Контрольное задание № 3 «расчет коэффициента устойчивости бульдозера, скрепера и одноковшового полуоборотного экскаватора»

3.1 Расчет коэффициента устойчивости бульдозера

При разрабатывании выемок и устраивании насыпей землеройные машины нередко работают в условиях, которые вызывают потерю их устойчивости. На работающую землеройну машину действуют две группы сил: тех, которые стремятся перевернуть машину, и тех, которые удерживают ее в устойчивом положении. Устойчиость будет обеспечена при условии, что сумма удерживающих моментов будет превышать сумму опрокидывающих моментов , или . Для обеспечения устойчивости вводят коэффициент устойчивости:

(3.1)

Для каждого из возможных состояний машины (рабочего, нерабочего, монтажного и транспортного) определяют свой коэффициент устойчивости. Опасность переворачивания машины особенно большая, если она работает или свободно передвигается по площадкам с недопустимым продольным или поперечным уклонами.

Схема для расчета устойчивости бульдозера, который работает на горизонтальной площадке, показана на рис. 3.1.

Рисунок 3.1 - Схема для расчета устойчивости бульдозера

Наибольший опрокидывающий момент, который действует на бульдозер, возникает в момент встречи отвала с препятствием и при невозможности его углубления. Опрокидывающие моменты в таком случае будут осуществляться силами, действующими в гидравлических цилиндрах в направлении против часовой стрелки (по отношению к точке переворачивания 0).

Сумма опрокидывающих моментов:

, Н·м. (3.2)

И сумма удерживающих моментов :

, Н·м. (3.3)

где - сила, действующая на бульдозер, Н;

– вертикали и горизонтали, которые действуют на бульдозер во время встречи с препятствием, Н;

– масса бульдозера, кг;

– плечи, относительно точки переворачивания О,м.

Коэффициент запаса устойчивости для перемещающихся бульдозеров, стоящих или работающих на уклонах, принимают равным 1,5. При необходимости работы на площадках, которые имеют недопустимые уклоны, устойчивость бульдозера можно обеспечить сцеплением его со вторым бульдозером, стоящим на горизонтальной площадке.

3.2 Расчет коэффициента устойчивости скрепера

Для обеспечения поперечной устойчивости скрепера во время работы на уклоне (рис. 3.2) необходимо, чтобы максимально допустимый угол уклона к горизонту не превышал бы величину:

, град, (3.4)

где - поперечная база задних колес скрепера, м;

– расстояние от центра тяжести скрепера до площадки, м.

Рисунок 3.2 - Схема для расчета поперечной устойчивости скрепера

3.3 Расчет коэффициента устойчивости полуоборотного экскаватора

Среди экскаваторов, которые применяются в дорожном строите-льстве, наименьшую устойчивость имеют одноковшовые полуоборотные экскаваторы на пневматическом ходу. Проверяют их устойчивость при остановке на подъеме, поперечную устойчивость и устойчивость с грузом при максимальном вылете ковша по схемам, представленным на рисунке 3.3.

а)

б)

в)

Рисунок 3.3 - Схемы для расчета устойчивости одноковшовых полуоборотных экскаваторов

Максимальный угол уклона площадки к горизонту (рис. 3.3, а), при котором стоящий экскаватор еще сохраняет устойчивость:

, град. (3.5)

При движении экскаватора вверх по уклону максимальное значение опасного угла уаклона можно определить с помощью формул:

, (3.6)

или

(3.7)

где - вес экскаватора, Н;

– реактивный момент на задних ведущих колесах, Н·м;

– вращающий момент двигателя, Н·м;

– предельное передаточное число трансмиссии;

– коэффициент полезного действия.

Опасный угол наклона площадки, обеспечивающей поперечную ус-тойчивость экскаватора :

, град, (3.8)

где - наименьшее расстояние от центра тяжести до вертикальной плоскости, которая проходит через балансир передних колес и ось задних колес,м.

Наименьшее расстояние определяется по схеме (рис. 3.3, б) по формуле

, м (3.9)

где - база задних колес, м;

– расстояние между осями задних и передних колес, м.

Экскаватор может опрокинуться при установленных выносных опорах вокруг опоры О (рис. 3.3, в). Опрокидывающий момент, который образуется с помощью груза в ковше и веса рабочего экскаваторного оборудования равняется, :

Н·м (3.10)

где - максимальный вылет ковша, м;

– расстояние от оси задних колес до направления действия силы, м;

– расстояние от вертикальной плоскости, которая проходит через ось задних колес, до точки опрокидывания О, м.

Удерживающий момент создает вес экскаватора без учета массы рабочего экскаваторного оборудования:

, Н·м (3.11)

где - расстояние от оси задних колес до направления действия силы , м.

Грузова устойчивость будет обеспечена, если коэффициент грузовой устойчивости экскаватора равен не менее 1,15:

(3.12)