Назначение и техническая характеристика автогрейдера ДЗ-122 (стр. 2 из 2)
Tн=13600*9,81*2*0,8/3=71155,2 H;
PK' = Tн- G(f±i)= 71155,2 – 13341,6= 57813,6 Н.
2.3 Расчет потребной мощности двигателя
Мощность двигателя, которая может быть реализована по условиям сцепления ходового оборудования с опорной поверхностью, можно рассчитать по формуле, кВт,
N=W*υ/3600η, (16)
где υ - рабочая скорость (I передача), км/ч;
η - кпд механической передачи, η = 0,80... 0,90;
Для влажности ω=12 %:
N1=38585,09*4/3600*0.8=97,56 кВт;
N5=64072.42 *4/3600*0.8=189,35 кВт;
N3=53768.74 *4/3600*0.8=141,57 кВт;
Для влажности ω=17 %:
N2=31000.44*4/3600*0.8=58,23 кВт;
N4=34721.57*4/3600*0.8=77,61 кВт;
N6=39174.05*4/3600*0.8=98,73 кВт.
Рассчитаем Nдв, кВТ:
Nдв=
;(17)Nдв =
= 98,83 кВт.Исходя из графиков в приложении на рисунках 1, 2, 3 и 4 принимаем оптимальную глубину резанияh=15,5 см при влажности ω=17%, и h=8,25 см при влажности ω = 12%.
2.4 Силы, действующие на рабочий орган машины
Рассмотрим действие сил при установившемся движении, при постоянной толщине стружки грунта (глубине рыхления) при следующих допущениях:
1) клин абсолютно острый;
2) трение задней грани клина о грунт отсутствует.
В этих условиях на плоский клин действует реакция грунта и собственный вес клина, рисунок 2.4.1
Rx= Npsin δ +μ1Nрcosδ;(18)
Rz =Npcos δ- μ1Npsin δ;(19)
Абсолютное значение равнодействующей нормальных сил определяется по формуле:
Np=
RX=PK' , (20)гдеμ1 – коэффициент трения грунта о рабочий орган, μ1 = 0,5…0,7;
RX = 57813,6 Н;
Np=
49698,02 Н;Rx = 49698,02*sin55+0,6*49698,02*cos55 = 57813,6 Н;
Rz = 49698,02*cos55-0,6*49698,02*sin55 = 4079,47 Н.
Направление Rz зависит от значения коэффициентаμ1и угла резания δ.
Так при δ > 45 ° и при определенном значенииμ1происходит выталкивание клина, т. е. Rz > 0.
Np - равнодействующая нормальных сил;μ1 Np - сила трения по рабочей грани; X, Z- оси проекции;Rx, Rz - реакции горизонтальной и вертикальной сил;R1,R2 - горизонтальная и вертикальная реакции грунта на площадку затупления; Рк - сопротивление копанию;δ - угол резания
Рисунок2.4.1 -Схема воздействия сил на рабочий орган
В реальных условиях режущий орган имеет износ, и поэтому на клин добавляются реакции грунта на площадку затупления R1и R2. Рабочую длину автогрейдера принимаем 3,745м.Проекции износа режущей кромки показаны на рисунке2.4.2.
Z – вертикальная проекция износа, Z =(5…8) 10-3, м; X – горизонтальная проекция износа, X = 4Z, м
Рисунок2.4.2 - Схема износа режущей кромки
Значения R1и R2можно определить по формулам:
R1=k’(Zb+μ1Xb);(21)
R2=k'Xb+K2b,(22)
где b - ширина резания, м;
k' - предельная несущая способность грунта, Н/м2;
К2- реакция грунта на 1 м ширины резания, Н.
Для грунта с влажностью ω = 12% :
R1= 1,00*106*(0,006*3,745+0,6*0,024*3,745)=76398 Н;
R2 =1,00*106*0,024*3,745+9330*3,745 = 124820,85 Н.
С учетом реакцийR1,R2на затупленную площадку:
Rx = Npsinδ+ μ1Nрcosδ + R1; (23)
Rz= Npcos δ- μ1Npsin δ- R2;(24)
Rx =57813,6+76398 = 134211,6 Н;
Rz =4079,47 – 124820,85 = -120741,38 Н.
Следовательно, равнодействующая нормальных сил будет равна
Nр=
;(25)Nр =
= 49698,02 Н.3. Машины для строительства покрытий лесовозных дорог
3.1 Техническая характеристика дорожной фрезы ДС-74
Техническая характеристика дорожной фрезы ДС-74
Тип- полунавесная;
Базовая машина – колесный трактор Т-158;
Ширина обрабатываемой полосы – 2400 мм;
Глубина обработки – 250 мм;
Рабочий орган:
Диаметр ротора – 900 мм;
Частота вращения – 4,28 с-1;
Число лопастей – 60;
Скорость передвижения:
Рабочая – 0,11..0,96;
Транспортная – до 40;
Масса – 11,94 т.
3.2 Расчет на прочность лопасти ротора фрезы
Для расчета примем тип лопасти пружинный, представляющий собой пакет полос из пружинной стали, скрепленных хомутом. Внутренняя полоса на конце загнута и заточена. Пакет закреплен на барабане ротора.
1 – лопасть; 2 – клин; 3 – гайка; 4 – планка; 5 – труба; 6 – крепежный хомут
Рисунок 3.2.1 - Крепление пружинной лопасти на роторе фрезы
 |
Pл – усилие, приходящееся на одну лопасть; lл – плечо действия силы; δ – угол резания
Рисунок3.2.2- Расчетная схема сил, действующих на лопасть ротора
Для расчета силы Pл необходимо знать потребную мощность фрезы, крутящий момент на валу ротора и окружное усилие лопасти.
1. Потребная мощность двигателя Nдв, кВт, складывается из:
Nдв= N1+N2+N3,(26)
где N1 – мощность, расходуемая на резание грунта, кВт;
N2 – мощность, расходуемая на отбрасывание грунта, кВт;
N3 – мощность, расходуемая на преодоление сопротивления трению в трансмиссии вала отбора мощность до ротора, кВт.
Выполним расчет N1, N2, N3:
N1 = Ppbhh1Zn10-3,(27)
где Pp – удельное сопротивление грунта резанию, Н/м2, (таблица 3.2.1);
b – ширина лопасти, м, b = (60…130) 10-3;
h – глубина резания, м;
h1 – толщина стружки, м, h1 = (3…5) 10-3;
Z – число лопастей на роторе, Z = 50…60;
n – частота вращения ротора, с-1, n = 3…5;
N1 = 210000*0,06*0,25*0,004*60*4,28*10-3 = 3,24 кВт.
Таблица 3.2.1
| Категория грунта | Удельное сопротивление грунта резанию Pp, Н/м |
| I | (70…80)10+3 |
| II | (130…140) 10+3 |
| III | (200…220) 10+3 |
N2=(K0BhvnV2окpρ/2) 10-3 ,(28)
где Kо-коэффициент отбрасывания, для узких лопастей Kо= 0,75, для широких лопастей Kо= 1,0;
В - ширина захвата, м;
h - глубина резания, м;
vn - поступательная скорость фрезы, м/с;
v окp - окружная скорость на концах лопастей, м/с, vокp= 10. ..14;
ρ- объемная масса грунта, кг/м3, ρ= 1700. ..1800;
N2 =(0,75*2,4*0,25*0,068*122*1800/2)*0,001= 3,96 кВт;
Vn = h1nz1,(29)
где z1 – число лопастей в ряду ротора, z1=3-4;
Vn =0,004*4,28*4 = 0,068 м/с.
N3=(N1 +N2)(1-ηтр), (30)
где ηтр - к. п. д. трансмиссии от двигателя до ротора, ηтр = 0,8.
N3 = (3,24+3,96)*(1-0,8) = 1,44 кВт;
Nдв= N1+N2+N3;
Nдв=3,24+3,96+1,44 =8,64 кВт.
2. Крутящий момент на валу ротора, Н·м, определяем по выражению:
Мкр=
;(31)Мкр=
= 2018,69 Н·м.3. Окружное усилие лопасти, Н:
Рокр=
(32)где Кд- коэффициент динамичности, Кд = 1,5.. .2,0;
D – диаметр ротора, м, D = 0,8…0,9;
Рокр=
= 7626,16 Н.4. Усилие, приходящееся на одну лопасть, Н, составит:
Pл=
,(33)где Z1 - количество лопастей, одновременно врезающихся в грунт, Z1= 4;
Pл=
= 1906,54 Н.5. По известному усилию в лопасти, находим изгибающий момент в опасном сечении А - А, Н·м:
МА-А=РЛlЛ , (34)
где lЛ - плечо действия силы (длина лопасти), м, lЛ = D/2;
МА-А=1906,16*0,45 = 857,77 Н·м.
Из условия прочности наибольшее действительное напряжение должно быть не больше допускаемого:
σmax =
(35)где
– временное сопротивление, МПа, примем 
= 800 МПа.W- момент сопротивления, см3.
С учетом коэффициента запаса прочности К3, К3= 1,5, получим:
W =
; (36)W=
= 1,61 см3.Для прямоугольного сечения
W =
, (37)где b - ширина сечения лопасти, см;
а - искомая толщина сечения лопасти, см.
a =
. ;(38)a =
= 1,27 см.Пружинная сталь выпускается полосой толщиной t = 0,5 см. Находим количество стальных полос в лопасти
m =
;(39)m =
= 3 шт.