Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет и проектирование самоходных скреперов. Учебное пособие
.pdf
скрепера на тяговом режиме нормальная реакция на колесе
одноосного тягача R1 = G1’.
5. Определяем расчетную силу тяги одноосного
тягача T1. Для этого необходимо построить кривую
буксования колесного движителя (рис. 3.4), применяя
формулу
и на этом же графике отложить силу сопротивления
качению колес скрепера
Pf = f(R1 + R2) кГ. (3.8)
У скреперов с элеваторной загрузкой сила тяги,
необходимая для работы, изменяется только в результате
изменения сопротивления под влиянием увеличения веса
грунта, поступающего в ковш, и поэтому ее колебание
значительно меньше, чем у обычного скрепера.
Рис. 3.4. Определение расчетной силы тяги одноосного тягача,
агрегатируемого со скрепером с элеваторной загрузкой
Для сокращения времени на заполнение ковша
целесообразно, чтобы тягач работал на режиме максимальной
тяговой мощности. Поэтому для нахождения силы тяги
одноосного тягача, соответствующей этому режиму работы,
необходимо по оси ординат отложить δ = 20% (рис. 3.4), а затем
через точку а1 провести горизонталь до пересечения с кривой.
Если из точки а2 опустить перпендикуляр на ось абсцисс, то
можно определить искомую силу тяги, обозначенную Т
51
.
1
6. Значение Т
также можно определить,
1
воспользовавшись эмпирической зависимостью
Т
где Т
(0,70 ÷ 0,73) Т
1 =
— максимальная сила тяги одноосного тягача,
φ
или Т
φ
(0,70 ÷ 0,73) φR1,
1 =
определяемая условиями сцепления пневматических шин
колесного движителя с грунтом и соответствующая δ = 100%;
R1 — нормальная реакция грунта на колеса одноосного
тягача на тяговом режиме работы.
7. Определяем мощность двигателя,
расходуемую на привод колесного движителя одноосного
тягача
(3.9)
Мощность двигателя, которая может быть реализована
по условиям сцепления пневматических шин колесного
движителя, можно рассчитать, воспользовавшись формулой
Скорость движения скрепера на первой рабочей
передаче
где iм1 — общее передаточное число трансмиссии привода
колесного движителя на первой рабочей передаче.
8. Находим площадь проекции вырезаемой
стружки грунта ножом скрепера на плоскость,
перпендикулярную направлению движения скрепера Sг. При
работе скрепера с элеваторной загруз кой грунта
сопротивление грунта копанию
Wк = Wp + Wтp
Имея в виду, что
Wp = KSг,
а также приравнивая Т
= Wк, что соответствует работе
1
52
скрепера на горизонтальной поверхности при
установившемся режиме, можно найти значение
Заметим, что при работе скреперов с элеваторной
загрузкой грунта
Р
= Wк = Т1 - Wтp
1
Толщина срезаемой стружки грунта при прямоугольном
ноже длиной Lн будет
9. Рассчитываем теоретическую
производительность скрепера по объему грунта в плотном
теле, вырезаемому ножом скрепера:
(3.10)
где
— действительная скорость движения самоходного
скрепера на первой рабочей передаче и при работе на режиме
максимальной тяговой мощности в км/ч;
δ
— коэффициент буксования колесного движителя при
N
работе скрепера на режиме максимальной тяговой
мощности в %, δ
= 20 %.
N
10. Определяем скорость движения цепи
скребкового элеватора. Теоретическая производительность
скребкового элеватора
П
= 3600bсhcv
оэ
ц
м3/ч,
где bс — ширина скребка;
hc — высота скребка;
vц — скорость движения скребковой цепи.
Техническая производительность скребкового элеватора
(3.11)
Коэффициент наполнения скребкового элеватора в
53
первом приближении принимаем, воспользовавшись
Угол наклона рабочей цепи
к горизонту в град
25
38
55
kн
0,74
0,58
0,32
Грунт
Влажность
в %
Объемный вес
грунта в естественном
залегании в т/м3
kp
Сухой песок
Влажный песок
Легкая супесь
Супеси и суглинки
Средний суглинок
Сухой пылеватый суглинок
Тяжелый суглинок
Сухая глина
-
12-15
7-10
4-6
15-18
8-12
17-19
-
1,5—1,6
1,6—1,7
1,5—1,7
1,6—1,8
1,6—18
1,6—1,8
1,65-1,8
1,7-1,8
1,0-1,2
1,1-1,2
1,1-1,2
1,2-1,4
1,2-1,3
1,3-1,4
1,2-1,3
приведенными ниже данными, которые получены для
экскаваторов непрерывного действия со скребковыми
рабочими органами:
Коэффициент разрыхления грунта в процессе разработки
приведен в табл. 3.2.
Таблица 3.2 Значения коэффициента разрыхления грунта в
ковше скрепера kp для различных грунтов
Тогда скорость движения цепи скребкового элеватора
Для синхронной работы ножа скрепера и скребкового
элеватора необходимо, чтобы весь грунт, вырезаемый ножом,
подавался в ковш элеватором. Это условие может быть
записано следующим образом:
Имея в виду это условие и подставляя в формулу (3.12)
значение П
, определяемое уравнением (3.10), получим
о
По ≤ П
54
(3.12)
.
оэ
Гр унт
Состояние
грунта
Грунт
Состояние
грунта
сухой
влажный
мокрый
сухой
влажный
мокрый
Гравий
Галька
Крупный песок
Песок средней
крупности
40
35
30
28
40
45
32
35
35
25
27
25
Мелкий песок
Жирная глина
Суглинок, тощая глина
Легкий суглинок
Растительный грунт
25
45
50
40
40
30
35
40
30
35
20
15
30
20
25
Зная скорость движения скребковой цепи, можно
рассчитать высоту скребка, воспользовавшись формулой
(275), из которой следует, что
При выполнении этого расчета можно приближенно
принять, что ширина скребка элеватора равна длине ножа
Lн или, что тоже самое, ширине ковша скрепера.
Длину скребкового элеватора, обеспечивающую
заполнение ковша скрепера с «шапкой », можно рассчитать
по формуле
где φ
— угол естественного откоса грунта в град (см. табл.
0
3.3);
d — диаметр ведущей звездочки скребкового элеватора в м;
hc — высота скребка в м.
Т а б л и ц а 3.3 Углы естественного откоса насыпных
грунтов в град
11. Рассчитываем мощность двигателя,
затрачиваемую на привод скребкового элеватора.
55
Мощность, расходуемая на подъем грунта скребковым
N N
элеватором,
где γ
— объемный вес грунта;
г
'
Н — высота заполнения ковша скрепера;
η
— к. п. д. рабочей цепи скребкового элеватора,
ц
η
= 0,45 ÷ 0,50.
ц
Мощность, затрачиваемая на трение грунта,
находящегося между скребками элеватора, о грунт в ковше,
где α — угол наклона скребкового элеватора в град.
Общая мощность, затрачиваемая на привод скребкового
элеватора,
12. Составляем баланс мощности. Очевидно, что
максимальной мощности двигателя N
должно быть
еmах
достаточно для привода колесного движителя Nк, элеватора
Nэ, и вспомогательных механизмов N0, т. е.
При соблюдении этого условия можно считать, что
параметры скрепера с элеваторной загрузкой выбраны
правильно. Если же величины Ne
будет недостаточно для
max
обеспечения работы скрепера в тяговом режиме, то
необходимо уменьшить емкость ковша и повторить расчеты,
чтобы добиться соблюдения баланса мощности. При наличии
некоторого запаса мощности двигателя не рекомендуется
повышать емкость ковша, так как это приведет к повышению
веса и снижению вследствие этого скоростных качеств
скрепера на транспортном режиме работы.
56
4. Нагрузки, действующие на скрепер
Скрепер
Нагрузки на оси, % от общего веса
Порожний скрепер
Груженый скрепер
Передняя ось
Задняя ось
Передняя ось
Задняя ось
С одной ведущей
осью
(одномоторные)
64 ... 68
36 ... 32
52 ... 54
48 ... 46
С двумя
ведущими осями
55 ... 59
45 ... 41
49 ... 50
51 ... 50
4.1. Нагруженность скрепера в разных
режимах
Вес самоходного скрепера является важным параметром,
обусловливающим нагрузки, действующие на скрепер. В ходе
рабочего цикла вес претерпевает изменения за счет
поступающего в ковш при копании и перевозимого грунта,
претерпевает изменение также положение центра тяжести
порожней и груженой машины. На опорную поверхность вес
скрепера передается через его колеса. Рациональное
распределение веса между передними и задними колесами
имеет основной задачей предотвращение перегрузок каких-
либо колес. Исходя из этого, компонуется порожняя машина,
учитывается размещение и влияние веса грунта в ковше на
развесовку груженого скрепера. В табл. 4.1 приведены
характерные для существующих типов самоходных скреперов
распределения веса по осям.
Таблица 4.1. Ориентировочное распределение веса
скреперов по осям
реакции грунта на колеса существенно влияют на тягово-
Нагрузки и характер их распределения или нормальные
57
скоростные и тормозные качества скрепера, проходимость и
устойчивость машины, обусловливают загрузку двигателя и
трансмиссии, а также нагруженность ходовой части и
металлоконструкции рабочего оборудования. Следует
рассмотреть нагрузки, действующие на скрепер при двух
наиболее характерных режимах работы — тяговом при копании
грунта и транспортном.
Рис. 4.1. Схема сил, действующих при копании грунта на скрепер с
ведущими колесами: а — со всеми; б — с передними
Режим копания грунта скрепером с тяговой
загрузкой. В качестве расчетного положения принят набор
грунта на горизонтальном участке при равномерном
движении. Набор осуществляется с помощью толкача.
На рис. 4.1, а показана схема сил, действующих на
скрепер со всеми ведущими колесами: вес G груженого
скрепера, силы Т
1
и Т
тяги ведущих колес по осям,
2
толкающая сила Т" толкача, нормальные реакции R1 и R2 на
оси скрепера, горизонтальная Р
и вертикальная Р2
1
составляющие реакции грунта в зоне ножа от
сопротивления WK копанию (см. п. 5.1). Для упрощения
расчетов реакции R1 и R
приложены к осям колес, так как их
2
фактические смещения незначительны.
Схема сил, действующих на скрепер с одной ведущей
осью, отличается отсутствием силы Т
тяги задних колес и
2
58
наличием сопротивления Р
,''
тo
TkT
'''' GT
т
качанию этих колес (рис. 4.1,
f2
б).
В расчетной схеме принято допущение, что толкающая
сила действует только горизонтально. Толкающая сила,
действующая на скрепер от толкача, с учетом
одновременности их работы
где kо = 0,8...0,85 — коэффициент использования силы тяги
при совместной работе толкача и скрепера;
— максимальная сила тяги толкача;
= 0,9... 1,1 — коэффициент сцепления гусеничного
движителя с грунтом; G" — вес толкача.
Вертикальная составляющая Р
сопротивления
2
копанию в процессе набора грунта меняет свое направление
и может действовать как вверх, так и вниз, что зависит от
стадии копания (заглубление, начало выглубления и т. п.).
Значение ее зависит от вида грунта, толщины срезаемой
стружки и др.
При необходимости определения нагрузок на скрепер
для оценки его тяговых качеств (например, сцепного веса)
целесообразно принять, что сила Р
направлена вверх (на
2
рис. 4.1 показана штриховой линией). Такое направление
является наиболее невыгодным и обусловливает запас
оцениваемых показателей, уменьшая значения нормальных
реакции грунта на колеса скрепера.
При выглублении ковша скрепера сила Р
направлена
2
вниз. Экспериментальными исследованиями установлено
соотношение вертикальной Р
и горизонтальной Р1
2
составляющих сопротивления копанию =P2/P1, которое
изменяется от 0,1 до 0,5. При расчетах режима копания
связных грунтов можно принимать = 0,20...0,25, при
начале выглубления — = 0,37...0,45.
Для оценки тяговых качеств машины рассмотрим
расчетный случай, определения нагрузок на скрепер при
59
копании (сила направлена вверх, = 0,20...0,25). В этом
p
o
hL
ePhkGGd
R
)75,0...73,0(
'''')85,0...80,0(
1
1
.
112
PRGR
случае вес груженого скрепера G = Go (1 + 0,15V/V
) (см. п.
н
5.1). Примем, что в процессе копания грунта ведущие колеса
скрепера и толкач развивают максимальную динамическую
силу тяги, определяемую условием сцепления шин и
гусеничного движителя с грунтом, т. е.
Т
= (0,73...0,75)R1; (4.1)
1
Т
= (0,73...0,75)R2; (4.2)
2
Т"= (0,80...0,85) "G"ko. (4.3)
Учитывая это, а также то, что Pf2.= R2f и Р2 = P1, из
суммы моментов относительно точки 0 и суммы проекций
сил на ось у (см. рис. 4.1) после преобразований получим
для скрепера как со всеми, так и с передними ведущими
колесами:
; (4.4)
(4.5)
При этом расчетном случае горизонтальная сила Р
1
численно представляет собой сопротивление Wк грунта
копанию, определяемое согласно п. 5.1, т. е. Р
= Wк, которое,
1
в свою очередь, обусловливает необходимую для заполнения
ковша грунтом совместную силу тяги скрепера и толкача.
Для скрепера со всеми ведущими колесами
P1 = (0,73...0,75)(R1 + R2) + (0,80...0,85) "G"ko; (4.6)
для скрепера с передними ведущими колесами
Р
= (0,73...0,75) R1 + (0,80...0,85) 9"G"ko — R2f. (4.7)
1
Подставляя значения Р
= Wк, а также силу Т тяги
1
толкача, полученную по формуле (4.3) для трактора-
толкача выбранного тягового класса, в формулы (4.4) и
(4.5), определим реакции R1 и R
грунта на передние и задние
2
колеса скрепера.
60
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]