2.1.2. Тяговый и статический расчеты рыхлителя

Тяговый расчет рыхлителя. При рыхлении тяговое усилие Т и горизонтальную составляющую R_x (рис. 2.3 а) сил сопротивления рыхлению принимают приблизительно равными, а вертикальную составляющую R_z сил сопротивления рыхлению выражают в функции от R_x:

Т=R_x=K_т T_нт; (2.6)

R_z=R_x tg ν, (2.7)

где К_т=0,8 – коэффициент использования тягового усилия базо­вого

трактора рыхлителя с учетом переменности сопротивления

пород разрушению;

Т_нт – номинальное тяговое усилие трактора, кН;

v – угол наклона результирующей сил сопротивления рыхле­нию (v=0; ± 20 и ± 30⁰ соответственно для обычных, мерзлых и

скальных пород).

В случае применения толкача дополнительно учитывается его толкающее усилие Т_т (кН), прикладываемое на высоте r и определяемое по формуле

Т_т=К_тт Т_нт , (2.8)

где К_тт = 0,6 – коэффициент использования тягового усилия тол­кача;

Т_нт – номинальное усилие толкача, кН.

Рис. 2.3. Схема сил, действующих на рыхлитель при определении:

а - смещения центра давления; б - вертикального усилия на зубе при выглублении;

в­ - то же, при заглублении

Удельное горизонтальное напорное усилие K_L^г (кН/м) и вер­тикальное давление К_F^B, (кПа) на кромке зубьев определяются по формулам

_{KLг=Tнт/b n; КFB=Rzв/F n,}

где b – ширина зуба (м);

n – число зубьев;

R_zв – максимальное вертикальное усилие (усилие выглубления (Кн),

которое может быть направлено вниз на режущие кромки

зубьев при условии начала опрокидывания базовой машины

относительно задних кромок ходового устройства (точка А);

F – опорная площадка режущей кромки зуба с учетом ее среднего

износа, м².

Статический расчет рыхлителя. Статический расчет рыхлителя (см. рис. 2.3) аналогичен расчету бульдозера и начинается с определения ц. д. (координаты х приложения равнодействующей N всех нормальных реакций грунта на гусеничный движитель рыхлителя) для случаев: машина стоит на горизонтальной поверхности, зуб рыхлителя поднят на максимальную высоту; то же на предельном подъеме; машина движется с максимально возможным заглублением зубьев по горизонтальной поверхности; то же под уклон. В двух последних случаях положение ц. д. определяют для работы как с толкачом, так и без него.

В общем случае координата х центра давления (см. рис. 2.3, а) определяется из выражения

_{х = (Gp d1 + Rx hmax - Rz d2)/(Gp + Rz),}

где G_p – эксплуатационный вес рыхлителя, равный сумме весов

базовой машины и навесного рабочего оборудования, кН.

Реактивные усилия выглубления R_z^в и заглубления R_z^з зубьев рыхлителя (см. рис. 2.3, б, в) определяются из расчета опрокиды­вания базового трактора вперед или назад (относительно точек А или В) при условии, что на один зуб действует вверх или вниз уси­лие, по величине уравновешиваемое силой G_p, т. е.

R_z^в = G_p d₁/d₂, (2.9)

R_z^з = G_p (L_оп – d₁)/(L_оп + d₂’), (2.10)

где L_оп – опорная длина гусеницы, м; d₁, d₂’ и d₂ - координаты сил, м

(см. рис. 2.3).

Динамические нагрузки, действующие на рыхлитель при ра­боте, значительно превышают тяговые и весовые показатели ма­шины. На зуб рыхлителя при работе могут действовать: горизон­тальная R_x [см. формулу (2.6)], вертикальная ± R_z^в; [см. формулу (2.9)] или ± R_z^з [см. формулу (2.10)] и боковая (перпендикулярная к плоскости рисунка) R_y= 0,4R_x составляющие силы сопротивления рыхлению, подсчитываемые в соответствующих плоскостях с уче­том коэффициентов динамичности: К_д^х = 2,5…3,0; К_д^z = 1,2…1,5 и

К_д^y = 1,4…1,8 (что соответствует скорости движения рыхлителя до

3 км/ч). Усилия, действующие на зуб рыхлителя, имеют пульсирую­щий (для R_x) и знакопеременный (для R_y, R_x) характер с частотами колебаний в диапазоне 3 – 30 Гц.

При работе рыхлителя с толкачом R_x увеличивается на вели­чину

Т_т [см. формулу (2.8)] с учетом коэффициента динамичности

К_д^х = 2,5…3,0.