Проектирование гидравлического ударного рыхлителя на трактор для работы на грунте VI категории

Целью создания нового рыхлительного оборудования является улучшение технико-экономических показателей путём повышения производительности и надёжности. Для реализации поставленных задач намечены следующие мероприятия по улучшению конструкции:

• применение гидропневматического ударника оригинальной конструкции, с целью повышения производительности рыхлителя и возможности применения его для разрушения грунта VI категории.
• применение резиновых уплотнений на оси рыхлительной стойки для снижения динамических воздействий на металлоконструкцию рамы.

В результате проведённого анализа патентной литературы был выбран и взят за основу рыхлитель по авторскому свидетельству №1693211 с параллелограмной схемой навесного рыхлительного агрегата (рисунок 1.6).

Выбранная конструкция навесного рыхлительного оборудования по авторскому свидетельству №1693211 имеет ряд преимуществ по сравнению с остальными рыхлителями (рисунок 2.1):

• наличие параллелограммной подвески, позволяющей выдерживать постоянный угол резания;
• возможность управления (изменения) углом резания за счёт установленного гидроцилиндра, позволяющего установить такой угол резания, какой необходим в данных условиях;
• снижение динамических нагрузок на базовую машину путём обеспечения возможности перемещения рыхлительной стойки.

По результатам статического и динамического тяговых расчётов можно сделать вывод о том, что рассчитанного гидропневматического ударного устройства, установленного на трактор Т-170, достаточно для преодоления сил сопротивления при работе рыхлителя на грунте VI категории. Величина динамического эффекта от установки ударного устройства составила 77%. Эксплуатационная среднечасовая производительность рыхлителя ДП-26С на базе трактора Т-170, принятого за базовую машину, равна 246 м³/ч. Эксплуатационная среднечасовая производительность новой машины составила 367 м³/ч.

Целью технологического раздела является разработка технологических операций по изготовлению штока гидроцилиндра, расчёт режимов резания и нормы времени на выполнение этих операций, а также выбор приспособления для его обработки.

Существующие навесные рыхлители статического действия к трактору Т-170 способны разрушать грунт до IV категории. Они используют лишь номинальное тяговое усилие трактора, которого не хватает для преодоления сопротивления грунта более высших категорий. Установка на рыхлительное оборудование гидроударного устройства даёт возможность применения рыхлителя для рыхления более прочных грунтов и повышает производительность рыхлителя.

Спроектированный навесной рыхлитель активного действия с гидравлическим управлением на базе трактора Т-170 предназначен для разрушения грунта до VI категории, с последующей его разработкой экскаваторами, бульдозерами, скреперами и другими машинами, имеющими высокую производительность, при температуре окружающего воздуха от +40 до -40°С. Исходя из требований заказчика, рыхлитель должен использоваться в основном для разрушения грунтов VI категории.

По данным расчётов приведённых в таблице 2 можно сделать вывод, что при достаточно небольших дополнительных капитальных вложениях (75304 руб.) мы получаем годовой экономический эффект от использования рыхлителя активного действия 1054718 рублей. При этом годовая эксплуатационная производительность повысилась по сравнению с базовой техникой с 518814 до 774360 м³. А годовые текущие издержки потребителя уменьшились на 112058 руб. Себестоимость разработки 1 м3 грунта снизилась с 3,69 до 2,33 руб./м³.

Таким образом, применение разработанного рыхлителя активного действия для разработки мёрзлых и прочных грунтов до VI категории целесообразно и экономически обосновано.

Введение 8

1 Обоснование темы проекта 11

• 1.1 Назначение и область применения проектируемого изделия 11
• 1.2 Способы и средства разработки мёрзлого грунта 12
• 1.3 Анализ патентной литературы 19

2 Конструкторский раздел 30

• 2.1 Описание и обоснование выбранной конструкции 30
• 2.2 Расчёты 31
• 2.2.1 Выбор и расчёт основных параметров рыхлителя 31
• 2.2.2 Номинальное тяговое усилие рыхлителя 33
• 2.2.3 Статический тяговый расчёт 34
• 2.2.4 Динамический тяговый расчёт 37

3 Технологический раздел 45

• 3.1 Сверление отверстия диаметром 40 мм 45
• 3.2 Сверление восьми отверстий диаметром 20 мм 48
• 3.3 Черновое точение поверхности 1 51
• 3.4 Черновое точение поверхности 2 54
• 3.5 Черновое точение поверхности 3 57
• 3.6 Сверление отверстия диаметром 40 мм 60
• 3.7 Чистовое точение поверхности 2 63
• 3.8 Чистовое точение поверхности 3 66
• 3.9 Отрезка на заданную длину 69
• 3.10 Определение себестоимости ремонта 71

4 Расчёт экономической эффективности рыхлителя активного действия 74

• 4.1 Выбор базового варианта 75
• 4.2 Выявление конструктивно-эксплуатационных особенностей новой техники 75
• 4.3 Определение годовой эксплуатационной производительности 75
• 4.4 Определение годовых текущих издержек потребителя 81
• 4.5 Определение экономической эффективности 95

5 Раздел безопасности и жизнедеятельности 97

• 5.1 Анализ опасных и вредных факторов 97
• 5.1.1 Шум 98
• 5.1.2 Вибрация 100
• 5.1.3 Вредные вещества 102
• 5.1.4 Микроклимат 104
• 5.1.5 Освещённость 105
• 5.2 Экологическая безопасность 105
• 5.3 Расчёт упругого элемента к оси рыхлительной стойки 108

Литература 115