28

Министерство образования и науки Донецкой народной республики

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

«Донецкий национальный технический университет»

Матвиенко С.А.

Методические указания по выполнению расчетов мелиоративных машин при выполнении практических и лабораторных работ по дисциплине «машины для мелиорации»

Учебное пособие

для студентов, обучающихся по направлению подготовки

23.03.02 Наземные транспортно-технологические комплексы

Донецк – 2016

Министерство образования и науки Донецкой народной республики

Рассмотрено

на заседании кафедры горнозаводского транспорта и логистики,

протокол № __ от ___________ г

Утверждено на заседании учебно-издательского совета ДонНТУ, протокол № __ от ___________ г

Донецк – 2016

УДК 372.147.88

Методические указания по выполнению лабораторной работы по дисциплине «Машины для мелиорации» на тему «Устойчивость бульдозеров» для студентов, обучающихся по направлению подготовки 23.03.02 Наземные транспортно-технологические комплексы

 С.А. Матвиенко, 2016

ГОУ ВПО «Донецкий национальный технический университет», 2016

Составители:	С.А. Матвиенко, ст. преподаватель
Ответственный за выпуск	В.П. Кондрахин, зав. кафедрой
Рецензент

Оглавление

ВЕДЕНИЕ.................................................................….…….4

1. Устойчивость бульдозеров……………………………..43

   1. Скреперы………………………………………………...48

   2. Автогрейдеры…………………………………………...52

   3. Одноковшовые экскаваторы…………………………...53

   4. Многоковшовые траншейные экскаваторы…………...60

   5. Погрузчики……………………………………………...62

ПРИЛОЖЕНИЯ...............................................………..................65

Введение

При выполнении статических расчетов студенты встречаются с большими трудностями, так как в учебной литературе отсутствует систематизированное изложение методики, которая учитывала бы схему агрегатирования мелиоративных и строительных машин, не отражены особенности расчетов при транспортном передвижении для машин с прицепным и полунавесным рабочим оборудованием, методически несовершенно изложена последовательность расчета параметров противовеса, а также определения устойчивости машины при транспортном передвижении.

С целью устранения перечисленных недостатков и составлены данные методические указания. Изложение методики сопровождается необходимыми схемами, рисунками.

1. Устойчивость бульдозеров

В процессе работы потеря устойчивости и опрокидывание бульдозера могут произойти при его движении под уклон и внезапной встрече отвала с труднопреодолимым препятствием (рис. 4.1). Столкновение влечет за собой стопорение машины. За счет запаса кинетической энергии машины деформируются препятствие и рабочее оборудование; движитель отрывается от опорной поверхности и центр тяжести машины смещается вверх и вперед. При запертом положении гидроцилиндров бульдозер опрокидывается относительно режущей кромки отвала.

Полагаем, что деформирование рабочего оборудования и препятствия мало в сравнении со смещением центра тяжести машины (см. рис. 4.1). Тогда из условия:

,

при

; ,

находим угол наклона поверхности движения бульдозера, при котором возможно опрокидывание:

,

где - сила тяжести бульдозера; - скорость движения бульдозера к моменту встречи отвала с препятствием; - ускорение свободного падения; , - координаты центра тяжести бульдозера относительно ребра опрокидывания.

Рис. 4.1. Схема для определения устойчивости бульдозера в рабочем процессе

Рис. 4.2. Схема для определения продольной устойчивости бульдозера

Допустимый угол наклона поверхности движения бульдозера в рабочем процессе устанавливают с учетом коэффициента запаса, равного 1,2. Допустимые углы наклона поверхностей движения в транспортном режиме определяются из условий устойчивости, скольжения (сползания) и реализации 100 % мощности двигателя.

При движении передним ходом под уклон (рис. 4.2) с одновременным торможением возможен отрыв задней части движителя бульдозера от опорной поверхности. Опрокидывание происходит относительно точки О. В худшем случае сила взаимодействия движителя с опорной поверхностью:

.

Здесь - коэффициент сцепления движителя с опорной поверхностью. Из условия :

,

где - сила инерции, прикладываемая к центру тяжести машины.

Опрокидывание бульдозера возможно, если:

.

Отсюда получаем:

.

Здесь , - координаты центра тяжести машины относительно точки О (см. рис 4.2).

Из последнего равенства вытекает, что в ходе торможения при опрокидывание бульдозера вперед невозможно. Но возможно его сползание по наклонной поверхности, когда .

С учетом коэффициента запаса устойчивости, равного 1,2, для машины с гусеничным или пневмоколесным движителем со всеми тормозными колесами предельный угол уклона по сцеплению находится из выражения:

. (4.1)

Для колесных машин с передними тормозными колесами:

, (4.2)

где - база машины; - коэффициент сопротивления перекатыванию бульдозера. Если только задние колеса тормозные, то:

, (4.3)

Когда , возможно опрокидывание бульдозера относительно точки О (см. рис. 4.2). В этом случае предельный угол уклона определяется равенством:

. (4.4)

При движении бульдозера на подъем возможно его опрокидывание относительно задних опор или сползание юзом назад. Помимо указанного следует учитывать, что угол подъема ограничивается запасом мощности силовой установки. Предельный угол подъема по условию опрокидывания бульдозера при его движении передним ходом вычисляется с помощью соотношения:

. (4.5)

Подъемы, преодолеваемые бульдозером по условию сцепления движителя, определяются видом ходового оборудования: если оно гусеничное или пневмоколесное со всеми ведущими колесами:

, (4.6)

когда оборудование пневмоколесное с передней ведущей осью:

, (4.7)

если оно пневмоколесное с задней ведущей осью,

. (4.8)

В зависимостях (4.6…4.8) - коэффициент сопротивления передвижению.

Предельный угол подъема, преодолеваемого бульдозером при 100 %-ном использовании мощности двигателя, находится из уравнения тягового баланса:

Рис. 4.3. Схема для определения поперечной устойчивости

бульдозера

.

Здесь - мощность двигателя, кВт; - к.п.д. трансмиссии и ходового оборудования тягача; - сила тяжести бульдозера, кН; - скорость движения бульдозера на низшей передаче коробки передач, м/с.

Приняв, что , получим формулу:

. (4.9)

Поперечная устойчивость бульдозера (рис. 4.3) оценивается по условиям опрокидывания на наклонной поверхности либо при движении на закругленных участках дорог, а также исходя из потери сцепления движителя с дорогой.

Допустимый угол поперечного уклона по условию опрокидывания определяется из выражения:

, (4.10)

где - колея тягача; - эксцентриситет центра тяжести относительно продольной оси машины; - высота центра тяжести.

Допустимый угол поперечного уклона по условию сцепления движителя с дорогой находят с помощью равенства:

. (4.11)

Коэффициент запаса устойчивости при движении на закруглениях дороги по условию опрокидывания:

. (4.12)

Здесь - радиус закругления дороги; - ускорение свободного падения; - скорость движения.

Коэффициент запаса поперечной устойчивости при движении на закруглениях дороги по условию сцепления движителя:

. (4.13)

Используя результаты расчетов, в техническую характеристику бульдозера вносят наименьшие из полученных предельных углов продольной и поперечной устойчивости.