Строительные и дорожные машины (стр. 4 )

где j — коэффициент сцепления движителя с грунтом

(табл. 12).

Для бульдозера сила сопротивления на рабочем органе равна силе сопротивления копанию:

Рр. о = Рк = КВh, МН,

где К — удельный коэффициент сопротивления копанию, за

висит от вида разрабатываемого грунта (меньшие

значения принимают при расчете скреперов);

К = 0,07...0,1 МПа — для грунтов I категории;

К = 0,15...0,2 МПа — для грунтов II категории;

К = 0,22...0,25 МПа — для грунтов III категории;

В — ширина резания (рабочего органа), м;

h — глубина резания, м.

Для скрепера сила сопротивления на рабочем органе состоит из сил сопротивления копанию, перемещения призмы и заполнения,

Рр. о = Рк + Рf + Рн + Рп,

где Рн — сопротивление наполнению;

Рп — сопротивление перемещению призмы волочения;

Рf — сопротивление передвижению машины;

Рf = (Gc + Gг) f,

где Gc — сила тяжести скрепера, Н;

Gг — сила тяжести грунта в ковше скрепера, Н;

;

gг — средняя плотность грунта в естественном залегании, Н/м3 (табл. 13).

Таблица 13

Грунт	g, Н/м3
1	2
Сухой песок	15 000
Влажный песок	16 000
Легкая супесь	15 000
Супеси и суглинки	16 000
Средний суглинок	16 000
Сухой пылеватый суглинок	16 000
Тяжелый суглинок	16 500
Сухая глина	17 000

Сила сопротивления наполнению ,

где  — сопротивление силы тяжести поднимаемого столба

грунта, Н;

 = ВhHgг;

 — сопротивление трению грунта о грунт в ковше, Н;

= ХВН2gг,

; j2  — угол внутреннего трения грунта

(табл. 14).

Таблица 14

Грунт	Угол внутреннего трения φ 2, град	Х
Глина	14-19	0,24-0,31
Суглинок	24-30	0,37-0,44
Песок	35-45	0,46-0,50

Сопротивление перемещению призмы волочения, Н,

Рп = УВН2gгm2,

где У — коэффициент объема призмы волочения перед за

слонкой; У = 0,5...0,7;

m2 — коэффициент трения грунта о грунт, m2 = 0,3...0,5.

Для нормальной работы скреперов необходимо соблюдение условия (1) (см. с. ). В случае работы с толкачом

(Т + Тт)К0 ³ åРi,

где Тт — толкающее усилие толкача, Н;

К0 — коэффициент одновременности работ толкача и тя

гача, К0 = 0,85...0,90.

Для экскаваторов одноковшовых и многоковшовых на рабочем органе возникают силы сопротивления копанию, которые определяются так же, как и для бульдозеров.

4.2. Определение мощности двигателя

В общем виде мощность определяется как работа А в единицу времени t:

, Вт.

Работа представляет собой произведение силы Р, Н, на путь l, м:

А = Рil, Дж,

или момента М, Н×м, на угол поворота φ, рад

А = Мij.

Следовательно,

, при v, м/c

, при w, 1/c

Для первого случая , кВт,

где h — КПД трансмиссии;

для второго случая, подставив вместо w частоту вращения n, 1/мин,

, кВт.

При определении мощности двигателя тягача бульдозера или скрепера в первую формулу подставляют в числитель сумму сил сопротивления на перемещение машины Pf и на рабочем органе Рр. о, а также действительную скорость передвижения машины

vg = vт(1 - d),

где vт — теоретическая (номинальная) скорость тягача, м/c;

d — коэффициент буксования; d » 0,2.

Для одноковшового и многоковшовых экскаваторов работа одного ковша определяется по известной зависимости:

А = Ркlрез = КВhlрез = .

Мощность копания

.

Время резания зависит от вместимости ковша

q, м3	0,3	0,65	1,25	2,0	3,0
tрез, с	6	7	8	9	10

Мощность двигателя, кВт, рассчитывается по формуле

,

где х — коэффициент использования мощности двигателя;

х = 0,8 при одномоторном приводе;

х = 0,9 при многомоторном приводе;

h = hмhр. о,

hм — КПД трансмиссии, hм = 0,8;

hр. о — КПД рабочего оборудования, hр. о = 0,5 для прямой лопаты; hр. о = 0,54 для драглайна; hр. о = 0,6 для струга и грейфера.

Для многоковшового экскаватора общая мощность складывается из мощности копания грунта Nк, подъема грунта до точки выгрузки Nп, транспортирования грунта Nтр и передвижения всей машины Nf.

Мощность копания, кВт,

,

где Пт — техническая производительность, м3/ч.

Мощность передвижения машины, кВт,

,

где Gэ — сила тяжести экскаватора, Gэ = mg.

Мощность, затрачиваемая на подъем грунта, кВт,

,

где Gгр  — сила тяжести поднимаемого грунта;

tпод  — время подъема, с;

gгр  — плотность грунта, кг/c3 (табл. 17);

Нпод — путь подъема грунта, м;

Нпод = Н1 + Нтр — для цепных экскаваторов (рис. 10, а),

Нпод = Н1 +  — для роторных экскаваторов (рис. 10, б).

Мощность транспортирования грунта транспортером (конвейером) Nтр см. курс лекций “Подъемно-транспортные машины”.

5. определение параметров отдельных

элементов

5.1. Расчет элементов машин

5.1.1. Узлы и элементы рабочего органа бульдозера.

Одним из основных узлов рабочего органа бульдозера является отвал (рис. 11). Отвал бульдозера состоит из двух элементов (рис. 11, в) — отвала 1 и козырька 2. Параметры отвала — длина В, высота отвала Н, угол наклона отвала e, угол резания d, угол заострения b, задний угол a, угол опрокидывания отвала y, высота козырька Н1, угол его наклона y1, длина прямолинейного участка отвала а, радиус криволинейного участка R.

Ширина отвала В выбирается такой по величине, чтобы в любом положении отвала она была больше ширины базовой машины не менее чем на 100 мм с каждой стороны. Ширина неповоротного отвала выбирается в 2,8...3 раза больше его высоты [2].

Рис. 10. Схемы к расчету Н под:

а - для цепных экскаваторов; б - для роторных экскаваторов

Рис. 11. Отвал бульдозера

Высота отвала, мм, определяется

♦  для бульдозера с неповоротным отвалом

;

♦ для бульдозера с поворотным отвалом

,

где Тн — номинальная сила тяги базового тягача, кН.

Другим элементом рабочего органа бульдозера является толкающий брус (рис. 12).

5.1.2. Элементы рабочего органа скрепера (рис. 13)

Взаимосвязь между параметрами ковша скрепера можно принять:

,

где Вк — ширина ковша;

Нк — высота ковша.

Максимальная длина ковша

,

где j — угол естественного откоса грунта.

Длина передней части ковша "а" принимается в пределах 0,1...0,25 м.

Принимаем следующие ориентировочные значения высоты наполнения ковша, Н:

Емкость скрепера q, м3	Меньше 3	6	10	15
Высота наполнения ковша Н, м	1,00-1,13	1,25-1,5	1,8-2,0	2,3

При проектировании длины задней части ковша следует пользоваться данными, приведенными в табл. 15.

Таблица 15

Геометрическая емкость ковша, м3	Значения отношения длины задней части l ковша к высоте наполнения ковша Н
4 — 6	1  — 0,82
6 — 8	0,91 — 0,80
10 — 12	0,96 — 0,85
15 — 18

Рис. 12. Толкающие брусья:

а - левый толкающий брус:

1-проушина; 2-втулка; 3,4-кронштейны; 5-балка; 6-шаровая опора;

б - правый толкающий брус:

1-проушина; 2,3-кронштейны; 4-балка; 5-шаровая опора

Рис. 13. Основные параметры ковша скрепера и процесс

заполнения его грунтом

Рис. 14. Схема ножа скрепера

Рис. 15. Рукоять с ковшом обратной лопаты

Определение значений ширины ковша Вк и глубины резания h см. в предыдущих разделах.

Нож скрепера часто выполняется ступенчатым (рис. 14), при этом .

Скрепер имеет следующие элементы: передняя заслонка, задняя стенка, передняя ось, дышло, рама скрепера. Некоторые из перечисленных элементов представлены на рис. 13, 14.

5.1.3. Элементы одноковшовых экскаваторов

В рабочее оборудование одноковшовых экскаваторов входят следующие элементы: ковш, стрела и рукоять.

В п. 1.2 даны формулы определения основных размеров всех элементов рабочего оборудования.

Рукоять с ковшом обратной лопаты в сборе представлена на рис. 15.

5.1.4. Элементы рабочего органа многоковшовых экскаваторов.

Определение геометрических параметров элементов рабочего органа цепных экскаваторов см. в п. 1.4.

Размеры ротора и диска роторного экскаватора даются в п. 1.4.2. Высота ковша роторного экскаватора

hк = Rк - Rн;

ширина ковша bк = 0,9В, где В — ширина траншеи.

Рекомендуемое число ковшей на роторе дается в п. 1.4.2. Следовательно, шаг расстановки ковшей

.

5.2. Расчет элементов машин на прочность

Элементы конструкций машин представляют собой балки, рамы коробчатого сечения. На них действуют силы сжатия и изгиба. Суммарное напряжение, испытываемое конструкцией, определяется по формуле

,

где S — усилие сжатия;

М — изгибающий момент;

F — площадь поперечного сечения элемента;

W — момент сопротивления сечения;

j — коэффициент снижения допускаемого напряжения.

При расчете рамы бульдозера ее расчетная схема представляет собой статически неопределимую систему (см. [7]). Подробный расчет таких систем представлен в курсе “Строительной механики”.

рекомендуемая литература

  Г а р к а в и Н. Г., А р и н ч е н к о в В. И., К а р п о в В. В. и др. Машины для земляных работ: Учебник. /Под ред. . М.: Высшая школа, 19с.

  А л е к с е е в а Т. В., А р т е м ь е в К. А., Б р о м б е р г А. А. и др. Дорожные машины: Учеб. для вузов. Ч 1. Машины для земляных работ. Изд. 3-е, перераб. и дополн. М.: Машиностроение, 19с.

  А р т е м ь е в К. А., А л е к с е е в а  Т. В., Б е л о к р ы л о в В. Г. и др. Дорожные машины: Учеб. для вузов по спец. “Строительные и дорожные машины и оборудование”. Ч. 2. Машины для устройства дорожных покрытий. М.: Машиностроение, 19с.

  Д о м б р о в с к и й Н. Г., Г а л ь п е р и н машины. Ч. 2. Учеб. для вузов по спец. “Строительные и дорожные машины и оборудование”. М.: Высшая школа, 19с.

  З е л е н и н А. Н. и др. Машины для земляных работ. Учеб. пособ. для вузов. М.: Машиностроение, 19с.

  М о к и н Н. В., С а б л и н одноковшовые и многоковшовые: Учеб. Пособ. по курсовому проектированию. Новосибирск, 19с.

  Щ е б л ы к и н металлоконструкций путевых и строительных машин: Лекции для студ. IV к. спец. СМ. М.: ВЗИИТ, 19с.

  Строительные и дорожные машины и оборудование: Метод. указания к технико-экономическим расчетам при дипломном проектировании строительных и дорожных машин и оборудования. М.: ВЗИИТ, 1985.

  К у з и н Э. Н., Щ е б л ы к и н расчетов и графический материал по строительным машинам: Учеб. Пособ.. М.: ВЗИИТ, 1989. 134 с.

  Щ е б л ы к и н строительных и дорожных машин: Задание на контрольную работу. М.: ВЗИИТ, 1993. 10 с.

Канд. техн. наук, доц.

Строительные и дорожные машины

Задание на курсовой проект
с методическими указаниями

Т и м ч е н к о

Компьют. верстка и техн. редактирование Н. Н. С о л о в ь е в а

Г о р е л ы ш е в а

ЛР № 000 от 01.01.2001

____________________________________________________________________________

Тип. зак. Изд. зак. 163. Тираж 300.

Подписано в печать Офсет. Цена договорная

Печ. л. 2,5. Уч.-изд. л. 2,75. Формат 60х90/16

Редакционно-издательский отдел, типография РГОТУПСа,

Москва, ГСП-47, Часовая ул., 22/2