книги / Определение производительности и тяговый расчет прицепного скрепера
..pdfМинистерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
Кафедра «Автомобили и технологические машины»
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ И ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ ПРИЦЕПНОГО СКРЕПЕРА
Методические указания
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2017
1
Составитель К.Г. Пугин
УДК 621.878.6(072.8) О-62
Рецензент канд. техн. наук, доцент В.И. Кычкин
(Пермский национальный исследовательский политехнический университет)
Определение производительности и тяговый расчет при- О-62 цепного скрепера : метод. указания / сост. К.Г. Пугин. – Пермь :
Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2017. – 23 с.
Приведены теоретические сведения о прицепных и самоходных скреперах, а также порядок тягового расчета скрепера и расчета его эксплуатационной производительности.
Указания предназначены для студентов, обучающихся по направлению бакалавриата «Строительство» (профиль подготовки «Автомобильные дороги и аэродромы»), очной и заочной форм обучения.
УДК 621.878.6(072.8)
ПНИПУ, 2017
2
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Общие методические указания............................................................. |
4 |
1. Теоретические сведения.................................................................... |
5 |
1.1. Общее устройство скрепера....................................................... |
5 |
1.2. Классификация скреперов.......................................................... |
6 |
1.3. Особенности технологического цикла |
|
и организации скреперных работ.............................................. |
9 |
2. Тяговый расчет скрепера................................................................ |
13 |
2.1. Проверка условия движения скрепера.................................... |
14 |
2.2. Расчет сопротивлений передвижению скрепера.................... |
16 |
3. Расчет производительности скрепера............................................ |
18 |
3.1. Расчет эксплуатационной производительности..................... |
18 |
3.2. Определение продолжительности рабочего цикла................ |
19 |
Контрольные вопросы......................................................................... |
21 |
Список рекомендуемой литературы.................................................. |
22 |
3
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
При подготовке к практической работе следует внимательно прочитать указания и проанализировать ее содержание, а также ознакомиться с рекомендуемой литературой.
Цель работы: закрепить знания о землеройно-транспортных машинах, научиться производить тяговый расчет и определять производительность прицепного скрепера.
Порядок выполнения работы:
1.Ознакомиться с теоретическими сведениями.
2.Схематично изобразить прицепной скрепер, указывая все его части (см. рис. 1, 2).
3.Согласно варианту, указанному преподавателем, произвести следующие расчеты: определить силу тяги, развиваемую базовым трактором во время срезания грунта; определить усилие, необходимое для перемещения скрепера; проверить условие движения прицепного скрепера; при необходимости подобрать толкающий трактор для увеличения тягового усилия при загрузке скрепера; определить время рабочего цикла; рассчитать эксплуатационную сменную производительность.
4.Ответить на контрольные вопросы.
Отчет о практической работе должен включать в себя следующее:
1)тему практического занятия;
2)цель выполняемой работы;
3)схему скрепера;
4)тяговый расчет прицепного скрепера;
5)расчет производительности скрепера;
6)краткие ответы на контрольные вопросы.
Отчет выполняется на листах формата А4 в произвольной форме.
4
1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
1.1. Общее устройство скрепера
Скрепер – самоходная или прицепная (к гусеничному или колесному трактору, колесному тягачу) землеройно-транспортная машина, рабочим органом которой служит ковш на пневмоколесах, снабженный в нижней части ножами для срезания слоя грунта. Схема самоходного скрепераи его составные части показанына рис. 1.
Рис. 1. Самоходный скрепер: 1 – тягач; 2 – седельно-сцепное устройство; 3 – арка-хобот; 4 – упряжная тяга рамы; 5 – гидроцилиндр подъема ковша; 6 – ковш; 7 – заслонка; 8 – задняя стенка; 9 – буферное устройство
Скреперы предназначены для послойного копания, транспортирования, послойной отсыпки, разравнивания и частичного уплотнения грунтов I–IV категорий при подготовке территорий под застройку, планирование кварталов, возведение насыпей, разработ-
5
ке широких траншей и выемок. Они применяются в дорожном, гидротехническом и аэродромном строительстве при дальности транспортировки грунта от 100 м до 3–5 км и отсыпке грунта спланированными слоями.
1.2. Классификация скреперов
По способу наполнения ковша выделяются скреперы с загрузкой тяговым усилием трактора-тягача (толкача); с принудительной (механизированной) загрузкой.
Ускреперов первой разновидности срезание слоя грунта (стружки) и поступление грунта в ковш осуществляется за счет тягового усилия трактора-тягача (толкача, если он применяется). Поступает грунт в движущийся ковш и наполняет его в результате противодавления, развивающегося в стружке и ранее срезанном разрыхленном грунте, накопившемся перед ножами в так называемой призме волочения.
Ускреперов второй разновидности срезание стружки грунта ножами осуществляется также за счет тягового усилия тракторатягача (толкач для загрузки этих машин, как правило, не применяется), а принудительная подача срезанного грунта в ковш производится скребками цепного элеватора. Скребки захватывают порции грунта, поднимают их либо по стальному наклонному листу, либо по переднему откосу уже имеющегося в ковше грунта и отбрасывают в ковш назад по ходу машины.
По типу ходовой части скреперы подразделяются на прицепные, полуприцепные и самоходные (рис. 2).
Уприцепных скреперов весь вес конструкции и вес содержащегося в ковше грунта передается на ходовые колеса скрепера, кроме незначительной части веса дышла, передаваемой на буксирную скобу трактора. У полуприцепных и самоходных скреперов от половины до полного веса конструкции и полезного груза используется в качестве активного сцепного веса на ведущих колесах.
6
Рис. 2. Виды скреперов: а – прицепной; б – полуприцепной; в – самоходный двухосный; 1, 8 – трактор; 2 – сцепное и седельно-сцепное устройство; 3 – тяговая рама; 4 – подрезной нож; 5 – грунт; 6 – средняя линия; 7 – ковш; 9 – одноосныйтягач; В– ширинаножаскрепера; h – толщинасрезаемогослоя
Прицепные и полуприцепные скреперы (рис. 3, 4) просто и относительно быстро можно отцепить от трактора (тягача). После этого трактор (тягач) может автономно двигаться или использоваться в агрегате(сцепе) с другой прицепной илиполуприцепноймашиной.
Рис. 3. Прицепной скрепер с трактором
Рис. 4. Прицепной скрепер K-Tec 1263 ADT
7
Самоходными скреперами (рис. 5) называют такие скреперы, у которых тягач после отсоединения от скрепера не может самостоятельно двигаться, так как является составной частью агрегата, вне которого он не может работать.
а
б
Рис. 5. Самоходные скреперы: а – САТ657G; б – САТ631G
По типу разгрузочного механизма скреперы с загрузкой тяговым усилием подразделяются на скреперы со свободной (самосвальной) разгрузкой опрокидыванием ковша вперед и назад, скреперы с принудительной разгрузкой прямолинейным движением задней стенки ковша или заслонки назад, скреперы с полупринудительной разгрузкой.
По типу привода рабочих органов скреперы с загрузкой тяго-
вым усилием подразделяются на скреперы с канатным управлением, скреперы с гидравлическим управлением и скреперы с электроканатным управлением отдельными лебедками, приводимыми в движение электодвигателями.
8
По типу привода рабочих органов скреперы с принудительной загрузкой подразделяются на скреперы с гидравлическим управлением и скреперы с электромеханическим управлением посредством электродвигателей с редукторами и исполнительными механизмами.
По типу тягача скреперы подразделяются на колесные и гусеничные.
Самоходные скреперы, как правило, выполняются на пневмоколесном ходу; прицепные и полуприцепные – как на гусеничном, так и на пневмоколесном.
По емкости ковша скреперы подразделяются на ковши с малой вместимостью (до 5 м3), средней (5–15 м3) и большой (более 15 м3).
1.3.Особенности технологического цикла
иорганизации скреперных работ
Рабочий цикл скрепера состоит из следующих последовательно выполняемых операций: резание грунта и наполнение ковша, транспортирование грунта к месту укладки, выгрузка и укладка грунта, обратный холостой ход машины в забой.
Операция набора грунта включает в себя резание грунта и наполнение ковша и характеризуется необходимостью значительной силы тяги. Ковш наполняется грунтом при движении скрепера по свежесрезанной грунтовой поверхности.
Толщина срезаемой стружки зависит от вида грунта, а для скреперов с тяговой загрузкой также от силы тяги толкача.
В зависимости от вида работы, типа и состояния грунта применяют различные способы резания грунта и разработки забоя.
При планировочных работах, когда снимают небольшой слой грунта, ковш наполняют стружкой постоянной толщины. Для скреперов с тяговой загрузкой этот способ нецелесообразен, так как не позволяет полностью использовать силу тяги скрепера и толкача. Он применим для скреперов с механизированной загрузкой ковша.
Более распространен способ наполнения ковша стружкой переменного сечения, начиная от возможно более толстой с постепенным уменьшением ее к концу пути набора. Это обусловливает
9
постоянную загрузку двигателей скрепера и толкача в течение всего времени набора и позволяет наполнять ковш за более короткое время. Такой способ эффективен при работе на глинистых грунтах.
Количество набираемого скрепером грунта зависит от состояния разрабатываемого грунта, условий и способов наполнения. Лучше наполняется ковш при разработке грунтов влажностью до 25 %. Чрезмерно сухие грунты предварительно увлажняют.
Тяжелые грунты категорий III и IV перед началом разработки скреперами рыхлят продольными полосами с помощью бульдозе- ров-рыхлителей параллельными их проходами со сдвигом, равным заданному измельчению грунта. Рыхлить грунт рекомендуют на комья размером 10...15 см, наибольший размер комьев разрыхленного грунта не должен превышать 2/3 глубины резания скрепера.
В связных грунтах ковш хорошо наполняется при разработке забоя под уклон 6…13 %, что повышает силу тяги скрепера и толкача за счет использования их массы и улучшает наполнение ковша. Сухими несвязными грунтами ковш наполняют на подъеме до 6 % после их предварительного увлажнения.
Поперечный уклон площадки забоя по отношению к направлению движения скрепера не должен превышать 8 %.
Работа в транспортном режиме занимает основное время цикла (до 80–90 %). Продолжительность операции определяется скоростью движения машины по трассе. Скорость перемещения как груженого, так и порожнего скрепера зависит от дальности перемещения грунта, состояния землевозных дорог и реально может достигать 30–40 км/ч. В транспортном режиме скреперы обычно движутся по плотной грунтовой дороге, свежесрезанному грунту, насыпному уплотненному проездами грунту.
Предельная рекомендуемая дальность перемещения грунта зависит от объема ковша q и для скрепера с q = 10 м3 составляет
400...2500 м.
Скрепер разгружают при прямолинейном движении со скоростью 6...8 км/ч. В режиме разгрузки скрепер движется по рыхлому насыпному грунту, что обусловливает значительное сопротивление качению.
10