Министерство образования и наук

Российской Федерации

Саратовский государственный технический Университет

Кафедра: «Подъёмно-строительные и дорожно-монтажные машины и оборудование»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по Рабочие процессы СДМ

по теме: «Расчет параметров резания автогрейдера и определение параметров виброплиты»

Выполнил: студент гр. ПСМ-31

Ефимов А.В.

Проверил: Куприянов М.В.

Саратов 2010 г.

Содержание

I. Расчет параметров резания автогрейдера

II. Определение параметров виброплиты

2.1 Назначение

2.2 Классификация

2.3 Устройство и процесс работы виброплиты

2.4 Выбор партатипа

2.5 Расчет параметров виброплиты

Список литературы

I. Расчет параметров резания автогрейдера

Данные для расчета:

М=13т Масса автогрейдера;

G=Mg=12*9,8=117,6кН;

L=5,3м Колёсная база автогрейдера;

l=1,4м и b=0,84м расстояние до реакций опоры;

Kc=0,58; n=0,45; m=-0,35 Коэффициенты отклонения реакций на ноже;

f=0,1 коэффициент трения на ноже;

э=0,6 отношение нагрузки относительно мостов, экстремальное значение сцепного веса;

Значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx при соответствующем значении коэффициента положения центра тяжести C2:

Kx	0,2	0,4	0,6	0,8	1	0,83	0,58	0,28	0
C2	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9

Производим расчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,1 и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=0,2.

Расчетная схема автогрейдера.

1. Находим продольную реакцию на ноже.

2. Находим суммарную реакцию грунта на задний мост автогрейдера со стороны грунта по формуле:

3.

4. Вертикальная реакция грунта определим по формуле:

5. Горизонтальная реакция грунта определим по формуле

6. Сила сопротивления перемещения автогрейдера:

7.

8. Вычисляем разницу

Если оставляем полученное значение, если

то рассчитываем и подставляем это значение, производим перерасчет со 2ого пункта до тех пор, пока разница не достигнет .

9.

2’. Находим суммарную реакцию грунта на задний мост автогрейдера со стороны грунта

3’.

4’. Вертикальная реакция грунта определим по формуле:

5’ Горизонтальная реакция грунта определим по формуле

6’. Сила сопротивления перемещения автогрейдера:

7’.

8’. Вычисляем разницу

Если оставляем полученное значение, если

то рассчитываем и подставляем это значение, производим перерасчет со 2ого пункта до тех пор, пока разница не достигнет .

Определяем боковые составляющие суммарных сил сцепления (1 алгоритм)

10.

11.

Определяем значение сцепного веса для переднего моста.

12.

При решение по первому алгоритму,

При решение по второму алгоритму,

Второй алгоритм:

1.

2.

3. Вычисляем разницу

Если оставляем полученное значение, если

то рассчитываем и подставляем это значение, производим перерасчет с 1ого пункта до тех пор, пока разница не достигнет

4.

Для облегчения расчетов воспользуемся программой MS Excel. Полученные данные сведём в таблицу.

Kx=	0,2		Kx=	0,2
C2=	0,1		C2=	0,1
Rx=	7,301835	кН	Rx=	3,724652	кН
z2=	11,07194	кН	z2=	11,40902	кН
P2=	6,643165	кН	P2=	6,845414	кН
y2=	0,28084	кН	y2=	0,143256	кН
x2=	6,649099	кН	x2=	6,846913	кН
F=	10,584	кН	F=	10,584	кН
Rx'=	-3,9349	кН	Rx'=	-3,73709	кН
[Rx-Rx']	3,366934	кН	[Rx-Rx']	-0,01243	кН
Rx"=	3,724652	кН	Rx"=	-3,05875	кН
			y1=	1,532838	кН
			z1=	104,8873	кН
			Q1=	0,014614	кН

Производим расчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,2 и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=0,4.

Kx=	0,4		Kx=	0,4		Kx=	0,4		Kx=	0,4
C2=	0,2		C2=	0,2		C2=	0,2		C2=	0,2
Rx=	14,29306	кН	Rx=	17,8451	кН	Rx=	4,997763	кН	Rx=	4,475042	кН
z2=	22,17315	кН	z2=	21,83844	кН	z2=	23,04906	кН	z2=	23,09831	кН
P2=	13,30389	кН	P2=	13,10307	кН	P2=	13,82943	кН	P2=	13,85899	кН
y2=	0,549733	кН	y2=	0,68635	кН	y2=	0,192222	кН	y2=	0,172117	кН
x2=	13,31525	кН	x2=	13,12103	кН	x2=	13,83077	кН	x2=	13,86006	кН
F=	9,408	кН	F=	9,408	кН	F=	9,408	кН	F=	9,408	кН
Rx'=	3,907245	кН	Rx'=	3,713029	кН	Rx'=	4,42277	кН	Rx'=	4,452057	кН
[Rx-Rx']	10,38581	кН	[Rx-Rx']	14,13207	кН	[Rx-Rx']	0,574993	кН	[Rx-Rx']	0,022985	кН
Rx"=	17,8451	кН	Rx"=	4,997763	кН	Rx"=	4,475042	кН	Rx"=	4,454146	кН
									y1=	1,841652	кН
									z1=	92,93542	кН

Производим расчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,3 и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=0,6.

Kx=	0,6		Kx=	0,6		Kx=	0,6		Kx=	0,6
C2=	0,3		C2=	0,3		C2=	0,3		C2=	0,3
Rx=	20,99308	кН	Rx=	31,68889	кН	Rx=	13,04686	кН	Rx=	12,28109	кН
z2=	33,30181	кН	z2=	32,29393	кН	z2=	34,05058	кН	z2=	34,12274	кН
P2=	19,98108	кН	P2=	19,37636	кН	P2=	20,43035	кН	P2=	20,47365	кН
y2=	0,807426	кН	y2=	1,218803	кН	y2=	0,501802	кН	y2=	0,47235	кН
x2=	19,99739	кН	x2=	19,41465	кН	x2=	20,43651	кН	x2=	20,47909	кН
F=	8,232	кН	F=	8,232	кН	F=	8,232	кН	F=	8,232	кН
Rx'=	11,76539	кН	Rx'=	11,18265	кН	Rx'=	12,20451	кН	Rx'=	12,24709	кН
[Rx-Rx']	9,227686	кН	[Rx-Rx']	20,50623	кН	[Rx-Rx']	0,842344	кН	[Rx-Rx']	0,033995	кН
Rx"=	31,68889	кН	Rx"=	13,04686	кН	Rx"=	12,28109	кН	Rx"=	12,25018	кН
									y1=	5,054141	кН
									z1=	79,17888	кН
									Q1=	0,063832	кН

Производим расчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,4 и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=0,8.

Kx=	0,8		Kx=	0,8		Kx=	0,8		Kx=	0,8
C2=	0,4		C2=	0,4		C2=	0,4		C2=	0,4
Rx=	27,41971	кН	Rx=	45,27296	кН	Rx=	21,08603	кН	Rx=	20,08781	кН
z2=	44,45622	кН	z2=	42,77389	кН	z2=	45,05305	кН	z2=	45,14711	кН
P2=	26,67373	кН	P2=	25,66434	кН	P2=	27,03183	кН	P2=	27,08827	кН
y2=	1,054604	кН	y2=	1,741268	кН	y2=	0,811001	кН	y2=	0,772608	кН
x2=	26,69457	кН	x2=	25,72334	кН	x2=	27,04399	кН	x2=	27,09928	кН
F=	7,056	кН	F=	7,056	кН	F=	7,056	кН	F=	7,056	кН
Rx'=	19,63857	кН	Rx'=	18,66734	кН	Rx'=	19,98799	кН	Rx'=	20,04328	кН
[Rx-Rx']	7,781142	кН	[Rx-Rx']	26,60562	кН	[Rx-Rx']	1,098041	кН	[Rx-Rx']	0,044531	кН
Rx"=	45,27296	кН	Rx"=	21,08603	кН	Rx"=	20,08781	кН	Rx"=	20,04733	кН
									y1=	8,266908	кН
									z1=	65,42216	кН
									Q1=	0,126363	кН

Производим расчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,5 и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=1.

Kx=	1		Kx=	1		Kx=	1		Kx=	1
C2=	0,5		=	0,5		C2=	0,5		C2=	0,5
Rx=	33,58937	кН	Rx=	58,61291	кН	Rx=	29,11527	кН	Rx=	27,89457	кН
z2=	55,63485	кН	z2=	53,27686	кН	z2=	56,05645	кН	z2=	56,17147	кН
P2=	33,38091	кН	P2=	31,96612	кН	P2=	33,63387	кН	P2=	33,70288	кН
y2=	1,291899	кН	y2=	2,254343	кН	y2=	1,119818	кН	y2=	1,072868	кН
x2=	33,4059	кН	x2=	32,04551	кН	x2=	33,6525	кН	x2=	33,71996	кН
F=	5,88	кН	F=	5,88	кН	F=	5,88	кН	F=	5,88	кН
Rx'=	27,5259	кН	Rx'=	26,16551	кН	Rx'=	27,7725	кН	Rx'=	27,83996	кН
[Rx-Rx']	6,063467	кН	[Rx-Rx']	32,4474	кН	[Rx-Rx']	1,342769	кН	[Rx-Rx']	0,054618	кН
Rx"=	58,61291	кН	Rx"=	29,11527	кН	Rx"=	27,89457	кН	Rx"=	27,84492	кН
									y1=	11,47969	кН
									z1=	51,66543	кН
									Q1=	0,222193	кН

Производим расчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,6 и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=0,83.

Kx=	0,83		Kx=	0,83		Kx=	0,83		Kx=	0,83
C2=	0,6		C2=	0,6		C2=	0,6		C2=	0,6
Rx=	28,36116	кН	Rx=	61,12762	кН	Rx=	36,69065	кН	Rx=	35,68305	кН
z2=	67,88751	кН	z2=	64,7999	кН	z2=	67,10261	кН	z2=	67,19756	кН
P2=	40,7325	кН	P2=	38,87994	кН	P2=	40,26157	кН	P2=	40,31854	кН
y2=	1,090814	кН	y2=	2,351062	кН	y2=	1,411179	кН	y2=	1,372425	кН
x2=	40,74711	кН	x2=	38,95096	кН	x2=	40,28629	кН	x2=	40,34189	кН
F=	4,704	кН	F=	4,704	кН	F=	4,704	кН	F=	4,704	кН
Rx'=	36,04311	кН	Rx'=	34,24696	кН	Rx'=	35,58229	кН	Rx'=	35,63789	кН
[Rx-Rx']	-7,68195	кН	[Rx-Rx']	26,88066	кН	[Rx-Rx']	1,108364	кН	[Rx-Rx']	0,045164	кН
Rx"=	61,12762	кН	Rx"=	36,69065	кН	Rx"=	35,68305	кН	Rx"=	35,64199	кН
									y1=	14,68495	кН

Производим расчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,7 и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=0,58.

Kx=	0,58		Kx=	0,58		Kx=	0,58		Kx=	0,58
C2=	0,7		C2=	0,7		C2=	0,7		C2=	0,7
Rx=	20,33566	кН	Rx=	60,99074	кН	Rx=	44,15873	кН	Rx=	43,46723	кН
z2=	80,40376	кН	z2=	76,5728	кН	z2=	78,15889	кН	z2=	78,22405	кН
P2=	48,24225	кН	P2=	45,94368	кН	P2=	46,89533	кН	P2=	46,93443	кН
y2=	0,782141	кН	y2=	2,345798	кН	y2=	1,698413	кН	y2=	1,671816	кН
x2=	48,24859	кН	x2=	46,00352	кН	x2=	46,92608	кН	x2=	46,9642	кН
F=	3,528	кН	F=	3,528	кН	F=	3,528	кН	F=	3,528	кН
Rx'=	44,72059	кН	Rx'=	42,47552	кН	Rx'=	43,39808	кН	Rx'=	43,4362	кН
[Rx-Rx']	-24,3849	кН	[Rx-Rx']	18,51522	кН	[Rx-Rx']	0,760647	кН	[Rx-Rx']	0,031033	кН
Rx"=	60,99074	кН	Rx"=	44,15873	кН	Rx"=	43,46723	кН	Rx"=	43,43902	кН
									y1=	17,88844	кН
									z1=	24,16242	кН
									Q1=	0,740341	кН

Второй алгоритм

z1=	35,28	кН	z1=	25,90745	кН
Rx'=	36,622	кН	Rx'=	36,622	кН
[Rx-Rx']	6,845233	кН	[Rx-Rx']	0,022542	кН
Rx"=	36,64454	кН	Rx"=	21,58955	кН

Производим расчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,8 и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=0,28.

Kx=	0,28		Kx=	0,28		Kx=	0,28
C2=	0,8		C2=	0,8		C2=	0,8
Rx=	10,13447	кН	Rx=	58,79299	кН	Rx=	51,54485	кН
z2=	93,12502	кН	z2=	88,53989	кН	z2=	89,22289	кН
P2=	55,87501	кН	P2=	53,12393	кН	P2=	53,53373	кН
y2=	0,389787	кН	y2=	2,261269	кН	y2=	1,982494	кН
x2=	55,87637	кН	x2=	53,17204	кН	x2=	53,57043	кН
F=	2,352	кН	F=	2,352	кН	F=	2,352	кН
Rx'=	53,52437	кН	Rx'=	50,82004	кН	Rx'=	51,21843	кН
[Rx-Rx']	-43,3899	кН	[Rx-Rx']	7,972954	кН	[Rx-Rx']	0,326424	кН
Rx"=	58,79299	кН	Rx"=	51,54485	кН	Rx"=	51,2481	кН
						y1=	21,21269	кН
						z1=	10,33641	кН
						Q1=	2,052229	кН
Второй алгоритм
z1=	23,52	кН	z1=	16,30966	кН
Rx'=	43,42755	кН	Rx'=	43,42755	кН
[Rx-Rx']	8,1173	кН	[Rx-Rx']	-15,2367	кН
Rx"=	28,19081	кН	Rx"=	13,59138	кН

Производим расчет при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,9 и соответствующему значение коэффициента отклонения реакций на ноже Kx=0.

Kx=	0
C2=	0,9
Rx=	0	кН
z2=	105,84	кН
P2=	63,504	кН
y2=	0	кН
x2=	63,504	кН
F=	1,176	кН
Rx'=	62,328	кН
[Rx-Rx']	-62,328	кН
Rx"=	56,66182	кН
y1=	0	кН
z1=	11,76	кН
Q1=	0	кН

В результате данных полученных при расчете строим график зависимости грунта от положения центра тяжести.

Вывод: по графику можно определить, что при значении коэффициента положения центра тяжести C2=0,7 возникает наибольшая реакция на грунт от ножа Rx=36,64 кН, что является оптимальным при работе автогрейдера.

II. Определение параметров виброплиты

2.1 Назначение

Виброплиты применяются для уплотнения грунтов, гравийно-щебеночных и других дорожно-строительных материалов в различных областях строительства.

Вибрационные плиты обеспечивают большую глубину уплотнения, чем катки, при меньших удельных статических и динамических нагрузках на уплотняемый материал. Это достигается за счет большей площади рабочей поверхности плиты при равных с катком других параметрах. Применение многосекционных виброуплотнителей по сравнению с катками обеспечивает повышение производительности труда в 3—4 раза, высокое качество уплотнения, снижение себестоимости уплотнения в 2,0—2,5 раза.

Привод вибровозбудителей может быть механический, электрический и гидравлический. Электрический и гидравлический приводы делают виброплиты независимыми от тягача и позволяют использовать их по одной или в паре на уплотнении материалов в стесненных местах.

К основным параметрам виброплит относят размеры рабочей площади плиты, вес виброплиты, частоту колебаний, величину вынуждающей силы, скорость передвижения и мощность двигателя.

Минимальный размер площади основания виброплиты должен быть больше толщины уплотняемого слоя.

По опытным данным длину основания виброплиты целесообразно принимать равной 1-1,5 ее ширины.

Требуемое уплотнение грунтов находится в зависимости от веса вибромашин. По мере увеличения веса плотность уплотняемого грунта увеличивается.

2.2. Классификация

Виброплиты различают:

- по способу перемещения в работе — на ручные, самопередвигающиеся, прицепные, крановые (переставляемые краном), навесные;

- по характеру колебаний — с круговыми и направленными колебаниями;

- по виду привода вибратора — механические, гидравлические, электрические и пневматические;

- по весу — легкие весом 0,1—2 Т, средние 2—4 T и тяжелые 4—8 Т.

Наибольшее распространение имеют самопередвигающиеся виброплиты с механическим приводом вибровозбудителя от двигателя внутреннего сгорании и с ручным управлением.

Ручные виброплиты но время работы перемещаются вручную оператором. Применяются они на объектах с малым объемом работ и преимущественно в узких местах. Они изготавливаются весом, до 100 кГ. Большинство ручных виброплит выпускаются с электрическим приводом. В Советском Союзе ручные плиты не производятся. За рубежом они выпускаются фирмами Вакер и Лозенгаузен (ФРГ).

Самопередвигающиеся виброплиты при малых габаритных размерах и небольшом весе по сравнению с другими уплотняющими машинами обладают высокой эффективностью и приспособлены для производства работ в разнообразных условиях, в том числе в стесненных и труднодоступных местах, в которых невозможно или нерационально использование машин других типов.

2.3 Устройство и процесс работы виброплиты

Основными частями самопередвигающихся виброплит являются рабочая плита, вибратор, подмоторная рама, двигатель, трансмиссия, система подвески, механизмы управления. Плиты изготавливаются из стали литыми или сварными. На плите жестко закреплен вибровозбудитель. Привод его осуществляется клиноременной передачей от двигателя внутреннего сгорания, установленного на подмоторной раме. На некоторых моделях виброплит применяются электродвигатели. Самопередвижение виброплиты происходит за счет наклона к вертикали суммарной вынуждающей силы вибратора.

Управление почти всеми плитами — ручное при помощи рукоятки. Выпускаются также виброплиты с механизированным управлением: механизация управления обеспечивается за счет применения вибровозбудителей специальной конструкции.

Схема вибровозбудителя с тремя дебалансами, расположенными в одном корпусе. Средний дебаланс жестко закреплен па общем валу возбудителя и по своему статическому моменту массы равен сумме статических моментов массы двух одинаковых крайних дебалансов, установленных на валу на подшипниках качения. Вал вибровозбудителя вращается на подшипниках качения, установленных в боковых крышках корпуса. Корпус вибровозбудителя имеет цилиндрическую форму. К нижней части корпуса приварены лапы, при помощи которых он прикрепляется к плите. Привод возбудителя осуществляется двумя клиноременными передачами. Изменение направления вращения правого или левого подвижных дебалансов оператор производит штурвалом при помощи червячных и цилиндрических шестеренчатых передач.

При вращении червячных шестерен вперед или назад цилиндрические шестерни будут поворачивать на необходимый угол крайние дебалансы и этим изменять направление суммарной вынуждающей силы и, следовательно, направление движения виброплиты.

При положении всех трех дебалансов, т. е. среднего и двух крайних под углом наклона около +30° к горизонтальной поверхности, виброплита будет двигаться вперед, при установке их под углом 90° виброплита будет работать на месте и совершать вертикально направленные колебания, а при установке под углом —30° к горизонтальной поверхности виброплита будет двигаться назад.

При изменении положения одного из крайних дебалансов, виброплита будет поворачиваться соответственно вправо или влево, а при положении одного дебаланса вперед, а другого назад будет происходить разворот машины на одном месте.

Направление суммарной вынуждающей силы под углом, близким к ±30° к горизонтальной поверхности, является оптимальным как для уплотнения, так и для передвижения.

Возможная схема вибровозбудителя самопередвигающейся виброплиты с механизированным управлением. На общем валу установлены четыре дебаланса. Крайние дебалансы выполнены совместно с приводными шкивами возбудителя, установленными жестко на валу. Средние дебалансы установлены на подшипниках качения и соединены посредством цилиндрических шестерен с червячным колесом. Положение средних дебалансов оператор может изменять при помощи штурвала, изменяя этим направление действия вынуждающей силы. В том случае, когда горизонтальные составляющие средних дебалансов направлены в одну сторону, т. е. совпадают, происходит самопередвижение машины, а в том случае, когда между ними образуется некоторый угол, происходит поворот плиты в сторону меньшей горизонтальной силы.

2.4 Выбор партатипа

За аналог при расчетах выбираем:

Вибромашина ВБ-1 предназначена для уплотнения различных сыпучих материалов (песок, гравий, щебень), тощего бетона, асфальта.

Технические характеристики Вибромашины ВБ-1:

Ширина захвата, 412 мм

Двигатель «Мотор Січ Д-70»

Макс. мощность, 3.4(4.6)+10% кВт (л.с.)

Масса, 6,7 кг

Число оборотов, 9000 об/мин

Число оборотов вибратора, 5000(+400) об/мин

Центробежная сила вибратора, 19,2 кН

Частота вибрации, 120 Гц

Скорость движения, не более 20 м/мин

Способность подъема, не более 30 %

Рабочая площадь, 0,15 м2

Емкость водяного бака, 5,0 л

Уд. расх. топлива при макс. мощности, 1,98 кг/ч

Емкость топливного бака, 2,4 л

Амплитуда колебаний, не более 0,48 мм

Габаритные размеры, 740х430х500 мм

Вес в снаряженном состоянии, 107 кг

2.5 Расчет параметров виброплиты

Исходные данные:

Возмущающая сила Q=19200H

Частота вращение вибратора n=5000 об/мин

Масса вибрирующей массы m1=6,7 кг

Масса всей машины m=107 кг

Мощность привода N=3,4 кВт

Частота собственных колебаний принимаем к=0,

КПД ременной передачи n=0,96

Произведём расчет параметров при угле сдвига фаз равным 0

1. Сила сопротивления найдем по формуле:

,

Где - угол сдвига фаз

=Q выражение принимает вид:

2. Амплитуда колебаний определим по формуле:

w- частота внутренних колебаний

3.Момент определим по формуле:

4. Мощность определим по формуле:

5. Найдем реальную мощность двигателя, учитывая КПД клиноремённой передачи.

,

где КПД клиноремённой передачи =0,96

Далее производим аналогичные расчеты при угле сдвига фаз с шагом равным 5 до 45. Для облегчения расчетов воспользуемся программой MS Excel. Полученные данные сведём в таблицу.

Из таблицы видно, что при угле сдвига фаз равным наблюдается максимальная мощность данного двигателя.

Вывод: в результате проделанной работы, видно, что именно при угле смещения фаз равном 42 ° наблюдаются оптимальные параметры работы виброплиты, а именно, мощность двигателя на соответствующих оборотах, амплитуда вибрации. Следовательно, просчитаны параметры оптимальной работы и уплотнения обрабатываемой поверхности.

Список литературы

Бауман В.А. «Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов» машиностроение 1970г.

Сластёнов В.В. «Исследование безрезонансного управляемого вибропривода строительных машин» Саратов 1965г.

Сапожников М.А. «Механическое оборудование предприятий строительных материалов, изделий и конструкций» Высшая школа 1971г.