4.2. Автогрейдеры
Автогрейдер — длиннобазовая машина. Поэтому продольная его устойчивость к опрокидыванию гарантирована на уклонах, являющихся предельными по условию сцепления движителя с дорогой. Необходимо иметь в виду, что тормозами оборудуются обычно только задние колеса автогрейдера. В качестве ведущих используются все колеса либо только задние.
Рис. 4.7. Схема для определения устойчивости автогрейдера
Предельный угол подъема, преодолеваемый автогрейдером по условию сцепления движителя с дорогой, рассчитывается по равенству (4.6) для машин со всеми ведущими колесами и по соотношению (4.8) для машин с задними ведущими колесами (рис. 4.10). Наибольший угол подъема, преодолеваемый по условию реализации 100 %-ной мощности двигателя, устанавливают по соотношению (4.9). Предельный уклон по условию сцепления тормозных колес с дорогой находят из равенства (4.3). Поперечная устойчивость автогрейдера вычисляется с помощью равенств (4.10) — (4.13).
Данные расчетов устойчивости автогрейдеров вносят в техническую характеристику машины.
4.3. Одноковшовые экскаваторы
Устойчивость экскаватора, оборудованного прямой лопатой.
Этот показатель определяется для четырех случаев [7].
1.
При отрыве препятствия (рис. 4.8), например
в виде каменной глыбы, предполагается,
что экскаватор установлен на горизонтальной
поверхности, рабочее оборудование
расположено поперек ходовых устройств,
стрела наклонена к горизонту под углом
45°, зубья ковша находятся на уровне
напорного вала, подъемные канаты
вертикальны, ковш порожний, на режущей
кромке ковша реализуется максимальное
усилие, соответствующее
.
Для машин с гидравлическим приводом
усилие на зубьях ковша отвечает давлению
срабатывания предохранительного клапана
гидросистемы.
Рис. 4.8. Схема для определения устойчивости одноковшового
экскаватора, оборудованного прямой лопатой, в рабочем процессе
Описанному случаю соответствует возможное опрокидывание экскаватора относительно наружных граней опорных катков, пневматических шин либо выносных опор. Коэффициент запаса устойчивости:
,
где
,
- моменты относительно ребра опрокидывания
удерживающих и опрокидывающих сил;
- сила тяжести ходовой тележки;
- сила тяжести поворотной платформы с
расположенными на ней устройствами;
- сила тяжести противовеса;
- максимальное вертикальное усилие на
режущей кромке ковша, определяемое из
условия равновесия рукояти;
,
,
- силы тяжести ковша, рукояти и стрелы.
Соответствующие
данному расчетному случаю плечи
,
,
даны на рис. 4.8. Коэффициент запаса
устойчивости должен находиться в
интервале 1,05…1,1.
2.
При нормальной работе экскаватора (см.
рис. 4.8) предполагается, что машина
установлена на горизонтальной поверхности,
рабочее оборудование расположено
поперек ходовых устройств, стрела
наклонена к горизонту под углом 45°,
рукоять горизонтальна и максимально
выдвинута, ковш заполнен грунтом, в
подъемных канатах действует рабочее
усилие, а напорное усилие, равное половине
рабочего, перемещает ковш «на себя»,
что соответствует
,
направленному к забою. У машин с
гидравлическим приводом сначала
вычисляют усилие
,
рассматривая поворот рукояти относительно
стрелы под действием в цилиндрах поворота
рукояти усилий, соответствующих
номинальному давлению в гидросистеме.
Значение усилия
,
направленного «от себя», при уже найденном
значении
также определяют исходя из реализации
в стреловых гидроцилиндрах номинального
давления масла.
Рис. 4.9. Схема для определения устойчивости гидравлического
экскаватора
Как и в первом случае, опрокидывание экскаватора возможно относительно внешних граней опорных катков либо относительно пневматических шин или выносных опор. Удерживающий и опрокидывающий моменты рассчитывают согласно схеме (см. рис. 4.8);
.
Входящие
в последнее равенство значения
,
устанавливают из уравнений равновесия
рукояти с ковшом
относительно
оси напорного вала: для машины с канатным
приводом:
;
,
для
машины с гидравлическим приводом (рис.
5.20) р
;
,
где
,
- усилия в цилиндрах поворота рукояти
и стрелы.
Рис. 4.10. Схемы для определения устойчивости одноковшового
экскаватора при движении на подъем (а) и под уклон (б)
Коэффициент запаса устойчивости должен находиться в интервале 1,05...1,1.
3. Экскаватор в транспортном режиме движется на подъем, стрела машины с канатно-блочным управлением наклонена к опорной поверхности под минимальным углом (около 30°), рукоять полностью выдвинута, ковш находится у земли (рис. 4.10, а). У экскаватора с гидравлическим приводом рабочее оборудование установлено в транспортное положение. Опрокидыванию способствует ветер. Расчет устойчивости ведется для максимально наклоненной опорной поверхности движения. Наибольший угол подъема (или уклона для случая 4) находится по условиям реализации наибольшего тягового усилия или сцепления движителя с дорогой:
.
Здесь
- коэффициент сцепления движителя с
дорогой;
- предельный угол подъема (или уклона
для случая 4), определяемый тяговым
расчетом:
,
где
- мощность силовой установки;
- к.п.д. трансмиссии;
- сила тяжести всего экскаватора;
- минимальная скорость передвижения
экскаватора;
- коэффициент сопротивления движению.
Рис. 4.11. Схема для определения устойчивости драглайна.
Потеря устойчивости экскаватора возможна относительно задних катков (колес). Коэффициент:
.
Здесь
- расстояние между направлением
составляющей
и осью опрокидывания с учетом выбранного
положения рабочего оборудования;
- высота центра тяжести экскаватора;
- коэффициент заполнения наветренной
поверхности экскаватора,
;
- площадь наветренной поверхности
экскаватора, ограниченная его контуром;
- коэффициент аэродинамического
сопротивления,
;
- расчетное давление ветра,
Па.
4. Экскаватор в транспортном режиме движется под уклон (рис. 4.10, б), стрела машины с канатно-блочным управлением наклонена к опорной поверхности под максимальным углом, рукоять висит вертикально. У экскаватора с гидроприводом рабочее оборудование закреплено в транспортном положении. Ветер с давлением 250 Па направлен против движения. Вычисляя наибольший угол уклона, пользуются соответствующими формулами для расчетного случая 3. Опрокидывание возможно относительно точки контакта с опорной поверхностью направляющих колес. Коэффициент:
.
Обозначения
входящих в последнюю формулу величин
те же, что и ранее. Значения
,
,
,
следует принимать с учетом иных положений
ковша и точки опрокидывания.
Устойчивость экскаватора-драглайна.
Проверка
осуществляется при работе на наклоненной
к горизонту опорной площадке под углом
°
(рис. 4.11). Рабочее оборудование расположено
поперек ходовых устройств, заполненный
грунтом ковш находится на максимальном
вылете, стрела наклонена к опорной
поверхности под углом 25... 30°. Опрокидывание
возможно относительно боковых граней
опорных катков. Коэффициент устойчивости
рассчитывается по соотношению:
Рис. 4.12. Схема для определения устойчивости экскаватора,
оборудованного обратной лопатой, при расчетном
положении 1 (а — канатно-блочное управление; б — гидропривод)
.
Удерживающий момент:
.
Опрокидывающий момент находится с учетом действия центробежных сил:
,
где
- максимальная угловая скорость вращения
поворотной платформы.
Устойчивость экскаватора, оборудованного обратной лопатой.
Расчет производится для двух положений: 1. Машина расположена на горизонтальной площадке, осуществляется отрыв ковша от грунта у бровки забоя под действием максимальных усилий, создаваемых стрелоподъемным механизмом (рис. 4.12). 2. Экскаватор находится на поверхности, наклоненной к горизонту под углом 12°; производится выгрузка вязкого грунта на максимальном вылете ковша (рис. 4.13).
Рис. 4.13. Схема для определения устойчивости экскаватора,
оборудованного обратной лопатой, при расчетном положении 2
Для положения 1 направление реакции грунта на зубьях ковша перпендикулярно к линии, соединяющей центр поворота стрелы и режущую кромку ковша. У машины с канатно-блочным управлением:
,
если используется гидропривод:
.
Здесь
- максимальное усилие в стрелоподъемном
полисы пасте;
- усилие, развиваемое стрелоподъемными
цилиндрами при предельном давлении в
гидросистеме.
Коэффициент запаса устойчивости для положения 1:
,
для положения 2:
.