Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методические указания к самостоятельной работе студентов направлений подготовки 23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства», 23.03.02 «На
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
"ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ"
Кафедра транспортных средств и техносферной безопасности
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к самостоятельной работе студентов
направлений подготовки
23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства»,
23.03.02 «Наземные транспортно-технологические комплексы»
и 20.03.01 «Техносферная безопасность»
по расчету параметров и режимов работы бульдозеров и погрузчиков
С.В. Носов, Н.Е. Перегудов
Липецк
Липецкий государственный технический университет
2016
2
УДК 621.878 (07)
Н845
Рецензент:
А.В. Бутин, канд. техн. наук, доцент кафедры транспортных средств и техно-
сферной безопасности ФГБОУ ВО «Липецкий государственный технический
университет»
Носов, С.В.
Н845 Методические указания к самостоятельной работе студентов направлений
подготовки 23.05.01 «Наземные транспортно-технологические средства», 23.03.02
«Наземные транспортно-технологические комплексы» и 20.03.01 «Техносферная
безопасность» по расчету параметров и режимов работы бульдозеров и погрузчиков [Текст]: / С.В. Носов, Н.Е. Перегудов. – Липецк: Изд-во Липецкого государственного технического университета, 2016. – 36 с.
В методических указаниях приводятся расчеты нагрузок, силового баланса и
производительности бульдозера и фронтального ковшового погрузчика при выполнении конкретного вида работ с составлением соответствующих расчетных
схем. Рассматриваются различные расчетные варианты положения движения технологических машин.
Табл. 7. Ил. 12. Библиограф.: 7 назв.
ФГБОУ ВО «Липецкий
государственный технический
университет», 2016
Носов С.В., 2016
Перегудов Н.Е., 2016
3
1. Расчет бульдозера………………………………………………………
4
1.1. Тяговый баланс бульдозера …………………………………………
4
1.2. Выбор параметров и расчет оборудования бульдозеров ……………
6
1.3. Расчет на прочность отвала бульдозера……………………………….
11
2. Расчет погрузчика………………………………………………………
15
2.1. Выбор и расчет основных параметров погрузчика…………………
15
2.2. Основные расчетные положения………………………………………
26
Библиографический список………………………………………………
Приложения………………………………………………………………..
31
32
Содержание
4
1. РАСЧЕТ БУЛЬДОЗЕРА
54321
WWWWWТ
нб
cцбнб
GТ
tgqgFКLhCW
сж
)01,01)(6,21(10
35,1
1
sin
01
hLkW
1.1. Тяговый баланс бульдозера
Тяговый баланс бульдозера определяется соотношением
где Т
номинальное тяговое усилие бульдозера; W1 – сопротивление грунта ре-
нб –
, (1)
занию; W2 – сопротивление грунта перемещению вверх по отвалу; W3 – сопротивление грунта перемещению перед отвалом; W4 – сопротивление грунта вдоль по
отвалу; W5 – сопротивление перемещению бульдозера как тележки.
Номинальное тяговое усилие бульдозера
, (2)
где Gб – сила тяжести бульдозера (принимается предварительно 1,25 от веса базовой машины);
– коэффициент сцепления (принимается равным 0,9 – для гусе-
сц
ничных машин, 0,6 – для колесных машин с двумя ведущими мостами).
Сопротивление грунта резанию (по Зеленину А.Н.), Н:
, (3)
где С – число ударов динамического плотномера конструкции СоюзДорНИИ; h –
глубина резания, см; L – длина отвала, м; – угол резания, град; = 1,5 – эмпирический коэффициент; Ксж – удельное сопротивление вдавливанию в грунт рабоче-
го органа, Н/см2 (см. рис. 1); F = L h – площадь резания грунта, см2; g = 9,81 м/с2 –
ускорение свободного падения; q = 1,63 – эмпирический коэффициент; 1500
кг/м3 – плотность грунта (среднее значение); tg = 0,8.
С другой стороны
, (4)
5
где k0 – удельное сопротивление грунта лобовому резанию, Н/м2, (табл. 1.);
Категория
трудности раз-
работки грунта
I
II III IV
Число С
1 - 4
5 - 8
9 - 16
17 - 35
Удельное сопротивление
грунта лобово-
му резанию,
кПа
70 - 100
100 - 160
160 - 200
200 - 400
sincos
2
12
fGW
пр
gVG
прпр
0
15 30 20 10 0 5 10
С
К
сж
, Н/см
2
– угол поворота отвала в плане; h – толщина срезаемой стружки грунта, м.
Рис. 1. Зависимость удельного сопротивления вдавливанию в грунт рабочего органа
от числа ударов динамического плотномера конструкции СоюзДорНИИ
Таблица 1
Взаимосвязь категории трудности разработки грунта, удельного сопротивления
грунта лобовому резанию и числа ударов динамического плотномера
где f1 – коэффициент трения грунта о сталь (0,4 – 0,5); – угол резания; Gпр – вес
призмы волочения грунта:
где
ния, м/с2; Vпр – объем призмы волочения грунта, м3:
Сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу выражается зависимостью:
– объемный вес грунта (1400 – 1500 кГ/м3); g – ускорение свободного паде-
0
, (6)
, (5)
6
2/
2
прпр
kHLV
Н/L
Связные
грунты
Несвязные
грунты
0,15
0,30
0,45
1,3
1,3
1,2
0,9
0,8
0,7
sin
23
fGW
пр
cos
214
ffGW
пр
)(
5
ifGW
б
где Н – высота призмы грунта, м; kпр – поправочный коэффициент (табл. 2).
Значения коэффициента kпр
Сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом
, (7)
Таблица 2
где f2 – коэффициент трения грунта о грунт (0,8 – 1,0).
Сопротивление перемещению грунта вдоль по отвалу
Сопротивление перемещению бульдозера как тележки
где f – коэффициент сопротивления передвижению; i – коэффициент сопротивле-
ния на подъеме (+i) или на уклоне (-i).
1.2. Выбор параметров и расчет оборудования бульдозеров
Главным параметром бульдозера является номинальное тяговое усилие базо-
, (8)
. (9)
, (10)
вой машины с бульдозерным отвалом; определяется по выражению (2).
Основными параметрами бульдозера являются: эксплуатационный вес, основ-
ные рабочие скорости, среднее статическое удельное давление, смещение центра
давления (для гусеничных базовых машин), удельное напорное усилие и удельное
вертикальное усилие внедрения на режущей кромке ножа отвала.
7
К основным параметрам рабочего оборудования бульдозера относятся: длина и
.... обмбб
GGG
lb
G
q
б
2
высота отвала, параметры профиля отвальной поверхности, углы установки отвала, наибольшая высота подъема и опускания отвала, угол въезда, скорость подъема и опускания отвала.
Эксплуатационный вес бульдозера определяется как сумма эксплуатационных
весов базовой машины G
и бульдозерного оборудования G
б.м.
(11)
б.о.
:
Скорость рабочего хода при отсутствии автоматизированного управления
бульдозерным оборудованием и базовой машиной выбирается в пределах 2,5– 3,0
км/ч.
Скорость обратного хода гусеничных базовых машин выбирается с учетом
типа подвески гусениц и расположения центра тяжести.
Скорость обратного хода при полужесткой и балансирной подвеске гусениц
не может быть более 7 км/ч, а при эластичной и балансирно-звеньевой более
15 км/ч.
Для колесных базовых машин скорость обратного хода должна быть не менее
10 км/ч.
Среднее статическое удельное давление бульдозера для гусеничных базовых
машин
, (12)
где l – длина опорной поверхности гусениц с учетом полного погружения грунтозацепов;
b – ширина гусеницы.
Для бульдозеров общего назначения среднее статическое удельное давление
может превышать такой же показатель базовой машины в 1,15–1,25 раза.
Положение центра давления, т е. точки приложения равнодействующей всех
нормальных реакций грунта на движитель базовой машины, определяется для
следующих основных случаев (рис. 2, а, б и в):
8
Рис. 2. Расчетные случаи для определения центра давления бульдозера:
N
hRdRdG
х
Rxzб
1
Рис. 3. Схема сил, действующих на бульдозер
при определении координаты центра давления
а) бульдозер стоит на горизонтальной поверхности, отвал поднят в транспортное поло-
жение на максимальную высоту;
б) бульдозер движется по горизонтальной поверхности с максимально возможным объе-
мом призмы волочения при одновременном резании грунта с оптимальной глубиной резания;
в) бульдозер движется в траншее по горизонтальной поверхности без срезания грунта, но
с максимально возможным объемом призмы волочения.
Если пренебречь лобовым сопро-
тивлением движителя, возникающим
вследствие вертикального прессования
грунта, а также действием сил инерции
деталей движителя и трансмиссии,
установленных на поперечных валах,
то в общем случае координата центра
давления бульдозера может быть определена по формуле:
, (13)
где Rz = Rx tg – вертикальная составляющая результирующей R сил сопротивления, действующих на отвал (рис. 3); Rx = kTTнб – горизонтальная составляющая ре-
зультирующей R тех же сил на отвале; hR – высота точки приложения результи-
рующей R сил сопротивления на отвале (hR = 0,17H – при копании плотных грунтов III – IV категории; hR = 0,27H – при копании рыхлых грунтов I – II категории);
kT = 0,8 – коэффициент использования тягового усилия.
9
Равнодействующая всех нормальных реакций грунта на движитель базовой
zб
RGN
нбx
TR )8,0...6,0(
max
5,0zzRR
машины определится по выражению:
. (14)
По координате х для гусеничных базовых машин находится смещение центра
давления от середины опорной поверхности гусениц, которое для всех расчетных
случаев не должно превышать 1/6 от длины этой опорной поверхности.
Положения, при которых определяются удельные нагрузки на передней и
задней опорных кромках гусениц или переднем и заднем колесах (с неповоротным
и поворотным отвалами):
а) бульдозер с поднятым отвалом стоит на предельном для данной базовой
машины уклоне или подъеме (но не менее 20°);
б) бульдозер движется под наибольший допустимый уклон (но не менее 20°) с
максимально возможным объемом призмы волочения при одновременном резании
грунта;
в) бульдозер движется в траншее на максимально допустимый подъем (но не
менее 15°) без срезания грунта, но с максимально возможным объемом призмы
волочения;
г) бульдозер движется по горизонтальной поверхности с максимально воз-
можным объемом призмы волочения при одновременном резании грунта выглубляемым отвалом;
д) то же, но с заглубляемым отвалом.
Для этих положений горизонтальная и вертикальная составляющие равнодействующей R сил сопротивления, действующих на отвал, определятся следующим
образом:
где R
max
– максимально возможное усилие заглубления или выглубления отвала из
z
;
, (15)
условия опрокидывания бульдозера.
10
Удельное напорное усилие на режущей кромке
LТq
нбн
/
FRq
zв
/
max
C
A
бмz
ll
l
GR
max
Параметры
Категория грунта
I
II
III
IV
Удельное напорное усилие в кГ/см
режущей кромки ножей отвала
До 15
20 – 30
40 – 45
>60
Удельное вертикальное усилие в
кГ/см
2
опорной площади ножей от-
вала (для неизношенных ножей)
До 10
12 – 20
25–35
>35
, (16)
где L – длина отвала.
Удельное вертикальное давление на режущей кромке
, (17)
где F – опорная площадь режущей кромки ножей отвала (определяется для изношенных и неизношенных ножей).
Максимально возможное усилие заглубления или выглубления отвала из
условия опрокидывания бульдозера (рис. 4) определяют по формуле:
Значения удельного напорного усилия приведены в табл. 3.
Рис. 4. Положение бульдозера при опирании на кромку ножа отвала
Значения удельного напорного усилия
. (18)
Таблица 3
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]