Общее устройство рыхлителя

метки: Рыхлитель, Рыхление, Оборудование, Грунт, Машин, Трактор, Скальный, Двигатель

Назначение, общее устройство и принцип работы рыхлителя

1.1 Назначение рыхлителя

подготовительные

Трактор Т-170 — гусеничный, промышленный, общего назначения, с гидромеханической или механической трансмиссией. Т-170 — собирательное обозначение семейства промышленных гусеничных тракторов тягового класса 10 общего и специального назначения, предназначенных для эксплуатации во всех климатических зонах. Тракторы Т-170 с этой целью выпускаются во множестве (около 80) различных модификаций и комплектаций.

Применяемый на тракторах Т-170 двигатель Д180 при увеличенной до 180 л. с. мощности и повышенном до 25% запасе крутящего момента повысил эффективность использования землеройных агрегатов. Три ступени мощности модификаций двигателя также способствуют рациональному применению его.

Возможность работы двигателя трактора Т-170 на различных видах топлива (дизельное, керосин, газоконденсат) делают трактор и агрегаты на его базе весьма эффективными в различных регионах. Двигатель в зависимости от условий эксплуатации может комплектоваться различными системами пуска: электростартерной и карбюраторным пусковым двигателем. Предусмотрена возможность комплектации трактора Т-170 предпусковым подогревателем и другими средствами облегчения пуска, что позволяет эксплуатировать двигатель в климатических зонах с температурой воздуха до минус 50 °C.

Каркасная кабина трактора Т-170 установлена на виброизолированной платформе, имеет современный дизайн. Большая площадь остекления, удобное расположение органов управления, подрессоренное, регулируемое по весу и росту оператора, сиденье, отопитель калориферного типа, солнцезащитные шторки и др. обеспечивают повышенную комфортность при работе. На изготовленной в травмобезопасном исполнении панели приборов установлены указатели и сигнализаторы, позволяющие оператору контролировать работу всех основных систем трактора. Защитный каркас кабины (ROPS-FOPS) защищает оператора при опрокидывании и от падающих предметов. По заказу потребителя кабина трактора Т-170 может быть оснащена кондиционером.

Трактор Т-170 обладает раздельно-агрегатной гидравлической системой с насосом шестеренного типа. Гидросистема конфигурируется в зависимости от устанавливаемого навесного оборудования. Основной гидронасос шестеренного типа НШ-100 установлен на двигатель и приводится от его шестерен распределения. Полнопоточный фильтр с фильтрующими элементами «Реготмас» имеет тонкость очистки 25 мкм и установлен на трассе слива.

Телекоммуникации, телекоммуникационные сети различного типа, ...

... FDDI, Token Ring, позволяющих быстро и эффективно объединять компьютеры различных типов. Тенденция сближения различных типов сетей характерна не только для локальных и глобальных компьютерных ... Система технических средств, с помощью которой осуществляется телекоммуникация, называется сетью телекоммуникаций. Сами же технические средства телекоммуникаций это оборудование и машины, которые используются ...

Рыхлители

Рыхлители

Рыхлитель это сменное навесное оборудование к гусеничному трактору или мощному колесному трактору. Рыхлители обычно выполняют на базе той же машины, что и бульдозеры. Иногда на одну и ту же базовую машину трактор навешивают как бульдозерный отвал, так и рыхлительное оборудование. Тогда такая машина называется бульдозер-рыхлитель. Рыхлительное оборудование во многих случаях навешивается также на тягачи и автогрейдеры. Конструктивные отличия рыхлителей определяются тяговым классом и ходовым устройством базового трактора, назначением рыхлителя, видом его навесного устройства и способом установки, числом зубьев и способом их крепления. Различают рыхлители на базе тракторов класса 3, 4, 10, 15, 25 и 35 тс (ГОСТ 7425−71).

Тяговый класс трактора является основным параметром, определяющим величину максимального заглубления зубьев в грунт, число зубьев, ширину режущей кромки наконечника, наименьшее расстояние от нижней точки рабочей балки до опорной поверхности, расстояние от наконечника до оси ведущей звездочки трактора, а также ресурс рыхлителей до первого капитального ремонта.

1.2 Общее устройство рыхлителя

Рыхлитель состоит из рамы, тяги, балки, зубьев с наконечниками, гидроцилиндров, буферного устройства и флюгеров. Сварная рама коробчатого сечения является нижним звеном четырехзвенника рыхлителя, а сварная тяга — его верхним звеном. Балка также является звеном, на котором крепятся флюгеры с тремя зубьями, имеющими сменные наконечники.

Рабочим оборудованием рыхлителя является зуб, состоящий из стойки с посадочным хвостовиком, наконечника, защитной накладки и элементов крепления — стопоров. В ряде случаев для повышения производительности при рыхлении пластичномерзлых грунтов и трещиноватых скальных пород на зубьях устанавливают уширители. Помимо рыхлителей на строительной площадке могут понадобиться экскаваторы.

Рисунок 1 — Рабочий орган рыхлителя: 1 — стойка; 2 — защитная накладка; 3 — элементы крепления; 4 — наконечник

Стойка является несущим, наиболее нагруженным элементом зуба, на котором крепятся его детали. При разработке плотных связных и слабых трещиноватых скальных грунтов и при большом заглублении наконечника рыхлителя стойки частично участвуют в разрушении грунта, производя дополнительное рыхление. Для современных рыхлителей характерны в основном стойки трех типов: изогнутые, прямые и с незначительным изгибом. Рыхление стойками изогнутой формы осуществляется с меньшими усилиями, чем прямыми, однако при рыхлении средних и крепких трещиноватых скальных пород и мерзлых грунтов выломленные глыбы могут заклиниваться между стойкой и рамой рыхлителя, что ведет к значительному повышению сопротивления рыхлению. Иногда применяют стойки с незначительным изгибом. Как показали исследования, они наиболее эффективны при разработке скальных грунтов средней крепости.

Стойка 1 является несущим, наиболее нагруженным элементом зуба, на котором крепятся его детали 3. Для современных рыхлителей характерны в основном стойки трех типов: изогнутые, прямые и с незначительным изгибом. Рыхление стойками изогнутой формы осуществляется с меньшими усилиями, чем прямыми.

Бульдозер рыхлитель

... управления, а рабочее оборудование бульдозера проверяется на прочность. Для расчета отдельных частей навесного оборудования бульдозера на прочность необходимо ... ён графоаналитическим способом. Параметры рыхлителя Для снижения сопротивления при работе толщины стоек- зубьев должны быть минимальными – ... 3 = Gпр · f2 , (кг) f 2 – коэффициент трения грунта о грунт (0.8-1.0) W 3 = 1960 · 0.8 = 1568 (кг) W ...

Однако при рыхлении изогнутыми стойками средних и тяжелых трещиноватых скальных и мерзлых грунтов выломленные глыбы могут заклиниваться между стойкой и рамой рыхлителя, что ведет к значительному повышению сопротивления грунта рыхлению. Стойки с незначительным изгибом наиболее эффективны при разработке скальных грунтов средней прочности. Для предотвращения износа передней рабочей грани стойки используются съемные износостойкие стальные пластины — защитные накладки, установленные на рабочей поверхности стойки.

Наконечники 4 являются сменной частью зуба, обеспечивающей непосредственное отделение грунта от массива и его разрушение. В ряде случаев для повышения производительности при рыхлении пластично-мерзлых грунтов и трещиноватых скальных пород на зубьях устанавливают уширители. Конструктивно уширители выполняют либо в виде расширяющихся в стороны от режущей кромки зуба клиновидных пластин, жестко или шарнирно смонтированных на стойке зуба, либо в виде двух стержней, выступающих по бокам стойки. У рыхлителя ДП-9С зубья закреплены в литых флюгерах, которые в свою очередь, при помощи вертикальной оси закреплены в рабочей балке.

Рыхлительное оборудование в однозубом и многозубом исполнениях (рисунок 1) состоит из унифицированных опорных кронштейнов, нижней тяги, гидроцилиндров подъема-опускания и регулировки угла рыхления. Рабочая балка однозубой модификации имеет одно центральное отверстие для установки зуба увеличенного, наибольшего заглубления. В зубе предусмотрены четыре отверстия с шагом 0,23 м, что допускает регулировку максимального заглубления зуба в широких пределах. Перестановка стойки в одно из отверстий производится с использованием механизма, управляемого из кабины машиниста. Литые защитные накладки зуба унифицированы для обеих модификаций рыхлительного оборудования.

Рисунок 2 — Рыхлительное оборудование: б — рыхлительное оборудование; 4 — опорный кронштейн; 5 — гидроцилиндр подъема-опускания рыхлителя; 6 — гидроцилиндр изменения угла рыхления; 7 — рабочая балка; 8 — буферное устройство; 9 — зуб; 10 — защитная накладка; 11 — наконечник; 12 — механизм перестановки стойки зуба; 13 — нижняя тяга

Установка рабочих органов рыхлителя в рабочее и транспортное положения осуществляется гидроцилиндрами, приводимыми от гидросистемы трактора.

Рисунок 3 — Гидроцилиндр подъема и опускания рыхлителя: 7-кольцо защитное; 2-кольцо; 3-клапан; 4-корпус; 5-крышка; 6-комплект уплотнении; 7-чистик; 8-скребок; 9-болт; 10-втулка; 11-шток; 12-регулировочная шайба; 13-подшипник; 14-стопорное кольцо;

Гидросистема рыхлителя присоединяется к гидросистеме трактора, состоит из двух гидроцилиндров подъема-опускания, гидроцилиндра изменения вылета зуба и гидролиний (трубы, рукава, соединения) и предназначена для управления рабочим органом рыхлителя. Гидроцилиндры рыхлителя и изменения вылета зуба двухстороннего действия, поршневые, с односторонним штоком. Рабочая балка — звено рыхлительного оборудования для крепления зуба.

Рисунок 4 — Общий вид рыхлителя; 1 — зуб рыхлителя, 2 — рама рыхлителя, 3 — базовая машина

1.3 Принцип работы

Работа рыхлителя заключается в рыхлении грунта перед работой бульдозером. При этом на наиболее распространенных площадках (до 50 м), как правило, используют челночную технологию, когда рыхление совершается на переднем ходу, затем на заднем ходу проводится откат и снова начинается рыхление, т. е. рабочий цикл рыхлителя аналогичен рабочему циклу бульдозера.

Менее распространена технология, при которой рыхление совершается постоянно на переднем ходу с разворотами или при движении по периметру площадки. Дистанции рабочих ходов при этом эквивалентны дистанциям бульдозера. Для рыхления, особенно при заглублении рыхлителя в грунт, необходимо большое усилие заглубления, с этой целью желательно рабочее оборудование максимально приблизить к центру тяжести агрегата. Это целесообразно также для уменьшения перемещения центра тяжести при навешивании различных видов оборудования. Для выполнения этого требования стремятся ликвидировать свисание узлов трактора за обвод гусениц, а рыхлитель крепить непосредственно на стенке заднего моста трактора.

Рисунок 5 — Рабочий цикл рыхлителя;

Рабочий цикл рыхлителя начинается с момента движения вперед (1) заглубленного в грунт зуба. Рабочим ходом (II) считается операция рыхления дна траншеи или котлована от начала до конца. При остановке (III) включают задний ход и выглубляют рыхлитель. Движение машины назад называют холостым ходом (IV).

Затем следует остановка для переключения передач и заглубления рабочего органа (V ). При рыхлении рабочий цикл повторяют по параллельно смещенной траектории. Часто рыхление совмещают с уборкой отделенного от земляного массива грунта бульдозером.

В этом случае после окончания рыхления разрабатывают грунт бульдозером по рассмотренному циклу (операции VI, VII, VIII, IX, X), причем в зависимости от глубины разрыхленного слоя может быть целесообразна уборка материала не одним, а несколькими рабочими циклами бульдозера. Так образуется рабочий цикл рыхлителя.

2. Техническая характеристика трактора Т-170

Для работы в разнообразных климатических зонах были спроектированы гусеничные тракторы тягового класса 10, которые получили название Т-170, отличающую всю их модельную линейку. Применять эти тракторы можно в разных сферах, во многом благодаря тому, что было выпущено около 80 его моделей разных модификаций и комплектаций.

Знаменитый трактор Т-170 выпускается машиностроительной компанией, расположенной в СНГ и ставшей одной из наиболее крупных и масштабных. Там же выпускаются двигатели к этим тракторам, а опытные работники, в том числе и прекрасные инженеры, готовы решить задачи конструирования, испытания и запуска в серийное производство новой техники [13, «https:// «].

Рисунок 6 — Габаритные размеры базовой машины

Основные характеристики трактора Т-170

Таблица 1 — Технические характеристики трактора Т-170 (Т170)

Тип трансмиссии	M
Объем отвала, м	;
Максимальная глубина рыхления, мм	;
Габаритные размеры длина ширина высота	4600 2480 3180
Колея, мм
База, мм
Масса конструкционная, кг
Двигатель	Д180.111−1 (Д-160.11)
Мощность двигателя, эксплуатационная, кВт (л. с.)	125 (170)
Удельный расход топлива, г/кВт*ч (г/л. с. ч.)	218 (160)
Удельное давление на грунт, МПа	0,076

Двигатель.

На Т-170 используют 2 модели двигателей: это Д-160.11 и его модификация Д-180.111−1, имеющая увеличенную мощность (180 л. с.) и повышенный на 25% запас крутящего момента. Такие преобразования качественно улучшили работу землеройных машин. Двигатель имеет 3 ступени мощности, также способен работать на разных видах топлива: дизельное, керосин, газоконденсат. Все это делает возможным подбор оптимального сочетания характеристик для работы в разных регионах и климатических зонах.

Несущая система.

Имеет рамную конструкцию, с повышенной жесткостью корпуса за счет боковых фрикционов. Несущая система Рамная. Боковые фрикционы корпуса повышают жесткость. Лонжероны имеют коробчатое сечение, к ним приварены бампер и коробка балансирной балки. В болотноходной версии трактора лонжероны удлинены.

Трансмиссия.

Сцепление постоянно замкнутое, сухого трения. Трактор оснащен четырехвальной коробкой передач с шестернями постоянного зацепления и восемью передними скоростями, четырьмя задними.

Ходовая система.

Является тележечной, с полужесткой трехточечной подвеской тележек. Такой вид подвески является наиболее эффективным для данной модели. Стандартная комплектация оснащена ходовой частью с пятикатковыми тележками, объединяющая весь тяговый класс 10. В болотистой местности можно снизить давление на грунт, установив семикатковые тележки и башмаки с шириной 900 мм. Габаритные размеры и масса трактора т-170.

Любые модификация и комплектации трактора Т-170 позволяют осуществить железнодорожную перевозку. Базовая модель имеет следующие габариты: длина 4210 мм, ширина 2480 мм, высота 3250 мм, ширина колеи 1880 мм и базы 2880 мм. Масса составляет 14 100−16 760 кг.

Одной из главных сфер применения трактора стало сельское хозяйство, ведь трактор выполняет многие работы: пашет, культивирует, убирает зерновые и т. д. Кроме этого, он широко применяется и при строительных, дорожных и снегоуборочных работах, используется в качестве погрузчика.

Компания «ЧЗТС» поставляет тракторы Т-170 различной модификации: Т-170М1.01, Т-170М1. Е01.

3. Расчет основных параметров рыхлителя (трехзубого)

Рыхлители предназначены для разработки плотных и мерзлых грунтов, разрушения корней, для взламывания старых дорожных покрытий при ремонте дорог. Рыхлители используются также при разработке каменных карьеров и в горнорудной промышленности. Рыхлители обычно используют в комплекте с бульдозерами, скреперами, экскаваторами. Применение рыхлителей на разработке тяжелых грунтов (3−5 категорий) увеличивает производительность работающих с ними машин в 3−5 раз.

Рыхлители выпускаются двух типов: навесные и прицепные.

В зависимости от назначения рыхлителя и вида выполняемых работ число зубьев, устанавливаемых на рыхлитель, может быть от одного до пяти. Например, для рыхления мерзлых грунтов рекомендуется применять однозубые рыхлители. Поэтому зубья рыхлительной навески должно быть съемными для возможности регулирования их числа в зависимости от условий работы. Стойки зубьев рыхлителей выполняют прямыми, изогнутыми и с незначительным изгибом и обычно снабжены съемными наконечниками, которые изготавливаются из марганцовистой стали. Наконечники имеют угол заострения 20−30 градусов. Обычно стойки имеют прямоугольное поперечное сечение толщиной 60−100 мм. Длина стоек на 100−300 мм больше максимальной глубины рыхления h _max для обеспечения прохода нижней балки рамы рыхлителя над разрыхляемым материалом. Для изменения глубины рыхления hр, конструкция крепления стоек позволяет изменять их положение ми высоте.

Главным параметром при расчете рыхлителей является тяговое усилие базового трактора (тягача), которое определяется по формуле:

(1.1)

где — коэффициент сцепления гусениц с грунтом, который равен 0,5

— сцепной вес рыхлителя, который определяется по формуле:

(1.2)

где — вес базового трактора, который равен:

(1.3)

где — масса базового трактора равен 15 000 кг., который дан в технической характеристике (таблице 11).

— ускорение свободного падения, который равен 9,81м/с ²

Основными параметрами являются:

Глубина рыхления =0,6 м, которая принимается в зависимости от тягового усилия базового трактора.

Ширина рыхлительного зуба, принимается в зависимости от глубины рыхления:

(1.4)

где — глубина рыхления, который равен 0,4 м

Расстояние от нижней точки навески до поверхности грунта (принимается из условия прохождения больших кусков грунта под навеской)

а) для рыхления с тяговым усилием до 150кН, определяется:

(1.5)

б) для рыхления с тяговым усилием свыше 150кН, определяется:

(1.6)

так как тяговое усилие (формула 1.1) ниже 150кН, рассчитывается по формуле (1.6)

Расстояние от наконечника зуба до гусениц (принимается из условия прохождения больших кусков грунта)

(1.7)

где — глубина рыхления, который равен 0,4 м

4. Тяговый расчет рыхлителя

Тяговый расчет дорожно-строительных машин, в том числе и рыхли гелей, включает в себя: определение отдельных сопротивлений W ₁ -W_n , действующих на машину; определение суммарной силы сопротивления УW.

В процессе рыхления, на зуб действует сила сопротивления R, которая раскладывается на касательную составляющую сопротивления рыхлению Р _k , нормальную составляющую силу сопротивления рыхлению Р_н .

Рисунок 7 — Схема сил действующих на зуб

Касательная составляющая силы сопротивления рыхлению определяется по формуле

(1.8)

где — удельное сопротивление грунта рыхлению равна 0,5МПа, принимается в зависимости от типа грунта (принимаю условно (песок), т.к. не знаю с каким грунтом будет работать данный рыхлитель)

— ширина зуба (формула 1.4), м,

— глубина рыхления, который равен 0,6 м

— число зубьев (по исходным данным данный рыхлитель трехзубый)

Нормальная составляющая сил сопротивления грунта рыхлению определяется в зависимости от касательной составляющей

(1.9)

Тогда сила сопротивления рыхлению записывается так:

(1.10)

Сумма всех сил сопротивления при работе рыхлителя записывается

(1.11)

где =R — сила сопротивления грунта рыхлению (формула 1.10) — сила сопротивления передвижению рыхлителя, которая определяется

(1.12)

где — сцепной вес рыхлителя (формула 1.2) — коэффициент сопротивления движению рыхлителю (таблица 1) — значение уклона местности (таблица 1).

Условие нормальной работы рыхлителя записывается

(1.13), условие выполняется

5. Производительность рыхлителя

Под производительностью машины понимают количество продукции, производимое машиной в единицу времени. Производительность является комплексным показателем рационального применения машин и зависит от тягово-скоростных свойств, использования рабочего оборудования, показателей надежности, технологии рабочего процесса и эргономических свойств. В зависимости от периодичности выполнения операций строительные машины могут быть цикличного или непрерывного действия. Производительность для них определяется по-разному. У машин цикличного действия рабочее оборудование взаимодействует со средой только часть цикла, остальная часть цикла затрачивается на транспортировку, разгрузку, маневрирование и холостой ход. У машин непрерывного действия рабочее оборудование непрерывно взаимодействует со средой.

Производительность машин в значительной мере зависит от технологии выполняемых работ и выбранного режима работы. При выборе технологии строительного производства предпочтение отдается операциям, сокращающим продолжительность времени работы машины с недогрузкой или перегрузкой двигателя, а также рациональным схемам производства работ. Для снижения доли ручного труда и повышения производительности предусматривается совершенствование конструкций рабочих органов машин.

Производительность и техническое состояние машины определяется квалификацией обслуживающего персонала. Это требует систематической подготовки и переподготовки рабочих-механизаторов для повышения технической грамотности и совершенствования практических навыков, а также автоматизации управления технологическими процессами.

Рыхлители разрыхляют грунт заглубленными в него зубьями тяговым усилием перемещающегося на рабочей скорости трактора. Для работы в плотных грунтах выгоднее использовать однозубые рыхлители с жестким креплением зуба на поперечной балке, которые по сравнению с многозубыми рыхлителями реализуют большие усилия на одном зубе. При разработке слоистых горных пород и мерзлых грунтов, а также рыхления корки мерзлого грунта на зубья рабочих органов устанавливают ушнритс-ли. благодаря чему увеличивается ширина рыхления за каждый проход и повышается производительность машины. Первое решение позволяет выбирать рациональный угол резания в зависимости от категории разрабатываемых грунтов, а также сокращает время внедрения наконечников в прочные грунты. Изменением вылета зуба можно обеспечить оптимальный режим рыхления и сократить за счет этого число проходок при послойном рыхлении грунта.

Повысить производительность рыхлителя и улучшить его тягово-сцепные свойства можно за счет рационального выбора направления рабочего движения, отдавая предпочтение движению под уклон, резервирования части неубранного после предшествующих проходок грунта или породы слоем 5.7 см, удаления снежного покрова перед разрыхлением мерзлых грунтов для улучшении сцепления движителя, совместной работы с тракторами-толкачами. В последнем случае энергозатраты на разрыхление грунта увеличиваются примерно в два раза, а производительность повышается в три-четыре раза.

Расчет производительности рыхлителя:

Производительность рыхлителей определяется по формуле:

(1.14)

где L — длина участка рыхления, м (условно 200м) — глубина рыхления, который равен 0,4 м

• время обслуживания цикла равен 60с (таблица 10)
• скорость при рабочем ходе (условно 0,3м/с) — время на повороты и переключение передач, с;

n — число проходов по одному следу (условно 1)

• ширина захвата рыхления, м определяется по формуле:

(1.15)

• число зубьев (по исходным данным данный рыхлитель трехзубый)
• ширина рыхлительного зуба (формула 1.4)
• расстояние между рыхлительными зубьями принимается равной 1 м (таблица 10)

6. Расчет и подбор гидроцилиндров

На рабочее оборудование рыхлителя действуют следующие силы: сила тяжести оборудования, Gоб, горизонтальная и вертикальная составляющие силы сопротивлению копанию Рг и Рв соответственно, усилие подьема на штоки гидроцилиндра Т.

Рисунок 8 — Схема усилия подъёма рыхлительного оборудования.

1) Сила тяжести рыхлительного оборудования определяется по формуле

(1.16)

где

— масса рыхлительного оборудования, ;

— ускорение свободного падения,

. (1.17)

2) Горизонтальная составляющая силы сопротивления копанию определяется по формуле

(1.18)

где — тяговое усилие базового трактора

Рг=0,8*103 005=82404 Н

3) Вертикальная составляющая силы сопротивления копанию определяется по формуле:

(1.19)

где б — номинальный угол рыхления б=45

Рв= 82 404* tg 45=82 404 H

4) Для определения усилия на штоке гидроцилиндра составим уравнение моментов относительно точки (рисунок 7).

;

;

(1.20)

Pг*А+ Gсц. р*В — Gоб*С-Рв*D=0

Gсц. р= (Gоб*С + Рв*D-Pг*А) /B

где A, B, C, D — плечи

Определив усилия на штоке гидроцилиндра С подбираем стандартный гидроцилиндры