СЫКТЫВКАР 2014

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

 

 

Вариант	Базовая машина тягач	Дорожная машина	Рабочий орган
	ДЗ-31-1 ДизельАМ-41	Автогрейдер	Отвал для вырезания стружки f=0.20м2

Исходные данные:

 

Привод к рабочему органу	Условия работы машины
Число ударовС	Глубина резания грунта h см	Дальность перемещения грунта1пм	Длина участка L,высота насыпи H,ширина насыпи земполотна B м
Гидравли-ческий	Сумма двух последних цифр зачетки при С=13		Профилиро-вание	L=500 H=8.5 B=0.7

 

Показатели	Ед.измерения	Марка трактора и двигателя
Дизель АМ-41
Масса	Кг.
Габаритные размеры
длина	м	7,1
ширина	››	2,25
высота	››	2,95
Рекомендуемая масса навес.оборуд.	%	18÷23
Номиналь.мощьность	кВт
Скорость перемещения машины	м/c
При резании и перемещении грунта	››	1,03-8,45
при заднем ходе	››	0,89
на холостом ходу	››	-

Автогрейдер ДЗ-31-1:

 

 

 

1 — рама; 2 — силовая установка; 3 — капот; 4 — тормозок; 5 — задний мост; 6, 7 — Карданные валы; 8 — коробка передач; 9 — кабина; 10 — тяговая рама с поворотным кругом и отвалом; 11 — рулевой привод; 12 — передний мост; 13 — кирковщик

 

Задание:

1. Рассчитать и обосновать выбор основных параметров машины и её рабочего органа.

2. Определить суммарные сопротивления, возникшие при копании грунта и сравнить с номинальным тяговым усилием. При необеспеченности последнего необходимо определить оптимальную глубину резания.

3. Составить кинематическую схему привода к рабочему органу и привести её основные характеристики.

4. Определить эксплуатационную производительность машины за смену с пояснением технологии работ, выполняемых данной машиной.

4.1. Приступая к решению первой задачи, необходимо дать краткое пояснение, какая дорожная машина задана, где она применяется и к какой группе по классификации она относится. Затем составить характеристику базовой машины или тягача.

 

 

Определение параметров Автогрейдера ДЗ-31-1.

 

 

1.Масса навешиваемого на базовую машину рабочего оборудования определяется по зависимости: при навешивании одного агрегата.

 

G₀=(0.18-0.23)*G_T=0.18*11500=2.07т

 

Где:

G₀ - масса рабочего оборудования

G_T – масса трактора (базовой машины)

 

2.Сцепная масса машины (масса, приходящая на ведущие колёса) определяется по формуле:

 

G_сц= G_T + G₀=11500+2070=13,57 т.

 

Номинальное тяговое усилие определяется по условиям сцепления ведущих колес базовой машины с опорной поверхностью и проверяется по мощности силовой установки с учетом буксования движителя.

 

3.По условию сцепления значение номинальной силы тяги определяется из выражения:

 

T_сц=1000* G_сц*φ_сц*g=1000*13,57*0,65*9,81=86,53

 

Где:

T_сц –Сила тяги по сцеплению, Н.

φ_сц –коэффициент сцепления ведущих колёс с поверхностью качения(для гусеничных промышленных тракторов 0,8-1,0,колесных 0,65-0,85)

g - ускорение свободного падения(9,81 м/с²)

 

4.Номинальная мощность силы тяги двигателя равна:

 

Т_н = = = 78,79 кН

 

Где:

Тн – касательная сила тяги, Н

эффективная мощность, кВт

- КПД трансмиссии,

V - Скорость движения машины при резании грунта, м/c

коэффициент буксования (для гусеничных тракторов , для колесных )

Проверка буксования:

 

T_сц =86,53кН Тн = 78,79

т.к T_сц Тн, условие выполняется, машина не будет буксовать.

 

Классификация автогрейдеров:

 

1.По мощности двигателя.

тип	л.с
Лёгкий	До 63
Средний
Тяжелый
Особо тяжелый	250 и более

 

 

2.По весу:

Класс	Вес в т.
	7-9
	10-12
	13-15
	17-19
	21-23

 

 

1. Основные параметры автогрейдеров по отечественным и зарубежным данным.

Параметры	Мощность в л.с
70-80	100-125	150 и более
Параметры отвала в мм:
длина	3050-3400	3660-3700	3660-4270
толщина			19-25
высота	508-610	572-635	610-762
вес общий в кг.	9779-6969	9666-14658	12267-18092
на переднюю ось	2134-3024	3024-5698	3564-5698
на заднюю ось	4835-6828	5524-8703	8703-12-324
число передач
в пред назад	6-8	6-8	3-8
скорость	2-3	2-4	2-4
в кл/ч:
вперед	1,3-32,7	1,1-38,0	1,5-42,0
назад	2,3-11,3	2,4-20,3	1,5-25,7
размер шин:
передние	75-24	9-24	13-24
	10-24	14-24	16-24
задние	10-24	12-24	13-24
	13-24	14-24	16-24
габаритные размеры:
длина	7142-7714	7320-8705	7995-8705
ширина	2180-2364	2332-2592	2338-2592
высота без (кабин)	2160-2351	2351-2993	2351-2993

 

 

Основные размеры отвалов:

 

Тип автогрейдера	Примерная длина отвала l:	Высота отвала в мм:
Особо тяжелые	3600-4300	600-700
Тяжелые	3400-3700	500-600
средний	3000-3400

 

 

 

 

Схема отвала автогрейдера.

где — угол резания, который в зависимости от выполняемых автогрей­дером работ меняется в пределах 30—80°. В данном случае он может быть принят равным 30—45°, отвалы автогрейдеров изготовляются с постоян­ным радиусом кривизны r,который определяется по следую­щей формуле:

При таком радиусе кривизны исключается пересыпание грунта через край отвала и обеспечивается формирование призмы грунта перед ним. Изменение угла резания производится вручную через интервалы, при­мерно равные 5°. Угол опрокидывания составляет 65—70°. Должно иметь место следующее равенство:

1. Общий вес автогрейдера G связана со сцепным весом следующим соотношением:

G_сц=𝛙*G (1)

𝛙-коэффициент определяемый колесной формулой(𝛙=0,70-0,75 для формулы 1 х 2 х 3 и 1 х 1 х 2; 𝛙=1,0 для формулы

3 х 3 х 3 и 2 х 2 х 2).

 

2. Сцепной вес автогрейдера определяется тяговое усилие на ведущих колесах.

P= G_сц*φ=52*0,8=41,6 кН (2)

φ- коэффициент использования сцепного веса.

Коэффициент использования сцепного веса - величина переменная и зависит в основном от коэффициента буксования ведущих колес.

Существует коэффициент использования сцепного веса φ_{сц ,}при котором мощность развиваемая автогрейдером на отвале, имеет максимальное значение, а буксование δ=18÷22%

Величина φ_сц в естественных условиях работы автогрейдера колеблится в пределах 0,45-0,55.

 

P_сц=𝛙* φ_сц G=1*0,45*52=23,4 кН

 

4. Оптимальное сечение стружки, разрабатываемой автогрейдером за один проход,

F= 𝛙 *φ_сц* G/k=1*0,45*52/20000=1.17

Где k–расчетный коэфициент сопротивления грунта копанию, учитывающий как резание так и перемещения грунта (k=20000÷24000 кГ/м²)

 

5.Если для выполнения данной работы необходимо вырезать грунт сечением S м².то количество проходов по резанию n определяют из выражения:

 

n = mSk/ 𝛙* φ_сц* G=1.25 (5)

 

где m = 1,25÷1,35 – коэффициент, учитывающий неравномерность сечения стружки при последовательных проходах, и возможное уменьшение сцепного веса из-за реакции грунта.

 

6.Из формулы (5) определяется вес автогрейдера

G=mSk/ 𝛙 φ_сц n

 

7.При одновременном резании и перемещении высоту ножа определяются по формуле:

 

H= +h

где L – длина ножа; α – угол установки отвала в плане при одновременном резании и перемещении; h – глубина резания; -коэффициент заполнения отвала.

Значение коэффициента заполнения отвала(суглинок II категории с числом ударов ударника ДорНИИ 4-8 при влажности 8-12%)

 

 

8.Сопротивление от перемещения призмы волочения грунта перед отвалом:

W3=G_пр*ƒ2*sinφ=1633*0.8*sin30˚=653 Н

где ƒ2- коэффициент трения грунта о грунт, который может быть принят в пределах 0,8-1,0.

 

Сопротивление от перемещения грунта вверх по отвалу,расчитывается по формуле:

W_a= G_пр* ƒ1*cos²δ*sinφ=1633*0.5*cos²30˚=126 Н

 

G_пр – сила тяжести грунта в призме волочения.

ƒ1 – коэффициент трения грунта о сталь, который равен 0,5-0,6.

δ – угол резания.

 

Сила тяжести призмы вычисляется по формуле:

 

G_пр= V_пр*δ_о*g = 0,119*1400*9,8= 1633 Н

 

V_пр – объем призмы волочения.

δ_о – объемная масса грунта которая может быть принята 1400-1500 кг/м³.

g – ускорение силы тяжести.

 

Объем призмы волочения может быть найден в предположении, грунт перед отвалом располагается в виде призмы высотой H, длиной L с углом φ, равным углу естественного откоса. Но такое предположение не точное, поэтому в формулу нужно добавить поправочный коэффициент k_пр, И тогда объем призмы находим по формуле:

 

V_пр= k_пр= * 1,3 = 0,119 м³

H/L	kпр
связных	несвязхных
0,15	1,3	0,9
0,30	1,3	0,8
0,40	1,2	0,7

Опытными способами установлено,что от вида грунта и отношения H/L,коэффициент k_пр имеет следующие значения, которые приведены в таблице отношений высоты призмы к ее длине.

 

 

Перемещение грунта вдоль отвала может быть найдено по формуле:

W_о= G_пр * ƒ1*ƒ2*cosφ = 1633*0,5*0,8*cos30˚=101 Н

9. Производительность автогрейдеров определяется по формуле:

 

П = = + 2*0,008*9=

101(м³/см)

 

Где:

L – длина участника в м.

F – площадь сечения насыпи в м².

K_в – коэффициент использования рабочего времени (0,8-0,9).

n_к – число проходов при копании грунта.

n_n – то же для перемещения грунта.

n_o – число отдельных проходов автогрейдера.

V₁ – скорость движения автогрейдера при зарезании в км/ч;(1,3-32,7).

V_n - скорость перемещения автогрейдера при перемещении грунта.

V_o - скорость перемещения автогрейдера при отделочных проходах.

t – время на развороты автогрейдера в час (0,08-0,1)

 

Число проходов при копании вычисляется по формуле:

 

n_к = ;

 

где:

– коэффициент перекрытия проходов при копании,равный 1,7.

– сечение стружки в плотном теле.

 

Число проходов по перемещению вычисляется по формуле:

 

n_n = n_з Kпп:

где:

- средняя длина перемещения грунта в м.

Kпп – коэффициент перекрытия при перемещении,равный 1,15.

- величина перемещения грунта за один проход.

При высоте насыпи более 0,75 м количество проходов для перемещения увеличивается до 20%.