Скрепер

равными соответственно 19...17,5; 17,5...16,5; 16,5...15,5; 15,5 кН/м3.

Таблица 3 - Основные показатели взаимодействия ковша скрепера с разрабатываемым грунтом

Предварительное значение q для выбора Kк следует принять по скреперу-аналогу. Найденное значение q округляется до стандартного ГОСТ 10055-75; ГОСТ 5738-73 (Приложение 1), и далее расчеты выполняются также как при заданном значении q.

11

2.2 Определение конструктивных параметров ковша

Длина ковша (мм) находится по эмпирической зависимости [3, табл.40]

где Kl1, Kl2, Kl3- эмпирические коэффициенты; принимаются для скреперов прицепных Kl1=Kl3=0; Kl2 = 1200; для полуприцепных и самоходных Kl1 = 1050; Kl2 = 765 и Kl3= 2,5.

Ширина ковша (м) по внутренним поверхностям боковых стенок

где Kb1, Kb2 - коэффициенты, значения которых составляют для скреперов прицепных Kb1 = 0; Kb2 = 1330, для полуприцепных и самоходных Kb1 = 400, Kb2 = 1060.

С целью улучшения проходимости скрепера [5] ширина колеи его задних колес должна быть равна ширине колеи тягача. Поэтому значение, найденное из выражения (4), не должно быть менее ширины ковша, рассчитанного по формуле

где Kт - колея тягача, мм; bш - ширина шины колеса, мм; = (30...60) - зазор между наружным краем шины и внутренней поверхностью боковой стенки ковша, мм.

Габаритная ширина скрепера (мм)

12

где ' - толщина боковой стенки ковша с учетом толщины накладок жесткости, боковых тяг и зазоров, необходимых для взаимных перемещений ковша и тяговой рамы, мм; предварительно принимается ' = 175...265 мм с дальнейшим уточнением.

Для перевозки по ж.-д. без разборки ширина скрепера должна быть меньше на 20...30 мм ширины ж.-д. габарита (рисунок 1).

Рисунок 1 - Железнодорожный габарит I-B

Форма ковша должна обеспечивать минимально возможное сопротивление заполнению его грунтом, что достигается при определенном соотношении ширины Вк к высоте Нк и длины L к высоте Нк.

У существующих скреперов отношение к= L/Нк рекомендуется [3] пpинимать в зависимости от вместимости ковша (таблица 4).

13

Таблица 4 – Значение отношения к в зависимости от вместимости ковша и типа ковша скрепера

2.3 Построение профиля ковша

Рассчитанные по вышеприведенным зависимостям параметры ковша используются для построения его профиля, осуществить которое можно различными методами [2, 3, 8, 10]. Здесь приводится один из них [10].

Вмасштабе строится прямоугольник со сторонами Нк

иL (рисунок 2). От т.А по вертикали откладывается АВ=0,85Н. Из т.В параллельно В'D' проводится линия ВD , из центра которой проводится дуга радиусом R = 0,5L. Если получится R<1,2H, то следует принять R=1,2H (рисунок 2).

От т. А по горизонтали откладывается L1 = 0,7L до т. С, через которую под углом 30° к АС проводится прямая до пересечения с дугой в т.Е. Отрезок ЕС представляет положение подножевой плиты. Из т.D под углом 30°, а из т. В под углом 40° к прямой DВ проводятся линии пересекающиеся в т. М и отсекающие на прямой D'B' отрезок FK. Таким об-

разом, контур боковой стенки ковша будет представлен фигурой DFKBACE, площадь которого Fб (м2) следует подсчитать по схеме, выполненной в масштабе.

14

Рисунок 2 - Схема построения профиля боковой стенки ковша

Тогда геометрическую вместимость ковша (м3) можно проверить по формуле

q=BкFб.

Если полученное значение q будет отличаться от заданного более чем на ±5%, то следует изменить L и H.

Далее определяется объем "шапки" грунта q=qш-q. Для этого на схеме (рисунок2) проводится прямая TN так, чтобы площадь

SFTNK= q/Вк.

15

Если величина ( q/Вк)>SFМK - площади треугольника FMK, то объем грунта в ковше с "шапкой" уточняется по формуле

qш= q + Вк SFМK

и т. М определит максимально возможную высоту наполнения ковша грунтом Hmax (рисунок 2).

2.4 Нож ковша

Применяются, в основном, прямые и ступенчатые ножи. Прямой нож применяется, когда наряду с копанием требуется планировка грунта. Ковш со ступенчатым ножом заполняется лучше, чем с прямым ножом за счет сохранения большей толщины срезаемой стружки грунта на заключительной стадии копания.

Ширину средней Bс и боковой Bб частей ступенчатого ножа (мм) можно определить из выражений (Рисунок 3)

где Кз - колея задних колес, мм; bш - ширина шины колеса, мм.

Обычно ступенчатый нож формируют из четырех одинаковых пластин шириной Bб= 0,5Bс = 0,25 Вк .

Форма подножевой плиты позволяет устанавливать две средних с вылетом по отношению к крайним (Рисунок 3), который для ковшей вместимостью 3, 6, 10, 15 м3 принимается равным соответственно 40, 80...100, 100...120,

120...130 мм [2].

16

Угол резания рекомендуется принимать в пределах

30°...35°.

Рисунок 3 - Ступенчатый нож

2.5 Выбор пневматических шин

Все колеса у скрепера принимаются одного типа. Размер наружного диаметра (мм) шин в свободном (без нагрузки) состоянии на предварительной стадии проектирования можно определить из уравнения [10]

При таком диаметре шины радиус качения (мм) составит

Основой для выбора размеров пневмошины является вертикальная нагрузка на ось колеса, которую можно найти по распределению силы веса груженого скрепера, выраженного реакциями грунта на передних R1, и задних R2 колесах.

Ориентировочно реакцию грунта на ведущие колеса можно выразить через коэффициент 0, учитывающий силу веса (сцепной вес), приходящуюся на ведущие колеса (Таблица 5), т.е.

17

Подбор шин ведется по наибольшей допустимой вертикальной нагрузке при заданной максимальной скорости движения (Таблица 6), Расчетная нагрузка должна быть равна наибольшей фактической или на 10...12% меньше ее [5].

Таблица 5 - Ориентировочное распределение нагрузок на оси скрепера [11]

18

Таблица 6 - Основные параметры шин для скреперов

[5, 11]

*При давлениях в шине 0,28...0,35 МПа

19

3 ТЯГОВЫЙ РАСЧЕТ

Выполняется для выбора тягача по заданной вместимости ковша, либо при известных параметрах тягача определяется вместимость ковша скрепера.

Тяговый расчет для транспортного режима выполняется с целью определения максимальной скорости передвижения груженого скрепера Vmax и преодолеваемого угла подъема . Тяговый расчет заключается в определении баланса активных сил и сил сопротивления движению скрепера. Последние представляются сопротивлениями резанию Wp, перемещению призмы волочения Wпр, наполнению ковша Wн и перемещению груженого скрепера Wпер.

3.1 Определение сил действующих на скрепер

Сопротивление резанию (кН) грунта

где k - удельное сопротивление резанию, кПа (таблица З); ВK, h - ширина ковша и глубина резания, м.

Расчет тягового усилия в режиме копания по заданной величине q и другим параметрам ковша проводится для случаев, когда глубина резания минимальна (h = hmin), но еще имеет прочность на сжатие, достаточную для проникания в ковш без разрушения на заключительной стадии его наполнения. Она назначается в зависимости от величины q и вида грунта (Таблица 7).

20