Мелиоративные машины (стр. 13 )

Рис. 3.37. эпюра давлений гусениц на грунт с учетом противовеса.

Форма эпюры свидетельствует о положительном влиянии противовеса на характер распределения давлений.

Определение коэффициента запаса устойчивости при переводе рабочего органа в транспортное положение. Для расчета используем компоновочный чертеж машины (рис. 3.38), по которому определяем плечи действия сил тяжести базовой машины и рабочего оборудования.

56

Для приведенных в качестве примера схем расположения рабочих органов (lр. о = 2,6 м) коэффициент запаса устойчивости определяется по следующей формуле:

kу= Mвб/Mопрб =(Gп lп+ Gт l1 )/Gр lр. о =

= (17,3 × 4,5 + 84,4 × 1,2)/(30,61 × 2,6) =179,1/77,6 = 2,3. (3.157)

Машина уcтойчива.

Рис. 3.38. Схема к расчету коэффициента запаса устойчивости

при переводе рабочего органа в транспортное положение.

Для транспортного положения по рис. 3.38 получаем lр. о = 2,3 м. Реакция грунта на гусеницы

Rг = Gп + Gр + Gт = 17,3 + 30,61+ 84,4 = 132,3 кН. (3.158)

При этом

хд = (– Gп lп – Gт l1 + Gр lр. о + RгL/2)/(Rг) =

= (–17,3 × 4,5 – 84,4 × 1,2 + 30,61× 2,3 + 132,3 × 3/2)/(132,3) =

= 0,68 м. (3.159)

рср = 132,3/(2 × 0,6 × 3) = 36,75 кПа.

pmin = 36,75 (1 – 6 × 0,68/3) = – 13,2 кПа.

рmax = 36,75 (1 + 6 × 0,68/3) = 86,7 кПа.

Отношение рmax/ рср = 86,7/36,75 = 2,36, что выше допустимого. Необходимо уменьшить для этого положения хд. С этой целью увеличим плечо противовеса, приняв хд = 0,24 м. Тогда

lп = [Rг (L/2 – хд) – Gт l1 + Gр lр. о]/ Gп =

= [132,3(3/2 – 0,24) – 84,4 × 1,2 + 30,61 × 2,3]/17,3 = 7,8 м. (3.160)

Принимаем окончательно lп = 7,8 м. При этом для транспортного положения получим

pmin = 36,75 (1 – 6 × 0,24/3) = 19,1 кПа.

рmax = 36,75 (1 + 6 × 0,24/3) = 54,4 кПа.

57

Эпюра давления представлена на рис. 3.39.

Рис.3.39. эпюра давлений гусениц на грунт в транспортном положении.

Статические расчеты для транспортного перемещения. рассматриваем каналокопатель в момент его разгона при движении на подъем. В этом расчетном положении учитываются сила давления ветра Fв, силы инерции Fи, возникающие при разгоне машины, и силы тяжести Gт, Gп и Gр. Расчетная схема приведена на рис. 3.40.

Для безопасной работы машины необходимо соблюдение условия

Мв = kу Мопр. (3.161)

Угол, при котором соблюдается условие (3.161), называется максимальным безопасным углом aб, или предельным углом уклона. Из уравнения (3.161) находим aб, приняв kу = 1,3. Для схемы, приведенной на рис. 3.40, уравнение (3.161) после подстановки выражений Мвб и Мопрб имеет вид

Gт cosa l1 + Gп cosa lп = 1,3 (Fип h1 + Fит h2 + Fир h3 + Gп sina h1 +

+ Gт sina h2 + Gp cosa l2 + Gp sina h3 + Fв H/2). (3.162)

Значение Fи определяется по формуле

Fи = Gvт /g tр, (3.163)

где G – сила тяжести рассматриваемого агрегата;

vт – транспортная скорость, до которой разгоняется машина, принимаемая равной транспортной скорости на высшей передаче. Расчетами получено vт = 7,79 м/с;

tр – время разгона машины до транспортной скорости. Для гусеничных машин tр = 3...4 с. Принимаем tр = 3,5 с.

Fип = 17,3 × 7,79 / 9,81 × 3,5 = 3,93 кН.

Fит = 84,4 × 7,79 / 9,81 × 3,5 = 19,15 кН.

Fир = 30,61 × 7,79 / 9,81 × 3,5 = 6,94 кН.

Значение Fв определяется по формуле

Fв = рв Ав = 0,25 × 8,27 = 2,1 кН, (3.164)

где рв – давление ветра, рв = 0,25 кПа [6];

Ав – подветренная площадь.

58

Упрощенно можно считать для рассматриваемой схемы, что

Ав = ВН kсп = 4,03 × 2,93 × 0,7 = 8,27 м2, (3.165)

где В и Н – соответственно габариты машины по ширине и высоте;

kсп – коэффициент сплошности, учитывающий площадь, находящуюся под давлением ветра. Для машин kсп= 0,6…0,8. Принимаем равным 0,7.

Gр

Б

F

Gп

Рис. 3.40. Схема сил, действующих на машину при транспортном

передвижении.

приведем уравнение (3.162) к следующему виду:

сosa (Gт l1 + Gп lп – 1,3Gpl2) = 1,3sina (Gп h1 + Gт h2 + Gp h3) +

+ 1,3(Fип h1 + Fит h2 + Fир h3 + Fв Н/2).

Подставим значения в приведенное уравнение:

cosα ( 84,4 × 1,2 + 17,3 × 7,8 – 1,3 × 30,61 × 2,3) =

= 1,3 sinα (17,3 × 0,8 + 84,4 × 0,9 + 30,61 × 1,3) +

+ 1,3[( 3,93 × 0,8 + 19,15 × 0,9 + 6,94 × 1,3 + 2,1(2,93/2)].

Выполним математические действия:

cosα 144,7 = sinα 168,5 + 42,6;

cosα = 1,16 sinα + 0,29;

= 1,16 sinα + 0,29;

1 – sin2α = 1,35 sin2α + 0,67 sinα + 0,084;

– 2,35 sin2α – 0,67 sinα + 0,916 = 0;

– sin2α – 0,29 sinα + 0,39 = 0;

x = (0,29 ± )/(2 × (–1)) = +0,496; – 0,786.

α = arcsinx = 29,7°.

Для расчета безопасного угла косогора, т. е. расчета в поперечной плоскости изобразим расчетную схему (рис. 3.41).

Для этого положения сила давления ветра определяется по формуле

59

Fв= pв HLkсп = 0,25 × 2,93 × 11,6 × 0,6 = 5,1 кН, (3.166)

где L – габарит машины по длине, L = 11,6 м.

Сила инерции определяется по формуле

Fи= m vт2 /rп. (3.167)

Fип = 1,76 × 7,792 / 1,3 = 82,2 кН.

Fит = 8,6 × 7,792 / 1,3 = 400,9 кН.

Fир = 3,12 × 7,792 / 1,3 = 145,4 кН.

Gр

b

Gт

В

Рис. 3.41. Схема к определению максимального безопасного

угла косогора.

радиус поворота рекомендуется определять по зависимости

rп = (1,4…1,7)(Вг – b)/2 = (1,4…1,8)(2,2 – 0,6)/2 = 1,12…1,44 м.

Принимаем rп = 1,3 м.

Получили Fип + Fит + Fир = 82,2 + 400,9 + 145,4 = 628,5 кН.

возможная сила по сцеплению Fсц = jсц Rг = 0,8 × 132,3 = 105,8 кН.

В связи с большими силами инерции, в сумме превышающими возможную силу сцепления, ограничим скорость транспортного пере-движения до 10 км/ч или 2,78 м/с, а радиус поворота примем равным 1,44 м.

Тогда Fип = 9,4; Fит = 46,2; Fир = 16,8 кН.

Применительно к схеме, изображенной на рис. 3.41, уравнения для расчета моментов имеют вид

МвБ = (Gт + Gр +Gп) cos b Bг/2, (3.168)

МопрБ = Gт sinb h2 + Gpsinb h3 + Gп sinb h1 + Fит h2 +

60

+ Fир h3 + Fип h1 + Fв Н/2. (3.169)

(Gт + Gр +Gп) cos b B/2 = 1,3 (Gт sinb h2 + Gpsinb h3 + Gпsinb h1 +

+ Fит h2 + Fир h3 + Fип h1 + Fв Н/2).

Подставив численные значения, получим

(84,4 + 30,61 + 17,3) cosβ × 2,2/2 = 1,3 (84,4 sinβ × 0,9 + 30,61 sinβ ×

× 1,3 + 17,3 sinβ × 0,8 + 46,2 × 0,9 + 16,8 × 1,3 + 9,4 × 0,8 + 5,1 × 2,93/2).