ПЗ (1233320), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Ножи скрепера применяются прямые, ступенчатые и с криволинейнойрежущей кромкой (чаще по дуге окружности).Продольный профиль ковша согласно методике проф. д.т.н. К.А.Артемьева в идеальном случае должен соответствовать контуру грунта,заполняющего ковш . Однако, при производстве скреперов боковые стенкивыполняются одинаковой высоты. Независимо от того, будет ли продольныйпрофиль ковша копировать очертание грунта или же боковые стенки будутиметь одинаковую высоту по всей его длине, оптимальное соотношение, сточки зрения удельного расхода силы тяги на наполнение между высотой идлиной ковша, должно назначаться исходя из продольного очертания грунтав ковше.Высоту ковша и вместимость для условия работы скрепера насупесях и суглинках, имеющих наибольшее распространение на территориибывшего СССР рассчитывают по формуле3 + 0,48 2 + 0,54 = ,где =(9)– коэффициент ширины ковша.Согласно исследованиям К.А. Артемьева/4/, на энергоемкость процессанаполнения ковша скрепера в значительной степени влияет соотношениемежду шириной ковша и высотой грунта в ковше.
Поэтому желательнопроектировать более широкие ковши, учитывая при этом возможнуюбезразборную транспортировку по железной дороге.ЛистИзм. Лист№ докум.Подпись Дата19Проделав анализ зависимости удельных сопротивлений в кН/м3 ототношения, можно установить, что преимущество ковшей с большимзначением оказывается тем больше, чем больше высота наполнения, т.е.вместимость ковша.Учитывая этот фактор, рекомендуются следующие соотношения междушириной и высотой ковша:Вместимость ковша, м 3361015251,7 1,9 2,2 2,5 2,8Для существующих скреперов составляет 1,4...1,78.Ширина ковша = проверяется по условию перевозки скрепера пожелезной дороге.
Если результаты расчета таковы, что ширина скреперавыходит за пределы железнодорожного габарита, тогда уменьшают значение и вновь проводят расчет до тех пор, пока не будет обеспечено условие:2,82 ≤ Г0 − 2Δ1 ,(10)где Г0 – нулевой железнодорожный габарит, который равен 3250 мм; Δ1 –сумма толщин боковой стенки и ее накладок жесткости, толщины несущейбоковой тяги основной рамы и зазоров, необходимых для взаимныхперемещений узлов в работе: 1 = 175…265 мм.Следует заметить, что расчет высоты заполнения ковша по формуле ()не совсем точен для скреперов большой ѐмкости. Так, начиная с ковшавместимостью 9 м3 и выше, рекомендуемое соотношение между шириной ивысотой ковша не может быть выдержано, так как скреперы такой ѐмкости всобранном виде не могут быть перевезены по железной дороге.
Крупныемодели скреперов с вместимостью ковша 15 м3 и более перевозят пожелезной дороге в разобранном виде.ЛистИзм. Лист№ докум.Подпись Дата20Возможен следующий расчет высоты заполнения ковша, который ведетсяпо формулам:а) для супесей и суглинков:−0,54 = −0,24 + 0,0576 + = −0,24 + 0,0576 +9−0,54∗2,822,82;(11)= 1,71мб) для тяжелых суглинков: = −0,335 + 0,0576 + = −0,335 + 0,0576 +−0,259−0,25∗2,822,82;(12)= 1,68мв) для песка: = −0,22 + 0,0484 + = −0,22 + 0,0484 +−0,589−0,58∗2,822,82.(13)= 1,72м .После определения высоты ковша элементы продольного профиляопределяютсяпорисунку4,накоторомпредставленыочертанияпродольного профиля супесчаного и суглинистого грунтов в ковше свысотой от 1,0 до 2,5 м.ЛистИзм.
Лист№ докум.Подпись Дата21Согласно данным изложенным в /3/, при которых соблюдаются условияминимальных значений энергоѐмкости, удельного сопротивления копанию,параметры ковша определяем по следующим формулам:а) длину ковша скрепера, считая от режущей кромки ножей до заднейстенки:К = 0,74 ∙ 3 ;(14)3К = 0,74 ∙ 9 = 1,69мб) длину днища ковша:Д = 0,66 … 0,75 К ;(15)Д = 0,7 ∗ 1,69 = 1,18мв) высоту боковой стенки:СТ = 0,4 ;(16)СТ = 0,4 ∗ 2,82 = 1,128мг) максимальную высоту боковой стенки:′СТ= 0,61 ;(17)′СТ= 0,61 ∗ 2,82 = 1,72мд) вместимость ковша скрепера «с шапкой»:Ш = 1,43 (18)Ш = 1,43 ∗ 9 = 12.8м3ЛистИзм. Лист№ докум.Подпись Дата22Рисунок 4 - Очертание грунта в ковше при работе на супесях и суглинкахЛистИзм. Лист№ докум.Подпись Дата232.3 Компоновка скрепера.Конструированию и компоновке предшествует выбор шин скрепера.Шины выбираются по нагрузке, определѐнной в статическом положении, нос учетом скорости движения гружѐнного скрепера: чем выше скорость, темменьше грузоподъѐмность шины в зависимости от возрастающих нагрузоккинематического воздействия от рельефа местности, по которой движетсяскрепер.Нагрузка на колесо определяется по формуле: = 1 ,(19)где Ɛ – коэффициент, учитывающий, какая часть полной массы скрепераприходится на ось: Ɛ = 0,45...0,55; - число шин на оси.
= 0,5 ∙198171,4= 49542,85Н2Целесообразно назначать колею задних колѐс скрепера КС , равной колеегусеничного трактора или пневмоколѐсного тягача. Иногда для самоходныхскреперов большой ѐмкости ковша колея задних колѐс скрепера не можетбыть принята равной колее тягача из-за выхода еѐ за железнодорожныйгабарит 1- Т. Поэтому колею задних колѐс принимают по форме:КС = В − 2∆В − ВШ(20)где ∆В – необходимый зазор между наружным краем шины и траншеей, м;ВШ - ширина пневматической шины скрепера, м.КС = 2,82 − 2 ∙ 0,06 − 0,52 = 2,18м.ЛистИзм. Лист№ докум.Подпись Дата242.4 Взаимодействие рабочего органа с грунтом.Тяговое усилие, развиваемое движителем тягача скрепера и толкача,должно быть достаточным для преодоления сопротивлений, возникающих назаключительной стадии наполнения ковша.
Наиболее распространеннымявляется расчет по методу Е.Р. Петерса.Сопротивление копанию грунта скрепером К определяется как суммасопротивлений по формулеК = Р + Н + + ПР ∙ 0,1,(21)где Р , Н , , ПР – сопротивления резанию, наполнения ковша грунтом,перемещению груженого скрепера и призмы волочения соответственно.Сопротивление резанию грунта определяем по выражениюР = 1 ,(22)где 1 – площадь сечения срезаемой стружки, м2; – удельное сопротивлениерезанию, = (10…12)·104 Н/ м2.Для прямоугольного ножа 1 = , для ступенчатого:1 = 1 + ( − 1 )( − 1 ),где – ширина ковша,м – толщина(23)срезаемой стружки в м, =(0,058…0,07) , м; 1 и –длина среднего выступающего ножа и величинаего вылета относительно боковых ножей соответственно: l1 =0,6 , =0,1…0,2 м; 1 - угол резания скрепера: 1 = 30…35 .1 = 1,69 ∙ 0,21 + 2,82 − 1,69 0,21 − 0,15 ∙ 32° = 0,49м2Отсюда, сопротивление резанию грунта равно:Р = 11 · 104 ∙ 0,49 = 43900НЛистИзм.
Лист№ докум.Подпись Дата25Сопротивление наполнению ковша определяют по формулеН =Р+ 2 ,(24)где Р - коэффициент разрыхления грунта, Р = 1,1…1,35; – объемнаясила тяжести грунта, = 16000…19000 Н/м 3 ; – коэффициент, зависящийот свойств грунта. Для супеси и суглинка = 0,37…0,44.Н =2.82 ∙ 1.72 ∙ 0.21 ∙ 17000+ 0.4 ∙ 2.82 ∙ 1.722 ∙ 17000 = 70582.9Н1.25Сопротивление перемещению призмы грунта определяют по формулеПР = ПРР2 ,(25)где ПР – объем призмы, ПР = (0,1…0,25) , м 3 ; 2 – коэффициент тренияпризмы по грунту: 2 = 0,4…0,6.ПР = 170002,40,5 = 18545,4Н1,1Сопротивление перемещению груженого скрепера: = с (1 + ),(26)где 1 – коэффициент сопротивления качению, для колесного движителя1 = 0,24; – уклон поверхности движения, для случая набора грунтапринимаем = 2; с – сила тяжести скрепера, Н.
= 381098 ∙ 0,24 + 0 = 91054,9НЛистИзм. Лист№ докум.Подпись Дата26Следовательно, сопротивление копанию грунта скрепером К равно:К = 43900 + 70582,9 + 91054,9 + 18545,4 ∙ 0,1 = 207392НЧтобы обеспечить движение скрепера при наборе грунта, максимальнаясила тяги тягача должна быть равной суммарному сопротивлению илипревышющей его суммарное К т.е.:К ≤ .(27)Максимальная сила тяги рассчитывается по формуле = (сц− ),(28)где сц– максимальный коэффициент сцепления колѐс с грунтом сц=0,8, для гусениц сц= 0,9. = 381098,9 ∙ 0,8 − 0,24 = 213415,4НОтсюда следует, что условие К ≤ выполняется:207392Н ≤ 213415НЛистИзм. Лист№ докум.Подпись Дата272.5 Расчет на прочность отдельных деталей.2.5.1. Расчет механизма подъема ковшаОсновнаязадачарасчѐтазаключаетсявопределенииусилия,необходимого для подъѐма заполненного ковша, и подборе гидроцилиндра(гидроцилиндров) механизма.
Для скреперов с ковшом вместительностью 9м3 и выше целесообразно, с точки зрения компактности, устанавливать неодин, а два гидроцилиндра для подъѐма ковша. Ход штоков гидроцилиндровопределяют из условия, что режущая кромка ковша должна подниматься отнижнего уровня (в процессе копания) до верхнего (при транспортировкегруза) на высоту 600…1200 мм. Меньшее значение высоты подъѐмасоответствуют меньшим моделям скреперов.УсилиевгидроцилиндрахS,необходимоедляподъѐмаипоследующего удержания в ковше в поднятом положении, может бытьопределенно из уравнения суммы моментов сил относительно точки Окрепления упряжных балок тяговой рамы к ковшу.Усилие S может быть рассчитано по следующей зависимости:=Ш К −Р −Ш 1 −Ш,(29)где Ш , Ш – вертикальные и горизонтальные усилия соответственно,действующие в шкворне со стороны базового тягача в Н; Ш – момент вшкворне тягача в Н·м; Р – сила тяжести тяговой рамы в Н (можно принятьР = 0,2 0 = 0,2 ∗ 224175,8 = 44835,16Н)ЛистИзм.
Лист№ докум.Подпись Дата28Рисунок 5 - Схема к определению усилия подъѐма ковшаЗначение Ш можно определить по уравнениюШ =Ш =Р К.(30)44835,16 ∗ 2,01= 20528,2Н4,39Усилие Ш равно:Ш = 1 ( − ).(31)Ш = 198171,4 ∗ 0,17 − 0,03 = 27743,9НДля определения Ш необходимо составить уравнение моментов сил,действующих на базовый тягач относительно седельного устройства (точка Она рисунке 6) /4/.ЛистИзм. Лист№ докум.Подпись Дата29Рисунок 6 - Схема для определения момента в шкворне седельногоустройстваМомент Ш определяется по формулеШ = Ш 1 − Ш − 1 .(32)где – коэффициент динамичности: = 1,5; – сопротивление качению: = 1 = 198171,4 ∗ 0,24 = 47561,1Н ; 1 – реакция грунта на ведущиеколѐса тягача (1 = 1 = 198171,4).Ш = 11432 ∗ 1,5 ∗ 1,64 − 5945,1 ∗ 2,47 − 198171,4 ∗ 0,37 = −116673,24НДалее определяется усилие в гидроцилинрах:=20528,2 ∙ 4,39 − 44835,1 ∙ 2,01 − 27743,9 ∙ 1,46 + 116637,242,65= 28728,7НПо найденному усилию подбирают гидроцилиндры (гидроцилиндр)механизма подъѐма ковша.ЛистИзм.
Лист№ докум.Подпись Дата302.5.2. Расчет механизма разгрузки ковша.Расчѐт выполняется для скреперов с принудительной системойразгрузки, получившей наибольшее распространение на современныхсамоходных скреперах /2, 4/.За расчѐтное положение принято начало движения задней стенки приполной загрузке ковша грунтом и при открытой заслонке.Чтобы вытолкнуть грунт из скрепера, необходимо преодолеть силытрения грунта о днище 1 и боковые стенки 2 , а так же сопротивлениекачению направляющих роликов задней стенки по направляющим 3 :1 = 2 НР;(33)2 = 22 (34)где – активное давление ковша на боковую стенку в Н/м2; 2 –коэффициент внешнего трения грунта по стали, в расчѐт принимать 2 =0,5…0,6; – объемная сила тяжести ( = 17000…19000 Н/м3).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
