Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером

И.Ф. Дьяков

ОПТИМАЛЬНЫЙ

ВЫБОР РЕЖИМА РАБОТЫ

ЗЕМЛЕРойной МАШИНЫ

(Бульдозера)

Ульяновск 2007

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЕ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования

Ульяновский государственный технический университет

И. Ф. Д ь я к о в

ОПТИМАЛЬНЫЙ

ВЫБОР РЕЖИМА РАБОТЫ

ЗЕМЛЕРойной МАШИНЫ

(Бульдозера)

(для выполнения расчетно-графической работы)

по дисциплине «Строительные машины»

для специальности 290300

«Промышленное и гражданское строительство»

Ульяновск

УДК 621. 8 (075)

ББК 32. 973.2 я 7

Д 93

Рецензенты: каф. № 8 Ульяновского высшего военно-технического училища

(института); проф. каф. «Сельскохозяйственные машины»

Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии

д-р техн. наук В. Г. Артемьев

Д93 Дьяков, И. Ф.

Оптимальный выборрежима работы землеройной машины (бульдозера) :

учебное пособие (для выполнения расчетно-графической

работы по дисциплине «Строительные машины») /И. Ф. Дьяков. –

Ульяновск : УлГТУ, 2007.− 66 с.

ISBN 978-5-9795-0061-4

Изложены основные сведения по выбору режима работы землеройно-транс-

портных машин в соответствии с учебной программой курса «Строительные

машины» специальности 290300.

Рассмотрены конструктивные особенности землеройно-транспортных машин,

общие виды отдельных агрегатов, некоторые числовые значения коэффициентов,

силы сопротивления резанию грунта, влияющие на производительность, приведе-

ны расчеты тягово-скоростных, топливно-экономических свойств, выбросов от-

работавших газов в атмосферу, дан критерий оптимальности с условиями ограни-

чений и алгоритм расчета режима работы машины.

УДК 69.057(075)

ББК 32. 973.2

© Дьяков И. Ф., 2007

ISBN 978-5-9795-0061-4 © Оформление. УлГТУ, 2007

ВВЕДЕНИЕ

Учебное пособие предназначено для студентов при выполнении расчетно-графической работы, имеет своей целью закрепление знаний, полученных при изучении курса, а также контроля усвоения основных его положений.

При выполнении расчетно-графической работы предварительно требуется изучение соответствующих разделов описательного курса и основ эксплуатационных свойств землеройных машин с использованием литературы, рекомендованной в учебном пособии. В результате изучения дисциплины «Строительные машины» студент должен владеть знаниями в области конструкции машин, произведенных в нашей стране и за рубежом, знать тенденции их развития, эксплуатационные свойства, иметь представление о показателях и методах оценки, путях улучшения этих показателей, уметь самостоятельно изучать и оценивать их технический уровень.

Расчетно-графическая работа выполняется на листах формата А4 в виде пояснительной записки. На листах дается общий вид машины с указанием действующих сил и моментов, возникающих при выполнении землеройной работы, номограмма, по которой определяются режимы нагружения, а по критерию оптимальности с условиями ограничений выбирается режим работы машины по передачам. Для решения поставленной задачи приведен алгоритм оптимизации.

1.Варианты задания

1.1. Основные условия и требования к выполнению работы

В основу выполнения работы положены задания, являющиеся логическим продолжением и приобретением навыков по выбору землеройно-транспортной машины, обеспечивающих оптимальное использование на строительных объектах. Исходные данные для выполнения

1. Общий объем вырабатываемого грунта, Q = ..., тыс. м Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ;

2. Категория грунта ... ;

3. Климатические условия, Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru = … ° С;

4. Срок выполнения, Т= ..., в днях (часах);

5. Расстояние перемещения грунта, L Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru = ..., м (км);

7. Средняя скорость бульдозера, Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru = ..., м /с (км/ч);

8. Коэффициентсцепления движителя с грунтом, Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru = 0,8;

9. Угол подъема (от 0 до 15 % ) или уклона местности (от 0 до 20 %).

Требуется.

1. По исходным данным предварительно подобрать машину (определить объем отвала, подобрать марку землеройно-транспортной машины;

2. Произвести анализ регуляторной (нагрузочной) характеристики двигателя, тягово-скоростных и топливно-экономических свойств машины;

3. Построить номограмму тягово-скоростных свойств машины, топливной экономичности и производительности, найти оптимальные режимы нагружения.

Средняя скорость уточняется по передачам после выбора машины. Используя уравнение производительности данной машины, находим геометрические размеры отвала. По этим параметрам выбираем из справочной литературы марку бульдозера и выписываем технические характеристики двигателя, трансмиссии и ходовой части.

Выбор землеройно-транспортной машины.

Дневной объем Qсут вырабатываемого грунта определяется по формуле

Qсут = Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru Q/ Т,

где Т – срок выполнения работы в днях.

Объемвырабатываемого грунта за смену Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru находят по формуле

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru = Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru / n Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ,

где n Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru – число смен в cутки. Определяем часовую производительность машины по исходным данным. Предварительно подсчитав заданное время за смену в часах, тогда Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , м Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , где Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru число часов работы за смену.

Категория грунта, от которой зависит коэффициент сопротивление резанию Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , принимаем из ЕНИР «Земляные работы», «Распределение грунтов на группы в зависимости от трудности их разработки механизированным способом» [13] или из табл. 4.1 [3, c. 153] «Строительные и дорожные машины и основы автоматизации». Принимаем по заданию в качестве исходных данных разрабатываемого грунта и указываем основные свойства, например, суглинок легкий.

Основные свойства грунта:

1. Плотность в естественном состоянии, … кг /м Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ;

2. Первоначальное увеличение объема грунта после разработки − 1,18…1,24;

3. Удельное сопротивление резанию, Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru = …., кПа.

Фрикционные свойства грунта:

а) угол внутреннего трения, Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ;

б) угол естественного откоса, Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ;

в) коэффициент трения движения грунта по стали, Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ;

г) коэффициент внутреннего трения грунта о грунт, Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru .

Машины

В общую характеристику базовой машины должны быть включены следующие сведения: где и с какого года выпускается; индекс машины, марка двигателя, номинальное тяговое усилие; максимальная скорость, габаритные размеры; колея, контрольный расход топлива, эргономические показатели, скорости движения по передачам, собственная масса машины. В качестве базовой машины, в основном, используют гусеничный или колесный трактор. Например, гусеничный трактор Т-74 (Харьковского тракторного завода) относится к тракторам повышенной мощности с тяговым усилием на крюке Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru кН. Трактор снабжен унифицированным дизельным двигателем СМД-14 мощностью 55,7 кВт при 1700 мин Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru Харьковского моторостроительного завода «Серп и молот». Общий вид гусеничного трактор Т-74 показан на рис. 1.7, а.

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru

а б

Рис. 1.7. Общие виды гусеничных тракторов Т-74 (а) и Т-100 (б)

На этом заводе выпускают колесные тягачи Т-125, развивающие тяговое усилие на крюке 3,0 кН. Эти тягачи предназначены для работы в тяжелых и средних почвах, а также для дорожно-строительных работ.

На тракторе Т-74 установлена коробка передач, обеспечивающая шесть передач вперед и две назад. В коробке передач имеется возможность установки ходоуменьшителя для получения трех замедленных скоростей переднего хода и одной заднего. Ходоуменьшитель применяется при работе с машинами, требующими малую скорость движения. Масса трактора 5,77 т.

Гусеничныйтрактор Т-100 М Челябинского тракторного завода с силой тяги на крюке Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru Н является модернизацией серийного трактора Т-100. На тракторе Т-100 М установлен четырехцилиндровый дизельный двигатель мощностью 80 кВт, удельный расход топлива 0,238 кг/(кВт∙ч.).

Такой трактор предназначен для работы в сельском хозяйстве, на лесозаготовительных, мелиоративных и строительных работах, может быть использован для работы в агрегате с бульдозером, скрепером, грейдером, канавокопателем, корчевателем и др. Трактор Т-100 М имеет пять передач вперед и четыре заднего хода. Масса трактора 11,4 т. Общий вид трактора Т-100 показан на рис. 1.7, б.

Челябинский тракторный завод специализируется на производстве мощных промышленных тракторов, развивающих большую силу тяги на крюке Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru кН; ДЭТ-250 промышленного назначения с силой тяги на крюке 15,0 кН, рис.1.8. Конструктивной особенностью этого трактора является наличие бесступенчатой электромеханической передачи, имеет неповоротный отвал, управление гидравлическое.

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru

Рис. 1.8. Гусеничныйтрактор ДЭТ-250 с бульдозерным оборудованием

1 – отвал; 2, 5 – гидроцилиндры; 3 – шаровая опора; 4 – толкающая рама

Волгоградский тракторный завод выпускает трактор ДТ-75 общего назначения с тяговым усилием на крюке 3 кН. Трактор оборудован навесной системой и обеспечивает работу на повышенных скоростях. На тракторе установлен дизель СМД-14, пуск которого обеспечивается карбюраторным двигателем с электростартером. Трансмиссия трактора имеет планетарный механизм поворота (в отличие от трактора Т-74, где применены бортовой фрикцион); увеличитель крутящего момента (УКМ); жесткие валы с эвольвентными шлицами; бортовые передачи, размещенные в отдельном несущем картере.

Планетарныйпонижающий редуктор, или увеличитель крутящего момента (с передаточным числом 1,25), служит для уменьшения скорости без остановки трактора при преодолении временных сопротивлений. С помощью УКМ возможно разгонять трактор при трогании с места с любой включенной передачей; после приобретения трактором требуемой скорости УКМ выключают, оператор переходит на выбранную передачу без остановки трактора. Коробка передачимеет семь передач вперед и четыре передачи заднего хода, из них три с включенным УКМ. Масса трактора 6,3 т.

В сочетании с поперечным перекосом отвала может разрабатывать прочные и мерзлые грунты. На бульдозере установлен восьмицилиндровый четырехтактный дизель с V-образным расположением цилиндров, турбонаддувом и воздушным охлаждением, благодаря чему его легко запустить при температурах окружающей среды до − 40 Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru С. Охлаждение − галерейного типа.

Максимальное тяговое усилие 670 кН, марка двигателя 8ДВТ-330А, мощность двигателя 259 кВт, число передач вперед (назад) – 3 (3), трансмиссия – гидромеханическая с разделенным приводом к колесам − модульная. Гидротрансформатор− одноступенчатый комлексный трехколесный, с центростремительной турбиной. Максимальныйкоэффициент трансформации − 3,0. Комплексные гидротрансформаторы обладают по сравнению с простыми более высокими энергетическим показателями. При уменьшении нагрузки на гидротрансформатор осуществляется переход с режима работы трансформатора на режим работы муфты, а при ее увеличении, наоборот, − с режима муфты на режим трансформатора. В первом случае реактор начинает вращаться свободно, во втором − останавливается, соединяясь через муфту свободного хода с корпусом.

В С. - Петербурге на Кировском заводе выпускают мощный колесный тягач К-702 с бульдозерным оборудованием, рис.1.9. Бульдозер на пневмоколесном ходу является более маневренной машиной. Механизмуправления отвалом, предназначенный для подъема и опускания отвала, установлен на базовой машине и соединен с рамой или отвалом навесного бульдозерного оборудования.

Управление отвалом осуществляется гидросистемой трактора с двумя гидроцилиндрами двухсторонненего действия, закрепленными на кронштейнах к раме по бокам. Прикрепление двух гидроцилиндров вместо одного обеспечивает увеличение принудительного заглубления отвала в грунт. Для изменения угла установки отвала используются гидроцилиндры. Продольная устойчивость движения бульдозера на базе трактора К-702 обеспечивается балластом.

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru

Рис. 1.9. Колесный трактор К-702 с бульдозерным оборудованием:

1 − нож; 2 − отвал; 3 − кронштейны для крепления гидроцилиндров; 4 − гидроцилиндры;

5 – балласт; 6 – трактор; 7 – кронштейн для крепления бульдозерного оборудования;

8 – толкающие брусья; 9 – гидроцилиндр

Техническиехарактеристики современных гусеничных тракторов приведены в табл. 1.4.

Таблица 1.4

Техническиехарактеристики гусеничных тракторов

Показатели Марка трактора
ДТ-54А ДТ-75 Т-75 С-100 Г П Т-130 Т-140 Т-180 ДЭТ-250
Марка двигателя Мощностьдвигателя, кВт Частота вращения коленчатого вала, мин Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru   Максимальное тяговое усилие, кН на первой передаче Скоростьдвижения, м/с на передачах I II III IY Y YI Размеры отвала, м длина высота Масса трактора, кН Д-54А   53,7         2,85     2,85   0,99 1,28 1,50 1,74 2,19 -     2,28 0,79   5,45 СМД-14 55,7         3,6     1,38   1,54 1,72 1,91 2,12 -   2,52 0,8   5,26 Д-75   55,7         3,3     0,59   2,93 - - - -   2,56 0,8   5,9 КДМ-100 73,6             0,65   1,04 1,24 1,78 2,81 -   4,15 1,1   12,1 КДМ-130 94,9             0,89   1,06 1,23 1,47 1,24 2,29 2,95     3,2 1,3   11,5 6КДМ-50Т 102,2             0,65   1,16 1,60 2,17 3,01 - -     4,85 1,345   14,35 Д-180   136,8             0,79   1,40 1,91 2,62 3,53 -   4,5 1,34   14,35 ДЭТ-748-1 166,2     -     Рабочие от 0,63 до 4,16   Транспортные от 0,96 до 6,8     4,5 1,55   25,0

Для разработки и транспортирования грунта с укладкой его в насыпь или отвал с планировкой, разравниванием и предварительным уплотнением предназначены скреперы..

Гусеничныйтрактор Т-100 М Челябинского тракторного завода с силой тяги на крюке Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru Н является модернизацией серийного трактора Т-100. На тракторе Т-100 М установлен четырехцилиндровый дизельный двигатель мощностью 80 кВт, удельный расход топлива 0,238 кг/(кВт∙ч). Такой трактор предназначен для работы в сельском хозяйстве, на лесозаготовительных, мелиоративных и строительных работах, может быть использован для работы в агрегате с бульдозером, скрепером, грейдером, канавокопателем, корчевателем и др. Трактор Т-100 М имеет пять передач вперед и четыре заднего хода. Масса трактора 11,4 т.

Поворот колес и всего тягача вокруг вертикальной оси сцепного устройства 2 осуществляется двумя гидравлическим цилиндрами. Коробка передачтрехходовая, пятиступенчатая с синхронизаторами. Дополнительная коробка двухступенчатая, трехвальная, обеспечивает диапазон скоростей от 5 км/ч при заборе грунта до 44 км/ч при его транспортировании. Корпус ковша 12 с ножами 11 хоботом 3 соединяется с тягачом. Подъем и опускание ковша производится гидроцилиндрами 5, штоки которых шарнирно крепятся к раме 7. Передняя заслонка 6 приводится в движение гидроцилиндрами 8, а задняя стенка гидроцилиндрами. Самоходные скреперы с одноосным тягачом имеют рулевое управление, обеспечивающее принудительный поворот его на 90 Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru в обе стороны. В гидросистеме находится четыре насоса, два из которых работают на гидроконтур рулевого управления, а еще два − на гидроконтур скреперного ковша.

Для увеличения тяговых качеств скрепера на них устанавливают два двигателя − один на тягаче, другой на осях задних колес 10, включаемый при наборе грунта. Применение такой передачи к задним колесам усложняет конструкцию, поэтому в настоящее время идут по пути создания дизель-электрического привода с установкой электродвигателей на каждом колесе скрепера.

Известны скреперы с ковшами до 45 м Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru со скоростью движения до 30 км/ч. Гидравлическое управление у скреперов, так же как и у бульдозеров, позволяет принудительно заглублять нож в грунт, что уменьшает длину пути загрузки скрепера. Прицепные двухосные скреперы с геометрической емкостью ковша от 0,75 до 45 м Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru применяют с гусеничными тягачами мощностью от 15 до 294 кВт. Полуприцепные скреперы изготавливают той же емкости и применяют с гусеничными и колесными двухосными тягачами, мощностью двигателей которых достигает 368…515 кВт. Самоходные скреперы применяют с одноосными колесными тягачами и имеют те же параметры, что и полуприцепные скреперы.

Транспортной машины

В заключение должен быть сделан общий вывод о степени совершенства данной конструкции. Какие пути можно наметить для усовершенствования конструкции в целом или отдельных его агрегатов, используя современные исследования других авторов и достигнутые результаты заводов-изготовителей. При этом желательно привести наилучшие значения рассматриваемых параметров для отечественных и зарубежных аналогов. На этом анализ работы заканчивается, результаты сводятся в табл. 1.6.

Таблица 1.6

Техническиехарактеристики базовой машины трактора Т−130

Передачи Передаточное число трансмиссии Скоростьдвижения, м/с Тяговое усилие, кН КПД трансмиссии
Вперед Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru и т. д.   и т.д. 0,89 1,23 1,47   9,4 7,7 6,5     0,87 0,86 0,87  

ТЯГОВОГО РАСЧЕТА

Построениекривой буксования

Коэффициентбуксования гусениц рассчитывают по формуле

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , (2.22)

где Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru − текущее значение коэффициента использования сцепления, которое определяется по формуле

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , (2.23)

где FКР – крюковое усилие (берутся 6…10 значений от FКР MIN до FКР MAX ); G – сила тяжести землеройной машины.

Коэффициентбуксования колесных землеройных машин

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ,

где F – сила тяги, которой соответствует искомая величина буксования δ; R –нор­мальная реакция грунта на движитель; А, В, п – коэффициенты, зависящие от вида движителя, а также типа шин, давления воздуха и грунтовых условий (табл. 1.4 [5]).

По полученным данным коэффициента буксования строят зависимость Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru

Далее необходимо определить максимальную и минимальную касательную силу тяги, развиваемую на гусеницах (колесах), при установившемся движении. Эти силы определяются по формуле

F кр.max = Fkp.расч+Ff , ( 2.24)

где Ff = Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ; Fkp,max = Fkp.pacч .

Расчет внешней потенциальной характеристики землеройно-транспортой машины. Задаваясь через определенные интервалы различными значениями касательной силы тяги от несколько меньших Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru до Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru и дальше до полного буксования машины, определяют соответствующие им:

− скорость движения VT при силе тяги на крюке F Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru по формуле Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , (2.25)

где Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru тяговый КПД трактора,

F Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru = FK – Ff. ;

− действительные скорости движения трактора V = V Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru (1 − Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru );

− мощность Pf, потерянную на передвижение самой машины

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ;

− мощность на крюке машиныPКР и тяговый коэффициент полезного действия Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru находят по формулам

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ; Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru .

Результатырасчетов сводят в таблицу 2.3.

Таблица 2.3

Внешняя потенциальная характеристика гусеничного трактора

FК, кН FКР, кН Pf, кВт VT, м/с Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , % V, м/с PКР, кВт Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru
               

По данным таблицы 2.3 строят внешнюю потенциальную характеристику землеройно-транспортной машины:

− кривую VT = f (FКР); − кривую V = f (FКР); − кривую Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru = f (FКР); − кривую PКР = f (FКР); − кривую Pf = f (FКР).

Тяговый расчет землеройно-транспортной иашины на рабочих передачах. Тяговые расчеты ЗТМ на рабочих передачах производят в диапазоне чисел оборотов от nmin до nmax, где nmax – частота вращения вала при максимальной мощности двигателя. Интервалы между отдельными режимами при расчете по внешней скоростной характеристике принимаются 100 …150 мин Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru . Для каждого из расчетных режимов определяют следующие величины:

− эффективную мощность двигателя Pe и соответствующее ей частоте вращения вала двигателя Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru . Значения Pе и n для разных режимов работы определяют по внешней скоростной характеристике двигателя. Эти данные остаются одними и теми же для всех передач;

− теоретическую скорость движения трактора по формуле (2.25), в которую подставляем рассчитанное по формуле (2.11) передаточное число трансмиссии на соответствующей передаче:

− касательную силу тяги

FK = Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , (2.26)

− коэффициент буксования Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , соответствующий данному режиму для каждого значения FК .

Результатырасчетов сводятся в таблицы, отдельные для каждой передачи (табл. 2.4). По данным расчетов строят те же кривые, что и во внешней потенциальной характеристике.

Для определения топливной экономичности гусеничных ЗТМ необходимо определить КПД движителя, который зависит от действующих сил и скорости движения тягового органа. На ведущие звездочки гусеничного движителя действует движущий момент Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , равный моменту на валу движителя машины за вычетом инерционных сил сопротивлений, в том числе и момента сопротивления от инерции движителя, приведенного к ведущей звездочке.

Таблица 2.4

Теоретическая тяговая характеристика гусеничного трактора

на заданных передачах

ne, мин Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru Pe, кВт Т Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru Н Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru м VT, м/с FK, кН FКР, кН V, м/с PКР, кВт Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru  
                   
                 
и т. д.                  

При этом, как известно из теории цепного привода, на набегающую ветвь цепи действует усилие

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ,

где Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru максимальная суммарная окружная сила для колесных машин;

( Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ,

и для гусеничных машин, которая может быть реализована по сцеплению движителей с поверхностью качения

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ,

где Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru коэффициент трения качения; Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru коэффициент использования сцепного веса Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ; где Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru угол наклона поверхности качения к горизонту; Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru угол обхвата ведущей звездочки, рис.2.2; а на сбегающей ветвь − усилие

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru .

Разность этих усилий относительно Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru оси Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru вращения Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ведущей Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru звездочки Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru образуется Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru момент, равный

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru

где Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru радиус ведущей звездочки, направленный в сторону действия большого усилия Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , т. е. против момента Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru .

На ведущем звездочке момент Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru вместе с моментом сопротивления от сил трения в опорных ведущих колес и в шарнирах звеньев цепи, огибающих ведущее колесо Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , уравновешиваются движущим моментом Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ; поэтому можно записать, что

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru . (2.27)

Разделив обе части уравнения на радиус ведущих звездочек, получим выражение для окружного усилия Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru на движителе

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , (2.28)

где Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru .

Натяжение Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru лобового участка гусеничной цепи можно найти из уравнения равновесия сил, действующих на направляющие колеса, рис. 2.34, б.

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ,

откуда

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , (2.29)

где Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru сила сопротивления трения в опорах направляющих колес и в шарнирах цепи, огибающей направляющие колеса, приведенная к их окружности; Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru касательная сила инерции направляющих колес и соответствующих звеньев цепи.

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru

Рис. 2.34 Усилия, действующие на элементах гусеничного движителя:

а и б – на ведущих и направляющих колесах; в и г – в гусеничном движителе

Так как сила Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru мала по сравнению с усилиями Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru и Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , действующими на ведущем и лобовом участках цепи, пренебрегаем ее влиянием и посмотрим, какое воздействие оказывают на гусеничный ход силы Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru и Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru (рис.2.2, в, Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru = Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ). Для этого перенесем силу Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru на ось ведущих колес в точку Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , а силу Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru – на ось направляющих колес в точку 0 Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , приложив в этих точках две равные и противоположные направленные силы (на рисунке они отмечены штрихами). Тогда на ведущих колесах получим пару сил с моментом Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , который уравновешивается движущим моментом на колесах, и «свободную» силу Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , которая дает две составляющие − силу Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , направленную в сторону движения гусеничного хода, и силу Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru (2.34, г), направленную по вертикали вниз:

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ; Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru .

Точно так же на направляющих колесах получим пару сил с моментом Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru и «свободную» силу Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , которая дает составляющую силу Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , направленную против движения гусеничного хода, и силу Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , направленную по вертикали вниз,

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ; Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru .

На задний опорный каток действует сила реакции Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , равная геометрической сумме двух одинаковых сил Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru :

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru . (2.30)

Силу Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , действующую на ось задних опорных катков, можно разложить на горизонтальную Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru и вертикальную Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru составляющие

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ; (2.31)

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru . (2.32)

Сила Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru от оси задних опорных катков передается на раму гусеничного хода и здесь суммируется с силой Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , действующей на раму со стороны оси ведущих колес,

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru . (2.33)

Как видим, сила Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru равна натяжению ведущего участка гусеничной цепи и не зависит от угла Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru наклона его к опорной поверхности.

На передних опорных катках действует сила Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , равная геометрической сумме двух одинаковых сил Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru . (2.34)

На оси передних опорных катков эта сила раскладывается на две составляющие − силы Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru и Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ; Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru . (2.35)

Силы Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru и Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , воспринимаемые рамой гусеничного хода, дают силу Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru . (2.36)

Таким образом, на раму гусеничного хода в продольном направлении действуют силы Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru и Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , первая из которых направлена по направлению движения, а вторая против направления движения гусеничного хода. Кроме этих сил рамой гусеничного хода воспринимаются силы сопротивления качению Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru и Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , направленные против направления движения. Алгебраическаясумма всех этих сил, равная Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru и направленная в сторону движения гусеничного хода, и будет для него толкающей (тяговой) силой, сообщающей ему движение

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , (2.37)

или с учетом выражения (2.38)

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru .

Но так как из уравнения (2.28)

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ,

окончательно получим

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru . (2.38)

Величина, стоящая в скобках уравнения (2.38), определяет суммарное сопротивление в механизме гусеничного движителя

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru . (2.39)

С учетом этого выражения уравнение (2.38) можно записать так:

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru . (2.40)

Вертикальные составляющие сил, нагружающие оси ведущих и направляющих колес, а также оси задних и передних катков ( Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ) образуют в вертикальной плоскости пары сил, стремящихся повернуть движитель в вертикальной плоскости, что приводит к некоторому перераспределению нормальных реакций поверхности качения.

Сцепление гусеницы с поверхностью качения. КПД гусеничного движителя. Тяговое усилие гусеничного движителя вызывает на опорном участке гусениц касательную реакцию поверхности качения. Сравнивая выражения для касательных реакций (тяговых усилий, полученных для гусеничного движителя по уравнениям (2.38 и 2.40), видим, что они отличаются только силой Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , а если влиянием ее пренебречь, то эти выражения полностью совпадают. Касательные реакции поверхности качения, как и нормальные реакции, реализуются, в основном, через активные участки нижней ветви гусеницы. При этом максимальное значение касательной реакции ограничивается сцеплением гусениц с поверхностью качения и определяется по уравнению

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , (2.41)

отсюда коэффициент сцепления Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru гусениц с поверхностью качения

Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru , (2.42)

где Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru коэффициент трения скольжения гусеницы о поверхность качения; Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru суммарная нормальная реакция на опорных катках гусеничного движителя; Технологическийпроцесс, выполняемый бульдозером - student2.ru ширина грун

Наши рекомендации