Строительные и дорожные машины_ Шепелина_учебное пособие

Методика расчета

Условие движения автогрейдера без буксования записывается,

Tсц.а. ≥ ∑Wi

где Тсц.а - сила тяги автогрейдера по сцеплению, Н; Тт – тяговые усилия развиваемое двигателем автогрейдера, Н;

∑Wi - сумма сил сопротивлений, возникающих при резании и перемещении грунта, Н.

Сила тяги по сцеплению определяется по формуле

Tсц.а = Gсц.а·φсц… Н.

где Gсц.а - сцепной вес автогрейдера, Н

φсц – коэффициент сцепления ходового оборудования с грунтом. Сцепной вес автогрейдера, Н

Gсц.а = ξ·Ма·g.

где ξ - коэффициент зависящий от колёсной формулы, для колёсных формул 1×3×3, 3×3×3 и 2×2×2 - ξ = 1,0, а для 1×2×3 и 1×2×2- ξ = 0,75.

Ма - масса автогрейдера, кг.;

g - ускорение свободного падения, g = 9,8 м/с²

Коэффициент сцепления колёс с грунтом принимается в зависимости от типа грунта, φсц = (0,4 ÷ 0,8). Для плотных грунтов большее значение, для мягких грунтов меньшее.

А) в процессе работы автогрейдера основным поворотным отвалом возникают следующие силы сопротивления

- 80 -

Рисунок 4.3 Расчётная схема при работе поворотным отвалом

∑Wi = W1 + W2 + W3 + W4 + W5 +W6 ,

где W1 - сопротивление грунта резанию, Н;

W2 - сопротивление волочению грунта перед отвалом, Н; W3 - сопротивление движению грунта вверх по отвалу, Н W4 – сопротивление передвижению отвала по грунту W5 - сопротивление движению грунта вдоль отвала, Н W6 - сопротивление движению автогрейдера, Н.

Сопротивление грунта резанию отвалом определяется по формуле

W1 = kр· Во·h·sinφ, Н,

где Во - ширина отвала, м;

h - глубина резания грунта, м;

kр - удельный коэффициент сопротивления грунта резанию, принимается в зависимости от типа грунта, kр = (0,02 ÷ 0,15 ) МПа, меньшее значение принимается для песка, большее для глины.

φ - угол захвата отвала, град, значение принимается из таблицы 4.4 Таблица 4.4

Значение угла захвата

Глубина резания определяется из уравнения свободного тягового усилия

Gсц.а·φсц = Fс.·kк ,

отсюда имеем

Fс = Gсц.а·φсц/ kк, м2

где Fс - площадь сечения срезаемой стружки грунта, м²;

- 81 -

kк - удельное сопротивление грунта копанию, которое учитывает не только резание, но и перемещение грунта как перед отвалом, так и вдоль отвала, принимается в зависимости от типа грунта kк = (0,05 ÷ 0,3) МПа. меньшее значение для песка, большее для глины.

Площадь сечения срезаемой стружки грунта равна

Fс = h·Во, м2 ,

Отсюда следует

Gсц.а·φсц/ kк = h·Во .

Глубина резания

h = Gсц.а·φсц / Во· kк ,м,

Сопротивление грунта перемещению перед отвалом

W2 = γ0·Vпр.·μ1·g sinφ / kразр. ,Н,

где Vпр - объём грунта, находящегося перед отвалом, м³

γо - объёмная масса грунта, кг/м³, принимается в зависимости от грунта, γо = 1200 ÷ 2000 кг/м³, большие значения для глины.

μ1 - коэффициент трения грунта о грунт, принимается в зависимости от типа грунта, μ1 = (0,5 ÷ 1,2), меньшие значения для глинистых грунтов.

kразр - коэффициент разрыхления грунта, принимается kразр = (1,05 ÷ 1,45), большие значения для глины.

φ - угол захвата отвала, град

Объём грунта, находящегося перед отвалом, определяется по формуле

Vпр = Во·Но 2 /2 tgε, м3,

где В·и Н - размеры поворотного отвала автогрейдера (табл. 4,2), м ε - угол естественного откоса грунта, принимается ε = (30º÷ 45º).

Сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу

W3 = γо·Vпр.·μ2·g cos2δ·sinφ / kразр. , Н,

где μ2 - коэффициент трения грунта о сталь, принимается μ2 = (0,35 ÷ 0,9), большие значения для липких грунтов.

δ - угол резания грунта, принимается δ = (30º ÷ 45º).

Cопротивление передвижению отвала по грунту (Н)

W4 = Рп · μ2,

где Рп – усилие прижатия отвала к грунту, принимается Рп = (5000-10000)

Н

- 82 -

Сопротивление грунта перемещению вдоль отвала (Н)

W5 = γ0·Vпр.· μ1 μ2·g ·cosφ / kразр.

Сопротивление движению автогрейдера (Н)

W6 = Gcц.а·(f + i)

– сцепной вес автогрейдера, Н

f – коэффициент сопротивления движению автогрейдера, принимается f = (0,1 ÷ 0,2). Большие значения для песка, меньшие значения для глины.

i - уклон местности, принимается i = (0,01 ÷ 0,025).

Проверим условие движения автогрейдера по условию

Tсц.а. ≥ ∑Wi

В случае не выполнения условия, необходимо сделать обоснованные изменения в исходных данных и расчёт повторить.

Б) в процессе работы автогрейдера с неповоротным отвалом возникают следующие силы сопротивления

Рисунок 4.4 Расчетная схема при работе неповоротным отвалом

∑Wi = W1 + W2 + W3 + W4+W5.

где W1 - сопротивление грунта резанию, Н;

W1 = kр· Во·h, Н

W2 - сопротивление волочению грунта перед отвалом, Н;

W2 = Gпр.·μ1

W3 - сопротивление перемещению грунта по отвалу, Н;

W3 = Gпр.·μ2·cos2δ

W4 – сопротивление передвижению отвала по грунту, Н;

W4 = Gо · μ2

где Gо – вес неповоротного отвала, Н

Gо = Мо·g

W5 - сопротивление движению автогрейдера, Н.

- 83 -

W5 = Gcц.а·(f + i)

Размеры неповоротного отвала автогрейдера приведены в таблице 4.5 Таблица 4.5.

Параметры неповоротного отвала автогрейдера

Проверим условие движения автогрейдера по условию

Tсц.а. ≥ ∑Wi

В случае не выполнения условия, необходимо сделать обоснованные изменения в исходных данных и расчёт повторить.

Производительность автогрейдера А) при планировочных работах

Па = 3600·L·(Bоsinφ – а) kвр./( (L/vрх.) + tп.п) n, м2/ч

где Во - ширина поворотного отвала, м, φ - угол захвата ;

a - величина перекрытия смежных полос, принимается а = (0,2 - 0,3)м; L - длина участка, м; принимается из таблицы 4.6

- 84 -

vр.х - скорость рабочего хода, принимаем по таблице 4.3. и рекомендуется vр.х = (1,2 - 2,0) м/с;

tп.п - время на поворот и переключения передач, tп.п = (60 - 80) с. n - число проходов по одному следу, рекомендуется n = (1 - 3)

прохода и принимается из таблице 4.6

kвр - коэффициент использования бульдозера во времени принимается kвр. = (0,85 ÷ 0,95);

Таблица 4.6

Длина участков планировки и число проходов.

Б) при резании и перемещении грунта

Пб. = 3600·Vпр.·kукл.·kвр/ Тц , м3/ч ,

где Vпр - объем грунта в призме волочения, м3

kукл - коэффициент влияния уклона местности, принимается kукл = (0,8

÷ 1,2);

kвр - коэффициент использования автогрейдера во времени,

принимается kвр. = (0,75 ÷ 0,80);

Тц - время цикла работы автогрейдера, с Объем грунта в призме волочения определяется по формуле

Vпр = В·Н2/2 tgε, м3,

где В и Н – размеры неповоротного отвала автогрейдера, м (табл. 4.5); ε - угол естественного откоса грунта, принимается ε = (30 ÷ 45)0,

большие значения принимается для влажных и липких грунтов.

Время цикла работы автогрейдера, с

Тц = tр. + tпр. + tпл.. + tх.х. +tп.п. .

где tр - время резания грунта, с; при скорости движения автогрейдера vр = (0,5 ÷ 0,7)м/с;

tпр - время перемещения грунта, с; при скорости движения vпр. = (0,8 ÷ 0,9)м/с;.

tпл – время планировки грунта, при скорости движения vпл. = (0,7 ÷ 0,8)м/с;

tх.х. - время холостого хода, с; при скорости движения vх.х. = (1,0 ÷ 1,2)м/с;

- 85 -

tо.ц - время обслуживания цикла., с, принимается tо.ц = (60 ÷ 80) с.

Значения величины участков приведены в таблице 4.8

Рекомендуемая литература

[1] стр.329-372, [10] стр.281-299, [15] стр.216-225, [25], [41]

4.9Контрольные задания

1.Перечислите основные параметры автогрейдеров.

2.Назовите области применения и поясните технология ведения работ.

3.Назовите основные факторы, влияющие на эффективность работы.

4.Перечислите способы повышения производительности.

5.Опишите подробно рабочий процесс автогрейдера.

6.Перечислите основные марки машин.

7.Определить основные параметры оборудования и мощности по исходным данным табл.4.9

- 86 -

Таблица 4.9

Варианты заданий для расчета параметров

- 87 -

- 88 -

- 89 -