Вопрос №1 Тяговый расчет дорожных машин с ПХО

Тяговый расчет базируется на уравнении тягового баланса, которое отражает взаимосвязь всех сил действующих на машину при перемещении по опорной поверхности.

Р_сц ≥ Р_о ≥ W ,

где Р_сц – сила сцепления движителя с опорной поверхностью, которая зависит от свойств опорной поверхности и типа ходового оборудования;

Р_о – окружная сила на ведущих колесах;

W – общая сила сопротивления при движении машины;

Колесный движитель ДМ преобразует подводимый к нему от двигателя крутящий момент в силу тяги машины. Движение машины передаваемое двигателю и приложенная к ведущему колесу – максимальная окружная сила.

Р_о = Р_о*/n_к ,

где n_к – число ведущих колес.

КПД η = N_вых/N_вх ,

Передаточное число U =ω_вх/ω_вых ,

Коэффициент преобразования К_пр = М_вых/М_вх = η · U ,

М_кр = η · U · М_дв ,

N_дв = М_дв · ω_дв = 2 · π · М_дв · n_дв ,

Окружная сила на ведущем колесе Р_о* = М_кр/r_к ,

Тогда Р_о = Р_о*/n_к = М_кр/(r_к·n_к) = η·U·М_дв/(r_к·n_к) = η·U·N_дв/(2·π·n_дв·n_к·r_к)

Р_сц = φ_сц·G_сц ,

φ_сц = 0,1…0,6 – коэффициент сцепления

G_сц – сцепная сила тяжести, т.е нагрузка на ведущие колеса

G_сц = (В/А)·G ,

где В – числа ведущих колес, А – общее число колес.

Сила сопротивления

W = W_пер + W_ин + W_вет + W_раб ,

1)W_пер – сила сопротивления передвижению машины

W_пер = (f + i)·G ,

где f – коэффициент сопротивления передвижению f=0,01…0,3,

i – коэффициент уклона i = 0,1…0,15.

2)W_ин – сила инерции на движение машины

W_ин = G·V/g·t_р ,

где V – скорость движения, t_р – время разгона.

3)W_вет – сопротивление ветровой нагрузки

W_вет = Р_вет·F ,

где Р_вет – удельное сопротивление ветровой нагрузки (давление ветра),

F – площадь.

4)W_раб – сопротивление рабочему процессу (для каждой машины рассчитывается индивидуально).

Очень часто на 1м этапе проектирования отсутствуют сведения о силовой установке машины, т.е. Р_о нельзя найти. В этом случае Р_о ≈ W , а W можно найти

N=W·V/η .

Вопрос №2 Тяговый расчет дорожных машин с ГХО

Тяговый расчет базируется на уравнении тягового баланса, которое отражает взаимосвязь всех сил действующих на машину при перемещении по опорной поверхности.

Р_сц ≥ Р_о ≥ W ,

где Р_сц – сила сцепления движителя с опорной поверхностью, которая зависит от свойств опорной поверхности и типа ходового оборудования;

Р_о – окружная сила на ведущих колесах;

W – общая сила сопротивления при движении машины;

Гусеничный движитель ДМ преобразует подводимый к нему от двигателя крутящий момент в силу тяги машины. Движение машины передаваемое двигателю и приложенная к ведущей звездочке максимальная окружная сила.

Р_о = Р_о*/n_зв ,

где n_зв – число ведущих звездочек.

КПД η = N_вых/N_вх ,

Передаточное число U =ω_вх/ω_вых ,

Коэффициент преобразования К_пр = М_вых/М_вх = η · U ,

М_кр = η · U · М_дв ,

N_дв = М_дв · ω_дв = 2 · π · М_дв · n_дв ,

Окружная сила на ведущей звездочке Р_о* = М_кр/r_зв ,

Тогда Р_о = Р_о*/n_зв = М_кр/(r_зв·n_зв) = η·U·М_дв/(r_зв·n_зв) = η·U·N_дв/(2·π·n_дв·n_зв·r_зв) ,

Р_сц = φ_сц·G_сц ,

φ_сц = 0,1…0,6 – коэффициент сцепления

G_сц – сцепная сила тяжести, т.е нагрузка на гусеницы

G_сц = G ,

Сила сопротивления

W = W_пер + W_ин + W_вет + W_раб ,

1)W_пер – сила сопротивления передвижению машины

W_пер = (f + i)·G ,

где f – коэффициент сопротивления передвижению f=0,01…0,3,

i – коэффициент уклона i = 0,1…0,15.

2)W_ин – сила инерции на движение машины

W_ин = G·V/g·t_р ,

где V – скорость движения, t_р – время разгона.

3)W_вет – сопротивление ветровой нагрузки

W_вет = Р_вет·F ,

где Р_вет – удельное сопротивление ветровой нагрузки (давление ветра),

F – площадь.

4)W_раб – сопротивление рабочему процессу (для каждой машины рассчитывается индивидуально).

Очень часто на 1м этапе проектирования отсутствуют сведения о силовой установке машины, т.е. Р_о нельзя найти. В этом случае Р_о ≈ W , а W можно найти

N=W·V/η .

Вопрос №3 Механический привод машин. Классификация, основные элементы.

Привод – это совокупность устройств для сообщения движения и усилия исполнительным механизмам машин.

Привод включает силовое оборудование (двигатель), трансмиссию и систему управления.

Привод выбирают из условий:

- технологии производства работ;

- условий эксплуатации;

- режимов нагружения.

Приводы классифицируют по следующим признакам:

• по значимости:

-основные (ходовое и рабочее оборудование);

- вспомогательные.

• по типу трансмиссии:

- с механическими трансмиссиями;

- с электрическими трансмиссиями;

- с гидравлическими трансмиссиями;

- с комбинированными трансмиссиями.

• по типу системы управления:

- с механической рычажной;

- с электрической;

- с гидравлической;

- с пневматической;

- с комбинированной.

Мощность привода определяется:

N_ро = N_дв·η ; N_ро = Т·ω; N_ро = Р·V.

Т – крутящий момент сопротивления, преодолеваемый исполнительным механизмом;

ω - угловая скорость

Р – усилие внешнего сопротивления

V – линейная скорость исполнительных механизмов

N = Т·V – идеальный вариант

Для оценки работы привода используют его внешнюю характеристику – зависимость ω=f(Т)

Вопрос №4 Гидравлический привод машин. Классификация, основные элементы.

Гидроприводы могут быть двух типов: гидродинамические и объёмные.

• в гидродинамических приводах используется в основном кинетическая энергия потока жидкости;

• в объёмных гидроприводах (ОГП) используется потенциальная энергия давления рабочей жидкости.

ОГП классифицируют по следующим признакам:

1)по конструктивным признакам: открытые и закрытые.

2)по виду энергопреобразования: шестеренные, поршневые, пластинчатые.

3)по регулированию параметров: регулируемые, ступенчато-регулируемые, непрерывно-регулируемые.

4)по назначению: основные, вспомогательные.

4)по количеству потоков рабочей жидкости: 1-но,2-х,3-х,4-х поточные.

5)по степени управления: с ручной, с электрической, с гидравлической, с электро-гидравлической.

Г идрообъемный привод.

1 – всасывающая линия;

2 – ведущий вал;

3 – насос;

4 – гидрораспределитель;

5 – гидроцилиндр;

6 – сливная линия;

7 – дренажная линия;

8 – бак.

Э лементами гидродинамического привода являются:

• гидромуфта;

• гидротрансформатор.

Гидротрансформатор:

1 – входной вал; 2 – турбинное колесо;

3 – насосное колесо; 4 – реакторное колесо;

5 – обгонная муфта; 6 – выходной вал

Гидромуфта

1 – входной вал (от ДВС);

2 – насосное колесо;

3 – турбинное колесо;

4 – выходной вал (на ИМ)

5. Электрический привод машин. Классификаци, основные элементы.

В комбинированных электроприводе первичным является ДВС, который приводит во вращение электрогенератор, к-ый в свою очередь питает ЭД. Использ. На крупных дорожных машинах большой мощности.

Преимущество: 1. Возможность реверсирования, 2. Высокий КПД, 3. Долговечность, 4. Надёжность, 5. Эксплуатация при низких температурах.

Наиболее распространены ЭД переменного тока. Обычно используются трёхфазные асинхронные двигатели, которые в зависимости от мощности имеют либо короткозамкнутый при менее 10 кВт, или фазовый ротор – более10 кВт. Данные двигатели могут выдерживать большие кратковременные перегрузки, однако обладают высокой чувствительностью к колебаниям напряжения сети.

Привод одноковшов экскаватора применяется спец крановый асинхрон ЭД. Они хорошо работают в участках пуска и торможения, однако не могут саморегул., что тербует преобразования частоты питания. Двигатели с фазовы ротором требуют для пуска боль ток, при не возможно регулировать скорость.

ЭД постоянного тока считается наиболее подходящим для привода машин с тяговым режимом работы, они обеспечивают плавность пуска и торможения. Однако их масса и габаритыв 1,5 …2 раза выше других. Обычно их применяют в экскаваторах средней и большой мощности.

В экскават ср мощности применяют схему: ДВС 3х обмоточ генератор ЭД с усилителем. Преимущество : постоянная готовность к работе, простота пуска, управление, реверс, высокий КПД.

6. Основные факторы, определяющие взаимодействие рабочих органов машины с грунтом: параметры рабочего органа; прочностные характеристики грунтов; сопротивление грунта копанию.

Грунты принято делить на следующие классы: скальные, полускальные, крупнообломочные, пещаные, глинистые. Скальный грунт – это сцементированный, водоустойчивый и практически не сжимаемые горные породы с прочностью σ≥5МПа. Полускальные – это сцементированные горные породы с σ<5МПа. Крупнообломочные – это не сцементированные куски пород образующие два первых класса. Пещаные – это не сцементированные частицы горных пород с размерами от 0,05 – 2 мм. Глинистые – это не сцементированные частицы горных пород с преобладающим размером частиц меньше 0,005. В настоящее время принята классификация грунтов профессора Зеленина, который в первые дал количественную оценку всех грунтов по трудности их разработки, (в её основе лежит оценка физико-механических свойств) с помощью динамического плотномера.

При взаимодействии грунта с рабочим органом в грунте развиваются силы сопротивления. Эти силы зависят от 3-х основ. параметров: –технологии разработки грунта; –физ-мех. свойств грунта; –геометрических характеристик рабочего органа.

К основным характеристикам относятся:

В – ширина режущей кромки - угол заострения (25-30 град), - угол резания (30-40 град)

При взаимодействии рабочего органа с грунтом клин действует на грунт с силой Р которая вызывает со стороны грута силу противодействия Р0:

1 ) При резании грунта. Для инж. расчетов используют следующую формулу связывающую силы сопротивления с геометрией р.о. и свойствами грунта: Р01=Рк = кр*В*с; кр–удельн. сопр. грунта резанию(0,012–3,5МПа) ; с– толщ. срез. грунта

2) При копании грунта. Для инж. расчетов силу сопротивления копания рассчитывают по той же ф., что и силу сопротивления резания учитывая другие силы сопротивления. Учет всех остальных сил осуществляется за счёт увеличения коэффициента удельного сопротивления копанию:Р01=Рк= к1*В*с к1=0,018–4,5МПа Норм. сост. Р02= , где -коэф. пропорциональности(0,1-0,8) зависит от свойств грунта. Степени затуп. раб. орг., а также от расположения р.о.

В зависимости от свойств грунта при резании р.о образуется 3 вида стружки:

сыпучий пластинчатый скалывающийся