Технические характеристики автогрейдера тяжелого типа

 

В конструкции ДЗ-122 одной из основных систем, схему которой необходимо изучить, является гидравлическая. С помощью гидроцилиндров, обладающих хорошими техническими характеристиками, происходит управление рабочими устройствами.

1. Основная рама – главное силовое устройство машины. Она характеризуется сложной конструкцией, но благодаря применению профиля из высокопрочной стали имеет достаточную жесткость.

На раме, при ее первоначальной сборке, крепятся кронштейн-самолет и цилиндр-фиксатор, который служит стопором для тяговой рамы и позволяет приводить в движение рабочее оборудование.

 

Рисунок 2.4 Основная рама

 

2. Передний мост имеет ступицы, на которые крепятся колеса, рулевые тяги с заменяемыми наконечниками, а также цилиндры наклона и поворота колес.
3. Задняя тележка со ступицами колес отличается сложной конструкцией с балансирами, редукторами и тормозными устройствами.

Все четыре колеса, которые устанавливаются на ступицы задних колес, являются ведущими.

4. Тяговые усилия от двигателя на колеса передаются с помощью карданной передачи и карданных валов.
5. В состав рабочего оборудования, которое по-другому называетсягрейдерным отвалом, входят рама тяговая, поворотный круг, редуктор отвала и сам отвал с ножом.

Приводится в движение этот механизм цилиндрами — подъема рамы, выноса рамы и отвала, угла резания.

6. Передняя лопата состоит из отвала и цилиндра подъема отвала бульдозера.
7. Рыхлитель – это рама, к которой крепятся зубья и цилиндр подъема устройства.
8. Кабина имеет большую площадь остекления, которая позволяет контролировать обстановку вокруг машины как во время движения, так и при работе с грунтом.

Для безопасности кабина оборудована системами защиты от опрокидывания и падения тяжелых предметов. Хорошая герметичность, поддерживаемая в кабине, позволяет отопителю работать с максимальной эффективностью.

Сиденье и рулевая колонка расположены так, чтобы обеспечить достаточную эргономику при управлении машиной.

Оборудование МКПП на задней тележке под кабиной позволяет легко переключать скорости.

Двигатели и трансмиссия

На автогрейдере ДЗ-122 и его модификациях устанавливаются дизельные ДВС нескольких вариаций с различными техническими характеристиками и расходом топлива. Это Cummins, А-01, Д-260 и ЯМЗ-236.

Средняя мощность, которую развивают эти силовые агрегаты, — 150 л. с. при крутящем моменте 500-660 Нм. При этом это низкооборотные агрегаты с показателями 1 700-2 300 об/мин. Система охлаждения двигателя водяная, с радиатором.

С этими двигателями устанавливается трансмиссия 6МКПП производства г. Пскова. Эта коробка имеет две задние передачи, что важно для такой строительно-дорожной машины.

За годы производства ДЗ-122 постоянно подвергался усовершенствованиям и доработкам. Только базовая модель ДЗ-122А имеет двенадцать различных модификаций.

В последние годы стали выпускаться ДЗ-122Б, которые также имеют несколько разновидностей.

Главные отличия в конструкции — это грейдеры с жесткой рамой или шарнирно-сочлененной, а также механическая или гидромеханическая трансмиссия, установленная на них.

На последних моделях ДЗ-122Б кабина оборудуется кондиционером или немецким отопителем, устанавливаются кресло серии Pilot и система мониторинга с GPS. Для улучшения запуска имеется предпусковой подогреватель.

Итальянская гидросистема — это тоже большой плюс для такой машины, обремененной гидроцилиндрами.

Современные спецмашины комплектуются системой нивелирования американского или швейцарского производства. Это оборудование позволяет выполнять работы по профилированию и выравниванию грунта с высокой точностью до трех миллиметров.

Колодочная тормозная система заменена на дисковые тормоза в масляной ванне германского производства. Управление тормозной системой гидравлическое. Имеется аварийный тормоз. Это повысило эффективность при маневрировании на сложных рельефах.

Автогрейдер ДЗ-122 предназначен для работы на грунтах I-IV категорий. На грунте I и II категорий автогрейдер может работать без рыхлителя. На более твердых землях обязательно необходимо предварительно рыхлить грунт.

 

 

 

 

 

3. Определение основных параметров автогрейдера

 

Техническая характеристика автогрейдера ДЗ-122:

Тип автогрейдера	средний	Высота подъёма отвала, м	0,4
Мощность двигателя, кВт	99	Колёсная формула	1х2х3
длина	3,72	Давление в гидроприводе, МПа	10
высота отвала, м	0,62	Колея колёс, м	передних 2,0 задних 2,0
Угол наклона отвала, град	40…90	База, м	5,83
Угол резания, град	30…70	Радиус поворота, м	14
Угол поворота отвала, град	360	Тип трансмиссии	гидромеханическая
Вынос отвала в сторону, м	0,81	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

 

 

 

 

К основным параметрам и размерам автогрейдера относятся: масса, длина и высота отвала, боковой вынос отвала, дорожный просвет и заглубление отвала, угол резания ножа, углы захвата наклона отвала, калёсная база, колея передних и задних колёс, колёсная формула.

Определим оптимальную силу тяжести автогрейдера по заданным площади поперечного сечения кювета автодороги и необходимому для создания земляного полотна числу проходов:

 

 

где m – коэффициент, учитывающий неравномерность сечений стружки при последовательных проходах, m = 1,35

S –площадь сечения треугольного  кювета, S = 2,25hk2 = 2.25 . 0.62 = 0.81м2

k – удельное сопротивление грунта резанию, k = 130 кПа

ψ – коэффициент учитывающий колёсную формулу автогрейдера,

ψ = 0,75 при формуле 1х2х3

φсц – коэффициент сцепления при буксовании колёс, φсц = 0,75

n – число проходов при устройстве земляного полотна в нулевых

отметках, для грунтов II категории n = 4

Сила тяжести автогрейдера, приходящаяся на его задний мост:

 

 

где G = 105,3кН – вес автогрейдера

Сила тяжести автогрейдера, приходящаяся на его передний мост: 

 

Сцепной вес автогрейдера (вес, приходящийся на ведущие колёса):

 

 

где ψ1 – коэффициент, определяемый колёсной схемой автогрейдера, дл схемы 1х2х3 ψ1 = 0,7…0,75

Необходимая при рабочем режиме мощность двигателя: 

 

где Nпол – полезная мощность, кВт:

 

 

где Vф =4 км/ч – фактическая скорость перемещения машины

Nдв – мощность затрачиваемая на перекатывание:

 

 

Nбукс – мощность затрачиваемая на пробуксовку:

 

 

k1 = 1 - коэффициент учитывающий  уменьшение мощности двигателя  в

условиях неустановившейся нагрузки.

ή = 0,76 – КПД трансмиссии, для гидромеханической трансмиссии

Мощность двигателя, определяемая для транспортного режима:

 

 

где f = 0,04 – коэффициент сопротивления качению

Vmax – максимальная скорость движения автогрейдера

Из найденных двух значений мощности выбираем максимальную и используем её в расчётах. Найденная максимальная мощность совпадает с номинальной рассчитываемого автогрейдера.

Длина отвала:

 

 

где mа – масса автогрейдера, mа = G/g = 105,3/9,81 = 10,7 т

Высота отвала:

 

Радиус кривой отвала:

 

 

В поперечном сечении профиль отвала обычно очерчивается по дуге окружности (рисунок 3.1). При таком профиле стружка вырезаемого грунта, перемещаясь по отвалу вверх, поворачивается на нём в направлении его движения и, дойдя до верхней кромки отвала, рассыпается или опрокидывается перед ним, образуя призму грунта.

 

Рисунок 3.1 Поперечный профиль отвала

 

Чтобы исключить пересыпание грунта за отвал, угол опрокидывания ψ принимают равным 65…70°. При установки углов должно быть обеспечено равенство

 

ά + ώ + ψ = π

т.е. ώ = π – ά – ψ = 180° - 50° - 65° = 65°

 

База автогрейдера выбирается из условия возможности разворота отвала (рисунок 3.2).

 

 

Рисунок 3.2 Ходовое устройство автогрейдера

 

 

где L – база трёхосного автогрейдера

L1 – база двухосного  автогрейдера:

 

 

Lотв = 3,72м – длина отвала

b= 2,0м – колея автогрейдера

Δ = 0,055м – минимальный зазор между отвалом и колесом

D = 1,2м – внешний диаметр  шины

Δ’ = 0,6м – минимальный зазор между задними колёсами

Размеры b и Lотв и связанного с ними радиуса поворота R автогрейдера (рис.2) выбираю такими, чтобы машина имела наименьшие размеры. Однако наличие наименьших величин обуславливается следующим. Устойчивость движения автогрейдера при вырезании стружки с наибольшей шириной захвата обеспечивается, если колёса автогрейдера идут по краям забоя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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 необходимыми являются условия ∑W ≤ Тн и ∑W ≤ Тφ, где Тн – номинальное значение силы тяги автогрейдера на используемой передаче:

 

 

где ήТ – КПД трансмиссииб V = 4 км/ч = 1,1м/с – скорость движения

Предельное значение тягового усилия по сцеплению с грунтом:

 

где Gсц = G ψ1 = 105,3 . 0,75 = 79 кН – сцепной вес

φсц = 0,6 – коэффициент сцепления колёс с грунтом

Суммарное сопротивление копанию автогрейдером:

 

 

где W1 – сопротивление грунта резанию,

 

 

где К = 15кПа – удельное сопротивление грунта резанию

Fст - площадь поперечного сечения вырезаемой стружки грунта при резании полной длиной отвала,

Fст = Lотвh = 3,72 . 0,16 = 0,6м2

 

W2 – сопротивление перемещению  призмы грунта

 

 

где μ2 = 0,5 – коэффициент внутреннего трения грунта

Gпр = γгрgVпр = 1800 . 9,81 . 0,62 = 10948Н = 11кН

 

Vпр – объём призмы перед отвалом с учётом, что длины ножа погружены в грунт для резания

 

 

где Кр = 1,2 – коэффициент разрыхления грунта

h = 0,16м – толщина стружки

δ = 40° - угол естественного откоса грунта

W3 - сопротивление перемещению  стружки грунта вверх по отвалу:

 

 

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

ά = 50° - угол резания ножа

W4 - сопротивление перемещению  стружки грунта вдоль по отвалу:

 

 

W5 – сопротивление перекатыванию  колёс:

 

 

W6 – сопротивление от  преодоления подъёма

 

 

Сопротивление от сил инерции W7 считают равными нулю, так как принимают, что движение автогрейдера происходит без ускорения и без переключения скоростей, т.е. при установленном движении. Тогда полное сопротивление:

 

 

Проверим, соблюдается ли условия ∑W =42,6 кН ≤ Тн =61,6кН и ∑W = 42,6 кН ≤ Тφ = 47,4 кН

При установке дополнительного отвала тяговая характеристика изменится:

 

 

где Gгр+отв – вес автогрейдера и дополнительного отвала (3468Н)

 

где 

где Gпр = γгрgVпр = 1800 . 9,81 . 0,54 = 9535,3Н = 9,5кН

 

 

Проверим, соблюдается ли условия

 

∑W =49 кН ≤ Тн =61,6кН и

∑W = 49 кН ≤ Тφ = 49 кН

 

Условие соблюдается, значит, данный автогрейдер подходит для работ в выбранных условиях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчёт производительности  автогрейдера 

 

Производительность автогрейдера при профилировании дороги определяют в километрах 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 = 60LпрКвtcм/Т = 60 . 100 . 0,85 . 8,2 /20 = 2091 м/смена

где Lпр = 100м – длина участка профилирования

Кв = 0,85 – коэффициент использования машины по времени

tcм = 8,2ч – число рабочих часов в смене

Т – время профилирования 

Т = 2Lпр(n1/v1 + n2/v2 + n3/v3 +…)+ 2 nt1 = 2.100.4/66,7 + 2.4.1 = 20мин

 

здесь n1,n2, n3 – число проходов, выполняемых соответственно на первой, второй и третей передачах коробки скоростей

v1,v2,v3 – скорости, соответственно  на первой, второй и третей  передачах