Дорожные машины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Назначение, технические характеристики машины

2. Тяговые расчёты

3. Определение производительности машины

4. Силовой расчёт бульдозера

5. Силовой расчёт рыхлителя

Литература

1. Назначение, технические характеристики машины

Рыхлители применяют для послойного рыхления плотных, мёрзлых грунтов, грунтов пронизанных коржевыми системами, а также для грунтов с включёнными в них крупными камнями.

Они взламывают дорожные покрытия при ремонте и реконструкции дорог. Рыхлители обычно используют в комплекте с бульдозерами, скреперами, погрузчиками, экскаваторами; при разработке тяжёлых грунтов рыхлители в 3-5 раз увеличивают производительность этих машин.

В настоящее время широко распространены навесные рыхлители с рабочими органами с траекторно - последовательным расположением рыхлящих зубьев ступенчатого типа.

Проведённые эксплуатационные испытания рабочего органа рыхлителя с последовательным расположением рыхлящих зубьев показали, что он более эффективен, чем рабочий орган с одной стойкой (традиционный). Повысилась эксплуатационная производительность на 22-24%.

На основании проведённых эксплуатационных сравнительных испытаний рыхлителей новой и традиционной конструкции можно утверждать, что рыхлитель с последовательным расположением рыхлящих зубьев по сравнению с традиционным однозубым рыхлителем обладает улучшенными технико-экологическими показателями.

Энергоёмкость процесса рыхлителя новой конструкции на 20-24% меньше, чем рыхлителя традиционного типа.

Характеристика тягача Т-130Г

Масса, кг	14500
Габаритные размеры, м Длина Ширина Высота	4,39 2,47 2,76
Мощность двигателя, кВт	118
Диапазоны скоростей, м/с Вперед Назад	0,9-2,2 0,9-1,5

Характеристика рыхлителя с последовательным расположением зубьев

Максимальное заглубление зубьев, см	100
Глубина рыхления, м	0,5
Ширина рыхления, м	0,1
Расстояние между стенками, м По вертикали По горизонтали	0,2 0,44
Ширина наконечника зуба, мм	75
Пол рыхления при наибольшем заглублении, град	45
Масса, кг	17910
Габаритные размеры, м Длина Ширина Высота	6,82 3,280 2,76

Характеристика бульдозерного оборудования ДЗ-110

Длина отвала, м	3,2
Высота отвала, м	1,2
Угол установки отвала в плане, град	90
Угол резания, град	50
Масса бульдозерного оборудования, кг	2210

2. Тяговые расчёты

Для выполнения дорожной машиной заданных функций обеспечиваемое силовой установкой тяговое усилие Pm ? Wc. Тяговое усилие можно определить исходя из выражения

N = *10??,

где N - мощность силового оборудования, кВт;

Pm - тяговое усилие дорожной машины, Н;

V - скорость перемещения дорожной машины при выполнении рассматриваемых видов работ, м/с.

С учётом буксования

Pm = *10? , Н

где - КПД механической трансмиссии, 0,75….0,9;

- коэффициент буксования, для гусеничных тракторов 0,07.

Pm = *10? = 67,7 кН

Суммарные силы сопротивления

Wc = W₁+W₂+W₃+W₄

где W?, W₂, W₃, W₄ - силы сопротивления соответственно резанию, перемещению грунта вверх по отвалу, перемещению призмы волочения, перемещению самой машины.

Сопротивление грунта резанию W1 определяют по формуле

W? = K*b*h*sin ?, Н

где К - удельное сопротивление резанию, Н/м;

b и h - ширина и глубина рыхления, м;

? - угол захвата, град.

W? = 50000*0,1*0,5*sin45? = 1,7 кН

Сопротивление от перемещения грунта вверх по отвалу

W₂ = 9,81Gпр cos?? sin ?, Н

где Gпр - масса грунта в призме волочения;

- угол резания, град; ? - коэффициент перемещения грунта по металлу (песок 0,35).

Gпр = , кг

где b - ширина призмы (длина отвала), м;

Н - высота призмы (высота отвала), м;

- объёмная масса грунта (1400…1600) кг/м?;

- угол естественного откоса (30?);

Кпр - коэффициент призмы, зависит от вида грунта и соотношения Н/в;

Кпр = 1,5

Gпр = = 3,09 m

W₂ = 9,81*3090*cos?50*sin45?*0.35=3,1 кН

Сопротивление перемещению призмы волочения

W₃ = 9,81* Gпр ( 2 ± i ) , Н

где ₂ - коэффициент трения грунта по грунту (0,7) ; i - уклон местности (0).

W₃ = 9.81*3090*(0,7 ± 0) = 21,2 кН

Сопротивление перемещению самой дорожной машины

W₄ = 9,81*Gдм ( ± i ) , Н

где Gдм - масса дорожной машины, кг;

- удельное сопротивление перемещению дорожной машины (0,08)

W? = 9,81*20120*(0,08 ± 0) = 15,8 кН

Wc = 1,7+3,1+ 21,2+ 15,8 = 41,8 кН

Pm > Wc

В качестве условия реализации усилия сцепное усилие Pсц должно быть больше Pm, Pсц ? Pm.

Сцепное усилие определяется :

Pсц = 9,81*Gсц*?сц, Н

где Gсц - сцепная масса машины, кг; ?сц - коэффициент сцепления ведущих колес с поверхностью качения (0,7)

Pсц = 9,81*20120*0,7 = 138,2 кН

Pсц > Pm

Необходимая мощность для преодоления всех сил сопротивлений

Nwc = 10??, кВт

Nwc = 10?? = 78,4 кВт

N > Nwc, следовательно дорожная машина преодолевает все силы сопротивления.

3. Определение производительности машины

Эксплуатационная производительность бульдозера

Пэ = , м?/r

где - объём призмы волочения, м? ; в = 0,9 ; - коэффициент потерь грунта при перемещении ; = 1-0,005 ?n ; ?n - расстояние перемещения грунта , м (50 м); - коэффициент уклона местности (1) ; - коэффициент разрыхления грунта, = 1,1 ; Тц - продолжительность цикла, с.

Тц = + 2tn + to + tc

где - длина пути резания, м (10) ; - скорость при копании, м/с (0,5) ; - скорость при перемещении грунта , м/с (1) ; - скорость холостого хода ( 2 м/с) ; tn - время на разворот, с ( 10 с ) ; to - время на отпускание отвала, с ( 1с ); tc - время на переключение передач, с ( 4с ).

q =

где Н - высота отвала, м; L - длина отвала, м; - угол естественного откоса, град.

q = = 4 м?

Тц = + 2*10 + 1+ 4 = 125 с

Пэ = = 71 м?/r

Производительность бульдозера на планированных работах

Пэ = , м?/r

где - длина планируемого участка, м (50); ? - угол захвата, град (30?);

0,5 - величина перекрытия проходов, м; - число проходов по одному месту (1); V - рабочая скорость движения бульдозера, м/с (1 м/с).

Пэ = = 2970 м?/r

Производительность рыхлителя

П = , м?/r

где b - ширина рыхления, м; h - глубина рыхления, м; L - длина планируемого участка, м; Кв = 0,9 ; V - рабочая скорость рыхления, м/с (2,6)

П = = 280 м?/r

4. Силовой расчёт бульдозера

Сцепной вес бульдозера

Gсц = 1,2Gm = 1,2*16530 = 19836 кг

Наибольшее тяговое усилие по сцеплению

Тсц = Gсц*? = 19836*0,7 = 13885 кг*с,

где ? = 0,7 - коэффициент сцепления

Наибольшее тяговое усилие по двигателю

Pm = 67700 Н

Величины вертикальной и горизонтальной составляющих сил сопротивления на отвале

Wp = hx ? 0,7*Тсц ? 0,7*13885 ? 9720 кг*с

Rz ? hx*tg17? ? 9720*0.3 ? 2916 кг*с

Высота линии действия hz над опорной поверхностью

h = 0.17*Hотв = 0,17*1,2 = 0,2 м

Координаты центра давления машины

X =

X = = 1.93 м

а) В процессе заглубления трактор вывешивается на отвале ( реакция в точке В = 0)

Rz = G?* = 16.93*10?* = 4463 кг*с

Суммарная жёсткость препятствия и навесного оборудования (С) определяется по формуле, при С₂ = 15000 кгс/см, С₁ = 850 кгс/см

С = = = 800 кгс/см

Рабочая скорость движения V = 1.5 км/r = 0,4 м/с

Реакция hx равна

R_x = ( Gсц - Rz )*? + V*

R_x = ( 18000-4463 )*0,7+40 = 14,32*10? кгс

б) В процессе выглубления отвала в движении трактор вывешивается на отвале (реакция в точке А = 0)

Реакция R_z равна

R_z = Gm* = 16530* = 9918 кгс

Реакция R_x равна

R_x = T_c + V* = 13885+40 = 18972 кгс

в) На той же рабочей скорости V = 0,4 м/с бульдозер внезапно упёрся в жесткое препятствие, гусеницы забуксовали. Препятствие - кирпичный фундамент, коэффициент жёсткости С₁ = 18150 кгс/см.

Суммарная жёсткость

С = = 8250 кгс/см

Реакция Rx равна

Rx = Tc+V* = 13885+40* = 30222 кгс

Реакция Rz = 0

Два первых случая можно отнести к действию постоянных и случайных нагрузок, третий - к действию аварийных.

5. Силовой расчёт рыхлителя

рыхлитель бульдозерный тяговой

В процессе работы на зуб рыхлителя действуют следующие нагрузки:

горизонтальная составляющая сопротивления грунта Rx

R_x = Tн*Kт*Кд = 67700*0,8*2,5 = 135,4 кН

где Кт - коэффициент использования тягового усилия; Кд - коэффициент динамичности.

вертикальная составляющая R_z, действующая вверх или вниз (заглубление или выглубление), определяемая с учётом Кд = 1,5;

боковая составляющая, равная

Ry = 0.4*Tн*Кт = 0,4*67700*0,8 = 21,7 кН

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

Gб = 21,7 кН - вес бульдозера; Gтр = 142,2 - вес трактора; Gр = 33,4 кН - вес рыхлителя.

? Ма = 0, по этому соотношению

Rz =

Rz = = 71,7 к

С учётом коэффициента динамичности hz = 71,7*1,5 = 107,6 кН. Определим усилие выглубления рыхлителя R'z (рис).

По уравнению ? Мb = 0 находим

R'z =

R'z =

R'z = 126 кН

С учётом коэффициента динамичности R'z = 126*1,5 = 189 кН

Определим опорные реакции в шарнирах рыхления зуба (рис). Принимаем, что нагрузки приложены на конце зуба , на центральный зуб при максимальной глубине рыхления действуют максимальные величины hx, Ry и половина от максимального значения R'z.

Сила 0,5 Rz воспринимается опорой B, что обеспечено посадкой пальца в отверстии. В плотности xoz ? Мb = 0, тогда

Аx =

Аx = = 1047 Н

Так как ? Ма = 0, то

Bx =

Bx =

Bx = 792 Н

В плоскости YOZ ? Мb = 0, тогда

Ay = = = 72.9 кН

? у = 0, отсюда By = Ay - Ry = 72.9-21.7 = 51.2 кН

Расчёт зубьев. На центральный зуб при максимальной глубине рыхления действуют максимальные величины Rx, Ry (см. рис) и половина от максимального значения Rz'. Rz' учитывается не полностью в связи с тем, что при значении вертикальных нагрузок на зуб, близких и максимальным, значительно уменьшаются тяговосцепные качества базового трактора.

Геометрическая характеристика сечения I-I

Wy = (1*) = 4000 см?

Wx = = 667 см?

Изгибающий момент в сечении в плоскости zox равен:

кгс/см²

кгс/см²

Изгибающий момент в плоскости yoz

кг/см

кгс/см²

кгс/см²

Зубья изготавливаются из марганцовомолибденовой стали с пределом прочности порядка 14000 - 18000 кгс/см².

Рассмотрим сечение II-II

Моменты сопротивления определяются

см³

см³

Площадь сечения

см³

Изгибающий момент в плоскости xoz

кгсм

Изгибающий момент в плоскости yoz

= 2*2212(41+44)= 376040 кгс*см

Сжигающая нагрузка

кг*с

Напряжения в сечении II-II определится по формуле:

кгс/см²

Прочность зубьев обеспечивается.

Литература

1. Люосев В.Д. Дорожные машины: Методические указания. - Ухта : УГТУ, 2003.- 67с.; ил.

2. Абрамов А.Н. Курсовое и дипломное проектирование по дорожно-строительным машинам. М., «Высшая школа», 1972, 120с.

3. Ионов Б.Д. Дорожно-строительные машины. М., «Лесная промышленность», 1971, 240с.

4. Хархута Н.Я. и др. Дорожные машины. Теория, конструирования, расчет. Л., «Машиностроение», 1976, 472с.

5. Журнал «Строительные и дорожные машины», № 2, 1989г.

Размещено на Allbest.ru