2. Расчет и обоснование основных параметров машины и её рабочего оборудования в связи с усовершенствованием конструкции отвала

Исходные данные:

Базовое шасси гусеничный трактор Т – 130ГЛ;

Мощность силового оборудования 160 л.с. (118 кВт );

Тип отвала – неповоротный;

Длина отвала по режущему ножу – 3550 мм;

Система управления рабочим оборудованием (привод) – гидравлический

Номинальная сила тяги по условию сцепления определяется по формуле:

Где Gсц – сцепная масса бульдозера, которая определяется, как

Gсц = (GТ+Gо) Ψ, здесь Gт – масса базовой машины тракторa Т - 130, принимается по технической характеристике, Gт=14,32 т;

Go – масса усовершенствованного рабочего оборудования (отвала с толкающими брусьями), принимается на 5...7 % выше значения базовой машины, т.е. Gо=G′о+G′о⋅⋅0,05=3,2+3,2⋅0,05=3,36 т;

ϕсц– коэффициент сцепления, принимается ϕсц=0,85;

q– ускорение свободного падения (9,81≈10 м/с2).

Тогда Gсц =14,32+3,36=17,68 т, а

Тн=Тн.сц=1000⋅17,68⋅0,85⋅10=150280 Н=150,2кН.

Номинальная сила тяги по мощности силового оборудования (двигателя) машины (бульдозера) определяется по формуле:

где Nе– эффективная мощность силового оборудования, принимаемая по технической характеристике, кВт, Ne=118кВт;

η – К.П.Д. механической трансмиссии бульдозера (0,85…0,88), η=0,85;

δ – коэффициент буксования движителя машины для гусеничного, δ=0,07;

Vр– рабочая скорость бульдозера на первой передаче, м/с, Vр=0,98 м/с.

В результате выполненных расчетов номинального тягового усилия видно, что оно по мощности силового оборудования незначительно выше, чем по условию сцепления на 2,5 %. Поэтому в дальнейшем для расчетов принимаем большое значение, т.е. номинальное тяговое усилие по мощности, т.е. 110,2 кН.

После этого устанавливаем основные параметры рабочего оборудования (отвала) бульдозера, к которым относятся: длина отвала, высота отвала, профиль отвала, высота подъема и величина опускания отвала, а также его масса.

Длина отвала по режущим ножам его задана и увеличена по сравнению с базовой, т.е. Lо=3220 мм.

Эту величину необходимо проверить, исходя из габарита базового трактора, по формуле:

где Lomin– минимальное значение длины отвала по режущим ножам, мм;

Гш – габаритный размер по ширине базового трактора Т-160, Гш=2180 мм;

Lоmin=2180+200=2380 мм

Для дальнейших расчетов принимаем заданное значение длины отвала по режущим ножам, т.е. Lо=3550 мм.

Далее определяем высоту отвала, которая вначале определяется ориентировочно исходя из мощности базового трактора Т-180 по формуле:

где Ne– мощность силового оборудования базового трактора в л.с.

= 2005.42=1084 мм

Так как высота отвала является функцией номинального тягового усилия по условию сцепления, то ее определяем по формуле:

Принимаем высоту отвала равную 1150 мм.

Для построения профиля отвала (поперечного сечения) необходимо знать его основные параметры высоту отвала с козырьком – Но+Нк, ширину плоской части для крепления ножей – а, радиус кривизны криволинейной части отвала – R, угол резания– δ и угол отваливания – Ψ.

Принимаем ширину плоской части отвала для крепления ножей

а=150 мм, угол резания δ=50оС, угол наклона отвала ε=80о, угол отваливания (опрокидывания) Ψ=60о и высоту отвала с козырьком Но+Нк=1150,0+150=1300 мм.

А так как высота отвала и радиус кривизны связаны формулой:

, то радиус кривизны определяем из выражения:

Для построения профиля отвала в установленном масштабе из произвольной точки О на горизонтали проводится прямая под углом δ=50о. На этой прямой откладывается отрезок а=150 мм и из его конца восстанавливается перпендикуляр вверх, на котором откладывается радиус кривой части отвальной поверхности R=995,2мм. Из полученного таким образом центра кривизны проводится дуга этим радиусом до пересечения с горизонталью, проведенной на расстоянии Но=1150 мм от первой горизонтали (от точки О). Касательная к дуге в точке ее пересечения с верхней горизонталью составит с нею угол отваливания (опрокидывания) Ψ=60о, а линия, соединяющая эту точку с точкой О, составит с нижней горизонталью угол установки отвала ε = 80о. Принимаем величину угла установки козырька 105о по отношению к горизонтали, а высоту его 150 мм.

Профиль вычерчивается на втором листе графической части жирной линией со всеми конструктивными элементами.

Далее необходимо определить положение центра тяжести машины, т.к. это необходимо будет при силовом расчете, т.е. при определении всех действующих сил на саму машину (бульдозер) и ее рабочее оборудование для определения положения центра тяжестиΔх определяется из выражения

где G′о – масса усовершенствованного рабочего оборудования, т;

lо– расстояние от оси передней ведомой звездочки до центра тяжести рабочего оборудования, м;

lо=1,62 м

Lon – расстояние по осям ведущей и ведомой звездочек , м,

Lon=3,57 м

х1 – расстояние от оси ведущей звездочки до нового положения центра тяжести, м;

хо– соответствующее расстояние до старого положения центра тяжести.

G′т– масса машины с усовершенствованной конструкцией рабочего оборудования, т. G′Т=17,68 т

Δх=0,65 м меньше 1/6 Lоп=1/6⋅4,2=0,7 м

Вывод : машина будет устойчива в транспортном положении с усовершенствованной конструкций рабочего оборудования.