Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет и проектирование самоходных скреперов. Учебное пособие
.pdf
Подставив полученные значения М
и MD в исходное
с
уравнение движения системы в процессе опрокидывания,
запишем
I
x
G(
cos2 β -
cosβ -
sinβ) - mFRтxc(
sinβcosβ) = 0
sinβ +
cosβ)/(
sin2β +
Учитывая, что угол β находится в пределах 0-20°, примем
cosβ ≈ 1, sinβ ≈ β тогда
sin2β +
cos2 β -
sinβcosβ ≈
Ошибка от такой замены не превышает 6 % и, кроме того, пойдет в запас устойчивости. После упрощения и замены
FRтxc/
=а
с
получим
I
x
G(
-
β) - mас (
β +
) = 0
Решение этого уже линейного уравнения имеет вид
β = с
Kt
е
1
+ с
-Kt
е
2
-p/К2,
где
p = (mа
с
- G
)/ Ix; K2 = (mа
с
+ G
)/ I
x
Опрокидывание рассматривают как двухэтапный процесс:
от момента начала торможения до его окончания и после
окончания торможения. Общее решение дифференциального
уравнения для обоих этапов будет одинаковым. Изменятся
только постоянные коэффициенты с
и с2, определяемые при
1
рассмотрении начальных условий: для первого этапа tI = 0, βI =
0,
= 0, для второго этапа tII = 0, βII = βт, =
I
, где β
т
и
т
-
т
угол и угловая скорость опрокидывания в конце первого этапа.
В результате имеем для первого этапа
β
= р(сhKtI - 1)/K2,
I
β
= р(chKtт-1)/K2,
т
=(pshKt
I
=(pshKtт)/K,
т
)/K,
l
где tт - время окончания торможения.
Для второго этапа
β
=
(shK1tII)/K1+
II
т
-(
βт)chK1tII,
91
=
(chK1tII)- K1(
II
т
βт)shK1tII,
Устойчивость будет сохранена, если максимальный угол
наклона машины под действием инерционных сил не превысит
ее предельного угла статической устойчивости, т.е.
β
≥ β
пр
IImax
Введем следующие обозначения: ac/g = i - коэффициент
интенсивности торможения; а
= tg β
Ix = μm(z’c)2 = μтН
= γ - коэффициент статической устойчивости;
пр
2
,
c
- ускорение центра тяжести;
с
где μ - коэффициент распределения масс, для порожнего
скрепера μ = 1,2-1,25 и для груженого μ = 1,25—1,3.
Максимальный угол β
равенства нулю угловой скорости опрокидывания
определим из условия
IImax
= 0. После
II
соответствующих преобразований получим
Далее, пренебрегая для практических расчетов величиной
iγ (что увеличивает запас устойчивости), заменяя ас (ускорение
центра тяжести системы) линейным ускорением центра
колесной оси тягача а
и учитывая, что tт = Vт/ат, после
т
соответствующих преобразований получим формулу
зависимости критической (с точки зрения устойчивости)
скорости тягача в повороте перед началом торможения от
интенсивности торможения а
и конструктивно-весовых
т
параметров машины:
где λ - отношение координат центра тяжести машины и
центра колесной оси тягача по оси х, λ = хc/Rт.
Анализ полученного уравнения дает возможность
определить вертикальную и горизонтальную асимптоты
функции V
Это означает, что когда величина а
. Так при γ = aтλ/g критическая скорость V
т.кр
<9,81γ/λ, машина устойчива
т
92
т.кp
→∞.
при торможении с любой начальной скорости, так как
опрокидывающий момент в этом случае не превышает
восстанавливающего момента от веса. При а
неопределенность имеет вид ∞
таля, получим
Таким образом, установлено, что для данной машины
существуют такие скорости перед началом торможения, при
которых устойчивость сохраняется при сколь угодно больших
замедлениях. Это положение, в частности, свидетельствует о
принципиальной ошибочности попыток вести оценку
динамической устойчивости по критерию уменьшения до нуля
реакции на разгружающейся опоре.
.
0, раскрыв ее по правилу Лопи-
→∞ для V
т
т.кр
93
5. Определение усилий в механизме подъема
заслонки и в механизме разгрузки ковша скрепера
Определение усилий, действующих на заслонку.
Принимаем, что наибольшие усилия открывания заслонки
возникают, когда ковш загружен «с шапкой». Следовательно,
при открывании заслонки приходится преодолевать давление
грунта, находящегося над заслонкой, трение грунта о грунт, вес
самой заслонки.
Рис. 5.1. Схема расчета усилий для подъема заслонки
Вес грунта, находящегося в объеме заслонки, зависит от
ширины заслонки В, высоты Н, объема части «шапки» грунта
над заслонкой (рис. 5.1), от длины l и от формы заслонки.
Определить точно вес грунта, находящегося в объеме заслонки,
можно было бы по частям.
Для приближенных расчетов можно определить площадь
проекции заслонки F на вертикальную плоскость. Тогда вес
грунта в объеме заслонки V будет равен
G
= kBHlγг, (5.1)
гр.з
где k — коэффициент, учитывающий форму заслонки; для
94
многих заслонок можно принять k = 0,8.
Для определения сил трения грунта о грунт принимаем,
что на поднимаемый заслонкой грунт давит объем грунта,
находящегося в ковше, ограниченный поверхностью АС и
плоскостью АВ.
Вес этого объема грунта
нормальная сила
N =
tgφ
и, следовательно, сила трения
Р
= Nμ
тр
2
Усилие, которое должно развивать гидравлическое или
канатное устройство для подъема заслонки, зависит от схемы
расположения подъемного устройства. Это усилие определяется
из уравнения моментов относительно оси поворота заслонки
(точки О).
При гидравлическом управлении заслонка обычно
поднимается при помощи двух цилиндров.
Для схемы, показанной на рис. 5.1, усилие, развиваемое каждым
цилиндром, равно
где l1, l2, l3 и l4 — плечи соответствующих сил.
Рис. 5.2. Схема усилий, действующих при разгрузке:
а — полупринудительной, б — принудительной
95
Определение усилий, необходимых для разгрузки ковша
скрепера.
а) Принудительная система разгрузки (рис. 5.2, б). За расчетное
положение принимается начало передвижения задней стенки
при полной загрузке ковша грунтом и открытой заслонке.
Сила F, необходимая для выталкивания грунта,
определяется
по формуле
F = Fд + Fб + Fк + Pj,
где Fд — сила трения грунта о днище ковша;
Fб — сила трения грунта о боковые стенки ковша;
Fк — сила сопротивления качению роликов задней
стенки по днищу ковша;
Pj — сила инерции поступательно движущейся массы
грунта и задней стенки при включении механизма разгрузки
ковша скрепера.
Сила трения грунта о днище ковша
где q — геометрическая емкость ковша в м3;
γ
— объемный вес грунта в естественном залегании в
г
3
кГ/м
.
Значения kн и kp принимаются по табл. 2.4.
Сила трения грунта о боковые стенки ковша
Fб = 2μ1Ea,
где Е
— активное давление грунта на боковую стенку ковша,
а
(Lк — длина ковша;
Н — высота наполнения ковша грунтом).
Сила сопротивления качению роликов задней стенки по днищу
ковша
Fк = fGcm,
где Gcm — вес задней стенки;
f — коэффициент сопротивления качению роликов,
96
f = 0,10 ÷ 0,15.
Сила инерции
где vc — скорость движения задней стенки;
t — время разгона.
После подстановки входящих величин окончательно получим
Мощность, необходимая для разгрузки ковша скрепера,
б) Полупринудительная разгрузка (рис. 5.2, а). Максимальное
усилие S
, необходимое для опрокидывания ковша,
o
определяется по формуле
где Gгp — вес грунта в ковше,
Gдн — вес днища.
в) Свободная разгрузка. Усилие S, необходимое для свободной
разгрузки ковша, определяется из уравнения моментов
относительно точки поворота ковша скрепера
где Gк — вес ковша;
l1 и l2 — соответствующие плечи сил.
97
Литература
1. Шестопалов К.К. Подъемно-транспортные, строительные,
дорожные машины и оборудование. М.: Академия, 2014-
320 с.
2. Залко А.И., Ронинсон Э.Г., Сидоров Н.А. Самоходные
скреперы. М.: Машиностроение, 1991. - 256 с.
3. Алексеева Т.В., Артемьев К.А., Бромберг А.А. и др.
Дорожные машины. Часть 1. Машины для земляных
работ. - М.: Машиностроение, 1972. – 504 с.
4. К.А. Артемьев, Т.В. Алексеева, В.Г. Белокрылов и др.
Дорожные машины. Ч. 11. Машины для устройства
дорожных покрытий. Учебник для вузов по спец.
“Строительные и дорожные машины и оборудование”. М.:
Машиностроение, 1982. 396 с.
5. Поддубный В.И., Теловов Н.К. Расчет основных
параметров скреперов. Учебное пособие. – М.: МГУП,
2009, 56 с.
98
Св. план 2019 г., поз.64
Гринчар Николай Григорьевич
Шепелина Полина Валерьевна
РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ
САМОХОДНЫХ СКРЕПЕРОВ
Учебное пособие
99
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]