Суммарное сопротивление движению

W=W_р+W_пр+W_в+W_м+W_тр=9,6+27,9+9,2+18,8+27=92,5кН

При работе бульдозера на подъемах в тяговом расчете необходимо учесть составляющие от веса бульдозера, которые будут изменять величину Wм (сопротивление перемещения). В этом случае величина Wм определится по уравнению W’м=G(fi),

Где i – уклон местности в %. При угле наклона местности  > 10⁰ расчет следует производить по более точному уравнению W’м=G(fCosSin).

  

Исследованиями, проведенными в ЦНИИСе и МАДИ, установлено, что наиболее вероятными условиями работы машин общего назначения, которые следует класть в основу расчета, можно считать разработку характерного грунта II категории.

Анализ отечественного и зарубежного опыта бульдозеростроения, а также литературные рекомендации позволяют полагать, что мощность необходимая для управления рабочим органом, составляет 20..40% установленной мощности двигателя базового тягача. Скорости управления рабочим органом должны обеспечивать нормальный ход рабочего процесса. Увеличив скорости управления отвалом, можно несколько повысить производительность машины, но это приводит к росту динамических нагрузок и повышению утомляемости машиниста. Скорость заглубления ₃ выбирается такой, чтобы заглубление ножа на горизонтальной поверхности осуществлялось на основной рабочей передаче под углом к горизонтали, не превышающим затылочного угла ножа, а также что бы грунт не сминался коробкой жесткости отвала. Для выполнения этого условия необходимо соблюдение неравенства:

₃ <  tg,

где  - расчетная скорость движения трактора при рабочем ходе;  -задний угол отвала, соответствующий максимальному углу резания. Если _з > , то грунт будет дополнительно срезаться коробкой жесткости отвала, что приведет к неоправданному увеличению усилия на зарезание. _з=2,58*tg30⁰=0.938 принимаем скорость кромки ножа при заглублении отвала = 0,9км/ч

Усилие в исполнительном механизме привода управления (в гидроцилиндрах) определяется исходя из условия статического равновесия трактора относительно передней и задней кромок опорной поверхности гусениц.

При заглублении рис.4

Рцз=G*a(l-b)/l*s-G_PO*l_PO/s

При выглублении рис.5

Pцв=G*a₁c/l₁s+G_PO*l_PO/s, где

G_PO-сила тяжести рабочего оборудования = 24.01kH

G-сила тяжести бульдозера без рабочего об-ия = 142.1 kH

Остальные величины указоны на рис.4 и 5:

По рис 4:

a=1,12 м

l=4,3м

b=1,19м

s=1,86м

lpo=2,47м

Pцз=[142.1*1,12(4,3-1.19)]/(4,3*1.86)-[(24.01*2,47)/1,86]=29.4kH

По рис 5:

s=1,89м

lpo=2,405м

l₁=2,005м

a₁=1,09м

с=3,04 м

Pцв=[(142,1*1,09*3,04)/(2,005*1,89)] + +[(24.01*2,405)/1,89]=150,8 kH

При этом необходимо, чтобы выполнялись следующие условия:

Pц.з > P’цз ; Рц.в > Р’ц.в,

Где Р’ц.з-усилие заглубления, найденное из условия преодоления несущей способности грунта; Р’ц.в-усилие выглубления при нормальных условиях копания грунта.

Усилие заглубления рассчитывается по ф-ле:

Р’ц.з=[K₁s₁B(l-b)-G_POl_PO]/s ,

где К₁-коэффициент несущей способности грунта, для средних условий К₁=0,5…0,6Мпа; s₁-ширина площадки ножа, трущейся о грунт, s₁=1..1,5см, принимаем 1,2см

Р’ц.з=[550000*0,012*3,2(4,53-1,27)-(24,01*2,6)]/1,955=35186Пa=35kH

В соответствии с рис 6

P’цв=,

где

Gг=0.35_рVg=0.35*1,42*3=1.49т

_р-плотность разрыхленного грунта (т/м³) = плотность грунта/коэфф разрыхления (таб 2.2) = =1,85/1,3=1,42т/м³

Q=0.65_рVgtg² =0,65*1,42*3*12,16=33,6м³ Rv=0.3R_H=0.3*100=30kH

P’цв=[24,01*2,52+(1490*9,8/1000)*2,88+33,6*3,18+30*3,18+100*0.44]/

/1.86=69kH

Скорость движения поршня гидроцилиндра находится в зависимости от принятой скорости перемещения отвала. На рис 7 показана расчетная схема для определения скорости поршня. Как следует из схемы, угол поворота толкающих брусьев при полном заглублении отвала

_м=6,77⁰ , где

m-высота расположения точки поворота брусьев над уровнем опорной поверхности = 0,44м

hmax-максимальная глубина резания = 0,4м

c- расстояние от оси поворота до кромки ножа =3,36м

Ход исполнительного механизма определится зависимостью

S_п=

S_п=0,54м

Средняя скорость поршня

_п=S_п/t_з=0,54/3=0,18м/с

Здесь t_з-время подъема, заглубления отвала.

Исходными данными при проектировании гидравлического привода являются максимальное усилие, развиваемое цилиндром, Рц, скорость перемещения поршня _п, ход поршня S_п, номинальное рабочее давление жидкости в системе р.

Усилие в исполнительном механизме поперечного перекоса отвала должно быть достаточным для поворота базовой машины в обе стороны вокруг оси, проходящей вдоль края опорной поверхности движителя, при упоре краем отвала в жесткое препятствие (рис8). Усилие в механизме изменения угла резания определяют при уменьшении и увеличении последнего. В случае уменьшения угла резания, усилие в исполнительном механизме должно быть достаточным для того, чтобы преодолеть действующую на режущую кромку горизонтальную и вертикальную составляющие сопротивления копанию (рис 9). Эти составляющие рассчитываются по формулам:

R_H=T-G(fcos_пsin_п)=144-171(0.11cos12+sin12)=90kH

R_H=144-171(0.11cos12-sin12)=161kH

Rv= 0.3R_H=0.3*161=48.3kH

В случае увеличения угла резания усилие в исполнительном механизме должно вызывать опрокидывание бульдозера вокруг задней кромки опорной поверхности при упоре кромкой ножа в жесткое препятствие (рис9.).

Усилие в механизме изменения угла захвата должно быть достаточным для преодоления силы, приложенной к краю отвала и способной вызвать разворот машины. Эта сила рассчитывается так:

P=G_сц k/B, где k-колея трактора. P=171*0,9*1.8/3.2=86.5kH, -для поворотного отвала.

Выбираем для гидропривода насос развиваемый давление 16Мпа.

Внутренний диаметр гидроцилиндра dц (мм) вычисляется в зависимости от значений действующего усилия Pц (Н) и расчетного давления жидкости в системе р_р (Мпа). С учетом гидравлических потерь от насоса до цилиндра для предварительных расчетов принимаем р_р=0,85р=0,85*16=13,5Мпа. При выдвижении штока:

dц=; для гидроцилиндров подьема/опускания отвала, исходя из с того что при выглублении затрачивается усилие 150,8кН, т.к гидроцилиндров 2, то усилие 150,8/2=75,4кН.

dцп/о===0.084м=84мм; Полученное значение диаметра округляем в большую сторону до рекомендуемых размеров ОСТ22-1417-79 :

Внутренний диаметр гидроцилиндра 100мм

Диаметр штока – 45мм.

Для гидроцилиндра перекоса отвала развиваемое усилие в котром достигает 86,5 кН находим:

dцпер===0.09м=90мм; Полученное значение диаметра округляем в большую сторону до рекомендуемых размеров

ОСТ22-1417-79 :

Внутренний диаметр гидроцилиндра 100мм

Диаметр штока – 45мм.

Выбор насоса для гидросистемы.

Для правильного выбора типоразмера насоса необходимо обеспечение максимальных нагрузок и скоростей в гидроцилиндрах. Поэтому насос должен соответствовать выбранному давлению Рном , а подача рабочей жидкости Qнас должна быть определена по заданным скоростям перемещения.

При этом потери жидкости за счет утечек принимаем в пределах 5% от расхода жидкости, необходимого для работы 3-х гидроцилиндров одновременно.

Тогда: Qн=4,46*10^-4 м³/с=

=4,46*10^-4*60*1000=26,76л/мин

Требуемый рабочий объем насоса.

Q нас 26,76

qнас = = = 0,0187 л/об = 19 см³/об

nн * он 1500 * 0,95

где nн = nдв – частота вращения вала насоса: он – объемный КПД насоса.

Выбираем типоразмер гидронасоса из номенклатуры серийно выпускаемых гидромашин таким образом, чтобы требуемая частота вращения была близка к номинальной для выбранного типа насоса.

Насос шестеренный, серия НШ

НШ-32 q = 32 см³/об

Рн/Рmax =16/20 МПа

nн = 1500 об/мин

nmax = 2000 об/мин

Qном = 43,2 л/мин

Nном = 14,8 кВт о = 0,9

эфф = 0,78 m=6,65 кг мкм

Мощность привода насоса определяется как.

Qнас = 43,2л/мин = 0,72*10^-3 м/с

Qнас * Рном 0,72*10^-3 * 16*10⁶

Nнас = = = 12800 Вт = 12,8 кВт

нас 0,9

где нас – полный КПД насоса.

Окончательно: Тип гидравлической системы : раздельно-агрегатная

Вид фильтра – полнопоточный фильтрующий элемент

Гидронасос: шестеренчатого типа

Давление в гидросистеме – 16Мпа

Распределитель: трехзолотниковый, четырехпозиционный.

  

Производительность бульдозера.

Производительность бульдозера при резании и перемещении грунта определяется :

П=3600Vф*k_В*k_УКЛ/Тц м³/ч, где

k_В-коэффициент использования бульдозера по времени k_В=0,8-0,85, принимаем k_В=0,8

k_УКЛ-коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность бульдозера определяется по табл35[2]. =0,8

Тц-длительность цикла в сек;

Vф-объем грунта (в плотном теле) перед отвалом;

Vф=ВН²/[2*k_ПРk_P];

k_р-коэффициент разрыхления грунта-1.3

kпр=0,9 (стр236[1])

Vф=3.2*1.3²/(2*0.9*1.3)=2.3м³

Длительность цикла определяется выражением

Тц=, где

lп-длина пути перемещения грунта в м – принимаем 50м

lр-длина пути резания в м = 6-10м, принимаем 8м

v1-скорость движения бульдозера при копании грунта в м/сек;= 2.58/3.6~0,7м/с

v2-скорость движения бульдозера при перемещении грунта в м/с, v2=1м/с

v3-скорость обратного холостого движения трактора в м/с v3=2.3м/с

to-время на опускание отвала, to=1-2 сек, принимаем 2сек.

tc-время на переключение передач tc~5сек

tп-время необходимое на разворот, в сек, tп=10сек

Тц=8/0,7+50/1+(50+8)/2,3+2*10+2+5=113,6сек

П=3600*2,3*0,8*0,8/113,6=46,6м³/ч

* * 