Мелиоративные машины (стр. 11 )

Fв = 3 × 1,74/1,74 = 3 кН.

Направление и точки приложения сил показаны на последующих рисунках, используемых при выполнении тяговых и статических расчетов.

3.2.3. Тяговые расчеты

Тяговые расчеты для рабочего передвижения. определим суммарное тяговое сопротивление.

Вычерчиваем схему рабочего оборудования (рис. 3.29), на которой обозначаем силы тяжести Gр. о частей оборудования, силы взаимодействия грунта с рабочим органом Fн, Fк, Fп, нормальные реакции грунта на поверхность опорного устройства Rо, силы сопротивления передвижению опорного устройства по поверхности грунта.

47

рабочее оборудование рассматриваем отдельно от базовой машины, а поскольку в точках крепления рабочего оборудования к базовой машине во время ее движения возникают усилия, то их обозначаем на схеме Fх и Fу и направляем по осям координат в произвольном направлении.

На основании замеров по компоновочному чертежу получили:

h = 0,3; l1 = 2; l4 = 1,2; l5 = l1; l6 = 1,5; l7 = 1,4; l8 = 0,6;

l2 = l5 ­­– rфр × sin (0,7φк) = 2 – 1,25 × sin (0,7 × 111,1°) = 0,78;

l3 = Нк + rфр cos (0,7 φк) – rфр sinλ =

= 1,2 + 1,25 × cos (0,7 × 111,1°) – 1,25 × sin45° = 0,58 м.

φ

l8

l6

α

0

Х

X

Рис. 3.29. Схема к определению реакций в шарнире сцепки машины

с рабочим органом.

Из условия S Мo = 0 получаем уравнение

Ro l5 – Rв l5 + Fо l6 + Rгорl6 – Gp l5 cosα +Gp (l6 – l4) sinα + Fг (l8 + h) +

+ Fв l7 + Fn l2 cos (0,7 φк) sinλ + Fn (l3 + h) sin (0,7 φк) +

+ Fτ (l3 + h) cos (0,7 φк) – Fτ l2 sin (0,7 φк) sinλ = 0. (3.123)

Учитывая, что Fo = Ro f1, получаем уравнение для расчета Rо

Rо = [Rв l5 – Rгор l6 + Gp l5 cosα – Gp (l6 – l4) sinα – Fг (l8 + h) – Fв l7 –

– Fn l2 cos (0,7 φк) sinλ – Fn (l3 + h) sin (0,7 φк) – Fτ (l3 + h) cos (0,7 φк) +

+ Fτ l2 sin (0,7 φк) sinλ]/( l5 + f1 l6 ) = [3,57 × 2 – 3 × 1,5 +

+ 30,61 × 2 ×cos10° – 3,61(1,5 – 1,2) sin10° – 15( 0,6 + 0,3) –

–3 × 1,4 – 4,74 × 0,78 cos (0,7 × 111,1°) sin 45 – 4,74 ×

× (0,58 + 0,3) sin (0,7 × 111,1°) – 7,9 × (0,58 + 0,3) cos (0,7× 111,1°) + + 7,9 × 0,78 sin (0,7 × 111,1°) sin 45]/(2 + 0,4 × 1,5) = 17,2 кН. (3.124)

Рассчитав Rо, находим Fо:

Fo = 17,2 × 0,4 = 6,88 кН.

Спроектировав все силы на ось Х, получим

Fх = Gp. sin a + Fo + Rгор + Fг + Fn sin (0,7jк) + Fτ cos (0,7jк) =

= 30,61sin10° + 6,88+ +3 + 15 + 4,74 sin ( 0,7 × 111,1°) +

+ 7,9 cos (0,7×111,1°) = 36,5 кН. (3.125)

Аналогично находим

FY = – Fn cos (0,7jк) sinλ + Gp cos a – Rо + Rв + Fτ sin (0,7jк) sinλ – Fв=

= – 4,74 cos (0,7× ×111,1°) sin 45 + 30,61 cos 10° – 17,2 + 3,57 +

+ 7,9 sin (0,7 × 111,1°) sin 45 – 3 = 20,23 кН. (3.126)

48

В случае отрицательного значения направление действия силы, имеющей отрицательную величину, изменяют на противоположное.

После расчета значений сил Fx, FY и определения направления их действия переходим к рассмотрению базовой машины (рис. 3.30), где Gт – силы тяжести машины, Rг – нормальная реакция грунта на движитель, Fs – сила сопротивления передвижению, Fт – необходимая сила тяги, которая равна искомой силе Fc. В точке соединения рабочего оборудования прилагаем силы Fх, Fy.

Проектируя все силы, действующие на базовую машину, на ось Y и решая это уравнение относительно Rг, получим следующее уравнение:

Rг = Gт cos a + Fy = 84,4 × cos10° + 20,23 = 103,3 кН. (3.127)

Проектируя силы на ось Х, получаем

Fт – Fx – Gт sin a – Fs = 0. (3.128)

Gт

X

Y

Рис. 3.30. Схема к тяговому расчету.

Учитывая, что Fs = fo Rг = fo(Gт cos a + Fy), и решая уравнение (3.128) относительно Fт, получаем

Fт = Fx + fo (Gт cos a + Fy) + Gт sin a. (3.129)

Fт = 36,5 + 0,2 (84,4 × cos10° + 20,23) + 84,4 sin10° = 71,86 кН.

Подставив численные значения в уравнение (3.129), получим значение Fт, которое численно равно Fс.

Проверим возможность передвижения по условиям сцепления.

Для обеспечения работы машины без буксования должно соблюдаться условие Fсц > Fc.

Fсц = jсц Rг kд = 0,8 × 103,3 × 1 = 82,6 кН, (3.130)

где Fсц – сила тяги по сцеплению;

jсц – коэффициент сцепления движителя с грунтом. Значения jсц даны в табл. 2 и 3 приложения, приведенного в литературном источнике [6]. Принимаем jсц = 0,8;

49

Rг – нормальная составляющая суммарной реакции грунта на ведущую часть движителя базовой машины;

kд – коэффициент динамичности. Для машин, способных использовать силу инерции машины для преодоления рабочих сопротивлений, kд = 1,3...1,5 [6], для прочих kд = 1.

После расчетов получим 82,6 > 71,86, т. е. условие выполняется.

Уточним необходимую мощность двигателя.

Для машины с активным рабочим органом уравнение расчета необходимой мощности Pдв двигателя (уравнение баланса мощности) можно записать следующим образом:

Рдв = Рр. одв + Рпдв + Рддв = 98 + 5,93 + 11,8 = 115,7 кВт, (3.131)

где Рр. одв – мощность на привод рабочего органа, приведенная к валу двигателя;

Рпдв – мощность на передвижение машины, приведенная к валу двигателя;

Рддв – мощность на привод дополнительных устройств, приведенная к валу двигателя.

Мощность на передвижение, приведенную к валу двигателя, определяем по формуле

Рпдв = Fс vп /hх hб hтр = 71,86 × 0,057/0,8 × 0,96 × 0,9 = 5,93 кВт, (3.132)

где Fс – суммарное тяговое сопротивление;

vп – скорость рабочего передвижения машины;

hх – к. п.д. механизмов ходовой части базовой машины. Для гусеничных машин hх = 0,7...0,9. Принимаем равным 0,8;

hб – к. п.д., учитывающий потери мощности при частичном буксовании. При полной нагрузке можно принимать для гусеничных тракторов hб = 0,95...0,98. Принимаем равным 0,96;

hтр – к. п.д. трансмиссии привода движителя, hтр = 0,88...0,93. При-нимаем равным 0,9.

Рддв = (0,05...0,07) (Рр. одв + Рпдв) = 0,06 × (98 + 5,93) = 11,8 кВт. (3.133)

Потребная мощность оказалась ниже мощности двигателя. Оставляем принятый ранее двигатель и базовую машину.

Тяговые расчеты для транспортного передвижения. опреде-ляем возможную максимальную транспортную скорость передвижения vmax при принятых дорожных условиях, т. е. при известном fо при движении по горизонтальному пути. Принимаем для транспортного передвижения fо = 0,1.

расчетная схема изображена на рис. 3.31.

На схеме показаны силы, учитываемые при расчете. Для этого случая

Rг = Gт + Gp = 84,4 + 30,61 = 115,0 кН. (3.134)

Fт = Fs = fo Rг = 0,1 × 115 = 11,5 кН. (3.135)

vmax = (Pдв – Pдопдв)ηтр ηх / Fт =

50

= (132,3 ­– 7,9) × 0,9 × 0,8/11,5 = 7,79 м/с. (3.136)

Пользуясь выражением (3.136), определяем максимальную транспортную скорость передвижения мелиоративной машины на горизонтальном участке пути.