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 D7G "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;
ТсцТN
TN-тяговое усилие при заданной скорости:
TN=, кН;
где: = КПД машины = 0,83
Nдв =200л.с.=148кВт мощность двигателя
U- скорость перемещения машины
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=1,22 Gб.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 резанию k=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=0,5ВН2ggcos2aрm1;
где: m1- сопротивление грунта по отвалу m1=0,9
aр-угол резания aр=55о
W3=0,51.2723.651800cos2550,99,8=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>97,41 кН
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
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
а) Определение эксплуатационной производительности.
м3/смен
Где: Кв- коэффициент использования техники равен 0,85
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.
Определим число циклов за час работы
Определим коэффициент потерь грунта при транспортировании
Определим производительность бульдозера
Кр- коэффициент разрыхленности равен 1,45
Определим время выталкивания
часа.
Задание 3. Тяговый расчет и определение производительности скрепер
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 L перем=500 м; i=0,03; 2000 кг/м3;
грунт-глина;
Расстояние разгрузки Lразгр = 12м
1. Тяговый расчет
Должно выполняться условие:
тяговое усилие при заданной скорости определяется по формуле:
, ;
V=2,6 км/ч =0,72 м/с
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
суммарное сопротивление
=W1+W2+W3+W4+W5 , кН
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=bH2Xg кН
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
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
Задание 4. Перерасчет показателей бульдозера по формуле Зеленина
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
5. Определение мощности на процесс копания:
кВт
NДВ- мощность двигателя , Nдв=147,2кВт
Мощность по сцеплению
коэффициент сцепления равен 0,9
NСЦ > NДВ > N
205 > 147,2 > 92,5
