Расчетно-графическая работа.

Кафедра дорожного, промышленного и гражданского строительства

Расчетно-графическая работа

По дисциплине:Дорожные машины

 

 

Выполнил: студент Коновалов Е. В.,

ЛТФ, 4 курс, 143 гр., МиОЛК

№ зач. книжки 060164

 

Проверил преподаватель

Бобров В.В.

 

 

 

 

Сыктывкар 2010

Расчетно-графическая работа.

(вариант №4)

Расчетные данные:

Автогрейдер ДЗ-99-1-4 дизель А-01М

Рабочий орган отвал для вырезания грунта, f=0,15 м²

Привод к рабочему органу гидравлический

Глубина резания грунта h=20 см

Число ударов С=10

Профилирование участка длиной L=500 м, шириной В=8,5 м, высотой насыпи Н=0,7 м.

 

Задание №1. Рассчитать и обосновать выбор основных параметров машины и ее рабочего органа.

 

Автогрейдеры представляют собой самоходные планировочно-профилировочные машины, основным рабочим органом которых служит полноповоротный грейдерный отвал с ножами, установленный под углом к продольной оси автогрейдера и размещенный между передним и задним мостами пневмоколесного ходового оборудования. При движении автогрейдера ножи срезают грунт, и отвал сдвигает его в сторону.

Автогрейдеры применяют для планировочных и профилировочных работ при строительстве дорог, сооружении невысоких насыпей и профильных выемок, отрыве дорожного полотна и распределения в нем каменных материалов, зачистки дна котлованов, планировке территорий, засыпке траншей, рвов, канав, ям, а также очистке дорог, строительных площадок, городских магистралей и площадей от снега в зимнее время.

Автогрейдеры используют на грунтах I…III категорий. Процесс работы автогрейдера состоит из последовательных проходов, при которых осуществляется резание грунта, его перемещение, разравнивание и планировка поверхности сооружения.[2]

По конструктивной массе автогрейдер средний (до 12 тонн), колесная схема представлена формулой А×Б×В, где А – число осей с управляемыми колесами; Б – то же, с ведущими колесами и В – общее число осей. Например, колесная формула для трехосного автогрейдера, имеющего одну переднюю управляемую ось, будет 1×2×3. [3]

 

Характеристика базовой машины: [4]

 

a. Масса рабочего оборудования:

G_обор = (0,35÷0,45)×G_маш=0,35×11800=4130 кг

G_маш – масса трактора, кг;

 

 

b. Сцепная масса машины:

G_сц = (G_маш + G_обор ) ×ψ = (11800 + 4130) × 1 = 15930 кг

ψ – коэффициент использования массы машины по сцеплению (для колесных – 1,0 ÷ 0,7)

 

c. Номинальное тяговое усилие:

По условию сцепления:

Т_сц = 1000 × G_сц × φ_сц × g_сц = 1000 × 15,93 ×0,75 ×10 = 119,475 кН

G_сц – сцепная масса машины, т;

φ_сц – коэффициент сцепления ведущих колес с поверхностью качения ( для колесных – 0,65 ÷ 0,85);

g_сц – ускорение свободного падения (9,81 ~ 10 м/с²)

По условию мощности:

Т_н = = 114,01 кН

N_max – эффективная мощность, кВт;

υ – скорость движения, м/с;

δ – коэффициент буксования (для колесных – 0,20)

η_м – КПД механической трансмиссии (0,85 ÷ 0,88)

Условие Т_сц > Т_н выполняется, верно.

 

 

d. Скорости движения при выполнении операций:

Транспортная скорость – 1,03 ÷ 8,45 м/с

Рабочая скорость – 0,89 м/с

 

Из параметров рабочего органа определить: [4]

 

a) Размеры рабочего органа:

Ширина отвала должна позволять вырезать из кювета стружку грунта и перемещать ее в сторону на такое расстояние, при котором станет невозможным самопроизвольное ссыпание грунта назад в кювет.

 

L_о = B_м + 0,2 +0,7 = 2,4 + 0,2 + 0,7 = 3,3 м

B_м – ширина машины;

 

Высота отвала должна обеспечивать возможность формирования валика грунта и перемещения его перед отвалом.

 

H_от = А× ³√(Т_н ×0,1) ­– 0,5 × Т_н = 450 × ³√(114,01 × 0,1)­– 0,5 × 114,01= 0,956 м

H_от – высота отвала;

А – коэффициент, принимаемый 450 мм/кН^1/3

 

 

b) Форма и профиль:[3], [1].

Схема отвала автогрейдера

Геометрические параметры автогрейдера

 

;Конструктивная схема автогрейдера:

1— рыхлитель; 2,5 — гидроцилиндры; 3, 12 — карданные валы; 4 — основная рама; 6 — вал рулевого колеса;7 — кабина; 8 – двигатель; 9 — радиатор; 10 - задний мост; 11 — сцепление; 13 — коробка перемены передач; 14 — отвал; 15-поворотный круг;16 - рама поворотного круга; 17 - цапфа переднего моста; 18 — средний мост.

 

c) Угол резания, угол опрокидывания, угол наклона:

ψ-угол опрокидывания ( 75^о )

ε-угол наклона ( 70^о ÷ 90^о )

δ-угол резания ( 50^о ÷ 55^о )

Н_от-высота отвала ( 0,956 м )

 

 

 

d) Емкость отвала:

V = = = 1,88 м³;

L – ширина отвала, м;

H – высота отвала, м;

К_пр – коэффициент, зависящий от характера грунта и от соотношения H/L и коэффициента рыхления (H/L=0,290; К_пр = 0,80)

 

Полный объем разрабатываемого автогрейдером землеполотна:

L×В×Н = 500×8,5×0,7 = 2975 м³

Задание 2. Определить суммарные сопротивления, возникающие при копании грунта и сравнить с номинальным тяговым усилием.

 

W = W₁ + W₂ + W₃ + W₅ = 71,02+1,36+3,28+0,76+3,54=79,96 кН.

 

W₁ – сопротивление резанию; [5].

W₁=10×С ×h^1,35 ×(1+2,6L)×(1+0,01δ) × Sin α = 10×10×20^1,35×(1+2,6×3,3) ×(1+0,01×50) Sin 60^о = 71,02 кН.

С - число ударов стандартного ударника-плотномера, соответствующее заданной категории грунта, Н/см²;

L – длина режущей кромки ножа, м;

δ – угол резания, град;

h – толщина срезаемой стружки, см;

α – угол захвата, град;

 

W₂ – сопротивление перемещения грунта вверх по отвалу, [3].

W₂ = G_пр × f×cos²δ×sinφ = 1,36 кH.

G_пр=V_пр×δ_о×g=L×H²/2×K_пр×g= 3,3×0,956²/2×0,8×1600×9,81=18,94 кН

G_пр – сила тяжести при волочении;

δ_о – объёмная масса грунта (равна 1600кг/м³)

K_пр – коэффициент, зависящий от отношения H/L (K_пр=0,8)

f – коэффициент трения грунта о сталь (равный 0,2)

φ – угол захвата (равен 60 ^о)

 

W₃ – сопротивление волочения грунта перед отвалом, [3].

W₃ = G_пр×f×sinφ =18,94×0,2× sin 60^о = 3,28 кH.

f – коэффициент трения (0,2)

 

W₄ – сопротивление перемещения грунта вдоль отвала, [3].

W₄ = G_пр×f₁×f₂×Cos φ =18,94×0,1×0,8×Cos 60^о = 0,76 кН

f₂ – коэффициент трения грунта о грунт (0,8 ÷ 1,0)

 

W₅ – сопротивление как тележки, [3].

return false">ссылка скрыта

W₅ = G×(f₁ + i) = 11,8×(0,1+0,2)=3,54 кН.

G – масса автогрейдера, т;

f₁ – коэффициент сопротивления движению (примем равным 0,1);

i – уклон, (0,2)

 

 

Полученные данные:

Т_сц = 119,475 кН.

Т_н = 114,01 кН.

W = 79,96 кН.

 

 

Требуемая мощность N=W×v/(10³ ×η)=79,96×0,89/0,95 = 74,91 кВт

η – кпд (примем равным 0,95)

v – рабочая скорость (0,89 м/с)

 

Номинальная мощность N_н =95,5 кВт.

Требуемая мощность N=74,91 кВт

 

Условие N_н > N выполняется, но не полностью используется мощность.

Меняем глубину резанья на 6 см => h=26 см. Делаем перерасчет W₁ – сопротивление резанию:

W₁=10×С×h^1,35×(1+2,6L)×(1+0,01δ)×Sinα=10×10×26^1,35×(1+2,6×3,3)×(1+0,01× ×50) Sin 60^о = 101,204 кН.

 

Требуемая мощность N=W×v/(10³ ×η)=101,204×0,89/0,95 = 94,81кВт

 

Номинальная мощность N_н =95,5 кВт.

Требуемая мощность N=94,81 кВт

Условие N_н > N выполняется, верно.

 

Вывод: после проведения расчетов выяснили, что при глубине резанья h =18 см основные параметры машины не выполняются, после чего изменив глубину резанья на h =16 см, чтоб уменьшить сопротивление к резанью, вследствие чего все условия параметров машины выполняются (Т_сц>Т_н , Т_сц>Т_н >W, N_н>N), значит, бульдозер выполнит все поставленные требования.

ЗАДАЧА №3. Составить кинематическую схему привода к рабочему органу и привести её основные характеристики.

Кинематическая схема автогрейдера: 1-муфта сцепления; 2,9-карданные валы; 3-коробка передач; 4-зубчатая муфта для переключения передач переднего хода; 5,6,7-ведущий, промежуточный и выходной валы; 8-зубчатая муфта для переключения передач хода уменьшителя; 10-главная передача; 11-редуктор; 12-ведущее колесо.

Схема гидросистемы автогрейдера:1-масляный бак; 2,14-насосы; 6,7,8,10 и 11-гидроцилиндры; 9-гидромотор; 5 и 13-запорные клапаны, гидрошарнир, гидрораспределители; 3-фильтр; 4-трубопроводы гидролинии подачи жидкости в гидрораспределитель; 12-слив жидкости.

ЗАДАЧА №4. Определить эксплуатационную производительность машины.

П_э = = = 738,24 (м²/см)

 

Т_р– рабочее время в смену, 480 мин;

К_в – коэффициент использования рабочего времени, 0,8;

L_уч – длина участка (из задания принимается 500 п. м);

t_п – время, затрачиваемое на поворот машины, (90 сек);

n₁ – кол-во проходов по одному месту;

(n₁=В/L_о=0,27)

n₂ – кол-во проходов по ширине обрабатываемого участка;

(n₂=В/L_о×Sin α= 0,24)

Используемая литература

1. Васильев А.А. Дорожные машины. – М.: Машиностроение, 1987. – 416 с.

2. Добронравов С.С., Дронов В.Г. Строительные машины и основы автоматизации. – М.: Высшая школа, 2001. – 575с.

3. Хархута Н.Я., Капустин М.И. Дорожные машины. Теория, конструкция и расчет. - Л.: Машиностроение, 1976.

4. Методические указания по курсовому проектированию. Дорожные машины. Л.; 1983.

5. Алексеева Т.Е. Машины для земляных работ. М.: Машиностроение, 1972, 300с.