Министерство образования и науки, молодежи и спорта украины
ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени ВЛАДИМИРА ДАЛЯ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическим занятиям по дисциплине
«СТРОИТЕЛЬНО-ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ»
ЧАСТЬ 2
Луганск 2012
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ
ВОСТОЧНОУКРАИНСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени ВЛАДИМИРА ДАЛЯ
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
к практическим занятиям по дисциплине
«СТРОИТЕЛЬНО-ДОРОЖНЫЕ МАШИНЫ»
ЧАСТЬ 2
(для студентов обучающихся по направлению «Машиностроение», специальность «Подъемно-транспортные,
строительные, дорожные, мелиоративные машины и оборудование» 7.050503)
У Т В Е Р Ж Д Е Н О
на заседании кафедры
«Подъемно-транспортной техники»
Протокол № 5 от 17.01.12 г.
Луганск 2012
УДК 69.009.5+625/.8
Методические указания к практическим занятиям по дисциплине "Строительно-дорожные машины" ч. 2 (для студентов обучающихся по направлению «Машиностроение», специальность «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные, мелиоративные машины и оборудование» 7.050503)/ Сост.: А.С. Климчук - Луганск: Изд-во ВНУ им. В. Даля, 2012 - 30 с.
Приведены методики и даны рекомендации по определению основных параметров рассматриваемых строительно-дорожных машин, выполнению тягового расчета одноковшовых погрузчиков, автогрейдеров и одноковшовых экскаваторов. Приведены справочные данные, отражающие положения стандартов и технические характеристики машин.
Составитель А.С. Климчук, ст. преп.
Отв. за выпуск Л.Я. Будиков, проф.
Рецензент Ю.Г. Семин, доц.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 5
РАСЧЕТ ОДНОКОВШОВОГО ПОГРУЗЧИКА
З а д а н и е. Выбрать и рассчитать основные и конструктивные параметры одноковшового погрузчика. Вычертить в масштабе по полученным данным схему ковша.
Д а н н ы е для расчета взять из таблицы 5.3.
5.1 Последовательность выполнения задания
1. Определяем параметры погрузчика. Основной параметр погрузчика — номинальная грузоподъемность Qн (т). Ориентировочно масса погрузчика составит
m = Qн/q т. (5.1)
Значение q можно принимать для гусеничных погрузчиков равным 0,2...0,22, для колесных — 0,25...0,3.
Основные параметрыодноковшовых погрузчиков Таблица 5.1
-
Параметры
Нормы по типам*
ПК-2
ПГ-2
ПК-3
ПГ-3
ПК-4
ПГ-4
ПК-6
ПГ-6
ПК-10
Номинальная грузоподъем- ность, т
2
3
4
6
10
Класс базового трактора
или тягача в промышленном исполнении
3
4
4,5
6
6
10
10
15
15
Номинальная вместимость
основного ковша, м3, не
менее
1
1,5
2
3
5
Высота разгрузки, м, не
менее
2,7
2,75
3,2
3,4
4,0
Вылет кромки ковша при
наибольшей высоте раз-
грузки, мм, не менее
700
900
1100
1200
1500
Ширина режущей кромки
основного ковша
Ширина следа машины
+100 мм
Ширина следа машины
+150 мм
Угол разгрузки ковша при
максимальном подъеме, град,
не менее
50
Максимальный угол запрокидывания ковша, град, не
менее
40
Разность между максимальным и минимальным углом
запрокидывания ковша, град,
не более
15
* ПК – погрузчик колесный; ПГ– гусеничный.
Масса базового трактора:
mт = m/ko т, (5.2)
где kо – коэффициент, ko = 1,25÷1,35.
По значению mт подбирают базовый трактор (либо решают обратную задачу, если проектируется погрузчик к определенному базовому шасси) и из технической характеристики находят необходимые для дальнейшего расчета параметры. Номинальная вместимость ковша:
Vк = Qн/γмКн м3. (5.3)
где γм – плотность материала, для сыпучих и мелкокусковых грузов γм = 1,6 т/м3;
Кн – коэффициент наполнения ковша, Кн = 1,25 с «шапкой».
Параметры проектируемого погрузчика на специальном базовом шасси:
, (5.4)
где К – эмпирический коэффициент пропорциональности;
m – масса погрузчика, т.
1. База погрузчика при шарнирно-сочлененной раме, К = 1,1÷1,28;
2. Ширина колеи тягача, К = 0,75÷0,958;
3. Наибольшая высота копания, К = 2,15÷2,35;
4. Наибольшая высота выгрузки, К = 1,0÷1,4;
5. Высота расположения пяты стрелы от земли, К = 0,68÷0,98;
6. Расстояние по горизонтали от оси пяты стрелы до оси шарнира рамы, К = 0,2÷0,25.
2. Определяем параметры ковша. Параметры ковша выбирают с учетом соотношений рис. 5.1, ширину ковша – по рекомендациям табл. 5.1 или по формулам:
Вк
= (2,0÷2,15)
м илиВк
= Вх
+ (0,15÷0,30) м, (5.5)
где Вх – ширина ходовой тележки базовой машины (трактора), м.
Расчетный радиус поворота ковша (рис. 5.1), расстояние между осью шарнира и режущей кромкой
м,
(5.6)
,
где λд = 1,4÷1,5 – относительная длина днища ковша; λз = 1,1÷1,2 – относительная длина задней стенки; λк = 0,12÷0,14 – относительная высота козырька; λr = 0,35÷0,45 – относительный радиус сопряжения днища и задней стенки; γ1 = 5...10° – угол между плоскостью козырька и продолжением плоскости задней стенки; γо = 48...52° – угол между задней стенкой и днищем.
Рис. 5.1. Конструктивная схема ковша погрузчика
Длина днища lд = λдRo, м.
Длина задней стенки lз = λзRo, м.
Высота козырька lк = λкRo, м.
Радиус сопряжения rо = λдRo, м.
Высота шарнира крепления ковша к стреле hш = (0,06...0,12)Ro, м.
Угол наклона режущих кромок боковых стенок относительно днища ковша αо = 50...60°. Угол заострения режущих кромок δo = 30...40°. Угол между задней стенкой и козырьком γ1 = 5...10°.
3. Определяем параметры рычажной системы. Размеры рычажной системы выбирают по показателям погрузочного оборудования и основного ковша, а также выбранной точки подвески с учетом компоновки базового трактора.
Высота разгрузки ковша Нр – наибольшее расстояние от опорной поверхности до режущейкромки основного ковша при максимальном угле разгрузки и полностью погруженных грунтозацепах для гусеничных машин или номинальном давлении в шинах–для колесных (рис.5.2). Высоту разгрузки выбирают в зависимости от типоразмера машины и транспортных средств,с которыми предназначен работать погрузчик, выбирают по ГОСТ 12568-67 или определяют по формуле
Нр = hт + Δhp м, (5.7)
где hт–наибольшая высота бортов транспортных средств, с которыми может работать погрузчик;
Δhp= 0,3÷0,5 м –дополнительный зазор, выбираемый с учетом опрокидывания ковша и работы на неподготовленном основании.
Фронтальный вылет ковша L–расстояние отпередних выступающих частей базового трактора до режущей кромки ковша, находящегося на максимальной высоте при наибольшем угле разгрузки,–выбирают по Г0СТ 12568-67 или определяют по формуле
L = Bт + Δb м, (5.8)
где Bт–ширина кузова наиболее тяжелого транспортного средства, с которым пред-назначен работать погрузчик, м;
Δb= 0,15÷0,2 м –расстояние между погрузчиком и транспортным средством при разгрузке, необходимое по условиям безопасности работы.
Рис. 5.2 Схема для определения длины стрелы
Зная вылет ковша L и высоту разгрузки Нр определяют точку К (рис. 5.3). Из нее под углом ε проводят прямую и, откладывая на ней значение Ro, находят точку A5. Координаты lв, Нс точки крепления стрелы О выбирают так, чтобы обеспечить наилучшую видимость при управлении.
Нс = (1,2...2)Ro м. (5.9)
Угол наклона радиуса поворота ковша (рис. 5.2 и 5.3),град.
,
(5.10)
где 50о–наибольший угол разгрузки ковша–угол наклона днища ковша к горизонту.
Длина стрелы или отрезка A5О
,
(5.11)
где lв – принимается по чертежам базовой машины, м(или для проектировочного расчета в зависимости от типа погрузчика lв ≈ (0,3÷0,5)Lт, здесь Lт – база трактора, м).
Угол поворота стрелы (рис. 5.2),φс=85…90°.
Рис. 5.3 Конструктивные параметры рабочего оборудования погрузчика
Размеры элементов перекрестных рычагов системы ориентировочно могут быть вычислены по равенствам
lш = (0,48...0,5)lс; ак = (0,11...0,12)lс; bк = (0,22...0,24)lс; ск = (0,27...0,29)lс, (5.12)
рк = (0,13...0,14)lс; ψк = 110...125°.
Длину тяги dк определяют графическим путем так, чтобы в нижнем положении ковш устанавливался под углом запрокидывания γ = 42...46°, а в верхнем — под наибольшим углом разгрузки ε. При этом следует обеспечить соблюдение равенства
Δк = (0,125...0,135)Ro м.
4. Удельные усилия погрузчика. Напорное усилие погрузчика, т.е. тяговое усилие базового трактора на горизонтальной площадке, рассчитывается по большему из значений:
– по мощности двигателя
кН, (5.13)
– по силе сцепления
кН, (5.14)
где N – мощность двигателя базового трактора, кВт;
ηт – КПД трансмиссии (механической – ηт = 0,85...0,88, гидромеханической – ηт = 0,6...0,75);
vр – скорость передвижения погрузчика, м/с;
ω – коэффициент сопротивления передвижению (качению), (для гусеничных машин составляет ω = 0,06...0,1, для колесных — ω = 0,03...0,04);
Gп – вес погрузчика, кН (Gп = m/g, здесь g = 9,81 м/с2);
φсц – коэффициент сцепления движителя, (для гусеничных промышленных тракторов равен φсц = 0,9, для колесных – φсц = 0,6...0,8).
Расчетная скорость передвижения погрузчика vр = 3...4…6 км/ч. Обычно она соответствует низшей рабочей передаче базового трактора. Скорость обратного холостого хода должна быть выше скорости рабочего хода: vx = (1,25...1,4)vр.
Выглубляющее усилие, обеспечиваемое на режущей кромке гидроцилиндром поворота ковша при оснащении стрелы, опорными лыжами
Nв = (2...3)Qнg кН. (5.15)
По найденным значениям Тmax, Nв определяют их удельные значения которые должны согласовываться с данными табл. 5.2.
кН/см
и
кН/см, (5.16)
где Тmax – наибольшее тяговое усилие по двигателю или по сцепному весу, кН.
Рекомендуемые значения удельных усилий погрузчиков Таблица 5.2
-
Параметры
Показатели при грузоподъемности, т
до 3
4…6
более 6
Удельное напорное усилие qн, кН/см:
ПГ
ПК
0,25…0,4
0,15…0,3
0,4…0,6
0,25…0,4
Более 0,6
Более 0,4
Удельное выглубляющее усилие qв для ПГ, кН/см
0,2…0,35
0,25…0,4
Более 0,3
Если на стреле опорная лыжа отсутствует, выглубляющее усилие находят по условию опрокидывания машины (рис. 5.4) относительно передних колес или передних опор гусеничного хода:
кН.
(5.17)
Рис. 5.4 Усилия в механизмах поворота ковша и подъема стрелы погрузчика
5. Техническая производительность одноковшового погрузчика при выполнении погрузочно-разгрузочных работ.
т/ч,
(5.18)
где Vк – емкость ковша, м3;
γм – плотность перегружаемого материала, т/м3;
Кн – коэффициент наполнения ковша.
Продолжительность цикла
Тц = tк + tо + tп + tр + tз с, (5.19)
где tк – время наполнения ковша, с (tк = 4÷6 с);
tо – время на отъезд от забоя, с (tо = 4÷5 с);
tп – время на подъезд к транспорту, с (tп = 4÷5 с);
tр – время разгрузки, с (tр = 2÷3 с);
tз – время на подъезд к забою, с (tз = 8÷10 с).
Время указано для наиболее рациональной установки транспорта под углом 45о к подошве забоя и возможно ближе к ней. В этом случае путь отъезда от забоя составляет lо = 6÷8 м, а путь подъезда к транспорту lп = 4÷5 м.
При больших расстояниях:
tп = l/vр и tо = l/vх, (5.20)
где l – длина пути от места загрузки до места разгрузки, м;
vр, vх – скорости движения с грузом и без груза, м/с.
Исходные данные к тяговому расчету одноковшового погрузчика. Таблица 5.3.
-
Вариант
Qн,
т
γ1,
град
γо,
град
γм,
т/м3
vр,
км/ч
Вт,
м
hт,
м
Кн,
l,
м
Тип
погрузч.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
2
5
48
1,1
3,0
2,2
2,1
1,0
8,5
ПК
2
3
7
50
1,2
3,2
2,3
2,2
0,9
9,0
ПГ
3
4
9
52
1,3
3,4
2,4
2,0
1,1
7,6
ПК
4
5
10
49
1,4
3,5
2,5
2,4
0,7
11
ПК
5
6
6
51
1,5
3,6
2,6
2,4
0,8
10
ПК
6
10
8
48
1,6
3,7
3,2
3,2
0,6
12
ПГ
7
2
5
50
1,1
3,8
2,2
2,2
0,9
14
ПК
8
3
7
52
1,2
3,9
2,4
2,0
1,1
8,0
ПК
9
4
9
49
1,3
4,0
2,6
2,4
1,2
9,6
ПК
10
5
10
51
1,4
3,0
2,5
2,6
0,7
6,8
ПК
11
6
6
48
1,5
3,2
2,7
2,8
0,8
14
ПГ
12
10
8
50
1,6
3,4
3,4
3,2
1,0
8,4
ПК
13
1
5
52
1,1
3,5
2,2
2,2
0,8
15
ПК
14
2
7
49
1,2
3,6
2,4
2,0
0,7
10
ПК
15
3
9
51
1,3
3,7
2,6
2,4
0,6
9,0
ПК
16
4
10
48
1,4
3,8
2,4
2,6
0,9
8,2
ПК
17
5
6
50
1,5
3,9
2,6
2,7
0,8
11
ПК
18
6
8
52
1,6
4,0
2,7
2,8
1,1
10
ПК
19
10
5
49
1,1
3,0
3,0
3,2
0,8
8,8
ПГ
20
2
7
51
1,2
3,2
2,1
2,2
1,2
7,6
ПК
21
3
9
48
1,3
3,4
2,4
2,0
1,1
10
ПК
22
4
10
50
1,4
3,5
2,5
2,4
1,0
11
ПК
23
5
6
52
1,5
3,6
2,6
2,6
0,9
14
ПК
24
6
8
49
1,6
3,7
2,7
2,2
0,8
9,0
ПГ
25
1
5
51
1,2
3,8
2,3
1,9
0,7
8,0
ПК
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 6
РАСЧЕТ АВТОГРЕЙДЕРА
З а д а н и е. Рассчитать основные параметры, определить мощность двигателя, выполнить тяговый расчет, проверить устойчивость и подсчитать производительность автогрейдера.
Д а н н ы е для расчета взять из таблицы 6.1.