Сибирская Государственная Автомобильно-Дорожная Академия
Кафедра Техника для строительства и сервиса нефтегазовых комплексов и инфраструктур
Курсовой проект по дисциплине "Строительные и Дорожные Машины"
На тему: "каток самоходный, кулачковый, тяжелого типа"
Омск 2014
Содержание
Задание на курсовой проект……………………………………………….……2
Введение………………………………………………………………..…..……4
1. Техническая характеристика………………………………………………..9
2. Описание и обоснование выбранной конструкции…………………..…..10
3. Расчёты……………………………………………………………….…...…16
3.1 Выбор параметров…………………………………………………………16
3.2 Тяговый расчёт………………………………………………..………...…18
3.3 Расчёт и выбор элементов привода……………………………..……..…20
3.3.1 Расчёт механизма привода………………………………………...…20
3.3.2 Выбор гидромотора………………………………………………….22
3.4 Расчёт двух элементов механизма поворота на прочность ……………25
3.4.1 Расчёт механизма поворота……………………………………..…..25
3.4.2 Расчёт на прочность пальца крепления гидроцилиндров………....27
3.4.3 Расчет прочности швов соединений ………..……………...........….29
3.5 Определение производительности катка…………………………...…...32
Заключение………………………………………………………………….….32
Список использованных источников……………………………………...….33
ВВЕДЕНИЕ
Кулачковый самоходный каток - это обычный дорожный каток на базе двухосного двухвальцового колесного тягача, у которого все вальцы с цельной металлической обечайкой заменены вальцами с кулачковой обечайкой.
Кулачковые самоходные катки предназначаются и наиболее эффективны для уплотнения обводнённых грунтов, высокая степень уплотнения которых может быть достигнута только при условии измельчения комьев.
По сравнению с другими машинами для уплотнения грунтов катки являются наиболее простыми, но вместе с тем производительными и экономичными. Поэтому они получили весьма широкое распространение.
Применяют кулачковые катки на северах страны, так как там наиболее обводнённая местность, где будет уместен этот каток для уплотнения поверхности почвы помощью вальцов с кулачками.
Дорожное строительство в России находится в упадочном состоянии уже много лет, и пессимистичные прогнозы специалистов подогреваются бюрократическими сложностями и неистребимой коррупцией в отрасли. Однако сегодня перспективы развития дорожно-строительного хозяйства уже не столь печальны – отрасль постепенно развивается, а требования транспортной инфраструктуры вынуждают к внедрению новых материалов и технологий для повышения качества строительных и ремонтных работ на дорогах страны. Конечно, пройдут годы, прежде чем дорожное строительство в России выйдет на европейский уровень качества, но сегодня у нас уже есть все предпосылки для этого серьезного шага.
Основные задачи стоящие перед отраслью дорожного строительства:
• Технологическая модернизация отрасли;
• Использование современных материалов;
• Повышение кадровой квалификации.
Курсовое проектирование по дисциплине «Строительно-дорожные машины», способствует обобщению и закреплению теоретических знаний студентов, имеет целью развитие навыков самостоятельной творческой работы студентов. Курсовая работа была разработана на основании выданного задания кафедрой.
Перспективы развития кулачковых катков в строительно-дорожной отрасли :
Уплотнение грунта вовсе не ограничивается аспектом эксплуатации катка, поэтому новое поколение машин было разработано на основе передовых технологий, способных оптимизировать весь рабочий процесс: от планирования задачи и уплотнения грунта, до анализа результатов после завершения работ.
Достижения и перспективы в сфере уплотнения кулачковых катков:
1. Подготовка с помощью программного обеспечения CompBase.
CompBase – уникальное программное средство, способное предоставить рекомендации по уплотнению и производительности, основываясь на данных испытаниях.
2. Обеспечение производительности с помощью оптимизатора уплотнения (CA3500/4000/5000/6000).
3. Протоколирование с помощью анализатора уплотнения, оснащённого
датчиком системы позиционирования GPS.
4. Новые грунтовые катки серии CA имеют статическую линейную нагрузку, изменяемую с шагом по5 кг/см. В сочетании с высокой амплитудой это позволяет уплотнять слой скальной породы толщиной до 1,65 м (модель CA4000D). Увеличенная глубина проработки означает повышение производительности и возможность добиться требуемой степени уплотнения за меньшее количество проходов, что позволяет увеличить топливную экономичность и сократить расходы. Также уменьшается влияние на окружающую среду. Оснащение машины эксцентриковой системой «Silent Weights» ещё в большей степени повышает производительность.
5. Система активного контроля отскока вальца: эта функция предотвращает повреждения и продлевает срок службы катков.
6. В составе системы Anti-spin двигатель оснащается системой экономии топлива(Eco-Mode). В экономичном режиме машина не потребляет больше мощности, чем требуется, что позволяет уменьшить расход топлива и выбросыCO2. Благодаря этой технологии, а также высокой эффективности
уплотнения и другим улучшениям, машины нового поколения отличаются существенно меньшим расходом топлива. Результаты исследований подтверждают, что машины с ЭКО-режимом функционирования потребляют на 15–20% меньше топлива, чем аналогичные модели предыдущего поколения.
Новый двигатель Cummins QSB с низким выбросом вредных веществ предлагает внушительный запас мощности и значительные эксплуатационные преимущества. Легкий запуск при низких температурах, низкий уровень шума, быстрая диагностика и приспосабливаемость к изменениям нагрузки – это только некоторые из них.
7. Валец с обечайкой увеличенной толщины обеспечивает эффективное уплотнение и длительный срок службы.
8. Очищающие скребки, разделённые по направлению движения вальца, эффективно выполняют свою функцию и отличаются удобством замены.
9. Высокий потенциал и эффективность обеспечивается сочетанием оптимизированных параметров уплотняющей системы.
10. Расположенные рядом охладитель и радиатор обеспечивают легкую очистку.
11. Усиленный задний мост с надёжными многодисковыми тормозами.
12. Антипробуксовочная система - электронная система управления отслеживает скорость вращения вальца и колес и при помощи делителя потока управляет подачей гидрожидкости для обеспечения сцепления.
13. Плотномер - устройство обеспечивает оператора информацией о степени уплотнения грунта, помогая избежать избыточных проходов, а значит сократить расход топлива и износ машины.
14. GPS-антенна. Позволяет определять положение катка по отношению к выбранной траектории, устраняет необходимость ввода дополнительных данных для ориентировки оператора.
15. Снижение энерго¬емкости катка, содержащего цилиндрический валец, в полости которого размещены смонтированный на раме по¬средством осей вал, дебалансы, контактиру¬ющие с упорами.
16. Валец кулачкового катка, содержащий смонтированный на оси полый цилиндрический барабан с радиальными отверстиями, кулачки с размещёнными в полости барабана частями и приспособление для выдвижения кулачков, отличается тем, что, с целью повышения надёжности и снижения энергоёмкости.
17. Валец кулачкового катка, содержащий смонтированный на оси барабан с радиально расположенными кулачками, предрасположен для повышения производительности.
18. Специальный кулачок для повышения качества уплотнения обводнённых грунтов
1. Техническая характеристика
Таблица 1 – Техническая характеристика кулачкового самоходного катка
Тип катка Тяжёлый
Тип трансмиссии Гидрообъёмная
Число кулачков, шт 180
Диаметр вальца, мм 1335
Ширина вальца, мм 1535
Длина кулачка, мм 222,5
Толщина уплотняемого слоя, мм 260
Скорость движения, км/ч До 5
Количество ведущих вальцов, шт 2
Число кулачков в ряду 8
Давление кулачка на грунт, МПа 4-10
Уплотняющая поверхность кулачка, см2 50
Масса катка, т 9
2. Описание и обоснование выбранной конструкции
Сегодня в России эксплуатируются катки отечественного производства, и импортные. Производители стремятся выпускать дорожную технику хорошего качества с высокими техническими характеристиками, а изобретатели и рационализаторы постоянно вносят изменения в конструкцию машин.
В зависимости от конструкции вальцов катки разделяются на катки с гладкими вальцами, кулачковые, решетчатые и сегментные. В этом курсовом проекте рассматривается кулачковый каток.
У кулачковых катков на вальцах закрепляются кулачки – шишкообразные выступы правильной формы. Их применяют на обводнённых, комковатых, рыхлых грунтах. Особенность прохода таких катков заключена в том, что сначала в грунт входят не только кулачки – погружается даже сам валец. Но в дальнейшем, после уплотнения, такого не происходит.
В зависимости от способа передвижения кулачковые катки делятся на 2 типа: прицепные и самоходные. Самоходные катки имеют металлические кулачковые вальцы или колеса на пневматических шинах. Прицепные катки состоят из гладкого металлического вальца, закрепленного на оси и вращающегося в подшипниках, укрепленных в раме.
Установленные на обечайках вальцов кулачки (шипы), позволяют ему легко входить в грунт на начальном этапе уплотнения. При дальнейших проходах катка, погружение в грунт становится все более затруднительным за счет его уплотнения.
Кулачковые катки в зависимости от расчетных контактных давлений (МПа) делятся на три типа: лёгкие (0,4 – 2), средние (2 – 4), тяжелые (4 – 10).
В данном курсовом проекте выбираем конструктивную схему кулачкового катка двухосного двухвальцового, с двумя ведущим вальцами, так как каток преодолевает большие сопротивление при передвижении по обводнённому грунту.
Кулачки могут иметь различную форм, однако они должны обеспечивать уплотнение на max толщину отсыпаемого слоя и min разрыхление поверхностного слоя при выходе кулачка из грунта.
В плане опорная поверхность кулачка выполняется круглой, квадратной или эллиптической.
Практика показывает, что удовлетворительная работа имеет место в том случае, когда количество кулачков, приходящиеся на 1 м2 поверхности вальца, равно 20…25 для лёгких и средних и 15-20 для тяжёлых катков. Целесообразно располагать кулачки в шахматном порядке.
Положительные свойства кулачкового катка
1. Контакт с грунтом происходит на малой площади, что обеспечивает большее удельное давление.
2. По мере увеличения плотности слоя глубина погружения кулачков уменьшается, чем обеспечивается равномерное уплотнение слоя по толщине за исключением самой верхней его части.
3. Поверхность грунта после уплотнения имеет неровности, благодаря чему создается лучшая связь между слоями.
4. Производительность самоходных кулачковых катков в 2—3 раза выше, чем у прицепных, вследствие большей скорости уплотнения. При увеличении скорости движения катков возрастает динамическое воздействие кулачков на грунт и повышается плотность грунта.
5. В отличии от катков на пневмошинах кулачковые катки создают большее нормальное контактное напряжение, вследствие чего кулачки интенсивно погружаются в грунт.
Недостаток указанных кулачковых катков заключается в том, что они наиболее эффективны лишь при уплотнении обводнённых грунтов, , что исключает применение кулачковых катков для уплотнения дорожных одежд.
Технические мероприятия по устранению недостатков: уменьшение габаритных размеров катка, безусловно, привело к резкому снижению веса, и как следствие уменьшению контактных давлений кулачка на грунт. Чтобы компенсировать уменьшение веса, в отсек над передним вальцом вставляют балласт, в виде железобетонных пластин, а сами вальцы через заливные отверстия наполняют жидким балластом.
