Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Машина в строительном деле. Сборник задач с примерами расчетов
.pdf
21
динамических нагрузок в силовой передаче. При этом трансмиссия вклю-
Скорость движения при отсутствии буксования, км/ч
Передача
I
II
III
Передний ход
0...3,15
0...5,58
0...8,78
Задний ход
0...3,91
0...6,93
0...10,91
Передаточное отношение КПП
1,50
1,0
0,68
чает:
– гидротрансформатор обеспечивает автоматическое бесступенчатое
изменение частоты вращения и крутящего момента на выходном валу;
– планетарную коробку передач, имеющую 3 передачи вперед и 3
передачи назад с гидропереключением передач и реверса;
– карданную передачу, упрощающую сборку трансмиссии и позво-
ляющую устанавливать двигатель на амортизаторах, что снижает уровень
вибрации;
– угловую (коническую) передачу с передаточным отношением 2,96;
– механизмы поворота - постоянно замкнутые сервированные по
усилию бортовые фрикционы с металлокерамическими дисками и ленточные тормоза высокой износостойкости;
– двухступенчатый бортовой редуктор с цилиндрическими шестер-
нями и плавающей шестерней на второй ступени с общим передаточным
числом 14,79;
– ведущее колесо с секторным зубчатым венцом и торцовым шлице-
вым креплением ступиц.
Тягово-скоростные характеристики приводятся в табл. 19.
Таблица 19
Тяговые усилия и скорости движения бульдозера
(при номинальной частоте вращения коленчатого вала)
Определить суммарную касательную силу трактора для каждой пе-
редачи движения вперёд, если диаметр ведущей звёздочки гусеницы равен
800 мм, высота звена гусеницы 100 мм и высота грунтозацепа 65 мм.
Рис. 7. Теоретическая тягово-скоростная
характеристика T-10M с гидромеханической трансмиссией (без учёта буксования)
22
Рис. 8. Внешняя характеристика гидротрансформатора ГТ380:
i = - передаточное отношение; n1 –частота вращения входного вала; n2 – частота
вращения выходного вала; К = - коэффициент трансформации: М1 - крутящий мо-
мент на входном валу; М2 – крутящий момент на выходном валу; – полный КПД
гидротрансформатора.
Р е ш е н и е
Крутящий момент на выходном валу гидротрансформатора:
КПД гидротрансформатора:
= , (23)
Используя формулу (11) и соответствующие значения, получаем:
= ,
где – число оборотов ведущей звёздочки на 1-ой, 2-ой и 3-ей передачах
в км/ч.
Максимальные скорости передвижения вперёд составляют (см. рис. 7):
1-ая передача: = 3,15км/ч; 2-ая передача: = 5,58км/ч и 3-ья передача: = 8,87км/ч.
Передаточное отношение от вторичного (выходного) вала КПП до
ведущей звёздочки составит:
= 2,96 14,73 = 43,60.
где - передаточное отношение угловой передачи;
- передаточное отношение бортовой передачи.
23
= = 207,63
Численные значения частоты вращения первичного вала гидромеха-
нической КПП и передаточное отношение ГТ;
i = = 0,61
i = = 0,92
i = = 0,75
Крутящий момент на ведущей звёздочке гусеницы:
= , кНм (24)
Подставляя известные величины, получаем:
=
=
=
=
Суммарная касательная сила тяги трактора определится из выражения:
= , кН (25)
Суммарная касательная сила тяги трактора составит:
= 108кН
= 70,3кН
= 26,5кН
2.20. Определить суммарную касательную силу бульдозер Б-10.1 на
тракторе Т-10М.1 (Уралтрак, ЧТЗ) для каждой передачи движения назад,
используя данные предыдущей задачи.
3. ХОДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
3.1. Гусеничное оборудование
3.1. Одноковшовый гусеничный экскаватор ЕТ-14-30 ТВЭКС с вме-
стимостью ковша 0,65м³ имеет массу 14,8т и удельное давление на грунт
0,039МПа при ширине траков гусеницы 600 мм. С целью приспособления
24
его для использования на грунтах с низкой несущей способностью (мелиоративные и торфяные работы в болотистой местности) машина получила уширено-удлинённый ход с траками шириной 1000мм и новый индекс ЕТ-16-30.
Во сколько раз изменилась площадь гусеничного хода машины и ка-
кова продольная база гусеничного хода модернизированной машины, если
масса увеличилась до 16т, а удельное давление снизилось до 0,019МПа?
Решение
Площадь гусеничного хода ЕТ-14-30:
= = = 3,68
гусеничного хода ЕТ-14-30:
=
Площадь гусеничного хода ЕТ-16-30:
= = = 8,25
гусеничного хода ЕТ-16-30:
=
Увеличение площади гусеничного хода составит:
= = 1,345 раза
3.2. Используя данные предыдущей задачи, определить предельное
максимальное удельное давление на грунт в начале копания, развиваемое
экскаватором ЕТ-14-30, из условия контакта гусеницы по всей её длине
при продольном положении гусениц. Каково будет предельное вертикальное усилие на режущей кромке ковша, если максимальный радиус копания на уровне стоянки экскаватора и ковшом 0,65м³ составляет 7,9м?
3.3. Используя данные задачи 3.1, определить предельное максималь-
ное удельное давление на грунт в начале копания, развиваемое экскаватором ЕТ-14-30, из условия контакта гусеницы по всей её ширине при
поперечном положении гусениц. Каково будет предельное вертикальное
усилие на режущей кромке ковша, если максимальный радиус копания на
уровне стоянки экскаватора составляет 7,9м, а ширина гусеничного хода
2750мм?
3.4. Определить максимальное и минимальное, а также среднее удель-
ное давление на грунт в статическом положении, развиваемое бульдозером с рабочим оборудованием сферического отвала и трехстоечного
рыхлителя Komatsu D85A-18. Бульдозер имеет следующие показатели:
эксплуатационная масса базового трактора в снаряженном состоянии 26500кг, размеры гусеницы: продольная база - 2730мм, ширина тра-
25
ков 560мм, а центр тяжести машины смещён на 450мм в сторону двигателя относительно геометрического центра гусеницы. В заключение построить эпюру давления на грунт.
Решение
Определяем реакцию давления бульдозера в крайних точках контак-
та гусеницы (направляющее колесо и звёздочка) (рис. 9):
0,5 + 0,45) = 0; 0,5 + );
0,5 - 0,45) = 0; 0,5 - ).
0,5 + ) = 85,70кН;
0,5 - ) = 44,14кН.
Определяем характер трапециевидной эпюры давления:
= , а = = =2,90 м.
Среднее удельное давление на грунт составляет:
= = 85 кПа = 0,085 МПа.
Максимальное и минимальное удельное давление на грунт соста-
вит (рассматривая подобие треугольника давлений):
= ; = 0,085 = 0,112 МПа
= ; = 0,085 = 0,058 МПа
Проверка: =0,085 МПа.
3.5. Используя данные предыдущей задачи, определить предельное
максимальное удельное давление на грунт в начале копания (отвал не заглублен), развиваемое бульдозером Komatsu D85A-18, из условия контакта гусеницы по всей её длине. Каково будет при этом предельное вертикальное усилие на режущей кромке отвала, если вылет отвала относительно оси натяжного колеса гусеницы составляет 1902 мм?
3.2. Пневмоколёсное оборудование
3.6. Одноковшовый пневмоколёсный экскаватор ЕК-14-26 ТВЭКС
(4 4) с вместимостью ковша 0,65м³ имеет массу 13,44т и имеет шины
12.00-20. Центр тяжести машины смещён в сторону противовеса на
250мм. Определить среднее удельное давление на грунт передних и задних колёс, если машина опирается на 6 колёс (2пк+4зк), а колёсная база
составляет 2500мм?
26
Р е ш е н и е
Нагрузка на заднюю ось машины составит:
- ( + 0,25) = 0;
= 79,02кН
Нагрузка на переднюю ось машины составит:
- ( – 0,25) = 0;
= 52,68кН
Средняя нагрузка на колесо при положении центра тяжести на оси вращения:
, кН, (25)
где М – масса машины без грунта, т;
n – количество колёс, шт.
Подставляя значения, получаем:
кН; кН
Среднее удельное давление на грунт для каждого колеса определит-
ся из выражения:
, МПа, (26)
где – ширина продольной оси пятна контакта шины с грунтом, м;
Аш – длина поперечной оси пятна контакта шины с грунтом, м.
Ширина пятна контакта шины равна ширине профиля шины, в на-
шем случае 12 дюймов или 0,3048 м.
Длина пятна контакта шины принимается в пределах 1,1-1,25 от
ширины, т.е. принимаем значение, равное 0,34м –для передних и о.з6- для
задних колёс, которые более нагружены.. При расчёте площади контакта
её форму принимаем в виде эллипса с полуосями и
Подставляя значения, получаем:
кПа =0,247МПа
кПа =0,31МПа
3.7. Используя данные предыдущей задачи, определить предельное
максимальное удельное давление на грунт в начале копания, развиваемое
экскаватором ЕК-14-26, из условия контакта задней оси (неотрыва от
грунта) при перпендикулярном положении рукояти осям колёс. Каково
будет предельное вертикальное усилие на режущей кромке ковша, если
27
максимальный радиус копания на уровне стоянки экскаватора и ковшом
Нагрузка
на колесо, кг
Давление в шинах, МПа
0,24
0,35
0,48
0,62
0,72
0,82
1125
563
469
417
375
341
331
1375
625
529
458
417
393
362
1825
760
652
537
480
456
424
2250
900
726
625
549
511
469
2750
1058
859
705
625
573
529
3000
1111
909
732
652
612
556
Нагрузка на
колесо, кг
Давление в шинах, МПа
0,24
0,35
0,48
0,62
0,72
0,82
1125
0,196
0,235
0,265
0,294
0,323
0,333
0,65 м³ составляет 8,2 м?
3.8. Используя данные задачи 3.7, определить предельное макси-
мальное удельное давление на грунт в начале копания, развиваемое экскаватором ЕК-14-26, из условия контакта внешнего колеса (неотрыва от
грунта) при параллельном положении рукояти осям. Каково будет предельное вертикальное усилие на режущей кромке ковша, если максимальный радиус копания на уровне стоянки экскаватора составляет 8,2м, а
колея хода 2110мм?
3.9. Определить удельное давление на грунт в зависимости от нагрузки на колесо (применение балласта) и давления воздуха в шинах (система централизованного изменения давления) самоходного пневмоколёсного катка Dynapac CP-142, используя данные, приведённые в табл. 20 и
построить графики изменения этого давления и нагрузки на колесо
1125кг.
Таблица 20
Контактная площадь колеса, см
2
Р е ш е н и е
Для нахождения удельного давления в зоне контакта воспользуемся
выражением (26):
.
Используя значения, приведенные в табл. 20, получаем значения, ко-
торые приводятся в табл. 21.
Таблица 21
Давление в зоне контакта колеса с поверхностью, МПа
28
3.10. Определить удельное давление на грунт в зависимости от нагруз-
ки на колесо (применение балласта) и давления воздуха в шинах (система
централизованного изменения давления) самоходного пневмоколёсного
катка Dynapac CP-142, используя данные, приведённые в табл. 20 и построить графики изменения этого давления и нагрузки на колесо 1375 кг.
3.11. Определить удельное давление на грунт в зависимости от нагрузки на колесо (применение балласта) и давления воздуха в шинах (система
централизованного изменения давления) самоходного пневмоколёсного
катка Dynapac CP-142, используя данные, приведённые в табл. 20 и построить графики изменения этого давления и нагрузки на колесо 1825 кг.
3.12. Определить удельное давление на грунт в зависимости от нагрузки на колесо (применение балласта) и давления воздуха в шинах (система
централизованного изменения давления) самоходного пневмоколёсного
катка Dynapac CP-142, используя данные, приведённые в табл. 20 и построить графики изменения этого давления и нагрузки на колесо 2250 кг.
3.13. Определить удельное давление на грунт в зависимости от нагрузки на колесо (применение балласта) и давления воздуха в шинах (система централизованного изменения давления) самоходного пневмоколёсного катка Dynapac CP-142, используя данные, приведённые в табл. 20 и
построить графики изменения этого давления и нагрузки на колесо
2750кг.
3.14. Определить удельное давление на грунт в зависимости от нагрузки на колесо (применение балласта) и давления воздуха в шинах (система централизованного изменения давления) самоходного пневмоколёсного катка Dynapac CP-142, используя данные, приведённые в табл. 20 и построить графики изменения этого давления и нагрузки на колесо 3000 кг.
4. ТЯГОВЫЕ РАСЧЁТЫ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
4.1. Самоходный скрепер МоАЗ-6014 (42, тягач переднеприводной,
нагрузка на ведущую ось составляет 45%) должен совершать выезд из
карьера с полной загрузкой на подъёме в 25%, сложенным разрыхлённым
песком (f = 0,10 и φ = 0,6). При этом собственной силы тяги по сцеплению
машине недостаточно и она буксует, поэтому необходимо использовать
дополнительное тяговое усилие трактора-толкача в виде обычного бульдозера ЧТЗ-Уралтрак» Б10.1. Скорость системы машин при совместной
работе составляет 2,5 км/ч.
Определить необходимое добавочное толкающее (тяговое) усилие
бульдозера, если известно, что:
масса полностью загруженного скрепера – 36т;
мощность двигателя тягача скрепера – 165кВт;
КПД трансмиссии на 1-ой передаче – 86%;
тяговое усилие бульдозера Б10 при данных условиях от 70 до 100кН.
29
Р е ш е н и е
Условие движения скрепера запишется как:
W (27)
где W –сумма сопротивлений передвижению, кН:
– касательная сила тяги на ведущей оси, кН;
– сила тяги по сцеплению, развиваемая машиной, кН.
Сумма сопротивлений передвижению, в данном случае включающая
сопротивления перемещению и движению на подъёме, определяется из
выражения:
W (f
где – масса гружёной машины, т:
f – удельное сопротивление перемещению ходового оборудования по
данному грунту;
α – угол подъёма траектории машины, град. В рассматриваемом случае
tgα =25% =0,25, т.е. α =14°.
Подставляя имеющиеся значения, получаем:
W (0,1
Касательная сила тяги на ведущей оси определится из выражения (13):
=
Сила тяги по сцеплению, развиваемая машиной, определится из выра-
жения:
, (29)
где – масса приходящийся на ведущий мост или коэффициент сцепной
массы;
– коэффициент сцепления ходового оборудования с данным грунтом;
Подставляя имеющиеся значения, получаем:
В результате вычислений имеем из выражения (27):
119,6 < 204 > 92,4.
Таким образом, машина буксует, но не глохнет, так как сопротивле-
ния могут быть преодолены небольшим запасом мощности. Следовательно, достаточно будет добавить тяговое усилие не менее:
Бульдозер Б10 в данных условиях сможет обеспечить выезд скрепера
на подъёме, так как 111,6 < 142 кН (усилие на 1-ой передаче, см. табл. 4)
4.2. После преодоления подъёма скрепер движется самостоятельно на
горизонтальном участке пути, сложенным тем же грунтом и в течение определённого времени разгоняется с 2,4 км/ч до скорости 8,8 км/ч (3-я пе-
30
редача). КПД трансмиссии на 3-ей передаче – 78%. Найти время разгона
1-я
2-я
3-я
4-я
5-я
Зх
7,82
4,03
2,50
1,53
1,00
7,38
машины до этой скорости.
Решение
Сумма сопротивлений передвижению, в данном случае включающая
сопротивления перемещению и разгону, определяется из выражения:
W f
Подставляя имеющиеся значения, получаем:
W 0,1 = 35,3 +
Касательная сила тяги на ведущей оси определится из выражения (13):
=
Сила тяги по сцеплению, развиваемая машиной, определится из выра-
жения:
Используя выражение (30), получаем:
35,3 + =52,6, следовательно: = 3,7с.
4.3. Автомобиль-самосвал КАМАЗ-65115 (6×4), имеющий полную за-
грузку, равную 24800кг, движется в установившемся режиме на предельном подъёме в 25%, сложенном сухой плотной глиной (f=0,07 и φ=0,7).
Требуется определить:
– теоретическую скорость передвижения;
– какую передачу КПП должен включить водитель, если передаточное
отношение ведущего моста составляет 7,22.
Двигатель КАМАЗ-740.11-240 при этом развивает момент 834 Нм при
числе оборотов коленчатого вала в 1560 об/мин и КПД в 80 %.
Автомобиль оснащён шинами 11.00/90-R20.
В заключение проверить отсутствие буксования автомобиля, если на
заднюю тележку приходится 2/3 полной массы автомобиля.
Таблица 22
Передаточные числа КПП на передачах
4.4. Определить время, необходимое для разгона данного автомобиля
до скорости 50км/ч, если движение начинается на горизонтальном участке
при тех же характеристиках системы «движитель-грунт».
4.5. Определить суммарную силу тяги по сцеплению, а также силу тяги на передней оси и тандеме автогрейдера ДЗ-98В.00010 (133), развиваемую на свежесрезанном глинистом грунте (φ = 0,55) на горизонталь-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]