видів грунтів (звязних і незвязних) у стиснених умовах.

Маневреність екскаватора забезпечує економічність використовування навісного обладнання.

Таблиця 2.2

 

Основні технічні характеристики.

№ п/п	Найменування показників	Одиниці виміру		Номінальне значення
1	2	3		4
Загальні дані
1.	Базова машина			Екскаватор “Борекс3106”
2.	Товщина шару грунта що ущільнюється за один прохід	м		0,5
3.	Технічна продуктивність	м/год
	при ущільненні зв¢язних грунтів			61
	при ущільненні незв¢язних грунтів			184
Гідравлічне навісне грунтоущільнююче обладнання
4.	Тип приводу				гідравлічний
.	Частота ударів		1/хв		не < 1200
6.	Витрати рідини при макc частоті		л/хв		170
7.	Робочій тиск гідросистеми		МПа		25
8.	Маса ударника		Кг		42,5
9.	Довжина		М		0,780
10.	Висота		М		0,778
11.	Маса вібротрамбовки		Кг		313

 2.2 Конструктивна схема машини

 Вивчивши літературу і проаналізувавши існуючі конструкції подібних ущільнюючих машин було обрано двомасну схему машини з гідромеханічним приводом.

При виборі конструкції було враховано:

• • необхідність зниження енергоємності;
  • підвищення продуктивності ущільнення за рахунок збільшення проробки грунту (глибинні ущільнення);
  • простота конструкції і технологічність виготовлення;
  • мінімальна кількість частин що труться, а звідси підвищення надійності;

 

 

• можливість ефективної віброізоляції;
• невелика маса розроблюємого обладнання;
• мінімальний час підключення до системи.

Віброударна трамбовка(Рис2.1) являє собою навісну на стрілу базової машини раму 1, всередині якої на пружніх елементах закріплено ударну частину. Ударна частина являє собою ущільнюючу плиту 2, жорстко звязану з робочім гідроциліндром. У елементах кріплення рами до стріли базової машини передбачено віброізолюючий пристрій, виконаний у вигляді гумових амортизаторів.

Рис2.1 Віброударна трамбовка

1-віброізоляція, 2-верхня кришка, 3-гідроциліндр, 4-рама,

5-пружина, 6-плита, 7-пружина, 8-ударник

2.3 Характеристика роботи машини

При включенні НШ-10 екскаватора гідравлічна рідина під тиском через гідророзподільник подається у гідромотор 210.12, і приводить його в рух. Через клино-пасову передачу починає приводити в рух вал золотника, що приводить в рух, через гідравлічну рідину поршень гідроциліндра. З¢являється вимушуюча сила, яка примушує коливатися ударну частину з заданою амплітудою.Розробляєме навісне обладнання призначено для ущільнення грунтів у стиснених умовах. Його транспортування здійснюється базовою машиною. Перед початком роботи стріла “Борекс 3106” опускається до торкання ущільнюючої плити трамбовки з землею, після чого стріла встановлюється в плаваюче положення. Половина ваги стріли виконує роль статичного привантаження до рами трамбовки.

Ущільнююча плита починає ущільнювати грунт до необхідної щільності, передбаченої технічними характеристиками.

3 ОБЧИСЛЕННЯ МАШИН

3.1 Технічні параметри і характеристика трамбівки

Визначення часу удару. При ущільненні рихлих грунтів допустимо вважати коефіцієнт відновлення швидкості при ударі рівним нулю  Визначення глибини активної зони (ущільнення) Хартуна Н.П. “Прочности, устойчивости и уплотнения грунтов земляного полотна автодорог” с.288

В_міn = 0.8 – мінімальний поперечний розмір поверхні контакту робочого           органу з грунтом;
де  1,2 – коефіцієнт швидкості зміни напруження деформації для ущільнення трамбуванням і вібрацією;

W,W₀ – вологість і оптимальна вологість ущільнюємого грунту. При оптимальних умовах W/W₀ = 1%;

l – основа натуральних логарифмів;

β = 3.7 – коефіцієнт властивостей грунту для звязних грунтів;

і, і_р – питомий і граничний імпульс трамбовки (можна прийняти і/і_р=0,9).

Звідси:

Для незвязних грунтів глибина активної зони збільшується у 1,2-1,5 рази:

Велику жорсткість конструкції ущільнюючої плити буде забезпечено при В=0,7м.

Приймаємо це значення у якості розрахункового.

Необхідна кількість ударів трамбовки:

де, к – коефіцієнт що залежить від щільності і виду грунту;

к = 4…7 – для звязаних грунтів пр

к = 2…4 – для незвязанихгрунтів при тій же щільності;
и щільності 0,95 — 0,98;

h_і – товщина ущільнюємого шару.

h₀ – оптимальна товщина ущільнюємого шару.

Грунт ущільнюється пошарово, смугами або концентричними колами, які повинні перекривати одне одне. Після того, як першим проходом машини буде перекрито всю поверхню ущільнюємої ділянки, у томуж порядку проводяться слідуючі проходи.

Враховуючи, що технічна продуктивність машини для ущільнення грунтів:

де  Н – товщина шару ущільнюємого грунту;

В = 0,7м – ширина ущільнюємої смуги;

в = 0,1…0,3м – перекриття смуги попереднього проходу;

V = 3,6м/с – швидкість руху машини;

η – число проходів, необхіднедля досягнення заданої щільності.

Для звязних грунтів:

Для незвязних грунтів:

За даними Харахути Н.Я. продуктивність:

трамбуючих плит на екскаваторі:

П = 40…110м³/год, при h = 0,6…1,2м.

трамбуючих машин:

П = 130…200м³/год, при h = 0,4…0,7м.

вібротрамбуючі плити самохідні:

П = 20…50м³/год, при h = 0,35…0,4м.

Розрахунок маси ударника.

Маса ударника

де  f₁ = 20Гц, f₂ = 50Гц – частота коливань маси ударника;

х₁ = 0,01м; х2 = 0,001м – амплітуда коливань при відповідній частоті f₁ і f₂;

g = 9,8м/с² — прискорення вільного падіння;

Q – витрати рідини;

Р – тиск який створюється насосом;

Р_ср = 16Мпа.

Із паспортних даних машини відомо що:

m_пл = (1…1,25)m_y = 1.2 · 42,5 = 51кг;

Р» = 25МПа, Q» = 60л/хв = 1·10־³м³/с;Р¢ = 12МПа, Q¢ = 120л/хв = 2·10־³м³/с;

Р_ср = 16МПа, Qcр = 90л/хв = 1,5·10־³м³/с.

Приймаємо m_y = 42,5кг.

Маса трамбовочної плити:

приймаємо m_пл = 55кг.

Маса верхньої частини трамбовки:

m_пл = 4 · m_пл = 4 · 55 = 220кг.

Сумарна жорсткість пружин основи:

С₁ = m_p · W² = m_B · (2 · П · fi)².

При f_i = f₁ = 20Гц;

С = 220 · 4 · П² · 20² = 3474100,6 Н/м.

При f_i = f2 = 50Гц;

С = 2

3.2 Основні параметри привода гідроциліндра20 · 4 · П² · 50² = 21713128 Н/м.

Приводимо для середнього значення створюємого насосом тиску          Р_ср = 16МПа.

Подачу відповідну цьому тискові знаходимо з пропорції:

Для середнього значення приймаємо:

V – об¢єм циліндра;

Визначається із умови забезпечення насосом базового екскаватора заданої частоти і амплітуди коливань.

Максимальна робоча площа штокової поверхні гідроциліндра Sшт знаходиться з рівняння подачі рідини:

де   Q – витрати рідини (подача);

S_шт – шукана величина, площа робочої поверхні;

x_і – амплітуда коливань;

f_і – хід поршня за час t_i.

По знайденому розрахованому значенню робочої поверхні штокової порожнини вибираємо стандартний циліндр.діаметр поршня d_п = 80мм;Характеристики вибраного гідроциліндра:

• діаметр штока d_шт = 55мм;

• ход поршня Н = 280мм;

• відстань між опорами l = 645мм;

• діаметр пальця на гільзі d_пл = 40мм;

• діаметр пальця на штоці d_пл = 40мм;

• підводимо опори (однакові у штоковій і поршньовій порожнинах)

• маса гідроциліндра m_гід = 32,5кг;

• робочій тиск Р = 10МПа;

• робоча площа:

• при висуванні F_вис = 5026Н;
• при втягуванні F_вт = 2651Н;
• робоче зусилля:
• при висуванні V_вис = 0,16м/с;
• втягуванні V_вт = 0,31м/с;
• швидкість штока:
• поршньової порожнини S_п = 50,26см²;штокової порожнини S_ш = 26,51см²;
• витрати маси:

Зусилля на штоці що забезпечується робочою площею штокової порожнини: