Мелиоративные машины (стр. 14 )

Выполним вычисления и получим

145,5 cos β = 168,5 sin β + 101,9;

= 1,16 sin β + 0,7.

1­­­­­ – sin2β = 1,35 sin2β + 1,62 sinβ + 0,49;

2,35 sin2β + 1,62 sinβ – 0,51 = 0;

x = (– 1,62 ± )/(2×2,35) = + 0,23; – 0,923.

β = arcsin 0,23 = 13,3°.

Таким образом, допустимый угол косогора составляет 13,3° при ограничении скорости до 10 км/ч.

3.3. Проектирование дренажно-кротовой машины

Исходные данные: грунт торфяной; категория разрабатываемого грунта вторая; наибольшая глубина дренирования 1,20 м; диаметр дренера 100 мм; дренер к ножу крепится гибкой связью; управление рабочим оборудованием – гидравлическое; навеска задняя.

3.3.1. Описание принятой конструкции

дренажно-кротовой машины

Дренажно-кротовая машина (рис. 3.42) состоит из базовой машины 1, визирок 2, указателя глубины 3, гидроцилиндров 4, ножа 5, дренера 6.

Рабочий процесс осуществляется следующим образом. Машина задом подходит к коллекторному каналу. Нож 5 опускается гидроцилиндрами 4 на требуемую глубину, которая определяется с помощью визирок 2 по указателю 3. После установки ножа 5 в требуемое положение начинают движение базовой машины 1. При этом нож 5 прорезает в грунте вертикальную щель, а дренер 6 образует кротовину круглого сечения. Необходимый уклон кротовины поддерживается постепенным выглублением ножа 5 по мере прокладки кротовины. Нож 5 имеет возможность поворачиваться в горизонтальной плоскости, что позволяет избегать изгиба ножа при нарушении прямолинейности движения трактора.

61

Перевод рабочего оборудования в транспортное положение производится гидроцилиндрами 4.

Рис. 3.42. Схема дренажно-кротовой машины:

1 – базовая машина; 2 – визирки; 3 – указатель глубины;

4 – гидроцилиндры; 5 – нож; 6 – дренер.

3.3.2. Расчет основных параметров

Изобразим схематически нож с дренером и обозначим их основные размеры (рис. 3.43). Угол резания φ принимается в пределах 85…70° для минеральных грунтов и 100…130° для торфяных [6]. В задании на проектирование указано, что машина предназначена для прокладки кротовины в грунтах 1-й и 2-й категории. К грунтам данной категории относятся торфяные грунты, поэтому принимаем φ = 120°.

Длина режущей части ножа lр зависит от угла резания ψ и глубины дренирования hд:

lр = (hд + d/2) cos (ψ – 90°). (3.170)

В соответствии с заданием hд = 1 м, d = 0,1 м, ψ принято равным 120°, тогда lр = 1,16 м.

Высоту прицепного устройства lп при незаданной базовой машине можно предварительно принять равной 0,5 м. После окончательного выбора базовой машины она будет уточнена.

Угол заострения ножа gH для торфяных грунтов принимается в пределах 55…60° [6]. Принимаем gн = 55°.

Толщину ножа dн предварительно принимаем равной 20 мм (по результатам обзора конструкций машин). Окончательно dн уточним после прочностных расчетов.

Угол заострения дренера 2g для торфяных грунтов равен 35…50°. Принимаем 2g = 45°.

62

Угол конусности задней части дренера γ3 равен 20…25°. Принимаем γ3 = 20°.

ψ

lз

Рис. 3.43. Схема рабочего органа.

Длина цилиндрической части дренера определяется по формуле

lц = (1,5…2) d,

где d – диаметр дрены (дренера).

Согласно заданию d = 100 мм. Тогда lц = 150…200 мм. Принимаем lц = 150 мм.

Длину задней части дренера l3 рекомендуется принимать в пределах 25…50 мм [6]. Принимаем l3 = 30 мм.

Длина дренера

Lд = lз + lц + d/(2 tgg) = 300 мм.

Занесем выбранные параметры рабочего оборудования в табл. 3.8.

Т а б л и ц а 3.8. Значения основных параметров рабочего органа

Параметр	Обозначения	Размерность	Значение
Максимальная глубина дренирования Диаметр дренера Угол заострения дренера Задний угол дренера Длина дренера Длина цилиндрической части дренера Длина задней части дренера Высота прицепного устройства Толщина ножа Угол заострения ножа Длина режущей части 63   Угол резания	hд d 2g a3 lД lц l3 lП dH gH lР ψ	м мм градус градус мм мм мм мм мм градус мм градус	1,20 100 40 20 300 150 30 500 20 55 1160 120

3.3.3. Тяговые расчеты

тяговые расчеты для рабочего передвижения. Вычертим расчет-ную схему для определения суммарного тягового сопротивления (рис. 3.44).

Определим силу сопротивления передвижению рабочего органа:

FP = Fг + Fд, (3.171)

где Fг – горизонтальная составляющая сопротивления резанию грунта ножом;

Fд – сопротивление протаскиванию дренера.

По эмпирической зависимости [6]

Fг = 0,01 С1hд n. (3.172)

Для определения С1 и n воспользуемся данными, приведенными в литературе [6]. По этим данным определим С1 и n методом графической интерполяции. Получим С1 = 21,5; n = 0,80.

Тогда по уравнению (3.172) Fг = 9,9 кН.

Gр

Gт

α

Y

Рис. 3.44. Силы, действующие на дренажно-кротовую машину.

Расчет Fд выполняется по формуле

Fд = kсpd2/4+ kлpdlц, (3.173)

64

где kс – удельное сопротивление смятию грунта дренером, равное 70…90 кПа [6].

Принимаем kс = 80 кПа. Поскольку kл = 2…2,5 кПа [6], принимаем kл = 2,3 кПа.

Подставив числовые данные в формулу (3.173), получим Fд = 0,7 кН.

По уравнению (3.171) Fр = 10,6 кН.

Для осуществления рабочего процесса номинальная сила тяги базовой машины должна быть больше Fр. Исходя из этого условия, принимаем предварительно в качестве базовой машины гусеничный трактор ДТ-75ХС1 тягового класса 3 [9].

Его эксплуатационная масса 6960 кг, что соответствует силе тяжести Gт = 68,3 кН.

Взяв сумму проекций всех сил на ось Y (см. рис. 3.44), найдем

Rг = Gтсоsα + Gрсоsα – Fв = 68,3соs10° + 7,4соs10°, (3.174)

где Gт – сила тяжести базовой машины, равная 73 кН [10];

α – угол наклона поверхности грунта (принимаем равным 10°);

Gр – сила тяжести рабочего оборудования;

Fв – вертикальная составляющая сила резания грунта ножом.

Fв = Fг tg (ψ – 90°) = 9,9 tg (120 – 90°) = 5,7 кН.

Сравнив основные параметры и выбранную базовую машину проектируемого кротователя с аналогичными показателями существующих конструкций, видим, что наиболее близкой по конструкции и техническим данным является дренажно-кротовая машина МД-1 [13]. Масса его рабочего оборудования составляет 755 кг, т. е. Gр = 7,4 кН. Это значение принимаем в качестве расчетного.

Подставляя найденные числовые значения в уравнение (3.174), получим

Rг = 68,3соs10° + 7,4соs10° – 5,7 = 68,9 кН.

Суммарное тяговое сопротивление Fс численно равно необходимой силе тяги Fт. Выражение для расчета Fт получим, спроектировав все силы на ось Х:

Fт = Fs + Gтsinα + Gрsinα + Fг + Fд, (3.175)

где Fs – сила сопротивления передвижению базовой машины.

Она определяется по формуле

Fs = f0 Rг,

где f0 – коэффициент удельного сопротивления передвижению.

По таблице, приведенной в литературном источнике [6], f0 = 0,2. Тогда Fs = 13,8 кН.

Подставив числовые значения в уравнение (3.175), получим

Fс = Fт = 13,8 + 68,3 sin10° + 7,4 sin10° + 9,9 + 0,7 = 37,5 кН. (3.176)

Проверим правильность выбора базовой машины по условиям сцепления. Должно соблюдаться следующее условие:

Fсц ≥ Fт, (3.177)

где Fсц – предельная сила тяги по сцеплению.

65

сила тяги по сцеплению определяется по формуле

Fсц = φсц Rг,