Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Машина в строительном деле. Сборник задач с примерами расчетов
.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФГБОУ ВПО «МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
Е.В. Кошкарёв
МАШИНА В СТРОИТЕЛЬНОМ ДЕЛЕ
Сборник задач с примерами расчетов
М о с к в а 2012
2
УДК 621.87+666.97
ББК 38.6-44
К 75
Р е ц е н з е н т:
кандидат технических наук Е.В. Кочетов, профессор кафедры СиПТМ
ФГБОУ ВПО «МГСУ»
Утверждено в качестве учебно-практического пособия
научно-методическим советом университета
Кошкарёв, Е.В.
К 75 Машина в строительном деле : сборник задач с примерами расчетов
/ М-во образования и науки Росс. Федерации ; ФГБОУ ВПО «Моск.
гос. строит. ун-т. – Москва : МГСУ, 2012. – 60 с.
ISBN 978-5-7264-0610-7
Описаны концепция отдельных машин и их работа, методы расчёта дви-
жущих сил и сопротивлений, а также скоростей движения в зависимости от
грунтовых условий, определена длительность цикла и эффективность и производительность в соответствии с условиями применения.
Для студентов вузов, обучающихся по профилю подготовки «Подъемно-
транспортные, строительные, дорожные средства и оборудование» направления подготовки 90109 «Наземные транспортно-технологические средства», а также для студентов, обучающихся по специальностям направления
«Строительство», в том числе 270102 – ПГС, 270103 – ГСС, 270104 – ГСХ и
270113 – МиАС.
УДК 621.87+666.97
ББК 38.6-44
ISBN 978-5-7264-0610-7 © ФГБОУ ВПО «МГСУ», 2012
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
В Российской Федерации сотни тысяч машин копают и бурят грун-
ты, перемещают, укладывают в земляное сооружение и уплотняют их,
поднимают грузы и их переносят в пространстве по сложно-развитым траекториям. Машины также забивают сваи, дробят и сортируют каменные
материалы, устраивают покрытия автодорог и аэродромов, приготовляют,
транспортируют, укладывают и уплотняют бетонные смеси и т.п.
Быстрое развитие машин за последние три десятилетия было важным и эффективным и состояло в том, чтобы дать строителям полную
гамму машин, которые позволяют: улучшить точность и качество работ,
увеличить в значительной мере производительность, снизить энергозатраты, уменьшить стоимость единицы работ и избежать загрязнения окружающей среды.
Сборник позволяет студентам – будущим инженерам более детально
познакомиться с отдельными машинами и методами их расчёта, что в последующем быстрее их погрузит в практическую работу, связанную с использованием машин. Этот сборник содержит серии задач (в общей сложности 70) и их 18 типовых решений, которые облегчат изучение дисциплин профиля и позволят улучшить знания и их контроль. Эти задачи и упражнения были разработаны на основе собственного опыта преподавания
дисциплины «Строительные машины» в МГСУ и Высшей Инженерной
Школе Туниса.
1. СИЛОВЫЕ УСТАНОВКИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
1.1. Определить нормативный массовый и объёмный расход дизельного
топлива двигателя ММЗ Д-245.1 экскаватора 2-ой размерной группы ТВЭКС
ЕК-14-30 при производстве земляных работ в зимнее время в условиях Московской области. Показания работомера двигателя 4000 моточасов. Гарантированный ресурс составляет 10000 моточасов.
Р е ш е н и е
Согласно технической характеристике данный двигатель на номиналь-
ном режиме 2200 об/мин имеет мощность Ne=79 кВт и удельный эффективный расход ge= 218 г/кВтч (прил. 1.1). Плотность зимнего дизельного
топлива составляет γ = 840 г/л (прил. 2).
Объёмное потребление топлива на единицу рабочего времени маши-
ны Нт, кг/моточас, определится по формуле:
Н
= ge×Ne×K×10-3, (1)
т
4
где gе – удельный расход топлива при номинальной мощности двигателя
т.м
Н
840
4211,,
машины, г/кВтч;
Ne – номинальная мощность двигателя машины, кВт;
К – интегральный нормативный коэффициент изменения расхода топлива в зависимости от режимов загрузки двигателя машины (далее - интегральный коэффициент).
Значение интегрального коэффициента определяют по формуле:
где K
К = K
– коэффициент, учитывающий расход топлива на запуск и прогре-
т.з
т.з×Kв×Kм×Kт.м
×Kи× K
, (2)
з.н
вание двигателя, а также ежесменное техническое обслуживание машин,
К
= 1,03 для всех машин;
т.з
Kв – коэффициент использования двигателя по времени (при отсутствии фактических значений, определенных в реальных условиях эксплуатации, принимается по прил. 3, в нашем случае Kв=0,86;
Kм – коэффициент использования мощности двигателя (при отсутствии фактических значений, определенных в реальных условиях эксплуатации, принимается по прил. 3, в нашем случае Kм=0,60);
K
– коэффициент, учитывающий изменение расхода топлива в за-
т.м
висимости от степени использования мощности двигателя (выраженной
коэффициентом Kм), определяется по табл. 2 прил. 3, в нашем случае
K
=1,08;
т.м
Kи – коэффициент, учитывающий износ двигателя, определяется по
табл. 3 прил. 3, в нашем случае Kи =1,05;
K
– коэффициент, учитывающий увеличение расхода в зимнее вре-
з.н
мя для V климатической зоны, определяется по табл. 4 прил. 3, в нашем
случае K
= 1,10.
з.н
Значение интегрального коэффициента в нашем случае составит:
К = 1,03×0,86×0,60×1,08×1,05×1,10 = 0,663.
Массовое потребление топлива на единицу рабочего времени экска-
ватором ТВЭКС ЕК-14-30 составит:
Н
= 218×79×0,663×10-3 = 11,42 кг/моточас.
тм
Объёмное потребление топлива на единицу рабочего времени:
Н
то
=
. (3)
Объёмное потребление топлива на единицу рабочего времени экска-
ватором ТВЭКС ЕК-14-30 составит:
Н
то
=
= 13,6 кг/моточас.
5
1.2. Определить нормативный массовый и объёмный расход дизельно-
Число оборотов, об/мин
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
Мощность, кВт
98
110
118
130
138
145
155
160
170
175
180
185
190
Удельный эфф.
расход топлива, г/эфф. кВтч
208
205
203
202
201
201
203
205
210
212
215
220
225
го топлива двигателя ММЗ Д-243 автогрейдера ГС10-01 при планировке
грунта в летнее время в условиях Рязанской области. Показания работомера
двигателя 1000 моточасов. Гарантированный ресурс составляет 10000 моточасов.
1.3. Определить нормативный массовый и объёмный расход дизельного
топлива бульдозера Б10М (МТ) при планировке грунта в зимнее время в ус-
ловиях Мурманской области. Показания работомера двигателя 2000 моточасов. Гарантированный ресурс составляет 12000 моточасов.
1.4. В табл. 1 приводится данные о мощности и удельном расходе то-
плива промышленного стационарного двигателя ЯМЗ-7514.10 (Euro 2) от
частоты вращения коленчатого вала, который используется для привода
стационарного бетононасоса в условиях Ростовской области. Двигатель –
новый, после обкатки.
Таблица 1
Мощность двигателя и расход топлива ЯМЗ-7514.10
Требуется построить механическую характеристику, кривые мощности и удельного расхода топлива данного двигателя, а также найти все
важнейшие параметры функционирования двигателя:
– максимальный крутящий момент;
– режим работы, соответствующий максимальному моменту;
– максимальную мощность;
– режим работы, соответствующий максимальной мощности;
– номинальную мощность и момент, если номинальный режим составляет 1450 об/мин;
– массовый расход топлива при номинальном режиме, если удельный
эффективный расход топлива при этом режиме достигает 200г/кВтч.
Р е ш е н и е
Крутящий момент определится из выражения:
М
= ×103 , (4)
кр
торые приведены в табл.2.
Используя выражение (4), получаем значения крутящего момента, ко-
6
Таблица 2
Число
оборотов,
об/мин
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
Крутящий
момент
двигателя,
Нм
937
956
940
956
942
924
926
900
903
881
860
842
826
Изменение крутящего момента двигателя ЯМЗ-7514.10
По данным значениям мощности двигателя (Ne) и удельного эффек-
тивного расхода топлива (ge) и по найденным значениям крутящего момента (Мкр) строим кривые изменения этих параметров в зависимости от
частоты вращения вала двигателя (рис. 1).
Рис. 1. Механическая характеристика
дизеля ЯМЗ-7514.10
Макс. крутящий момент двигателя составляет 956 Нм при
13000об/мин.
Макс. мощность достигает 190 кВт при 2200 об/мин.
Номинальное число оборотов двигателя 1450 об/мин, которому соот-
ветствует мощность 140 кВт, момент 923 Нм и удельный расход
200г/кВтч.
Значение интегрального коэффициента расхода топлива составит:
К = 1,03×0,60×0,50×1,14×1,0 ×1,07 = 0,377.
7
Массовый расход топлива при номинальном режиме:
Н
= 200×140×0,377×10-3= 10,55 кг/моточас
тм
1.5. Гусеничный бульдозер Caterpillar D7G используется в зимнее
время в условиях Кировской области на рытье котлована. Машина имеет
дизельный двигатель, Caterpillar D3306 с удельным расходом 235 г/кВтч
(ISO 9249) при 2000 об/мин. Определить мощность и крутящий момент
этого двигателя, если нормативный массовый расход дизельного топлива
составляет 36 л/ч, а износ двигателя составляет 75 %.
1.6. Одноковшовый колёсный погрузчик Hanomag 660D используется
в летнее время в условиях Иркутской области на погрузке песка. Машина
имеет дизельный двигатель, номинальной мощности 155 кВт при
2100об/мин и удельный расход 240 г/кВтч (ISO 9249). Определить нормативный массовый и объёмный расход дизельного топлива, если износ двигателя составляет 50%.
1.7. Гусеничный бульдозер Komatsu D355A-3 используется в летнее
время в условиях респ. Чувашия на добыче песка. Машина имеет дизельный двигатель, с удельным расходом 230 г/кВт×ч при мощности 300 кВт
и 2000 об/мин (ISO 9249). Определить нормативный массовый и объёмный
расход дизельного топлива, если износ двигателя составляет 10%.
1.8. Определить удельный расход топлива дизель-молота WICE-BV 36
(Голландия) при забивке свай в зимнее время в условиях Ленинградской
области, если нормативный объёмный расход составляет 11,5 л/моточас или
9,66 кг/ч. Дизельный молот отработал 5000 моточасов. Гарантированный
ресурс составляет 20000 моточасов.
Р е ш е н и е
Масса ударной части молота mуд = 3,6 т; максимальная высота подскока
молота составляет h = 3,6 м, а частота ударов для этой высоты достигает nуд
=35 в минуту (прил. 1.4).
Макс. энергия удара данного молота определится из выражения:
А
= mуд ×g × hпс , (5)
уд
Подстановка имеющихся значений даёт:
А
= 3,6 ×9,8 × 3,6 = 127 кДж.
уд
Максимальная мощность дизель-молота определится из выражения:
N
= (6)
д.м
Подстановка имеющихся значений даёт:
N
= = 74 кВт.
д.м
Значение интегрального коэффициента расхода для дизель-молота,
работающего в Ленинградской области зимой, составит из выражения (2):
К = 1,03×0,82×0,36×1,28×1,05×1,10 = 0,45.
8
Значение удельного расхода топлива для данного молота определится
из выражения (1):
ge= = = 0,29кг/кВтч = 290г/кВтч.
Молот работает по циклу двухтактного дизеля, который имеет боль-
ший удельный расход топлива, чем четырёхтактный.
1.8. Определить удельный расход топлива дизель-молота WICE-BV 46
(Голландия) при забивке свай в зимнее время в условиях Амурской области,
если нормативный объёмный расход составляет 16,0 л/моточас. Дизельный
молот имеет износ не более 10 %.
1.10. Дизельный трубчатый молот с воздушным охлаждением С-974
(Россия), массой 5000кг, имеет энергию одного удара 88,2 кДж и может со-
вершать 55 ударов в минуту. При этом максимальный расход топлива достигает 16,б л/ч. Какова будет развиваемая мощность этим дизель-молотом и
удельный эффективный расход топлива, если объёмная масса дизельного
топлива равна 0,84 кг/л?
1.11. Найти удельные литровую и цилиндровую мощность двигателя Case
6Т-590, если максимальная мощность составляет 85 кВт при литраже 5,88л.
Р е ш е н и е
Литровая мощность двигателя определяется из выражения:
, (7)
Подстановка значений даёт величину литровой мощности:
Цилиндровая мощность двигателя определяется из выражения:
, (8)
Подстановка значений даёт величину литровой мощности:
1.12. Как изменились показатели удельной мощности двигателя Case
6Т-830 при введении в его конструкцию турбонаддува, если мощность
возросла со 100 до 125 кВт при сохранении литража на уровне 8,27 л?
Дайте ответ в %.
1.13. Экскаватор 2-ой размерной группы ТВЭКС ЕК-14-30 работает в условиях Кабардино-Балкарии на высоте 1600 м над уровнем моря в летнее
время при температуре +30 ºС. Двигатель экскаватора – новый. Определить
нормативный объёмный расход топлива с учётом коэффициента корректировки мощности, приведённого в табл. 3.
9
Высота над уров-
нем моря, м
Температура воздуха, 0С
–30
–20
–10
0
+10
+20
+30
+40
0,00
1,10
1,07
1,05
1,03
1,00
0,97
0,96
0,94
600
1,02
0,99
0,98
0,96
0,93
0,91
0,89
0,88
800
1,00
0,97
0,95
0,93
0,91
0,89
0,87
0,86
1000
0,97
0,95
0,93
0,91
0,89
0,87
0,86
0,84
1200
0,94
0,92
0,91
0,89
0,87
0,85
0,83
0,82
1400
0,92
0,91
0,89
0,87
0,85
0,83
0,81
0,80
1600
0,90
0,88
0,87
0,85
0,83
0,80
0,79
0,78
1800
0,88
0,86
0,84
0,83
0,81
0,79
0,77
0,76
2000
0,85
0,84
0,82
0,81
0,79
0,77
0,75
0,74
2200
0,84
0,82
0,80
0,79
0,77
0,75
0,74
0,72
2400
0,80
0,78
0,77
0,75
0,73
0,71
0,70
0,69
3000
0,76
0,74
0,73
0,72
0,70
0,68
0,67
0,66
Передача
Вперед (ПХ)
Назад (ЗХ)
Нормальный диапазон
Ускоренный диапазон
Скорость,
км/ч
Скорость,
км/ч
Тяговое усилие,
кН
Скорость,
км/ч
Тяговое усилие,
кН
I
2,58
142
3,07
122
3,01
II
3,57
103
4,25
85
4,18
III
5,20
67
6,20
54
6,06
IV
8,70
35
10,40
27
10,20
Таблица 3
Изменение мощности в зависимости от высоты над уровнем моря
и температуры
2. ТРАНСМИССИИ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
2.1. Механические трансмиссии (МТ)
2.1. Гусеничный бульдозер Б-10.1 на тракторе Т-10М.1 (Уралтрак, ЧТЗ)
имеет дизельный двигатель Д-180.111-1, номинальная мощность которого
132 кВт при 1250 об/мин. При этом механическая трансмиссия машины,
включающая постоянно замкнутую, сухого трения, гидросервированную
муфту сцепления, четырехвальную коробку передач с шестернями постоянного зацепления, обеспечивающую восемь скоростей вперед и четыре –
назад, реверс, угловую передачу и бортовые редукторы, обеспечивает следующие тягово-скоростные характеристики (см. табл. 4).
Таблица 4
Тяговые усилия и скорости движения трактора (при номинальной частоте вра-
щения коленчатого вала)
10
Определить общее передаточное отношение трансмиссии и КПД для
каждой передачи нормального диапазона движения вперёд, если диаметр
ведущей звёздочки гусеницы равен 800 мм, высота звена гусеницы 100 мм
и высота грунтозацепа 65 мм.
Р е ш е н и е
Общее передаточное отношение трансмиссии составит:
= , (9)
где n
– номинальное число оборотов двигателя, равное 1250 об/мин;
дв
nзв – число оборотов ведущей звёздочки гусеницы, об/мин.
Для определения воспользуемся выражением линейной скорости
грунтозацепов гусеницы:
= + + + + )
откуда
, (11)
где –линейная скорость грунтозацепов гусеницы, км/ч;
– радиус ведущей звёздочки гусеницы, м:
– высота звена гусеницы, м;
– высота грунтозацепа, м.
Подстановка значений даёт формулу для вычисления числа оборотов
звёздочки:
= , об/мин
Подставляя найденное выражение в формулу (9), получаем:
= =
Для получения зависимостей К.П.Д. от скорости передвижения вос-
пользуемся формулой:
(12)
где – номинальная мощность двигателя, кВт;
N
– мощность на гусеницах при их прямолинейном движении, кВт.
г.з
Мощность на гусеницах определится из выражения:
где Р
- номинальная касательная сила тяги (табл.3), кН.
г.з
Подставляя найденное выражение в формулу (12), получаем:
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]