14.2.6. Расчет на прочность бульдозерного оборудования.

Для расчета рамы, отвала и других деталей бульдозера на прочность за расчетные принимают такие положения бульдозера в процессе его работы, при которых в деталях возникают наибольшие напряжения. Расчетным условиям соответствуют наиболее неблагоприятные сочетания активных сил, действующих на отвал бульдозера. При расчете бульдозеров принимают пять расчетных положений.

Расчетное положение Ι (рис. 14.9, а). Внезапный упор в препятствие средней точкой отвала при движении по горизонтальной поверхности; механизм подъема в положении закрыто.

Принимают, что в средней точке на кромку отвала действует усилие:

; (14.32)

где Т_нбмакс – максимальное тяговое усилие бульдозера по сцеплению при коэффициенте сцепления φ_сцмакс=0,9…0,95; Р_д- динамическое усилие.

; (14.33)

V – скорость бульдозера в момент встречи с препятствием; С – приведенная жесткость препятствия и системы навесного оборудования.

Рис. 14.9 Схемы сил, действующих на нож отвала при расчете на прочность

; (14.34)

где С₁ – жесткость препятствия; С₂ – жесткость навесного оборудования.

Жесткость препятствия С₁ принимается по экспериментальным данным для кирпичного столба шириной 650 мм (наиболее чаще встречающееся препятствие) – 18200 кН/м.

Жесткость металлоконструкции навесного оборудования бульдозеров можно ориентировочно определить по формуле:

; (14.35)

где α_ж – коэффициент жесткости навесного оборудования на 1 кг массы трактора равный 0,9…1,0 кН/(м·кг).

Расчетное положение ΙΙ (рис. 14.9, б). В процессе заглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на средней точке отвала, при этом гидроцилиндры развивают усилие, достаточное для опрокидывания трактора относительно задней кромки опорной поверхности гусениц (точка А рис. 14.10).

Рис.14.10 Расчетная схема положения бульдозера при опирании на кромку ножа отвала

При этом:

; (14.36)

; (14.37)

где G_δ – вес трактора с бульдозерным оборудованием.

Расчетное положение ΙΙΙ. В процессе заглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на крайней точке (С) отвала, при этом развивается усилие, достаточное для опрокидывания трактора относительно точки А (рис. 14.10).

В этом случае кроме вертикального и горизонтального усилий, определяемых как и для расчетного положения ΙΙ, на нож действует боковое усилие:

; (14.38)

Расчетное положение ΙV (рис. 14.9, в). В процессе выглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на средней точке отвала, при этом развивается усилие, достаточное для опрокидывания трактора относительно передней кромки поверхности гусеницы (точка В) (рис. 14.10). Принимается, что на кромку ножа действует вертикальное и горизонтальное усилия. Вертикальное усилие:

; (14.39)

Горизонтальное усилие:

; (14.40)

Если окажется, что (G_δ+P_z)φ_сцмакс>Т_нδ; (где Т_нδ – максимальное тяговое усилие на первой передаче), то следует принимать:

; (14.41)

Расчетное положение V (рис. 14.9, в). В процессе выглубления отвала при одновременном движении вперед по горизонтальной поверхности трактор вывешивается на крайней точке отвала, при этом развивается усилие, достаточное для опрокидывания трактора относительно точки В (рис. 14.10). Усилия, действующие на нож отвала бульдозера, сосредоточены в точке О' (рис. 14.9, в).

Коме вертикального и горизонтального усилий, определяемых как и для расчетного положения ΙV, на нож отвала действует и боковое усилие:

; (14.42)

где μ – коэффициент бокового сдвига, равный 0,65-0,7.

Для бульдозеров с поворотным отвалом следует принимать расчетные положения Ι-V, если отвал перпендикулярен продольной оси трактора. Кроме того, необходимо проверить металлоконструкции при повернутом отвале с нагрузкой, приложенной на его выступающем конце (положения ІV и V).

Кроме рассмотренных пяти рассчитанных положений, для бульдозеров, оснащенных гидравлическим механизмом перекоса отвала, рассматривают еще специфические случаи нагружения. Одним из возможных случаев максимального нагружения является также внезапный удар в препятствие боковой поверхностью отвала при развороте машины на месте вокруг заторможенной гусеницы.

Указанные случаи нагружения рассматриваются в специальной литературе.

Выбрав расчетные положения и наметив расчетные условия составляют расчетные схемы для каждого намеченного положения и по ним определяют активные силы, действующие на машину. Далее, из условия равновесия машины и отдельных ее частей, определяют неизвестные силы, необходимые для расчета на прочность отдельных элементов и узлов бульдозерного оборудования.