Расчеты на устойчивость

Такие расчеты выполняют для нескольких расчетных положений. В качестве примера проведен расчет устойчивости экскаватора для одного из положений при повороте его с груженым ковшом на выгрузку. Экскаватор (рис. 6) стоит на уклоне 5° в сторону стрелы, поворотная платформа установлена поперек ходового оборудования, ковш с грунтом на наибольшем вылете подвернут с помощью гидроцилиндра ковша под рукоять.

Центробежные силы, возникающие от поворота платформы, определим по формуле

где G – масса сборочной единицы, Н;

g – ускорение силы тяжести, м/с²;

r – частота вращения поворотной платформы до центра тяжести соответствующей сборочной единицы, м (см. табл. 2);

Действующие центробежные силы будут равны:

на поворотную платформу с механизмами

на стрелу с гидроцилиндрами

на рукоять с гидроцилиндром ковша

на ковш с грунтом

Рис. 6. Схема к расчету устойчивости экскаватора

Удерживающий момент определим по выражению

где В – расстояние от оси вращения до ребра опрокидывания; В = 1,15 м.

После подстановки получим My = 179,353 кН·м.

Опрокидывающий момент находим по выражению

В итоге получим М_о = 152,86 кНм.

Коэффициент запаса устойчивости найдем по формуле:

Аналогичным образом определяют устойчивость экскаватора для других расчетных положений. Для случаев недостаточной устойчивости вводят дополнительные противовесы, изменяют условия опирания (например, путем установки выносных опор).

Расчет одноковшового экскаватора включает также выбор мощности механизмов передвижения и поворота платформы.

Проект землеройно-транспортной машины

Исходные данные зависят от темы задания. В проек­те по бульдозеру исходными данными могут быть: мощ­ность двигателя тягача, масса тягача с бульдозером, длина и высота отвала, дальность транспортирования, категория разрабатываемого грунта.

В задании указывают разрабатываемую сборочную. единицу, а также определяют объем работы по вопро­сам транспортирования бульдозера, монтажа и демон­тажа оборудования, регулирования механизмов и др.

В задании может быть предусмотрен расчет какого-либо элемента машины. При этом рассматриваются основные расчетные положения, соответствующие максимальной загрузке рассчитываемого элемента, и определаются действующие на него усилия.

Общий расчет бульдозера (рис. 7) можно начать с определения производительности при разработке и транспортировании грунта

,

где а – ширина призмы грунта впереди отвала, м:a=h/tg;b, h – .длина и высота отвала, м;– угол естественного откоса грунта в движении, град; –коэффициент потери грунта: 1–0,005L; L –дальность перемещения грунта, м;n– число циклов за 1 ч работы:n=3600/t_ц; t_ц– продолжительность цикла, с:t_ц = t₁ + t₂ + t₃ + t₄ ; t_ц – время резания грунта, с:t₁=l₁/v₁;l₁ – длина пути резания, обычноl₁=6–10 м;v₁–скорость движения трактора при резании грунта, м/с;t₂– время перемещения грунта, с:t₂=l₂/v₂; l₂ – путь перемещения грунта, м;v₂– скорость движения трактора при пере­мещении грунта, м/с;t₃–время обратного хода трактора, с:t₃=l₃/v₃; v₃ – скорость движения трактора при обратном его ходе, м/с;t₄– дополнительное время, с. В дополнительное входит время: на переключение скоростей до 5 с, на подъем и опускание отвала до 4 с, на разворот трактора до 10 с;k_p– коэффициент раз­рыхления грунта (отношение объема рыхлого грунта к объему того же грунта в плотном теле): 1,12–для песчаных; 1,22–для сугли­нистых; 1,3–для глинистых грунтов.

Скорость движения трактора (табл. 6) зависит от сопротивлений, возникающих при работе бульдозера.

Усилие, которое необходимо преодолеть трактору при работе с бульдозером:

,

где W₁ – сопротивление грунта резанию;W₂– сопротивление волочению призмы грунта впереди отвала; W₃– сопротивление внутреннему трению;W₄–сопротивление движению бульдозера с трактором.

Сопротивления рассчитывают по формулам

W₁=bsinck; ;;

где b –длина отвала, м; – угол поворота отвала в плане относительно оси трактора, град;с– толщина срезаемого слоя, м;k –коэффициент сопротивления грунта резанию для бульдозеров,k=0,l–0,25 Мпа;– угол естественного откоса грунта,39–40°;– плотность грунта;– коэффициент трения грунта по грунту,=0,4–0,8 (меньшие значения берут для влажных и глинистых грунтов);i– уклон пути;;x– коэффициент, учитывающий влияние вида грунта, для глиных=0,24–0,31, для суглинка и супесиx=0,37–0,41, для пескаx=0,46–0,5;G– вес бульдозера с трактором;₀–удельное сопротивление движению.

Рис. 7. Рабочее оборудование бульдозера

а– с неповоротным отвалом;б – с поворотным отвалом; в–пере­кос отвала в поперечной плоскости;1 –цилиндр подъема и опус­кания отвала;2 – раскосы;3 –отвал;4 –балка толкающей ра­мы;5–опора балки;6–шаровой шарнир;7 – боковые упоры;8– толкающая рама;9 –опора рамы

Машина находится в движении без пробуксовывания при условии, что сцепная сила тяги больше окруж­ного усилия на ободе ведущего колеса (звездочки) и больше общего сопротивления передвижению, т. е.

,

где G_сц–сцепной вес;– коэффициент сцепления с поверхностью пути (табл. 7);Р_окр – усилие на ободе ведущих колес (звездочек).