Расчет скрепера, выбор основных параметров машины и ее рабочего органа

Размещено на http://www.allbest.ru

сыктывкарский лесной институт (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова» (СЛИ)

Лесотранспортный факультет

Специальность: «Промышленное и гражданское строительство»

Расчетно-графическая работа по дисциплине

«Строительные машины и оборудование»

Вариант №2

«Расчет скрепера, выбор основных параметров машины и её рабочего органа»

Сыктывкар 2013

Исходные данные:

Вариант II

Ш Базовая машина -- Трактор Т-130Г

Ш Дорожная машина -- Скрепер

Ш Рабочий орган -- Ковш со ступенчатым ножом, V= 3м³

Ш Привод рабочего органа -- Гидравлический

Условия работы машины:

Ш Число ударов С = 9;

Ш Глубина резания грунта -- h = 15 см;

Ш Дальность перемещения грунта -- lm =400 м;

Характеристика трактора и двигателя:

Ш Масса -- 11500 кг.

Ш Габаритные размеры:

1. L = 5,42м;

2. B = 2,74м;

3. H = 2,80м.

Ш Рекомендуемая масса навесного оборудования -- 18-23% от массы машины;

Ш Номинальная мощность -- 103 кВт;

Ш Скорости перемещения машины:

1. Транспортная -- 2,92м/с

2. При перемещении и резании грунта -- 0,89м/с

3. На заднем ходу -- 1,70м/с

4. На холостом ходе -- 1,7м/с

Определить возможность буксования машины при выполнении работы, исходя из условия Тсц > Тn, где:

машина буксование мощность бульдозер скрепер

Т_сц -- тяговое усилие по условию сцепления;

Т_n - тяговое усилие по условию мощности;

При выполнении этого условия, машина буксовать не будет, в случае, если Т_сц< Т_n, возможно буксование машины, в этом случае необходимо предусмотреть мероприятия по увеличению Т_сц.

Как правило, за счет изменения параметров, влияющих на этот показатель, основным из которых является масса машины с рабочим оборудованием.

Примечание: конструкция любой базовой машины позволяет увеличить её массу(сцепную массу) за счет навешивания (установки) дополнительного оборудования.

а) Определяем Т_сц;

б) Определяем Т_n.

При выборе ц_сц, принимаем min значение для машин < 100 кВт, max - для машин > 100 кВт.

1) Расчет тяговых усилий:

G_сц = (G_т+G_о)*Ш

G_сц = (11,5+2,65)*0,7 = 9,905т;

где ш - коэффициент использования массы машины по сцеплению (для гусеничных машин - 1…0,9, для колёсных - 1…0,7)

G_т - масса трактора (базовой машины), т

G₀ - масса рабочего оборудования, т:

при навешивании одного агрегата - G₀=(0,18…0,23)*G_т

при навешивании одного агрегата - G₀=(0,35…0,45)*G_т

Т_сц = 1000G_сц*ц_сц*g

Т_сц = 1000*9,905*0,85*10= 84192,5Н= 84,2кН

где G_сц - сцепная масса машины, т

ц_сц - коэффициент сцепления ведущих колёс с поверхностью качения ( для гусеничных промышленных тракторов - 0,7…1; колёсных - 0,65…0,85)

g - ускорение свободного падения

При выборе ц_сц принимаем минимальное значение - 0,65 для машин с мощностью менее 100 кВт, максимальное значение - 0,85 для машин с мощностью более 100 кВт.

Т_n = (N_max*з_m)/[v*(1-д)]

где N_max - эффективная мощность, кВт

з_м - КПД механической трансмиссии (0,85…0,88)

V - скорость движения, м/с

д - коэффициент буксования (для гусеничных тракторов - 0,07, для колёсных - 0,2)

Т_n = 103*0,88/[0,89(1 -- 0,2)] = 126,76кН

Вывод: Так как Т_сц < Т_н (84,2кН > 126,76кН ), то навешиваем дополнительное оборудование.

G₀=(0.35ч0.45)G_т

G₀=0,45*11,5=5,175т

G_сц= 11,5+5,175=16,675

Т_сц= 1000*16,675*0,85*10=141,7кН

Теперь условие выполнено, и машина буксовать не будет. Т_сц> Т_н ( 141,7 кН > 126,76 кН ).

2) Определяем параметры рабочего оборудования . В качестве рабочего оборудования принимаем ковш со ступенчатым ножом.

Ширина ковша :

B_к = К+В_ш+2Дb;

L_к= vбv/B_к

Н_к= v V/бB_к;

L_к/H_з= 1 - 1,25

В_к =2,74+0,4+2*0,06=3,26 м;

Н_к=1,643м

L_к=1,5м

Н_з= L_к/0,25= 6м

Где L_к, В_к, Н_к - размеры ковша( длина , ширина, высота), м;

Н_з - высота ковша в задней части;

К- колея тягача( 2,74м);

В_ш- ширина шины колеса( 0,4м);

Дb - зазор между боковой стенкой ковша и наружным краем шины (0,3-0,06м);

б- коэффициент, зависящий от емкости ковша. При емкости V= 6-8м³, б = 0,91-0,8.

Расчет требуемой мощности

Решение второй задачи предусматривает определение всех сил сопротивлений движению машины, имеющих место при копании грунта в заданных условиях. Расчет силы сопротивления резанию следует проводить с учётом формы рабочего органа и его режущей части.

W₁ - сопротивление резанию, определяем по формуле Зеленина. Для ступенчатого ножа отвала:

W₁ = 10*С*(1+0,01 д)*[h₁^1.35 (1+2.6L₁)+2 h₂^1.35(1+2.6L₂ )]

С - число ударов стандартного ударника - плотномера, соответствующее заданной категории грунта, Н/м² (в нашем случае принимаем равной сумме 2-х последних цифр зачётки 5+4=9)

h - толщина срезаемой стружки, см

L₁ и L₂ - соответственно длины ножей выступающей и не выступающих частей, м

д - угол резания (принимаем равным 50°, исходя из заданного интервала - 50°…55°)

W₁ =10*9( 1+0.01*50)[15^1.35(1+2.6*0.5)+2*15,05^1.35(1+2,6*1)] =90*1.5(38.701*2.3+80.9*3.6)= =135*380.25=51334.06Н=51,3кН

W₂ - сопротивление движению призмы волочения впереди ковша скрепера, кН; (Учебник Добронравова С.С, Дронов В.Г, стр. 224, формула 4,23 2006 год)

W₂ = ybH²g с*(м1+i)

W₂= 0.52*1.5*1.643²*1.7*9.81(0.4±0) =14.05кН

W₃ - сопротивление движению скрепера кН;

W₃ = (G_c+G_тр)(f±i)

W₃= (16,675+15,2)*(0,15±0)= 4,79кН (Учебник Добронравова С.С, Дронов В.Г., стр. 223, формула 4,21 2006год)

G_c = 15360*9,8 = 150,53кН;

G_т=8*1,9=15,2кН

W₄ - сопротивление от веса срезаемого слоя грунта, движущегося в ковше , кН; (Учебник Добронравова С.С, Дронов В.Г., стр. 224, формула 4,24 2006 год)

W₄ = bhНgс

W₄ = 1.5*1.643*0.4*9.81*1.7=16.44кН

W5 - сопротивление от внутреннего трения грунта в ковше, кН.

где: X-коэффициент, учитывающий влияние рода грунта равен 0,3

г- плотность грунта, 3 категория, суглинок (1,6…1,9)

W4=bH²гXg

W5 = 1,5*1,643²*1,9*0,3*9,8= 20,83кН

УW = 51300+14050+4790+16440+20830= 107410 Н

· Расчёт требуемой мощности

N=, кВт

где V - рабочая скорость движения машины

? - КПД машины(0,85…0,95)

N=107410*0,89/10³*0,95=100,626кН

Так как N_тр< 0,98*N_ном,( 100,6<0,98*103) Данное значение соответствует условию, Неизрасходованного запаса мощности не наблюдается, выбран оптимальный режим работы машины.

Составление кинематической схемы привода к рабочему органу и привести её основные характеристики

Кинематическая схема привода к рабочему органу, осуществляемая с помощью гидравлической трансмиссии, в соответствии с ГОСТ 278.82 -- 68

Расчет эксплуатационной производительности скрепера

Скрепер со ступенчатым ножом -- машина циклического действия, следовательно расчёт выполняется по следующей формуле:

П_э = nqk_нk_в/k_р(Мі/ч), где:

n-число циклов в час (n =3600/ Т_ц, где Тц - продолжительность одного рабочего цикла скрепера, с);

q- вместимость ковша, м³;

k_н - коэффициент наполнения ковша грунтом( 0,6 …1,2);

k_р - коэффициент разрыхления грунта в ковше(1,1…1,3);

k_в - коэффициент использования машины по времени (0,8…0,9)

Т_ц = L₃/v₃+L_т/v_т+L_рз/v_рз + t_п+2t_пов = 299,6/0,89+400/2,92+15/0,83 +20+2*20 = 551,57с

Где L₃,L_т,L_рз - длины участков соответственно набора грунта(заполнения ковша),транспортировки грунта, разгрузки ковша, м;

V_з,V_т,V_рз - скорости скрепера соответственно при заполнении ковша,

Транспортировке грунта, разгрузке, м/с.

t пов - время на один поворот (15…20)с.

L₃ = qk_н/k_pbh

Где b - ширина срезаемой полосы, м; h - толщина срезаемого слоя грунта, м.

L₃ = 8*12/1,3*1,643*0,15 = 299,6м

n = 3600/551.57 = 6.5

Пэ = 6,5*8*1,2*0,9/1,3 =43,37

Библиографический список:

Основная литература:

1. Хархута Н.Я. И др. Дорожные машины. Л. Машиностроение 1997, 466стр;

2. Ильин Б.А. И др. Сухопутный транспорт леса. М. Лесная промышленность 1973; 367стр;

3. Добронравов С.С., Добронравов М.С. Справочник «Строительные машины и оборудование», Москва, «Высшая школа»,445стр;

Дополнительная литература:

4. Ионов Б.Д. Дорожно-строительные машины. Лесная промышленность, 1971, 237стр.

5. Алексеева Т. Е. и др. Машины для земляных работ. М. Машиностроение, 1972, 300стр.

6. Бородачёв И.П. и др. Справочник конструктора. Дорожные машины. М. Машиностроение, 1973, 350стр.

7. Софьина А.А., Галахин В.И., Бессараб Г.А. Дорожные машины. Методические указания по курсовому проектированию для студентов специальности 0901. Л. 1983, 45стр.

8. Абрамов Н.Н. Курсовое и дипломное проектирование по дорожно-строительным машинам. М. Высшая школа, 1972, 120стр.

9. Гжиров Р.И. Краткий справочник конструктора. Л. Машиностроение, 1983, 463стр.

Размещено на Allbest.ru

...