Разработка конструкции (Машина для разработки мерзлых грунтов), страница 2

Лист№ докум.Подпись Дата515.2 Расчет мощности на заглубление рабочего органаРассмотрим наиболее часто применяемый способ заглубления – безперемещения машины. При таком способе со стороны грунта действуетреактивная сила РV, направленная вертикально вверх (рисунок 5.4).Рисунок 5.4 Схема заглубления рабочего органаЭта сила преодолевается собственным весом рабочего органа, и если егонедостаточно, то используется механизм заглубления.

Для расчета или проверкимеханизма заглубления необходимо знать величину реактивной силы, которуюцелесообразно оценивать соотношением:Рv 0 .8P(5.27)где Рv-реактивная сила, кг;Р-окружное усилие, кг.ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата52Мощность расходуемая на заглубление при определенном положениирабочего органа:= ∑ 4500, л. с.(5.28)Работа, совершаемая резцом за один оборот:c   k3 А  Е1  R2  2   k , кг  м6гдеЕ1 -определяется(5.29)по формуле (5.18);R-радиус фрезы, м. Принимаем R=1.1 м;k-максимальный угол контакта фрезы с зубом, радианы. Принимаем k =1.936 радиан;с- коэффициент.

Принимаем с=0.8;Принимаем подачу на один зуб фрезы равной S z  0.1 см, тогда К0=160кг/см2 и Kt ср =160  5.8  385 кг/см2Работа и сила совершаемые резцом за один оборот (формулы (5.29, 5.18)):-для поверхностного резания: 90  85 E1I  1.73  385  0.10.8  10.5  1  1  1.15  1   117 .4кг150 0.8 1.9363 А1  117, 4 1.1 2  1.936   253.6кг  м6ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата53-для полусвободного резания: 90  85 0.8E2II  1.73  385  0.1  10.5  1  0.75  1.15  1   88кг150 0.8 1.9363 А2  88 1.1 2  1.936   190.1кг  м6Так как длина дуги контакта рабочего органа с грунтом в два раза больше,чемрассчитанная намиранее, то следовательнои количестворезцоводновременно находящихся в забое будет в два раза больше-z1 =8, z2 =48.Тогда мощность расходуемая на заглубление рабочего органа(формула (5.29)):N256.3  8  190.1 48 21.23  52.6 л.с.4500Крутящий момент и окружная результирующая сила резания (формулы (5.21,5.22)):М кр  716 .2 Р52 .6 1774 .5кг  м ,21 .231774.5 1591.5кг .1.115Реактивная сила (формула (5.27)):PV  1591.5  0.8  1273.2кг .Значение РV приблизительно равно массе фрезы, следовательно заглублениефрезы будет происходить под собственным весом.ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм.

Лист№ докум.Подпись Дата545.3 Тяговый расчет дискофрезерной машиныТяговыйрасчетсводитсякбалансумощности,исоответственнонеобходимое условие для работы дискофрезерной машины.Общий баланс мощности может быть выражен следующим уравнением: ≥ + п + кол ,(5.30)где – эффективная мощность развиваемая двигателем трактора (таблица 4.1,N=125 кВт);NВ – мощность расходуемая на заглубление рабочего органа;NП – мощность расходуемая на передвижение трактора при работе;Nкол – мощность затрачиваемая на колебание фрезы.Мощность расходуемая на заглубление рабочего органа была рассчитананами ранее (формула 5.28) и составляет = 52,6 л. с. = 41,3 кВт.Для определения мощности расходуемой на передвижение трактора приработе, используем формулу:NП=9,8 x Pп x Vп,(5.31)где Рп – усилие подачи;Vп – скорость подачи трактора (Vп=80 м/ч=0,022 м/с).Подставляя значения в формулу (5.31), получим:NП=9,8 x 1253,7 x 0,022=270,3 Вт≈0,27кВтПроанализировав и сравнив показатели мощности расходуемой на колебаниефрезы полученные расчетным путем для данного типа машин, принимаем дляЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм.

Лист№ докум.Подпись Дата55нашего случая, исходя из следующих параметров: прочность мерзлого грунта попоказателям плотномера ДорНИИ, С=200; скорость резания 2,5 м/с; ширина щели0,14 м; глубина резания 1,5м; эксцентриситет 0,005м; угловая скорость вращенияэксцентрикового вала 62,8 1/c, мощность расходуемую на колебание фрезыкол = 14,62 кВт.Далее ведем проверку по общему балансу мощности, формула (5.30):125≥41,3+0,27+14,62=56,2 кВтСледовательно, требуемое условие выполняется.

Остальная мощностьрасходуется на потери в трансмиссии вала отбора мощности; на потери мощностипри перемещении машины в трансмиссии; на мощность затрачиваемую накачение машины; мощность расходуемая на преодоление подъемов; мощностьзатрачиваемая на изменение скорости движения и буксования ведущих органов.ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата566 Расчет гидравлического приводаОсновныепреимуществагидропривода:плавностьиравномерностьдвижения рабочих органов, возможность получения больших передаточныхотношений, возможность бесступенчатого регулирования скорости в широкомдиапазоне, сравнительно небольшие габариты основных элементов, мгновенностьпередачи командных импульсов, легкость управления, самосмазываемость.6.1 Расчет насоса и гидромотораУгловая скорость определяется по формуле:VpR, c 1(6.1)где VP-скорость резания, м/с.

Принимаем VP=2.5 м/с ;R-радиус фрезы, м. Принимаем R=1.1 м .Крутящий момент и угловую скорость на валу гидромотора определим поформулам:M 2.5 2.2c 11.1MФ,H  мi(6.2)где Мф- крутящий момент на роторе фрезы, Н  м (формула (5.23)).M 1774,5 354,9кг  м  3549H  м5По требуемому моменту выбираем гидромотор марки ГМР-700-320-ТДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись ДатаЛист56ТУ-105–0–1142–99 имеющий следующие технические характеристики: рабочийобъем qM=1295 см3 /об , номинальное давление Рном =16 МПа, максимальнуючастоту nмах=110 об/мин./10/.Угловая скорость на валу мотора определяется по формуле: М    i, с 1(6.3) М  2.2  5  11с 1Фактический крутящий момент на валу гидромотора определим поформуле/10/:M M  0.159  q M  Pном   гм.

м , Н  м(6.4)где qM – рабочий объем гидромотора , см3/обРном – номинальное давление в гидросистеме , Мпагм.м – гидромеханический КПД гидромотораM M  0.159129516  0.95  3130Н  мТребуемую подачу рабочей жидкости определим по формуле /10/:QH q M  nM106  об.

м, м3 / с(6.5)где nM – число оборотов вала гидромотора , nM =1,75об/мин;об.м.- объемный КПД гидромотора, об.м=0.95.QH 1295 1.75 2.4  10 3 м 3 / с  144л / мин610  0.95ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата57По известной подаче и рабочему объему насоса определить число оборотоввала насоса /10/:nH 1000  Qн, об / минq H   об.н(6.6)где qH- рабочий объем насоса, см3 /об. Принимаем qH=100 см3 /обоб.н- объемный КПД насоса. Принимаем об.н =0.95nH 1000 144 1500об / мин100  0.95Мощность привода определим по формуле:N  Q н  Pном , Вт(6.7)N  2.4  10 3  16  106  38400Вт  38,4 КВтПри условии что насос обеспечивает номинальным давлением на выходе16 МПа, и требуемой подачи 144 л/мин, из стандартного ряда (таблица 22 /10/)выбираем насос НШ-100А с подачей 182 л/мин.ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм.

Лист№ докум.Подпись Дата586.2 Составление принципиальной гидравлической схемыРисунок 6.1 Принципиальная гидравлическая схема дискофрезерной машиныДля наиболее наглядного представления гидравлического привода машинысоставим принципиальную схему, в которую будут входить все требующиеся вработе элементы гидропривода.Гидравлический бак (Б), предназначен для содержания запаса, отстоя,фильтрации рабочей жидкости и отвода тепла из гидропривода в атмосферу.Насос (Н), предназначен для преобразования механической энергии в энергиюпотока жидкости. Фильтр (Ф), служит для очистки рабочей жидкости отмеханических примесей. Предохранительный клапан (КП), предназначены дляограничения давления в напорной магистрали.

Клапан давления (КД), служит дляограничения давления в сливной магистрали. Распределители (РЗ1 и РЗ2),установлены для изменения направления движения потока жидкости с цельюЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата59обеспечения работы гидромотора и гидроцилиндров. Гидромотор (ГД), служитдля обеспечения вращения рабочего органа. Гидроцилиндры (Ц), обеспечиваютподъем и заглубление фрезы.

Регулятор потока с обратным клапаном (РП),предназначен для ограничения скорости опускания рабочих органов. Гидрозамок(ГЗ), служит для свободного пропускания потока жидкости в одном направлениии запирания его в обратном, требуется это для предотвращения произвольногоопускания рабочих органов, а так же при производстве работ может возникнутьпрепятствие в толще земли, при этом нагрузка пойдет на гидроцилиндры, это всвою очередь повлечет повышение давления в полостях цилиндров, при этомраспределитель (РП) его может не выдержать, таким образом опасное давлениепрерывается на гидрозамке. Вентиль запорный (ВМ), включает манометр (МН),который в свою очередь показывает давление в системе.6.3 Выбор рабочей жидкостиОт правильного выбора рабочей жидкости /10/ зависит работоспособностьгидропривода и долговечность гидроаппаратуры.Марку масла выбирают исходя из условий эксплуатации , типа насоса иответственности гидросистемы.

Чем ниже температура окружающего воздуха,тем менее вязкую жидкость следует выбирать и наоборот.Для гидроприводов самоходных машин масла выбирают по следующимосновным показателям: диапазону температур; соответствию вязкости жидкостиноминальномудавлению;климатическимусловиямэксплуатациигидропривода; срокам эксплуатации машины.Продолжительности работы гидропривода в течении суток; стоимостьжидкости.Важнейшимизэтихпоказателейследуетсчитатьдиапазонтемпературы (вязкости масла). Рабочую жидкость выбирают еще и с учетом типанасосов.Следует отметить, что применяемые в гидроприводах рабочие жидкости(несколько десятков) не имеют единого принципа маркировки. Более того, маслаЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм. Лист№ докум.Подпись Дата60одной марки, получаемые на разных нефтеперегонных заводах, не имеют строгоодинаковых свойств.По эксплуатационным свойствам масла делятся на шесть групп, которыеотличаются одна от другой количеством и процентным содержаниемприсадок/10/:- А (до 1 %) - малофорсированные автомобильные двигатели;- Б (до 5 %) - суперфорсированные карбюраторные и дизельные двигатели;- В (до 8 %) - то же;- Г (до 11 %) - высокофорсированные карбюраторные и дизельные двигатели;- Д (до 18 %) - высокофорсированные теплонапряженные дизели с наддувом;- Е (до 22 %) - мало карбюраторные дизели, работающие на высоко серийномдизельном топливе.Масла группы Б, В и Г делятся на две подгруппы: 1 - для карбюраторных, 2 для дизельных двигателей /10/.Для аксиально-поршневого насоса используют моторное масло ВМГЗ(зимой).

Машина проектируется для работы в зимних условиях, то принимаем вкачестве рабочей жидкости масло ВМГЗ, в качестве заменителя может бытьиспользовано масло АМГ-10 /10/.Краткая техническая характеристика представлена в таблице 6.1.Таблица 6.1 Техническая характеристика масла ВМГЗПлотность при 0 0С, Н x с2/м4865Коэффициент кинематической вязкости, м2/с70 x 10-6Температурные приделы применения, 0С-40…+35ЛистДП 23.05.01 00 00 06 ПЗИзм.

Лист№ докум.Подпись Дата616.4 Выбор распределителейТип и марку распределителя выбирают по номинальному давлению, подаченасоса и количеству гидродвигателей /10/.Для тяжелого режима работы с шестеренным насосом выбираем секционныйраспределитель Р-25 ТУ – 2 – 0,53 - 1468, имеющий следующие техническиехарактеристики: Рном=25 МПа, Рмах=32 МПа, Qном=125 л/минуту, Qмах=160 л/мин ,распределитель ГЭ - 416 ГОСТ 14063 - 81 , имеющий следующие техническиехарактеристики: Рном=25 МПа, Рмах=32 МПа, Qном=125 л/минуту, Qмах=160 л/минраспределитель ВЕХ – 16 ГОСТ 24679 - 81 ,имеющий следующие техническиехарактеристики: Рном=25 МПа, Рмах=32 МПа, Qном=125 л/минуту, Qмах=160 л/мин/10/.6.5 Расчет трубопроводовДля передачи потока жидкости от насоса к гидродвигателям и длясоединения гидрооборудования между собой будем использовать трубопроводы.Им следует уделить особое внимание, поскольку их недостаточная эффективностьприводит к значительным потерям жидкости, простоям машины в ремонте иснижению работоспособности гидропривода в целом.