Введение 5
1. Обзор научной и патентной литературы 9
2. Гидравлическая схема цепного траншейного экскаватора 37
3. Разработка гидравлической системы цепного траншейного экскаватора 39
3.1. Разработка гидравлической системы цепного траншейного экскаватора 39
3.2 Предварительный расчет параметров гидропривода 41
3.3 Выбор гидрооборудования 43
3.3.1 Насосы и гидродвигатели 43
3.3.2 Гидроцилиндры 44
3.3.3 Гидромоторы 46
3.3.4 Насос гидросистемы 49
3.3.5 Выбор гидрораспределителей 51
3.3.6 Выбор гидродросселей 54
3.3.7 Выбор клапанов 54
3.3.8 Выбор фильтров 57
3.4 Расчет теплового режима работы гидропривода 60
3.5 Расчет гидравлических потерь 65
3.5.1 Графики гидравлических потерь давления в контурах ГП 69
3.5.2 Мощность и КПД гидропривода 70
4. Исследование динамических характеристик 72
Заключение 85
Список литературы

Купить

В настоящее время выполняются огромные объемы строительных работ по сооружению подземных коммуникаций. Сооружение подземных коммуникаций связано, в первую очередь, с отрывом траншей различного профиля и протяженности. Указанные работы выполняются при помощи экскаваторов, при этом траншейные экскаваторы по сравнению с одноковшовыми имеют более высокую производительность и качество отрываемой траншеи. Кроме того, траншейные экскаваторы просты в управлении, легко поддаются автоматизации и менее опасны в природоохранном отношении.
Характерной особенностью траншейных экскаваторов является разветвление силового потока, при котором часть мощности двигателя базовой машины передается рабочему органу, минуя движитель. Наряду с другими факторами указанное разветвление существенным образом влияет на производительность экскаватора. Для траншейных экскаваторов мощность на рабочем органе характеризует величину снижения его тягового сопротивления, а мощность на движителе определяет скорость поступательного перемещения экскаватора. В виду того, что мощность экскаватора ограничена, возникает необходимость ее рационального распределения в зависимости от параметров траншеи, мощности двигателя и тягового класса базовой машины.
Так как траншейные экскаваторы работают в широком диапазоне изменения грунтовых условий, очевидно, что с изменением прочности разрабатываемых грунтов должно изменятся и распределение мощности между приводом рабочего органа и движителя. Таким образом, встает вопрос о создании траншейного экскаватора, способного адаптироваться к изменяющимся грунтовым условиям.
Наиболее эффективными машинами по отрыву траншей являются траншейные экскаваторы непрерывного действия. Данные машины позволяют производить работы в короткие сроки и с большой производительностью, так как практически исключают доделочные работы.
Рисунок 1 - Самый большой скальный траншеекопатель Е1255 COMMANDER Рабочий орган имеет несколько названий: цепной, траншейный экскаватор, траншеекопатель, баровый агрегат, грунторез. В целом модельный ряд не нов и однообразен. Все агрегаты генетически происходят от ЭТЦ-165 и навешиваются на колесный или гусеничный трактор. По типоразмеру они занимают среднее положение. Ни компактных машин, способных работать в стесненных условиях, ни мощных, тяжелых машин отечественная индустрия пока не предлагает. Для нужд инженерных войск производятся роторные траншеекопатели на базе артиллерийских тягачей, но экономическая эффективность боевых машин в гражданском строительстве представляется более чем сомнительной.
Привод цепных траншеекопателей - механический. Мощность отбирается от коробки передач. Для синхронизации движения рабочего органа и трактора устанавливается гидроходоуменьшитель. Подъем и опускание стрелы агрегата осуществляются гидроцилиндром. Гидравлическая жидкость подается отдельным шестеренным насосом из общей рабочей гидросистемы.
Траншейные экскаваторы одновременно ведут резку грунта, его выемку из траншеи и уборку. Подобные машины изготавливаются и для малых объемов работ, таких как неглубокая прокладка коммуникаций, и для крупных - прокладка трубопроводов большого диаметра глубоко под землей. Преимущество в работе специализированных траншейных экскаваторов заключается в быстрой, чистой и стабильной прокладке траншеи, высоком качестве, снижении трудовых затрат, возможности повторного использования вынутого грунта для засыпки траншеи и общей экономической эффективности.
Достоинства специализированной машины становятся более наглядными в сравнении с другими методами прокладки траншеи. Так, одноковшовые экскаваторы не дают четкой, ровной и одинаковой глубины, а комки вынутого грунта порой нельзя использовать для обратной засыпки. Производительность одноковшовых экскаваторов намного ниже из-за дискретности рабочего процесса (набор грунта в ковш, выемка грунта из траншеи, освобождение грунта из ковша, возврат ковша в траншею, перестановка экскаватора), траншейный же экскаватор выполняет выемку грунта непрерывно, передвигаясь самостоятельно со скоростью, задаваемой рабочим органом.
Траншейный экскаватор способен работать в тяжелых условиях и практически по всем видам грунтов без привлечения дополнительных машин: по мерзлым грунтам, илу, глине, известняку, ракушечнику, большинству скальных пород, бетону и асфальтобетону.
Производство траншейных экскаваторов началось уже достаточно давно и сего-дня строителям предлагается широкий выбор машин самых разных типоразмеров: как специализированных, так и в качестве сменного оборудования для универсальных машин. Основными потребителями являются строители магистральных газо- и нефтепроводов и линий связи.
На российском рынке представлена продукция отечественных заводов, а также ряда западных машиностроительных компаний.
Для повышения точности отрыва и производительности необходимо применять современные автоматизированные системы управления рабочим органом.
Обзор современных экскаваторов показал, что в настоящее время имеется очень мало машин, оснащенных современными автоматизированными системами. В связи с этим в настоящее время актуальным является вопрос создания современных автоматизированных систем управления для траншейных экскаваторов и инженерных методик для расчета их основных параметров.
Цель данной работы: повышение эффективности цепных траншейных экскаваторов за счет адаптации к изменяющимся грунтовым условиям. Для достижения цели в работе поставлены и решены следующие Задачи:
1. разработка ГС;
2. поверочный расчет ГС, определение внутренних и внешних характеристик;
3. замена устаревшей гидроаппаратуры;
4. исследование динамических характеристик.
Методы исследований основаны на использовании основных положений системного анализа, математического и физического моделирования рабочего процесса цепного траншейного экскаватора и взаимодействия рабочего органа с грунтовой средой, научных положений теоретической механики, механики грунтов и теории планирования эксперимента. Для достижения основной цели исследования в данном дипломном проекте использованы методы анализа гидромеханических процессов и методы проектирования ГС, а также графических пакетов Компас-3Б V16, Excel, MathCad 12, Solid Edge.
Практическое значение полученных результатов. Результаты работы могут быть использованы при модернизации и разработке новых ГС данного объекта.

Купить