Материал: Проектирование автогрейдера
(мм.)
Принимаем: 
=510
мм.
Расчет ходового оборудования, колеи и базы автогрейдера.
Ходовое оборудование автогрейдера должно обеспечивать создание устойчивого тягового усилия, иметь необходимое сопротивление перекатыванию и хорошо приспосабливаться к неровностям местности.
Пневматические шины с регулируемым давлением достаточно удовлетворяют поставленным требованиям.
Шины выбираются по нагрузкам, приходящимся на колеса.
Нагрузка на одно колесо переднего
моста, кг.
,
(3.9)
где:
=5225
(кг.) - нагрузка, приходящаяся на передний мост.
=2612,5 (кг.)
Нагрузка на одно колесо
среднего и заднего мостов;
, (3.10)
где: Gн=14375 (кг.) - нагрузка, приходящаяся на средний и задний мосты.
=3593,75 (кг.)
Такой грузоподъемности с некоторым запасом соответствуют шины с регулируемым давлением (0,225…. 0,25 МПа) модели Я-140 размером 16.00 - 24.
Размер базы, колеи и связанного с ними радиуса поворота автогрейдера выбираем такими, чтобы машина имела наименьшие размеры и было возможно маневрировать отвалом. Учтем, что чем больше отвал к задней оси автогрейдера, тем лучше его планирующая способность.
Расстояние от точки
крепления тяговой рамы к передней оси до оси вращения отвала определяем из
условия полноповоротности отвала. Поэтому минимальный размер базы автогрейдера;
мм.
, (3.11)
где: 
50
(мм) - минимальный зазор между колесами и отвалом;
=1480 мм - диаметр
колеса;
=2470 (мм) - колея
передних колес.
=4460 мм.
Минимальная длина базы
трехосного автогрейдера, мм.
, (3.12)
Принимаем: 
=1600
(мм.)
(мм.)
При одной передней
управляемой оси радиус поворота по колее переднего наружного колеса, мм
, (3.13)
где: 
-
угол поворота наружного управляемого колеса.
=17543 (мм.)
Принимаем: 
=18000
(мм.)
Угол захвата 
в
зависимости от выполняемых работ обычно составляет 30-40
при вырезании грунта, 60-75 - при перемещении
грунта в сторону и 90
-
при планировочных работах.
Определение расчетных нагрузок.
На автогрейдер действуют все внешние силы, приложенные к автогрейдеру.
Расчетные положения автогрейдера выбирают так, чтобы:
- первое расчетное положение соответствовало действию основных нагрузок;
- второе расчетное положение - действию случайных нагрузок;
третье расчетное положение - аварийному нагружению основной рамы.
Первый расчетный случай.
При первом расчетном случае на автогрейдер действуют максимальные нагрузки, возникающие в условиях нормальной эксплуатации.
Причем, сочетания возможных нагрузок выбираем таким образом, чтобы основная рама находилась в наиболее неблагоприятных условиях нагружения.
Такие условия имеют
место в конце зарезания, когда передний мост вывешен и упирается в край кювета;
задние колеса буксуют на месте, отвал режет одним краем, а автогрейдер наклонен
под некоторым углом к горизонту 
(рис. 3.3.). Силы и
реакции, действующие на автогрейдер, сосредоточены в следующих точках:
Точка О (условный универсальный шарнир) - конец режущей кромки отвала;
Здесь действуют усилия:
- горизонтальное; 
-
боковое; 
-
вертикальное.
В первом расчетном случае.
Точки О1, О2
- проекции середин балансиров на опорную поверхность. Действующие реакции и
силы (условно): вертикальные реакции -
;
Силы тяги - 
;
боковая реакция-
.
Точка О3 -
касание переднего колеса края кювета, соответствующие нижнему концу
вертикального диаметра передних точек; действует боковая реакция-
.
Все сосредоточены в
центре тяжести автогрейдера, определяемом координатами Н и 
.
Высота расположения
центра тяжести.
=1,18 м.
Принимаем Н=1,2 м.
Величина 
(м.)
Принимаем: 
=1,65
м.
В процессе торможения на
машину начинают действовать силы инерции, равнодействующую которых 
;
приложим в центре тяжести.
Сила инерции, Н:
, (3.14)
где: 
=0.85
- максимальный коэффициент использование сцепного веса;
=14376 (кг) - нагрузка,
приходящаяся на средний и задний мосты.
=1,2 - коэффициент динамичности.
23973 Н.
Определяем остальные
действующие силы, приняв угол наклона автогрейдера 
=14,
из уравнений равновесия.
(3.15)
(3.16)
(3.17)
(3.18)
(3.19)
Дополнительно принимаем,
что:
(3.20)
(3.21)
(3.22)
Решая системы уравнений
=61041,3 (Н.)
(H.)
(H.)
(H.)
(H.)
(H.)
(H.)
Величину подъемного
усилия определяют для самого невыгодного положения, при котором отвал заглублен
одной стороной, на него действует горизонтальная реакция грунта, а угол захвата
равен 90.
Принимаем, что сила тяжести отвала, поворотного круга и тяговой рамы
сосредоточены в центре тяжести системы, вертикальная составляющая грунта
направлена вниз и препятствует выглублению отвала.
Расчет деталей подъемного механизма на прочность производим для случая вывешивания передней оси автогрейдера на отвал.
Отвал поворачивают в горизонтальной плоскости только в переднем положении. Поэтому небольшие усилия, возникающие в механизме поворота, а затем также мощность, расходуемые на поворот отвала не рассчитываем.
Второй расчетный случай соответствует действию на автогрейдер случайных нагрузок, возникающих при встрече отвала автогрейдера с трудно преодолимыми препятствиями.
Для определения
динамических нагрузок схематически представим автогрейдер в виде жесткой рамы,
с массой, расположенной в центре тяжести. Податливость металлоконструкции
сосредоточим в точке 
(место
контакта отвала с препятствием) в виде пружины с жесткостью С
,
соответствующей жесткости металлоконструкции автогрейдера.
Рисунок 4 - Схема сил,
действующих на автогрейдер во втором случае
Шины заменяем пружинами
с жесткостью 
,
расположенными на осях.
Для определения
суммарной жесткости в направлении оси Х, приложим к центру тяжести силу Р.
Под действием этой силы центр тяжести перейдет из положения 1 в положение 2
(рис. 4), переместившись на расстояние 
.
Суммарная жесткость, 
:
, (3.23)
где: С1=962 (.)
- жесткость металлоконструкции;
, (3.24)
где: 
(.)
- динамическая жесткость шин.
=0,88. ();
=1,1 ().
Наибольших значений динамические нагрузки достигают при планировочных работах, так как в этом случае автогрейдер работаем на повышенных скоростях при малом буксировании ведущих колес.
На рис. 5. показаны положения автогрейдера при наезде выступающим краем отвала на препятствие и действующие силы.
В центре тяжести машины
действует все G- и дополнительное динамическое усилие 
.
При внезапной встрече с
жестким препятствием ведущие колеса за счет инерции вращающихся частей
трансмиссии полностью пробуксовывают, развивая силу тяги:
; (3.25)
Дополнительная
динамическая нагрузка, Н:
, (3.26)
где: V=2,67 (
)
- скорость автогрейдера на третьей передаче (при планировочных работах).
(Н.)
Рисунок 5 - Схема сил,
действующих на автогрейдер
Определяем силы, действующие на
автогрейдер:
52293,4 (Н.)
142055 (Н.)
Из условия равновесия:
(3.27)
(3.28)
так как 
и
,
то 
(H.),
(H.),
(H.)
Силы 
и
указанные
на рисунке в общем случае определить не удается. Поэтому расчет ведем для
предельного состояния. Принимаем, что боковая реакция, действующая по оси 
,
т.е. все сцепление «расходуется» только на создание силы тяги. Боковая реакция,
действующая по оси 
,
возникает от эксплуатационного приложения сил сопротивления на отвале и на нее
также «не расходуется» сцепление: тогда