4 Тяговый расчёт проектируемой машины

4.1 Тяговый расчёт бульдозера

Рассмотрим вопросы тягового расчета применительно к наиболее распространенному способу работы - лобовому толканию грунта при бестраншейном способе работ.

Объем призмы волочения зависит от геометрических размеров отвала и свойств грунта [1] :

,

где L - ширина отвала, м;

Н - высота отвала с учетом козырька, м;

k_пр - коэффициент, зависящий от характера грунта (связности, коэффициента рыхления) и от отношения . Этот коэффициент получен в результате обработки экспериментальных данных по производительности бульдозеров.

Значения коэффициента k_пр в зависимости от отношения и вида грунта приведены в таблице 4.1.

Таблица 4.1 — Значения коэффициента k_пр

Отношение	0,15	0,3	0,35	0,40	0,45
Связные грунты I—II категории	0,70	0,80	0,85	0,90	9,95
Несвязные грунты	1,15	1,20	1,20	1,30	1,50

При транспортировании грунта отвалом бульдозера по горизонтальной площадке возникают сопротивления:

W_p - сопротивление резанию, кН;

W_np -сопротивление перемещению призмы грунта перед отвалом, кН;

W_e - сопротивление перемещению грунта вверх по отвалу, кН;

W_m - сопротивление перемещению бульдозера, кН;

W_тp - сопротивление трению ножа бульдозера о грунт, кН;

W_p - сопротивление резанию, кН [1] ;

где k -удельное сопротивление лобовому резанию, кH/м²;

h₁ - глубина резания во время перемещения призмы грунта, м.

Средние значения k при угле резания с приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 — Значения удельного сопротивления лобовому резанию k

Категория грунта	Значения k
I	7000
II	11000
III	17000

При перемещении призмы волочения часть ее теряется в боковые валики, поэтому нож бульдозера должен быть заглублен на некоторую величину h₁ для срезания стружки, восполняющей потери грунта в боковые валики. Потери грунта в боковые валики на 1 м пути могут быть оценены коэффициентом k_п [1] c.25:

где V_в - объем грунта в боковых валиках в плотном теле на 1 м пути, м³;

V_np- фактический объем призмы волочения в плотном теле, м³.

Коэффициент k_п зависит от свойств грунта и его значения для различных типов грунта приведены в таблице 4.3.

Таблица 4.3 — Значения коэффициента k_п потерь грунта в боковые валики

Свойства грунта	Коэффициент kп
связные грунты	0,025—0,032
несвязные грунты	0,06—0,07

Величина заглубления [1] c.25:

Сопротивление перемещению призмы волочения (рисунок 4.1,а) [1] :

где G_np - вес призмы волочения, кг;

-объемный вес грунта в плотном теле, кH/м³ ();

-коэффициент трения грунта по грунту, для связных грунтов = 0,5, для несвязных грунтов =0,7, максимальное значение =1,0 [1].

Сопротивление от перемещения грунта вверх по отвалу [1] :

где - угол резания, град;

- коэффициент трения грунта по металлу, его значения для различных грунтов приведены в таблице 4.4.

Рисунок 4.1 — Схемы к определению сопротивления копанию грунта

бульдозером

Таблица 4.4 — Значения коэффициента трения грунта по металлу

Характер грунта	Значение
песок и супесь	0,35
средний суглинок	0,50
тяжелый суглинок	0,90

Сопротивление перемещению бульдозера [1] :

где G_тр, G_об, - вес трактора и оборудования соответственно, кН;

f - коэффициент сопротивления перемещению движителей трактора, .

При работе бульдозера на подъемах в тяговом расчете необходимо учесть составляющие от веса бульдозера, которые будут изменять величину W_m.

В этом случае величина W_m определяется по уравнению [1] :

,

где i -уклон местности в %.

При угле наклона местности расчет следует производить по более точному уравнению [1] c.26:

.

Схема к расчету горизонтальной и вертикальной составляющих результирующей сил сопротивления копанию приведена на рисунке 4.2

Рисунок 4.2 — Схема к расчету горизонтальной и вертикальной составляющих результирующей сил сопротивления копанию

Сопротивление трению ножа бульдозера о грунт W_тp учитывается в том случае, когда вертикальная составляющая сопротивления копанию и собственный вес рабочего оборудования G₁, передающийся на грунт, не воспринимаются системой управления и не передаются на ходовую часть бульдозера [1] :

где R_x и R_z - горизонтальная и вертикальная составляющие результирующей силы сопротивления копанию (рисунок 4.2.,а), кН;

v -угол наклона результирующей сил сопротивления на отвале в град; при резании и перемещении плотного грунта v = 17°, а разрыхленного грунта v =0°.

Горизонтальная составляющая результирующей силы сопротивления копанию [1] :

_где

k_т -коэффициент использования тягового усилия, ;

Т_н - номинальная сила тяги(для тяжелых Т_н =250кН).

Высота точки приложения R_x и R_z определяется:

а) при резании и перемещении плотного грунта (рисунок 4.2,б):

где Н - высота отвала без козырька, м;

б)при резании и перемещении взрыхленного грунта или при перемещении разрыхленного грунта в траншее (рисунок 4.2.,в):

По суммарному сопротивлению движения [1] :

Выбираем соответствующую передачу так, чтобы окружное усилие на ведущих звездочках гусеничного трактора [1]:

P_к>W.

Определяем максимальную скорость движения, м/с [1] :