Разработка бульдозеров

Размещено на http://www.allbest.ru/

Бульдозер - землеройная машина, остоящая из базового тягача и бульдозерного (навесного) оборудования, предназначенная для резания и перемещения грунта и планировки разрабатываемой поверхности.

Бульдозеры как навесное оборудование на тракторы, тягачи и другие базовые машины широко распространены, что объясняется простотой их конструкции, высокой производительностью, возможностью их использования в самых разнообразных грунтовых и климатических условиях и относительно низкой стоимостью выполненных работ. Применяются они в дорожном, железнодорожном, горнорудном, мелиоративном и ирригационном строительстве.

Для большинства современных гусеничных бульдозеров экономически выгодная дальность перемещений в настоящее время не превышает 60-80м, колесных 100-150м.

Бульдозеры классифицируются по назначению, весу и мощности, силе тяги базовой машины и типу движителя; отдельным конструктивным признаком; системе управления рабочим органом и др.

По назначению бульдозеры делятся на:

· бульдозеры общего назначения, приспособленные для выполнения разнообразных землеройно-планировочных и строительных работ в различных грунтовых условиях;

· бульдозеры специального назначения, которые предназначаются для выполнения определенных видов работ (например для прокдадки дорог, чистки снега, сгребания торфа и т.д).

По мощности двигателя и номинальному тяговому усилию бульдозеры делятся на:

· малогабаритные;

· лёгкие;

· средние;

· тяжёлые;

· сверхтяжёлые.

По типу движетеля базовой машины бульдозеры делятся на гусеничные и колесные.

По размещению рабочего органа бульдозерного об-ия на базовой машине различают бульдозеры с передним и задним расположением отвала.

По типу механизма управления бульдозеры разделяются на:

· бульдозеры с гидравлическим;

· канатным;

· смешанным управлением.

Различают: бульдозеры неповоротным отвалом, т.е отвал которого имеет неизменное положение в горизонтальной плоскости, перпендикулярное продольной оси машины; бульдозер с поворотным отвалом, т.е бульдозер у которого можно изменять положение отвала в горизонтальной плоскости.

На универсальной раме бульдозера вместо отвала может устанавливаться оборудование кустореза, корчевателя-собирателя или снегоочистителя.

Имеются следующие возможности повышения эффективности бульдозеров: совершенствование формы отвала путём обеспечения косого резания грунтов; применение или совершенствование параметров режущей системы, позволяющей осуществлять ступенчатое резание грунта; использование газовой смазки поверхности отвала. В данной работе основное внимание уделено определению параметров бульдозеров, соответствующих действующему ГОСТ 7410-79Е.

Главный параметр бульдозера-номинальное тяговое усилие Тн т.е усилие развиваемое базовым трактором на плотном грунте с учетом догрузки от силы тяжести навесного при буксовании не выше 7% для гусеничных машин на низшей скорости. Это усилие определяется зависимостью:

Тн=Rсц jсц,

где Rсц-нормальная реакция грунта на движителе бульдозера в рабочем состоянии Rсц=(1,17…1,22)Gбм, где Gбм-сила тяжести базовой машины; jсц-коэффициент сцепления движителя с грунтом. Для промышленных тракторов на гусеничном ходу = 0,9 [26стр].

Rсц=(1,17*14500)*9,8=166200Н

Тн=166200*0,9=149кН

Если двигатель базовой машины не обеспечивает получение тягового усилия по сцеплению, то номинальным тяговым усилием условно считается наибольшее усилие, определенное по мощности двигателя на низшей рабочей скорости V=2,58км/ч

Тн=3,6Nhтр/V=3,6*128,6*0,8/2,58=144 кН

Основными параметрами бульдозера являются являются: эксплуата-ционный вес; основные рабочие скорости; среднее статическое удельное давление и смещение центра давления (для гусеничных базовых машин), удельное напорное усилие и удельное вертикальное усилие внедрения на режущей кромке ножа отвала.

К основным параметрам рабочего оборудования бульдозера относятся: длина и высота отвала, параметры профиля отвальной поверхности, углы установки отвала, наибольшая высота подъема и опускания отвала, угол вьезда, скорость подьема и опускания отвала.

Эксплуатационный вес бульдозера определяется как сумма эксплуатационных весов базовой машины Gбм и бульдозерного оборудования Gбо:

Gб=Gбм+Gбо=(14500+2450)*9,8/1000=166,1кН.



Среднее статическое давление на грунт

q=G/F , где

G-сила тяжести бульдозера,

F-опорная площадь движетелей, для гусеничного бульдозера F=2LBг

(L-длина опорной пов-ти гусениц-2517, Bг-ширина гусениц-500)

F=2*0.5*2.517=2.517м2

q=((1,17*14500)*9.8/1000)/2.517=142.1/2.517=66кН/м2

Положение центра давления, т.е точки приложения равнодействующей всех нормальных реакций грунта на движитель базовой машины, определяется для следующих основных случаев:

а) бульдозер стоит на горизонтальной поверхности, отвал поднят в транспортное положение на максимальную высоту;

б) бульдозер движется по горизонтальной поверхности с максимально возможным объемом призмы волочения при одновременном резании грунта с оптимальной глубиной резания;

в) бульдозер движется в траншее по горизонтальной поверхности без срезания грунта, но с максимально возможным объемом призмы волочения.

Если пренебречь лобовым сопротивлением движетеля, возникающим вследствие вертикального прессования грунта, а также действием сил инерции деталей движетеля и трансмиссии, установленных на поперечных валах, то в общем случае координата центра давления бульдозера может быть определена.

При определении координаты центра давления угол наклона результирующей силы R сопротивления принимается:

а) при копании грунта плотной структуры n'=17о вниз;

б) при копании грунта в разрыхленном состоянии и перемещении

разрыхленного грунта в траншее n''=0

Принимаем копание грунта плотной структуры т.е n =17о.

Расстояние от режущей кромки ножа отвала до точки приложения результирующей сил сопротивления на отвале (Н-высота отвала без козырька=1,11м):

а) при копании грунта плотной структуры hR=0,17H

б) при копании грунта в разрыхленном состоянии и перемещении разрыхленного грунта в траншее hR=0,27H.

Принимаем метод “а” а hR=0,17H=0,17*1.11=188мм

Расстояние d1 определено конст-руктивно и = 4732мм.

По координате х для гусеничных базовых машин находится смещение центра давления от середины опорной поверхности гусениц, которое для всех расчетных случаев не должно превышать 1/6 от длины этой опорной поверхности (420мм), что подтверждено расчетом. Для всех указанных случаев отрыв передней или задней кромок опорной поверхности гусениц не допустим.

Тогда, максимальное давление на передней кромке опорной поверхности

qmax==[(142.1+30)/(0,5*2,517)]*[3(1,7/2,5)-1)=109кН/м2

минимальное на задней кромке

qмин==136,5-109=27,5кН/м2

Параметры отвала бульдозера.

Основными параметрами отвала бульдозера являются: ширина отвала В; высота отвала Н; угол резания d ; угол заострения ножа b и задний угол a ; угол захвата j , т.е угол поворота отвала в плане; угол зарезания n , т.е угол поперечного перекоса отвала (угол между режущей кромкой ножа отвала и горизонталью). При проектировании отвала необходимо определить также параметры профиля поверхности отвала:

Параметры отвала были найдены из следующих условий:

Высота отвала Н - расстояние по вертикали между режущей кромкой ножа и верхним краем отвальной поверхности при основном угле резания и горизонтальном положении опорных поверхностей базовой машины

Н=(0.45…0.4)*m1/3, где m-масса бульдозера=17,480т

Н=0,43*17,4801/3=1,11м

Длина отвала В - для бульдозера с неповоротным отвалом выбирается минимально возможной из расчета перекрытия габарита базовой машины по ширине или наиболее выступающих в стороны элементов толкающей рамы (не менее 100мм с каждой стороны). Или по формуле В=(1,2…1,4)*m1/3 = 1,23*17.4801/3= =3.2м. Для работы в легких грунтовых условиях, и особенно на сыпучих грунтах, длина отвала может увеличиваться за счет применения сьемных удлинителей или открылков, устанавливаемых под углом 15-30о к режущей кромке ножей.

Отвал бульдозера оснащается козырьком, высота которого составляет (0,1..0,25)Н=0,17*1,11=0,19м. Общая высота отвала с козырьком такова, что в транспортном положении обеспечивает видимость пространства перед бульдозером и требуемый угол въезда и = 1,3м.

Параметры отвала бульдозера задаются: углом резания (угол между плоскостью ножа и горизонталью). Угол резания оказывает большое влияние на энергоемкость процесса резания, поскольку при уменьшении его значительно снижается сила сопротивления резанию. С учетом этих обстоятельств угол резания, измеренный в исходном положении бульдозера (при стоянке бульдозера на горизонтальной площадке с отвалом, опущенным до касания лезвия ножа с грунтом) принимаем a=550; углом наклона (угол между линией, соединяющей режущую кромку ножа и верхнюю кромку отвальной поверхности (без учета козырька), и горизонталью) - от которого в значительной степени зависит форма призмы волочения. При малом угле наклона грунт может пересыпаться через отвал, при большом угле ухудшаются условия движения грунта вверх по отвалу, увеличивается прилипание грунта и повышается энергоемкость а e=750; и углом опрокидывания - который выбирается таким образом, чтобы исключить возможность пересыпания грунта через отвал, которая может иметь место при завышенном угле а b=750. Эксперементально доказана целесообразность создания отвалов с постоянным радиусом кривизны, который выбирается в диапазоне R=(0,8-0,9)Н=0,85*1,11=0,94м. Значение а принимается равным ширине ножа=350мм. Этот участок оказывает значительное влияние на формирование стружки. Задний угол a по условию работы бульдозера траншейным способом должен быть не меньше углов подъема и спуска, т.е. углов, образуемых поверхностью земляного откоса с горизонтом. Задний угол определяет в значительной мере конструкцию тыльной стороны отвала, элементы которой, в частности коробка жесткости, не должны входить в пределы этого угла. a выбирается из условия (g - Y)>200 а принимаем угол a=300. Угол заострения Y в значительной степени определяет характер изменения удельного давления ножа на грунт по мере износа его режущей кромки,

Y=(g-a)=(55-30)=250.

Возможность изменения углов поперечного перекоса отвала (угла зарезания) позволяет повысить эффективность бульдозеров при копании тяжёлых грунтов, работах на косогорах и перемещении грунта. Назначаем угол перекоса отвала в каждую сторону по 120. Т.к отвал бульдозера в данной работе не поворотный то угол захвата (угол поворота в плане) = j =0.

Максимальные высота подъема и глубина опускания отвала от уровня опорной поверхности находятся из условия обеспечения рабочего перемещения бульдозера под уклон с последующим движением на подъем и перемещения на подъем с последующим опусканием под уклон. Высоту подъема отвала выбираем так, чтобы угол въезда составлял не менее 200 т.е 935мм над опорной поверхностью. Исходя из класса базового трактора по ГОСТ7410-79Е устанавливаем глубину опускания = 400мм относительно опорной пов-ти.

Тяговый расчет бульдозера позволяет вычислить максимальную глубину резания в заданных грунтовых условиях, оценить возможности тягача при транспортировании грунта с подрезанием стружки минимальной толщины, определить подъем который может преодолевать машина с максимальной призмой волочения. Расчеты выполняются с соблюдением условия: W<T<Tн, где W-сопротивление перемещению бульдозера в процессе копания грунта, Т-тяговое усилие трактора на выбранной передаче.

Расчет производится при лобовом толкании грунта при бестраншейном способе работ.

Объём призмы волочения зависит от геометрических размеров отвала и св-в грунта

Vпр=LH2/2kпр,

Где Н-высота отвала с учетом козырька=1300мм; L-ширина отвала, kпр-коэффициент, зависящий от характера грунта (связности, коэффициента рыхления) и от отношения Н/L=1300/3200=0,4аkпр=0,9 [236стр]

Vпр=3,2*1,32/2*0,9=3м3

При транспортировании грунта отвалом бульдозера по горизонтальной площадке возникают сопротивления:

Wр-сопротивление резанию

Wпр-сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом;

Wв-сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу;

Wт-сопротивление перемещению бульдозера

Wтр-сопротивление трению ножа бульдозера о грунт;

Сопротивление резанию:

Wр=kBh1

где k-удельное сопротивление лобовому резанию в кГ/м2

h1-глубина резания во время перемещения призмы грунта.

Средние значения k = 11000кГ/м2 [237стр]

При перемещение призмы волочения часть ее теряется в боковые валики, поэтому нож бульдозера должен быть заглублен на некоторую величину h1 для срезания стружки, восполняющей потери грунта в боковые валики. Потери грунта в боковые валики на 1м пути могут оценены коэффициентом kп:

бульдозер привод резание отвал

kп=Vв/Vпр, где

Vв-объем грунта в боковых валиках в плотном теле на 1 м пути: Vпр-объем призмы волочения в плотном теле в м3. kп зависит от св-в грунта: для несвязных грунтов принимаем 0,03

Величина заглубления

h1=kпVпр/B=0.03*3/3,2=0,028 м

Wр=(11000*9,8/1000)*3,2*0,028=9,6кН

Сопротивление перемещению призмы волочения

Wпр=Vпрgгm2=Gпр*m2 кГ, где

Gпр-вес призмы волочения в кГ;

gг-объемный вес грунта в плотном теле в кГ/м3 (принимаем 1900кГ/м3)

m2-коэффициент трения грунта по грунту, для связных грунтов m2=0,5

Wпр=3*1900*0,5=2850кГ=27,93кН

Сопротивление от перемещения грунта вверх по отвалу:

Wв=Gпр*cos2 dm1,

где d - угол резания=550

Gпр-вес призмы волочения в кГ

m1-коэффициент трения грунта по металлу: принимаем 0,5 [237стр]

Wв=5700*cos255*0.5=0.329*0.5*5700=937.65кГ=9,2кН

Сопротивление перемещению бульдозера

Wm=Gf,

где G-вес трактора и бульдозера в кГ;

f-коэффициент сопротивления перемещению движителей трактора f=0,11

Wm=17480*0.11=1922 кГ=1922*9,8/1000=18,8кН

Сопротивление трению ножа бульдозера о грунт Wтр:

Wтр=m1(Rz+G1)=m1(Rxtgu+G1)

где Rx и Rz - горизонтальная и вертикальная составляющие результирующей силы сопротивления копанию, u - угол наклона результирующей сил сопротивления на отвале в град;

Горизонтальная составляющая результирующей силы сопротивления копанию

Rx=kтТн, где kт-коэффициент использования тягового усилия~0,7

Rx=0.7*144=100кН (определено ранее).

Wтр=0,5(100*tg170+(2450*9.8/1000))=0.5(30+24)=27кН

Суммарное сопротивление движению

W=Wр+Wпр+Wв+Wм+Wтр=9,6+27,9+9,2+18,8+27=92,5кН

При работе бульдозера на подъемах в тяговом расчете необходимо учесть составляющие от веса бульдозера, которые будут изменять величину Wм (сопротивление перемещения). В этом случае величина Wм определится по уравнению

W'м=G(f±i),

Где i - уклон местности в %. При угле наклона местности a > 100 расчет следует производить по более точному уравнению W'м=G(fCosa±Sina).

Исследованиями, проведенными в ЦНИИСе и МАДИ, установлено, что наиболее вероятными условиями работы машин общего назначения, которые следует класть в основу расчета, можно считать разработку характерного грунта II категории.

Анализ отечественного и зарубежного опыта бульдозеростроения, а также литературные рекомендации позволяют полагать, что мощность необходимая для управления рабочим органом, составляет 20..40% установленной мощности двигателя базового тягача. Скорости управления рабочим органом должны обеспечивать нормальный ход рабочего процесса. Увеличив скорости управления отвалом, можно несколько повысить производительность машины, но это приводит к росту динамических нагрузок и повышению утомляемости машиниста. Скорость заглубления u3 выбирается такой, чтобы заглубление ножа на горизонтальной поверхности осуществлялось на основной рабочей передаче под углом к горизонтали, не превышающим затылочного угла ножа, а также что бы грунт не сминался коробкой жесткости отвала. Для выполнения этого условия необходимо соблюдение неравенства:

u3 < u tga,

где u - расчетная скорость движения трактора при рабочем ходе; a -задний угол отвала, соответствующий максимальному углу резания. Если uз > u, то грунт будет дополнительно срезаться коробкой жесткости отвала, что приведет к неоправданному увеличению усилия на зарезание.

uз=2,58*tg300=0.938

принимаем скорость кромки ножа при заглублении отвала = 0,9км/ч

Усилие в исполнительном механизме привода управления (в гидроцилиндрах) определяется исходя из условия статического равновесия трактора относительно передней и задней кромок опорной поверхности гусениц.

Рцз=G*a(l-b)/l*s-GPO*lPO/s

Pцв=G*a1c/l1s+GPO*lPO/s, где

GPO-сила тяжести рабочего оборудования = 24.01kH

G-сила тяжести бульдозера без рабочего об-ия = 142.1 kH

Остальные величины указаны:

a=1,12 м

l=4,3м

b=1,19м

s=1,86м

lpo=2,47м

Pцз=[142.1*1,12(4,3-1.19)]/(4,3*1.86)-[(24.01*2,47)/1,86]=29.4kH

s=1,89м

lpo=2,405м

l1=2,005м

a1=1,09м

с=3,04 м

Pцв=[(142,1*1,09*3,04)/(2,005*1,89)] + +[(24.01*2,405)/1,89]=150,8 kH

При этом необходимо, чтобы выполнялись следующие условия:

Pц.з > P'цз ; Рц.в > Р'ц.в

Где Р'ц.з-усилие заглубления, найденное из условия преодоления несущей способности грунта; Р'ц.в-усилие выглубления при нормальных условиях копания грунта.

Усилие заглубления рассчитывается по ф-ле:

Р'ц.з=[K1s1B(l-b)-GPOlPO]/s ,

где К1-коэффициент несущей способности грунта, для средних условий К1=0,5…0,6Мпа; s1-ширина площадки ножа, трущейся о грунт, s1=1..1,5см, принимаем 1,2см

Р'ц.з=[550000*0,012*3,2(4,53-1,27)-(24,01*2,6)]/1,955=35186Пa=35kH

Gг=0.35dрVg=0.35*1,42*3=1.49т

dр-плотность разрыхленного грунта (т/м3) = плотность грунта/коэфф разрыхления (таб 2.2) = =1,85/1,3=1,42т/м3

Q=0.65dрVgtg2r =0,65*1,42*3*12,16=33,6м3 Rv=0.3RH=0.3*100=30kH



P'цв=[24,01*2,52+(1490*9,8/1000)*2,88+33,6*3,18+30*3,18+100*0.44]/1.86=69kH

Скорость движения поршня гидроцилиндра находится в зависимости от принятой скорости перемещения отвала. показана расчетная схема для определения скорости поршня. Как следует из схемы, угол поворота толкающих брусьев при полном заглублении отвала

aм=6,770 , где

m-высота расположения точки поворота брусьев над уровнем опорной поверхности = 0,44м

hmax-максимальная глубина резания = 0,4м

c- расстояние от оси поворота до кромки ножа =3,36м

Ход исполнительного механизма определится зависимостью

Sп=0,54м

Средняя скорость поршня

uп=Sп/tз=0,54/3=0,18м/с

Здесь tз-время подъема, заглубления отвала.

Исходными данными при проектировании гидравлического привода являются максимальное усилие, развиваемое цилиндром, Рц, скорость перемещения поршня uп, ход поршня Sп, номинальное рабочее давление жидкости в системе р.

Усилие в исполнительном механизме поперечного перекоса отвала должно быть достаточным для поворота базовой машины в обе стороны вокруг оси, проходящей вдоль края опорной поверхности движителя, при упоре краем отвала в жесткое препятствие. Усилие в механизме изменения угла резания определяют при уменьшении и увеличении последнего. В случае уменьшения угла резания, усилие в исполнительном механизме должно быть достаточным для того, чтобы преодолеть действующую на режущую кромку горизонтальную и вертикальную составляющие сопротивления копанию. Эти составляющие рассчитываются по формулам:

RH=T-G(fcosaпsinaп)=144-171(0.11cos12+sin12)=90kH

RH=144-171(0.11cos12-sin12)=161kH

Rv= 0.3RH=0.3*161=48.3Kh

В случае увеличения угла резания усилие в исполнительном механизме должно вызывать опрокидывание бульдозера вокруг задней кромки опорной поверхности при упоре кромкой ножа в жесткое препятствие

Усилие в механизме изменения угла захвата должно быть достаточным для преодоления силы, приложенной к краю отвала и способной вызвать разворот машины. Эта сила рассчитывается так:

P=Gjсц k/B,

где k-колея трактора. P=171*0,9*1.8/3.2=86.5kH, -для поворотного отвала.

Выбираем для гидропривода насос развиваемый давление 16Мпа.

Внутренний диаметр гидроцилиндра dц (мм) вычисляется в зависимости от значений действующего усилия Pц (Н) и расчетного давления жидкости в системе рр (Мпа). С учетом гидравлических потерь от насоса до цилиндра для предварительных расчетов принимаем рр=0,85р=0,85*16=13,5Мпа. При выдвижении штока:

для гидроцилиндров подьема/опускания отвала, исходя из с того что при выглублении затрачивается усилие 150,8кН, т.к гидроцилиндров 2, то усилие 150,8/2=75,4кН.

dцп/о=0.084м=84мм;

Полученное значение диаметра округляем в большую сторону до рекомендуемых размеров ОСТ22-1417-79 :

Внутренний диаметр гидроцилиндра 100мм

Диаметр штока - 45мм.

Для гидроцилиндра перекоса отвала развиваемое усилие в котром достигает 86,5 кН находим:

dцпер=0.09м=90мм;

Полученное значение диаметра округляем в большую сторону до рекомендуемых размеров

ОСТ22-1417-79 :

Внутренний диаметр гидроцилиндра 100мм

Диаметр штока - 45мм.

Выбор насоса для гидросистемы.

Для правильного выбора типоразмера насоса необходимо обеспечение максимальных нагрузок и скоростей в гидроцилиндрах. Поэтому насос должен соответствовать выбранному давлению Рном , а подача рабочей жидкости Qнас должна быть определена по заданным скоростям перемещения.

При этом потери жидкости за счет утечек принимаем в пределах 5% от расхода жидкости, необходимого для работы 3-х гидроцилиндров одновременно.

Тогда: Qн=4,46*10-4 м3/с=4,46*10-4*60*1000=26,76л/мин

Требуемый рабочий объем насоса.

Выбираем типоразмер гидронасоса из номенклатуры серийно выпускаемых гидромашин таким образом, чтобы требуемая частота вращения была близка к номинальной для выбранного типа насоса.

Насос шестеренный, серия НШ

НШ-32 q = 32 см3/об

Рн/Рmax =16/20 МПа

nн = 1500 об/мин

nmax = 2000 об/мин

Qном = 43,2 л/мин

Мощность привода насоса определяется как.

Qнас = 43,2л/мин = 0,72*10-3 м/с

Окончательно: Тип гидравлической системы : раздельно-агрегатная

Вид фильтра - полнопоточный фильтрующий элемент

Гидронасос: шестеренчатого типа

Давление в гидросистеме - 16Мпа

Распределитель: трехзолотниковый, четырехпозиционный.

Производительность бульдозера.

Производительность бульдозера при резании и перемещении грунта определяется :

П=3600Vф*kВ*kУКЛ/Тц м3/ч, где

kВ-коэффициент использования бульдозера по времени kВ=0,8-0,85, принимаем kВ=0,8

kУКЛ-коэффициент, учитывающий влияние уклона местности на производительность бульдозера определяется по табл35[2]. =0,8

Тц-длительность цикла в сек;

Vф-объем грунта (в плотном теле) перед отвалом;

Vф=ВН2/[2*kПРkP];

kр-коэффициент разрыхления грунта-1.3

kпр=0,9 (стр236[1])

Vф=3.2*1.32/(2*0.9*1.3)=2.3м3

Длительность цикла определяется выражением

Тц=8/0,7+50/1+(50+8)/2,3+2*10+2+5=113,6сек

П=3600*2,3*0,8*0,8/113,6=46,6м3/ч

Расчет на прочность.

Рассмотрев действие внешних сил, можно сделать выводы в отношении положений и условий работы бульдозера, наиболее опасных с точки зрения его прочности. Можно наметить следующие основные расчетные положения и соответствующие условия работы:

Силы действующие на отвал в каждом расчетном положении, определяются по формулам [277стр,2].

(Gб+Pz)jмах > Тмб, то

(Gб+Pz)j мах > Тмб.

Где Gбм - суммарный вес базовой машины и навесного оборудования; jмах = 0,9-0,95 - максимальное значение коэффициента использования сцепного веса для гусеничных базовых машин; n- скорость базовой машины вмомент встречи с препятствием; g- ускорение земного тяготения; lА=1620, l=2525мм, lc=2285, lв=903 - размеры определяемые по схеме, В-ширина отвала бульдозера; Тмб-максимальное свободное тяговое усилие по двигателю на рассчитываемой передаче; m =0,65-0,7 - коэффициент бокового сдвига; со-суммарная жесткость препятствия и системы навесного оборудования. Со=с1с2/(с1+с2). Предположим в качестве препятствия кирпичный столб, тогда с1=18150кГ/см. Жесткость системы навесного оборудования с2 можно ориентировочно определить по ф-ле с2=aGбм, где a=0,9-1 кГ*см/кГ - коэффициент жесткости навесного оборудования на кг веса трактора., тогда с2=0,95*166100/9,8=16101кГ/см асо=16101*18150/(16101+18150)=8532.

Pz= - 166,1*0,903/2,285= - 65,6кН

(Gб+Pz)jмах=(142,1+65,6)*0,8=166,16кН < Тмб=144кН, тогда:

Px= - [(166,1-65.6)0.9/2]*[3,2/2.285]= - 63,3кН

Py=(166.1-65.6)0.9+2,58[142.1*85,32/9.8]0.5=90,75кН

Усилия в шарнирах крепления рамы бульдозера к базовой машине.

Пусть на отвал бульдозера действуют внешние усилия Рх, Ру, Рz - в общем случае не приводимые к одной равнодействующей.

В шарнирах О' и О'' возникают реакции Rx', Ry', Rz' и Rx'', Ry'', Rz''.

Величины реакций Rz и Ry не зависят от вида бульдозерного оборудования.

Усилие в гидроцилиндре

Рг=[Рzb-Pya]/2S,

Где b=3,46, a=0,4 и S=2,045 - размеры определенные по чертежу.

c=1,6; e=1,6; l =0,420, l=3,2; h=2,98; m =0,7; x1=0,5; n=0,46.

Pг=[-65.6*3.46-90,75*0.4]/[2*2.045]=-64,37кН

Реакции в шарнире О':

Rz'=[Px*a-Pz*c+Pг*l*Sinl]/l;

Rz'=[-63,3*0.4+65.6*1,6+(-64,37)*3,2*Sin42]/3.2=[79.66-138]/3.2=-18.2кН

Ry'=[-Px*b+Py*e-Pг*l*Cosl]/l

Ry'=[63.3*3.46+90,75*1,6+64,37*3,2*0.74]/3,2=161кН

Реакции в шарнире О'':

Rz''=2PгSinl-Pz-Rz';

Rz''=2*(-64,37)*0.67+65.6+18,2=-2,45кН

Ry''=Py-2PгCosl-Ry'

Ry''=90,75+2*64,37-161=58,49кН

Для определения боковых реакций, действующих в шарнирах, необходимо рассмотреть усилия действующие в плоскости рамы бульдозера.

Раскрыв статическую неопределимость и учтя только эпюры от изгибающих моментов (подкосы принимаются абсолютно жесткими), найдем реакции, действующие в шарнирах О' и О''.

А:Реакции в шарнирах от действия силы Рy записываются в виде:

R'xPy=R''xPy=1/h*,

ko=J1*l/(J*h),

J1-момент инерции толкающих брусьев; J-условный момент инерции части отвала.

В первом приближении можно принимать J1/J=0.15 а ko=0.15*3,2/2.98=0,161

Величина Dip зависит от соотношений между x1 и n. Т.к x1=0,5м > n=0,46м то

Dвр=0,161*3,2*90,75{0.33[0.5*0,5-(1-0,5)0,46](0.5-0,46)+0.5(0.5-0,46)(0.5-0,5)+0,5(0.5-0,46)(0,5-0,46)[1-[0.5*0,5-(1-0,5)0,46]/(0.5-0,46)]}=46,75(0,0067*0,04+0,0008*(1-0,5))=0,03

Dр= - 0,5*3,2[(1-0,7)2/3+0,161(0,5-0,5)(0,5-0,46/3)/2]*90,75=-145,2*0,03=-4,35

d1=[2/3(1-0,7)2+0.161(1-4/3*0,46)]=0,26

R'xPy=R''xPy=1/2.98*-5,57+7,6=2,02кН,



Б. Реакции в шарнирах от действия сил Рг.

x2=0,387, РгСоsl=-64,37*0,74=-47,63

Rx'Pг=Rx''Pг=2[(Dр+Dip)/d1h+(Pгx2Сosll)/2h]

Dр=-0,387*3,2*[(1-0.7)2/3+0.161*(0.5-0.387)(0.5-0.46/3)/2]*-47.63=1.946

Dвр=0161*3,2*(-47,63){1/3[0.5*0.387-(1-0.387)*0.46]*(0.5-0.46)+1/2*(0.5-0.46)(0.5-0.387)+0.387(0.5-0.46)(0.387-0.46)[1-(0.5*0.386-(1-0.386)*0.46)/ /(0.5-0.46)}=-25.54{-0.0012+0.002-0.0035}=0.07

Rx'Pг=Rx''Pг=2[(1.946+0,07)/0,123*2,98+((-64,4)*0.387*(0,74)*3.2/ /2*2,98)]=2*[5.67+(-0.2)]=-9.1кН

В. Реакции в шарнирах от действия силы Рх.

Боковые реакции от силы Рх:

l h=1.165 аl =0.36; m h=0.54 аm =0,17; m=0.831.

Rx'Px=Rx''Pxb/h*Px/2=(3.46/2.98)*(-63.3/2)=-36.7кН

Суммарные реакции в шарнирах О' и О''

Rx'=еRx'Pi=2.02-9.1-36.7= - 47.82кН

Рама неповоротного бульдозера состоит из толкающих брусьев 1, раскосов 2, и боковых тяг 3. Пусть в точке О - месте крепления толкающего бруса к трактору - действуют реакции Rx, Ry, Rz; Величины этих реакций определены ранее. Расчетными сечениями толкающего бруса будут: сечение I-I - у места крепления раскоса 2 к толкающему брусу; сечение II-II - у места крепления боковой тяги 3 к толкающему брусу; сечение III-III - у места крепления толкающего бруса к отвалу.T.к сечение бруса прямоугольное а

F=b*h, Wx=Jx/Ymax; Jx=bh3/12; Ymax=h/2аWx=bh2/6 (b=0.12x0.14) [s]=620Мпа.

Напряжения в опасных точках расчетных сечений:

s1=[47.82*2.89*(1-0.36)/Wz]+[18.2*2.89(1-0.36)/Wx]+[(-0.36*2.98*18.2/ /0.83+161)/F]<[s]

0.532/0.002+0.202/0.0023+0.138/0.0168=362<620

[47.82*2.89(1-0.36)/Wz]+[(18.2*2.89*(1-0.36)*0.17)/(Wx*0.36)]+[(161-47.82*0.17*2.89/1.225-18.2*1.165/0.831)/ F]=0,532/0,002+0,0158/0,0023+0,116/0,0168=266+6,87+6,9=280<[s]

[161+47.82*0.54/1.225+18.2*0.54/0.831]/0.0168=0.194/0.0168=11,5



Список использованной литературы

1. Алексеева Т.В., Артемьев К.А., Бромберг А.А. и др. «Машины для земляных работ». М., «Машиностроение», 1972.

2. Холодов А.М. «Проектирование машин для земляных работ». Изд ВШ., 1986г.

3. Бородачев И.П и др., «Справочник конструктора дорожных машин». М., «Машиностроение», 1965.

4. Н.Н. Живейнов, Г.Н. Карасев, И.Ю.Цвей, «Строительная механика и металлоконструкции строительных и дорожных машин.», М, «Машиностроение», 1988.

5. Бромберг А.А. «Дорожные машины», Атлас конструкций. Машиностроение 1969г.

6. Л.А Гоберман, К.В. Степанян «Строительные и дорожные машины». Атлас конструкций, Москва, «Машиностроение», 1985г.

7. В.И. Феодосьев «Сопротивление материалов», М., «Наука», 1986г.

Размещено на Allbest.ru

...