Краткое описание работы механического привода

 

Основными технико-эксплуатационными показателями автогрейдера являются тяговомощностные показатели и показатели производительности, расчет которых мы и произведем в рамках данного курсового проекта.

Условия расчета:

Для разработки несвязной горной породы типа легкого суглинка, перемещения ее на расстояние l2=40 м и послойной укладки на участке l3=15 м для горизонтального участка, если, набор горной породы происходит на длине пути резания l1=10 м, когда пути резания, перемещения и укладки горной породы лежат на одной прямой, а условия работы позволяют применить скорости, соответствующие I передаче при резании, II – при транспортировании и укладке, и наибольшую скорость при возвращении.

Рисунок 2.1 - расчетная схема

 

 

 

2.1 Тяговый расчет [2,5,6]

Таблица 2.1 – коэффициенты  f и φ

Вид опорной   поверхности	Шинноколесный движитель
	шины высокого   давления		шины низкого   давления
	f	φ	f	φ
Грунт:
рыхлый свежеотсыпанный	0,2...0,3	0,3... 0,4	0,1...0,2	0,4...0,6
слежавшийся уплотненный	0,1...0,2	0,4... 0,6	0,1...0,15	0,5...0,7

 

Талица 2.2- значения коэффициентов k (при α = 45…60°) и kn

Категория грунта	k, кг/м2	Грунты	kn
I	7000	связные	0,025…0,032
II	11000	несвязные	0,06…0,07
III	17000	--------	--------

 

Таблица 2.3 – величины необходимые для расчета

G, кH	Рх, кВт	ηх	пд,  б/мин.	и	λ, м		δ
135	95,6	0,73…0,76	1575…1800	0,98	Плотный грунт	Рыхлый грунт	0,1	0,2	0,3
					0,12 . . . 0,15	0,08 ... 0,1

 

Установлено, что при δ = 0,1 колесный движитель работает с максимальным КПД, при δ = 0,2 достигается максимальная тяговая мощность, при δ = 0,3 развивается наибольшая устойчивая сила тяги.

 

 

 

 

 

 

 

Движение машины возможно, если максимальное тяговое усилие Тmах (Н) будет не меньше суммарного сопротивления движению W(Н):

Тmах ≥ W.

Усилие Тmах ограничено двумя факторами - мощностью привода ходового устройства и условиями сцепления движителя с опорным основанием, с которыми оно связано зависимостями:

Тmах(Рх) = 1000 Рх ηх / v;                Тmах(φ) = G φ

 где Рх - суммарная мощность двигателей механизма передвижения

             (табл. 1.2) (Вт);  
         ηх - общий КПД механизма передвижения (табл. 2.3);

         φ - коэффициент сцепления движителя с основанием (табл. 2.1).

         v - скорость передвижения (м/с);

Для шинноколесных движителей v - теоретическая скорость (м/с):

v =

где rc - силовой радиус, м;

       пд - номинальная частота вращения вала двигателя ходового                   механизма (об/мин);

       и - передаточное число трансмиссии.

Силовой радиус определяется как радиус недеформированного колеса rо за вычетом наибольшей радиальной деформации шины (в центральной зоне контактной поверхности) λ (м):

rc = rо – λВ. 

Приближенно при движении по плотному грунту λ = (0,12…0,15) В; по рыхлому грунту - λ = (0,08...0,1) В (В - ширина профиля шины).

 

 

 

 

 

Фактическую скорость передвижения  шинноколесной машины определяют с учетом буксования по формуле (м/с):

vф = v (1 - δ),

где δ - коэффициент буксования.

Совместив необходимые формулы, рассчитываем vф:

Полученное чначение соответствует I передаче автогрейдера (табл. 2.6).

Имея необходимые показатели рассчитываем усилие (Тmах(Рх)) мощности привода ходового устройства и усилие (Тmах(φ))  сцепления движителя с опорным основанием;

Для дальнейших расчетов берем меньшее из полученных значений.

Сопротивление передвижению W (Н) складывается из сопротивлений на рабочем органе машины Wp (Н), передвижению (перекатыванию) движителей Wпep (H) по горизонтальному пути, повороту машины Wnoв (H), движению на уклоне местности Wу (Н), инерции при разгоне и торможении Wи (H) и ветрового давления WB (H):

W = Wp + Wпep + Wnoв ± Wу ± Wи + WB

Из этого набора сопротивлений удерживаются только те сопротивления, которые имеют место в конкретном транспортном режиме работы машины.

 

 

 

 

 

Сопротивление повороту колесных машин, (рыхлый грунт);

Wnoв = (0,25 . . . 0,5) Wпep

Сопротивление движению от уклона местности ;

Wу = ± тgsinα

где т - масса машины, кг;

      g - ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2;

      α - угол подъема пути машины, (+) на подъем, (-) под уклон.

Сопротивление сил инерции при разгоне и торможении:

Wи = ± m v / tр(т),

где v - скорость в конце разгона или начале торможения (м/с):

      tр(т) - продолжительность разгона (торможения) (с).

Сопротивление ветрового давления:

WB = S qB

где S - площадь, воспринимающая давление ветра (м2);

      qB =125 – 500 - распределенная ветровая нагрузка на 1 м2 (Па).

Сопротивления Wnoв, Wу, WB и Wи в данном тяговом расчете не учитываются, так как по условию участок горизонтальный, автогрейдер движется с равномерной скоростью, а разворот совершается после выполнения операций (резание, транспортировании, укладке), а сопротивление ветрового давления незначительно при данной скорости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сопротивление резанью:

где k – коэффициент сопротивления резанью (табл. 2.2);

      В – ширина отвала (м);

      h1 – глубина резания во время перемещения призмы грунта (м2).

где kn – коэффициент потерь грунта при перемещении (табл. 2.2)

       Vпр – объем призмы волочения(м3).

Вычисляем объем призмы волочения;

Вычисляем глубину резания во время перемещения призмы грунта;

Вычислив необходимые величины находим сопротивление резанью;

Сопротивление перекатыванию:

Wпep ≈ fG,

где f- коэффициент сопротивления передвижению движителей (табл. 2.1);

     G - вертикальная составляющая внешней нагрузки на движители (Н) (табл. 2.2).

 

 

 

 

Подставив значения необходимых усилий находим сопротивление перемещению W (H);

Проверяем соответствие условию Тmах ≥ W:

Условие соблюдено, тяговые характеристики автогрейдера подходят для работы в заданных условиях. Неудовлетворение указанному выше условию по тяговому усилию Тmах(Рх)  означает недостаток мощности для движения машины с заданной скоростью v. Если то же условие не удовлетворяется по усилию Тmах(φ), то это означает, что машина не может двигаться из-за буксования движителей.

 

2.2 Расчет производительности  автогрейдера [6]

 

Производительность является важнейшей выходной характеристикой  машины. Ее определяют количеством продукции, произведенной машиной в единицу времени. Различают расчетную (теоретическая или конструктивная), техническую и эксплуатационную производительность. Под расчетной (теоретической, конструктивной) производительностью понимают производительность за 1 ч непрерывной работы при расчетных скоростях рабочих движений, расчетных нагрузках на рабочем органе и расчетных условиях работы. Теоретическую производительность рассчитывают на стадии разработки конструкторской документации на машину, используя для этого нормативные значения расчетных параметров и расчетных условий.

 

 

 

Под технической производительностью  понимают максимально возможную в данных производственных условиях производительность при непрерывной работе машины. Под эксплуатационной производительностью понимают фактическую производительность машины в данных производственных условиях с учетом ее простоев и неполного использования ее технологических возможностей.

  

Таблица 2.4 - средние значения коэффициента разрыхления kp

Категория породы по трудности разработки	Разновидность горной породы	kp
I	Песок, супесок, растительный грунт, торф	1,05...1,12
II	Легкий и лессовидный суглинок, влажный рыхлый лёсс, мягкий солончак, гравий мелкий и средний, песок, супесок и растительный грунт, смешанные со щебнем и галькой, насыпной слежавшийся грунт с примесью щебня или гальки	1,12....1,20
III	Жирная мягкая глина, тяжелый суглинок, гравий крупный, галька мелкая, щебень крупностью 15...40 мм, суглинок со щебнем пли галькой	1,20...1,25

 

Таблица 2.5 - коэффициент призмы kпр

Грунты	Значение kпр при отношении H/B
	0,15	0,3	0,45
Связные	0,75	0,78	0,85
Несвязные	1,15	1,20	1,50

 

Таблица 2.6 – параметры автогрейдера ДЗ-143

Скорости движения, м/с					Ширина отвала, мм	Высота отвала, мм
uI	uII	uIII	uIV	umax	В	Н
1,9	3,5	6,4	11,7	11,7	3740	620

 

 

 

 

 

 

 

 

Производительность определяем по формуле (м3/ч):

П = 3600Vпp × ky × kи /(tцkp),

где Vпp – объем грунта в разрыхленном состоянии (объем призмы волочения), находящийся перед отвалом в конце транспортирования, м3;

tц – продолжительность цикла, с;

ky – коэффициент уклона (kу=1, так как участок горизонтальный);

kи – коэффициент использования автогрейдера во времени(kи =0,85);

kp – коэффициент разрыхления грунта, т.е. отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта такой же массы в естественно плотном состоянии ( kp =1,085 табл. 2.4).

Объем призмы волочения (м3):

V'пр = BH2/(2kпр),

где В и Н – ширина и высота отвала, м (табл.);

kпр – коэффициент призмы, установленный экспериментально и зависящий от свойств грунта и соотношения размеров отвала (табл.2.5 ).

kпр =,

V'пр =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продолжительность цикла (с):

tц = l1/u1 + l2/u2 + l3/u3 + l4/u4 + nпtп + nоtо + nповtпов ,

где  l1, l2, l3, l4 – длины пути резания, перемещения, укладки грунта и обратного хода, м;

l4= l1+ l2+ l3=10+40+15=65 м

u1=1,9, u2=u3=3,5, u4=uмах=11,7 – скорости движения на соответствующих участках пути, м/с (табл. 2.6);

tп – время на переключение передач (tп ≈2,5с);

tо – время опускания и подъема отвала (tо ≈ 4,5с);

tпов – время разворота автогрейдера на 180° (tпов ≈ 12,5с);

nп=3, nо=5, nпов=2 – соответственно количество переключений передач, подъемов и опусканий отвала и разворотов на 180°.

tц=≈81,5 с,

 

П = 3600Vпp × ky × kи /(tцkp)=34,6 м3/ч

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ  ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АВТОГРЕЙДЕРА

 

• К работе на автогрейдере допускается машинист, имеющий соответствующее удостоверение.
• Работать на неисправном автогрейдере запрещается. Перед выездом на работу машинист обязан осмотреть автогрейдер и устранить все обнаруженные неисправности. При осмотре автогрейдера двигатель должен быть заглушён.

• При движении автогрейдера машинист обязан соблюдать все правила дорожного движения, установленные для автотранспорта.
• Снятие или установку сменного дополнительного оборудования, а также другие тяжёлые работы должны выполнять двое рабочих.
• Электроосвещение, установленное на автогрейдере, должно обеспечивать хорошую видимость движения и каждого рабочего органа во время работы.

Запрещается:

• оставлять без присмотра автогрейдер при работающем двигателе;
• регулировать, исправлять и смазывать автогрейдер на ходу или при работающем двигателе;
• останавливать автогрейдер на уклонах;
• находиться под рамой автогрейдера при поднятом отвале;
• во время работы автогрейдера удалять из-под ножа случайно попавшие предметы.
• Техническое обслуживание и ремонт автогрейдера следует проводить только после полной остановки двигателя.
• Техническое обслуживание проводится по истечении установленного срока эксплуатации.