Расчет автогрейдеров (стр. 2 из 4)

— суммарная нормальная реакция на все колеса, кН; — масса автогрейдера, кг; g=9,81 м/с²; — угол наклона поверхности движения к горизонту, град.

При

<10°

при

>10°

Сопротивление F₈(кН) определяют как силу инерции при разгоне

(10)

где

— масса автогрейдера и грунта в призме волочения, кг; v_p— рабочая скорость движения, м/с; t_P - время разгона, с; =3... 5 с. '

Сила сцепления автогрейдера (кН)

,

где

— характеристика развески колес по осям автогрейдера; е=1 при схеме 3 3 3, 1 3 3, 2 2 2 и =0,7...0,75 при схеме 1 1 2 и 1 2 3; G_а — полный конструктивный вес, кН.

Номинальная сила тяги по сцеплению (кН), соответствующая 20% коэффициента буксования, при котором тяговая мощность близка к максимальной,

Условия возможности рабочего движения по сцеплению

При движении с установившейся рабочей скоростью (F₈=0)возможную максимальную площадь сечения вырезаемой стружки S_c (м²) определяют из уравнения

,

где левая часть уравнения представляет собой свободное тяговое усилие, которое реализуется непосредственно для копания. При разработке автогрейдером выемки площадью поперечного сечения S_K(м²) необходимое число проходов

где

— коэффициент, учитывающий неравномерность сечения стружки при отдельных проходах; = 1,30 ... 1,35; S_c — по уравнению (5).

При транспортном режиме общее тяговое сопротивление (кН)

где F₉— сопротивление воздуха, кН; F₈ — по формуле (10), кН.

Сопротивление воздуха (кН)

где k₀— коэффициент обтекаемости;

k₀ =0,6...0,7 Н-с²/м⁴;

— лобовая площадь, м²;

; v_T — установившаяся транспортная скорость, км/ч.

Мощность двигателя.

На первой рабочей скорости при режиме максимальной тяговой мощности с учетом коэффициента буксования 6 = 20% двигатель должен работать на режиме максимальной мощности (кВт)

,(11)

где G_a — в кН; v_p — в м/ч;

— общий КПД трансмиссии, k_BЫX— коэффициент выходной мощности двигателя; k_BЫX=0,9; k_o — коэффициент, учитывающий отбор мощности на привод вспомогательных механизмов (подъем отвала и др.);. k_o =0,75 . .. 0,90.

Мощность (кВт) при передвижении на максимальной транспортной скорости v_{т max}

,(12)

гдеG_a и F₉— в кН;

—в м/ч.

По наибольшему значению N [формулы (11) и (12)] с коэффициентом запаса

= 1,2 ... 1,4 подбирают двигатель.

Рис. 2.4.3.1. Схема к расчету автогрейдера в рабочем режиме (а) и его отвала (б)

Внешние силы и реакции, действующие на автогрейдер. Рассмотрим внешние силы и реакции на примере наиболее распространенного автогрейдера с колесной схемой 1

2 3 при копании грунта (рис. 1,а). На автогрейдер действуют активные силы: G_a— вес автогрейдера (кН), силы тяги на ведущих колесах Рк₂ и Рк₃. Реактивные силы — суммарные нормальные составляющие реакции на передние R₁и задние R'₂и R'zколеса, суммарные касательные составляющие на те же колеса foR₁, foR’₂и foR'_Z(сопротивления движению колес), составляющие реакции, действующие на отвал, R_x, R_yи R_z, боковые горизонтальные реакции F'₁F'₂, F'₃и F₁.

При рассмотрении этой системы сил сделаны следующие допущения: пренебрегли смещением реакций R₁R'₂и R'₃ вследствие деформации шин, то есть

, так как они малы по сравнению с длиной базы L’_a; реакции f₀R₁, f_QR₂, f₀R'₃, F₁, F'₂и F'_Z, силы и расположены в одной плоскости на уровне опорной линии колес; составляющие реакций грунта R_x, R_y, R_zприложены к переднему концу отвала параллельно соответствующим осям координат; на режиме максимальной тяговой мощности ; вертикальные составляющие реакций на правые и левые колеса соответствующих осей равны между собой; 2R₂'+ 2R₃'= R₂, которая приложена на оси подвески заднего балансира по оси автогрейдера, соответственно 2f_oR’₂+2f_oR’₃= f_oR₂; общая сила тяги на ведущих колесах и приложена по оси автогрейдера; боковые реакции на задние оси F₂'

=₃' и F₂'+F’₃=F’₁

Рассматривая отвал как косой клин, можно найти соотношения между составляющими реакции грунта, действующими на отвал

где x₁и х₂ определяются по теории косого клина; в среднем x₁=0,15...0,20; х₂=0,3...0,4.

Считая, что автогрейдер находится в равновесии под действием системы сил и реакций, показанной на рисунке 2.4.3.1, а, можно найти силы и реакции из шести уравнений равновесия относительно пространственной системы координат xyz. Начало координат в точкеО

Совместным решением этих уравнений определяют реакции R_x, R_y, R_z, R₁, R₂, F’₁ и F₁ Возможность реализации тягового усилия Р_к проверяют по условию сцепления.