Рассчет и обоснование выбора основных параметров машины и её рабочего органа

Содержание 

 

Задание на контрольную работу

Вариант 2.

Базовая машина, тягач –  трактор Т – 130.

Дорожная  машина, привод –  бульдозер, гидропривод.

Рабочий орган –  отвал, φ = 90˚.

Условия работы машины:  
вид грунта, категория –  супесь 2,

Глубина резания, см –  22. 
 

     Задача 1. Рассчитать и обосновать выбор основных параметров машины и её рабочего органа.

     Задача  2. Определить суммарное сопротивление, возникающее при копании грунта и сравнить с номинальным тяговым усилием машины.

     Задача    3.  Составить кинематическую схему  привода к рабочему органу и привести ее основные характеристики.

 

     

Задача 1. Расчет и обоснование выбора основных параметров машины, ее рабочего органа.

 

     1.1. Бульдозер является землеройно-транспортной  машиной, предназначенной для  разработки, перемещения, разравнивания  грунта и планировки поверхности  земляного полотна, площадок.

     За  главный параметр бульдозеров принимается номинальное тяговое усилие базовой машины. К основным параметрам бульдозеров относятся: удельное напорное горизонтальное усилие и вертикальное давление  на режущей кромке ножа; скорости движения рабочего и обратного хода; среднее удельное давление ходовой части на опорную повехность.

     В бульдозерное оборудование входит отвал, толкающие брусья,  гидрораскос, винтовой раскос, тяга, балка и подкос. Гидрораскос, состоящий из гидроцилиндра  с гидрозамком, и винтовой раскос обеспечивают изменение угла поперечного перекоса и регулирование угла резания отвала. 

     1.2. Техническая характеристика трактора  Т – 130.

     Марка двигателя…………………………..………Д – 160.

     Мощность  двигателя…………………………..….118 кВт.

     Тяговый класс………………………………………100 кН.

     Скорость  при движении, км/ч:

     Вперёд……..……3,7; 4,4; 5,13; 6,1; 7,44; 8,87; 10,27; 12,2.

     Назад …………………………………………..…..3,56; 9,9.

     Габаритные  размеры, мм:

     Длина…………………………………………………..4390;

     Ширина………………………………………………...2475;

     Высота………………………………………………….3080;

     Масса……………………………………………………14 т. 
 

     1.3. Необходимые параметры.

       Масса рабочего органа  2285 кг.

       Сцепная масса трактора 16315 кг.

       Номинальное тяговое усилие Тнб, Н:

     Тнб = Gφсц,

     Где φсц- коэффициент сцепления, φсц = 0,9 – гусеничный ход;

     G – полный вес бульдозера, Н.

     

     Где  N – мощность двигателя, кВт.

     

       

     Скорости  движения при выполнении различных  операций, км/ч:

     Транспортная  …………………………………….8,8 - 12,25;

     При резании и перемещении грунта ……………………3,6;

     При возвратном движении задним ходом …….….4,9 – 9,9;

     При возвратном движении передним ходом  ……..4,4 – 8,8. 

     1.4. Размеры рабочего органа.

     Минимальная длина отвала выбирается так, чтобы  отвал, повернутый на угол захвата φ  перекрывал габарит базовой машины на 30…33%:

      

     Высота  отвала:

     

     

     Высота  козырька:

     Н1 = (0,1…0,25)Н =

     Радиус  изгиба лобового листа принимается в зависимости от высоты отвала:

     Для неповоротных отвалов R = 0,9Н = 0,9·1,2 = 1,08 м

     Угол  резания δ = 55˚

     Угол  зарезания γ = ± 5˚ 

 

Рисунок 1. Схема рабочего органа. 

 
 
 
 
 
 

 

Задача 2. Суммарное сопротивление, возникающее при  копании грунта.

     Суммарное сопротивление движению складывается из сопротивления копанию и сопротивления  перемещению базовой машины, Н:

     W = Рк + Рдв,

     Рдв – сопротивление движению базовой машины;

     Сопротивление копанию грунта Рк, складывается из ряда составляющих, Н:

     Рк = Рр + Рсс + Рпв + Рм,

     где Рр – сопротивление резанию, Н; Рсс – сопротивление стружки грунта, Н; Рпв –сопротивление перемещению призмы волочения, Н; Рм – сопротивление движению прицепной машины, Н. 

     Отвал бульдозера:

     Рк = 10Сh *(1 + 2,6l )*(1 + 0,01δ)sinφ + ∆К5 F + qб * γ * tg φ2 

     С – число ударов динамического  плотномера, С = 5…8 при 2 категории грунта;

     h – глубина резания, м;

           l – длина отвала, м;

           lр – длина режущей кромки, м;

     hср – средняя глубина резания, см;

     δ – угол резания, ˚;

     φ – угол захвата, ˚;

     γ – плотность грунта, Н/м , супесь γ = (15…17)*10 ;

     φ2 – угол внутреннего трения грунта, ˚, супесь φ2 = 26..28˚;

     ∆ - коэффициент, учитывающий высоту отвала, ∆ = 2, при Н = 1…2 м;

     К5 – активная сила сопротивления стружки грунта продольному сжатию, Н/м ;

     К5 = 0,4*10 Н/м , при блокированном резании, при С = 6;

     F – поперечное сечение стружки грунта, м , для бульдозера F = h l = 0.22 * 3.2 = 0.704 м

     qб – объём призмы волочения грунта, м ,

     qб = l (Н-h) Кn /(2 tgφ0 Кр);

     где Кn – коэффициент потери грунта, Кn = 0,85..0,9;

           Кр - коэффициент разрыхления грунта, Кр = 1,08…1,3;

          φ0 – угол естественного откоса грунта,  ˚, φ0 = 27…40;

     qб = 3,2(1,2-0,22) *0,85 / (2 tg30˚ * 1,2) = 1,88 м ,

     Рк = 10 * 6 * 0,22 * (1 + 2,6 * 3,2)*(1 + 0,01 * 55) sin90 + 2 * 0,4*10 * 0,704 + 1,88 * 16*10 * tg 27 = 71758,77 Н

     Суммарное сопротивление движению, Н:

     W = Рк + Рдв,

     W = Рк + G(f ± i),

     где Рдв – сопротивление движению машины, Н;

     G – полный вес машины, Н;

     f – коэффициент сопротивления передвижению, f = 0,1…0,15 – гусеничный ход;

     i – уклон пути.

     W =71758,77 + 176410 *(0,1 ± 0) = 89399,77 Н

     При работе машин максимальное преодолеваемое сопротивление движению ограничивается силой сцепления ходового оборудования с опорной поверхностью или мощностью  двигателя. По этому необходимо произвести проверку силы сцепления по условию:

     W ≤ Тнб = Gсц φсц, (п. 1.3.)

     89399,77 Н < 158769 Н

     Условие выполняется.

 

     

Задача 3. Составить  схему  привода к рабочему органу и привести её основные характеристики.

     Рисунок 2. Гидравлическая схема привода  к рабочему органу. 
 
 

     

 
 
 
 
 
 

     Ц1, Ц2 – силовой исполнительный гидроцилиндр;

     Р – трёх секционный четырех позиционный  гидрораспределитель;

     НШ  – насос шестярёнчатый;

     КП  – клапан предохранительный;

     Ф – фильтр;

     Б – гидробак.

     Основной  характеристикой гидропривода является номинальное давление и производительность насоса. На бульдозерах ДЗ – 28 используется гидронасос НШ – 98У со следующими параметрами:

     Производительность  ………………….…………98 см /об;

     Частота вращения приводного вала ……...…….1100 – 1650 об/мин;

     Рабочее давление ……………………………..…10 МПа;

     Наибольшее  давление …………………………...13,5 МПа;

     Направление вращения приводного вала ……....правое или левое;

     Объёмный  КПД ………………………………..…0,94.

     Гидрораспределители предназначены для направления  потока рабочей жидкости от насоса к соответствующим полостям исполнительных гидроцилиндров. Основными параметрами гидрораспределителей являются: условный проход, номинальное давление и производительность (расход). В дорожно-строительных машинах наибольшее применение нашли гидрораспределители с условным проходом 12 -32 мм. На базовых машинах Т -130 и других, в гидроприводах часто применяется гидрораспределитель типа Р75 – 23 , где: Р – распределитель; 75 – максимальная пропускная способность; 2 – тип золотника; 3 – число золотников в гидрораспределителе.