1.4 Кинематическая схема автогрейдера дз-143

Рисунок 1.7 – кинематическая схема автогрейдера ДЗ-143

I – двигатель Д-260.2; II – шкив привода вентилятора; III – стартер двигателя; IV – привод маховика; V – насос; VI – вал карданный верхний; VII – гидротрансформатор; VIII – коробка гидромеханическая; IX,XI – муфта фрикционная дисковая; X – муфта зубчатая; XII – вал карданный нижний; XIII – колесо с шиной; XIV – тормоз стояночный; XV- тормоз колесный; XVI – балансир; XVII – передача главная; XVIII – муфта сцепления.

1.5 Рабочий цикл автогрейдера дз-143 [2]

Процесс работы автогрейдера состоит из последовательных проходов, при которых осуществляется резание грунта, его перемещение, разравнивание и планировка поверхности сооружения.

При разработке грунта отвал устанав­ливают режущей кромкой, как параллельно его поверхности, так и наклонно под углом 10 ... 15^o с заглублением отвала или только его части по ширине. Угол резания состав­ляет от 35^o до 45^o соответственно при разработке тяжелых и легких грунтов. При зарезании отвала в грунт одним концом угол между режущей кромкой отвала и продольной осью машины (угол захвата) принимают равным 35...50°, при отделочных планировоч­ных работах - 45 ... 90°, при копании с отводом грунта в сторону по отвалу - 60°.

В зависимости от размеров обрабатываемого участка, рельефа местности, нали­чия искусственных сооружений земляные работы с использованием автогрейдера ДЗ-143 вы­полняют движением по круговым и челночным технологическим схемам. Так, при длине обрабатываемого участка (захватки) 400 ... 1500 м авто­грейдер движутся по круговым технологическим схемам, а при меньших длинах - чел­ночным способом - движением в одном направлении вперед, в обратном - задним ходом. При этом в случае очень коротких захваток (около 150 м) грунт разрабатывают только движением вперед, после чего возвращают машину на исходную позицию следующей проходки вхолостую задним ходом на повышенной скорости. При больших длинах за­хваток грунт разрабатывают как передним, так и задним ходом с разворотом отвала на 180° в плане на концах захватки.

2 Технико-эксплуатационные показатели автогрейдера дз-143

Основными технико-эксплуатационными показателями автогрейдера являются тяговомощностные показатели и показатели производительности, расчет которых мы и произведем в рамках данного курсового проекта.

Условия расчета:

Для разработки несвязной горной породы типа легкого суглинка, перемещения ее на расстояние l₂=40 м и послойной укладки на участке l₃=15 м для горизонтального участка, если, набор горной породы происходит на длине пути резания l₁=10 м, когда пути резания, перемещения и укладки горной породы лежат на одной прямой, а условия работы позволяют применить скорости, соответствующие I передаче при резании, II – при транспортировании и укладке, и наибольшую скорость при возвращении.

Рисунок 2.1 - расчетная схема

2.1 Тяговый расчет [2,5,6]

Таблица 2.1 – коэффициенты f и φ

Вид опорной поверхности	Шинноколесный движитель
	шины высокого давления			шины низкого давления
	f	φ	f		φ
Грунт:
рыхлый свежеотсыпанный	0,2...0,3	0,3... 0,4	0,1...0,2		0,4...0,6
слежавшийся уплотненный	0,1...0,2	0,4... 0,6	0,1...0,15		0,5...0,7

Талица 2.2- значения коэффициентов k (при α = 45…60°) и k_n

Категория грунта	k, кг/м2	Грунты	kn
I	7000	связные	0,025…0,032
II	11000	несвязные	0,06…0,07
III	17000	--------	--------

Таблица 2.3 – величины необходимые для расчета

G, кH	Рх, кВт	ηх	пд, б/мин.	и	λ, м		δ
135	95,6	0,73…0,76	1575…1800	0,98	Плотный грунт	Рыхлый грунт	0,1	0,2	0,3
					0,12 . . . 0,15	0,08 ... 0,1

Установлено, что при δ = 0,1 колесный движитель работает с максимальным КПД, при δ = 0,2 достигается максимальная тяговая мощность, при δ = 0,3 развивается наибольшая устойчивая сила тяги.

Движение машины возможно, если максимальное тяговое усилие Т_mах (Н) будет не меньше суммарного сопротивления движению W(Н):

Т_mах ≥ W.

Усилие Т_mах ограничено двумя факторами - мощностью привода ходового устрой­ства и условиями сцепления движителя с опорным основанием, с которыми оно связа­но зависимостями:

Т_mах(Р_х) = 1000 Р_х η_х / v; Т_mах(φ) = G φ

где Р_х - суммарная мощность двигателей механизма передвижения

(табл. 1.2) (Вт); η_х - общий КПД меха­низма передвижения (табл. 2.3);

φ - коэффициент сцепления движителя с основанием (табл. 2.1).

v - скорость передвижения (м/с);

Для шинноколесных движителей v - теоретическая скорость (м/с):

v =

где r_c - силовой радиус, м;

п_д - номинальная частота вращения вала двигателя ходового механизма (об/мин);

и - передаточное число трансмиссии.

Силовой радиус определяется как радиус недеформированного колеса r_о за выче­том наибольшей радиальной деформации шины (в центральной зоне контактной по­верхности) λ (м):

r_c = r_о – λВ.

Приближенно при движении по плотному грунту λ = (0,12…0,15) В; по рыхлому грунту - λ = (0,08...0,1) В (В - ширина профиля шины).

Фактическую скорость передвижения шинноколесной машины определяют с учетом буксования по формуле (м/с):

v_ф = v (1 - δ),

где δ - коэффициент буксования.

Совместив необходимые формулы, рассчитываем v_ф:

Полученное чначение соответствует I передаче автогрейдера (табл. 2.6).

Имея необходимые показатели рассчитываем усилие (Т_mах(Р_х)) мощности привода ходового устрой­ства и усилие (Т_mах(φ)) сцепления движителя с опорным основанием;

Для дальнейших расчетов берем меньшее из полученных значений.

Сопротивление передвижению W (Н) складывает­ся из сопротивлений на рабочем органе машины W_p (Н), передвижению (перекатыва­нию) движителей W_пep (H) по горизонтальному пути, повороту машины W_noв (H), движению на уклоне местности W_у (Н), инерции при разгоне и торможении W_и (H) и ве­трового давления W_B (H):

W = W_p + W_пep + W_noв ± W_у ± W_и + W_B

Из этого набора сопротивлений удерживаются только те сопротивления, которые имеют место в конкретном транспортном режиме работы машины.

Сопротивление повороту колесных машин, (рыхлый грунт);

W_noв = (0,25 . . . 0,5) W_пep

Сопротивление движению от уклона местности ;

W_у = ± тgsinα

где т - масса машины, кг;

g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с²;

α - угол подъема пути машины, (+) на подъем, (-) под уклон.

Сопротивление сил инерции при разгоне и торможении:

W_и = ± m v / t_р(т),

где v - скорость в конце разгона или начале торможения (м/с):

t_р(т) - продолжительность разгона (торможения) (с).

Сопротивление ветрового давления:

W_B = S q_B

где S - площадь, воспринимающая давление ветра (м²);

q_B =125 – 500 - распределенная ветровая нагрузка на 1 м² (Па).

Сопротивления W_noв, W_у, W_B и W_и в данном тяговом расчете не учитываются, так как по условию участок горизонтальный, автогрейдер движется с равномерной скоростью, а разворот совершается после выполнения операций (резание, транспортировании, укладке), а сопротивление ветрового давления незначительно при данной скорости.

Сопротивление резанью:

где k – коэффициент сопротивления резанью (табл. 2.2);

В – ширина отвала (м);

h₁ – глубина резания во время перемещения призмы грунта (м²).

где k_n – коэффициент потерь грунта при перемещении (табл. 2.2)

V_пр – объем призмы волочения(м³).

Вычисляем объем призмы волочения;

Вычисляем глубину резания во время перемещения призмы грунта;

Вычислив необходимые величины находим сопротивление резанью;

Сопротивление перекатыванию:

W_пep ≈ fG,

где f- коэффициент сопротивления передвижению движителей (табл. 2.1);

G - вертикальная составляющая внешней нагрузки на движители (Н) (табл. 2.2).

Подставив значения необходимых усилий находим сопротивление перемещению W (H);

Проверяем соответствие условию Т_mах ≥ W:

Условие соблюдено, тяговые характеристики автогрейдера подходят для работы в заданных условиях. Неудовлетворение указанному выше условию по тяговому усилию Т_mах(Р_х) озна­чает недостаток мощности для движения машины с заданной скоростью v. Если то же условие не удовлетворяется по усилию Т_mах(φ), то это означает, что машина не может двигаться из-за буксования движителей.