Задание № 2

Задание №2 включает расчетную часть курса «Специальные ТиТМО». При этом производится расчет следующих показателей:

1. Определение общего сопротивления, возникающего при работе дорожно-строительных машин и его составляющих.

2. Определение потребной мощности двигателя.

3. Проверка соответствия максимального сопротивления дорожно-строительных машин по ограничению силы сцепления и тягового усилия базовой машины.

4. Расчет производительности.

Данные расчеты студент производит для машин, используемых при проведении подготовительных (кусторезы, корчеватели, рыхлители) и землеройно-транспортных работ (бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, катки).

Расчеты следует производить с необходимыми пояснениями, ссылками на источники. Особое внимание следует обращать на соблюдение размерности величин, входящих в формулы, иначе конечные результаты не будут соответствовать действительности.

Исходные данные для расчета приведены в таблицах, и вариант выбирается по последней цифре номера зачетной книжки студента. Недостающие данные следует выбирать из таблиц, приведенных в приложении, или из литературных источников.

3. Методика тягового расчета машин для подготовительных работ

3.1 Тяговый расчет кустореза

Исходные данные и варианты для расчета производительности приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 – Исходные данные для расчета

Наименование	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Марка кустореза	ДП-1	ДП-4	ДП-24	МП-14	ДП-1	ДП-4	ДП-24	МП-14	ДП-1	МП-14
Ширина захвата, м	3,4–3,8	3,0–3,5	3,3–3,7	3,2–3,6	3,1–3,6	3,0–3,5	3,3–3,7	3,1–3,6	3,3–3,7	3,2–3,6
Длина очищаемой полосы, м	200	300	400	500	150	250	350	450	550	650
Масса призмы волочения, кг	500	600	800	900	700	1200	600	500	700	900
Угол наклона местности, град	2	3	4	1	0	2	5	1	3	5
Порода деревьев	С	Б	Д	С	Б	Д	С	Б	Д	С
Диаметр ствола, м	0,10–0,33	0,09–0,31	0,08–0,12	0,15– 0,35	0,11–0,35	0,07–0,11	0,15–0,35	0,11– 0,35	0,07–0,11	0,10–0,33
Рабочая скорость, км/ч	2,5–3,0	2,8–3,2	3,2–3,7	3,4–3,9	3,0–3,5	3,2–3,7	3,5–4,0	3,4–3,9	3,7–4,2	3,7–4,2

Общее сопротивление преодолеваемое кусторезом с гидроцилиндрами подъёма/опускания отвала, определяется по формуле:

где W_ср - сопротивления ствола дерева срезанию;

W_рез - сопротивления грунта резанию;

W_пр - сопротивления призмы волочения перемещению;

W_тр - силы трения призмы волочения об отвал;

W_дв – сопротивления движению машины по опорной поверхности.

Сопротивление древесного ствола срезанию отвалом кустореза определяют по выражению:

где σ_ср – предел прочности древесины на срез поперек волокон (для дуба σ_ср = 49 МПа, для сосны σ_ср = 4,9 МПа).

Для определения прочих слагаемых общего сопротивления, преодолеваемого кусторезом в рабочем режиме, используют выражения:

• для кустореза с симметричным двухкорпусным отвалом:

W_рез = K_рез · b_з · h_коп, (3.3)

W_пр = m_пр · g · μ_гр, (3.4)

W_тр = m_пр · g · μ_гр · μ_ст, (3.5)

• для кустореза с косопоставленным однокорпусным отвалом:

W_рез = K_рез · b_з · h_коп · sinγ, (3.6)

W_пр = m_пр · g · μ_гр · sinγ, (3.7)

W_тр = m_пр · g · μ_гр · μ_ст · cos γ, (3.8)

и независимо от типа отвала

W_дв = (G_ТР + G_РО) · (f_дв + sinα), (3.9)

где K_рез – удельное сопротивление лобовому резанию грунта, кН/м² (для грунта I категории K_рез ≈ 68 кН/м², II категории – 108 кН/м², III категории – 167 кН/м²);

b_з – ширина очищаемой полосы захвата, м;

h_коп – глубина копания, м (до 0,2 м);

m_пр – масса призмы волочения, кг;

g – ускорение свободного падения, м/с²;

μ_гр – коэффициент трения грунта призмы волочения по подстилающему грунту (для связных грунтов 0,5, для несвязных 0,7…1,0);

γ – угол захвата (γ = 45…50°);

μ_ст – коэффициент трения стали о грунт (для песков и супесей 0,35, для легких суглинков 0,5, для тяжелых суглинков 0,8);

- вес трактора, кН;

- вес рабочего оборудования, кН;

f_дв – коэффициент сопротивления движению (таблица 3.3);

α – угол наклона местности к горизонту, град. (зависит от рельефа местности; на уклонах более 10° рабочие проходы рекомендуется совершать, двигаясь под уклон).

Таблица 3.3 - Значения коэффициента сопротивления движению

Коэффициент сопротивления движению	Опорная поверхность
	гусеницы	шины
Грунтовая сухая дорога	0,07	0,06
Сухой или влажный песок	0,15

Потребная мощность двигателя может быть определена, кВт:

где – скорость движения трактора, км/ч ( = 0,6…1,3 км/ч);

η – к.п.д. силовой передачи трактора.

Максимальное толкающее усилие трактора:

, (3.12)

где Р_Т – толкающее усилие трактора, кН;

k_d – коэффициент динамичности (k_d = 1,5…2,5).

, (3.13)

где f_сц – коэффициент сцепления гусениц с грунтом (f_сц = 0,6…1,0).

Коэффициент использования мощности двигателя из выражения:

(3.14)

где N_е – номинальная мощность двигателя машины, кВт.

Производительность кустореза в м²/ч, определяется по формулам:

- при работе без холостых проходов (во время холостого хода машина возвращается от конца участка к его началу, не выполняя рабочих операций):

- при работе с холостыми проходами:

где В – ширина захвата (полосы очищаемой за один проход), м;

L – длина очищаемой полосы (захвата), м;

τ – коэффициент использования рабочего времени (τ = 0,75…0,85);

– рабочая скорость движения трактора, м/с;

– скорость холостого хода кустореза (1,5), м/с;

– затраты времени на разворот и переключение передач в конце прохода ( = 90…150 с при работе без холостых ходов, = 10…15 с при работе с холостыми ходами);

n – число повторных проходов по одному следу (таблица 3.2);

– коэффициент перекрытия проходов ( = 1,15).

Таблица 3.2 Зависимость числа повторных проходов от породы деревьев

Порода деревьев	Число повторных проходов по одному следу
	1	2	3
	Диаметр стволов d, м
Сосна (С)	< 0,25	0,25…0,30	0,31…0,40
Береза (Б)	< 0,13	0,13…0,25	0,26…0,35
Дуб (Д)	< 0,08	0,08…0,10	0,11…0,13