Расчет производительности бульдозера, рыхлителя и скрепера

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Пермский государственный технический университет”

Кафедра подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования

Расчетная работа

Выполнил: студент гр. СДМ 05-1 Хатмуллин Ф. Ф.

Проверил: Белоногов Л. Б.

ПЕРМЬ 2009

Задание 1. Определение производительности и тяговый расчет бульдозера D 7 G ” CAT “

Исходные данные:

Масса бульдозера m=16000 кг;

Мощность двигателя Nдв =200 л. с.;

Скорость передвижения вперед Vтр =3,7-9,9 км/ч;

Скорость передвижения назад Vназ =4,5-11,9 км/ч;

Ширина отвала В=3650 мм;

Высота отвала H=1270 мм;

Длина перемещения Lпер =70 м;

Грунт-глина;

Плотность грунта =1600 кг/м3 ;

Коэффициент разрыхленности Кразр =1,3;

1. Определение тягового усилия по мощности двигателя:

ТсцТN

TN – тяговое усилие при заданной скорости:

TN =, кН;

Где: = КПД машины = 0,83

Nдв =200л. с.=148кВт мощность двигателя

U – скорость перемещения машины

TN =, кН;

2. Определение силы тяги по сцеплению:

Тсц =Gсц, кН;

Где: Gсц – сцепной вес бульдозера

Jсц – коэффициент сцепления jсц =0,9

Gб. м = mG=160009,8=156.8 кН;

Gсц =1,22Gб. м =1,22156,8=191,3 кН;

Тсц =191,30,9=172,2 кН;

Тсц > TN >

3. Определение суммарного сопротивления:

=W1 +W2 +W3 +W4 +W5 ;

А) Сопротивление резанию.

W1 =kВH;

Где: k-коэффициент удельного сопротивления грунта резаниюk=120кПа

В – ширина отвала.

H – толщина срезаемого пласта

H=0,09Hотв =0,091270=114.3 (мм) =0.1143 (м)

W1 =1203.650,1143=50,06 кН.

Б) Сопротивление призмы волочения.

W2 =0,5GGM2Sina;

Где: m2 – сопротивление грунта по грунту. m2 =0,6

– угол естественного откоса грунта =45°.

W2 =0,518009,80,60.81=25,23 кН;

В) Сопротивление перемещения призмы вверх по отвалу

W3 =0,5ВН2GGCos2 aрM1 ;

Где: m1 – сопротивление грунта по отвалу m1 =0,9

Aр – угол резания aр =55о

W3 =0,51.2723.651800Cos2 550,99,8=15,36 кН.

Г) Сопротивление трения ножа отвала о грунт.

Pзат – удельное сопротивление от затупления, зависящее от ширины площадки и категории грунта

W4 = PзатB,

W4 =10003,65=3,65кН

Д) Сопротивление призмы волочения грунта движению

W5 =GпрF

F – коэффициент сопротивления качения, f=0,06

W5 = 0,5ВН2GGF=0,53,651,271,2718009,80,06=3,1 кН

=50,06+25,23+15,36+3,65+3,11=97,41 кН

Тсц > TN >172,2 >107,4>97,41кН

Условие тягового расчета выполняется.

4. Определение запаса тягового усилия по сцепному весу

Т’сц =Тсц -( W2 +W3 +W4 +W5 )

Т’сц =172,2 -(25,23+15,36+3,65+3,11)= 124,85кН

5. Запас тягового усилия по мощности двигателя:

Т’маш =ТN -( W2 +W3 +W4 +W5 )

Т’маш =107,4-(25,23+15,36+3,65+3,11)= 60,05 кН

6. Определение толщины стружки:

А) в начале набора грунта

H1 =Т’м /В*К=60,05/3,65*120=0,14 м

Б) в конце набора грунта

H2 =Т” /В*К

Т” = ТN -( W4 +W5 )= 107,4-(3,11+3,65)=100,64 кН

H2 =100,64/3,65*150=0,23 м

7. Определение фактического объема грунта призмы:

Vпр =0,5*Н*×В / tg φ=l1 *В*hср

L1 – длина участка набора грунта

L1 =0,5*Н2 / tg φ* hср =0,5*1,272 /1*0,185=4,36м

Vпр =4,36*3,65*0,185=2,94 м3

5. Выбираем скорости движения на участках:

Vн = 4 км/ч – при наборе

Vтр =6 км/ч – при транспортировании

Vзад =10 км/ч – при движении задним ходом

6. Определение продолжительности цикла:

Tц =t1 + t2 + t3 + t4

А) продолжительность набора грунта

T1 =3,6*l1 / Vн =3,6*4,36 /4=3,9 с

Б) время транспортировки

T2 =3,6*lтр / Vтр =3,6*70 /6=42 с

В) время движения задним ходом

T3 =3,6*lтр / Vзад =3,6*70 /10=25,2 с

Г) время дополнительное ( переключение скоростей, поворот и т. д.)

T4 =30…40 с, принимаем t4 =30 сб tц =3,9+42+25,2+30=101,1с

7. Определение числа циклов за час работы:

N=3600 / tн = 3600 / 101,1=35,6 ≈ 36 цикла

8. Определение технической производительности бульдозера:

ПТ =(0,5*Н2 *В / tg φ)*ψ*n* Ккв * (1/Кр )

Ψ – коэффициент потерь грунта на боковые валки, Ψ = 0,75

Кр – коэффициент разрыхления грунта, Кр =1,3

ПТ =(0,5*1.272 *3.65/1) *0,75*36*(1/1,3)=61 м3 /ч

9. Эксплутационная производительность:

ПЭ = ПТ * КВ * ККВ

КВ – коэффициент использования машины по времени, КВ =0,85

ККВ – коэффициент учитывающий квалификацию, ККВ =0,9

ПЭ =61*0,85*0,9=46,7 м3 /ч

Задание 2 . Определение усилия и производительности рыхлителя

Исходные данные:

Заглубление hр =0,7 м;

Глубина промерзания hпром =1 м;

Ширина наконечника S=10,5 см;

Угол рыхления

Масса рабочего органа mр. о =6,2 т;

Количество зубьев z=1;

Длина пути забора грунта l1 =10 м;

1. Определение усилия рыхлителя:

, кН

Где: Суд – количество ударов ударника ДОРНИИ Суд =100

Коэффициент характеризующий свободное резание

коэффициент характеризующий заточку

кН

2. Определение производительности рыхлителя:

А) Определение транспортной производительности.

м3 /ч

Где: V – скорость V=2,6 км/ч =0,72 м/с

Hр – глубина рыхления hр =0,7 м

Вр – ширина рыхления вр = zhр =10.7=0.7 м

Z – количество зубьев Z=1

К1 – коэффициент снижения рабочей скорости равен 0,8

К2 – коэффициент уменьшения толщины рыхления грунта равен 0,7

К3 – число проходов по одному месту К3 =2

К4 – число проходов в поперечном направлении К4 =3

Время набора грунта

с

м3 /ч

А) Определение эксплуатационной производительности.

м3 /смен

Где: Кв – коэффициент использования техники равен 0,85

м3 /смен

При толщине разрабатываемого слоя грунта H=1 м

Определим площадь разрабатываемого участка

м2

L= м

Определим время цикла

;

c; с;

Дополнительное время для подготовки, переключение скоростей, естественные нужды t4 = 40 с.

с

Определим число циклов за час работы

Определим коэффициент потерь грунта при транспортировании

Определим производительность бульдозера

м3 /ч

Кр – коэффициент разрыхленности равен 1,45

м3 /ч

Определим время выталкивания

часа.

Задание 3. Тяговый расчет и определение производительности скрепер

Исходные данные:

Ширина ковша В=3,04 м;

Высота стружки hстр =0,3 м;

Масса скрепера m=11000 кг;

Вместимость ковша q=10 м3 ;

Расстояние перемещения грунта Lперем =500 м; i=0,03; 2000 кг/м3 ;

Грунт-глина;

Расстояние разгрузки Lразгр = 12м

Мощность двигателя Nдв =200 л. с.;

1. Тяговый расчет

Должно выполняться условие:

тяговое усилие при заданной скорости определяется по формуле:

, ;

V=2,6 км/ч =0,72 м/с

КН

сила тяги по сцеплению, определяется по формуле:

, Кн

Jсц – коэффициент сцепления jсц =0,9

Gсц – сцепной вес

Gсц =Gб. м. сц +Gскр сц

Gб. м. сц – сцепной вес базовой машины равен 173,1 кН

Gскр сц – сцепной вес скрепера

Gскр сц =mG=110009.8*1,2=129,36 кН

Gсц =129,36+188,16=317,52 кН

кН

суммарное сопротивление

=W1 +W2 +W3 +W4 +W5 , кН

А) Сопротивление резанию.

W1 =kBH, кН

Где: k-коэффициент удельного сопротивления грунта резанию k=70 кН/м2

B – ширина срезаемого слоя в=3,04 м

H – толщина срезаемого слоя h=0,3 м

W1 =700003,040,3=63,8 кН

Б) Сопротивление перемещению призмы волочения перед скрепером

W2 =yBH2G кН

Где: m2 – сопротивление грунта по грунту. m2 =0,5, y=0,5;

H-высота слоя грунта в ковше равна 1,5 м

Плотность грунта равна 2000 кг/м3

W2 =0,53,041,5220009,8(0,5-0,03)=31,5 кН

В) Сопротивление от веса срезаемого слоя грунта, движущегося в ковше, кН

W3 =bHHG =3,040,31,520009,8=27,7 кН

Г) Сопротивление от внутреннего трения грунта в ковше

W4 =bH2XGкН

Где: X-коэффициент, учитывающий влияние рода грунта равен 0,3

W4 =3,041,5220000,39,8=40,2 кН

Д) Сопротивление движению скрепера

W5 = (Gскр +Gгр ) (f)

Где: f-коэффициент сопротивления качения f=0,2

Gскр – вес скрепера, кН, Gгр – вес грунта в ковше, кН

Кр = коэффициент разрыхления грунта в ковше скрепера равен 1,3

Gгр =КН

W5 = (107,8+150,7) (0,2-0,03)=44 кН

=63,8+31,5+27,7+40,2+44=207,2 кН

Мощности двигателя тягача не достаточно для набора грунта, по этому данный скрепер может применяться только в паре с толкачом.

2. Определение производительности скрепера

м3 /ч

Где: q – геометрическая вместимость ковша равна 10 м3

КВ – коэффициент использования рабочего времени 0,85

КР – коэффициент рыхления 1,3

КН – коэффициент наполнения 0,8

ТЦ – продолжительность цикла, с

Где: l1 – длина пути заполнения равна 13 м

U1 – скорость движения при заполнении ковша равна 0,72 м/с

L2 – длина пути транспортирования грунта равна 500 м

U2 – скорость движения груженого скрепера равна 2,5 м/с

L3 – длина пути разгрузки равна 12 м

U3 – скорость движения скрепера при разгрузке равна 2 м/с

L4 – длина пути порожнего скрепера равна 525 м

U4 – скорость движения порожнего скрепера равна 2.75 м/с

Tдоп – время на подъем и опускание ковша, переключение скоростей

Tдоп = 30 с.

Определим длину пути, заполнения ковша скрепера

L1 = м

Где: КП – коэффициент, учитывающий потери грунта при образовании призмы волочения и боковых валиков КП =1,3

L1 = м

С

м3 /ч

Задание 4. Перерасчет показателей бульдозера по формуле Зеленина

Исходные данные:

Натуральные размеры: ВН =3,65 м; HН =1,27м;

Размеры модели: ВМ =0,8 м; HМ =0,4 м; hМ =5 см; СМ =1; =55о ; 1600 кг/м3 ; 0.7;

1. Определим масштаб:

КС = – по высоте

КС = – по ширине

Средний масштаб КС =4

2. Перерасчет натуральных параметров:

HН = КСHМ =40,4=1,6 м

ВН = КС ВМ =40,8=3,2 м

С= КССМ =41=4

Hстр = КСHМ =45=20 см = 0,2 м

HМ – толщина стружки создаваемая отвалом модели

Суммарное усилие

А) в пересчете

В-ширина отвала равна 3,65 м

Угол резания равен 55о

КСЖ – коэффициент сжатия равен 0,02156 н/м2

VПР – объем призмы

VПР = м3

КПР – коэффициент зависящий от характера грунта равен 0,85

пригрузочный коэффициент, зависящий от высоты бульдозерного отвала равен 2

3. Определим max погрешность:

– суммарное сопротивление, возникающие при лобовом резании и транспортировании грунта по горизонтальной поверхности, из первого расчетного задания =111,6 кН

4. Определение сопротивления перемещения:

GСЦ – сцепной вес, GСЦ =GБМ1,22=156,81,22=191,3 кН

F – коэффициент сопротивления качению равен 0,06

кН

5. Определение мощности на процесс копания:

кВт

NДВ – мощность двигателя, Nдв =147,2кВт

Мощность по сцеплению

Коэффициент сцепления равен 0,9

кВт

NСЦ > NДВ > N

205 > 147,2 > 92,5



Зараз ви читаєте: Расчет производительности бульдозера, рыхлителя и скрепера