2.5 Определение тяговых сопротивлений и тяговый рас­чет в рабочем положении

Для машин с ротационными рабочими органами типов II, III суммарное тяговое со­противление подсчитывают по формуле, (Н):

(2.52)

где F_Г^/ – сопротивление перемещению базовой машины;

F^/_PO – сопро­тивление перемещению ротационного рабочего органа;

F_о – сопро­тивление движению зачистного отвала;

F^/_Б – сопротивление движе­нию бермообразователей;

F^/_З – сопротивление перемещению задней опоры.

(2.53)

При , аможно пользоваться при­ближенной формулой, Н

, (2.54)

где G_T – вес базовой машины (трактора), H (табл. П3, П4);

F_A – вер­тикальная нагрузка от рабочего органа, приходящаяся на базовую машину, Н (рис. 2.8);

f_м – коэффициент сопротивления движению базовой машины (табл. П7);

α_у – угол уклона поверхности грунта относительно продольной оси канала, (,).

(2.55)

где G_но – вес навесного оборудования с рабочим органом, Н (для типов II и III G_но= (0,4÷0,6)G_T; для типов I, IV, V, VI G_но= (0,2÷0,24)G_T); R_н – суммарная радиальная составляющая сил сопро­тивления копанию грунта роторами (фрезами), Н:

, (2.56)

R_к – суммарная касательная составляющая сил сопротивления копанию грунта роторами (фрезами), Н:

(2.57)

Рис. 2.8 Схема действующих сил к тяговому расчету машин с рота­ционными рабочими органами II и III типа

где Т – вращающий момент от сил резания грунта роторами, Н∙м;

d_P – диаметр ротора (фрезы), м.

(2.58)

где v_OKP – окружная скорость, м/с;

N_ро – мощность привода (опре­деляется по формуле 2.22), кВт;

α_Р – центральный угол, соответст­вующий точке А' приложения реакций R_н и R_К, град (рис. 2.8). Одно из крайних значений α_р можно определить из условия прило­жения равнодействующей сил копания к фрезе (ротору) на расстоянии – от поверхности грунта. Тогда

(2.59)

Рекомендуется принимать в пределах:

(2.60)

где ; – угол контакта фрезы (ротора) с забоем, рав­ный

(2.61)

–вертикальная составляющая сил сопротивления копанию зачистным отвалом, Н:

, (2.62)

где R_ОГ – горизонтальная составляющая сил сопротивления копанию зачистным отвалом, Н.

(2.63)

где k₁ – коэффициент удельного сопротивления копанию, кПа, (табл. П2);

R₂ – вертикальная составляющая суммарной реакции грунта на заднюю опору, Н. Определяют из уравнения моментов сил относительно точки А (рис. 2.8).

(2.64)

где ,,,– действующие силы, Н;

r_P – радиус ротора, м;

l₁, l₂, l₃, l, h_о, h_Б, h_A – плечи действующих сил, м (определяют по чертежу общего вида каналокопателя, при отсутствии чертежа для приближенных расчетов можно воспользоваться ориентировочными соотношениями):

l = 2d_p; l₁ = 1,3d_p; l₂ = d_p; l₃ = 1,9d_p; h_о = 0,33H_K ; h_A = H_K + h_Г; h_Б = 0,3h_A;

h_Г – высота гусеницы трактора, м (h_Г = 0,8÷1,2).

Сопротивление движению бермообразователей (см. формулу 2.52):

где R_Б – сопротивление копанию одним бермообразователем, Н:

(2.65)

где – угол захвата, град,= 20÷30°;

 _Г – угол естественного от­коса, град (табл. П1);

ε^/ – угол отклонения линии выноса грунта на вершину отвала (кавальера), град, ;

G_ПР – вес призмы волочения, Н, ;

–удельный вес грунта в есте­ственном состоянии, Н/м³;

V_ПР – объем призмы волочения, м³:

(2.66)

где – ширина откоса кавальера, м,;

–высота кавальера, м:

где – площадь сечения разрабатываемого канала, м²;

–коэф­фициент разрыхления грунта (см. табл. П1);

–толщина срезаемого слоя, м, (– ширина бермы, м, равная 0,5÷0,7 м). Остальные сопротивления, составляющие суммарное тяговое сопро­тивление(,формула 2.52), определяют по формулам:

сопротивление перемещению ротационного рабочего органа

(2.67)

сопротивление движению зачистного отвала

; (2.68)

сопротивление движению задней опоры

, (2.69)

где f_м – коэффициент сопротивления передвижению задней опоры (табл. П6).

Возможность передвижения базовой машины в рабо­чем положении проверяют по условию сцепления с грун­том и крюковому усилию по формуле

, (2.69)

где – сцепной вес машины, Н:

на гусеничном ходу

на колесном ходу

где l_БК – база колесного трактора;

G_Т, G_НО – силы тяжести базовой машины и навесного оборудования, Н; – плечи соответст­вующих сил относительно оси задних колес, м;

∑R^//_B – вертикальная составляющая реакции ∑R_B в плоскости перпендикулярной оси канала рис. 2.9, Н:

∑R^//_B = ∑R_B∙sinα_к, (2.70)

Рис. 2.9 Схемы реакций грунта действующих на ротационные рабо­чие органы: а – однофрезерные рабочие органы типа I; б – двухроторные, двухфрезерные рабочие органы типов II, III; в – однофрезерные рабочие органы типа IV; г – фрезерные рабочие органы каналоочистителей типа V

где ∑R_B – вертикальная составляющая силы ∑R в плоскости фрезы (откоса) рис. 2.9, Н:

∑R_B = ∑R∙sin(α_p – β^/), (2.71)

где ∑R – суммарная реакция грунта на рабочий орган типа I, II, III, IV, Н:

(2.72)

α_p – см. формулу 2.59;

β^/ – угол рис. 2.9, равный:

^{, →} β^/ = arc tgβ^/, (2.73)

где ∑R_к и ∑R_н определяют по формулам (2.56) и (2.57);

–коэффициент сцепления ходовой части базовой машины с грунтом (см. табл. П6);

–коэффициент сопротивления передвижению базовой машины (табл. П6);

, (– угол уклона, град,= 6°);

– макси­мальное усилие на крюке (свободное тяговое усилие) машины во время работы (см. усилие на первой передаче* табл. П3, П4).

В случае невыполнения условия (2.69) подбирают дру­гую базовую машину и делают перерасчет.

Для ротационных рабочих органов ти­па I, IV суммарное тяговое сопротивление (Н) опреде­ляют по формуле:

, (2.74)

где сопротивления и вычисляют аналогично методике опре­деления этих составляющихдля ротационных рабочих органов типов II и III (см. формулы 2.53÷2.67).

Суммарное тяговое сопротивление для рота­ционных рабочих органов типов V и VI находят по формуле

(2.75)

где – сопротивление перемещению машины на колесном или гусеничном ходу, Н;

–сопротивление перемещению рабочего орга­на, Н;

– сопротивление от трения поверхности кожуха рабоче­го органа о грунт, Н;

– сопротивление резанию грунта перед­ним краем кожуха, Н;

– сопротивление копанию грунта боко­выми открылками кожуха, вырезающими часть сечения наносов, Н.

Ниже приводятся формулы для определения этих со­противлений.

При рабочем перемещении ротора принимают, что по­ловина веса навесного оборудования приходится на грунт, тогда:

, (2.76)

где – сила тяжести базовой машины (табл. П3 и П4);

– сила тяжести узлов навесного оборудования (см. формулу 2.55).

, (2.77)

где – число ножей-лопаток, находящихся в забое;

– сопро­тивление перемещению при копании грунта одним ножом-лопаткой, Н:

(2.78)

где– коэффициент удельного сопротивления копанию грунта (см. табл. 2.1, формула 2.46);

–толщина слоя наносов, м;

–подача на один нож, м, формула 2.8;

–угол подачи ножа-ло­патки в грунт, град (рис. 2.7):

(2.79)

где – суммарная радиальная составляющая сил сопротивления копания грунта фрезой, определяется по формулам (2.55), (2.56), (2.57), принимая;

– коэффициент трения поверхности кожуха о грунт, (табл. П1).

(2.80)

где – длина погруженной части кожуха, м (см. рис. 2.7);

–тол­щина сечения стенки кожуха, м, принимается конструктивно (0,005÷0,007 м);

–удельное сопротивление резанию передней частью ко­жуха, = 49÷59 кПа.

(2.81)

где – площадь сечения стружки грунта, срезаемой открылками, м² (рис. 2.7), определяется по чертежу (или приближенно, );

–удельное сопротивление копанию, принимается как для бульдозеров кПа.

Правильность выбора базовой машины проверяют по условию сцепления с грунтом, усилию на крюке по фор­муле (2.69).