Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет и проектирование самоходных скреперов. Учебное пособие
.pdf
Полученные реакции можно оценить с точки зрения
,
11
2
2
p
гзгп
B
tgtg
H
V
гп
гз
развиваемой скрепером силы тяги, т.е. способности его
преодолеть совместно с толкачом сопротивление Wк
копанию, подставив для этого значения указанных
реакций в формулу (4.6) или (4.7).
Если сила P1, полученная после подстановки в эти
формулы значений R1, R
и Т", будет больше сопротивления
2
Wк копанию, то следует путем подбора уменьшить заданную
силу тяги толкача или увеличить толщину срезаемой
стружки при определении Wк.
При Р
следует принять более мощный толкач или
1<Wк
уменьшить толщину срезаемой стружки.
По формулам (4.4) - (4.7) могут быть определены
текущие в процессе копания значения реакций R1 и R2. При
этом необходимо задавать значения hp и H для определения
текущих значений сопротивления Wк копанию, а также
веса загружаемого скрепера G == Go (1 + 0,15V/Vн),
используя для последнего зависимость между объемом
грунта и высотой заполнения им ковша:
где H — текущее значение высоты грунта в ковше;
= 38...40°,
= 28...30° — передний и задний угол откоса
грунта в ковше. Рассмотрим расчетный случай определения
максимальных нагрузок на скрепер при копании. При этом
за расчетное положение принимаем конец копания и начало
выглубления (сила Р
направлена вниз, = 0,37...0,45, G —
2
вес полностью гружёного скрепера). В этом расчетном
случае в отличие от предыдущего реализуются
максимальные силы тяги скрепера и толкача, опре-
деляемые условиями сцепления их движителей с грунтом
[49],
Т
= R1; Т2 = R2; Т"= "G"ko.
1
61
Учитывая это, из уравнений суммы моментов
;
)(''''
max1
eL
hehkGGd
R
o
;
1
'''')1(
1
max2
o
kGRG
R
max1
R
.'''';'''')1(
1max11max2 oo
kGRPkGRGR
относительно точки 0 и суммы проекций сил на оси х и у, а
также приняв hp =0, так как в конце копания ее значение
значительно меньше остальных линейных размеров
скрепера, и Pf2 = 0, поскольку эта сила во много раз меньше
сил Т1 тяги и толкающей силы Т" (общая ошибка расчета дает
некоторое увеличение определяемых нагрузок в запас
прочности и составляет не более 3%), получим:
для скрепера со всеми ведущими колесами
P1 =(R1 + R2) + "G"ko; (4.8)
для скрепера с передними ведущими колесами
определяется по формуле (4.8)
Рис. 4.2. Схема сил, действующих на скрепер в транспортном режиме
Определенные по приведенным формулам нагрузки
используют для расчетов на прочность металлоконструкции
и узлов скрепера, выбора шин и др. в режиме копания.
62
Режим копания грунта скрепером с элеваторной
загрузкой. Расчет нагрузок на элеваторный скрепер ведется
для тех же положений. При определении нормальных
реакций R1 и R2, а также горизонтальной силы Р1
используются выведенные формулы с учетом следующих
особенностей режима копания элеваторных скреперов.
1. Копание производится без помощи толкача. Поэтому
в формулах для определения R1, R2 и Р1 принимается
"G"k0 = 0.
2. Вес G для всех случаев расчета принимается с учетом
веса всего количества грунта, поступающего в ковш.
3. При оценке тяговых качеств горизонтальная сила Р1
принимается равной сопротивлению Wк грунта копанию.
Транспортный режим работы скрепера. Этот режим
скрепера не зависит от типа загрузки, характеризуется
динамическими нагрузками, обусловленными довольно
высокими скоростями движения практически во
внедорожных условиях, и занимает значительное время в
рабочем цикле.
Наиболее нагруженным является режим
транспортирования грунта в ковше. Для этого режима
принято два расчетных положения: прямолинейное
движение скрепера и движение скрепера при преодолении
препятствия задними колесами.
1. Для первого расчетного положения принято, что
груженый скрепер равномерно движется по
горизонтальной поверхности дороги (рис. 4.2). В этом
случае на скрепер с передними ведущими колесами
действуют силы: общий вес груженого скрепера KдG;
окружная сила Р
на ведущих колесах, так как в этом случае
н
движитель работает в режиме «свободного» колеса, и
вертикальные реакции R1 и R2 дороги и сопротивления Pf1
качению и Р
передних и задних колес.
f2
Общий вес груженого скрепера представляет собой вес
груженного грунтом с «шапкой» скрепера, умноженный на
63
коэффициент динамики, который для самоходных скреперов
;;/
121
RGKRLGdKR
дд
.)(
211
GfKfRRP
дк
может быть принят К
окружная сила Р
= 2.. В транспортном режиме
д
направлена на преодоление сил
к
сопротивления качению, т. е. должно быть выдержано
условие
P
Pf1 + Р
к
f2
Рис. 4.3. Схема сил, действующих на скрепер при повороте
Из уравнений суммы моментов относительно точки О и
суммы проекций сил на оси х, у, а также учитывая, что Pf1 = R
1
f и Pf2 = R2 f, определим вертикальные реакции на переднюю, и
заднюю оси и окружную силу на ведущих колесах скрепера:
Для скрепера со всеми ведущими колесами окружная сила
представляет собой сумму окружных сил передних Р
Р
(показано штриховой линией) колес. По этим нагрузкам
к2
и задних
к1
проверяют на прочность подвеску, металлоконструкцию
скрепера, седельносцепное устройство и гидроцилиндры
64
ковша. При выборе шин нагрузки на оси определяют без
,
прfк
РРP
.
2
tr
d
RP
c
./)(
112
LdLGR
учета К
.
д
2. Для второго расчетного положения (рис. 4.3) принят
груженый скрепер с тягачом, повернутым на 90° относительно
полуприцепа, у которого задние ведомые колеса находится в
препятствующей их выезду канаве глубиной t = 0,5rc, где r
—
с
силовой радиус колесного движителя. Для скрепера со всеми
ведущими колесами такое расчетное положение не
рассматривается.
Необходимая для выезда из препятствия окружная сила
где Pf = Gf — приведенная сила сопротивления
качению колес груженого скрепера; Р
= PB/L1 —
пр
приведенная сила сопротивления препятствия (B — колея
задних колес; L1 — база скрепера в повороте).
Сила сопротивления движению на заднем колесе
Реакция на задних колесах
По полученным нагрузкам рассчитывают тяговую раму,
детали задних колес скрепера.
4.2. Общая схема сил, действующих на скрепер
Для определения внешних сил и расчета на прочность
необходимо установить, в каких положениях и при каких
условиях работы части скрепера могут испытывать
наибольшие нагрузки, т. е. выбрать расчетные положения на
основании анализа действия сил в течение рабочего цикла
скрепера.
Различные конструктивные схемы скрепера с точки
65
зрения действия внешних сил можно свести к следующим
Способ тяги
Конструктивные параметры скреперов
Ходовое
оборудова-
ние
Управление
Подвеска
Разгрузка
Самоходный скрепер;
сила т я г и прило ж е на
к ве д ущим ко л е сам
(рис. 4.4, а)
Двухосное
Канатно-
блочное
Безрамная
Принуди-
тельная,
полуприну-
дительная
или
щелевая
Прицепной скрепер, сила
тяги передается
прицепным устройством
и частично канатами
(рис. 4.4,6)
Прицепной скрепер,
сила тяги передается
только прицепным
устройством (рис. 4.4, в)
Гидравли-
ческое
Прицепной скрепер,
сила тяги передается
прицепным устройством
и частично канатами
(рис. 4.4, г)
Одноосное
Канатно-
блочное
Рамная
Свободная
основным характерным схемам (табл. 4.2 и рис. 4.4).
Из числа типичных схем в табл. 4.2 не включены схемы
самоходного и одноосного прицепного скреперов с
гидравлическим управлением, поскольку расчет этих типов
скреперов более прост по сравнению с расчетом скреперов с
канатно-блочным управлением.
Таблица 4.2 Основные схемы скреперов
66
Рис. 4.4. Схемы скреперов, типичные по характеру действующих
нагрузок: 1 - тягач; 2 — упряжное устройство, 3 — тяговая рама,
4 — ковш, 5 — заднее колесо, 6 — переднее колесо; 7 — основная
рама, 8 — подъемная рама
67
Внешние силы, действующие на скрепер.
Рассмотрим внешние силы, действующие на скрепер, и
характер их изменения во время работы применительно к
выбранным конструктивным схемам.
На скрепер в общем случае действ уют след ующие
си лы (рис. 4.5): активные — вес скрепера с грунтом, сила тяги
и толкающая сила; реактивные — реакция грунта на колеса
и реакция грунта на рабочий орган.
Рассмотрим каждую из сил в отдельности.
Вес скрепера с грунтом G:
G = ΣGi ,
где Gi — веса отдельных элементов скрепера.
Рис. 4.5. Схема внешних сил, действующих на скрепер
Вес скрепера с грунтом изменяется по мере наполнения
ковша и имеет максимальное значение в конце наполнения и
при движении груженого скрепера. Соответственно меняют
свое положение и центры тяжести ковша с грунтом и всего
скрепера, смещаясь по мере наполнения ковша по
направлению к задней оси и вверх.
Положение центра тяжести скрепера изменяется также
по мере подъема и опускания ковша, при поворотах
самоходного скрепера и при движении по наклонной
поверхности, что необходимо учитывать при проверке
устойчивости скрепера.
При повороте самоходного скрепера с одноосн ым
68
тягачом центр тяжести тягача смещается в сторону от
продольной оси скрепера. Это приводит к
перераспределению нагрузок между частями скрепера и
увеличению напряжений в элементах кон струкции
отдельных узлов (тяговой рамы, ковша, заднего ходового
устройства).
При движении по поверхности с продольным уклоном
происходит перераспределение веса между передней и задней
осями скрепера: в случае движения под уклон увеличивается
нагрузка на переднюю ось, а в случае движения на подъем —
на заднюю ось скрепера.
При движении скрепера по поверхности с поперечным
уклоном происходит перераспределение веса между правыми и
левыми колесами скрепера, в результате чего в частях скрепера
возникают дополнительные нагрузки, что следует
учитывать при расчете.
Сила тяги Т является одним из основных факторов,
определяющих нагрузку на отдельные части скрепера, и равна
сумме сил сопротивления движению скрепера. Во время
работы скрепера она изменяется по величине, а при поворотах
скрепера — по направлению.
Сила тяги максимальна в следующих случаях:
1) во время наполнения ковша при максимальной
толщине срезаемой стружки, при упоре ножа в препятствие
или же в конце наполнения, когда стружка проталкивается в
ковш, заполненный грунтом;
2) при наезде груженого скрепера на препятствие.
При поворотах сила тяги действует под углом к
продольной оси скрепера. В этом случае ее можно разложить
на две составляющие: в осевом и поперечном направлениях.
Под действием поперечной составляющей возникают силы и
моменты в горизонтальной плоскости, вызывающ ие
значительные напряжения в частях скрепера, что необходимо
учитывать при расчете.
Наибольшая возможная сила тяги определяется
69
мощностью двигателя тягача или условиями сцепления
ведущего ходового устройства с грунтом.
Для прицепного скрепера в качестве расчетной величины
силы тяги при расчете на прочность принимается сила Тр,
равная
Т
= Тφ kд = G
Р
т φmах kд
, (4.9)
где Tφ — максимальная сила тяги тягача по сцеплению;
kд — коэффициент динамичности, kд = 1,5 ÷ 2,0;
φ
— максимальный коэффициент сцепления гусениц (колес)
mах
тягача с грунтом, для гусениц φ
φ
= 0,8 ÷ 0,9;
mах
= 0,85 ÷0,95, для колес
mах
GT — сцепной вес тягача.
Для самоходного (полуприцепного) скрепера расчетная сила
тяги равна
Т
где Р
= T
Р
— максимальная окружная сила колесных
кmах
maxkд
= (Р
- PfA) kд,
кmах
(4.10)
движителей;
PfA — сила сопротивления качению ведущих колес скрепера;
kд = 2.
Максимальная окружная сила определяется по формуле
(4.11)
где М
— максимальный крутящий момент, подводимый к
к max
ведущим колесам;
М
— максимальный крутящий момент на валу
дmax
двигателя;
i — передаточное отношение от вала двигателя к
ведущим колесам;
η — к. п. д. передачи от вала двигателя к ведущим
колесам;
rс — силовой радиус ведущих колес.
Сила сопротивления качению колес скрепера равна
Pf = (G + P2)f,
где G — вес скрепера с грунтом;
Р
— вертикальная составляющая реакции грунта на нож;
2
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]