Машины для земляных работ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Определение основных параметров машин ударног о действия для разрушения мерзлого грунта

2. Определение основных параметров виброплит для уплотнения грунта

3. Расчет и подбор основных параметров станков ударно-канатного бурения

1. Определение основных параметров машин ударного действия для разрушения мерзлых грунтов

Исходные данные для данного примера: грунт - плотный суглинок с температурой -6 0С и влажностью 17% с числом С=180-200. Установка смонтирована на тракторе Т-100 МГП, масса которого 15080кг и мощность базового двигателя 79,38 кВт (108 л.с.) Масса навесного оборудования, проектируемого для тракторов, определяется из условия допустимой нагрузки на ходовое оборудование базовой машины, кг: /1/

G _Н.О=(0,8 - 1,0)G_Б.М

где GБ.М-масса базовой машины, кг: G_Н.О=0,80 х 15080 = 112064 кг

Масса металлоконструкций, включая массы привода подъёмного механизма бойка (G1) и рабочего оборудования в целом, кг:

G М.К=(0,3-0,4)GН.О

GМ.К=0,3 х 12064 = 3619,2кг

Масса рабочего оборудования (бойка, направляющих и клина), кг:

G Р.О=(0,6-0,7)GМ.К

G Р.О=0,6 х 3619,2 = 2171,52кг

Согласно рекомендаций профессора А.Н. Зеленина /2/ и по подобию с существующими машинами, принимаем высоту сбрасывания Н=3,8 м. При i =G1 / G2=1,9 (где G1-масса бойка, G2-масса клина); i-принимается от 1 до 2,5.

Рост энергии удара достигается или увеличением высоты сбрасывания бойка (Н) или увеличением К.П.Д соударения, который зависит от отношения массы бойка к массе клина ( i = G1/G2; в нашем случае i = 1,9). Коэффициент полезного действия при соударении бойка с клином определяется по формуле:

з =0,23 + 0,121 i - 0,0053 i²

з=0,23 +(0,121 х 1,9) - (0,0053 х 1,92)=0,23+0,2299-0,0191=0,44

Поскольку массу рабочего оборудования для конкретно проектируемого сменного оборудования можно принять постоянной, т.е GР.О=G1 + G2 = Соnst, то выражая массы бойка и клина через GР.О, имеем:

G₁=(G_Р.Ох i ) / (i + 1) и G₂=G_Р / (i + 1)

G₁ = (2171,52х1,9)/(1,9+1)=1422,72кг;

G₂ =(2171,52)/(1,9+1)=748,8 кг.

Тогда, энергия падающего бойка будет определятся по формуле, кДж:

А_П =[(G_Р.О х i ) / (I + i)]х Н

А_П =[(2171,52 х 1,9 ) / (1,9 + 1)]х3,8 = 5406,336кгм = 53,04кДж

Частота ударов в секунду определяется по формуле:

n = 1 / Т

где Т - время одного удара, с

Т = (Н / v_Б)+v(Н2/ g )+ t

где v_Б - скорость подъёма бойка, м/с (по подобию с существующими установками принимаем v_Б=0,8 м/с);

t - время соударения и переключения привода подъема, (v_Б=0,5-1,0 с);

Т =, (3,8 / 0,8)+v(2х3,8/ 9,81 )+ 0,5=6,3с

n = 1 /6,13 = 0,163 уд/с.

Производительность, без учета времени на перемещение, определяется по формуле, м³/с:

П₁ = (А_П х n х k_В) / Е

где k_В - коэффициент использования установки во времени, (k_В=0,85);

Е - энергоемкость процесса разрушения, кДж/м³

Е = 10,6 х А х n² - 208 х А х n +1340

Е=10,6 х 53,04 - 208 х 53,04 + 1340 = 20128,04кДж/м³.

П1=(53,04 х n0,163х 0,85) / 20128,04=0,00036м³/с=1,3м³ч

Так как, необходимо после каждого скола кусков поднимать рабочее оборудование и перемещаться на новую позицию, то производительность установки определяется по формуле, м³/ч:

П = П₁ / (t_П + t_ПЕР) =,000036/ (45+3)= 0,0000075м³/с = 0,027 м₃/ч (11)

где t_П - время подъёма рабочего оборудования, (2-3 с);

t _ПЕР- время на перемещение установки, (40-45 с).

Мощность двигателя, затрачиваемая на подъём бойка, кВт:

N _П.Б = (G₁ х v_Б х k_Д) / 1000 з_М

где v_Б - скорость подъёма бойка, (v_Б=0,8 м/с);

G ₁ - сила тяжести бойка, (G₁=14227,2 Н);

k _Д - коэффициент динамичности, (k_Д=1,5 - 1,8);

з_М - К.П.Д привода, (зМ=0,85).

N_П.Б = (14227,2 х 0,8 х1,8 ) /( 1000х0,85 )=24,1 кВт

Мощность двигателя механизма подъёма рабочего оборудования для его перестановки в новое исходное положение определяется по формуле, кВт:

N_П.Р.О = (1,75х21715,2х0,35)/(1000х0,85)=15,65кВт

грунт машина ударный виброплита

2. Определение основных параметров выброплит для уплотнения грунта

Спроектируем плиту массой G=300 кг, с числом оборотов дебалансных валов, за которое происходит одно колебание, равным n₁ =2 (обычно n1=1, 2 или 3). Уплотняются пески оптимальной влажности.

Масса виброплиты G и опорная площадь связаны зависимостью: q = F G

где q - удельное статическое давление, кг/м3, (таблица 2)

Из соотношения имеем: F = q/G =300/600 =0,5 м²

Размер основания виброплиты в направлении движения, м;

С = vt /м

t = k / n

T = (2 10³) / 90 = 22,26 с

Тогда С =(0,15 х 22,2) / 2 = 1,665 м

По опытным данным длина основания виброплиты составляет (1 - 1,15) её ширины (В):

В = F/ С= 0,5/ 1,665= 0,3м.

Q = 0,55G + Gх v(1+(3,14х2)² )=2072,7кг

Движение виброплиты возможно, когда возмущающая сила (Q) превышает статическую нагрузку (Р) и собственную массу, то есть соблюдается условие:

(Р +G)/Q > 1/(v1+(3,14х₁)²)

(165 +300)/1907,7 > 1/(v1+(3,14х₁)²)

0,22>0,16

Суммарное сопротивление движению виброплиты, Н:

УW = W₁ + W₂ + W₃ + W₄

где W ₁ - сопротивление передвижению виброплиты по поверхности грунта, Н.

W₁ = µ₁ х G

Здесь µ1 - коэффициент трения плиты о грунт, (при уплотнении грунта обычно µ1=0,6 - 0,7).

W₁ = 0,65 х 10 х 300 = 1950 Н (195 кг);

W₂ - сопротивление на преодоление подъёма уплотняемой поверхности,

Н:

W₂ = i х G

где i- уклон поверхности грунта, (i = 0,01 - 0,25);

W₂ = 0,01 х 10 х 300 = 30 Н (3 кг);

W₃ - сопротивление призмы волочения уплотняемого грунта перед виброплитой, Н:

W₃ = µ₂ х µ₃ х G₁ (24)

G₁ = C х h х l х ? х g (25)

G₁ = 0,9 х 0,1 х 0,1 х 1800 х 9,81 = 158,92 Н

W₃ = 0,7х0,4х158,9=44,5 Н

W₄ - сопротивление от преодоления сил инерции, Н:

W₄ = Gхv/gхt

W₄ =,300х10х0,15/9,81х1,5=101,9 Н (10,2 кг)

УW = 1950 + 30 + 44,5 + 101,9 = 2126,44 Н

Мощность, затрачиваемая на перемещение виброплиты, кВт:

N_П =( У Wхv )/(1000 х з) =( 2126,4х0,15 )/(1000 х 0,85)=0,37 кВт

N = 9856,5х2/1000=19,71кВт

Производительность вибрационной плиты определяется по формуле, м³/ч:

П = (( В - 0,2)х v х h х k_В )/m=(( 0,3 - 0,2)х 540 х 0,01 х 0,8 )/2=0,216 м³/ч

3. Расчет и подбор основных параметров станков ударно-канатного бурения

Требуется рассчитать и подобрать мощность привода и производительность станка ударно-канатного бурения по следующим исходным данным: масса бурового снаряда m=600 кг, высота сбрасывания снаряда Н=1,5 м, частота ударов n=0,5 с-1, диаметр скважины d=0,3 м.

Мощность привода станка ударно-канатного бурения определяется исходя из работы, затрачиваемой на подъём бурового снаряда, кВт:

N_П = (k_З х Q х Н х n) / 2000з= (2 х 5886х 1,5 х 0,5) / (2000х0,85)=10,2 кВт

Q = m х g = 600х9,81 = 5886

N_В._М = Sхv/з =50х0,/0,85=1,76 кВт

Производительность станка ударно-канатного бурения определяется по формуле, метров/смену:

П₁ = 60 х v х Т х k_В=60х0,09х6 х0,65=21,06м/смену

Возможен второй вариант определения производительности, м3/ч:

П₂ = 60 х F х v х k_В

24 где F - площадь поперечного сечения скважины, м2,

F = ( рd²) / 4 = (3,14х0,3²) / 4 = 0,07 м²

П₂ = 60х0,07х0,09х0,65 = 0,24м³/ч

Размещено на Allbest.ru