Технические характеристики автогрейдера среднего типа

    Система нивелирования

Автоматическая система нивелирования фирмы Trimble (США) значительно повышает производительность и точность дорожно-строительных работ. Используя угловые, лазерные и ультрозвуковые датчики, система автоматически выдерживает заданный поперечный уклон и высоту отвала и формирует продольный и поперечный профиль дороги в строгом соответствии с проектом.

    Кабина

Кабина одноместная  цельнометаллическая, с защитой  от опрокидывания и падающих предметов (системы ROPS и FOPS).

Создает комфортные условия  для работы оператора за счет оптимального микроклимата, обеспеченного кондиционером, отопителем фирмы «Zenith» (Германия), тепло и звукоизоляцией, эргономикой рулевой колонки и рабочего кресла. А также интерьером и оптимальной обзорностью. Все боковые проемы максимально остеклены.

Комплектуется под заказ: кондиционером фирмы «Konvekta» (Германия); креслом оператора производства фирм «Grammer» (Германия); рулевой колонкой итальянского производства.

    

 

 

 

     Гидравлика

Рабочее давление в гидросистеме 100-150атм.

В гидросистеме рабочего оборудования в качестве распределительного устройства применяются два моноблочных гидрораспределителя моделей HC-D10/5 и HC-D10/6 (итальянской фирмы «Hudrocontrol»), соединенных между собой последовательно.

Предохранительный клапан, отрегулирован на давление 16 Мпа (160кгс/см2), находится в распределителе HC-D10/5.

     Тормозная система

Представлена балансирной  тележкой TAP 5502.118(е) типа тандем с самоблокирующимся  дифференциалом и встроенными дисковыми  тормозами в масляной ванне на каждое колесо производства «NAF» (Германия). Имеется резервный (аварийный), тормоз, срабатывает при отключении насоса гидросистемы рабочего оборудования.

Комплектуется тормозной  педалью с гидроусилителем итальянского производства.

Таблица 1

Техническая характеристика автогрейдера ДЗ-122Б

Тип автогрейдера	средний
Мощность двигателя	99кВт
Ширина отвала	3,9 м
Высота отвала	0,66 м
Угол наклона отвала, град	40…90
Угол резания, град	30…45
Угол поворота отвала, град	360
Вынос отвала в сторону	0,81м
Высота подъёма отвала, м	0,4
Колёсная формула	1х3х3
Давление в гидроприводе, МПа	10
Радиус поворота, м	14
Тип трансмиссии	гидромеханическая
Дорожный просвет, м	0,4
Скорости передвижения, км/ч:
вперёд	7,4…43
назад	7,7…25,2
Габаритные размеры, мм:
длина	9450
ширина	2500
высота	3500
Эксплуатационная масса, т	14,7
База автогрейдера ДЗ-122Б, мм	5870

 

 

 

3. Расчет основных параметров отвала автогрейдера

 

   Главным параметром при расчете автогрейдера является мощность и соответствующая ей масса. Основными параметрами является размеры отвала.

Длина отвала:

Во =(0,7 ... 0,76) ·√ Ма + 1,2 =0,7*·√14,7+1.2=3,9 м

где Ма - масса автогрейдера, т 

Высота отвала

                         Но = 0,2·Во- 0,12=0,2*3,9-0,12=0,66 м

Радиус кривизны основного листа отвала 
      R = Hо /2sinδ= 0,66/2sin45° = 0,48 м

где δ – угол резания (принимают равным от 30°-45°)

 

4. Тяговый расчёт автогрейдера

 

   В процессе работы автогрейдера возникают различного характера и разной величины силы сопротивления его движению.

   Для определения сопротивлений, возникающих в рабочем режиме при резании и перемещении грунта автогрейдером определённого типа, должны быть известны род грунта и его характеристики, размеры отвала и углы его установки, вес автогрейдера.

   Тяговый расчёт автогрейдера позволяет оценить возможности тягача при транспортировании грунта с подрезанием стружки. Для нормального протекания процессов резания, перемещения грунта или планирования поверхностей необходимым является условие движения автогрейдера без буксования:

                                               Тсц.а. ≥ ∑Wi,                                                                    

где Тсц.а. – сила тяги автогрейдера по сцеплению, Н

Сила тяги по сцеплению  определяется по формуле:

Тсц.а = Gсц.а· φсц=144060*0,8= 115248 Н

где Gсц.а – сцепной вес автогрейдера, Н

φсц- коэффициент сцепления (принимаем равным 0,8)

Сцепной вес автогрейдера определяется по формуле:

Gсц.а = ζ·G.а= 1*14700*9,8= 144060 Н ,

где G.а – вес автогрейдера, Н,

       ζ  – коэффициент перераспределения  нагрузки, зависящий от колесной формулы

       1) для  колесной формуле 3*3*3, 1*3*3, 2*2*2     ζ = 1,0

       2) для  колесной формуле 1*2*3, 1*2*2  ζ  = 0,75

 

 

 

 

 

   В процессе работы автогрейдера основным поворотным отвалом возникают следующие силы сопротивления.

 

 

Рисунок 4. - Расчётная  схема при работе поворотным отвалом

где W1 – сила сопротивления резанию, Н

      W2  - сила сопротивления призме волочения, Н

       W3 – сила сопротивления перемещению грунта вверх по отвалу, Н

       W4 – сила сопротивления передвижению отвала по грунту, Н

       W5 – сила сопротивления перемещению грунта вдоль отвала, Н

      W6 – сила сопротивления движению самого автогрейдера, Н

 Тогда суммарные  силы сопротивления  выглядят  следующим образом:

∑Wi = W1+ W2 + W3+ W4+ W5+ W6, Н,

 

  Сопротивление грунта  резанию определяется по формуле:

W1 = kр Во h sinφ = kр F sinφ, Н                      

где kр - удельное сопротивление грунта резанию(0,15*10⁶ Н/м2);

      Во - ширина  отвала; м ;

      h - глубина резания; м;

      F - площадь поперечного сечения срезаемой стружки грунта,м2

      φ – угол захвата (принимаем равным 60°).

Найдем глубину резания:

h = Gсц.а. φсц/ Во*Kk=144060*0,8/3,9*0,3*10⁶ = 115248/1170000=0,099м

Площадь срезаемой стружки равна

F=h*Bo=0,099*3,9=0,386 м²

 Следовательно W1 = kр F sinφ = 0,15*10⁶ *0,386*0,866= 50141,4 Н

 

Сила сопротивления  призме волочения определяется по формуле:

W2 =γо·Vпр. ·μ1 g sinφ / kразр , Н

где μ1 – коэффициент трения грунта о грунт(0,5)

      γо – объемный вес грунта, (1800кг/м3) 
     Vпр – объем грунта в призме волочения, м³  
      g – ускорение свободного падения, м/с² 
       kразр – коэффициент разрыхления грунта.(1,45)

Найдем объем грунта перед отвалом:

Vпр=Bo*Ho²/ 2tgε = 3,9*0,66²/ 2*0,577 =1,698/1,154 = 1,47м³ 
где ε - угол естественного откоса грунта(30°)

Следовательно W2 =γо·Vпр. ·μ1 sinφ / kразр = =1800*1,47*0,5*9,8*0,866/1,45=7743,5 Н

 

Сила сопротивления  перемещению грунта вверх по отвалу определяется по формуле:

W3 = γо·Vпр.·μ2·g cos²δ sinφ/ kразр =1800*1,47*0,9*9,8*0,499*0,866/1,45=6955 Н

где     μ2 –  коэффициент трения грунта об отвал(0,35-0,9)

           δ – угол резания (30°-45°)

 

 

Сила сопротивления  передвижению отвала по грунту определяется по формуле:

W4 = Рн · μ2, Н,                

где  Рн – нормальная составляющая силы

 сопротивления   копанию. Н

Найдем составляющие сопротивления копанию

а) касательная составляющая

                                               Рк=(0,6 - 0,8) Тсц.а=0,8*115248=92198,4 Н

   б) нормальная  составляющая

                                               Рн=(0,15 - 0,20) Рк=0,20*92198,4=18439,68 Н

Тогда W4 = Рн · μ2=18439,68*0,9=16595,7 Н

 

Сила сопротивления перемещению грунта вдоль отвала определяется по формуле:

       W5 = γо·Vпр. ·g·μ1· μ2· cosφ/ kразр= 1800*1,47*9,8*0,5*0,9*0,5/1,45 = 4024Н.                                 

 

Сила сопротивления  движению самого автогрейдера определяется по формуле:

W6= Gсц.а∙(f±i)= 144060 *(0,1+0,025) = 18007,5 Н                                                 

где Gсца – сцепной  вес автогрейдера, Н;

      f - коэффициент сопротивления движению  автогрейдера, который  зависит от типа грунта и типа ходового оборудования,

        i – значение уклона местности

 

Найдем суммарные силы сопротивления :

∑Wi = W1+ W2 + W3+ W4+ W5+ W6= 50141,4 + 7743,5+ 6955+16595,7 +4024+18007,5 =103467,1 Н

 

   Проверим соблюдается ли условие движения автогрейдера без буксования:

Тсц.а. ≥ ∑Wi

115248Н ≥103467,1Н

   Условие соблюдается, это говорит о нормальном протекании процессов резания, перемещения и планирования грунта автогрейдером.

5. Расчет производительности  автогрейдера.

 

   Производительность автогрейдера при профилировании дороги определяют в метрах спрофилированной дороги в единицу времени. Она зависит от основных параметров автогрейдера и от условий работы.

Когда известна схема  проходов автогрейдера по участку и  определено число проходов, необходимое  для выполнения работ при постройке земляного полотна или корыта, производительность автогрейдера определяют по формуле:

      П = 3600·L·(Bо·sinφ – a)·kвр./((L/vр.х.) + tп.п.)·n=

=3600*100(3,9*0,866-0,3)*0,85/(100/2,1+20)*3= 941684,4/ 202,85 =4642м2/ч   

где Во - ширина отвала автогрейдера, м,

       φ - угол захвата

       a - величина перекрытия смежных полос , принимается а = (0,2 - 0,3) м

        L - длина участка планировки, (100) м

        vр.х - скорость рабочего хода, принимается vр.х = (7,4км/ч=2,1м/с)

        tп.п - время на поворот и переключения передач,принимается =(20- 40с)

       n -число проходов по одному следу, принимается n=(1 - 3) проходов.

       К_в = 0,85 – коэффициент использования машины по времени

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Расчет и  подбор гидроцилиндров подъема отвала автогрейдера

В процессе планировки на отвал автогрейдера действует сила сопротивления Р, которая раскладывается на касательную составляющую силу сопротивления копанию Р_к и нормальную составляющую силы сопротивления копанию Р_н.

Найдем составляющие сопротивления копанию

а) касательная составляющая

Рк=(0,6 - 0,8) Тсц.а=0,8*115248=92198,4 Н

   б) нормальная  составляющая

Рн=(0,15 - 0,20) Рк=0,20*92198,4=18439,68 Н

Тогда силы сопротивления  рыхлению равны:

 

 

Рисунок 5. Расчетная схема к определению усилия гидроцилиндров подъема отвала

 

   Для определения  усилия на штоке гидроцилиндра  составим уравнение равновесия относительно точки О.

∑Мо = 0

             Рн·lн - Рк·lк + Рс·lс+Gг·lг+Gр·lр = Рц·lц                      

где Рн, Рк – составляющие силы сопротивления копанию, Н;

        Gр – вес тяговой рамы с  отвалом , Н;

       Рс - сила сопротивления грунта сдвигу, Н;

       Gг – вес поднимаемого с отвалом налипшего грунта, Н

               lн, lк, lс, lг ,lр, lц – плечи соответствующих сил,м.

 

 

Для расчета примем длины  плеч, равными:

lн=650мм

     lк=300мм

      lс=680 мм

     lр =750 мм

      lг=700мм

      lц=900мм

После этого определяем усилие Рц в гидроцилиндре

  Рц = (Рн·lн + Рк·lк + Рс·lс+Gг·lг +Gр·lр)/ lц , н           

где Рс - сила сопротивления грунта сдвигу , которая определяется по формуле:

                Рс = Kс·Hо·Bо= 50*10³*3,9*0,66= 128700 Н.                                                          

где Кс – удельное сопротивление грунта сдвигу,

принимается Kс = (40 - 60),кПа

 Вес грунта налипшего на отвал зависит от параметров  и формы отвала и определяется по формуле

                           Gг = γо· Bо·F·g=  1.800*3,9*0,386*9,8= 26555Н

где γо - объёмный вес грунта, кг/м3,

     Bо –  ширина отвала, м,

     F – площадь  сечения грунта налипшего 

на отвал, м2,

       g –  ускорение свободного падения,  м/с2.

Вес отвала определяется по формуле 

Gо = (0,17÷0,22) Mа*g=0,22*14700*9,8= 31693,2Н

  где  Mа – масса автогрейдера, Н  

   Вес тяговой рамы автогрейдера определяется по форумеле

Gp=Gсц.a – Go= 144060 - 31693,2= 112366,8Н

Исходя из полученного  определим усилие Рц в гидроцилиндре

  Рц = (Рн·lн + Рк·lк  + Рс·lс+Gг·lг+Gо·lо+Gр·lр)/ lц=

=18439,68*0,650+92198,4*0,300+128700*0,680+26555*0,700+112366,8*0,750/0,900=11985,792+27659,52+87516+18588,5+84275,1/0,900=255583Н

Поскольку усилие, которое  должен развивать гидроцилиндр в курсовой работе, определяется расчетом, то необходимый внутренний диаметр гидроцилиндра определяется по формуле:

где Р_ном - номинальное давление в гидросистеме рыхлителя = 16 МПа

Р_сл - давление жидкости в сливной магистрали = 0,5 МПа

- механический КПД гидроцилиндра (0,85-0,95), принимаем = 0,9 1022332

Диаметр штока определяется из соотношения:

Рассчитанные величины приводятся в соответствие с ГОСТ 22-1417-79:

D =160 мм

d = 50 мм

Ход поршня определяется в соответствии с необходимым  ходом рабочего органа, а так как отвал автогрейдера заглубляется на 250мм, то примем ход поршня с запасом, то есть равным 320 мм.

Выбираем гидроцилиндр по таблице ТУ-4143-001-54288240-2001:

Наименование гидроцилиндра  двойного действия - 105.072.16.000-03  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

   Универсальность использования автогрейдеров на любом грунте; возможность выполнения с их помощью различных планировочно-профилировочных работ  за счёт продуманной конструкции; относительная  эксплуатационная неприхотливость и надёжность делают эти машины незаменимыми как в дорожно-строительных земляных работах, так и для решения некоторых задач в коммунальном хозяйстве, например для очистки дорог от снега. Конструкция и эксплуатационные качества современных автогрейдеров позволяют не только существенно повысить производительность и качество производимых работ, но и предоставить необходимые удобства для работы машиниста-грейдериста.