Разработка ковша экскаватора для разработки липких грунтов

- Содержание

1. ВВЕДЕНИЕ
2. Основная часть
   1. Сущность модернизации
   2. Патентное исследование
   3. Выводы Описание предложенного технического решения
3. Выбор базовой машины
   1. Назначение экскаватора
   2. Выявление, назначение и область применения новой техники
   3. Основные технические данные
   4. Общее устройство и работа экскаватора
4. Технология производства работ
5.  Расчет геометрических параметров рабочего органа
   1. Определение геометрических параметров рабочего органа
   2. Определение угла при вершине рабочего органа
   3. Прочностной расчет конструкции ковша
6. Гидравлическая часть
7. Расчет и выбор гидроцилиндра привода
8. Обоснование выбора гидропривода экскаватора
9. Описание гидравлической схемы экскаватора
   1. Расчет элемента гидроцилиндра захвата
10. Охрана труда и безопасность в чрезвычайных ситуациях
    1. Опасные и вредные производственные факторы, сопровождающие работу обслуживающего персонала
    2. Решение, ограничивающие воздействие опасных производственных факторов
    3. Эргономические требования к рабочему месту
    4. Расчет глушителя шума
    5. Звукоизолирующий капот
    6. Освещение рабочего места
    7. Требования безопасности в аварийных ситуациях
11. Разработка маршрута обработки детали «Вал-шестерня»
    1. Технологический раздел чертежа
    2. Анализ служебного назначения детали и условий ее работы в узле Определение класса в детали
    3. Определение типа и формы организации производства
    4. Обработка конструкции детали на технологичность
    5. Назначение видов обработки поверхностей
    6. Технологический маршрут обработки детали «Вал-шестерня»
    7. Разработка операционного технологического процесса
    8. Определение припусков табличным методом
    9. Расчет режимов резания
    10. Определение норм времени
12. Экономическая часть
13. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
14. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

- Описание

Тема работы — разработка ковша экскаватора для работы с грунтами высокой липкости. Цель проекта — создать рабочий орган с системой самоочистки, пригодный для земляных, перегрузочных и вспомогательных операций. Практическая значимость для промышленности РФ и СНГ очевидна: такая модернизация снижает простои, уменьшает ручной труд и расширяет применение серийной землеройной техники без полной замены машины.

Основная часть

Ковш экскаватора и модернизация

В разделе рассматривается развитие сменных рабочих органов и объясняется, зачем нужен ковш экскаватора адаптируемого типа. Отмечается, что обычная смена оборудования занимает 30–40 минут и требует ручных операций, а это может доставить некоторые неудобства на строительной площадке. Студент выполнил патентный обзор секторных ковшей, двухсторонних рабочих органов и устройств для земляных работ. По итогам анализа выделены типовые недостатки: рост массы, усложнение конструкции, снижение ресурса, слабая работа на липком грунте и невозможность захвата штучных грузов. Таким образом, логика проекта строится не вокруг отвлечённой новизны, а вокруг устранения эксплуатационного узкого места.

Конструкция и расчёт ковша

В разделе разрабатывается рабочий орган двухстороннего действия, предназначенный для копания, выгрузки и захвата. Конструкция включает рукоять, сдвоенный ковш, боковые стенки, козырёк с зубьями, поворотное днище, вставку, пальцы фиксации, рычажно-тяговую передачу и гидроцилиндры. Позже становится ясно главное инженерное решение: ковш совмещает копание, захват и самоочистку без полной смены рабочего органа. Такая схема позволяет работать прямой и обратной лопатой, очищать стенки от налипшего материала и удерживать длинномерные грузы.

Для базовой машины принят ЭО-4321 с эксплуатационной массой 16,7 т, гидросистемой рабочего оборудования 25 ± 1,6 МПа и ковшом расчётной вместимости 0,5 м³. Рассчитаны геометрические параметры: радиус режущей кромки 1,13 м, радиус по лезвию среднего зуба 1,24 м, внутренняя ширина 0,93 м, четыре зуба шириной 80 мм, расстояние между зубьями принято 200 мм. Угол при вершине рабочего органа определён через площадь сектора и составил 51°.

Прочностная часть проверяет боковые стенки ковша при максимальном нагружении от горизонтальной и вертикальной составляющих. Расчётное усилие резания принято 93 кН, на одну стенку приходится 46 500 Н. Выполнены проверки по касательным напряжениям, изгибу и сжатию; для опасного сечения получено 86,9 МПа при допускаемом значении 216 МПа. Также рассмотрена устойчивость машины в трёх положениях: копание, поворот на выгрузку и передвижение под уклоном. Для схемы копания коэффициент устойчивости указан 1,57, а для поворота на выгрузку — 2,26. Это показывает, что рабочие нагрузки не выводят машину за расчётные пределы.

Гидропривод, безопасность и технология

В гидравлическом разделе рассчитывается привод днища и захвата, потому что именно он обеспечивает принудительную очистку ковша и удержание груза. Дипломник рассчитал вес удерживаемого материала 9000 Н, размер захватываемого груза 212 мм, силу прижатия 12 857 Н и расчётную силу с запасом 15 428 Н. Требуемое усилие гидроцилиндра определено как 5 228 Н, а для гидроцилиндра захвата приняты диаметр 90 мм и шток 45 мм. Гидропривод выбран обоснованно: он даёт плавное бесступенчатое регулирование, компактную компоновку и жёсткую фиксацию исполнительных механизмов.

Раздел охраны труда рассматривает вредные факторы, эргономику, освещение, шум и аварийные требования. В работе рассчитан глушитель шума, а его эскиз вынесен на лист безопасности; также описан звукоизолирующий капот силовой установки. Для кабины указана минимальная освещённость 50 лк, что важно для контроля приборов и снижения риска ошибок оператора. Отдельно разобран технологический раздел по детали «Вал-шестерня»: проверен чертёж, выбрана сталь 45, назначены базы, штампованная заготовка, припуски, маршрут обработки, режимы резания и нормы времени. Чертёж «Вала зубчатого» и маршрут обработки логично связывают конструкторскую часть с реальным машиностроительным производством.

Экономика проекта

Экономическая часть оценивает гидравлический экскаватор в базовом и модернизированном вариантах. Расчёт показывает рост годовой эксплуатационной производительности с 46 587 до 67 062 т/год. При этом капитальные вложения увеличиваются с 6,5 до 7,24 млн руб., годовые текущие затраты — с 6 585 887 до 6 664 047 руб. В таблицах рассчитаны затраты на зарплату, ремонт, топливо, смазочные материалы, гидравлическое масло и сменную оснастку. Но честно говоря, экономический блок требует проверки: годовой эффект указан отрицательным, хотя производительность новой техники выше. Инженерно это не ломает конструктивную идею, но снижает убедительность финансового обоснования.

Вывод

Поставленная задача решена: разработан многофункциональный ковш для грунтов высокой липкости с расчётом геометрии, прочности, гидропривода, устойчивости и безопасности. Достоинства — самоочистка, захват грузов, работа прямой и обратной лопатой. Недостаток — экономический расчёт содержит спорный отрицательный эффект и требует перепроверки методики.

- Чертежи

1. Записка пояснительная
2. Отчет по преддипломной практике
3. Спецификации
4. Чертежи:
   • Аналоги проектируемого экскаватора
   • Общий вих и габаритный чертеж экскаватора
   • Сборочный чертеж рабочего органа
   • Схема приципиальная гидравлическая
   • Сборочный чертеж рукояти
   • Сборочный чертеж ковша и днища
   • Схема усточкивости экскаватора на предельных наклонах
   • Технология операций
   • Чертеж съёмика
   • Чертеж изготовления детали (деталировка)
   • Термообработка
   • Рабочий чертеж детали
   • Экономический расчет ВКР