Расчет рабочего оборудования

Расчет рабочего оборудования

Спроектируем рабочее оборудование навесного рыхлителя плотных грунтов на промышленном образце трактора Т-100МГП.

Исходные данные:

- номинальное тяговое усилие трактора ;

- наибольшая глубина рыхления 1м;

- количество зубьев 1 шт.;

- рабочая скорость 2,38 км/ч;

- управление гидравлическое.

Разработаем раму и механизмы ее управления.

Подвеску рамы выбираем трехшарнирную (трехточечную) ввиду ее простоты конструкции. Раму конструируем для установки на ней от одного до трех зубьев. Для укрепления зуба под нужным углом к плоскости рамы, в зависимости от глубины рыхления, предусматриваем переустановку пальца в отверстиях. Рама, из листовой стали =20 мм, имеет проушины для соединения с трактором, гидроцилиндрами управления и для крепления зубьев. Для жесткости между проушинами приваривают трубы диаметром 300 мм. К раме трактора прикрепляют два кронштейна, к которым шарнирно присоединяются гидроцилиндры.

В процессе работы на зуб рыхлителя (без толкача) действуют следующие нагрузки:

горизонтальная составляющая сопротивления грунта

;

где - коэффициент использования тягового усилия;

- коэффициент динамичности;

вертикальная составляющая , действующая вверх или вниз (заглубление или выглубление), определяемая с учетом ;

боковая составляющая, равна

или с учетом

.

Усилие заглубления (рис.1) определим из условия вывешивания задней части трактора на зубе рыхлителя:

– вес бульдозера; – вес трактора;

– вес рыхлителя.

 

Рисунок 1- Схема заглубления рыхлителя

, по этому соотношению

С учетом коэффициента динамичности

Определим усилие выглубления рыхлителя (рис. 2).

 

Рисунок 2- Схема выглубления рыхлителя

По уравнению находим

с учетом коэффициента динамичности

Определим опорные реакции в шарнирах крепления зуба (рис. 3). Принимаем, что нагрузки приложены в конце зуба; на центральный зуб при максимальной глубине рыхления действуют максимальные величины , и половина от максимального значения .Сила воспринимается опорой В, что обеспечено посадкой пальца в отверстие.

 

Рисунок 3- Расчетная схема зуба рыхлителя

В плоскости XOZ , тогда

Так как , то

В плоскости YOZ , тогда

∑ Y=0, отсюда

.

Определим состав грунта Песок 70%, Пыль 20% Глина 10%

 

 

3.Расчет бульдозера

Задание

 

№ ва­рианта	Марка буль­дозера	Расстояние пе­ремещения грунта, м	Группа грунта	Уклон участка, X	Толщина срезаемой стружки, м
	ДЗ-53		I		0.3

 

 

3.1.Тягово-эксплуатационный расчет бульдозера

 

1. Определяем сопротивление грунта резанию по формуле

W1=k x b x h x sinα (2.1)

где к -удельное сопротивление грунта резанию, к=20кН/м²;

b- ширина вырезаемой стружки, b=3.2м;

h – ширина срезаемой стружки, h=0.3м

α - угол установки отвала,.

W1=20x3.2x0.3x1=19.2 кН

2.Сопртивление от перемещения грунта вверх по отвалу

(2.2)

где т_пр - масса грунта в призме волочения, кг;

f— коэффициент трения грунта по металлу 0,73 (таблица А. 4);

δ-угол резания,55 град,;

g - ускорение свободного падения, м/с²

mпр=L(H-h)²хγобхКпр/2Кр=3.2(1.2-0.3)²х1500х1.1/2х0.85=2515

W2=2515х9.8х0.73х0.32х1/1000=5.7 кН

3.Сопротивление от перемещения призмы волочения грунта перед отвалом

W3=mпр x g x (f+i)sinα/1000, (2.3)

f-коэффициент трения грунта

i-уклон

W3=2515x 9.8 x 1.2/1000=2.95кН

4.Сопротивление от перемещения грунта вдоль по отвалу определяется из выражения

(2.4)

W4= 1500 х0.73х0.6х9.8х0/1000=0кН

5. Сопротивление от перемещения самой машины как тележки опре­деляем по формуле

(2.5)

где mбо-масса бульдозера с навесным оборудованием

ω0-коэффициент сопротивления перемещению бульдозера

W5=14020 х9.8 х 0.19/1000=26.1кН

Суммированием отдельных сопротивлений определяем общее со­противление

W=19.2+5.7+2.95+26.1=53.95 кН

Определяем номинальное тяговое усилие по сцеплению и сравниваем со значением, W. Машина будет работать в заданном режиме при условии, что

Тн>W

Где Тн-номинальное тяговое усилие трактора

T_H=m х g х φсц /1000 (2.6)

где m - масса трактора и корчевательного оборудования, кг;

φсц - коэффициент сцепления ходового устройства машины с грунтом 0.8;

g - ускорение свободного падения, м/с².

Тн=14020 х 9.8х0.8/1000=110 кН

Машина будет работать в заданном режиме при условии, что

T_H>W

110>53.95

Работа возможна

6. Определяем потребную мощность двигателя для базового трактора при работе в заданных условиях и принятв режимах

N_n=W х V / η=53.95 х 0.67/0.8=45.2 кВт

где v - скорость движения машины на 1 первой передаче, м/с.

7. Определяем коэффициент использования мощности двигателя по формуле

K_и=(N_n/N_б)100%_: (2.7)

где Nб-мощность двигателя машины, кВт

Ки=45.2/79=0.57

 

2.2.Расчет производительности бульдозера

 

П = ТхVхКв /(Тц), (2.8)

 

где V – объем грунта в разрыхленном состоянии (объем призмы волочения), находящийся перед отвалом в конце транспортирования, м3;

Тц – продолжительность цикла, с;

kв – коэффициент использования бульдозера во времени (kв =0,85);

 

Объем призмы волочения (м3):

 

V = BH² х 0.6, (2.9)

 

где В и Н – ширина и высота отвала, м;

kр – коэффициент призмы, установленный экспериментально и зависящий от свойств грунта и соотношения размеров отвала

V=3.2х1.2² х0.6=2.76м³

Продолжительность цикла (с):

tц = lр/uр + lп/uп + lо/uо + ntc + tо + n^Itn, (2.10)

 

где lр, lп, lо – длины пути резания, перемещения, укладки грунта и обратного хода бульдозера, м.;

uр, uп, uо – скорости движения бульдозера на соответствующих участках пути, м/с;

tc – время на переключение передач (tc»4 с);

tо – время опускания и подъема отвала (tо»3 с);

tп – время разворота бульдозера на 180° (tп»10 с);

nп, nо, nпов – соответственно количество переключений передач, подъемов и опусканий отвала и разворотов бульдозера на 180°.

Tц=10/0.88+70/1.25+80/2.01+3х4+3+1х10=132.2 с

Для определения коэффициента призмы находим отношение Н/В = 0,88/2,56 = 0,34;

Производительность

П = 28800х2.76х0.85 /132.2=511 м³/см

Вывод: После произведенных расчетов можно сделать вывод что при данных условиях работы бульдозер работать может. Произведенны расчеты основных тягово-динамических показателей представленного бульдозера. Определенна производительность при данных условиях работы которая равна 511 м³/см.

Литература

 

1. Носенко А.С., Каргин Р.В. «Сервис транспортных и технологических машин» «Учебное пособие» - 2003 г., - 565 с.

2. Абрамов Н.Н. «Курсовое и дипломное проектирование по дорожно-строительным машинам», «Высшая школа» – 1972 г., - 119 с.[1]

3. Алексеева Т.В., Артемьев К.А., Бромберт Л.А. «Дорожные машины. Часть I. Машины для земляных работ», «Машиностроение» – 1972 г., - 499 с.[2]

4. Белецкий Б.Ф., Булгакова И.Г. «Строительные машины и оборудование», «Феникс» - 2005, - 606 с.[3]

5. Ляшенко Ю.М. «Методические указания к курсовому проекту по дисциплине: Машины для земляных работ», ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ) – ЮРГТУ, 2010. – 19 с.[5]

6. Ляшенко Ю.М. «Методические указания к выполнению практических занятий и домашнего задания», ШИ (ф) ЮРГТУ (НПИ) – ЮРГТУ, 2010. – 72 с.[6]