4 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ (Бульдозерно-скреперный агрегат с вместимостью ковша 5,5 м. куб)

Перв. примен.2 КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬКонструкторская часть включает в себя основные расчеты, определяющие силовые характеристики машины, ее геометрические параметры, позволяющие произвести выбор основного оборудования.2.1 Общий расчет машиныОбщий расчет производится с целью определения основных геометри-Справ. №ческих параметров машины и рабочего оборудования, а так же рабочих сопротивлений, Возникающих во время копания или рыхления грунта, весовых характеристик и других параметров, позволяющих провести. В дальнейшемпрочностные расчеты и выбор оборудования.Исходные данные для расчетов принимаем ориентировочно.q =5,5 м3 – емкость ковша скрепердозера (принимается из исходных бан-Взам.

инв. №Инв. № дубл.Подпись и датаных к проекту);GТ = 15 тонн – масса базовой машины (принимается ориентировочно);G6 = 3 тонны – масса бульдозерного оборудования, выбирается такая же,как для бульдозера на базе трактора Т-130;Gр = 1 тонн – масса рыхлительного навесного оборудования, котораяпринимается аналогично бульдозерному оборудованию.Gс = 3 тонны – масса скреперного оборудования, которая принимаетсяаналогично бульдозерному оборудованию.Следовательно, общая масса скрепердозера составит:Инв.

№ подл.Подпись и датаG=GT+G6+Gp+Gc(2.1)где GT, G6, Gp, Gc – массы соответственно базовой машины, бульдозерного, рыхлительного и скреперного оборудования.ДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись ДатаЛист27Перв. примен.Тогда:G=15+3+1+3=22 тонныНа основе полученных данных можно определить номинальное тяговоеусилие, которое в предварительных расчетах определяется по формуле:T  G  φсц  g(2.2)где G -общая масса скрепердозера;Справ.

№сц – коэффициент сцепления, который может быть принят равным 0,9;g -ускорение свободного падения, g = 9,81 м/c2. Исходя из этого, тяговоеноминальное усиление составитT  22  0,9  9,81  194 кН2.1.1 Расчет параметров скреперного оборудованияИнв. № подл.Подпись и датаВзам. инв. №Инв.

№ дубл.Подпись и датаОпределим сначала основные параметры скреперного ковша. К основным параметрам следует отнести продольный и поперечный профили ковша,основные геометрические размеры, форму ножа. Ножи скрепера применяютсяпрямые, ступенчатые и с криволинейной режущей кромкой (чаще по дугеокружности).По методике профессора К.А. Артемьева продольный профиль ковша видеальном случае должен соответствовать контуру грунта.В данной работе представлена идеальная форма ковша, которая, исходяиз пропорциональных расчетов, в сравнении со скрепердозером ЗТМ-25,имеет следующую форму, показанную на рис. 2.1 и следующие геометрические параметры- радиус днища ковша, R=2,5 м;- толщина стружки, h.ДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм.

Лист№ докум.Подпись ДатаЛист28Перв. примен.Справ. №Подпись и датаРисунок 2.1 – Продольный профиль ковшаТолщина стружки определяется по формуле:Инв. № дубл.h  (0,058...0,07) q(2.3)где q - емкость ковша, q =5,5 м3.Тогда:Взам. инв. №h  (0,058.. 0,07) 5,5  0,14 мЗная выше рассчитанные и принятые параметры, можно определить со-Инв. № подл.Подпись и датапротивление копанию при работе скреперным оборудованием.ДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись ДатаЛист29Перв. примен.Тяговое усилие, развиваемое двигателем базовой машины, должно бытьдостаточным для определения сопротивлений, возникающих на заключительной стадии наполнения ковша. Наиболее распространенным в настоящеевремя является расчет по методу Е.Р. Петерса.Сопротивление копанию грунта скрепером Wk определяется как суммасопротивлений:Справ.

№Wk =Wp+WH+Wf+WПР(2.4)где Wp – сопротивление резанию, кН;WH – сопротивление наполнению ковша грунтом, кН;Wf – Сопротивление перемещению груженого скрепердозера, кН;WПР – сопротивление перемещению призмы волочения, кН.Сопротивление резанию грунта находим из выражения:Инв. № подл.(2.5)где k – удельное сопротивление резанию, k = (10...12)xl04 Н/м2;F – площадь срезаемой стружки, м2.Площадь срезаемой стружки F для прямоугольного ножа определяетсяпо формуле:F= Вк·hгде(2.6)Вк – ширина ковша, м,h – толщина стружки, м.Тогда:Подпись и датаВзам.

инв. №Инв. № дубл.Подпись и датаWp=k·FF  1,9  0,14  0,8 м2.ДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись ДатаЛист30Перв. примен.Следовательно, сопротивление резанию составитWp  5,5  104  0,8  44 кНСопротивление наполнению ковша находят по формулеB H γWH  Kg  x  B  H2  γ  g ,kpгде(2.7)kр – коэффициент разрыхления грунта, kр=1,1…1,3;Справ. №γ – объемная масса грунта, γ =1700...1800 кг/м3;х – коэффициент, зависящий от свойств грунта, х=0,4;g – ускорение свободного падения, g=9,81 м/c2;Н – Высота грунта в ковше, препятствующего наполнению, Н=1,8 м,B – соответственно ширина ковша и толщина стружки, м.KПодпись и датаТогдаWH 0,8  1,8  17509,81  0,4  1,9  1,82  1750  9,81  102,6 кН1,2Инв.

№ подл.Подпись и датаВзам. инв. №Инв. № дубл.Сопротивление перемещению призмы грунта определяют по формулеWПР  γгдеVПРμgkP(2.8)μ – коэффициент трения грунта по грунту, μ =0,4-0,6γ – объемная масса грунта γ =1750 кг/м3,кр – коэффициент разрыхления грунта кр=1,1;VПР  (0,1.. 0,25)qгдеq – емкость ковша, м3;ДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм. Лист(2.9)№ докум.Подпись ДатаЛист31Перв. примен.тогда:3VПР  0,2  5,5  1,1 мСледовательно сопротивление перемещению призмы волоченияWПР  17501,10,5  9,81  8,58 кН1,1Сопротивление перемещению груженого скрепера находим из выраже-Справ. №нияW  G(f  i)gfгде(2.10)f – коэффициент сопротивления качению, для гусеничного движенияf =0,1;i – уклон поверхности движения, при наполнении ковша, i =0°;G – вес машины, кг.W  22000 (0,1  0)  9,81  21,6 кНfЗная теперь все составляющие, можно определить по формуле (2.4) сопротивление копанию грунта скреперомWK  44  102,6  8,58  21,6  176,8 кНДля обеспечения движения скрепердозера при наборе грунта необходимо, чтобы максимальная сила тяги Т мах была равна или превышала суммарное сопротивление копанию Wk, то естьTmax  WKИнв.

№ подл.Подпись и датаВзам. инв. №Инв. № дубл.Подпись и датаИсходя из этого, сопротивление перемещению скрепера составит(2.11)Максимальная сила тяги базовой машины рассчитывается по формуле:ДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись ДатаЛист32Перв. примен.Tmax  G(φ сц  f)gгде(2.12)φсц – максимальный коэффициент сцепления, φсц  0,9 ;f – коэффициент сопротивления качению, f =0,1.Тогда:Tmax  22000  (0,9  0,1)  9,81  192,6 кНСправ. №Следовательно, условие движения выполняется192,6 кН  176,8 кН2.1.2 Расчет параметров бульдозерного оборудованияОпределим сначала основные геометрические параметры отвалаМинимальная ширина отвала В выбирается так, чтобы отвал перекрывалне менее чем на 100 мм с каждой стороны.

Таким образом, выражение для ширины отвала будет иметь видгдеСледовательно, ширина отвала составитИнв. № подл.Подпись и датаИнв. № дубл.B  B 0  2B1  200Взам. инв. №Подпись и датагабарит базовой машины по ширине и выступающие части толкающей рамыB1(2.13)B 0 -габарит машины по ширине, B 0  3620 мм;- толщина толкающих брусьев, B 1  180 мм.B  3620  2  180  200  4180 ммВысота отвала Н может быть определена для бульдозера с неповоротным отвалом какH  500  3 0,1TН  0,5  TНДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата(2.14)Лист33Перв.

примен.где TН -номинальное тяговое усилие, кН.Номинальное тяговое усилие находим по формуле:TН  G  φСЦ  g(2.15)Таким образомTН  22  0,9  9,81  194,35 кНСправ. №Следовательно, высота отвала будет равнаH  500  3 0,1  194,35  0,5  194,35  1000 мм.Принимаем высоту отвала 1200 мм.Высота козырька H 1 должна составлятьH1  (0,1.. 0,2)  H(2.16)Подпись и датаТогда:Инв. № подл.Подпись и датаВзам. инв. №Инв. № дубл.H1  (0,1.. 0,2)  1200  180 ммРисунок 2.2 – Профиль отвалаУглы, определяющие геометрическую форму отвала, принимаем по рекомендациям:ДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись ДатаЛист34Перв.

примен.–  Р - угол резания,  Р  55o ;–- угол наклона отвала,  75o ;–  1 - угол установки козырька,  1  90o ;–  - задний угол,   30...36 o .Длина плоской части отвала рассчитывается по формуле:Справ. №a  (0,08  0,15)H(2.17)Тогда:a  0,15  1200  180 ммРадиус кривизны поверхности отвала R принимается приблизительноравным Н, то есть R=1200 мм.ных параметров отвала тяговому усилению базовой машины; во-вторых, внахождении рабочей скорости, при которой окружное усилие на ведущих колесах тягача больше суммарного сопротивления движению:PK  WИнв. № подл.Подпись и датаВзам. инв.

№Инв. № дубл.Подпись и датаЦель расчета заключается: во-первых, в проверке соответствия выбран-(2.18)где PK – окружное усилие, кН;W – сопротивление копанию грунта бульдозером, кН.Тяговый расчет целесообразно рассматривать применительно к наиболее распространенному способу работы лобовому толканию грунта при бестраншейном способе работы. В этом случае суммарное сопротивление W может быть рассчитано по формуле:W  WР  WПР  WВ  WТгдеWР– сопротивление резанию грунта, кН;ДП 23.05.01 00 00 02 ПЗИзм. Лист(2.19)№ докум.Подпись ДатаЛист35Перв.