Бульдозер на базе трактора Т-180

 

 

kп – коэффициент потерь грунта в боковые валики;

V – объем призмы волочения, м3.

Vпр = L∙H2 /2∙kпр;

 

где    L - ширина отвала;

Н -  высота отвала с учетом козырька;

kпр - коэффициент, зависящий от характера  грунта (связности, коэффициента рыхления).

 

Vпр = 2,5∙1,132 /2∙0,95 = 1,68 м3;

 

kп – коэффициент потерь грунта в боковые валики,

 

 

 

 

 

 

W2 – сопротивление перемещению призмы грунта:

                                                    Wпр = Vпр∙γг∙μ2;                                       

 

где μ2 = 0,5 – коэффициент внутреннего трения грунта,

W3 - сопротивление перемещению стружки грунта вверх по отвалу:

 

где μ1 = 0,9 – коэффициент трения грунта по отвалу,

α = 55° - угол резания ножа,

 

W4 - сопротивление перемещению бульдозера:

 

f – коэффициент сопротивления перемещению движителей трактора;

 

 – сопротивление трению ножа о грунт, Н.

 

 

 

Где  Rx – горизонтальная составляющая результирующей силы сопротивления копанию, Н;

Rx = кт∙Тн;

 

кт – коэффициент использования тягового усилия;

 

                                             Rx = 0,6∙163200 = 97920 Н.

 

ν – угол наклона результирующей сил сопротивления на отвале , град, при резании и перемещении плотного грунта ν = 17º .

 

 

Тогда полное сопротивление:

 

Расчетная мощность двигателя, кВт,  определяется:

 

N = 114,5∙2,42/2700∙0.8 = 128,3 кВт,

 

N < N бм ;

 

128,3 < 129.

 

 

 

Проверим, соблюдается ли условие ∑W =114,5 кН ≤ Тн = 163,2 кН.

 

Базовый трактор  Т-180 по тяговому усилию и мощности двигателя подходит.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Расчет толкающего бруса на прочность

 

1. Расчет усилий, действующих на бульдозерное оборудование

 

Расчетная схема для определения нагрузок действующих на бульдозерное оборудование приведена на рисунке 3.

 

 

 
 
Рисунок 3. Расчетная схема для определения нагрузок действующих на бульдозерное оборудование. 
 
На нож отвала бульдозера в плоскости действуют две силы, Р1 - горизонтальная и Р2 – вертикальная, которые определяются по формулам: 
 
Р1=G∙φmax/(1-φmax∙ctg(δ+φ1)),

 
Р2= Р1∙ctg(δ+φ1),

 
где G - сила тяжести бульдозера Н; 
 
φmax - максимальный коэффициент сцепления движителя с грунтом, принимаем φmax = 0,9; 
 
δ - угол резания, δ =55º; 
 
φ1 - угол трения грунта по металлу, φ1 = 32º. 

 
Р1= 154000∙0,9/(1-0,9∙ctg(55+32)) = 149192, 
 
Р2=149192∙ctg(55+32) = 7,8 Н.

 
 
Сила подъема отвала кН, определяются по формуле: 

 
 
где Sy - усилие на штоках гидроцилиндров, кН; 
 
kд - коэффициент динамичности, принимаем kд=1,35.

 

 
 
где Go - сила тяжести рабочего оборудования, Go=32,9 кН; 
 
l - линейный размер, l=3,64м; 
 
lo - линейный размер, lo=3,45м; 
 
m - линейный размер, m=0,45м; 
 
r - линейный размер, r=2,1м.

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетная схема показана на рис.5. Определив внешние силы Р1, Р2 и S так же, как и  при расчете гидроцилиндра, из условий равновесия рабочего оборудования находим силы в шарнире С1:

 

Xc1 = P1∙(L/4b + 0.5) + S∙cosθ/2;

 

Zc1 = -P2∙(L/4b + 0.5) -G/2 + S∙sinθ/2;

 

Xc1 = 7800∙(2,2/4∙1,2 + 0.5) + 12670∙cos20/2=10114 .

 

Zc1 = 3363,3∙(2,2/4∙1,2 + 0.5) -10625/2 + 12670∙sin20/2=77 .

 

 

Сила Рв1, в подкосе (рис.5) и реакции ХА1, ZA1 в шарнире А1 определяются из условий равновесия толкающего бруса:

 

PВ1 = (ZC1∙l1 – XC1∙m)/d

 

XA1 = XC1 + (PB1 + PB2)∙cosθ2

 

ZA1 = ZC1 - (PB1 + PB2)∙sinθ2

 

PВ1 = (77∙0.9 – 10114∙0.5)/0.2 = 24940;

 

XA1 = 10114+2∙24940∙cos10 = 59236;

 

ZA1 = 77-2∙24940∙ sin10 = -8584.

 

Найденное значение силы в подкосе соответствует случаю одинакового нагружения правого и левого подкоса:

 

РВ1 = РВ2.

 

Учитывая возможность неравномерного распределения нагрузок между подкосами, допускаем, что работает лишь один из них, а за расчетное значение силы в подкосе принимаем удвоенное значение силы РВ1.

 

 

 

 

Рис.4  Расчетная схема толкающего бруса

 

Проецируя силы XCl и ZC1 на оси х' и у' (рис. 4) и складывая проекции, получим:

 

X’c1 = XC1 cosθ1 + ZC1 sinθ1;

 

Z’C1= - XC1 sinθ1+ ZC1 cosθ1.

 

X’c1 = 10114 cos20 + 77sin20 = 9530;

 

Z’C1= - 10114 sin20 + 77cos10 = -3384.

 

 

В опасном сечении бруса а-а действуют следующие усилия;

 

изгибающий момент в плоскости x'Oz', Нм:

 

M" = Z’C1∙l2;

 

M" = -3384∙0.9 = 3045.6;                                                      

 

изгибающий момент в плоскости х'Оу (рис.4), Нм:

 

                                                         M' = X'C1∙l;                                              

 

M' = 9530∙2,2 =20966;                                       

сжимающая сила, Н:

 

N = X'C1 + PB1 ∙cos(θ1+ θ2)

                               

 

N = 9530 + 24940 ∙cos30 = 31128.

 

Проверка прочности бруса в сечении производится по уравнению:

 

                               σ = M”/WY + M’/WZ + N/φ∙F <  [σ]                             

 

где F - площадь поперечного сечения бруса;

φ - коэффициент уменьшения допускаемых напряжений для сжатых стержней.

 

σ = 3045,6/0,0612 + 20966/1,23 + 31128/1,1∙0,08 =102 <  [σ]=115 МПа.

 

где F - площадь поперечного сечения бруса;

 

φ - коэффициент уменьшения допускаемых напряжений для сжатых стержней.

 

Условие прочности выполняется.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчёт производительности бульдозера

 

Производительность бульдозера при резании и перемещении грунта определяется:

                                     П = 3600∙Vф∙kв∙kукл / Tц;                               

 

где    kв - коэффициент использования бульдозера по времени,

 

ke = 0,80 - 0,85;

 

kукл - коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность бульдозера.

 

kукл = 0,95.

Тц – время цикла, с;

 

Vф – объем грунта в плотном теле перед отвалом;

                                                             

Vф = ВН2/2∙kпр∙kр

 

Vф = 2,5∙1,132/2∙0,95∙1,1 = 1,52,

 

Тц = lp/v1 + lп/v2 +(lр+lп)/v3 + 2tп + tо + tс;

 

lp – длина пути резания, м;

 

lп – длина пути перемещения, м;

 

v1 – скорость движения при копании, м/с;

 

v2 – скорость при перемещении грунта, м/с;

 

v3 – скорость обратного хода, м/с;

 

tп – время разворота, с;

 

tо – время опускания отвала, с;

 

tс – время переключения передач, с.

 

Тц =100/5 + 20/2,5 + 120/30 + 2∙10 + 2 + 5 = 59 с;

                                                   

П = 3600∙2,41∙0,8∙0,95/59 = 111,7 м3/час.

 

 

Список использованной литературы

 

1. Бородачев И.П. Справочник конструктора дорожных машин – М.: Машиностроение, 1973 – 504 с.

2. Васильев А.А. Дорожные машины - М.: Машиностроение, 1979 – 448 с.

3. Холодов А.М. Проектирование машин  для земляных работ – Х.: Вища шк., 1986 – 272 с.