книги / Устройство автогрейдера и расчёт рабочего оборудования

УДК 690025(075) Б43

Рецензенты: канд. техн. наук, проф. А.И. Горчаков

(Пермская государственная сельскохозяйственная академия);

д-р техн. наук, проф. А.М. Ханов (Пермский государственный технический университет)

Белоногов Л.Б.

Б43 Устройство автогрейдера и расчет рабочего оборудования: Учебнометод. пособие / Л.Б. Белоногов, Д.С. Репецкий; Перм. гос. техн. ун-т. - Пермь, 2003. - 84 с.

Изложены основы теории рабочих процессов, приведены расчеты основных параметров автогрейдера и расчеты на прочность элементов рабочего оборудова­ ния.

Учебно-методическое пособие предназначено для студентов специальности 170900 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудо­ вание» при изучении дисциплины «Машины для земляных работ», а также при курсовом и дипломном проектировании.

УДК 690025 (075)

© Пермский государственный технический университет, 2003

гидроцилиндрами для их привода; капота с откидными стенками, закры­ вающего двигатель, и электросистемы сигнализации и освещения.

Рис. 1. Общее устройство автогрейдера: 1 - двигатель; 2 - кабина; 3 - гидроцилиндр подъема отвала; 4 - основная рама; 5 - вал ру­ левого колеса; б - бульдозерный отвал (кирковщик); 7 - управ­ ляемые колеса; 8 - тяговая рама; 9 - отвал; 10 - коробка передач; 11 - балансирная тележка; 1 2 - ведущие колеса

Над задней тележкой 11 удачно скомпонованы двигатель 1 с система­ ми его запуска и радиатором охлаждения, закрытыми капотом; элементы трансмиссии и кабина со всем оборудованием. При такой компоновке соз­ дается полезная нагрузка на ведущие колеса и, кроме того, из кабины ма­ шиниста открывается достаточно хороший обзор по ходу машины и на всю зону расположения отвала, что позволяет машинисту автогрейдера непо­ средственно наблюдать за самим процессом обработки грунта на дороге при любых положениях отвала в пространстве. Расположение ведущих ко­ лес задней тележки непосредственно под двигателем и под кабиной маши­ ниста с расположенными внутри органами управления позволяет также удачно скомпоновать трансмиссию, сделать несложной систему управле­ ния ею.

С целью повышения поперечной устойчивости на наклонных поверх­ ностях на автогрейдерах предусмотрен наклон передних колес, осуществ­ ляемый с помощью специального механизма. Благодаря наклону передние колеса всегда занимают вертикальное положение на уклонах, и поэтому машина более устойчива против поперечного опрокидывания.

На автогрейдере применена гидромеханическая трансмиссия, в кото­ рой вместо муфты сцепления установлен гидротрансформатор, позволяю­ щий автоматически в широких пределах менять крутящий момент на коле­ сах и их скорость в зависимости от возникающего на колесах сопротивле­ ния. Это упрощает механическую часть трансмиссии, улучшает условия

труда машиниста, тяговые свойства автогрейдера и его проходимость, снижает динамические нагрузки в трансмиссии. Применение гидротранс­ форматора повышает производительность автогрейдера, особенно при тя­ желых режимах работы, хотя несколько удорожает' конструкцию автогрей­ дера.

РАСЧЕТ ОСНОВНЫХПАРАМЕТРОВ АВТОГРЕЙДЕРА

К основным параметрам автогрейдера (грейдера) относятся: масса, длина ZQTB и высота отвала, боковой вынос отвала /, дорожный про­ свет С и заглубление отвала А, угол резания ножа а, углы захвата ср и на­ клона v отвала, колесная база 1б, колея передних и задних колес Вп и £3, колесная формула АхВхД.

Кроме того, прицепные и полуприцепные грейдеры характеризуются параметрами базовой машины, а автогрейдеры - мощностью двигателя, скоростью и колесной схемой (приложение).

Массу грейдера делят на конструктивную, эксплуатационную и отгру­ зочную. Конструктивная - это масса конструкции за вычетом массы запра­ вочных материалов, запасных частей, инструмента и дополнительного оборудования. Эксплуатационная масса учитывает полную заправку и массу машиниста, отгрузочная - 10 % топлива (без массы машиниста).

Дорожный просвет С и заглубление А определяют при положении от­ вала, соответствующем максимальному подъему в транспортном положе­ нии, и, кроме того, отвал должен быть опущен ниже опорной поверхности.

Угол резания а измеряют между плоскостью, проведенной от режу­ щей кромки ножа касательно цилиндрической поверхности отвала, и опор­ ной поверхностью грейдера. Этот угол регулируют в зависимости от вы­ полняемой работы.

Угол захвата ср - это угол в плане между отвалом и продольной осью грейдера.

Силу тяжести автогрейдера (в кН) определяют по заданной площади поперечного сечения S кювета автодороги и необходимому для создания земляного полотна числу проходов п:

^m S k

CJ = ------ ,

Ф Ф с ц "

где т - коэффициент, учитывающий неравномерность сечений стружки при последовательных проходах, т = 1,25 ... 1,35;

S - площадь сечения треугольного кювета, м ; S = 2,25-А (здесь А- глубина кювета, А = 0,3.. .0,8 м);

к - удельное сопротивление грунта резанию;

i|/ - коэффициент, учитывающий колесную формулу автогрейдера, ц/ = =0,75 при формуле 1x2x3 и 1x1x2 и у = 1,0 для машин со всеми ведущими колесами;

фСц - коэффициент сцепления при буксовании колес 18 . . . 22%, феи55 = 0,45 0,55;

п - число проходов при устройстве земляного полотна в нулевых от­ метках, для грунтов II категории п = 4 . . . 6.

Сила тяжести автогрейдера, приходящаяся на задний мост,

С2 = (0,7...0,75) G,

где G- вес автогрейдера, кН.

Сила тяжести автогрейдера, приходящаяся на передний мост,

а + со + ф = тс,

Базу трехосного автогрейдера (в м) выбирают из условия возможно­ сти разворота отвала (рис. 3):

В2=ВХ+ 0,52) + 0,5А',

где - база двухосного автогрейдера, м, В\ = D + д/(2,2 - b2) +2 А (здесь

L - длина отвала, м; Ь - колея автогрейдера, м; А - минимальный зазор между отвалом и колесом, должен находиться между 50 и 60 мм);

D - внешний диаметр шины, м;

А' - минимальный зазор между задними колесами, м.

Размеры Ь и L и размер связанного с ними радиуса поворота R авто­ грейдера (см. рис. 3) выбирают такими, чтобы машина имела наименьшие размеры. Однако назначение наименьших величин этих параметров целе­ сообразно в том случае, если колеса автогрейдера идут по краям забоя. В результате чего обеспечивается устойчивость движения автогрейдера при вырезании стружки с наибольшей шириной захвата. Тогда ширина колеи

Ъ> l\ + d/2,

где /i - ширина вырезания забоя, м; d - ширина шины колеса, м.

Все данные определяют по чертежу или выбирают по технической ха­ рактеристике стандартного автогрейдера.

ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ АВТОГРЕЙДЕРА

В процессе работы автогрейдера возникают различного характера и разной величины силы сопротивления его движению.

Различают два характерных режима движения автогрейдера: тяговый (рабочий) и транспортный. Тяговым называют режим движения машины в процессе резания и перемещения грунта или выполнения других работ, транспортным - движение машины на холостом ходу с поднятым отвалом по участку или с одного объекта работ на другой. Для тягового режима ха­ рактерны большие тяговые усилия и малые скорости движения машины, для транспортного - большие скорости движения и малые тяговые усилия.

Для определения сопротивлений, возникающих в рабочем режиме при резании и перемещении грунта автогрейдером определенного типа, необ­ ходимо знать род грунта и его характеристики, размеры отвала и углы его установки, вес автогрейдера.

Тяговый расчёт автогрейдера позволяет оценить возможности тягача при транспортировании грунта с подрезанием стружки. Для нормального протекания процессов резания, перемещения грунта или планирования по­ верхностей необходимыми являются условия

фсц - коэффициент сцепления колес с грунтом. Суммарное сопротивление копанию автогрейдером, кН,

T,W=Wi+W2+ W3+WA+W5+W6+ W7.

Сопротивление грунта резанию

fVi = К FCT,

где К - удельное сопротивление грунта резанию, величина которого при