Общий расчет.

Общий расчет рыхлителя состоит из установления конструктивной схемы, размеров и массы рабочего оборудования, определения основной рабочей нагрузки (расчетных сил сопротивления рыхлению), тягового расчета, вычисления необходимой номинальной силы тягача и мощности двигателя, а также усилий заглубления и подъема рабочего органа.

Исходными данными общего расчета являются задание на проектирование, в котором указывается производительность рыхлителя и технологические условия: расчетные характеристики грунта и технологическое назначение рыхлителя, а также дополнительные требования на тип ходового устройства, систему управления и др.

В зависимости от этих условий принимается число зубьев, их ширина расстояние между ними, вычисляется глубина рыхления, соответствующая заданной производительности, назначаются размеры и форма зубьев (их длина, вылет, углы резания и заострения, ширина и очертания) [13].

Основная рабочая нагрузка (касательная составляющая сопротивления грунта рыхлению) P _к при рыхлении мерзлых грунтов может быть определена по формуле, предложенной А.Н. Зелениным [14]:

Н; (8.1)

где С – число ударов динамического плотномера; h – глубина рыхления, см; s – ширина резания, см; α - угол резания, град; μ – коэффициент учитывающий вид резания: при блокирован резании μ=1, при полублокированном – 0,75; при свободном – 0,5; Δ – коэффициент, учитывающий затупление наконечника зуба, его значение может изменяться 0,85 до 2.

Нормальную составляющую сопротивления грунта рыхлению можно определить по условию:

; (8.2)

где α - угол резания, φ – угол трения грунта о материал наконечника.

Усилие Р_н – при установившемся процессе рыхления и остром наконечнике зуба рыхлителя направлено в массив грунта, т.е. рабочий орган как бы затягивается в грунт. При затуплении наконечника зуба во врем заглубления несущая способность грунта может оказаться больше усилия, прикладываемому к зубу. В этом случае Р_н будет направлена вверх.

Тяговое усилие базовой машины Р_т, определяемое условиями сцепления должно быть больше или равно сумме сопротивлений W, действующих на рыхлитель при разработке грунта:

Р_т ≥ W

Расчетную величину Р_тр определяют в зависимости от соотношения Р_дв и Р_сц, которые определяют соответственно по формулам:

; (8.3)

; (8.4)

где Р_дв – тяговое усилие развиваемое двигателем тягача, кН; N_дв – мощность двигателя тягача, кВт; V – скорость передвижения, км/ч; η – КПД трансмиссии; Р_сц – тяговое усилие тягача, которое может быть реализовано по условиям сцепления ходового оборудования с грунтом; G_сц – сцепной вес рыхлителя; φ – коэффициент сцепления.

Для гусеничного тягача, имеющего только рыхлительное оборудование:

; (8.5)

где G_δ –сцепной вес базового тягача.

При навешивании на тягач бульдозерного и рыхлительного оборудования:

; (8.6)

Если Р_дв < Р_сц, то за расчетное значение Р_т принимается Р_тр=Р_дв. При Р_дв > Р_сц, зарасчетное значение Р_тр принимается Р_тр=Р_сц.

При определении суммарного сопротивления рыхлителя необходимо учитывать направление нормальной составляющей Р_н, которая, в случае затягивания зуба, направлена вниз, увеличивает сцепной вес.

Сумма сопротивлений передвижению тягача в процессе рыхления:

; (8.7)

где G_о – вес бульдозерного оборудования; G^'_о – вес рыхлителя; f – коэффициент сопротивления передвижению; i – уклон местности.

Максимальное усилие заглубления в грунт рыхлителя определяют из условия вывешивания базового тягача относительно ребра А (рис. 8.5 а).

Из условия равновесия ∑М_а = 0 можно записать:

; (8.8)

Усилие подъема зуба рыхлителя Р_в определяют из условия опрокидывания базового тягача относительно ребра В при максимальной глубине рыхления (рис. 8.5 б). Из условия равновесия ∑М_в = 0.

; (8.9)

Рис.8.5 Схемы к расчету усилий на зубьях рыхлителя: а – при заглублении; б – при подъеме.

При расчете на прочность рыхлительного оборудования учитывают динамические нагрузки, действующие на рабочий орган при встрече с непреодолимым препятствием. Для предварительных расчетов наибольшее нагрузки на рабочем органе рассчитывают с учетом коэффициента динамичности к_д в виде Р_т.д. = Р_т.р.·к_д (к_д = 2÷2,5 при механической трансмиссии). Для тракторов с гидромеханической трансмиссией к_д = 2 в начале заглубления и к_д = 1,5 при наибольшей глубине рыхления с максимальным вылетом зубьев. Тяговое усилие Р_т.р. принимают по тяговой характеристике тягача при рыхлении на наибольшую глубину со скоростью 1-1,5 км/ч и в начале заглубления со скоростью 2-2,5 км/ч. При работе с толкачом суммарное тяговое усилие:

; (8.10)

где Р_тол – тяговое усилие толкача; к_о = 0,6÷0,7 – коэффициент использования тягового усилия толкача.

Эксплуатационную производительность рыхлителя, м³/ч, определяют по формуле:

; (8.11)

где V_раб – скорость рабочего хода, км/ч; h_р – глубина рыхления; L_{р.х .} – длина рабочего хода в одну сторону; t_пов – время одного разворота в конце участка с учетом выглубления зубьев; t_пов = 15÷20 с.

Ширина захвата при рыхлении:

; (8.12)

где к_пер – коэффициент перекрытия проходов, к_пер = 0,75; в _н – ширина зуба; Z – количество зубьев; β_с – угол скола грунта по вертикали, β_с = 15÷45⁰ (меньшее значение при рыхлении мерзлых и талых грунтов, большее – при рыхлении талых грунтов); S – шаг зубьев.

8.2. Кусторезы.

Кусторезы – это машины, состоящие из тягача и навесного рабочего органа для срезания кустарника и мелколесья на уровне земли при расчистке дорожных трасс, удаления древесно – кустарниковой растительности вдоль оросительных каналов и под линиями электропередач. По конструкции рабочего органа кусторезы бывают с пассивным и активным рабочим органом. Пассивным рабочим органом является навешиваемый спереди тягача отвал. По конструкции отвалов кусторезы бывают двухотвальные и одноотвальные. В качестве активных рабочих органов используют режущие аппараты типа горизонтальных дисковых или цилиндрических фрез.

Оборудование двухотвального кустореза (рис. 8.6, а) включает: рабочий орган - отвал 1 клинообразной формы с ножами 2, универсальную толкающую раму; ограждение трактора и систему управления.

Толкающая рама (рис. 8.7, а) представляет собой подковообразную унифицированную конструкцию из двух изогнутых полурам 2 коробчатого сечения. К переднему торцу полурам прикреплена съемная головка 1, служащая для соединения рамы с отвалом. Для соединения со штоками гидроцилиндров подъема и опускания рабочего органа на полурамах приварены проушины 3. Рама к трактору прикреплена с помощью сферических упряжных шарниров. Отвал (рис. 8.7 б) своим каркасом 7 опирается на раму 12 А – образной формы, каждая балка которой сварена из двух угловых профилей. К поперечной балке приварено гнездо 11 для съемной головки, к боковым сторонам рамы отвала приварены подкладки, усиленные наклонными подкосами. На подкладках установлены ножи 9, закрепленные болтами с потайной головкой. Ножи взаимозаменяемые. В месте соединения правой и левой подкладок приварен носовой лист 13 для раскалывания пней и раздвигания сваленных деревьев и собирания их в валки.

Рис. 8.6 Машины для подготовительных работ: а – кусторез; б – корчеватель – собиратель.

Для смягчения ударов толкающей рамы и отвала к нижней части упорных коробок отвала прикреплены амортизаторы 10 из листовой резины толщиной 25 мм. К верхней части упорных коробок приварены кронштейны пружинных амортизаторов 8.

Рабочий орган поднимается и опускается при помощи двух гидроцилиндров работающих от гидросистемы трактора.

Рис. 8.7 Рабочий орган кустореза.

Для заточки ножей отвала кусторезы снабжаются шлифовальной головкой, которая приводится в действие от редуктора привода трактора при помощи гибкого вала.

Для защиты кабины трактора от падающих деревьев и сучьев кусторез оборудован ограждением, сваренным из труб и покрытым стальным листом над кабиной.

Кусторезы активного действия в дорожном строительстве имеют ограниченное применение.

8.3. Корчеватели – собиратели.

Корчеватели – собиратели применяют для извлечения (корчевания) из грунта камней массой до 3 т, пней диаметром до 0,45 м, корневых систем, сплошной корчевки кустарника и мелколесья, транспортирования на близкое расстояние толканием пней, камней, кустарника и поваленных деревьев, а также погрузки камней и крупных пней в транспортные средства. На (рис. 8.6, б) показан корчеватель – собиратель на базе гусеничного трактора с передним и задним расположением навесных рабочих органов. Передний корчеватель имеет износостойкие сменные зубья 3, смонтированные на толкающей раме. Поворот зубьев относительно рамы в вертикальной плоскости и подъем опускание рамы с зубьями осуществляется гидроцилиндрами. Процесс корчевания крупных камней, пней и корней деревьев производится путем заглубления под них зубьев корчевателя и одновременном поступательном движении машины вперед. Задний корчеватель 4 смонтирован на балке подвески и меняет свое положение в вертикальной плоскости с помощью гидроцилиндров. Гидроцилиндры переднего и заднего корчевателей работают от гидросистемы трактора. Часовая производительность при корчевании пней составляет до 45….55 шт, при уборке камней – до 15….20 м³, при сгребании срезанных деревьев, выкорчеванных пней и кустарника – до 2500…4000 м².

Дата добавления: 2015-07-20