Введение.
1 Аналитический раздел.
1.1 Назначение, классификация и область применения экскаваторов.
1.2 Анализ конструкций и технологических параметров экскаваторов.
1.3 Патентный поиск.
2 Конструкторский раздел.
2.1 Расчет рабочих усилий и потребной мощности привода.
2.1.1 Определение сил сопротивления копанию грунта (по Домбровскому)
2.1.2 Определение сил сопротивления резанию грунта не модернизированным рабочим органом (по Ветрову)
2.1.3 Определение сил сопротивления резанию грунта модернизированным рабочим органом (по Домбровскому)
2.2 Тяговый расчет экскаватора.
2.3 Прочностной расчет элементов конструкции.
2.3.1 Статический расчет экскаватора ЕК-18.
2.4 Расчет производительности экскаватора ЕК-18.
3 Технологический процесс восстановления соединительного пальца.
3.1 Операция наплавка.
3.2 Операция точение.
3.3 Операция нарезание резьбы.
4 Принцип действия гидравлической схемы.
5 Перспективный график технического обслуживания на 2020 год.
5.1 Расчет плана-графика по проведению ТО и Р.
6 Технико-экономическое обоснование проекта.
7 Техника безопасности жизнедеятельности при работе экскаватора.
7.1 Общие положения по технике безопасности.
7.2 Меры безопасности при работе на экскаваторе.
7.3 Меры безопасности при техническом обслуживании и текущем ремонте экскаватора
7.4 Пожарная безопасность.
7.5 Экологическая безопасность.
7.6 Расчет уровня вибрации в кабине экскаватора ЕК-18.
Заключение.
Список использованных источников.
Дорожное строительство в настоящее время увеличивает объемы производства, и поэтому требует разработки и внедрения новых технологий. Параллельно с дорожным строительством развиваются машиностроение, производство дорожно-строительных материалов, производство новых машин и оборудования.
Машины для земляных работ широко применяются в промышленном и гражданском строительстве, в сельском хозяйстве и горнорудной промышленности строительных материалов. По назначению их разделяют на землеройные, транспортирующие, грунтоуплотняющие, трамбующие, вибрационные и другие машины.
Земляные работы являются составной частью строительства большинства инженерных сооружений. Одним из ведущих представителей землеройно-транспортных машин является экскаватор. В практике ведущих производителей землеройно-транспортных машин уделяется большое внимание созданию типоразмерных рядов экскаваторов различной мощности, объемов ковша и массы, спроектированных по единой компоновочной схеме и унифицированных между собой.
Целью дипломной работы является расширение функциональных возможностей экскаватора за счет применения при проектировании известных зависимостей и методов.
Достижение цели требует решения ряда задач, среди которых: анализ существующих конструкций экскаваторов; расчет основных геометрических параметров; расчет основных силовых параметров; анализ вредных и опасных производственных факторов; построение графика технического обслуживания; технико-экономическое обоснование проекта.
1 Аналитический раздел
1.1 Назначение, классификация и область применения экскаваторов
Экскаваторами называют землеройные машины, предназначенные для копания грунта или других пород путем его отделения от массива, захвата, переноса и выгрузки в транспортное средство, либо в земляное сооружение, либо в отвал.
Используются одноковшовые экскаваторы на следующих видах работ: рытье котлованов, траншей, выемок, каналов, возведение насыпей, дамб и плотин.
Особенностью одноковшовых экскаваторов является стационарность их рабочего процесса, т.е. разработка грунта ведется с одного места стоянки до тех пор, пока грунт не вырабатывается в радиусе действия рабочего оборудования, после чего экскаватор меняет стоянку.
Одноковшовые экскаваторы классифицируются по следующим основным признакам.
По эксплуатационному назначению: строительные, универсальные, карьерные, вскрышные, специальные.
По исполнению рабочего оборудования: с гибкой подвеской; с жесткой подвеской; с телескопической стрелой.
По виду рабочего оборудования: с прямой лопатой, когда разработка грунта ведется выше уровня стоянки экскаватора при движении ковша вверх от экскаватора одновременным напорным движением рукояти и поворотным движением рукояти и ковша; с обратной лопатой, когда разработка грунта ведется ниже уровня стоянки экскаватора при движении ковша вверх к экскаватору при одновременных поворотных движениях стрелы, рукояти и ковша; драглайн - разработка грунта ведется ниже уровня стоянки экскаватора при движении ковша вверх к экскаватору за счет одновременных движений тягового и подъемного канатов.
По типу силовых передач (приводу): механические, электромеханические, гидравлические и комбинированные.
По приводу механизмов: одномоторные и многомоторные.
Одноковшовые строительные экскаваторы – универсальные машины, используемые при копании грунтов до VI категории прочности, разборке слабой и взорванной скальной породы. Они применяются для выемки из забоя и погрузке в транспорт отвалов сыпучих и крупнокусковых материалов, разрушения старых сооружений, расчистки территорий при пробивке трасс, расчистки мелиоративных и водоотводных канав, отрывке больших котлованов и протяженных траншей, сооружении грунтовых насыпей, строительстве тоннелей и мостовых переходов и на других работах.
Разнообразие сфер применения экскаваторов предопределило большое число вариантов их исполнения, а также типов используемого рабочего оборудования. В строительстве наиболее широко применяются машины массой до 40 т с гидрообъемным приводом рабочего оборудования, которые обычно и относят к группе строительных экскаваторов.
Некоторые российские экскаваторные заводы наряду с российской применяют индексацию машин по массе с использованием принятых в международной практике условных обозначений особенностей шасси.
Вместимость ковша, м3
Группа А, №:
- .…………………………………………………………..До 0,40
- ………………………………………….………………..До 0,65
- …………………………………………………………...До 1,00
- …………………………………………………………..До 1,25
- ………………………………………………………….До 1,60
- ………………………………………………………….До 2,50
Ходовое оборудование
Группа Б, №:
- ………………………………………………………….Гусеничное
- ……………………………………………..Гусеничное уширенное
- …………………………………………………….Пневмоколесное
- ………………………………………………Автомобильного типа
Подвеска рабочего оборудования
Группа В, №:
- ………………………………………………………………Гибкая
- ……………………………………………………………..Жесткая
- ……………………………………………………Телескопическая
- ……………………………………………………………….Резерв
1.2 Анализ конструкций и технологических параметров экскаваторов
Гидравлические экскаваторы обладают преимуществами по сравнению с экскаваторами с механическим приводом. Так, гидравлический привод расширяет технологические возможности экскаваторов с различными видами рабочего оборудования. Например, при использовании обратной лопаты увеличивается заполнение ковша за счет больших усилий копания (так как сопротивление грунта копанию воспринимается через стрелоподъемные цилиндры массой всего экскаватора), что повышает производительность машины. Появляется возможность копания только поворотом ковша при неподвижной (относительно стрелы) рукояти, что позволяет выполнять работы, например, в городских условиях, т. е. в непосредственной близости от подземных коммуникаций, где требования к безопасности ведения работ часто вынуждают использовать ручной труд.
Имеются также экономические преимущества экскаваторов с гидравлическим приводом. Так, расширение номенклатуры сменного рабочего оборудования и их специфическая кинематика, а также независимое регулирование скоростей совмещаемых рабочих движений позволяют механизировать те работы, которые ранее выполнялись вручную.
Унификация элементов гидропривода создает реальные возможности для организации производства гидравлических экскаваторов и выпуска необходимых типоразмеров экскаваторов. Значительно уменьшается номенклатура запасных частей для эксплуатируемых экскаваторов и создается возможность применения агрегатного метода их ремонта, а следовательно, уменьшаются их простои и увеличивается время полезного их использования. За счет автоматизации управления повышается производительность экскаваторов, а вследствие автоматизации их привода экономятся энергетические ресурсы и повышается КПД машин.
Сокращение времени технического обслуживания машины позволяет уменьшить число обслуживающего персонала.
Ниже рассмотрим примеры наиболее часто применяемых одноковшовых гидравлических экскаваторов.
Неполноповоротный экскаватор ЭО-2626. Этот экскаватор, относящийся ко 2-й размерной группе, предназначен для механизации земляных и погрузочных работ небольших объемов. Его монтируют на пневмоколесном тракторе ЮМЗ-6КЛ. Эта машина предназначена для разработки грунтов I…IV групп и погрузки сыпучих и мелкодробленых материалов. Машина оборудована рабочим оборудованием двух видов: экскаваторным и бульдозерным. Всего же машина может быть оснащена 22 видами сменного рабочего оборудования и рабочих органов.
В отличие от предыдущих моделей на экскаваторе ЭО-2626 установлен новый унифицированный ковш 0,25 м3 прямой и обратной лопат, который имеет более рациональную конструкцию. Этот ковш более жесткой конструкции, днище его не открывается; существенно повышена долговечность. Угол поворота ковша увеличен за счет применения шестизвенного механизма.
Для улучшения рабочих параметров машины, особенно с основным оборудованием «обратная лопата», применена удлиненная рукоять, что позволило увеличить такой важный показатель, как глубина копания, с 3,5 до 4,15 м.
С целью повышения срока службы рабочего оборудования на гидроцилиндре ковша установлен разгрузочный клапан.
Устойчивость экскаватора при работе возросла за счет введения гидрозамков в конструкцию гидроцилиндров выносных опор и отвала бульдозера.
Для обеспечения надежной работы усилена металлоконструкция бульдозерного оборудования.
На отечественных экскаваторах наиболее распространена двухпоточная система привода, в которой рабочая жидкость от двух или трех насосов (секций насоса) подается в две напорные линии. В экскаваторах имеются две гидравлические системы с одним общим баком.
Полноповоротные экскаваторы 3-й размерной группы большей частью выпускают на пневмоколесном ходу.
Основное рабочее оборудование для таких экскаваторов — обратную лопату — в зависимости от категории разрабатываемого грунта можно оснащать сменными ковшами. При оснащении обратной лопатой экскаваторы используют для рытья котлованов, траншей и ям. Поворотный ковш обеспечивает хорошие условия копания грунта и выгрузки его в отвал и транспортные средства. Кроме обратной лопаты, экскаваторы оборудуют погрузчиком, грейфером, прямой лопатой и ковшами различной формы для специальных земляных работ.
Рисунок 1 – Экскаваторное оборудование «обратная лопата»:
1 – шарнир крепления стрелы к раме поворотной платформы; 2, 4, 6 – гидроцилиндры поворота соответственно стрелы, рукояти, ковша;
3 – моноблочная стрела; 5 – рукоять; 7 – двуплечий рычаг; 8 – тяга; 9 – ковш;
10 – шарнир крепления гидроцилиндра к раме поворотной платформы
Для полноповоротных экскаваторов наиболее распространена двухпоточная система привода с насосами регулируемой подачи. Для экскаваторов 3-й и 4-й размерных групп целесообразно применять сдвоенные аксиально-поршневые насосы с суммирующим регулятором мощности. Такие насосы выпускают в едином агрегате с раздаточным редуктором для привода насосов.
Использование насосов регулируемой подачи по сравнению с насосами постоянной подачи позволяет уменьшить мощность для привода насосной установки, а также снизить потери энергии на дросселирование и нагрев рабочей жидкости.
Универсальным одноковшовый экскаватор ЭО-3323 (рисунок 2) предназначен для разработки котлованов, траншей, карьеров в грунтах I-IV групп, погрузки и разгрузки сыпучих материалов, разрыхленных скальных пород мерзлых грунтов (размер кусков не более 200 мм), а также других работ.
Рисунок 2 – Гидравлический пневмоколесный экскаватор 3-й размерной группы ЭО-3323 с оборудованием «обратная лопата»
