Мощные автогрейдеры могут быть использованы и для возведения земляного полотна в нулевых отметках. Автогрейдеры применяют также на планировочных и вспомогательных работах и в других отраслях строительства — при сооружении площадок, профильных выемок и насыпей. В зимнее время автогрейдером очищают дороги от уплотненного снега.

Автогрейдер обладает большой маневренностью и возможностью изменения углов установки отвала в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также может осуществлять вынос отвала в сторону.

Прицепные грейдеры, обладая теми же функциями, как и автогрейдёры, не имеют собственного двигателя и трансмиссии и работают на прицепе ва гусеничными тракторами. Прицепные грейдеры значительно уступают автогрейдерам в маневренности и производительности.

Кроме основного рабочего органа — отвала и имеющегося на многих автогрейдерах кирковщика, эта машина может работать также с различными видами сменного навесного рабочего оборудования: грейдер-элеваторного, снегоочистительного и другого, будучи дешевле специализированных машин. В силу этих причин выпуск прицепных грейдеров продолжается главным образом с целью сезонного использования тракторов, но этот тип машин не является перспективным и не развивается.

Автогрейдеры можно классифицировать по следующим основным признакам:

а) повесу машины: легкие весом до 9 т, средние весом 10—12 /п, тяжелые весом 13—15 /п и особотяжелые весом 17—23 /п;

б) по устройству ходового оборудования: двухосные — с одной или двумя ведущими осями и трехосные — с двумя или тремя ведущими осями;

в) по системе управления рабочими органами:

с механическим (редукторным) или гидравлическим управлением.

Легкие автогрейдеры используют для содержания и мелкого ремонта дорог и для постройки грунтовых дорог в нулевых отметках.

Средние автогрейдеры используют для возведения земляного полотна при небольших отметках насыпи и выемки в грунтах оптимальной влажности и для среднего ремонта дорог.

Автогрейдеры тяжелые и особотяжелые целесообразно использовать при наличии больших объемов работ и в тяжелых грунтовые условиях.

Обычно у автогрейдеров управляемыми (поворотными) являются колеса передней оси; некоторые типы автогрейдеров имеют управляемыми колеса передней и задней оси, что обеспечивает им возможность поворота со значительно меньшим радиусом и позволяет осуществлять поступательное движение, при котором колеса задней оси не движутся по окончательно отделанной поверхности дороги. Такую схему управления поворотом имеет автогрейдер Д-426.

Для удобства обозначения количества ведущих осей и осей, имеющих управляемые колеса, в технической литературе часто приводятся условные обозначения:

Л х Б х В,

где

Л — число осей с управляемыми колесами;

Б—число ведущих осей;

В — общее число осей машины.

Пользуясь таким способом обозначения, для двухосного автогрейдера с двумя ведущими осями и всеми управляемыми колесами колесная схема будет обозначаться 2х2х2; для автогрейдера трехосного с двумя ведущими и одной управляемой осью колесная схема будет иметь вид.

Машины трехосные с двумя ведущими и одной управляемой осью (1 х X 2 х 3) обладают, по сравнению с другими автогрейдерами, лучшей планирующей способностью, достаточно хорошими тяговыми качествами и способностью сохранять устойчивость заданного прямолинейного движения при наличии боковой нагрузки, например, когда отвал работает, будучи вынесенным в сторону. Такую схему ходового оборудования имеет подавляющее большинство мирового парка автогрейдеров.

Автогрейдеры со всеми ведущими колесами значительно дороже и сложнее в эксплуатации, поэтому их применяют лишь в тех случаях, когда от машины требуются высокие тяговые качества в трудных грунтовых условиях.

Поперечная устойчивость автогрейдеров при боковых нагрузках достигается за счет наклона ведомых колес при помощи специального механизма.

Основным рабочим органом автогрейдера является отвал с ножом; отвал имеет постоянный радиус кривизны. Практикой установлены следующие пределы изменения углов установки отвала автогрейдера: угол резании б = 30-г-80° с интервалами перестановки в 3—5°; угол захвата (р = 0—180°. Применение полноповоротного механизма установки отвала в плане дает возможность работать при любом угле захвата.

Рабочее оборудование автогрейдера состоит иа отвала, укрепленного на тяговой раме, и кирковщика. Все механизмы управления рабочим оборудованием приводятся карданными валами от коробки управления, установленной на колонке независимого отбора мощности. Другая модель среднего автогрейдера типа Д-426 с двигателем мощностью 110 л. с. и гидравлическим управлением. Все четыре колеса этого автогрейдера являются ведущими и управляемыми.

Система управления колесами позволяет, например, повернуть передние и задние колеса в противоположные стороны; при этом машина будет перемещаться по дуге круга; если же передние и задние колеса повернуть в одну сторону, то машина будет двигаться поступательно под некоторые углом к своей продольной оси.

Тяжелый автогрейдер типа Д-395 с механическим управлением отличается наличием трех ведущих осей. Колеса передней оси являются ведущими и управляемыми. Благодаря использованию всех колес в качестве ведущих реализуется тяговое усилие, максимально возможное при данном весе; это обеспечивает высокую производительность и хорошую проходимость машины в трудных условиях. Мощность двигателя составляет 150 л. с., в дальнейшем мощность предполагается увеличить до 225 л. с. путем замены двигателя. Задние мосты автогрейдера подвешены к основной раме на опорных балансирах и реактивных штангах. Передний мост подвешен к передней головке рамы посредством шкворня, на котором может качаться в поперечной плоскости.

Балансирная подвеска задних мостов и шкворневая подвеска переднего моста позволяют колесам приспосабливаться к неровностям пути при движении автогрейдера. Привод к задним мостам осуществляется карданными валами. В системе передач имеется мультипликатор с ускоряющей I и замедляющей передачами. Система передач дает возможность автогрейдеру менять скорость движения от 3,5 до 28,5 при восьми скоростях движения вперед и двух скоростях движения назад. В трансмиссии ходовой части имеется ходоуменьшитель, позволяющий получить еще четыре пониженные скорости движения вперед и одну назад. Привод передней ведущей оси включается при работе автогрейдера в тяжелых условиях. #

Рабочее оборудование автогрейдера состоит из отвала и кирковщика;

последний может заменяться бульдозерным отвалом. Отвал присоединяется к кронштейнам поворотного круга, который смонтирован на тяговой раме, присоединенной шаровым шкворнем к основной раме в передней ее части. Тяговая рама вместе с поворотным кругом и отвалом может подниматься и опускаться при помощи двух зубчато-реечных редукторов и выноситься вправо или влево при помощи червячно-реечного механизма. Отвал вместе с поворотным кругом может поворачиваться в плане в любую сторону на 360°. Привод к редукторам управления отвалом и кирковщиком осуществляется от коробки управления с помощью карданных валов.

Кулачковые муфты коробки управления переключаются пневматическими сервоцилиндрами, которые управляются рычагами воздухораспределителя, установленного перед водителем. Питание сжатым воздухом сервомеханизмов автогрейдера осуществляется от компрессора, приводимого от шестерни первичного вала коробки перемены передач. Сжатый воздух используете» также для управления дисковыми тормозами колес задних мостов. Автогрейдер имеет закрытую, хорошо вентилируемую и отапливаемую кабину.

За последние годы в развитии конструкции автогрейдеров наметились следующие тенденции: повышение мощности двигателей без существенного увеличения веса автогрейдеров; внедрение гидромеханических трансмиссий для ходовой части машины: применение двигателей, приспособленных для работы при значительных кренах, а также в условиях низких и высоких температур и при высокой запыленности воздуха; повышение транспортной скорости автогрейдеров; автоматизация управления с целью обеспечения автоматического профилирования по заданному профилю; значительное улучшение условий работы водителя; применение шин низкого давления с централизованным. регулированием давления воздуха, подаваемого от компрессора двигателя.

Из различных колесных схем наибольшее распространение получила схема 1 х 2 х 3, т. е. трехосная машина с двумя задними ведущими осями и с передней осью, имеющей управляемые колеса.

Перспективным типажем предусматриваются следующие основные параметры автогрейдеров.

Прицепные грейдеры выпускаются двух типов: к тракторам С-100 и ДТ-54 (Т-75). Они имеют ручное управление установкой отвала и поворотного" круга. Для управления прицепным грейдером, кроме тракториста, необходим второй человек — грейдерист, находящийся на грейдере, тогда как автогрейдером управляет один человек.

Литература:

Машины для строительства дорог. - М.: «Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы»,1962. – 505с., ил.
Дорожно-строительные машины и оборудование. – М: «Наука», 1896. – 186с., ил.

topref.ru

Реферат - Автогрейдер ДЗ-122 с дополнительным оборудованием для профилировки откосов

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Пермский государственный технический университет

Курсовая работа

Автогрейдер ДЗ-122 с дополнительным оборудованием для профилировки откосов

Пермь 2010

Содержание

Введение

Патентный поиск

Определение основных параметров автогрейдера

Тяговый расчёт автогрейдера

Расчёт на прочность оборудования автогрейдера

Расчёт основной рамы

Расчёт тяговой рамы

Расчёт отвала

Расчёт механизмов управления рабочим оборудованием автогрейдера

Механизм подъёма отвала

Механизм поворота отвала

Механизм изменения угла резания отвала

Механизм выдвижения отвала

Механизм выноса тяговой рамы в сторону

Расчёт автогрейдера на устойчивость

Расчёт продольной устойчивости

Расчёт поперечной устойчивости

Расчёт производительности автогрейдера

Техника безопасности

Список литературы

Введение

Автогрейдеры представляют собой самоходные планировочно-профилировочные машины, основным рабочим органом которых является полноповоротный грейдерный отвал с ножами, установленными под углом к продольной оси автогрейдера. Отвал размещён между передним и задним мостами пневмоколёсного ходового оборудования. При движении автогрейдера ножи срезают грунт и отвал сдвигает его в сторону.

Автогрейдеры применяют для планировки и профилирования дорог, сооружения высоких насыпей и профильных выемок, отрывки дорожного корыта и распределения в нём каменного материала, зачистки дна каналов, планировки территорий, засыпки траншей, рвов, канав и ям, а также очистки дорог, строительных площадок, городских магистралей и площадей от снега в зимнее время. Автогрейдеры используются на грунтах I …III категорий. При работе автогрейдер совершает ряд последовательных проходов: резание грунта, его перемещение, разравнивание и планировка поверхности сооружения. Современные автогрейдеры конструктивно подобны и выполнены в виде самоходных трёхосных машин с полноповоротным грейдерным отвалом, с механической или гидромеханической трансмиссией и гидравлической системой управления рабочими органами.

Автогрейдеры могут быть использованы для киркования грунта и изношенного полотна автомобильных дорог, а также для перемешивания грунтов с добавками и вяжущими материалами на полотне дороги. Все рабочие операции автогрейдеры осуществляют при продольных проходах машин с помощью основного рабочего оборудования – отвала с различными приспособлениями (уширителем, удлинителем, откосником, кюветоочистителем) и навесного оборудования (бульдозерного отвала, кирковщика, снегоочистителя, смесителя и пр.)

Автогрейдер состоит из следующих основных частей: длинной и выгнутой в средней части основной рамы, служащей для установки на ней всех механизмов автогрейдера и опирающейся сзади на заднюю тележку, снабжённую балансирами с ведущими колёсами, а спереди на переднюю ось с управляемыми колёсами; двигателя, закреплённого сверху рамы над задней тележкой; трансмиссии, передающей вращение от двигателя к ведущим колёсам, гидронасосам и пр.; отвала, расположенного в пространстве под выгнутой узкой в плане частью рамы, называемой хребтовой балкой, на специальной тяговой раме, закреплённого с помощью сферического шарнира на концевой части хребтовой балки над передней осью и двух гидроцилиндров подъёма отвала, установленных на кронштейнах с двух сторон хребтовой балки в её самой приподнятой части; кабины с органами и пультом управления и сиденьем машиниста; дополнительного оборудования (отвала бульдозера, кирковщика и др.) с гидроцилиндра для их привода; капота с откидными стенками, закрывающего двигатель, и электоросистемы сигнализации и освещения.

Над тележкой удачно скомпонованы двигатель с системами его запуска и радиатором охлаждения, закрытыми капотом; элементы трансмиссии и кабина со всем оборудованием. При такой компоновке создаётся полезная нагрузка на ведущие колёса и, кроме того, из кабины машиниста открывается достаточно хороший обзор по ходу машины и на всё зону расположения отвала, что позволяет машинисту автогрейдера непосредственно наблюдать за самим процессом обработки грунта на дороге при любых положениях отвала в пространстве. Расположение ведущих колес задней тележки непосредственно под двигателем и под кабиной машиниста с расположенными внутри органами управления, позволяет также удачно скомпоновать трансмиссию, сделать несложной систему управления ею.

С целью повышения поперечной устойчивости на наклонных поверхностях на автогрейдерах предусмотрен наклон передних колёс, осуществляемый с помощью специально механизма. Благодаря наклону передние колёса всегда занимают вертикальное положение на уклонах, и поэтому машина более устойчива против поперечного опрокидывания.

На автогрейдере применена гидромеханическая трансмиссия, в которой вместо муфты сцепления установлен гидротрансформатор, позволяющий автоматически в широких пределах менять крутящий момент на колёсах и их скорость в зависимости от возникающего на колёсах сопротивления. Это упрощает механическую часть трансмиссии, улучшает условия труда машиниста, тяговые свойства автогрейдера и его проходимость, снижает динамические нагрузки в трансмиссии. Применение гидротрансформатора повышает производительность автогрейдера, особенно при тяжёлых режимах работы, хотя несколько удорожает конструкцию автогрейдера.

Патентный поиск

Анализируя изобретения, решаю остановиться на дополнительном отвале, установленном на раме автогрейдера ссади, в качестве навесного оборудования для профилировки откосов. Благодаря дополнительному отвалу увеличивается производительность автогрейдера; можно уменьшить количество проходов при профилировании за счёт выполнения сразу двух операций: профилировки поверхности дороги и откоса или сразу двух полос дороги. Увеличение сопротивления резания позволяет использовать мощность двигателя более полно.

Определение основных параметров автогрейдера

Техническая характеристика автогрейдера ДЗ-122:

Тип автогрейдера средний

Мощность двигателя, кВт 99

Размеры отвала, м

длина 3,72

высота 0,62

Угол наклона отвала, град 40…90

Угол резания, град 30…70

Угол поворота отвала, град 360

Вынос отвала в сторону, м 0,81

Высота подъёма отвала, м 0,4

Колёсная формула 1х2х3

Давление в гидроприводе, МПа 10

Колея колёс, м:

передних 2,0

задних 2,0

База, м 5,83

Радиус поворота, м 14

Тип трансмиссии гидромеханическая

Дорожный просвет, м 0,4

Скорости передвижения, км/ч:

вперёд 7,4…43

назад 7,7…25,2

Габаритные размеры, мм:

длина 9450

ширина 2500

высота 3500

Эксплуатационная масса, т 14,7

Определение основных параметров автогрейдера

К основным параметрам и размерам автогрейдера относятся: масса, длина и высота отвала, боковой вынос отвала, дорожный просвет и заглубление отвала, угол резания ножа, углы захвата наклона отвала, калёсная база, колея передних и задних колёс, колёсная формула.

Определим оптимальную силу тяжести автогрейдера по заданным площади поперечного сечения кювета автодороги и необходимому для создания земляного полотна числу проходов:

где m – коэффициент, учитывающий неравномерность сечений стружки при последовательных проходах, m = 1,35

S –площадь сечения треугольного кювета, S = 2,25hk2 = 2.25. 0.62 = 0.81м2

k – удельное сопротивление грунта резанию, k = 130 кПа

ψ – коэффициент учитывающий колёсную формулу автогрейдера,

ψ = 0,75 при формуле 1х2х3

φсц – коэффициент сцепления при буксовании колёс, φсц = 0,75

n – число проходов при устройстве земляного полотна в нулевых

отметках, для грунтов II категории n = 4

Сила тяжести автогрейдера, приходящаяся на его задний мост:

где G = 105,3кН – вес автогрейдера

Сила тяжести автогрейдера, приходящаяся на его передний мост:

Сцепной вес автогрейдера (вес, приходящийся на ведущие колёса):

где ψ1 – коэффициент, определяемый колёсной схемой автогрейдера, дл схемы 1х2х3 ψ1 = 0,7…0,75

Необходимая при рабочем режиме мощность двигателя:

где Nпол – полезная мощность, кВт:

где Vф =4 км/ч – фактическая скорость перемещения машины

Nдв – мощность затрачиваемая на перекатывание:

Nбукс – мощность затрачиваемая на пробуксовку:

k1 = 1 — коэффициент учитывающий уменьшение мощности двигателя в

условиях неустановившейся нагрузки.

ή = 0,76 – КПД трансмиссии, для гидромеханической трансмиссии

Мощность двигателя, определяемая для транспортного режима:

где f = 0,04 – коэффициент сопротивления качению

Vmax – максимальная скорость движения автогрейдера

Из найденных двух значений мощности выбираем максимальную и используем её в расчётах. Найденная максимальная мощность совпадает с номинальной рассчитываемого автогрейдера.

Длина отвала:

где mа – масса автогрейдера, mа = G/g = 105,3/9,81 = 10,7 т

Высота отвала:

Радиус кривой отвала:

В поперечном сечении профиль отвала обычно очерчивается по дуге окружности (рис.1). При таком профиле стружка вырезаемого грунта, перемещаясь по отвалу вверх, поворачивается на нём в направлении его движения и, дойдя до верхней кромки отвала, рассыпается или опрокидывается перед ним, образуя призму грунта.

Рис.1 Поперечный профиль отвала

Чтобы исключить пересыпание грунта за отвал, угол опрокидывания ψ принимают равным 65…70°. При установки углов должно быть обеспечено равенство

ά + ώ + ψ = π

т.е. ώ = π – ά – ψ = 180° — 50° — 65° = 65°

База автогрейдера выбирается из условия возможности разворота отвала (рис.2).

рис.2 Ходовое устройство автогрейдера

где L – база трёхосного автогрейдера

L1 – база двухосного автогрейдера:

Lотв = 3,72м – длина отвала

b= 2,0м – колея автогрейдера

Δ = 0,055м – минимальный зазор между отвалом и колесом

D = 1,2м – внешний диаметр шины

Δ’ = 0,6м – минимальный зазор между задними колёсами

Размеры b и Lотв и связанного с ними радиуса поворота R автогрейдера (рис.2) выбираю такими, чтобы машина имела наименьшие размеры. Однако наличие наименьших величин обуславливается следующим. Устойчивость движения автогрейдера при вырезании стружки с наибольшей шириной захвата обеспечивается, если колёса автогрейдера идут по краям забоя.

Тяговый расчёт автогрейдера

В процессе работы автогрейдера возникают различного характера и разной величины силы сопротивления его движению.

Для определения сопротивлений, возникающих в рабочем режиме при резании и перемещении грунта автогрейдером определённого типа, должны быть известны род грунта и его характеристики, размеры отвала и углы его установки, вес автогрейдера.

Тяговый расчёт автогрейдера позволяет оценить возможности тягача при транспортировании грунта с подрезанием стружки. Для нормального протекания процессов резания, перемещения грунта или планирования поверхностей необходимыми являются условия ∑W ≤ Тн и ∑W ≤ Тφ, где Тн – номинальное значение силы тяги автогрейдера на используемой передаче:

где ήТ – КПД трансмиссииб V = 4 км/ч = 1,1м/с – скорость движения

Предельное значение тягового усилия по сцеплению с грунтом:

где Gсц = G ψ1 = 105,3 . 0,75 = 79 кН – сцепной вес

φсц = 0,6 – коэффициент сцепления колёс с грунтом

Суммарное сопротивление копанию автогрейдером:

где W1 – сопротивление грунта резанию,

где К = 15кПа – удельное сопротивление грунта резанию

Fст — площадь поперечного сечения вырезаемой стружки грунта при резании полной длиной отвала,

Fст = Lотв h = 3,72 . 0,16 = 0,6м2

W2 – сопротивление перемещению призмы грунта

где μ2 = 0,5 – коэффициент внутреннего трения грунта

Gпр = γгр gVпр = 1800 . 9,81. 0,62 = 10948Н = 11кН

Vпр – объём призмы перед отвалом с учётом, что длины ножа погружены в грунт для резания

где Кр = 1,2 – коэффициент разрыхления грунта

h = 0,16м – толщина стружки

δ = 40° — угол естественного откоса грунта

W3 — сопротивление перемещению стружки грунта вверх по отвалу:

где μ1 =0,9 – коэффициент трения грунта по отвалу

ά = 50° — угол резания ножа

W4 — сопротивление перемещению стружки грунта вдоль по отвалу:

W5 – сопротивление перекатыванию колёс:

W6 – сопротивление от преодоления подъёма

Сопротивление от сил инерции W7 считают равными нулю, так как принимают, что движение автогрейдера происходит без ускорения и без переключения скоростей, т.е. при установленном движении. Тогда полное сопротивление:

Проверим, соблюдается ли условия ∑W =42,6 кН ≤ Тн =61,6кН и ∑W = 42,6 кН ≤ Тφ = 47,4 кН

При установке дополнительного отвала тяговая характеристика изменится:

где Gгр+отв – вес автогрейдера и дополнительного отвала (3468Н)

где

где Gпр = γгр gVпр = 1800 . 9,81. 0,54 = 9535,3Н = 9,5кН

Проверим, соблюдается ли условия

∑W =49 кН ≤ Тн =61,6кН и

∑W = 49 кН ≤ Тφ = 49 кН

Условие соблюдается, значит, данный автогрейдер подходит для работ в выбранных условиях.

Расчёт на прочность оборудования автогрейдера

Расчёт основной рамы

Первое расчётное положение. В первом расчётном положении, соответствующем нагрузкам, возникающим в процессе нормальной эксплуатации автогрейдера, наиболее неблагоприятные условия возникают в конце зарезания, когда отвал режет грунт одним концом, опущннам настолько, что передний мост вывешен и упирается в край кювета, задние колёса буксуют на месте, работа производится на поперечном уклоне с углом λ = 16°.

В этих условиях основная рама оказывается максимально нагруженной нормальными нагрузками (рис.3). В центре тяжести автогрейдера сосредотачивается сила его веса и равнодействующая сил инерции, которая раскладывается на состовляющие, так как автогрейдер работает на уклоне. Первая, равная Gcosλ, действует перпендикулярно опорной поверхности, а вторая, Gsinλ, — параллельно ей.

Координаты Н(м) и l(м) центра тяжести современных автогрейдеров приблизительно определяют из соотношений:

где rс – статический радиус колеса, rс = 0,93 rк = 0,93 . 0,6 = 0,56м

Рис.3 Схема сил, действующих на автогрейдер в первом расчётном положении

В центре тяжести автогрейдера помимо его веса сосредотачивается равнодействующая инерционных сил

где Кд = 1,5 – коэффициент динамичности

θmax = 0,85 – максимальный коэффициент использования сцепного веса машины

G2 = 73,7кН – сила тяжести автогрейдера, приходящейся на задний мост

В точке О, которой обозначен конец режущей кромки ножа отвала, сосредотачиваются усилия Рх, Рy и Рz, возникающие в результате сопротивления грунта резанию.

В точках О’2 и О’’2, соответствующих проекциям середин балансиров на опорную поверхность, действуют вертикальные реакции задних правых и левых колёс Z2п и Z2л, свободные силы тяги X2п и X2л и боковые реакции Y2п и Y2л

Боковые реакции

Y2п = Y2л = 0,5Gsinλ = 0.5 . 105,3 . sin 16° = 14.5кН

В точке О3, в которой передний мост касается кювета, возникает боковая реакция Y1

Составим систему уравнений равновесия:

∑X = 0: X2п + X2л + Ри – Рx = 0;

∑Y = 0: Y2п + Y2л — G sinλ – Py + Y1 = 0;

∑Z = 0: Z2п + Z2л – Gcosλ + Pz = 0;

∑Мx = 0: Gcosλ b/2 — Z2п b — G sinλH = 0;

∑Мy = 0: Pz L1 – Gcosλl – Pи Н = 0;

∑Мz = 0: (Y2п + Y2л )L1 + X2л b + Pи b/2 + G sinλ(L1 -l) – Y1 (L – L1 ) = 0;

Определим неизвестные силы и реакции Рx, Pz, Z2п и Z2л из уравнений равновесия, используя систему уравнений:

Силы тяги правого и левого задних колёс могут быть выражены через вертикальные реакции

X2п = Z2п Θmax = 22,2. 0,85= 18,9 кН

X2л = Z2л Θmax = 35,2 . 0,85 = 29,9 кН

Зная X2п и X2л :

Рy = Y2п + Y2л — Gsinλ + Y1 = 14,5 + 14,5 – 105,3sin16° + 137.6 = 137,6кН

Далее необходимо найти усилия, действующие в т. О4 – шаровом шарнире тяговой рамы, служащем опорой для правой части основной рамы. Левой частью основная рама двумя точками, соответствующими точкам О’2 и О’’2, опирается на задний мост, а средней частью – на систему подвески тяговой рамы.

Считая детали подвески тяговой рамы расположенными в одной плоскости Q (рис.4), можно рассматривать пересечение этой плоскости с основной рамой как место заделки последней, являющееся опасным расчётным сечением. Для упрощения расчёта принимают, что тяги подвески находятся в вертикальной плоскости Q’, хотя в действительности плоскость Q, в которой они расположены, наклонена к вертикали под небольшим углом ά. Принятое допущение несколько увеличит получаемые значения усилий Z4, Y4, X4 действующих на шаровой шарнир и, следовательно, приведёт к увеличению запаса надёжности.

Из уравнений моментов, составленных относительно осей y’ и z’, лежащих в плоскости Q’, проходящей через точку О4 и перпендикулярной к оси О’4 О4, находим усилия Z4 и Y4

Рис.4 Схема сил, действующих на шаровой шарнир тяговой рамы в первом расчётном положении

Усилие Х4 находим из уравнения ∑X = 0, откуда Х4 = Р4 = 92,6 кН.

Определив все силовые факторы основной рамы в первом расчетном положении, можно посчитать возникающие в ней напряжения.

На рис.5 показана схема нагружения основной рамы в первом расчетном положении. Пользуясь этой схемой, определяем изгибающие моменты, действующие в опасном сечении I-I.

Рис.5 Схема нагружения основной рамы в первом расчетном положении

Слева от сечения I-I (со стороны моста):

Справа от сечения I-I (со стороны переднего моста):

Необходимо выбрать поперечное сечение и определить его геометрические характеристики – моменты сопротивления и площадь поперечного сечения (Рис.6).

Также следует выбрать материал и наити допускаемое напряжение. Допускаемое напряжение равно отношению предельного напряжения к коэффициенту запаса, равному 1,1…1,5

Выбираем нестандартный профиль бруса с размерами поперечного сечения b1 =160мм, b2 =180мм, h2 =200мм, h3 =240мм.

Площадь и моменты инерции прямоугольного поперечного сечения определяют:

Рис.6 Поперечное сечение

Полярный момент инерции прямоугольного сечения вычисляем:

где ά1 и ά2 – коэффициенты, зависящие от отношения сторон прямоугольного сечения.

Выбираю материал – сталь 40Х с σ = 650МПа и рассчитываю допускаемое напряжение:

[σ] = σпр /К3, [σ] = 650/1,2 = 541,7 МПа

Зная геометрические размеры сечения и его форму, можно посчитать возникающие в нём максимальные напряжения σ:

где σсум – суммарное напряжение от изгиба и растяжения-сжатия

τ – напряжение от кручения

где Мив, Миг – суммарные изгибающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях, Р – сжимающее усилие, кН

Мкр – суммарный крутящий момент, действующий на расчётное положение

Wy, Wz, Wp, F – моменты сопротивления сечения изгибу и кручению и площадь этого сечения

Возникающие в опасном сечении I-I основной рамы напряжения от воздействия на него силовых факторов, действующих слева и справа от сечения, подсчитывают раздельно и принимают в расчёт наибольшее.

Для сечения I-I (со стороны заднего моста):

Тогда максимальное напряжение для сечения I-I со стороны заднего моста:

Для сечения I-I (со стороны переднего моста):

Тогда максимальное напряжение для сечения I-I со стороны переднего моста:

Максимальные напряжения со стороны переднего моста, и со стороны заднего моста превышают допускаемое напряжение,

Для выполнения условий прочности увеличивают толщину стенки поперечного сечения или меняют материал на более прочный и в результате при b1 =160мм, b2 =210мм, h2 =200мм, h3 =250мм получаем площадь и моменты инерции прямоугольного поперечного сечения:

Полярный момент инерции прямоугольного сечения вычисляем:

Для сечения I-I (со стороны заднего моста):

Тогда максимальное напряжение для сечения I-I со стороны заднего моста:

Для сечения I-I (со стороны переднего моста):

Тогда максимальное напряжение для сечения I-I со стороны переднего моста:

Условие выполняется, значит выбранное сечение удовлетворяет условиям прочности и может быть использовано в рабочем оборудовании.

Второе расчётное положение. Во втором расчётном положении на автогрейдер действуют случайные нагрузки, возникающие при встрече его с непреодолимым препятствием. Наиболее неблагоприятные условия при этом складываются, когда наезд на препятствие происходит краем выдвинутого в сторону отвала при движении автогрейдера по горизонтальной поверхности на максимальной рабочей скорости с малым пробуксовыванием ведущих колёс, что имеет место при работах по разравниванию и перемещению грунта.

При внезапной встрече конца отвала с жёстким препятствием происходит их соударение, что приводит к возникновению дополнительной динамической нагрузки на основную раму.

При расчёте на прочность рабочего оборудования принимают, что масса и жесткость препятствия во много раз превышает массу и жёсткость автогрейдера. Тогда дополнительную динамическую нагрузку на автогрейдер определяют только массой и жёсткостью последнего, а также скоростью столкновения и подсчитывают:

где v – скорость автогрейдера в момент встречи с препятствием

Gсц – вес автогрейдера с оборудованием, Gсц = 82468 Н

g – ускорение свободного падения

С – суммарная жёсткость автогрейдера

здесь С1 = 120кНм – жесткость металлоконструкции автогрейдера, зависящая от величины сцепного веса

Нотв = 0,62м – высота отвала

Lотв = 3,72м – длина отвала

С2 = 2Сш = 2 . 45 = 90кН/м – суммарная жёсткость передних колёс

На рис.7 показана схема сил, действующих на автогрейдер во втором расчётном положении. В центре тяжести сосредотачиваются сила веса автогрейдера и дополнительная динамическая нагрузка. В точке О контакта отвала с препятствием действуют усилия Рх и Ру, а Рz = 0, так как резание грунта не производится. В условных точках О2 и О3 действуют боковые усилия Y2 и Y1

Рис.7 Схема сил, действующих на автогрейдер во втором расчётном положении

Возникающие вертикальные реакции на задний и передний мосты обозначены соответственно через Z2 и Z1. Эти реакции с учётом динамической нагрузки определяют из уравнений моментов, составляемых относительно точек О2 и О3 :

где G1 и G2 – соответственно силы тяжести, приходящиеся на передний и задний мосты ()

Размеры а1 = 0,5м; с’ = 0,87м; l1 = 2,6м; l2 = 3,2м; n’ = 0,9м снимаем с чертежа.

Остальные неизвестные силы определяем, составляя следующие уравнения равновесия:

∑X = 0: X2п + X2л + Ри – Рx = 0;

∑Y = 0: Y1 – Py – Y2 = 0;

Принимая

X2п = X2л , Y1 = Z1 Θmax

получаем:

Z2 Θmax + Ри – Рx = 0

Z1 Θmax — Y2 — Py = 0

Решая эти уравнения относительно неизвестных членов, находим

Py = Z1 Θmax — Y2 = 41,1 . 0,85 – 7,7 = 27,2кН

Рx = Z2 Θmax + Ри = 64,2. 0,85 + 34 = 87,9кН

X2п = X2л

Y1 = Z1 Θmax = 41,1 . 0,85 = 34,9кН

В момент внезапной встречи с жёстким препятствием ведущие колёса автогрейдера, начинают полностью пробуксовывать, развивая суммарную силу тяги Х2

X2 = X2п + X2л = 27,3 +27,3 = 54,6кН

Рис.8 схема сил, действующих на шаровой шарнир тяговой рамыво втором расчётном положении

Пользуясь приведённой на рис.8 для второго расчётного положения схемой сил, действующих на шаровой шарнир тяговой рамы, определяем возникающие в этом шарнире усилия Х4, Y4, Z4 :

∑X = 0: Х4 – Рx = 0, Х4 = Рx = 87,9кН

Рис.9 Схема нагружения основной рамы во втором расчётном положении

Схема нагружения основной рамы во втором расчётном положении на рис.9. Точка Е на схеме обозначена условная точка приложения динамической нагрузки от масс, приходящихся на задние мосты. Координаты К для точки Е определяются из соотношения:

Точкой приложения суммарной силы тяги Х2 и реакции Z2 показана средняя точка О2 условной оси задних мостов. В такой же средней точке О1 оси переднего моста приложены реакция и динамическая нагрузка от масс, приходящихся на передний мост.

Слева от сечения I-I (со стороны заднего моста):

Справа от сечения I-I (со стороны переднего моста):

Площадь и моменты инерции прямоугольного поперечного сечения составляют:

;

Допускаемое напряжение [σ] = 541,7МПа

Профиль бруса выбираем с соответствующим первому расчётному положению. Зная геометрические размеры сечения и его форму можно подсчитать возникающие в нём максимальные напряжения:

где σсум – суммарное напряжение от изгиба и растяжения-сжатия

τ – напряжение от кручения

где Мив, Миг – суммарные изгибающие моменты в вертикальной и горизонтальной плоскостях

Р – сжимающее усилие, кН

Мкр – суммарный крутящий момент, действующий на расчётное положение

Wy, Wz, Wp, F – моменты сопротивления сечения изгибу и кручению и площадь этого сечения

Для сечения I-I (со стороны заднего моста):

Тогда максимальное напряжение для сечения I-I со стороны заднего моста:

Для сечения I-I (со стороны переднего моста):

Тогда максимальное напряжение для сечения I-I со стороны переднего моста:

Условие выполняется с большим запасом.

Расчёт тяговой рамы

При расчёте тяговой рамы для расчётного положения принимаю, что на неё действуют максимальные нагрузки, возникающие в условиях нормальной эксплуатации. При этом сочетание возможных нагрузок выбирается таким, чтобы тяговая рама находилась в наиболее благоприятных условиях. Такие условия возникают, если нож отвала автогрейдера в процессе резания встречает поверхностный слой более плотного грунта или под плотным слоем оказывается более рыхлый.

рис.10

При этом реакция грунта Z на площадку затупления ножа О оказывается меньше, чем составляющая Рв от силы Р, действующей по нормали к ножу (рис.10). В силу этого суммарная сила Р’z действует вниз, вызывая самозатягивание отвала в грунт. Ведущие колёса автогрейдера находятся на пределе полного буксования.

Схема нагружения автогрейдера при расчёте тяговой рамы показана на рис.11. На конце режущей кромки О ножа отвала действуют усилия Рx, Рy, Рz. Экспериментально установлено, что наибольшее влияние на прочность тяговой рамы оказывают усилия Рx и Рz. Поэтому рассматриваем случай, когда автогрейдер находится на горизонтальной площадке, так как при этом указанные усилия достигают максимальных величин. В условных точках О’2 и О’’2 задних мостов действуют вертикальные реакции Z2п и Z2л и силы тяги X2п и X2л. Кроме того, на задних мостах за счёт упора боковых поверхностей шин в грунт возникает боковая реакция Y2 (на создание её усилий сцепление не расходуется). Передним мостом воспринимается боковая реакция Y1 по пределу сцепления. В точках О’1 и О’’1 действуют реакции Z1п и Z1л в центре тяжести автогрейдера сосредотачивается сила его веса G и равнодействующая инерционных сил Ри подсчитываемая по формуле:

где КД = 1,5 – коэффициент динамичности, принимаемый для первого

расчётного положения

Θmax = 0,85 –максимальный коэффициент использования сцепного веса

G2 = 76,2кН – сила тяжести автогрейдера, приходящаяся на задний мост

Рис.11 Схема сил для расчёта тяговой рамы

Составляя уравнения равновесия, получаем выражение для определения неизвестных сил:

∑X = 0:

после подстановки значения Рх получаем:

Реакцию Z2л находим из уравнения:

Реакцию Z2п находим из уравнения:

Значение Y1 подсчитываем по выражению:

где — максимальный коэффициент бокового сдвига

f = 0,05 – коэффициент сопротивления перекатыванию

Значение Y2 подсчитываем по выражению:

Остальные реакции колёс находим из уравнений:

Боковую реакцию грунта находим из уравнения

∑Y = 0: Y2 + Py – Y1 = 0

Py = Y1 — Y2 = 25 – 16 = 9кН

Усилия в шаровом шарнире О4 определяем с помощью схемы на рис.12

Рис.12 Схема сил, действующих на шаровой шарнир при расчёте тяговой рамы

∑X = 0: Х4 = Рx = 94,5кН

Заменяя шарнир О4 равновеликой системой сил Х4, Y4, Z4, можно рассматривать тяговую раму как консольную балку с местом заделки в плоскости Q’. Максимальные нагрузки будут в месте заделки, т.е. в сечении I-I с наибольшим плечом n. На это сечение будут воздействовать:

— изгибающий момент

— растягивающее усилие

Для расчёта профиля, составленного из двух стандартных, выбираю швеллер №24а с размерами Јх1 = Јх2 = 3180 см4, Јy1 = Јy2 = 254 см4, h = 24см, b=9,5 см, х0= 2,67 см, F = 32,9 см2

Задаваясь параметрами и типом сечения рис.13, определяем возникающие в нём напряжения:

При этом должно выполняться условие:

При этом должно выполняться условие

Рис.13 Поперечное сечение тяговой рамы.

Расчёт отвала

Расчёт отвала следует проводить с учётом нагружения его максимальной реакцией грунта Рх, приложенной к концу отвала, находящегося в положении наибольшего выноса в сторону относительно кронштейнов (рис.14). При этом считают, что сила Рх действует по оси симметрии отвала, изгибая его в горизонтальной плоскости, и пренебрегают возникающими в нём напряжениями от кручения. Таким образом, расчёт отвала сводится к расчёту его на изгиб как консоли.

Изгибающий момент в опасном сечении I-I

где l0– длина консольного конца отвала при его максимальном боковом смещении относительно кронштейнов

здесь Lотв = 3,72м – длина отвала

l = 0,81м – максимальный вынос отвала в сторону

l1 -= 1,5м – расстояние между опорами отвала

Рис.14 Схема сил для расчёта отвала

Силу Рх принимают равной 92,6кН, так как она максимальна при первом расчётном положении.

Под действием силы Рх в волокнах части сечения, расположенной справа от нейтральной линии ОО, возникнут напряжения растяжения, а в части, расположенной слева от сечения, — напряжения сжатия.

Для расчётов моментов сопротивления зоны растяжения сечения Wр и зоны сжатия Wсж необходимо определить расположение нейтральной линии ОО сечения. Это расположение определяется расстояниями а и b от нейтральной линии до крайних точек сечения:

где R0= 0,58мм – средний радиус кривизны сечения отвала

ά1 = ω/2 = 65°/2 = 32,5° = 0,567 – центральный угол дуги отвала

Момент инерции в сечении I-I

Ј =

где δ = 10мм – толщина отвала

Тогда моменты сопротивления зон растяжения и сжатия сечения определяют по выражениям:

Нормальные напряжения:

в растянутых волокнах

в сжатых

Полученные напряжении необходимо сравнить с допускаемыми и убедиться, что они не превышают последних.

Допускаемое напряжение [σ] = 541,7МПа, тогда ;

Отвал из выбранного материала и выбранной толщины отвала удовлетворяет условиям прочности расчёта.

Коэффициент запаса прочности

где — наибольшее из напряжений растяжения и сжатия

Коэффициент запаса прочности большой, значит, можно уменьшить толщину стенки или выбрать другой менее прочный материал, что приведёт к уменьшению металлоёмкости и капиталовложений в производимый отвал.

Так как характеристики дополнительного отвала такие же, как у основного, то дополнительный отвал принимаю такой же.

Расчёт механизмов управления рабочим оборудованием автогрейдера

Наиболее нагруженным механизмом управления автогрейдера является механизм подъёма и опускания отвала, поэтому передаваемая системой управления мощность определяется в основном параметрами операции отвала.

Механизм подъёма отвала

Механизм подъёма отвала рассчитывают, исходя из следующих предпосылок.

Рабочий ход механизма подъёма должен обеспечивать заданную глубину копания, возможность полного выглубления отвала и удовлетворять условиям проходимости автогрейдера в транспортном положении. Усилие подъёма определяется в соответствии с расчётной схемой (рис.15).

Рис.15 Схема для определения усилия подъёма отвала

Для определения величины подъёмного усилия Sп принимаю следующее расчётное положение: отвал заглублён одним концом, производится подъём этого конца вала; на отвал действует максимальная горизонтальная составляющая реакции грунта Р1. При этом принимаю следующие допущения: вертикальная составляющая реакции грунта препятствует подъёму отвала; вес отвала с ножом, вес поворотного круга и всей тяговой рамы сосредоточены в центре тяжести системы; нагрузка воспринимается одним механизмом подъёма.

При расчёте подъёмного механизма не учитывают инерционные силы, так как скорость подъёма отвала принимают равной 15м/с, тогда подъёмное усилие без учёта инерционных сил можно рассчитывать по формуле:

где Р2 = 0,5 Р1 = 0,5 * 35,5 = 17,8кН – сила, прижимающая отвал к грунту

Gр = 34 кН – сила тяжести поднимаемого оборудования

Р1 – сила сопротивления грунта

здесь ψ = 0,75 – коэффициент, учитывающий колёсную формулу

φсц = 0,45 – коэффициент сцепления

G = 105,3кН – вес автогрейдера

Так как подъём опускание отвала производят два гидроцилиндра, то приходящееся на каждый гидроцилиндр максимальное усилие:

Внутренний диаметр гидроцилиндра

По ГОСТ 12477-80 выбираю стандартный внутренний диаметр гидроцилиндра,

Диаметр штока

Мощность механизма подъёма отвала

Механизм поворота отвала

Мощность привода механизма поворота вследствие её небольшой величины требуется определять только в случаях, когда поворот отвала производится от индивидуальных гидромоторов (рис.16).

Рис.16 Схема для определения усилия поворота отвала

Механизм поворота отвала рассчитывают для положения, когда отвал вынесен в сторону и к его концу приложена максимально возможная сила:

Рк = КFст = 15. 0,6 = 9кН

где К = 15кПа – удельное сопротивление грунта резанию

Fст = 0,6м2 – площадь поперечного сечения вырезаемой стружки

Тогда с учётом коэффициента динамичности kд момент на поворотном круге находится по формуле:

M = kд Рк l1 = 1,2 . 9 . 1,5 = 16,2кНм

По моменту сопротивления повороту рассчитывается мощнсть привода механизма поворота отвала:

где — угловая скорость поворота

Механизм изменения угла резания отвала

Механизм изменения угла резания отвала рассчитывают по усилию, равному силе тяжести отвала.

Внутренний диаметр гидроцилиндра

где Gотв = 8кН – сила тяжести, создаваемая отвалом

По ГОСТ 12477-80 выбираю стандартный внутренний диаметр гидроцилиндра,

Диаметр штока , принимаю

Мощность механизма изменения угла резания отвала:

где Vи = 0,02м/с – скорость изменения угла резания отвала

Механизм выдвижения отвала

Механизм выдвижения отвала рассчитывают по усилию, равному силе тяжести отвала. Скорость выдвижения отвала для гидравлического привода считаю равной 0,1м/с. Мощность механизма выдвижения отвала

Внутренний диаметр гидроцилиндра

По ГОСТ 12477-80 выбираю стандартный внутренний диаметр гидроцилиндра,

Диаметр штока , принимаю

Механизм выноса тяговой рамы в сторону

Механизм выноса тяговой рамы в сторону рассчитываю при выглубленном отвале:

Рвын = (Gотв + Gрамы )/2 = 34/2 = 17кН

Мощность механизма выноса тяговой рамы

где Vв = 0,08м/с – скорость выноса тяговой рамы

Внутренний диаметр гидроцилиндра

По ГОСТ 12477-80 выбираю стандартный внутренний диаметр гидроцилиндра,

Диаметр штока , принимаю

Основным этапом расчёта гидропривода является выбор насоса. Мощность гидропривода определяется мощностью установленного насоса, а мощность насоса складывается из мощностей, работающих от этого насоса гидроцилиндров:

Nн = Кс Ку Nг = 1,1 . 1,1 . 4,91 = 5,94 = 6 кВт

где Кс = 1,1 – коэффициент запаса по скорости

Ку = 1,1 – коэффициент запаса по усилию

Nг – наибольшая суммарная мощность гидродвигателей, работающих в одном рабочем цикле

Nг = Nм.в. + Nв.о. + Nп + Nг = 1,8 + 1,1 + 0,21 + 1,8 = 4,91 кВт

Зная необходимую полезную мощность насоса, можно найти подачу насоса:

QH = Nн /Рн = 6/10,5 = 0,57 дм3 /с

где Рн = 1,05*10 = 10,5МПа – номинальное давление насоса

По давлению Рн и подаче QH выбирают насос по справочнику. Выбираю насос 207.20 и распределитель Р20.

Объём бака

Vб = (1,2…1,5) Qб = 1,35 . 0,57 = 0,77дм3 = 35л

Расчёт автогрейдера на устойчивость

Расчёт продольной устойчивости

В процессе работы потеря устойчивости и опрокидывание автогрейдера могут произойти при его движении по наклонной поверхности и при повороте. Автогрейдер – длиннобазовая машина, поэтому его продольная устойчивость (рис.17) против опрокидывания обеспечена на уклонах, являющихся предельными по условию сцепления движителя с дорогой.

Предельный угол подъёма, преодолеваемый автогрейдером по условию сцепления движителя с дорогой, рассчитывают:

tgάп = φ – f = 0,6 – 0,05 = 0,55

Рис. 17 Схема для определения устойчивости автогрейдера

Тогда предельный угол подъёма άп = arctg0.55 = 28,8°

Наибольший угол подъёма, преодолеваемый по условию реализации 100% мощности двигателя, устанавливается по соотношению:

sinάп = Nή/GV(1+f2 ) = 99. 0,76 / 108,8 . 1,1 (1+0,052 ) = 0,63

Тогда наибольший угол подъёма άп = arcsin 0.63 = 39° предельный уклон по условию сцепления тормозящих колёс с дорогой находят из равенства:

Тогда предельный уклон άп = arctg0.33 = 18,3°

Расчёт поперечной устойчивости

По условию опрокидывания допускаемый угол поперечного уклона

tgάп = 0,5b/1,2hц = 0,5 . 2,0/1,2 . 1,06 = 0,79

где b = 2,0м – ширина колеи автогрейдера

hц = 1,06м – расстояние от опорной поверхности до центра тяжести автогрейдера

Тогда допускаемый угол поперечного уклонаάп = arctg0.79 = 38,3°

Максимальную скорость движения на поворотах по условию опрокидывания находят из формулы:

где Куст = 1,2 – коэффициент устойчивости

р – радиус поворота

е =0 — эксцентриситет центра тяжести относительно продольной оси машины

По условию сцепления движителя с дорогой допускаемый угол поперечного уклона

tgά = 0,8φ /1,2 = 0,8. 0,6 /1,2 = 0,4

Тогда допускаемый угол поперечного уклона άп = arctg0.4 = 21,8°

Максимальная скорость движения на поворотах по условию сцепления движителя с дорогой

Расчёт производительности автогрейдер а

Производительность автогрейдера при профилировании дороги определяют в километрах спрофилированной дороги в единицу времени. Она зависит от основных параметров автогрейдера и от условий работы.

Когда известна схема проходов автогрейдера по участку и определено число проходов, необходимое для выполнения работ при постройке земляного полотна или корыта, производительность автогрейдера определяют по формуле:

П = 60Lпр Кв tcм /Т = 60 . 100. 0,85 . 8,2/20 = 2091 м/смена

где Lпр = 100м – длина участка профилирования

Кв = 0,85 – коэффициент использования машины по времени

tcм = 8,2ч – число рабочих часов в смене

Т – время профилирования

Т = 2Lпр (n1 /v1 + n2 /v2 + n3 /v3 +…)+ 2 nt1 = 2. 100. 4/66,7 + 2. 4. 1 = 20мин

здесь n1 ,n2, n3 – число проходов, выполняемых соответственно на первой, второй и третей передачах коробки скоростей

v1 ,v2 ,v3 – скорости, соответственно на первой, второй и третей передачах

n – общее число проходов

t1 – время на поворот автогрейдера

При выполнении автогрейдером земляных работ по возведению насыпи и устройству выемки путём перемещения грунта из выемки в насыпь отвалом, установленном под углом 90° к направлению поступательного движения, производительность подсчитывают по формуле:

гдеV – объём грунта, Перемещаемый за один цикл

КВ = 0,85 – коэффициент использования машины по времени

t – время на рабочий цикл, с

Кр = 1,2 – коэффициент рыхления грунта

Объём грунта, перемещаемый за один цикл

где К3 =1,9 — коэффициент заполнения отвала грунтом

φ – угол естественного откоса насыпного грунта

Время на рабочий цикл:

где lр, lп, l0– длина пути резания, перемещения и обратного хода

vр, vп, v0– скорости при резании, перемещении и обратном ходе

tс = 5с – время на переключение передач

t0= 2с – время на опускание и подъём отвала

tп = 40с – время на поворот автогрейдера в начале и в конце рабочего участка

Техника безопасности

К работе на автогрейдере допускается машинист, имеющий соответствующее удостоверение. Работать на неисправном автогрейдере запрещается. Перед выездом на работу машинист обязан осмотреть автогрейдер и устранить все обнаруженные неисправности. При осмотре автогрейдера двигатель должен быть заглушён.

При движении автогрейдера машинист обязан соблюдать все правила дорожного движения, установленные для автотранспорта.

Снятие или установку сменного дополнительного оборудования, а также другие тяжёлые работы должны выполнять двое рабочих.

Электроосвещение, установленное на автогрейдере, должно обеспечивать хорошую видимость движения и каждого рабочего органа во время работы.

Запрещается:

· оставлять без присмотра автогрейдер при работающем двигателе;

· регулировать, исправлять и смазывать автогрейдер на ходу или при работающем двигателе;

· останавливать автогрейдер на уклонах;

· находиться под рамой автогрейдера при поднятом отвале;

· во время работы автогрейдера удалять из-под ножа случайно попавшие предметы.

Техническое обслуживание и ремонт автогрейдера следует проводить только после полной остановки двигателя.

Техническое обслуживание проводится по истечении установленного срока эксплуатации.

Список литературы

1. Бородочёв И.П. «Справочник конструктора дорожных машин»., М. Машиностроение 1973г.

2. Ветров Ю.А. и др. «Машины для земляных работ», Киев 1981г.

3. Волков Д.П. «Машины для земляных работ», М. Машиностроение 1992г.

4. Мамаков, Глазов и др. «Краткий справочник по СДМ и специальным машинам», 1986г.

5. Кузин Э.Н. «Строительные машины», том 1, М. Машиностроение 1991г.

6. Белоногов Л.Б., Репецкий Д.С. «Устройство автогрейдера и расчёт рабочего оборудования», методическое пособие, 2003г.

www.ronl.ru

Автогрейдер (реферат)

Министерство образования российской федерации

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Институт транспорта

Кафедра: ПТСДМ

Реферат

На тему «Автогрейдер»

Выполнил: Ярметов Р.Р.

Принял: Кучинский В.Н.

Тюмень 2001

Мощные автогрейдеры могут быть использованы и для возведения земляногополотна в нулевых отметках. Автогрейдеры применяют также напланировочных и вспомогательных работах и в других отрасляхстроительства — при сооружении площадок, профильных выемок и насыпей. Взимнее время автогрейдером очищают дороги от уплотненного снега.

Автогрейдер обладает большой маневренностью и возможностью измененияуглов установки отвала в горизонтальной и вертикальной плоскостях, атакже может осуществлять вынос отвала в сторону.

Прицепные грейдеры, обладая теми же функциями, как и автогрейдёры, неимеют собственного двигателя и трансмиссии и работают на прицепе вагусеничными тракторами. Прицепные грейдеры значительно уступаютавтогрейдерам в маневренности и производительности.

Кроме основного рабочего органа — отвала и имеющегося на многихавтогрейдерах кирковщика, эта машина может работать также с различнымивидами сменного навесного рабочего оборудования: грейдер-элеваторного,снегоочистительного и другого, будучи дешевле специализированных машин.В силу этих причин выпуск прицепных грейдеров продолжается главнымобразом с целью сезонного использования тракторов, но этот тип машин неявляется перспективным и не развивается.

Автогрейдеры можно классифицировать по следующим основным признакам:

а) повесу машины: легкие весом до 9 т, средние весом 10—12 /п, тяжелыевесом 13—15 /п и особотяжелые весом 17—23 /п;

б) по устройству ходового оборудования: двухосные — с одной или двумяведущими осями и трехосные — с двумя или тремя ведущими осями;

в) по системе управления рабочими органами:

с механическим (редукторным) или гидравлическим управлением.

Легкие автогрейдеры используют для содержания и мелкого ремонта дорог идля постройки грунтовых дорог в нулевых отметках.

Средние автогрейдеры используют для возведения земляного полотна принебольших отметках насыпи и выемки в грунтах оптимальной влажности и длясреднего ремонта дорог.

Автогрейдеры тяжелые и особотяжелые целесообразно использовать приналичии больших объемов работ и в тяжелых грунтовые условиях.

Обычно у автогрейдеров управляемыми (поворотными) являются колесапередней оси; некоторые типы автогрейдеров имеют управляемыми колесапередней и задней оси, что обеспечивает им возможность поворота созначительно меньшим радиусом и позволяет осуществлять поступательноедвижение, при котором колеса задней оси не движутся по окончательноотделанной поверхности дороги. Такую схему управления поворотом имеетавтогрейдер Д-426.

Для удобства обозначения количества ведущих осей и осей, имеющихуправляемые колеса, в технической литературе часто приводятся условныеобозначения:

Л х Б х В,

где

Л — число осей с управляемыми колесами;

Б—число ведущих осей;

В — общее число осей машины.

Пользуясь таким способом обозначения, для двухосного автогрейдера сдвумя ведущими осями и всеми управляемыми колесами колесная схема будетобозначаться 2х2х2; для автогрейдера трехосного с двумя ведущими и однойуправляемой осью колесная схема будет иметь вид.

Машины трехосные с двумя ведущими и одной управляемой осью (1 х X 2 х 3)обладают, по сравнению с другими автогрейдерами, лучшей планирующейспособностью, достаточно хорошими тяговыми качествами и способностьюсохранять устойчивость заданного прямолинейного движения при наличиибоковой нагрузки, например, когда отвал работает, будучи вынесенным всторону. Такую схему ходового оборудования имеет подавляющее большинствомирового парка автогрейдеров.

Автогрейдеры со всеми ведущими колесами значительно дороже и сложнее вэксплуатации, поэтому их применяют лишь в тех случаях, когда от машинытребуются высокие тяговые качества в трудных грунтовых условиях.

Поперечная устойчивость автогрейдеров при боковых нагрузках достигаетсяза счет наклона ведомых колес при помощи специального механизма.

Основным рабочим органом автогрейдера является отвал с ножом; отвалимеет постоянный радиус кривизны. Практикой установлены следующиепределы изменения углов установки отвала автогрейдера: угол резании б =30-г-80° с интервалами перестановки в 3—5°; угол захвата (р = 0—180°.Применение полноповоротного механизма установки отвала в плане даетвозможность работать при любом угле захвата.

Рабочее оборудование автогрейдера состоит иа отвала, укрепленного натяговой раме, и кирковщика. Все механизмы управления рабочимоборудованием приводятся карданными валами от коробки управления,установленной на колонке независимого отбора мощности. Другая модельсреднего автогрейдера типа Д-426 с двигателем мощностью 110 л. с. игидравлическим управлением. Все четыре колеса этого автогрейдераявляются ведущими и управляемыми.

Система управления колесами позволяет, например, повернуть передние изадние колеса в противоположные стороны; при этом машина будетперемещаться по дуге круга; если же передние и задние колеса повернуть водну сторону, то машина будет двигаться поступательно под некоторыеуглом к своей продольной оси.

Тяжелый автогрейдер типа Д-395 с механическим управлением отличаетсяналичием трех ведущих осей. Колеса передней оси являются ведущими иуправляемыми. Благодаря использованию всех колес в качестве ведущихреализуется тяговое усилие, максимально возможное при данном весе; этообеспечивает высокую производительность и хорошую проходимость машины втрудных условиях. Мощность двигателя составляет 150 л. с., в дальнейшеммощность предполагается увеличить до 225 л. с. путем замены двигателя.Задние мосты автогрейдера подвешены к основной раме на опорныхбалансирах и реактивных штангах. Передний мост подвешен к переднейголовке рамы посредством шкворня, на котором может качаться в поперечнойплоскости.

Балансирная подвеска задних мостов и шкворневая подвеска переднего мостапозволяют колесам приспосабливаться к неровностям пути при движенииавтогрейдера. Привод к задним мостам осуществляется карданными валами. Всистеме передач имеется мультипликатор с ускоряющей I и замедляющейпередачами. Система передач дает возможность автогрейдеру менятьскорость движения от 3,5 до 28,5 при восьми скоростях движения вперед идвух скоростях движения назад. В трансмиссии ходовой части имеетсяходоуменьшитель, позволяющий получить еще четыре пониженные скоростидвижения вперед и одну назад. Привод передней ведущей оси включается приработе автогрейдера в тяжелых условиях. #

Рабочее оборудование автогрейдера состоит из отвала и кирковщика;

последний может заменяться бульдозерным отвалом. Отвал присоединяется ккронштейнам поворотного круга, который смонтирован на тяговой раме,присоединенной шаровым шкворнем к основной раме в передней ее части.Тяговая рама вместе с поворотным кругом и отвалом может подниматься иопускаться при помощи двух зубчато-реечных редукторов и выноситьсявправо или влево при помощи червячно-реечного механизма. Отвал вместе споворотным кругом может поворачиваться в плане в любую сторону на 360°.Привод к редукторам управления отвалом и кирковщиком осуществляется откоробки управления с помощью карданных валов.

Кулачковые муфты коробки управления переключаются пневматическимисервоцилиндрами, которые управляются рычагами воздухораспределителя,установленного перед водителем. Питание сжатым воздухом сервомеханизмовавтогрейдера осуществляется от компрессора, приводимого от шестернипервичного вала коробки перемены передач. Сжатый воздух используете»также для управления дисковыми тормозами колес задних мостов.Автогрейдер имеет закрытую, хорошо вентилируемую и отапливаемую кабину.

За последние годы в развитии конструкции автогрейдеров наметилисьследующие тенденции: повышение мощности двигателей без существенногоувеличения веса автогрейдеров; внедрение гидромеханических трансмиссийдля ходовой части машины: применение двигателей, приспособленных дляработы при значительных кренах, а также в условиях низких и высокихтемператур и при высокой запыленности воздуха; повышение транспортнойскорости автогрейдеров; автоматизация управления с целью обеспеченияавтоматического профилирования по заданному профилю; значительноеулучшение условий работы водителя; применение шин низкого давления сцентрализованным. регулированием давления воздуха, подаваемого откомпрессора двигателя.

Из различных колесных схем наибольшее распространение получила схема 1 х2 х 3, т. е. трехосная машина с двумя задними ведущими осями и спередней осью, имеющей управляемые колеса.

Перспективным типажем предусматриваются следующие основные параметрыавтогрейдеров.

Прицепные грейдеры выпускаются двух типов: к тракторам С-100 и ДТ-54(Т-75). Они имеют ручное управление установкой отвала и поворотного»круга. Для управления прицепным грейдером, кроме тракториста, необходимвторой человек — грейдерист, находящийся на грейдере, тогда какавтогрейдером управляет один человек.

Литература:

Машины для строительства дорог. — М.: «Государственноенаучно-техническое издательство машиностроительной литературы»,1962. –505с., ил.

Дорожно-строительные машины и оборудование. – М: «Наука», 1896. – 186с.,ил.

PAGE 3

PAGE 2

Автогрейдер - Реферат

Министерство образования российской федерации

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Институт транспорта

Кафедра: ПТСДМ

Реферат

На тему Автогрейдер

Выполнил: Ярметов Р.Р.

Принял: Кучинский В.Н.

Тюмень 2001

Мощные автогрейдеры могут быть использованы и для возведения земляного полотна в нулевых отметках. Автогрейдеры применяют также на планировочных и вспомогательных работах и в других отраслях строительства при сооружении площадок, профильных выемок и насыпей. В зимнее время автогрейдером очищают дороги от уплотненного снега.

Кроме основного рабочего органа отвала и имеющегося на многих автогрейдерах кирковщика, эта машина может работать также с различными видами сменного навесного рабочего оборудования: грейдер-элеваторного, снегоочистительного и другого, будучи дешевле специализированных машин. В силу этих причин выпуск прицепных грейдеров продолжается главным образом с целью сезонного использования тракторов, но этот тип машин не является перспективным и не развивается.

Автогрейдеры можно классифицировать по следующим основным признакам:

а) повесу машины: легкие весом до 9 т, средние весом 1012 /п, тяжелые весом 1315 /п и особотяжелые весом 1723 /п;

б) по устройству ходового оборудования: двухосные с одной или двумя ведущими осями и трехосные с двумя или тремя ведущими осями;

в) по системе управления рабочими органами:

с механическим (редукторным) или гидравлическим управлением.

Л х Б х В,

где

Л число осей с управляемыми колесами;

Бчисло ведущих осей;

В общее число осей машины.

Основным рабочим органом автогрейдера является отвал с ножом; отвал имеет постоянный радиус кривизны. Практикой установлены следующие пределы изменения углов установки отвала автогрейдера: угол резании б = 30-г-80 с интервалами перестановки в 35; угол захвата (р = 0180. Применение полноповоротного механизма установки отвала в плане дает возможность работать при любом угле захвата.

www.studsell.com

Реферат: Автогрейдер

Министерство образования российской федерации

Тюменский государственный нефтегазовый университет

Институт транспорта

Кафедра: ПТСДМ

Реферат

На тему «Автогрейдер»

Выполнил: Ярметов Р.Р.

Принял: Кучинский В.Н.

Тюмень 2001

Автогрейдеры можно классифицировать по следующим основным признакам:

а) повесу машины: легкие весом до 9 т, средние весом 10—12 /п, тяжелые весом 13—15 /п и особотяжелые весом 17—23 /п;

в) по системе управления рабочими органами:

с механическим (редукторным) или гидравлическим управлением.

Л х Б х В,

где

Л — число осей с управляемыми колесами;

Б—число ведущих осей;

В — общее число осей машины.

Рабочее оборудование автогрейдера состоит из отвала и кирковщика;

Перспективным типажем предусматриваются следующие основные параметры автогрейдеров.

Литература:

1. Машины для строительства дорог. - М.: «Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы»,1962. – 505с., ил.

2. Дорожно-строительные машины и оборудование. – М: «Наука», 1896. – 186с., ил.

www.referatmix.ru

Реферат - Автогрейдер - Автомобильный транспорт

При отделке земляного полотна дороги требуется произвести вырезание кюветов и профилирование поверхности и боковых откосов насыпи и выемок для придания этим элементам дорожного полотна необходимых поперечных и продольных уклонов. Эти работы выполняют автогрейдеры и грейдеры. Мощные автогрейдеры могут быть использованы и для возведения земляного полотна в нулевых отметках. Автогрейдеры применяют также на планировочных и вспомогательных работах и в других отраслях строительства — при сооружении площадок, профильных выемок и насыпей. В зимнее время автогрейдером очищают дороги от уплотненного снега. Автогрейдер обладает большой маневренностью и возможностью изменения углов установки отвала в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также может осуществлять вынос отвала в сторону. Прицепные грейдеры, обладая теми же функциями, как и автогрейдёры, не имеют собственного двигателя и трансмиссии и работают на прицепе ва гусеничными тракторами. Прицепные грейдеры значительно уступают автогрейдерам в маневренности и производительности. Кроме основного рабочего органа — отвала и имеющегося на многих автогрейдерах кирковщика, эта машина может работать также с различными видами сменного навесного рабочего оборудования: грейдер-элеваторного, снегоочистительного и другого, будучи дешевле специализированных машин. В силу этих причин выпуск прицепных грейдеров продолжается главным образом с целью сезонного использования тракторов, но этот тип машин не является перспективным и не развивается. Автогрейдеры можно классифицировать по следующим основным признакам: а) повесу машины: легкие весом до 9 т, средние весом 10—12 /п, тяжелые весом 13—15 /п и особотяжелые весом 17—23 /п; б) по устройству ходового оборудования: двухосные — с одной или двумя ведущими осями и трехосные — с двумя или тремя ведущими осями; в) по системе управления рабочими органами: с механическим (редукторным) или гидравлическим управлением. Легкие автогрейдеры используют для содержания и мелкого ремонта дорог и для постройки грунтовых дорог в нулевых отметках. Средние автогрейдеры используют для возведения земляного полотна при небольших отметках насыпи и выемки в грунтах оптимальной влажности и для среднего ремонта дорог. Автогрейдеры тяжелые и особотяжелые целесообразно использовать при наличии больших объемов работ и в тяжелых грунтовые условиях. Обычно у автогрейдеров управляемыми (поворотными) являются колеса передней оси; некоторые типы автогрейдеров имеют управляемыми колеса передней и задней оси, что обеспечивает им возможность поворота со значительно меньшим радиусом и позволяет осуществлять поступательное движение, при котором колеса задней оси не движутся по окончательно отделанной поверхности дороги. Такую схему управления поворотом имеет автогрейдер Д-426. Для удобства обозначения количества ведущих осей и осей, имеющих управляемые колеса, в технической литературе часто приводятся условные обозначения: Л х Б х В, где Л — число осей с управляемыми колесами; Б—число ведущих осей; В — общее число осей машины. Пользуясь таким способом обозначения, для двухосного автогрейдера с двумя ведущими осями и всеми управляемыми колесами колесная схема будет обозначаться 2х2х2; для автогрейдера трехосного с двумя ведущими и одной управляемой осью колесная схема будет иметь вид. Машины трехосные с двумя ведущими и одной управляемой осью (1 х X 2 х 3) обладают, по сравнению с другими автогрейдерами, лучшей планирующей способностью, достаточно хорошими тяговыми качествами и способностью сохранять устойчивость заданного прямолинейного движения при наличии боковой нагрузки, например, когда отвал работает, будучи вынесенным в сторону. Такую схему ходового оборудования имеет подавляющее большинство мирового парка автогрейдеров. Автогрейдеры со всеми ведущими колесами значительно дороже и сложнее в эксплуатации, поэтому их применяют лишь в тех случаях, когда от машины требуются высокие тяговые качества в трудных грунтовых условиях. Поперечная устойчивость автогрейдеров при боковых нагрузках достигается за счет наклона ведомых колес при помощи специального механизма. Основным рабочим органом автогрейдера является отвал с ножом; отвал имеет постоянный радиус кривизны. Практикой установлены следующие пределы изменения углов установки отвала автогрейдера: угол резании б = 30-г-80° с интервалами перестановки в 3—5°; угол захвата (р = 0—180°. Применение полноповоротного механизма установки отвала в плане дает возможность работать при любом угле захвата. Рабочее оборудование автогрейдера состоит иа отвала, укрепленного на тяговой раме, и кирковщика. Все механизмы управления рабочим оборудованием приводятся карданными валами от коробки управления, установленной на колонке независимого отбора мощности. Другая модель среднего автогрейдера типа Д-426 с двигателем мощностью 110 л. с. и гидравлическим управлением. Все четыре колеса этого автогрейдера являются ведущими и управляемыми. Система управления колесами позволяет, например, повернуть передние и задние колеса в противоположные стороны; при этом машина будет перемещаться по дуге круга; если же передние и задние колеса повернуть в одну сторону, то машина будет двигаться поступательно под некоторые углом к своей продольной оси. Тяжелый автогрейдер типа Д-395 с механическим управлением отличается наличием трех ведущих осей. Колеса передней оси являются ведущими и управляемыми. Благодаря использованию всех колес в качестве ведущих реализуется тяговое усилие, максимально возможное при данном весе; это обеспечивает высокую производительность и хорошую проходимость машины в трудных условиях. Мощность двигателя составляет 150 л. с., в дальнейшем мощность предполагается увеличить до 225 л. с. путем замены двигателя. Задние мосты автогрейдера подвешены к основной раме на опорных балансирах и реактивных штангах. Передний мост подвешен к передней головке рамы посредством шкворня, на котором может качаться в поперечной плоскости. Балансирная подвеска задних мостов и шкворневая подвеска переднего моста позволяют колесам приспосабливаться к неровностям пути при движении автогрейдера. Привод к задним мостам осуществляется карданными валами. В системе передач имеется мультипликатор с ускоряющей I и замедляющей передачами. Система передач дает возможность автогрейдеру менять скорость движения от 3,5 до 28,5 при восьми скоростях движения вперед и двух скоростях движения назад. В трансмиссии ходовой части имеется ходоуменьшитель, позволяющий получить еще четыре пониженные скорости движения вперед и одну назад. Привод передней ведущей оси включается при работе автогрейдера в тяжелых условиях. # Рабочее оборудование автогрейдера состоит из отвала и кирковщика; последний может заменяться бульдозерным отвалом. Отвал присоединяется к кронштейнам поворотного круга, который смонтирован на тяговой раме, присоединенной шаровым шкворнем к основной раме в передней ее части. Тяговая рама вместе с поворотным кругом и отвалом может подниматься и опускаться при помощи двух зубчато-реечных редукторов и выноситься вправо или влево при помощи червячно-реечного механизма. Отвал вместе с поворотным кругом может поворачиваться в плане в любую сторону на 360°. Привод к редукторам управления отвалом и кирковщиком осуществляется от коробки управления с помощью карданных валов. Кулачковые муфты коробки управления переключаются пневматическими сервоцилиндрами, которые управляются рычагами воздухораспределителя, установленного перед водителем. Питание сжатым воздухом сервомеханизмов автогрейдера осуществляется от компрессора, приводимого от шестерни первичного вала коробки перемены передач. Сжатый воздух используете» также для управления дисковыми тормозами колес задних мостов. Автогрейдер имеет закрытую, хорошо вентилируемую и отапливаемую кабину. За последние годы в развитии конструкции автогрейдеров наметились следующие тенденции: повышение мощности двигателей без существенного увеличения веса автогрейдеров; внедрение гидромеханических трансмиссий для ходовой части машины: применение двигателей, приспособленных для работы при значительных кренах, а также в условиях низких и высоких температур и при высокой запыленности воздуха; повышение транспортной скорости автогрейдеров; автоматизация управления с целью обеспечения автоматического профилирования по заданному профилю; значительное улучшение условий работы водителя; применение шин низкого давления с централизованным. регулированием давления воздуха, подаваемого от компрессора двигателя. Из различных колесных схем наибольшее распространение получила схема 1 х 2 х 3, т. е. трехосная машина с двумя задними ведущими осями и с передней осью, имеющей управляемые колеса. Перспективным типажем предусматриваются следующие основные параметры автогрейдеров. Прицепные грейдеры выпускаются двух типов: к тракторам С-100 и ДТ-54 (Т-75). Они имеют ручное управление установкой отвала и поворотного" круга. Для управления прицепным грейдером, кроме тракториста, необходим второй человек — грейдерист, находящийся на грейдере, тогда как автогрейдером управляет один человек.

Литература: 1. Машины для строительства дорог. - М.: «Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы»,1962. – 505с., ил. 2. Дорожно-строительные машины и оборудование. – М: «Наука», 1896. – 186с., ил.

www.ronl.ru

Реферат - Автогрейдер - n1.docx

Реферат - Автогрейдерскачать (2156.3 kb.)Доступные файлы (1):

n1.docx

Кафедра: СПМ

Контрольная работа

Автогрейдер 14М компании Caterpillar

Выполнил:

Шифр:

Проверил:

2010г.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………………..3

Основные узлы грейдера…………………………………………………………….4

Описание рабочих характеристик автогрейдера Катерпиллар 14М….……….... 7

Рулевое управление и управление рабочими органами..……………………….....8

Несущие конструкции, тяговая рама, поворотный круг, отвал……………..10

Силовая передача……………………………..…..……………………………….....13

Гидравлическая система……..……………………………………………………….16

Дополнительные возможности……………..…..………………………………........18

Расчет производительности….……………..…..……………………………….........20

Список используемых источников…………………………………………………….23

ВведениеАвтогрейдер является одной из наиболее универсальных землеройных машин, используемых в настоящее время. Масса автогрейдера, мощность его двигателя, широкий круг навесных орудий и маневренность позволяют ему выполнять многие виды работ, которые, как считалось ранее, предназначены для других землеройных машин. Диапазон работ, доступных автогрейдеру, обычно ограничивается только квалификацией и опытом оператора. Автогрейдеры используются на самых разнообразных работах - от отделочной планировки до строительства дороги с момента его начала до завершения.

Значительный процент автогрейдеров применяется для содержания, ремонта, восстановления дорог и уборки снега.

Основные узлы автогрейдера

рис.1 Основные узлы автогрейдера

1. Носок отвала. Передний край отвала - по отношению к направлению движения автогрейдера. Обычно это край отвала, расположенный ближе к передним колесам.

2. Пята отвала. Задний край отвала - относительно направления движения автогрейдера. Обычно это край отвала, расположенный ближе к тандему задних колес.

3. Поворотный механизм. Обеспечивает поворот круга с отвалом на 360° для установки отвала в положение, соответствующее типу грунта или характеру работы. Угол поворота (захвата) отвала имеет важное значение: при правильной установке срезаемый грунт перемещается вдоль и скатывается с отвала, что увеличивает производительность автогрейдера. Обычно автогрейдер перемещает материал в сторону от профилируемого участка, а не строго вперед. Перемещение материала требует меньших затрат мощности, если он свободно сходит с отвала, скатываясь в сторону, а не бульдозируется.

4. Механизм поперечного смещения поворотного круга/тяговой рамы. Данный узел обеспечивает смещение поворотного круга/тяговой рамы в сторону относительно основной рамы. Он позволяет устанавливать отвал в положение, необходимое при работе в особых условиях, таких как профилирование крутых откосов, планировка участков при максимальном выносе отвала, и добиваться углов захвата, необходимых для обеспечения схода материала с отвала.

5. Углы захвата отвала. Угол захвата отвала считается равным "0", когда отвал находится под прямым углом к основной раме. Такое положение отвала используется обычно для бульдозирования материала строго по прямой на короткие расстояния.

Небольшие углы захвата (от 10 до 30°) обычно используются при разработке легкого, свободно перемещающегося материала. Большие углы (от 30 до 50°) применяются при разработке влажных и вязких материалов, при смешивании больших валиков грунта, при отрывке кюветов и выполнении многих других операций. Большинство работ выполняется автогрейдером при углах захвата от 10 до 45°. Для поддержания схода материала с отвала близким к постоянному необходимо использовать большие углы захвата отвала при перемещении материала вверх и меньшие углы захвата при перемещении материала вниз.

6. Механизма бокового выноса отвала. Позволяет производить вынос отвала в сторону относительно поворотного круга для увеличения боковой досягаемости, при проведении работ вокруг стационарных объектов и выполнении других операций.

7. Механизм наклона отвала. Является очень важным узлом, правильное использование обеспечивает увеличение производительности машины и предохраняет ее от повреждений. Верхняя часть отвала может быть наклонена вперед или назад относительно режущей кромки отвала. Это дает возможность установить режущую кромку в положение, обеспечивающее оптимальные условия резания и схода срезанного грунта с отвала. Наклон отвала вперед или назад изменяет глубину резания или расстояние между поверхностью грунта и отвалом по всей его длине.

8. Механизм бокового наклона передних колес. Обеспечивает боковой наклон передних колес для противодействия усилию бокового сдвига, вызванному поворотом отвала. Верхняя часть передних колес обычно наклонена в ту сторону, на которую скатывается грунт с отвала. Наклон передних колес используется для предотвращения их сдвига с намеченной колеи, сокращения радиуса поворота и уменьшения пробуксовки передних колес при работе на склонах или при выполнении поворотов.

Описание рабочих характеристик автогрейдера Катерпиллар 14М.Для описания был выбран автогрейдер компании Катерпиллар, модель 14М.

Данный выбор связан с тем, что компания Катерпиллар является одним из крупнейших мировых производителей спецтехники для строительной, горной и лестной отраслей и модель 14М на данный момент одна из самых прогрессивных в силу применения оригинальных и новаторских инженерных решений.

Двигатель: САТ С11 АСЕRT VHP

Полезная мощность (ISO 9249) при 1800 об/мин:

Основная мощность – 193 кВт (262 л.с.)

Диапазон регулирования мощности:

193 кВт – 204 кВт (262-277 л.с.)

Полная масса: 21 380 кг

Передний мост: 5 720 кг

Задний мост: 15 660 кг

Ширина отвала: 4,3 м

Рулевое управление и управление рабочими органамиВ модели 14M используется совершенно новая система рулевого управления с помощью джойстика. Угол поворота управляемых колес изменяется путем изменения угла наклона джойстика. Система фиксации удерживает джойстик на месте до тех пор, пока его не передвинет оператор. Помимо этого, чувствительность рулевого управления автоматически снижается при движении на высокой скорости. Благодаря этому увеличивается удобство и точность управления.

Функции левого джойстика. Основное предназначение левого джойстика — управление направлением движения машины и скоростью.

1 Рулевое управление: наклон джойстика влево и вправо.

2 Складывание шарнирно-сочлененной рамы: поворот джойстика влево и вправо.

3 Возврат сочлененной рамы в прямое положение: желтая кнопка для большого пальца.

4 Наклон колес: две черные кнопки для большого пальца.

5 Направление: с помощью курочного переключателя для указательного пальца переключается коробка передач на передачи переднего хода, в нейтральное положение и на передачи заднего хода.

6 Переключение передач: при помощи двух желтых кнопок для большого пальца можно повышать и понижать передачи.

7 Левый гидроцилиндр подъема отвала: для опускания джойстик переместить от себя, для подъема — на себя. Включить левый гидроцилиндр

в режим плавающего положения отвала: если переместить джойстик от себя, преодолев фиксатор, гидроцилиндр включается в режим плавающего положения отвала.

Функции правого джойстика.

Основное предназначение правого джойстика — управление тяговой рамой, поворотным кругом и отвалом.

1 Правый гидроцилиндр подъема отвала: для опускания джойстик переместить от себя, для подъема — на себя. Включить правый гидроцилиндр в режим плавающего положения отвала: если переместить джойстик от себя, преодолев фиксатор, гидроцилиндр включается в режим плавающего положения отвала.

2 Перемещение отвала вбок: наклон джойстика влево и вправо.

3 Поворот круга: поворот джойстика влево и вправо.

4 Наклон отвала в вертикальной плоскости: движение переключателя для большого пальца вперед-назад.

5 Перемещение тяговой рамы: движение переключателя для большого пальца влево-вправо.

6 Электронное управление подачей топлива: с помощью курочного переключателя для указательного пальца можно понижать и восстанавливать полную подачу топлива.

7 Блокировка/разблокировка дифференциала: желтая кнопка.

Панель управления рыхлителем.

При помощи бесступенчатого роликового переключателя можно управлять задним рыхлителем и/или передними гидроцилиндрами подъема (если имеются). Это простой и удобный тип управления.

Несущие конструкции, тяговая рама, поворотный круг, отвал

Конструкция передней рамы.

Передняя рама машины 14M изготовлена из труб из углеродистой стали. За счет использования усовершенствованной технологии производства количество сварных швов значительно уменьшено, поэтому напряжения в конструкции распределяются более равномерно.

Конструкция задней рамы.

Соединения компонентов коробчатого сечения и литые кронштейны крепления мостов помогают выдерживать скручивающие нагрузки и обеспечивают надежность и долговечность конструкции. Бампер является частью конструкции, объединяющей заднюю раму в единый жесткий узел, благодаря которому машина справляется даже с такими тяжелыми работами, как рыхление грунта и уборка снега.

Шарнирное сочленение рамы.

Большой конический роликовый подшипник, расположенный на нижнем шарнире, равномерно распределяет нагрузку. Шарнир герметизирован, чтобы предотвратить загрязнение этого важного узла.

Во время транспортировки и обслуживания машины шарнир механически блокируется стопорным пальцем, и рама фиксируется в прямом положении.

Конструкция поворотного круга.

Цельный поворотный круг из кованой стали рассчитан на высокие нагрузки, он обеспечивает надежность и долговечность всей конструкции. Передние зубья поворотного круга на дуге 240° закалены, за счет чего снижается износ и повышается надежность и долговечность конструкции.

Тяговая рама. Тяговая рама, выполненная в форме буквы А из трубчатых компонентов, обладает большой прочностью, надежностью и долговечностью.

Устанавливаемый под острым углом отвал. Длинная колесная база позволяет располагать отвал под острым углом, благодаря чему грунт будет перемещаться с меньшим сопротивлением. Это особенно полезно при работе с очень сухим материалом или связным грунтом.

Противоизносные верхние накладки тяговой рамы.

Благодаря противоизносным верхним накладкам значительно сокращается время, необходимое для регулировки положения тяговой рамы. Сняв крышки с верхней части тяговой рамы, можно быстро добавить или заменить регулировочные прокладки и противоизносные накладки. Благодаря такой конструкции снижаются затраты времени на техобслуживание и общие эксплуатационные затраты.

Сменные противоизносные вставки.

Прочные и долговечные полиамидные вставки снижают трение при вращении, за счет чего увеличивается крутящий момент поворотного круга и срок службы компонентов. Они расположены между тяговой рамой и поворотным кругом и между скользящими опорами и поворотным кругом. Между узлом крепления отвала и самим отвалом расположены сменные бронзовые накладки, рассчитанные на высокие нагрузки. Эти накладки легко заменяются, обеспечивают взаимное положение компонентов без люфта и точное профилирование грунта отвалом.

Отвал.

Благодаря оптимальному профилю и большому расстоянию до верхнего закругления отвала материал перемещается быстро и эффективно. Упрочненные

термообработкой направляющие отвала, закаленные режущие кромки и боковые накладки, а также болты большого диаметра обеспечивают высокую надежность и срок службы отвала. Гидроцилиндр бокового смещения отвала расположен слева, чтобы избежать контакта со снежным плугом.

Рабочая зона отвала.

Благодаря конструкции рычажного механизма отвала увеличена его рабочая зона, что обеспечивает особые преимущества при профилировании откосов средней высоты, а также при профилировании и расчистке траншей.

Система крепления отвала без регулировочных прокладок.

Уникальная система крепления уменьшает колебания отвала. Вертикальные и горизонтальные регулировочные болты удерживают сменные накладки в установленном положении. Благодаря этому достигается высокая точность при установке положения отвала и значительно сокращается время обслуживания.

Силовая передача

Переключение передач с электронным управлением.

Электронная система управления давлением в фрикционных муфтах (ECPC) повышает точность регулирования давления и делает переключение передач и направления движения более плавным. Это обеспечивает отличное качество переключения и увеличивает срок службы коробки передач, поскольку снижается нагрузка на шестерни.

Компенсация по нагрузке. Данная функция гарантирует неизменно высокое качество переключения передач независимо от нагрузки на отвал или на машину.

Ограничение мощности при переключении передач. Эта функция делает переключение передач и направления движения более плавным без использования педали шагового режима.

Защита от превышения максимально допустимых оборотов двигателя.

Не позволяет включить более низкую передачу, пока скорость движения не уменьшится до безопасного значения, защищая тем самым коробку передач от перегрузки и продлевая срок службы компонентов.

Задний мост модульной конструкции.

В модели 14M используется задний мост модульной конструкции с болтовым креплением, что обеспечивает простой доступ к компонентам дифференциала, снижает трудоемкость и загрязнение окружающей среды при техническом обслуживании.

Педаль шагового режима.

Не требуя больших усилий, позволяет очень точно управлять движениями машины на любой передаче и с минимальными перемещениями, что крайне важно при работе в стесненных условиях, а также при чистовом профилировании.

Гидравлические тормоза.

Многодисковые маслопогруженные рабочие тормоза оборудованы гидроприводом (1), обеспечивающим плавное и надежное торможение. Поскольку тормозами оборудованы все колеса задней тележки мостов, общая фрикционная поверхность тормозов (34 500 кв. см.) модели 14M превосходит площадь фрикционной поверхности тормозов любого другого автогрейдера (2). Такая конструкция обеспечивает высокое тормозное усилие и длительный срок службы тормозов. Удобно расположенная для доступа система индикации/компенсации износа (3) поддерживает рабочие характеристики тормозов на высоком уровне и позволяет контролировать степень износа тормозов без демонтажа узла. За счет этого сокращается время техобслуживания и увеличивается срок службы тормозов.

Стояночный тормоз.

Многодисковый маслопогруженный стояночный тормоз включающийся под воздействием пружины и отключаемый гидроприводом, прост в обслуживании. Высокая герметичность конструкции обеспечивает высокий срок службы и сокращает объем технического обслуживания.

Передний мост. Узел колесных подшипников Caterpillar® герметизирован и надежно защищен от грязи, смазывается маловязким маслом (1). Такая конструкция не требует большого объема техобслуживания. Цапфа колеса опирается на два двойных конических роликовых подшипника (2). В конструкции с вращающейся цапфой конический подшипник большего диаметра расположен с наружной стороны узла, где нагрузка больше, за счет чего срок службы подшипника увеличивается.

Переключение передач.

Восемь передач переднего и шесть передач заднего хода дают оператору возможность работать в широком диапазоне скоростей движения. Благодаря удачно подобранным передаточным числам обеспечивается оптимальная производительность при выполнении любых земляных работ.Программируемое автоматическое переключение передач.

С помощью Cat Messenger (бортовой компьютер) можно легко установить различные параметры переключения передач в зависимости от конкретных условий работы: переключение передач происходит в оптимальные моменты автоматически и оператор может сконцентрироваться на работе, за счет чего упрощается процесс управления, повышается безопасность работ и производительность.

Гидравлическая системаВ 14M используется электрогидравлическая система. Благодаря этой системе удалось улучшить управление машиной и рабочими орудиями. Усовершенствованная система управления с помощью джойстиков обеспечивает отличную точность и предсказуемость движений гидравлического оборудования.

Плавающее положение отвала.

Функция плавающего положения отвала реализуется гидрораспределителем подъема и позволяет отвалу двигаться свободно под воздействием собственного веса. Если оба цилиндра находятся в режиме плавающего положения, во время уборки снега отвал будет следовать контуру дороги. Если в этом режиме находится только один цилиндр, то передняя часть отвала следует рельефу жесткой поверхности, а оператор с помощью другого цилиндра регулирует наклон отвала.

Шланг Cat® XT™.

Благодаря использованию шлангов Caterpillar обеспечивается высокое давление в гидросистеме и снижается время простоев машины из-за неисправностей. Шланги проложены так, что риск их повреждения минимален. Хомуты крепления предотвращают трение шлангов о детали машины и чрезмерную вибрацию.

Независимая подача масла.

Использование больших раздельных линий подачи масла в гидросистеме препятствует попаданию грязи из одного контура в другой, а также обеспечивает достаточное охлаждение, благодаря чему система не перегревается и увеличивается срок службы компонентов.

Гидросистема с регулированием мощности в зависимости от нагрузки (пропорциональный приоритетный клапан компенсации давления, PPPC).

Использующаяся в модели 14M проверенная долговременной эксплуатацией система регулирования производительности в зависимости от нагрузки, а также электрогидравлические пропорциональные приоритетные клапаны компенсации давления подают различное количество масла в штоковую и поршневую полости цилиндра (гидроцилиндр подъема отвала: красный - 40 л/мин, синий - 24 л/мин).

Таким образом достигается достаточная скорость втягивания и выдвижения штока каждого цилиндра, а реакция машины на действия оператора при движении рабочего органа предсказуема и неизменна.

Регулируемая производительность гидросистемы.

Масло в гидросистеме подается пропорционально ко всем работающим органам одновременно, чтобы при изменении оборотов двигателя скорость движения орудий почти не изменялась. Если потребность превышает возможности насосов, скорость всех цилиндров снижается пропорционально. В результате повышается производительность при выполнении всех видов работ.

Отключение гидравлического оборудования.

При помощи обычного переключателя, расположенного в кабине, можно отключить все функции гидросистемы, кроме рулевого управления. Эта функция особенно полезна при движении машины по дороге.

Дополнительные возможностиИспользование различного рабочего оборудования

Отвалы, устанавливаемые по заказу.

Выбор отвала длиной 4,3 м либо 4,9 м. Также есть возможность устанавливать дополнительные сегменты на отвал (справа и слева), за счет чего увеличивается его универсальность.

Узлы, монтируемые спереди.

Для модели 14M при необходимости устанавливается толкающая плита или противовес передней навески. Передние подъемные гидроцилиндры рабочих органов Caterpillar могут быть установлены вместе с бульдозерным отвалом или кирковщиком передней навески.

Рыхлитель.

Рыхлитель внедряется в плотный грунт и рыхлит его, в результате грунт затем легко сдвигается отвалом. У рыхлителя три зуба, а при необходимости можно добавить еще четыре.

Автоматическая система смазки.

Автоматическая система смазки Lincoln Automatic Lubrication System подает надлежащее количество пластичной смазки на рабочие поверхности, благодаря чему срок службы компонентов значительно увеличивается. С открытых сторон штифтов и втулок вытесняется грязь, благодаря чему эти важные компоненты защищаются от повреждения.

Воздушный компрессор.

Воздушный компрессор — бортовая пневматическая система, позволяющая удалять сжатым воздухом грязь из машины и подключать пневмоинструмент.

Система определения наличия оператора.

Эта система поддерживает стояночный тормоз во включенном состоянии, а гидравлические орудия — в выключенном, пока оператор не сядет на сиденье, а машина не будет готова к безопасной работе.

Система вспомогательного рулевого управления.

Когда давление в контуре рулевого управления падает, стандартная система вспомогательного рулевого управления автоматически включает электрический гидронасос, позволяя оператору довести машину до места остановки.

Рулевое управление, зависящее от скорости.

Электронная система рулевого управления автоматически и бесступенчато изменяет соотношение между углом наклона джойстика и углом поворота управляемых колес, причем при увеличении скорости движения чувствительность рулевого управления снижается.

Камера заднего вида.

Система заднего вида Work Area Vision System (WAVS) увеличивает зону обзора оператора. Кабина оборудуется жидкокристаллическим монитором 178 мм. Эта надежная видеокамера рассчитана на тяжелые условия эксплуатации. Она расширяет зону обзора оператора, благодаря чему повышается его производительность.

Световые приборы с газоразрядными лампами (HID).

Вместо стандартных световых приборов с галогенными лампами могут быть установлены световые приборы с газоразрядными лампами (HID). Они в четыре раза ярче, за счет чего улучшается обзорность и безопасность движения в ночное время.

Расчет производительности1) Согласно учебнику «Дорожные машины. Машины для земляных работ» Алексеева Т.В. производительность автогрейдера зависит от его основных размеров: размера ножа, мощности двигателя, тягового усилия а также от условий его работы (характера грунта, технологи работ и т.д.)

Производительность автогрейдера выражается в объеме вырезанного и перемещенного грунта за единицу времени, в километрах профилированной дороги или в квадратных метрах спланированной площади.

Рассмотрим расчет производительности при возведении земляного полотна дороги высотой до 0,75м. В данном случае производительность определяется по формуле:

- длина участка в км,

- площадь сечения насыпи в ,

- коэффициент использования рабочего времени (обычно )

- число проходов в одном направлении при зарезании, перемещении, отделочных работах.

- скорости, соответствующие этим проходам, в км/ч, определяются с помощью тяговой характеристики автогрейдера.

- продолжительность одного поворота в конце участка,

Число проходов соответственно при перемещении и зарезании:

Где - коэффициент перекрытия проходов при копании, равный 1,7.

- сечение стружки в плотном теле, (большее значение для прицепных грейдеров).

- средняя потребная длина перемещения в м.

- величина перемещения грунта за один проход (при длине ножа 3,66м, угле захвата , ).

- коэффициент перекрытия проходов при перемещении, равный 1,15.

При высоте насыпи более 0,75м количество проходов для перемещения увеличивается до 20%.

При разработке коротких участков (менее 0,5км) нормы производительности снижаются на соответствующий коэффициент.2) Согласно справочника Катерпиллар «Эксплуатационные характеристики»:

Т.к. области применения грейдеров различны рабочая нагрузка и производительность может рассчитываться различными способами. Один из способов расчета производительности основывается на площади обрабатываемого отвалом участка.

Где - производительность, определяемая как обрабатываемый участок в час ().

- рабочая (эксплуатационная) скорость (). Зависит от области применения: - эффективная длинна отвала (м). Эффективная длина отвала является шириной перемещаемого отвалом материала и имеет обратную зависимость от угла захвата (при увеличении угла захвата, эффективная длина уменьшается).

- ширина наложения (м). Обычно составляет 0,6м. Наложение происходит при обратном проходе для предотвращения попадания колес на валки материала, перемещенного при предыдущем проходе.

- эффективность труда. Зависит от условий труда, уровня подготовки оператора и т.д. Обычно лежит в диапазоне от 0,70 до 0,85,однако для более точного определения эффективности труда следует принять во внимание действительные условия эксплуатации. В качестве примера для данного метода возьмем следующие условия:

Автогрейдер 14М с отвалом 4,3м выполняет работы по содержанию городской дороги. Средняя скорость машины 13 км/ч при угле захвата отвала 60 градусов.

Ввиду увеличенной длины проходов при выполнении работ по содержанию дорог (и соответственно меньшему числу необходимых разворотов) выбран более высокий коэффициент эффективности труда 0,9.

Производительность:

Список используемых источников

Дорожные машины. Машины для земляных работ. Изд. 3-е переработ. и доп. М., «Машиностроение», 1972, стр. 504. Авт. Алексеева Т.В., Артемьев К.А., Бромберг А.А.
Автогрейдер 14М, брошюра, HRHG3582 (01/2007)
Руководство по применению автогрейдеров серии Н, Криг Э., Хесс Д., Катерпиллар
Эксплуатационные характеристики изд. 31, справочник, Катерпиллар

nashaucheba.ru