Материал: Тяговый расчёт рыхлителя

Для определения соответствия мощности базовой машиныи мощности, требуемой для выполнения работы в заданных условиях, необходимо определить коэффициент использования мощности базовой машины:

где:- мощность двигателя базовой, машины, определяемая характеристиками машины.

По полученным значениям ким необходимо сделать вывод о реализации мощности двигателя базовой машины: достаточна или нет мощность, с каким запасом она используется в заданных условиях. В случае, если необходимо изменить параметры глубины рыхленияи рабочей скорости и произвести новый расчет значений, ΣW и значения потребной мощности двигателя и.

3.3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЙ ДВИЖЕНИЯ БАЗОВОЙ МАШИНЫ С РЫХЛИТЕЛЕМ

В рабочих условиях возможности движения базовой машины с рабочим оборудованием на той или иной передаче (выбор передачи зависит от рекомендуемой скорости движения для применяемого рабочего оборудования) ограничиваются мощностью двигателя и силами сцепления (возможностью машины реализовывать силу тяги на ведущих органах без буксования).

Для определения условий движения машины с рыхлительной навеской в заданном режиме необходимо произвести расчет силы тяги по двигателю, силы тяги по сцеплениюи сравнить полученные значения с суммарной силой сопротивления. В зависимости от полученных результатов делается вывод об условии движения машины.

Сила тяги по двигателю определяется по формуле:

где: - коэффициент буксования, принимается для гусеничных машин (0,07).

Сила тяги по сцеплению зависит от типа и состояния грунта, типа движителя, которые определяют величину коэффициента сцепления, а также от сцепного веса машины Параметр определяется в зависимости от типа движителя.

; (3.11)

где:  - коэффициент массы по сцеплению для гусеничных (0,95).

 = (H)

Сила тяги по сцеплению определяется по формуле:

где:  коэффициент сцепления, для гусеничных (0,85).

Для нормальной работы рыхлителя необходимо соблюдение следующего условия:

 (3.13)

Анализ зависимости (3.13) показывает, что движение машины в заданных условиях работы возможно при следующих условиях:

суммарная сила сопротивления ΣW не превосходит по своей величине значение, силы тяги, которую развивает машина на рекомендованной передаче;

сила тяги. подводимая к ведущим органам машины, не превышает силы тяги по сцеплению.

В зависимости от полученного значения выражения (3.13) необходимо сделать вывод о реализации тяговых возможностей базовой машины.

Высота зуба устанавливается:

 (4.1)

где: а - конструктивный размер (рис 1): к - расстояние от низшей точки рамы до поверхности грунта (табл.2).

Положение центра тяжести машины с оборудованием (рис.4.1) определяется из условия, что сила тяжести трактораприложена по середине опорной линии. Смешение центра тяжести при навешивании рабочего оборудования равно:

где- смещение центра тяжести;

- расстояние от оси задней звездочки до центра тяжести рыхлительного оборудования. м; принимается как 0,8· d₂ (рис.4.1);

- расстояние от оси передней звездочки до центра тяжести бульдозерного оборудования, м. принимается как 0.8·d₃.

Если  отрицательное, то центр тяжести смещается в сторону бульдозерного оборудования; если  положительное, то центр тяжести смещается в сторону рыхлительного оборудования. Полученное значениедолжно находиться в пределах допускаемого значения 1/6для обеспечения устойчивости машины в транспортном положении. В случае если полученный параметр лежит вне допустимых пределов, необходимо изменить соответствующие конструктивные параметры.

5. ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ ПОЛОЖЕНИЙ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА РЫХЛИТЕЛЬ

В процессе работы на дорожно-строительную машину действуют два вида сил: активные силы (сила тяжести машины и рабочего оборудования, сила тяги машины, силы, приложенные к штоку исполнительного гидроцилиндра и.т.п.) и реактивные силы, которые, в свою очередь, подразделяются на внешние (силы взаимодействия рабочих органов и базовой машины с грунтом) и внутренние (силы, действующие в узлах связи отдельных элементов рабочего органа и базовой машины).

При расчете сил, действующих на дорожно-строительную машину, в том числе и на рыхлитель, важно выбрать такое положение, при котором значения реактивных сил в расчетном узле будет максимальным. При расчете рыхлителя принято производить расчет в грех положениях: начало заглубления, рыхление и выглубление.

Координата центра давления, точки приложения равнодействующей нормальных сил реакции грунта определяется для случая, когда машина движется по горизонтальной поверхности с максимально возможным заглублением зуба, внезапный наезд на камень одним зубом, гидроцилиндры привода рыхлителя заперты. Расчетная схема представлена на рис.5.1.

Вертикальная составляющая силы сопротивления рыхления имеет максимальное значение и определяется тяговыми возможностями базовой машины с учетом динамического характера приложения нагрузки:

где:- коэффициент использования тягового усилия, принимается (0,8);

- коэффициент динамичности, (2,0).

Вертикальная составляющая силы сопротивления рыхлениюможет быть определена из расчетной схемы (рис.2.) по формуле:

, (5.2)

где:- горизонтальная составляющая реакции грунта без учета коэффициента динамичности;

v - угол наклона силы к поверхности рыхления, принимается = 20°;

- коэффициент динамичности в вертикальном направлении, (1,6).

.

Горизонтальная составляющая реакции грунта находится по формуле:

(5.3)

Расчетная схема при выглублении зуба показана на рис.5.2 . Вертикальная составляющая реакции грунта, при выглублении определяется из условия опрокидывании относительно, точки А:

где:- масса машины с учетом бульдозерного оборудования, Н;

- расстояние от центра тяжести рыхлителя до оси задней звездочки, м,

Определяется с учетом смещения центра тяжести по линии опорной поверхности:

(5.6)

Во время рыхления грунта имеет место возникновение боковой составляющей сил сопротивления рыхлению, которая определяется по формуле:

Для выбора гидроцилиндров необходимо найти максимальное значение усилия S на штоке гидроцилиндра. Расчетное положение представлено на рис.4 . В этом положении предусматривается начало заглубления зубьев в грунт, когда усилие S настолько велико, что возможно вывешивание машины относительно точки В. Машина находится в статическом состоянии. Сила S определяется из уравнения равновесия:

откуда:

Значения,, r, m принимаются по параметрам прототипов навесок и базовых машин и из эскизной компоновки рыхлителя, которая производится параллельно с расчетом сил, действующих на машину.

6. РАСЧЕТ ЗУБА РЫХЛИТЕЛЬНОЙ НАВЕСКИ НА ПРОЧНОСТЬ

Расчет зуба на прочность предусматривает установление его размеров в поперечном сечении. В данном расчете принимаются опасные сечения 1-1 и 2-2. Изгибающий момент в сечении I - I рассчитывается, но формуле:

Момент сопротивления сечения:

Геометрические размеры принимаются конструктивно в процессе предыдущих расчетов. Нормальное напряжение от изгиба при принятой характеристике сечения:

Материал стойки зуба выбирается из (табл.) Допускаемое напряжение равно:

Материал и геометрические параметры выбраны верно, если нормальное напряжение в расчетном сечении меньше допускаемого. В противном случае необходимо изменить геометрию стойки или выбрать другую марку стали. В сечении II-II необходимо принять размеры B, Н, и угол a между горизонтально плоскостью и осью наконечника (при γ=40° α=22) Wy_II-_II=BH²/6, площадь сечения F. В сечении II-II действуют изгибающий момент в плоскости XOZ и сжимающая сила N_II-_II. Изгибающий момент в сечении определяется по формуле:

Сжимающая сила:

Общее напряжение в сечении II-II составит:

Если полученное значение общего напряжения в сечении меньше пли равно допускаемого (30), то размеры сечения подобраны верно.

7. РАСЧЕТ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ РЫХЛИТЕЛИТЕЛЯ

Эксплуатационную производительность рыхлителя определяют по формуле:

где  - скорость рабочего хода, км/ч;

 - глубина рыхления, м;

 - длина рабочего хода в одну сторону, м;

 - коэффициент использования рабочего времени;

 - время одного разворота в конце участка, с учетом выглубления зубьев;

 - ширина захвата при рыхлении.

Ширина захвата при рыхлении определяется по формуле:

где  - коэффициент перекрытия;

 - ширина зуба; Z - количество зубьев;

 - угол скола по вертикали;