Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

Intial project of clamshell bucket for excavator

Michał Tadeusz Różański

Abstract

Excavator is a machine with very big features, which can work is many different environments. The most common attachment for this kind of machine is bucket, on the other hand the most universal attachment is grapple. This thesis contains initial project of clamshell bucket which can be used not only for digging, but also for material handling. Basic construction of single-bucket excavator, all types of excavators and attachments were presented in the first part of this thesis. Next chapters were devoted to basic construction of grapple and the environment in which their work. Then all types of grapples, the machine with grapple and clamshell bucket’s duty cycle were presented. Next part of this thesis is focussed on clamshell buckets-the technical solutions used in this type of attachment were presented. Opening/closing mechanism types were the main part of considerations. Many types of construction which improves clamshell bucket’s work (e.g. rotator and claws hardening) were described. Profound technical analysis of opening/closing mechanisms and subjective comparison were made before selection of mechanism for this project. Next Liebherr A912 Compact excavator were chosen because of its working with clamshell buckets adaptation, high mobility and work economy. Hydraulic motor “HPX standard drive” as opening/closing mechanism, rotator and upper suspension (from the same manufacturer) choice was required for clamshell bucket project. Calculations which were presented in the next chapter allowed for normal capacity of clamshell bucket and geometrical parameters of shells definition. Mining resistance during clamshell bucket duty cycle were also calculated. Force and kinematic analisys demanded opening and closing forces calculation and comparison which mining resistance. Also load, which clamshell bucket will be able to hold was calculated. Mechanical strength calculation which included assumptions based on technical data from catalogues of main manufactures and simplifications were reduced to screw’s size calculation which will clamp shells to HPX drive. In the next chapter final parameters of clamshell bucket’s construction and used elements were presented. 3D model in SolidWorks and rendered model was made. This thesis is a list of steps, which are needed for clamshell bucket’s project. It is also a knowledge base of grapples and technical solutions used in clamshell bucket’s construction.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Michał Tadeusz Różański (FACME) Michał Tadeusz Różański,, Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Title in Polish
Projekt wstępny chwytaka łupinowego do koparki
Supervisor
Andrzej Selenta (FACME/ICME) Andrzej Selenta,, The Institute of Construction Machinery Engineering (FACME/ICME)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Jan Szlagowski (FACME/ICME) Jan Szlagowski,, The Institute of Construction Machinery Engineering (FACME/ICME)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Certifying unit
Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Affiliation unit
The Institute of Construction Machinery Engineering (FACME/ICME)
Study subject / specialization
, Mechanika i Budowa Maszyn
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
12-09-2016
Issue date (year)
2016
Pages
68
Internal identifier
SIMR; D-1485
Reviewers
Paweł Ciężkowski (FACME/ICME) Paweł Ciężkowski,, The Institute of Construction Machinery Engineering (FACME/ICME)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME) Andrzej Selenta (FACME/ICME) Andrzej Selenta,, The Institute of Construction Machinery Engineering (FACME/ICME)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Keywords in Polish
1. Chwytak łupinowy, 2. Koparka jednonaczyniowa, 3. Układ hydrauliczny, 4. Prace ziemne
Keywords in English
1. Clamshell bucket, 2. Single-bucket excavator, 3. Hydraulic system, 4. Earthwork
Abstract in Polish
Koparka to maszyna o bardzo dużych możliwościach, mogąca pracować w wielu środowiskach. Najpowszechniejszym narzędziem dla tej maszyny jest łyżka, natomiast najbardziej wszechstronnym narzędziem jest chwytak. Niniejsza praca stanowi wstępny projekt chwytaka łupniowego, który służy tylko do kopania, ale również do przeładunku materiałów. W pierwszej części pracy zaprezentowano budowę koparki jednonaczyniowej i jej rodzaje oraz narzędzia, jakie mogą być stosowane. Kolejne rozdziały poświęcone zostały ogólnej budowie chwytaka oraz jego środowisku pracy. Przedstawiono rodzaje chwytaków, maszynę z tym narzędziem podczas urabiania oraz cykl pracy chwytaka łupniowego. Dalsza część pracy skupia się na chwytakach łupniowych-kolejno przedstawiono rozwiązania konstrukcyjne użyte w tym narzędziu. Główną część rozważań stanowiły mechanizmy otwierania/zamykania. Opisano również elementy budowy wspomagające pracę chwytaków, jak np. rotator czy wspomagania szczęk. Wybór rodzaju mechanizmu otwierania/zamykania poprzedzono wnikliwą analizą tych mechanizmów zarówno pod kątem technicznym, jak i również porównując je według subiektywnych kryteriów. Następnie wybrano maszynę, na której będzie pracował projektowany chwytak. Jest nią koparka Lieherr A912 Compact, co wynika z faktu przystosowania jej do pracy z chwytakami oraz dużej mobilności i ekonomii pracy. Projekt chwytaka wymagał dobrania silnika hydraulicznego „HPX drive standard” jako mechanizmu otwierania/zamykania oraz rotatora i elementów zawieszenia tego samego producenta. Obliczenia przedstawione w kolejnym rozdziale pozwoliły na określenie nominalnej pojemności chwytaka oraz wymogów geometrycznych jego łupin. Ponadto obliczone zostały opory urabiania chwytaka podczas pracy. Analiza rozkładu sił i kinematyki pracującego chwytaka wymagała obliczenia sił zamykania i otwierania chwytaka oraz porównania tych wartości z oporem urabiania. Ponadto obliczono ciężar, jaki może zostać utrzymany przez chwytak, przy zachowaniu stateczności maszyny. Obliczenia wytrzymałościowe, dzięki założeniom określonym na podstawie katalogów wiodących producentów chwytaków oraz szeregowi uproszczeń, sprowadziły się do policzenia rozmiaru śrub, mocujących łupiny do mechanizmu HPX. W kolejnym rozdziale przedstawiono ostateczne parametry, określające budowę projektowanego chwytaka oraz użyte elementy. Wykonano także model 3D w programie SolidWorks oraz wizualizację, pokazującą jak mogłaby wyglądać chwytak, gdy został wykonany. Praca jest listą kroków, które należy wykonać, aby zaprojektować chwytak łupniowy. Jest również kompendium wiedzy na temat chwytaków i stosowanych w ich budowie rozwiązań konstrukcyjnych.
File
  • File: 1
    PRACA INŻYNIERSKA Michał Różański.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 13655

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUT1b83a07b828747fcbbd26351c2572690/
URN
urn:pw-repo:WUT1b83a07b828747fcbbd26351c2572690

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page