4.2 Последовательность выполнения задания

1. Определяем общее сопротивление передвижению скрепера (для конца наполнения ковша грунтом), кН:

ΣW_i = W_p + W_н + W_пр + W_с, (4.1)

где W_p – сопротивление резанию грунта, кН:

W_p = К_рез·В·h, (4.2)

где К_рез – коэффициент удельного сопротивления резанию грунта, кПа (табл.);

В – ширина ковша, м;

h – толщина срезаемой стружки, м.

W_н – сопротивление наполнению грунтом ковша скрепера (складывается из сопротивления от силы тяжести поднимаемого столба грунта – W_п и сопротивления от сил трения грунта в ковше – W_тр), кН:

W_н = W_п + W_тр, (4.3)

W_п = В∙h∙Н∙γ∙g, W_тр = Х∙В∙Н²∙γ∙g, Х = tg φ_г/(1+ tg²φ_г) = (sin φ_г)/2, (4.4)

где Н – высота наполнения грунтом ковша скрепера, м (по вертикали от линии стыка ножа с днищем ковша, при V_к = 3, 6, 10, 15 м³ соответственно Н = 1,0÷1,13; 1,25÷1,5; 1,8÷2,0; 2,3÷2,4 м);

γ – плотность грунта, т/м³;

Х – коэффициент, учитывающий угол внутреннего трения грунта в ковше скрепера;

φ_г – угол внутреннего трения грунта, град.:

φ_г = arctg f_г,

f_г – коэффициент трения грунта по грунту, (табл.).

W_пр – сопротивление перемещению призмы волочения перед ножом ковша и заслонкой, кН:

W_пр = y∙В∙Н²∙γ∙g·(f_г ± i), (4.5)

где y – коэффициент величины объема призмы волочения (y = 0,5÷0,7 соответственно, для сыпучих и связных грунтов);

i – уклон пути, рад., (i = tg α_у; α_у – угол наклона поверхности движения, град.; «+» при движении на подъем, «–» при движении под уклон).

W_с – сопротивление передвижению скрепера с груженым ковшом, кН:

W_с = (G_тр + G_с + G_г)∙(ω ± i), (4.6)

где G_тр, G_с, G_г – сила тяжести соответственно тягача (трактора), скрепера и грунта в ковше, кН;

ω – коэффициент сопротивления передвижению тягача (гусеничного трактора), (табл.);

Вес прицепного скрепера, на стадии расчета принимаем ориентировочно, в зависимости от объема ковша V_к, м³:

G_с = (1,1÷1,44)V_к·g кН. (4.7)

Вес грунта в ковше скрепера:

G_г = V_к·g·γ кН. (4.8)

2. Для набора грунта прицепным скрепером без пробуксовки должны выполняться два условия:

Т_{сц. тягач} ≥ ΣW_i и Т_{кр. тягач} ≥ ΣW_i, (4.9)

где Т_{сц. тягач} – часть тягового усилия по сцеплению гусеничного трактора с грунтом обеспечивающая перемещение скрепера без пробуксовки тягача, кН:

Т_{сц. тягач} = m_трgφ_сц – W_тягач = G_трφ_сц – W_тягач = G_трφ_сц – G_тр(ω + i) = G_тр(φ_сц – ω – i), (4.10)

m_тр, G_тр – соответственно, масса и вес трактора (тягача), т (табл.);

φ_сц – коэффициент сцепления ходовой части (движителя) тягача с грунтом, (табл.);

W_тягач – сила сопротивления передвижению движителя тягача (без скрепера), кН;

Т_{кр. тягач} – максимальное тяговое усилие на крюке тягача (гусеничного трактора), кН:

Т_{кр. тягач} = Р_{д. тягач} – W_тягач = Nη/v₁ – G_тр(ω + i), (4.11)

где Р_{д. тягач} – тяговое усилие тягача по двигателю, кН;

N – мощность двигателя тягача, кВт;

η = 0,85 – КПД двигателя тягача;

v₁ – скорость движения тягача на первой передаче, м/с;

Если условие (4.9) не выполняется, осуществляется подбор толкача.

При использовании толкача с тяговым усилием Т_{кр. толкач}, должно выполняться условие:

(Т_{кр. тягач} + Т_{кр. толкач})∙К_о ≥ ΣW_i, (4.12)

где К_о – коэффициент синхронности (одновременности) работы тягача и толкача, (К_о = 0,85÷0,9).

Из этого условия, по каталогу подбирается толкач (гусеничный трактор) с тяговым усилием ≥ Т_{кр. толкач}:

Т_{кр. толкач} = ΣW_i/К_о – Т_{кр. тягач}. (4.13)

Действительные скорости тягача и гусеничного толкача в момент набора грунта должны быть одинаковыми.