Тяговый расчет бульдозера. Определение зависимости силы сопротивления от параметров резания

 

1. Практическая работа №1 «Тяговый расчет бульдозера»

Задание: Определить, возможна ли эффективная работа бульдозера с заданными параметрами в грунтах III категории. Определить запас тягового усилия.

Вариант 42

Gб = 18 тонн; Вт = 3,6 м; h = 12 см;

Дано: Gб - эксплуатационный вес бульдозера;

Вт - ширина базового трактора;

h - толщина срезаемой стружки.

Определение основных параметров бульдозера

1) Сила тяги по сцеплению

Т? = Gсц · ?сц ,

где Gсц - сцепной вес машины, Н; 18 тонн = 18 000 Н

?сц - коэффициент сцепления движителя с грунтом;

?сц = 0,7 ÷ 0,9.

Т? = Gсц · ?сц = 18 000 · 0,8 = 14 400 Н

Сцепной вес машины - это вес, приходящийся на ведущие колеса автомобиля, если движитель гусеничный, то сцепной вес равен весу машины.

2) Эксплуатационный вес

Между эксплуатационным весом бульдозера и весом тягача существует зависимость, полученная опытным путем

Gб = (1,17 - 1,22) · Gт ,

где Gб - вес бульдозера, Н;

Gт - вес тягача, Н.

Исходя из приведенной зависимости, можно определить ориентировочный вес навесного оборудования. Для этого вначале определим вес тягача

Gт = = 18 000/1,2 = 15 000 Н.

Таким образом, вес навесного оборудования

Gотв = Gб - Gт = 18 000 - 15 000 = 3 000 Н

) Ширина отвала

Ширина отвала подбирается таким образом, чтобы габариты отвала перекрывали габариты базовой машины

В = Вт + 2 · ? ,

где Вт - ширина трактора, м;

? - перекрытие габарита трактора, м;

? = 0,1 - 0,2 м.

В = Вт + 2 · ? = 3,6 + 2 · 0,1 = 3,8 м

) Высота отвала, мм.

Высота отвала подбирается исходя из тяговых возможностей базовой машины, а также исходя из условия, чтобы грунт не пересыпался за отвал при копании грунта.

Для предварительных расчетов можно использовать регрессионную зависимость

Н = 500 · - 5 · Т? ,

где Т? - сила тяги по сцеплению в тоннах.

Т? = 8 000 Н = 0,8 тонн

Н = 500 · - 5 · 0,8 = 460,16 мм ,

Тяговый расчет бульдозера

Условие расчета

Т? ? W ,

где W - суммарная сила сопротивления при работе, Н.

Суммарная сила сопротивления, возникающая при работе бульдозера может быть определена как сумма составляющих

W = Wр + Wпр + Wво + Wм + Wтр ,

где Wр - сила сопротивления грунта резанию, Н;

Wпр - сила сопротивления перемещению призмы волочения, Н;

Wво - сила сопротивления движению грунта вверх по отвалу, Н;

Wм - сила сопротивления движению базовой машины бульдозера, Н;

Wтр - сила трения ножа отвала о грунт, Н.

1) Сила сопротивления грунта резанию

Wр = К · В · h ,

где К - удельная сила сопротивления грунта резанию, Н/м2;

В - ширина отвала бульдозера, м;

h - толщина срезаемой стружки, м.

Удельная сила сопротивления грунта резанию для заданной категории можно определить из таблицы классификации грунтов (См. лекции)

III категория грунтов - суглинок К = 120-200 кН/ м2 =150 000 Н/м2

Wр = К · В · h = 150 000 · 3,8 · 0,12 = 68400 Н

) Сила сопротивления перемещению призмы волочения

Wпр = Vпр · ? · g · ?2 ,

где Vпр - объем призмы волочения, м3;

? - плотность грунта, кг/м3;

? = 1,5 ÷ 2,5 т/м3; принимаю 2,0 т/м3

g - ускорение свободного падения, м/с2; принимаю g = 9,8 м/с2

?2 - коэффициент внутреннего трения грунта;

?2 = 0,5 ÷ 0,7. принимаю ?2 = 0,6

Объем призмы волочения зависит от размеров и формы отвала

Vпр = ,

где Кпр - коэффициент формы призмы волочения;

Кпр = 0,7 ÷ 0,9.

Vпр = = = 0,5 м3

При Н = 460 мм = 0,46 м

Wпр = Vпр · ? · g · ?2 = 0,5 · 2000 · 9,8 · 0,6 = 5880 Н

) Сила сопротивления движению грунта вверх по отвалу

Wво = Vпр · ? · g · ?1 · cos2? ,

где ?1 - коэффициент трения грунта по металлу;

?1 = 0,35 ÷ 0,8; принимаем 0,5

? - угол резания, град;

? = 30 ÷ 50º. Принимаем 45º

Wво = Vпр · ? · g · ?1 · cos2? = 0,5 · 2000 ·9,8 ·0,5 · 0,7072 = 2449 Н

) Сила сопротивления движению базовой машины бульдозера

Wм = Gб · f ,

где f - коэффициент сопротивления движению машины,

f = 0,1 ÷ 0,12.

Wм = Gб · f = 18 000 · 0,1 = 1 800 Н

) Сила трения ножа отвала о грунт

Wтр = Gотв · ?1 ,

где Gотв - вес отвала бульдозера, Н.

Wтр = Gотв · ?1 = 3000 · 0,5 = 1500 Н

6) Запас тягового усилия, %

Кзап = · 100 %

Суммарная сила сопротивления, возникающая при работе бульдозера

W = Wр + Wпр + Wво + Wм + Wтр = 68400+5880+2449+1800+1500 = 48996,5

Кзап = · 100 % = · 100 % = 10 %

Работа бульдозера с заданными параметрами в грунтах III категории будет эффективна

Запас тягового усилия 10 % нужен для преодоления временных перегрузок.

. Контрольная работа «Определение зависимости силы сопротивления от параметров резания»

Вариант 42

Исходные данные:

В = 2400 мм

S = 8 см

?0 = 0,9

Свободное резание

) Категория грунта I, II, III, IV при толщине стружки h = 8 см, и угле резания ? = 20?.

) Толщина стружки: h = 8; 13; 18; 23 см при ? = 25?, категория грунта II.

) Угол резания: ? = 17; 22; 27; 32? при h = 10 см, категория грунта III.

Исходные данные:

В - ширина режущего ножа;

S - толщина элементарного профиля;

?0 - коэффициент, учитывающий угол заострения;

? - коэффициент, учитывающий виды резания.

? = 0,79 (свободное резание).

) Определение зависимости силы сопротивления грунта резанию от категории грунта.

Теория Домбровского Н.Г.

I категория (данные о прочности грунта при каждой категории даны в лекции)

Р = К ? В ? h = 38,5 ? 2,4? 0,08 = 7,4 кН

II категория

Р = 94 ? 2,4 ? 0,08 = 18,05 кН

III категория

Р = 160 ? 2,4 ? 0,08 = 30,72 кН

IV категория

Р = 390 ? 2,4 ? 0,08 = 74,88 кН

Теория Зеленина А.Н. (Обратите внимание, что данные в этой теории подставляются не в системе СИ)

I категория

Рр = Су ? h 1,35 ? (1 + 2,6 ? L) ? (1 + 0,0075 ? ?) ? (1 + 0,03 ? S) ? ?0 ? µ ? g ,

где Су - число ударов плотномера ДорНИИ, шт; h = 8 см - толщина срезаемой стружки, см; L - длина режущей кромки, м; ? - угол резания, град,; S = 8 см - толщина элементарного профиля, см; ?0 - коэффициент, учитывающий влияние угла заострения, ?0 = 0,8÷1,0 (задано 0,9); µ - коэффициент, учитывающий вид резания, µ = 0,79÷1,0 (0,79- свободное резание); g - ускорение свободного падения, 9,8 м/с2.

Р = 3 ? 81,35 ? (1 + 2,6 ? 2,4) ? (1 + 0,0075 ? 20) ? (1 + 0,03 ? 8) ? 0,9 ? 0,79 ? 9,8 = 3,58 кН

II категория

Р = 7 ? 81,35 ? (1 + 2,6 ? 2,4) ? (1 + 0,0075 ? 20) ? (1 + 0,03 ? 8) ? 0,9 ? 0,79 ? 9,8 = 8,34 кН

III категория

Р = 12 ? 81,35 ? (1 + 2,6 ? 2,4) ? (1 + 0,0075 ? 20) ? (1 + 0,03 ? 8) ? 0,9 ? 0,79 ? 9,8 =14,3 кН

IV категория

Р = 26 ? 81,35 ? (1 + 2,6 ? 2,4) ? (1 + 0,0075 ? 20 ) ? (1 + 0,03 ? 8) ? 0,9 ? 0,79 ? 9,8 = 31 кН

Для определения тенденции изменения силы сопротивления грунта резанию необходимо построить график зависимости (рисунок 1).

Вывод. При изменении категории разрабатываемого грунта от I до IV сила сопротивления разрабатываемого грунта увеличивается более чем в 9 раз.

Рисунок 1 - Зависимость силы сопротивления грунта резанию от категории грунта

2) Определение зависимости силы сопротивления грунта резанию от толщины стружки.

Теория Домбровского Н.Г.

Категория грунтов II

h = 8 см

Р = 94 ? 2,4 ? 0,08 = 18,05 кН

h = 13 см

Р = 94? 2,4 ? 0,13 = 29,33 кН

h = 18 см

Р = 94 ? 2,4 ? 0,18 = 40,6 кН

h = 23 см

Р = 94 ? 2,4 ? 0,23 = 51,89 кН

Теория Зеленина А.Н.

h = 8 см

Р = 3 ? 81,35 ? (1 + 2,6 ? 2,4) ? (1 + 0,0075 ? 25) ? (1 + 0,03 ? 8) ? 0,9 ? 0,79 ? 9,8 = 3,7 кН

h = 13 см

Р = 3 ? 131,35 ? (1 + 2,6 ? 2,4) ? (1 + 0,0075 ? 25) ? (1 + 0,03 ? 8) ? 0,9 ? 0,79 ? 9,8 = 16,6 кН

h = 18 см

Р = 3 ? 181,35 ? (1 + 2,6 ? 2,4) ? (1 + 0,0075 ? 25) ? (1 + 0,03 ? 8) ? 0,9 ? 0,79 ? 9,8 = 44,12 кН

h = 23 см

Р = 3 ? 231,35 ? (1 + 2,6 ? 2,4) ? (1 + 0,0075 ? 25) ? (1 + 0,03 ? 8) ? 0,9 ? 0,79 ? 9,8 = 133,1 кН

Для определения тенденции изменения силы сопротивления грунта резанию необходимо построить график зависимости (рисунок 2).

бульдозер грунт тяговый резание

Рисунок 2 - Зависимость силы сопротивления грунта резанию от толщины срезаемой стружки

Вывод. При изменении толщины срезаемой стружки от 8 до 23 см сила сопротивления разрабатываемого грунта увеличивается на 2 - 10 кН на каждые 5 см толщины стружки.

) Определение зависимости силы сопротивления грунта резанию от угла резания.

Теория Зеленина А.Н.

? = 17?

Р = 12 ? 101,35 ? (1 + 2,6 ? 2,4) ? (1 + 0,0075 ? 17) ? (1 + 0,03 ? 8) ? 0,9 ? 0,79 ? 9,8 = 18,95 кН

? = 22?

Р = 12 ? 101,35 ? (1 + 2,6 ? 2,4) ? (1 + 0,0075 ? 22) ? (1 + 0,03 ? 8) ? 0,9 ? 0,79 ? 9,8 = 19,58 кН

? = 27?

Р = 12 ? 101,35 ? (1 + 2,6 ? 2,4) ? (1 + 0,0075 ? 27) ? (1 + 0,03 ? 8) ? 0,9 ? 0,79 ? 9,8 = 20,2 кН

? = 32?

Р = 12 ? 101,35 ? (1 + 2,6 ? 2,4) ? (1 + 0,0075 ? 32) ? (1 + 0,03 ? 8) ? 0,9 ? 0,79 ? 9,8 = 20,8 кН

Для определения тенденции изменения силы сопротивления грунта резанию необходимо построить график зависимости (рисунок 3).

Рисунок 3 - Зависимость силы сопротивления грунта резанию от угла резания

Вывод. При изменении угла резания от 17 до 32 градусов сила сопротивления разрабатываемого грунта увеличивается на 4%.

Теоретическое исследование проводилось с использованием двух независимых теорий, что объясняет некоторое расхождение полученных результатов, однако графики зависимостей позволяют установить наглядно тенденции изменения силы сопротивления грунта резанию.

1. Практическая работа №1 «Тяговый расчет бульдозера» Задание: Определить, возможна ли эффективная работа бульдозера с заданными параметрами в

Больше работ по теме: