Задача №1. Рассчитать и обосновать выбор основных параметров машины и ее рабочего органа

Содержание

 

		Стр.
1.	Исходные данные
2.	Задача № 1 Рассчитать и обосновать выбор основных параметров машины и ее рабочего органа
3.	Задача № 2 Определить суммарные сопротивления, возникающие при копании грунта и сравнить с номинальным тяговым усилием. При необеспеченности последнего необходимо определить оптимальную глубину резания
4.	Задача № 3.Составить кинематическую схему привода к рабочему органу и привести её основные характеристики.
5.	Задача № 4.Определить эксплуатационную производительность машины за смену с пояснением технологии работ, выполняемых данной машиной
	Список литературы

 

 

т

 

Исходные данные

Вари-ант	Базовая машина тягач	Дорожная машина	Рабочий орган	Привод к рабочему органу	Число ударов С	Глубина Резания грунта h, см	Даль- ность пере- меще- ния грунта, м	Длина Участка L, высота H, ширина земполотна В, м
	ДЗ-81-1 Дизель АМ-41	Автогрей-дер	Отвал для вырезания стружки f=0,2 м²	Гидрав-лический	Принима- ется по сумме двух последних цифр С=9		Профили-рование	L=500; B=8,5; H=0,7;

Задача №1. Рассчитать и обосновать выбор основных параметров машины и ее рабочего органа

 

Автогрейдеры относятся к числу наиболее распространенных дорожных машин. Они применяются как при строительстве дорог, так и при их содержании. Автогрейдерами можно производить профилирование земляного полотна, планировку насыпей, выемок и откосов, устройство корыт, отрывку и очистку кюветов и канав, перемешивание грунта или гравийных материалов с такими вяжущими, как битум и цемент, очистку дорог от снега, планировку дорог и площадок и т.п. Автогрейдеры применяются не только на дорожных работах, но и при строительстве аэродромов.

Автогрейдеры являются самоходными машинами. Они появились сравнительно недавно. До этого выпускались только грейдеры, которые имеют сходную с автогрейдерами общую конструктивную схему. Грейдеры являются прицепными и потому значительно дешевле автогрейдеров. Для их передвижения, как правило, используются гусеничные тракторы. Они широко используются для профилирования и содержания сельско­хозяйственных дорог.

Общая конструктивная схема автогрейдера представлена на рис. 1.

Рабочим органом машины является отвал, который в нижней части снабжен ножом. Креме отвала автогрейдер имеет еще кирковщик, который приме­няется для рыхления старого дорожного покрытия или грунта. Для возможности выполнения автогрейдером различных работ подвеска отвала обеспечивает самые разнообразные его установки как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости. Обеспечивается также его вынос в стороны. Изменение положения отвала в горизонтальной плоскости осуществляется вращением поворотного круга вокруг его вертикальной оси, а в вертикаль­ной плоскости - подъемом или опусканием правого или левого краев тяговой рамы. Для выноса отвала в стороны тяговая рама, к которой подвешен поворотный круг, специальным механизмом поворачивается в горизонтальной плоскости вокруг вертикальной оси крепления передней ее точки. Передние колеса автогрейдера могут наклоняться относитель­но передней оси, что облегчает работу машины на косогорах. Задние мосты автогрейдера подвешены к основной раме посредством опорных балансиров и реактивных штанг. Передний мост подвешен к раме посред­ством шкворня. Наличие последнего и балансиров позволяет автогрейдеру приспосабливаться к неровностям пути при его движении. Скорость дви­жения машины может изменяться от 2-3 до 40-50 к.м./ч.

Рис. 1. Конструктивная схема атогрейдера:

1- двигатель; 2 - рычаги управлени; 3- коробка управления: 4 -редуктор подъема отвала; 5- механизм поворота отвала; 6 - редуктор подъема кирковщика; 7 – редуктор рулевого механизма; 8- кирковщик: 9 - тяговая рама; 10 - поворотный круг; 11 - отвал: 1 2 - балансир

 

Основным видом работ, для которых предназначен автогрейдер, яв­ляется профилирование земляного полотна. При этом земляное полотно возводится из грунта, вынутого из боковых кюветов. Такое профилирова­ние осуществляется последовательными проходами автогрейдера по каж­дой стороне дороги. Рабочий процесс машины состоит из вырезания грунта из кювета и перемещения его к оси дороги. Эти рабочие операции ведутся при различной установке во время следующих друг за другом проходов машины.

При зарезании угол установки ножа в плане зависит от трудности разработки грунта. Обычно уголзахвата равняется 30+-600. Oтвал наклоняется в вертикальной плоскости таким образом, чтобы тот край ножа, которым производится зарезание грунта, был ниже. Это обеспечивает подъем вырезанного грунта из кювета. При перемещении грунта угол захвата увеличивается, что способствует передвижению грунта к оси дороги на большее расстояние. Для повышения этого расстояния отвалы снабжаются сменными удлинителями. Для планировки внешних откосов кюветов машины снабжаются специальными откосниками, прибалчиваемыми к отвалам. Иногда автогрейдеры снабжаются сменным навесным оборудованием, после установки которого машина может работать как грейдер­-элеватор и снегоочиститель, бульдозер, многоножевой сме­ситель, роторный снегоочи­ститель и т. п. Некоторые виды этого оборудования (бульдозер и снегоочисти­тель) могут быть установлены дополнительно, т. е. без сня­тия отвала. Остальные виды монтируются взамен отвала.

Рис. 2. Угол прямого ножа-отвала

 

Автогрейдеры классифицируют по их весу и мощности двигателя. Классификация по весу в большей степени характеризует экс­плуатационные качества этих машин, так как между весом и сцепным весом существует определенная связь, а сцепной вес определяет тяговые возмож­ности автогрейдеров.

 

Табл. 1. Классификация автогрейдеров (ГОСТ 9420-60)

Тип	Класс	Вес, т.	Мощность двигателя в л.с.
Легкий Средний Тяжелый Особо тяжелый	I II III IV-V	7-9 10-12 13-15 17-23	63-75 90-100 160-180 375-430

 

Легкие автогрейдеры применяются для содержания дорог и их теку­щего ремонта; средние машины применяются при ремонте и строительстве дорог при грунтах до III категории включительно. Тяжелые типы автогрей­деров предназначены для больших объемов работ и могут работать в тяже­лых грунтовых условиях. Наибольшее распространение получают тяжелые автогрейдеры.

Характерным параметром автогрейдеров является длина отвала, которая характеризует эксплуатационные возможности машины и, в частности, эффективность использования ее на профилированных работах. У современных автогрейдеров длина отвала без удлинителя обычно нахо­дится в пределах 3000-4300 мм.

По системе управления автогрейдеры разделяют на механические, гидравлические, комбинированные (механико-гидравлические, пневмо­электрические и т. п.).

Наибольшее распространение получили машины с гидравлической системой управления.

Автогрейдеры могут быть с двумя или тремя колесными осями. Ходо­вым оборудованием, как правило, служит пневмоколесный ход. Для повы­шения проходимости некоторые автогрейдеры снабжаются централизован­ным регулированием давления воздуха в шинах. При слабых или очень рыхлых грунтах давление воздуха в шинах снижается, а при движении по твердому дорожному покрытию, во избежание большого износа шин - повышается. Отдельные модели машин имеют комбинированное ходовое оборудование, при котором ведущие оси снабжаются легкой гусеничной лентой.

По управлению ходовыми колесами автогрейдеры разделяются на машины с одной передней управляемой осью и со всеми управляемыми осями.

Автогрейдеры характеризуются так называемой колесной формулой, которую принимают в следующем виде:

А х Б х В,

где А - число осей с управляемыми колесами; Б - число ведущих осей; В - общее число осей.

Так, например, колесная формула трехосного автогрейдера, имеющего одну переднюю управляемую ось и две задних ведущих оси, будет 1х2х3. Эти автогрейдеры обладают более или менее постоянным сцепным весом и хорошей устойчивостью и потому получили наибольшее распространение. Часто также применяются автогрейдеры с колесной формулой 2х2х2, которые имеют высокую маневренность и просты по конструкции. Этот тип автогрейдера обладает наибольшим относительным сцепным весом, так как он равен весу машины.

В качестве двигателя на автогрейдер устанавливаются обычно тракторные двигатели внутреннего сгорания. Силовая передача включает в себя многоступенчатую коробку перемены передач, раздаточную коробку и демультипликатор. Этими агрегатами обеспечивается несколько рабочих и транспортных скоростей. Имеются автогрейдеры с гидромеханическими трансмиссиями и в том числе машины с гидродвигателями, вмонтирован­ными в ведущие колеса.

Основные рамы автогрейдеров в настоящее врeмя выполняют преимущественно в виде однобалочной сварной конструкции с расположением балки на продольной оси машины. Это дает возможность повысить углы установки отвала ножа в вертикальной плоскости и облегчает его вынос в стороны. Иногда, в случае трехосной конструкции, рама выполняется шарнирной. Шарнир располагается между первой и второй осью - вблизи последней, и позволяет получать «изломы» рамы в горизонтальной пло­скости на угол до 15°. При таком изломе передние колеса сдвигаются отно­сительно задних, что повышает маневренность и устойчивость машины в горизонтальной плоскости. Шарнир позволяет также отделять переднюю часть машины от задней и использовать последнюю в качестве тягача.

Задние мосты автогрейдера устраиваются как без дифференциала, так и с дифференциалом, допускающим его блокирование. Последняя конструкция предпочтительнее, так как снижает буксование машины при прохождении криволинейных участков пути, что особенно важно при ее транспортных перемещениях.

Типажем предусмотрено наличие 5 классов автогрейдеров, для которых рекомендовано гидравлическое управление рабочими орга­нами. Самый тяжелый тип автогрейдера имеет колесную формулу 3 х 3 х 3.

Основные параметры автогрейдера.

Кроме главного параметра ­общего веса машины G к числу основных параметров относится сцепной вес G_сц , мощность двигателя N, сила тяги Т, колесная схема, рабочие V_ри транспортные V_тскорости движения, а также то максимальное давление Р₂ которое может оказать нож на грунт при передаче на него части веса машины. Общий вес автогрейдера связан со сцепным весом следующим соотношением:

,

Где: - коэффициент: при колесных формулах 3х3х3х и 2х2х2х , а при колесной формуле 1х2х3 .

 

Свободное тяговое усилие: ,

Где: F - сечение стружки в м²; k₀ – удельное сопротивление грунта копанию; если учесть не только резание, но и перемещение грунта как перед отвалом, так и вдоль него, то можно полагать k₀=20 000-30 000 кг/м².

кг.

Сцепной вес по свободной силе тяги автогрейдера: ,

Где: - коэффициент сцепления, полученный в результате испытаний автогрейдеров на различных поверхностях:

 

Растительный покров	0,6-0,8
Свежесрезанный грунт	0,6-0,9
Рыхлый грунт	0,8-0,9
Сухое асфальтобетонное покрытие	0,6-,8

кг.

Необходимый общий вес автогрейдера:

кг.

Развивающаяся на ведущих колесах общая мощность:

, л.с.

Где: N_n – мощность, расходуемая на вырезание грунта (полезная мощность) в л.с.; N_f – мощность, расходуемая на передвижение автогрейдера как тележки, в л.с.; N_б – мощность, расходуемая на буксование, в л.с.

Полезная мощность: л.с.,

Гдк: v_р – фактическая рабочая скорость движения автогрейдера в км/ч.

По заданию v_р =4,8 м/с, что равняется v_р =17,28 км/ч.

 

л.с.

Мощность, расходуемая на передвижение автогрейдера как тележки, определяется по формуле: ,

Где: f- коэффициент сопротивления движению автогрейдера f=0,07-0,1.

 

л.с.

Мощность, расходуемая на буксование определяется по формуле:

л.с.,

Где: - коэффициент буксования (для автогрейдеров -0,08);

л.с.

Развивающаяся на ведущих колесах общая мощность:

л.с.

 

К основным параметрам отвала относится его длина L и высота В. Длина отвала должна позволять вырезать из кювета стружку грунта и перемещать ее в сторону на такое расстояние, при котором станет невоз­можным самопроизвольное ссыпание грунта назад в кювет. Высота отвала должна обеспечивать возможность формирования валика грунта и пере­мещения его перед отвалом.

Многолетней практикой применения автогрейдеров, а до них - грей­деров выработаны такие параметры отвалов, которые обеспечивают выпол­нение этих условий (табл. 2).

 

Табл. 2. Основные размеры отвалов

Тип автогрейдера	Примерна длина отвала, L в мм.	Высота отвала, В в мм.
Особо тяжелый Тяжелый Средний	3600-4300 3400-3700 3000-3400	600-700 500-600

 

Выше уже отмечалось, что отвалы автогрейдеров изготовляются с постоянным радиусом кривизны r (рис. 3). Угол резания для выполне­ния разных работ меняется в пределах 30-80°. Обычно он равен 30-45°. Изменения этого угла производятся вручную через интервалы, примерно равные 5°. Угол опрокидывания составляет 65-70°. Должно иметь место следующее равенство:

 

Рис. 3. Схема отвала автогрейдера

 

Угол захвата устанавливается в зависимости от выполняемой операции и обычно составляет 30-45° ври вырезании грунта, 60-75° - при пере­мещении грунта в сторону и 90° - при планировочных работах. Чем тяже­лее грунт, тем меньше должен быть угол захвата при вырезании.

Угол наклона ножа в вертикальной плоскости (угол зарезания) при резании обычно находится в пределах 0-30°. При планировке вертикальных откосов, когда нож выносится в стороны, за пределы рамы машины, угол зарезания может достигать 90°.

 

Рис. 4. Геометрические параметры автогрейдера

 

Ширина колеи В₀ и база машины L_o (рис. 4) должны выбираться таким образом, чтобы обеспечить свободное маневрирование отвалом. Так, расстояние А от шарнира тяговой рамы по оси вращения поворотного круга определяется из условия полноповоротности отвала. Поэтому минимальный размер базы автогрейдера будет равен: , мм.

Где: е = 50 мм - минимальный размер между шиной и отвалом;

минимальная база трехосного автогрейдера:

, мм.

Где: - зазор между колесами.

У трехосных машин обычно L₀ = (1,4 - 1,7) L, а у двухосных L₀ =(1,3 - 1,5) L.

 

Вырезанный грунт не должен попадать под задние колеса машины, поэтому ширина колеи В₀ должна быть увязана с длиной ножа.

 

Автогрейдер, рассматриваемый в данном задании, является самоходным пневмоколесным; по классификации относится к группе бульдозеров общего назначения; по мощности двигателя машины - средний (95,5 кВт); с тремя осями; с одной управляемой осью; с двумя задними ведущими осями; с отвалом для вырезания стружки f=0,15 м²; с тремя колесными осями; с гидравлическим управлением.

123Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: